光學圖像加密中隨機模板的特性比較

沈學舉，許芹祖，劉旭敏

(軍械工程學院，河北 石家莊 050003)

引言

信息安全與國家安全、經濟發展、社會穩定等各方面息息相關，信息加密作為信息安全技術的核心研究內容之一倍受重視。自1995年Javidi等提出基于4f系統的雙隨機相位編碼光學圖像加密技術以來[1]，由于光學信息處理系統的高并行性、高處理速度與維度，使光學圖像加密技術的研究成為了信息安全領域的研究熱點[2-4]。很多研究者將全息術[5-6]，光學分數傅里葉變換、菲涅耳變換、分數小波包變換和哈特利變換等光學變換[7-12]，干涉技術[13-14]，聯合變換相關器[15-18]，偏振光學元件[19]等各種光學變換和技術引入光學圖像加密中，提出了許多新的光學圖像加密方法，進一步改進了光學圖像加密技術的安全性和可實施性。由于光波傳播過程中相位比振幅對光波的傳播性質影響更大，因此，一般采用隨機相位模板(random phase mask, RPM)在空域、空間頻率域或其他各種變換域對光場復振幅進行白化，有效地實現圖像加密。在其光學實現過程中，一般是將RPM上載到光路中的空間光調制器上，需要把相位映射或編碼為實數，此過程存在較大誤差。為提高編碼精度，有文獻在圖像加密時采用隨機振幅模板[5-6](random amplitude mask, RAM)也能得到較好的加密效果。本文數值仿真了將RPM和RAM分別用于一些典型的光學加密系統時的加密效果，表明RAM在有些加密系統中能得到較好的加密效果，而在另一些加密系統中加密效果卻較差。因此，結合仿真結果分析了隨機模板對加密效果的影響及其原因，表明對于一些非線性光學圖像加密系統采用隨機振幅模板仍然可以獲得較好的加密效果。……