[發(fā)明專利]基于非對稱加密的隱形渦旋結(jié)構(gòu)光三維成像方法

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• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113630591A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設計）人: 閆愛民;張靜;吳春英
• 申請（專利權(quán)）人: 上海師范大學
• 主分類號: H04N13/106
• 分類號: H04N13/106;H04N13/20;H04L29/06;G02B27/09;G02B27/28
• 代理公司: 上海唯智贏專利代理事務所(普通合伙) 31293
• 代理人: 劉朵朵

1.一種基于非對稱加密的隱形渦旋結(jié)構(gòu)光三維成像方法，其特征在于，包括激光器(1)，半波片(2)，偏振分束器(3)，第一擴束器(4-1)，第二擴束器(4-2)，第一反射鏡(5-1)，第二反射鏡(5-2)，第一空間光調(diào)制器(6-1)，第二空間光調(diào)制器(6-2)，偏振合束器(7)，發(fā)射望遠鏡(8)，被測物體(9)，接收望遠鏡(10)，1/4波片(11)，四步相移調(diào)制器(12)及計算機(13)以光路方式連接。

2.如權(quán)利要求1所述的基于非對稱加密的隱形渦旋結(jié)構(gòu)光三維成像方法，其特征在于，包括如下步驟：

A步驟獲取四幅待加密圖像；

B步驟ELGamal加密；

C步驟ELGamal解密；

D步驟重構(gòu)被測物體圖像。

3.如權(quán)利要求2所述的基于非對稱加密的隱形渦旋結(jié)構(gòu)光三維成像方法，其特征在于，所述A步驟獲取四幅待加密圖像，還包括如下步驟：

A1步驟：激光器(1)出射的光束經(jīng)半波片(2)后，被偏振分束器(3)，分為具有正交偏振態(tài)的兩束光，即水平偏振光和垂直偏振光；

A2步驟：水平偏振光經(jīng)第一擴束器(4-1)擴束和第一反射鏡(5-1)后經(jīng)加載全息光柵的第一空間光調(diào)制器(6-1)產(chǎn)生拓撲荷為+l的渦旋光照射到偏振合束器(7)上；

A3步驟：垂直偏振光經(jīng)第二擴束器(4-2)擴束和第二反射鏡(5-2)后經(jīng)載全息光柵的第二空間光調(diào)制器(6-2)產(chǎn)生拓撲荷為-l的渦旋光照射到偏振合束器(7)上與水平偏振光合束在一起，形成偏振方向正交的隱形渦旋結(jié)構(gòu)光；

所述拓撲荷數(shù)+l和-l中的取值為整數(shù)或分數(shù)；

A4步驟：經(jīng)由發(fā)射望遠鏡(8)后照射到被測物體(9)；

A5步驟：由被測物體(9)反射的光通過接收望遠鏡(10)，1/4波片(11)和四步相移調(diào)制器(12)后即獲取四幅待加密圖像I₀、I_π、

4.如權(quán)利要求2所述的基于非對稱加密的隱形渦旋結(jié)構(gòu)光三維成像方法，其特征在于，所述B步驟將四幅待加密圖像I₀、I_π、分別作為ELGamal加密算法的明文m；

所述ELGamal加密算法是一種基于離散對數(shù)問題建立的算法，由密鑰生成、加密和解密三部分組成；

還包括步驟：

B1步驟：接收者和發(fā)送者共享公開參數(shù)的信息(p，α，β)，

其中，p為隨機選擇的一個素數(shù)；α為有限域Z_P上的一個生成元；b為私鑰可以是指紋、人臉圖像、虹膜生物特征圖像，經(jīng)過處理得到整數(shù)矩陣；β為公鑰，由β＝α^bmod(p)表示；

B2步驟：對于明文m，為任意的選取隨機數(shù)k∈[1，p-2]計算γ＝α^kmod(p)和δ＝mβ^kmod(p)，由此得到密文為c＝(γ，δ)。

5.如權(quán)利要求2所述的基于非對稱加密的隱形渦旋結(jié)構(gòu)光三維成像方法，其特征在于，所述C步驟ELGamal解密，還包括步驟：

接收者收到密文c＝(γ，δ)后，使用私有密鑰為b，通過計算機(13)計算m＝δ/γ^bmod(p)，得到四幅解密圖像。

6.如權(quán)利要求2所述的基于非對稱加密的隱形渦旋結(jié)構(gòu)光三維成像方法，其特征在于，所述D步驟重構(gòu)被測物體圖像，還包括步驟：

D1步驟：計算機(13)中得到的解密圖像表示為I＝R(A+Bcosφ)，

其中，R表示物體表面不均勻反射率；

A表示背景強度；

B/A表示光柵條紋的對比度；

由于光柵每次移動周期的1/4，即相移量為π/2；

相位可表示為

D2步驟：對相位進行展開后，根據(jù)三角原理可得h＝(LTΔφ)/(2πd+TΔφ)，得到物體的高度值；

其中，L表示照相機與參考平面的距離；T表示投影光柵的周期；d為相機中心與投影系統(tǒng)中心的距離；Δφ表示所測物體的相位值與參考平面相位值之差。