光電方法實(shí)現(xiàn)的間接視覺密碼方案的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種視覺密碼方案，具體涉及一種基于純位相元件，利用空間光調(diào)制器的電光調(diào)制效應(yīng)，通過衍射作用，采用光電方法實(shí)現(xiàn)的間接視覺密碼方案的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]視覺密碼方案是一種有關(guān)于圖像加密的技術(shù)。他提供了一種將一個攜帶待加密信息的圖像分割為多個加密子圖像，只要將規(guī)則規(guī)定數(shù)量的子圖像精確對準(zhǔn)疊加在一起，不需要任何密碼學(xué)的計(jì)算，依靠人眼即可獲取加密信息的方案。
[0003]該技術(shù)最初起源于1969年Leon Glass提出的點(diǎn)陣的摩爾現(xiàn)象，參見(Nature223:578-580,1969)。該文章指出當(dāng)一個隨機(jī)點(diǎn)陣圖樣沿中心旋轉(zhuǎn)一個微小角度并與原圖像準(zhǔn)確疊加，當(dāng)光透過圖像時(shí)，通過人的眼睛可以觀察到摩爾現(xiàn)象。這一現(xiàn)象證明:當(dāng)噪聲存在時(shí)，人眼視覺系統(tǒng)具有識別區(qū)域自相關(guān)和在視覺范圍內(nèi)不同區(qū)域的結(jié)合區(qū)域自相關(guān)能力。這使人眼視覺的認(rèn)知能力成為視覺系統(tǒng)解密的理論依據(jù)?；邳c(diǎn)陣摩爾現(xiàn)象的相關(guān)內(nèi)容，0.Kafri和E.Keren于1987提出了通過隨機(jī)網(wǎng)格對圖像和圖形的加密，參見(Opt.Lett.12(6):377-379，1987)。該加密方法使用兩個隨機(jī)網(wǎng)格圖像，通過調(diào)整圖像上包含信息區(qū)域的像素灰度值分布，在兩圖像疊加并通過光束照射時(shí)圖像區(qū)域部分的透明度不同，利用人的眼睛對灰度圖像進(jìn)行識別可以獲取加密信息。該加密方法的核心理論即為當(dāng)前視覺密碼方案的理論依據(jù)。1994年，Mon1.Naor和Ad1.Shamir正式提出了視覺密碼學(xué)并進(jìn)行了詳細(xì)的理論闡述，標(biāo)志著視覺密碼方案成為了密碼學(xué)研宄的重要分支，參見(Eurocrypt1994(1): 1-12，1994)。在隨機(jī)網(wǎng)格加密技術(shù)的基礎(chǔ)上，視覺密碼學(xué)使用多個像素點(diǎn)陣列共同構(gòu)成像素點(diǎn)陣塊的方式來實(shí)現(xiàn)加密功能，并最終產(chǎn)生出加密方案的加密子圖。在該方案可描述為為“(k，n)_視覺密碼方案”，即一個攜帶加密信息的圖像按照規(guī)則被編碼成η個加密子圖，規(guī)則規(guī)定任意k個參與者可以解密信息(k大于2且小于或者等于η)，將子圖分配給η個密碼方案參與者。當(dāng)任意k個參與者將子圖對準(zhǔn)疊加后，即可完成解密，通過人眼可直接獲取解密信息，而小于k的任意個參與者均不能完成解密。
[0004]視覺密碼方案提供了一種全新的加密方法，而且具有比較明顯的特征。首先該方法不依靠任何密碼學(xué)有關(guān)的計(jì)算來解密，能夠被沒有任何密碼學(xué)和加密計(jì)算知識的人使用，其應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)比較容易。其次視覺密碼方案的解密是通過人的視覺系統(tǒng)(眼睛)進(jìn)行整體解密，對準(zhǔn)后解密速度比較快。最后由于該方案可以將加密的信息擴(kuò)展到多個解密所需的密文中，并同時(shí)可嚴(yán)格限制解密所需的密文數(shù)量，而且密文是隨機(jī)的像素陣列塊，因此該方案的安全性比較高。
[0005]而現(xiàn)有的視覺密碼方案在具有上訴優(yōu)勢特征的同時(shí)也存在一些不足:
[0006]1.隱蔽性差，現(xiàn)存方案解密是所需要的密文子圖特征性非常明顯，很容易被識別，這在信息的傳輸中帶來潛在的安全性風(fēng)險(xiǎn)。
[0007]2.應(yīng)用限制多，實(shí)際解密是通常需要將子圖像打印到透明片上，并且需要精確對準(zhǔn)解密才能提供給人眼獲取信息，容易受對準(zhǔn)干擾，這對實(shí)際應(yīng)用造成了更多的限制。
[0008]3.系統(tǒng)集成性差，類似打印透明片或者投影所需的設(shè)備通常不便于系統(tǒng)集成使用，這也在很大程度上限制了該方案的實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有視覺密碼方案的不足，解決視覺密碼方案中解密密文目標(biāo)性明顯，隱蔽性差、安全性不夠高以及加密系統(tǒng)需要更多輔助系統(tǒng)，不便于系統(tǒng)集成和應(yīng)用等問題。該發(fā)明利用光電方法實(shí)現(xiàn)已加密的間接信息解密，而且能夠通過單獨(dú)系統(tǒng)完成全部信息解密過程，與現(xiàn)有視覺密碼方案相比提高了隱蔽性、安全性和集成應(yīng)用性。
