[發明專利]基于壓縮感知原理的關聯成像光學加密方法

無效

• 申請號: 201210224370.4
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN103428399A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 張雷洪;劉戈;于爾
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本發明涉及一種關聯成像加密方法，具體涉及基于壓縮感知原理的關聯成像光學加密方法。

背景技術

關聯成像光學加密的理論依據是熱光的二階相干性。以關聯成像為例，一般的成像方案中，物體透射或反射光場直接攜帶了物體的空間信息，成像探測與物體不可分離；而關聯成像雖然也要求探測物體透射光場或反射光場，但是擔任空間分辨測量任務的探測器與物體可以分離。因此，如果攜帶物體信息的光場受到隨機擾亂，用傳統成像的方案就很難得到清晰的物體圖像；而關聯成像則在攜帶物體信息的光場受到隨機擾亂后仍然可以獲得清晰的像，因此隨機的擾亂并不影響最終的測量結果。關聯加密方案主要是將明文加載在待成像的物體上，使得明文擴散在物體的空間分布信息中，并以一次一密的方式分發密鑰。密鑰的隨機性增強了密文的隨機性，進而增加了破譯的難度。此外，當破壞者對光場進行隨機擾動時，不會破壞密文的傳輸。而關聯成像的非定域性，也使得破譯者破解的難度加大。

壓縮感知的核心理論主要有兩點：一是信號的稀疏性；二是非相干采樣。信號的稀疏性：自然界的許多信號在其對應的表達基（也可稱作表象）下展開時，信號是稀疏的。這里，稀疏指的是信號在該表達基下展開時，其對應的展開系數（也可理解為權重值）中大部分都是非常小的數值，或是零；只有相對較少的展開系數具有較大的數值，而這些較大數值的系數包含了信號的大部分重要信息。非相干采樣指的就是信號測量中所使用的測量基與信號稀疏表達的表達基是非相干的。

隨著計算關聯成像方法的出現，關聯成像光學加密將隨機調制的參考光信息作為密鑰，桶探測器測量的物光強度信息作為密文，通過關聯計算獲取加密的物體信息（明文）。關聯計算次數越大，關聯計算獲取的明文越清晰。因此獲取的明文受關聯計算次數的影響較大，計算量較大，不利于光學加密的解密。壓縮感知算法能夠在采樣信號次數遠低于Nyquist的采樣定理要求的采樣次數的條件下，很好地恢復出原始信號，為關聯成像光學加密解密獲取明文提供了可能。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種基于壓縮感知原理的關聯成像光學加密方法，以克服現有技術所存在的上述缺點和不足，改進關聯成像光學加密性能。

本發明采用的技術方案如下：

本發明所需要解決的技術問題，可以通過以下技術方案來實現：

一種基于壓縮感知原理的關聯成像光學加密方法，其特征在于：

（1）加密：隨機調制信號作為密鑰，待加密的圖文信息作為明文，將所述密鑰與所述明文進行關聯成像獲取一系列加密后的信息，即密文；

（2）傳輸：信息傳輸時，傳輸者和接受者雙方共享所述密鑰，雙方之間傳輸所述密文；

（3）解密：解密時將密鑰與密文進行壓縮感知計算，重建出明文信息。

進一步，本發明的基于壓縮感知原理的關聯成像光學加密方法還可以具有這樣的特征：步驟（1）中，將隨機調制的信號I_r(x,y)作為密鑰，與待加密的明文T(x,y)相乘，獲得密文B_r，所述密文參見式（1）;

B_r=∫dxdyI_r(x,y)T(x,y)????（1）。

進一步，本發明的基于壓縮感知原理的關聯成像光學加密方法還可以具有這樣的特征：步驟（3）中，將所述密鑰與所述密文進行壓縮感知計算，獲得重建明文T_cs，所述重建明文參見式（3），

Tcs=T;min||T(x,y)||L1]]>subject?to:

B_r=∫dxdyI_r(x,y)T(x,y);

式中T(x,y)表示待解密的明文，N是測量次數，小于關聯成像加密所需的關聯計算次數；