光电方法实现的间接视觉密码方案技术

本发明专利技术公开了一种光电方法实现的间接视觉密码方案。在视觉密码方案技术的基础上，将编码得到的子图通过软件制作成对应的子图纯位相板；利用空间光调制器将其调制成对应的子图并用接收单元接收，使用软件将接收到的子图图像相加并由人眼解密；或者将子图纯位相板制作成动态图，使用空间光调制器将其调制为子图动态图并用接收单元接收，调整接收单元曝光时间来等效实现子图相加并由人眼解密。本发明专利技术使用纯位相板作为解密密文、引入衍射作用、系统整体完备，因此隐蔽性好、抗噪能力强、无对准问题，同时操作简单方便，有效解决了视觉密码方案隐蔽性差和应用限制多等问题，可应用于安全性、系统集成性要求高的信息加密领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种视觉密码方案，具体涉及一种基于纯位相元件，利用空间光调制器的电光调制效应，通过衍射作用，采用光电方法实现的间接视觉密码方案的技术。
技术介绍
视觉密码方案是一种有关于图像加密的技术。他提供了一种将一个携带待加密信息的图像分割为多个加密子图像，只要将规则规定数量的子图像精确对准叠加在一起，不需要任何密码学的计算，依靠人眼即可获取加密信息的方案。该技术最初起源于1969年Leon Glass提出的点阵的摩尔现象，参见(Nature223:578-580,1969)。该文章指出当一个随机点阵图样沿中心旋转一个微小角度并与原图像准确叠加，当光透过图像时，通过人的眼睛可以观察到摩尔现象。这一现象证明:当噪声存在时，人眼视觉系统具有识别区域自相关和在视觉范围内不同区域的结合区域自相关能力。这使人眼视觉的认知能力成为视觉系统解密的理论依据。基于点阵摩尔现象的相关内容，0.Kafri和E.Keren于1987提出了通过随机网格对图像和图形的加密，参见(Opt.Lett.12(6):377-379，1987)。该加密方法使用两个随机网格图像，通过调整图像上包含信息区域的像素灰度值分布，在两图像叠加并通过光束照射时图像区域部分的透明度不同，利用人的眼睛对灰度图像进行识别可以获取加密信息。该加密方法的核心理论即为当前视觉密码方案的理论依据。1994年，Mon1.Naor和Ad1.Shamir正式提出了视觉密码学并进行了详细的理论阐述，标志着视觉密码方案成为了密码学研宄的重要分支，参见(Eurocrypt1994(1): 1-12，1994)。在随机网格加密技术的基础上，视觉密码学使用多个像素点阵列共同构成像素点阵块的方式来实现加密功能，并最终产生出加密方案的加密子图。在该方案可描述为为“(k，n)_视觉密码方案”，即一个携带加密信息的图像按照规则被编码成η个加密子图，规则规定任意k个参与者可以解密信息(k大于2且小于或者等于η)，将子图分配给η个密码方案参与者。当任意k个参与者将子图对准叠加后，即可完成解密，通过人眼可直接获取解密信息，而小于k的任意个参与者均不能完成解密。视觉密码方案提供了一种全新的加密方法，而且具有比较明显的特征。首先该方法不依靠任何密码学有关的计算来解密，能够被没有任何密码学和加密计算知识的人使用，其应用的实现比较容易。其次视觉密码方案的解密是通过人的视觉系统(眼睛)进行整体解密，对准后解密速度比较快。最后由于该方案可以将加密的信息扩展到多个解密所需的密文中，并同时可严格限制解密所需的密文数量，而且密文是随机的像素阵列块，因此该方案的安全性比较高。而现有的视觉密码方案在具有上诉优势特征的同时也存在一些不足:1.隐蔽性差，现存方案解密是所需要的密文子图特征性非常明显，很容易被识别，这在信息的传输中带来潜在的安全性风险。2.应用限制多，实际解密是通常需要将子图像打印到透明片上，并且需要精确对准解密才能提供给人眼获取信息，容易受对准干扰，这对实际应用造成了更多的限制。3.系统集成性差，类似打印透明片或者投影所需的设备通常不便于系统集成使用，这也在很大程度上限制了该方案的实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有视觉密码方案的不足，解决视觉密码方案中解密密文目标性明显，隐蔽性差、安全性不够高以及加密系统需要更多辅助系统，不便于系统集成和应用等问题。该专利技术利用光电方法实现已加密的间接信息解密，而且能够通过单独系统完成全部信息解密过程，与现有视觉密码方案相比提高了隐蔽性、安全性和集成应用性。本专利技术中所使用的纯位相板是一种衍射光学元件，可以在完全不衰减光强的前提下，调制空间光场的相位分布。