一种双通道多指纹光学加密方法技术

本发明专利技术提供一种双通道多指纹光学加密方法，该加密方法包括加密过程和解密过程，其中，激光束生成装置发出线偏振光，由分束器分为透射光和反射光，透射光照射到包括指纹图像的左通道加密密钥上，产生左通道调制激光；反射光照射到包括指纹图像的右通道加密密钥上，产生右通道调制激光。本发明专利技术基于人体的生物特征具有不可复制的特点，将生物特征识别技术和光学信息处理技术相结合，提出一种双通道多指纹光学加密方法，该方法具有安全性高、密钥管理和携带方便等特点，在信息安全领域将有重要的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学图像加密
，涉及一种光学加密方法，尤其涉及一种基于人体生物特征的指纹加密方法，即双通道多指纹光学加密方法。
技术介绍
随着信息时代的来临，信息作为一种重要的资源受到越来越多的重视。但是，信息盗窃和信息泄露等问题不断出现，信息安全对国家安全、经济社会发展有着重要的影响，日益成为需要解决的突出问题。而且伴随着社会经济快速发展，加密信息或文档的信息量不断增大，海量加密信息的存储和提取也成为亟待解决的问题。信息的加密技术是保护信息安全的有效手段，其中光学加密技术由于其高速并行性和高安全性等优点倍受人们的青睐。近年来，人们对光学图像加密技术进行了深入的研究，提出了多种光学图像加密的算法和结构。1995年，P.Refregier提出了双随机相位编码方法，采用双透镜组成的4f系统来实现，把两块统计无关的随机相位掩模分别置于光学系统的输入平面和傅立叶平面，对原图像的空间信息和频谱信息做随机扰乱，从而白化谱密度分布，达到加密目的，这种方法具有较好的安全性和鲁棒性[P.Refregier,B.Javidi,Opticalimageencryptionbasedoninputplaneandfourierplanerandomencodind,Opt.Lett.,20(7):767-769,1995]。随后，人们提出了基于分数傅里叶变换、菲涅耳变换、梅林变换等变换的光学加密方法。但是，任意随机相位矩阵的密钥数据量很大，信息的处理速度慢，密钥的管理和使用困难。双随机相位加密系统的加密结果为复振幅分布，即包含振幅信息，又包含相位信息，这使得信息的记录十分困难。而且双随机相位编码是公开密钥，单纯利用双随机相位加密的安全性较低，易于受到攻击。
技术实现思路
针对现有信息加密技术存在的缺陷，本专利技术提供一种双通道多指纹光学加密方法，实现用户资料的高安全性加密存储和精准识别。本专利技术的一个方面提供的双通道多指纹光学加密方法，包括加密过程和解密过程，其中：加密过程包括：——使用指纹采集器采集至少两个指纹图像，存储备用；——激光束生成装置发出线偏振光，由分束器分为透射光和反射光，所述透射光照射到包括指纹图像和随机相位板的左通道加密密钥上，产生左通道调制激光；——反射光照射到包括指纹图像和随机相位板的右通道加密密钥上，产生右通道调制激光；——所述左通道调制激光和所述右通道调制激光由合束器产生两路干涉的光束，其中一路光束照射到光束扫描器上产生密钥调制的干涉图样，将所述密钥调制的干涉图样照射到目标上，目标反射或者透射出加密信号光，所述加密信号光经光电转换后输入到锁相放大器的信号通道；——另一路光束经会聚透镜到第二光电探测器后，输入到锁相放大器的参考通道；由锁相放大器输出的信号经模数转换器转换后，输入到计算机进行存储和复数化计算，获得所述目标的加密图像；解密过程包括：——采用数字解密方法，分别根据左通道和右通道的指纹图像和随机相位板对应的函数计算加密系统的光学传递函数及其复数共轭，对所述复数共轭的光学传递函数进行傅里叶变换后，建立自由空间的脉冲响应函数；对加密图像的数据进行傅立叶变换，与所述自由空间的脉冲响应函数相乘，然后对所述乘积结果进行逆傅立叶变换，完成匹配滤波计算，得到解密的原始目标图像。作为本专利技术的一个优选实施例，所述透射光和所述反射光均经过声光移频器和扩束准直器后照射到所述加密密钥上。作为本专利技术的一个优选实施例，所述透射光和所述反射光在所述声光移频器内发生布拉格衍射。作为本专利技术的一个优选实施例，所述激光束生成装置为激光器。作为本专利技术的一个优选实施例，所述透射光和所述反射光经过扩束准直器后变为平面波。作为本专利技术的一个优选实施例，所述合束器产生的光束，其中一路光束经傅里叶变换透镜照射到光束扫描器上。作为本专利技术的一个优选实施例，所述指纹图像可以为同一人的指纹图像，也可以为不同人的指纹图像。作为本专利技术的一个优选实施例，产生所述左通道加密密钥的指纹图像可以为单个指纹或者多个指纹叠加在一起，产生所述右通道加密密钥的指纹图像可以为单个指纹或者多个指纹叠加在一起。作为本专利技术的一个优选实施例，所述加密信号光，由望远镜接收，经第一光电探测器的光电转换后，输入到所述锁相放大器的信号通道。作为本专利技术的一个优选实施例，所述指纹图像对应的函数为F(x,y)，所述随机相位函数为exp[j2πM(x,y)]，其中M(x,y)为[0,1]的随机数。作为本专利技术的一个优选实施例，建立所述脉冲响应函数前需对所述复数共轭的光学传递函数进行傅里叶变换。作为本专利技术的一个优选实施例，所述光束经过透镜照射到所述光束扫描器上，优选地，所述光束经过傅里叶变换透镜照射到所述光束扫描器上。