基于多模光纤散斑的压缩感知在光学图像加密中的应用

• 作者: 刘艳 延凤平 王目光 秦齐 穆鸽 胡耀华 谭中伟
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 多模光纤散斑 压缩感知 光学图像加密 双随机相位编码
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
• 页码范围: 95-104
• 页数: 10页
• 字数: 5076字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.69.20191143

摘要

为了安全高效地对图像信息进行传输,提出了一种新颖的基于多模光纤散斑的压缩感知结合双随机相位编码的光学图像加密方法.多模光纤产生的光斑作为压缩感知的测量矩阵,完成对图像的第一次压缩和加密,并且充当第一级密钥;再利用双随机相位编码技术进行第二次加密,实现对图像的完整加密过程,随机相位掩模板充当第二级密钥,解密过程与此相反.通过将光斑测量矩阵与用于压缩感知的常用随机测量矩阵进行对比研究后发现,使用光斑测量矩阵解密后的图像质量更好,而且相比于其他随机测量矩阵在硬件实现上的复杂性与高成本,光斑矩阵可以很容易地通过简单的光学器件来获得,且可以利用工作波长的改变来进行变换,也即第一级密钥非常容易变换.同时经研究表明,本文方法可以有效抵抗统计分析、噪声干扰和剪切等攻击,且对密钥敏感性高,具有良好的鲁棒性和安全性.因此,本文提出的这种基于光斑矩阵的压缩感知与双随机相位编码结合起来的加密方法,可以获得良好的加密效果与极大的密钥空间,并且易于在光学领域整合.