基于角度复用体全息和指纹识别的光学图像加密方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于多用户资料高安全性加密存储和识别的信息加密方法，尤其涉及一种基于角度复用体全息和指纹识别的光学图像加密方法。
【背景技术】
[0002]随着信息时代的来临，信息作为一种重要的资源受到越来越多的重视。但同时信息盗窃和泄露等问题不断涌现，信息安全日益成为突出需要解决的问题。而且伴随着社会经济快速发展，加密信息或文档的信息量不断增大，海量加密信息的存储和提取也成为亟待解决的问题。
[0003]近年来，用光学信息处理技术来进行图像加密和保障信息安全引起了持续的关注。1995年，P.Refregier等提出了双随机相位编码方法，这种方法具有较好的安全性和鲁棒性[P.Refregier, B.Javidi, Optical image encrypt1n based on input plane andfourier plane random encodind, Opt.Lett., 20 (7): 767-769, 1995] 0 随后，人们提出了基于分数傅里叶变换、菲涅耳变换、梅林变换等变换的光学加密方法。但是，任意随机相位矩阵的密钥数据量很大，信息的处理速度慢，密钥的管理和使用困难。双随机相位加密系统的加密结果为复振幅分布，即包含振幅信息，又包含相位信息，这使得信息的记录十分困难。光学全息技术是一种有效的记录方法，将复振幅加密结果记录为全息图进行存储和再现。2000 年，Tajahuerce 等[E.Tajahuerce, B.Javadi, Encrypting three-dimens1nalinformat1n with digital holography, Appl.0pt.，39:6595-6601，2000.]将数字全息技术与双随机相位编码方法相结合，实现了菲涅尔域的光学加密技术一数字相移全息术，运用四步相移数字全息对密文的振幅和相位进行重建。
[0004]但是，数字全息技术用CCD等光电器件代替传统的全息干版利用计算机再现，接收视场受限，响应速度慢。而且，研究表明，由于随机相位编码是公开密钥，单纯利用双随机相位加密容易受到攻击，降低了安全性。
【发明内容】
[0005]针对现有信息加密技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于角度复用体全息和指纹识别的光学图像加密方法，实现多用户资料的高安全性加密存储和精准识别。
[0006]为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0007]本发明第一个方面是提供一种基于角度复用体全息和指纹识别的光学图像加密方法，包括加密过程和解密过程，其中:
[0008]——加密过程包括:
[0009]指纹采集器采集η个用户指纹图像，计为用户1、用户2、……用户η，其中，利用指纹采集器所采集的用户1、用户2、……用户η的指纹图像，产生与所述用户一一对应的指纹密钥1、指纹密钥2、……指纹密钥η ;经过光学加密，记录产生用户1的加密体全息图1，指纹密钥2经过光学加密后，在体全息记录材料内旋转α角度，记录产生用户2的加密体全息图2，……指纹密钥η经过光学加密后，在体全息记录材料内旋转(η-1) α角度，记录产生用户η的加密体全息图η ；
[0010]——解密过程包括:
[0011]一束和用户η指纹密钥η相匹配的激光束，照射到体全息记录材料内的用户η加密体全息图η，在满足布拉格衍射条件时，体全息图的衍射光经过光学解密后，获得用户η的解密图像η。
[0012]本发明第二个方面是提供一种信息存取方法，包括:
[0013]将?目息储存于体全息记录材料中，
[0014]——进行加密，加密过程包括:
[0015]指纹采集器采集η个用户指纹图像，计为用户1、用户2、……用户η，其中，利用指纹采集器所采集的用户1、用户2、……用户η的指纹图像，产生与所述用户一一对应的指纹密钥1、指纹密钥2、……指纹密钥η ;经过光学加密，记录产生用户1的加密体全息图1，指纹密钥2经过光学加密后，在体全息记录材料内旋转α角度，记录产生用户2的加密体全息图2，……指纹密钥η经过光学加密后，在体全息记录材料内旋转(η-1) α角度，记录产生用户η的加密体全息图η ；
[0016]一一进行解密，解密过程包括:
[0017]一束和用户η指纹密钥η相匹配的激光束，照射到体全息记录材料内的用户η加密体全息图η，在满足布拉格衍射条件时，体全息图的衍射光经过光学解密后，获得用户η的解密图像η ;
[0018]读取?目息。