[0010]本發(fā)明中所使用的純位相板是一種衍射光學(xué)元件，可以在完全不衰減光強(qiáng)的前提下，調(diào)制空間光場的相位分布。純位相板光強(qiáng)檢測不敏感，無法被光強(qiáng)器件直接檢測到。應(yīng)用中可通過液晶空間光調(diào)制器(如本發(fā)明中使用的HOLO-PLUTO空間光調(diào)制器)動態(tài)實(shí)現(xiàn)純位相板的相位調(diào)制功能，而且能夠通過純位相板來控制空間光調(diào)制器調(diào)制出的目標(biāo)圖像。
[0011]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn):
[0012]首先將需要加密的信息⑴按規(guī)則分別編碼為若干加密子圖(A1，A2，...，An)，條件是所有的子圖片疊加解密后后可以通過人眼獲取解密信息(X);其次用軟件將子圖制作成對應(yīng)的若干純位相板(BI，B2，...，Bn);接下來使用空間光調(diào)制器利用電光調(diào)制把子圖純位相板(BI，B2，…，Bn)調(diào)制成與子圖(Al，A2，…，An)對應(yīng)的圖像(Cl，C2，…，Cn)；然后使用CXD在合適的位置接收調(diào)制出的圖像(Cl，C2，...，Cn);利用MATLAB軟件將接收到的調(diào)制圖像相加，得到攜帶信息(X)的解密圖像，通過人眼獲取解密信息(X)。
[0013]其中在上述的子圖純位相板(BI，B2，...，Bn)制作完成以后，可以利用以下操作等效上述技術(shù)措施。將子圖純位相板(BI，B2，...，Bn)制作成一個幀時(shí)間相同的連續(xù)顯示動態(tài)圖(D);然后使用空間光調(diào)制器利用電光調(diào)制把動態(tài)圖(D)調(diào)制成與子圖(A1，A2，...，An)對應(yīng)顯示動態(tài)圖(E);最后使用C⑶在合適的位置接收圖像(E)，通過調(diào)整CXD的曝光時(shí)間實(shí)現(xiàn)動態(tài)圖(E)的子圖疊加效果，得到圖像(F)。圖像(F)即為攜帶信息⑴的解密圖像，通過人眼可獲取解密信息(X)。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)勢:
[0015](I)本發(fā)明采用間接的光電方法實(shí)現(xiàn)信息解密過程，依靠子圖純位相板解密，而不是子圖本身，純位相信息強(qiáng)度不可見，提高了加密方案的隱蔽性。
[0016](2)本發(fā)明使用純位相板的相位信息進(jìn)行解密，由于純位相板只有位相信息，并通過衍射作用來完成解密，系統(tǒng)噪聲容限高、抗噪聲能力強(qiáng)，即方案魯棒性好。
[0017](3)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種間接的視覺密碼方案，具有間接性、隱蔽性，安全性非常高。
[0018](4)本發(fā)明可使用間接的純位相信息進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)解密，相比于現(xiàn)有視覺密碼方案的靜態(tài)解密方法使用限制更小，操作也更加簡便。
[0019](5)本發(fā)明系統(tǒng)硬件固定，使用軟件實(shí)現(xiàn)解密過程，沒有對準(zhǔn)問題。
[0020](6)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)采用的硬件系統(tǒng)簡單、可集成性好，非常便于實(shí)際應(yīng)用。
[0021]本發(fā)明所公開的光電方法實(shí)現(xiàn)的間接視覺密碼方案，可適用于安全性高，魯棒性強(qiáng)，系統(tǒng)可集成性高的加密應(yīng)用場合。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明在間接視覺密碼方案中使用光電方法實(shí)現(xiàn)對純位相信息解密的實(shí)施光路結(jié)構(gòu)圖。
[0023]其中，1.激光器、2.光束衰減器、3.準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)、4.偏振片、5.反射鏡、6.分光棱鏡、7.空間光調(diào)制器、8.傅里葉透鏡、9.偏振片、10.C⑶接收單元、11、12.計(jì)算機(jī)。
[0024]圖2是現(xiàn)存的視覺密碼方案提供的方法將兩個加密子圖精確疊加到透明片上，所得的解密圖像，該圖像經(jīng)過人眼識別可以獲取加密信息“OL”。
[0025]圖3a是將攜帶加密信息“OL”的圖像按照“(2，2)-視覺密碼方案”按規(guī)則編碼得到的第一幅子圖像。((2，2)即有兩個信息分享者，兩個分享者參與時(shí)可解密)
[0026]圖3b是將攜帶加密信息“OL”的圖像按照“(2，2)-視覺密碼方案”規(guī)則編碼得到的第二幅子圖像。((2，2)即有兩個信息分享者，兩個