纯位相板光强检测不敏感，无法被光强器件直接检测到。应用中可通过液晶空间光调制器(如本专利技术中使用的HOLO-PLUTO空间光调制器)动态实现纯位相板的相位调制功能，而且能够通过纯位相板来控制空间光调制器调制出的目标图像。本专利技术的目的可以通过以下技术措施实现:首先将需要加密的信息⑴按规则分别编码为若干加密子图(A1，A2，...，An)，条件是所有的子图片叠加解密后后可以通过人眼获取解密信息(X);其次用软件将子图制作成对应的若干纯位相板(BI，B2，...，Bn);接下来使用空间光调制器利用电光调制把子图纯位相板(BI，B2，…，Bn)调制成与子图(Al，A2，…，An)对应的图像(Cl，C2，…，Cn)；然后使用CXD在合适的位置接收调制出的图像(Cl，C2，...，Cn);利用MATLAB软件将接收到的调制图像相加，得到携带信息(X)的解密图像，通过人眼获取解密信息(X)。其中在上述的子图纯位相板(BI，B2，...，Bn)制作完成以后，可以利用以下操作等效上述技术措施。将子图纯位相板(BI，B2，...，Bn)制作成一个帧时间相同的连续显示动态图(D);然后使用空间光调制器利用电光调制把动态图(D)调制成与子图(A1，A2，...，An)对应显示动态图(E);最后使用C⑶在合适的位置接收图像(E)，通过调整CXD的曝光时间实现动态图(E)的子图叠加效果，得到图像(F)。图像(F)即为携带信息⑴的解密图像，通过人眼可获取解密信息(X)。本专利技术与现有技术相比具有以下优势:(I)本专利技术采用间接的光电方法实现信息解密过程，依靠子图纯位相板解密，而不是子图本身，纯位相信息强度不可见，提高了加密方案的隐蔽性。(2)本专利技术使用纯位相板的相位信息进行解密，由于纯位相板只有位相信息，并通过衍射作用来完成解密，系统噪声容限高、抗噪声能力强，即方案鲁棒性好。(3)本专利技术实现一种间接的视觉密码方案，具有间接性、隐蔽性，安全性非常高。(4)本专利技术可使用间接的纯位相信息进行实时动态解密，相比于现有视觉密码方案的静态解密方法使用限制更小，操作也更加简便。(5)本专利技术系统硬件固定，使用软件实现解密过程，没有对准问题。(6)本专利技术实现采用的硬件系统简单、可集成性好，非常便于实际应用。本专利技术所公开的光电方法实现的间接视觉密码方案，可适用于安全性高，鲁棒性强，系统可集成性高的加密应用场合。【附图说明】图1是本专利技术在间接视觉密码方案中使用光电方法实现对纯位相信息解密的实施光路结构图。其中，1.激光器、2.光束衰减器、3.准直扩束系统、4.偏振片、5.反射镜、6.分光棱镜、7.空间光调制器、8.傅里叶透镜、9.偏振片、10.C⑶接收单元、11、12.计算机。图2是现存的视觉密码方案提供的方法将两个加密子图精确叠加到透明片上，所得的解密图像，该图像经过人眼识别可以获取加密信息“OL”。图3a是将携带加密信息“OL”的图像按照“(2，2)-视觉密码方案”按规则编码得到的第一幅子图像。((2，2)即有两个信息分享者，两个分享者参与时可解密)图3b是将携带加密信息“OL”的图像按照“(2，2)-视觉密码方案”规则编码得到的第二幅子图像。((2，2)即有两个信息分享者，两个当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用光电方法实现的间接视觉密码方案的技术，其实现的过程包括以下步骤：第一步，将携带信息图片按照规则编码为若干携带信息的子图；第二步，利用软件分别将子图制作为若干对应的子图纯位相板；第三步，此后操作分为两个作用等效的子方案A和B。子方案A：将纯位相板利用空间光调制器分别调制出对应的子图像；子方案B：使用软件将纯位相板制作为每帧显示时间相同的动态图像，将纯位相板动态图利用空间光调制器调制出对应的子图动态图像；第四步，分别承接第三步两个子方案的操作。子方案A：使用接收单元分别接收调制得到的子图像，用软件将得到的若干子图像相加，实现子图像叠加效果完成解密，用人眼即可获取解密信息。子方案B：使用接收单元接收调制得到的子图动态图像，通过调整接收单元的曝光时间，使多张动态子图成像到一幅图像上，等效实现子图像叠加效果完成解密，用人眼即可获取解密信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史祎诗，杨秀波，李拓，王雅丽，张骏，乔亮，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京;11