[發明專利]一種旋轉疊層加密筒、加密方法及解密方法

有效

• 申請號: 202110207942.7
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN112948850B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 史祎詩;王子瑞;張書源
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

1.一種旋轉疊層加密筒，其特征在于，包括：依次設置的第一相位板、第一透鏡、第二相位板、第二透鏡以及密文接收屏；

所述第一透鏡與所述第二相位板通過螺紋連接，在加密過程中，使得所述第二相位板、所述第二透鏡以及所述密文接收屏整體移動，確定伸縮距離，根據所述伸縮距離對待加密圖像進行加密；

所述旋轉疊層加密筒的加密過程為：將具有偏心距離的探針密鑰作為初始探針，并利用所述初始探針掃描待加密圖像的圖像信息，并將所述圖像信息經過旋轉疊層加密筒處理，生成密文信息強度分布；按順時針方向多次轉動整個所述旋轉疊層加密筒，每次轉動任意角度，使得覆蓋待加密圖像，并獲取所述旋轉疊層加密筒每一次旋轉后的所述待加密圖像的密文信息強度分布；根據所述密文信息強度分布確定多張密文圖像。

2.一種旋轉疊層加密方法，其特征在于，所述旋轉疊層加密方法應用于權利要求1所述的旋轉疊層加密筒，所述旋轉疊層加密方法包括：

將具有偏心距離的探針密鑰作為初始探針，并利用所述初始探針掃描待加密圖像的圖像信息，并將所述圖像信息經過旋轉疊層加密筒處理，生成密文信息強度分布；

按順時針方向多次轉動整個所述旋轉疊層加密筒，每次轉動任意角度，使得覆蓋待加密圖像，并獲取所述旋轉疊層加密筒每一次旋轉后的所述待加密圖像的密文信息強度分布；

根據所述密文信息強度分布確定多張密文圖像。

3.根據權利要求2所述的旋轉疊層加密方法，其特征在于，所述密文信息強度分布為：

其中，為密文信息強度分布，i為迭代次數，n為密文編號，CCD為在接收屏位置處強度，FT為傅里葉變換，為距離為f-d的菲涅爾變換，f為透鏡焦距，d為伸縮距離，為距離為f的菲涅爾變換，Probe₁為初始探針，Objectⁱ_n為待加密物體的第n部分，j為虛數單位，M₁為第一相位板，t(x,y)為透鏡位相調制函數，M₂為第二相位板。

4.一種旋轉疊層解密方法，其特征在于，所述旋轉疊層解密方法應用于權利要求1所述的旋轉疊層加密筒，所述旋轉疊層解密方法包括：

按逆時針方向多次轉動初始探針，確定多個偽探針，并猜測原始圖像的初始復振幅；

經過所述旋轉疊層加密筒，利用所述偽探針掃描密文圖像，生成猜測密文強度分布；

利用密文信息強度分布的振幅替換所述猜測密文強度分布的振幅，確定替換振幅后的猜測密文強度分布；

將所述密文圖像依次經過所述旋轉疊層加密筒的第二透鏡、第二相位板、第一透鏡以及第一相位板，生成圖像出射波；

根據所述圖像出射波以及每張所述密文圖像對應的偽探針更新待加密圖像物函數，確定更新后的待加密圖像物函數；

根據所述更新后的待加密圖像物函數生成原始圖像；所述原始圖像為原始的待加密圖像。

5.根據權利要求4所述旋轉疊層解密方法，其特征在于，所述猜測密文強度分布為：

其中，為密文信息強度分布，i為迭代次數，n為密文編號，FT為傅里葉變換，為距離為f-d的菲涅爾變換，f為透鏡焦距，d為伸縮距離，為距離為f的菲涅爾變換，Probe_n為偽探針，Objectⁱ_nguess為第n張密文信息對應待加密物體的初始猜測復振幅，j為虛數單位sqrt(-1)，M₁為第一相位板，t(x,y)為透鏡位相調制函數，M₂為第二相位板。

6.根據權利要求5所述旋轉疊層解密方法，其特征在于，所述替換振幅后的猜測密文強度分布為：

其中，為替換振幅后的猜測密文強度分布為，為密文信息強度分布。

7.根據權利要求6所述旋轉疊層解密方法，其特征在于，所述圖像出射波為：

其中，為圖像出射波。