作为本专利技术的一个优选实施例，所述激光的波长为：0.01-100μm，如80μm，优选为0.1-60μm，如0.2μm，50μm更优选为0.5-40μm，如0.8μm，20μm。作为本专利技术的一个优选实施例，所述透镜的焦距为5-2500mm，如8mm，1200mm，优选为15-600mm，如24mm，400mm，更优选为35mm-300mm，如50mm，200mm。作为本专利技术的一个优选实施例，所述左通道加密密钥和所述右通道加密密钥位于所述傅立叶变换透镜的前焦面上。本专利技术的另一个方面在于提供一种双通道多指纹光学加密设备，包括：——信息储存介质，用于存储信息；——指纹采集器，用于采集指纹图像；——加密模块，激光束生成装置发出线偏振光，由分束器分为透射光和反射光，所述透射光产生左通道调制激光，反射光产生右通道调制激光，由合束器产生两路干涉的光束，其中一路光束经傅里叶变换、光电转换后输入到锁相放大器的信号通道；另一路光束经会聚透镜、光电探测器后，输入到锁相放大器的参考通道；由锁相放大器输出的信号经模数转换器转换后，输入到计算机进行存储和复数化计算，获得所述目标的加密图像；——解密模块，采用数字解密方法，建立自由空间的脉冲响应函数、加密图像数据进行傅立叶变换后，通过匹配滤波器计算，得到解密的目标图像。本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于人体的生物特征具有不可复制的特点，将生物特征识别技术和光学信息处理技术相结合，提出一种双通道多指纹光学加密方法，该方法具有安全性高、密钥管理和携带方便等特点，在信息安全领域将有重要的应用前景。附图说明图1为本专利技术提供的双通道多指纹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双通道多指纹光学加密方法，其特征在于，所述加密方法包括加密过程和解密过程，其中：所述加密过程包括：——使用指纹采集器采集至少两个指纹图像，存储备用；——激光束生成装置发出线偏振光，由分束器分为两束激光，分别为透射光和反射光，所述透射光照射到包括指纹图像和随机相位板的左通道加密密钥上，产生左通道调制激光；——反射光照射到包括指纹图像和随机相位板的右通道加密密钥上，产生右通道调制激光；——所述左通道调制激光和所述右通道调制激光由合束器产生两路干涉的光束，其中一路光束照射到光束扫描器上产生密钥调制的干涉图样，将所述干涉图样照射到目标上，目标反射或者透射出加密信号光，所述加密信号光经光电转换后输入到锁相放大器的信号通道；——另一路光束经会聚透镜到第二光电探测器后，输入到锁相放大器的参考通道；由锁相放大器输出的信号经模数转换器转换后，输入到计算机进行存储和复数化计算，获得所述目标的加密图像；所述解密过程包括：——采用数字解密方法，分别根据左通道和右通道的指纹图像和随机相位板对应的函数计算加密系统的光学传递函数及其复数共轭，对所述复数共轭的光学传递函数进行傅里叶变换后，建立自由空间的脉冲响应函数；——对加密图像的数据进行傅立叶变换，与所述自由空间的脉冲响应函数相乘，然后对所述乘积结果进行逆傅立叶变换，完成匹配滤波计算，得到解密的原始目标图像。...

【技术特征摘要】
1.一种双通道多指纹光学加密方法，其特征在于，所述加密方法包括加密过程
和解密过程，其中：
所述加密过程包括：
——使用指纹采集器采集至少两个指纹图像，存储备用；
——激光束生成装置发出线偏振光，由分束器分为两束激光，分别为透射光和反
射光，所述透射光照射到包括指纹图像和随机相位板的左通道加密密钥上，产生
左通道调制激光；
——反射光照射到包括指纹图像和随机相位板的右通道加密密钥上，产生右通道
调制激光；
——所述左通道调制激光和所述右通道调制激光由合束器产生两路干涉的光束，
其中一路光束照射到光束扫描器上产生密钥调制的干涉图样，将所述干涉图样照
射到目标上，目标反射或者透射出加密信号光，所述加密信号光经光电转换后输
入到锁相放大器的信号通道；
——另一路光束经会聚透镜到第二光电探测器后，输入到锁相放大器的参考通
道；由锁相放大器输出的信号经模数转换器转换后，输入到计算机进行存储和复
数化计算，获得所述目标的加密图像；
所述解密过程包括：
——采用数字解密方法，分别根据左通道和右通道的指纹图像和随机相位板对应
的函数计算加密系统的光学传递函数及其复数共轭，对所述复数共轭的光学传递
函数进行傅里叶变换后，建立自由空间的脉冲响应函数；
——对加密图像的数据进行傅立叶变换，与所述自由空间的脉冲响应函数相乘，
然后对所述乘积结果进行逆傅立叶变换，完成匹配滤波计算，得到解密的原始目
标图像。
2.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述透射光和所述反射光均
经过声光移频器和扩束准直器后照射到所述加密密钥上。
3.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述透射光和所述反射光...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫爱民，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31