[0019]在本发明一种优选实施例中，所述指纹图像通过处理产生指纹密钥，所述处理至少包括平滑、高通滤波和/或二值化等图像处理中的任意一种或几种。
[0020]在本发明一种优选实施例中，所述光学加密方法包括:
[0021]激光器发出线偏振光，经过半波片后变成圆偏振光，扩束准直后由偏振分束器分为两束激光，其中一束激光经过调整使偏振态变为和另一束相同，照射到指纹密钥1，经过反射镜反射，由透镜会聚到体全息记录材料上，另一束激光经过打开的光阑后照射到加密图像1和随机二值相位板，经过反射镜反射后会聚到体全息记录材料上，两束激光在体全息记录材料内形成加密体全息图1，然后采用同样的方式将照射到指纹密钥η和加密图像η的激光会聚到体全息记录材料，体全息记录材料由角度旋转器旋转(η-1) α角度，形成加密体全息图η。
[0022]在一种优选实施例中，所述解密中:光阑关闭，解密密钥和用户η的指纹密钥η相匹配时，加密体全息图η的布拉格衍射光为该用户η的解密图像η。
[0023]在一种优选实施例中，所述读取信息的方法为:衍射光会聚到电荷耦合器件上显示解密图像。
[0024]本发明上述内容中，所述旋转为同向旋转。
[0025]本发明第三个方面是提供一种信息存储设备，包括:
[0026]彳目息储存介质，用于存储彳目息；
[0027]—一指纹采集器，用于采集η个用户指纹图像，计为用户1、用户2、……用户η ;
[0028]——加密模块，
[0029]利用指纹采集器所采集的用户1、用户2、……用户η的指纹图像，产生与所述用户一一对应的指纹密钥1、指纹密钥2、……指纹密钥η ;经过光学加密，记录产生用户1的加密体全息图1，指纹密钥2经过光学加密后，在体全息记录材料内旋转α角度，记录产生用户2的加密体全息图2，......指纹密钥η经过光学加密后，在体全息记录材料内旋转(η-1)
α角度，记录产生用户η的加密体全息图η ；
[0030]一一激光束生成装置，生成一束和用户η指纹密钥η相匹配的激光束，照射到体全息记录材料内的用户η加密体全息图η ；
[0031 ] 一一解密模块和电荷耦合器件，激光束照射到用户η加密体全息图η后，在满足布拉格衍射条件时，体全息图的衍射光经过光学解密后，获得用户η的解密图像η，衍射光会聚到电荷耦合器件上显示解密图像。
[0032]在一种优选实施例中，所述激光束生成装置包括激光器、半波片、扩束准直器、1/4波片、偏振分束器，所述激光器发出线偏振光，经过所述半波片和扩束准直器后，由偏振分束器分为两束激光，其中一束激光经过1/4波片后偏振态变为与另一束激光相同，并会聚到体全息记录材料中；所述激光束生成装置还包括光阑、随机二值相位板，所述另一束激光经过打开的光阑后照射到待加密图像和所述随机二值相位板后，会聚到体全息记录材料中。
[0033]在一种优选实施例中，所述信息存储设备还包括角度旋转器，用于将体全息记录材料旋转(η-1) α角度。
[0034]在一种优选实施例中，所述激光束生成装置还包括反射镜和透镜，所述激光束生成装置还包括反射镜，两束激光分别经过反射镜反射，由透镜会聚到体全息记录材料上。
[0035]本发明将随机二值相位编码和指纹识别技术相结合，利用角度复用体全息存储的优势，提出了一种适用于多用户大容量信息加密存储和识别的新方法。除了发挥随机二值相位编码的优势外，本发明利用了人体的生物识别技术一指纹识别。由于人体的身体特征具有不可复制的特点，具有唯一性、稳定性和便携性。因此，本发明的基于角度复用体全息和指纹识别的光学图像加密方法具有以下有益效果:
[0036](1)基于角度复用体全息存储技术，能够快速实现多用户加密图像的大容量存储；
[0037](2)采用人体生物特征的指纹识别和随机二值相位板编码相结合，用户重要信息加密图像的安全性大大提高。
【附图说明】
[0038]图1为本发明一种实施例中信息存储设备光学解密和解密部分结构示意图；
[0039]图2为本发明一种实施例中光学加密过程示意图；
[0040]图3为本发明一种实施例中解密过程示意图。
【具体实施方式】
[0041]本发明利用体全息的角度的复用特性对光学待加密图像进行随机二值相位加密，将客户需要存储的图像及信息很好地存储在体全息存储介质内。
[0042]利用体全息的角度复用特性，将多个用户的指纹图像及其对应的待加密图像记录产生多个依次旋转角度α的体全息图，从而实现多用户资料的高安全性加密存储和识别。
[0043]用户的指纹信息及其对应的待加密图像，通过随机二值相位加密方法，在体全息存储介质内记录加密图像的体全息图。
[0044]下面参照附图、并结合具体实施例对本发明进行介绍和说明，但下述实施例仅为举例，并不能理解为对本
【发明内容】
的限制。
[0045]参照图1和图2