強散射過程與雙隨機相位加密過程的等價性分析*

陳潔 周昕 白星 李聰 徐昭 倪洋

(四川大學電子信息學院, 成都 610065)

薄層強散射介質的散射系統只會引起入射光波的振幅和相位分布變化, 但不會導致總能量的衰減.這一過程可以看成光波被散射系統編碼的過程, 與雙隨機加密系統極為相似.本文首先證明了載有目標信息的光波在通過薄層強散射介質的散射系統時所產生散斑的分布特性, 與雙隨機加密系統加密同一明文目標所得到的密文分布特性具有高度的相似性.然后, 本文將該散射系統視為一個雙隨機加密系統, 并利用相位恢復算法精確地計算出該散射系統所對應的兩塊隨機相位密鑰, 同時證明了這兩塊密鑰板還可以成功地從該散射系統所得到的其他任何散斑中恢復出對應的原始圖像.最后, 為了進一步證明二者的等價性, 本文使用一種適用于雙隨機加密系統的唯密文攻擊方法, 成功地破解了薄層強散射介質的散射系統, 得到了較好結果.

1 引 言

近年來, 采用非侵入、直接的成像方式透過散射介質恢復出目標的原始結構和信息, 在光學成像領域已成為備受矚目的研究熱點, 特別在醫學診斷、軍事安全、納米技術應用及水下探測等方面顯得極為重要和迫切[1?4].對于微粒尺寸為波長量級且空間分布隨機的介質, 入射光在其內部傳播時會產生強烈的散射, 從而導致原本有序的波前相位發生嚴重畸變[5].這些強散射光會在觀測表面隨機分布, 產生相……