数字全息在信息安全中的应用

减小字体 增大字体 作者:佚名  来源:本站整理  发布时间:2017-11-09 09:38:57
一、原理   利用光的干涉原理,将物体的波前信息以干涉条纹的形式记录下来,并利用衍射使其在一定条件下再现,即可形成原物体的三维像,由于记录了物体全部的信息(振幅和位相),因此称为全息术[4]。目前全息技术被广泛应用于存储、艺术、三维显示等多种领域。根据记录介质的不同,全息术大致可分为光学全息、计算全息和数字全息。   数字全息是利用CCD等光电器件代替传统的干板记录全息图,通过计算机实现待测物体的全息再现和处理,是现代信息技术背景下,将计算机技术引入光学全息后的产物,比光学全息更具灵活性,且便于进行定量分析和传输。   利用数字全息的记录和再现的原理,将物体波前信息作为明文,则全息图即为密文,根据光学衍射传播原理,加密和解密的算法为菲涅尔衍射算法,在衍射过程中的波长、再现距离均可作为密钥。加密时,通过计算机计算物体的波前函数,并生成计算全息图;解密时,将生成的全息图输入空间光调制器中,用特定的波长沿着特定的光路,即可在唯一的衍射距离处得到相应物体的明文信息。   二、实验内容及结论   本实验采用北京杏林睿光科技有限公司生产的RL-E-15030-RLE-CH01型数字全息与信息安全综合实验设备。实验通过建立层析的理想三维物体模型,制作菲涅尔全息图,并对其进行数字再现。实验采用He-Ne激光器作为光源,所用空间光调制器为反射式液晶光阀。   实验过程中首先依次读入3幅标有不同汉字的图(图1),并设置相应的记录距离,利用系统软件生成全息图。   再现时只需输入再现距离即可直接输出仿真再现图(图2)。   将全息图输入到SLM中,沿着CCD和SLM的轴线方向移动CCD的位置,就能在不同的位置获得不同图像的再现像(图3)。   由仿真再现图和光学再现图均可以看出,对于某一幅图的再现图,只有当再现距离等于记录距离时,物体才最清晰,否则只能得到模糊的再现像,因此利用衍射距离作为密钥可以对信息进行加密。   结语   当前,在信息和网络迅猛发展的情况下,信息的存储、传输和处理的要求与日俱增,信息安全问题的研究是十分有意义的。光学信息处理具有处理速度快、信息容量大、能够实现快速卷积、密钥空间大,较高的并行处理能力等得天独厚的优势,光学信息处理在加密与信息隐藏中的研究必有很大潜力。   参考文献   [1]刘健.计算全息加密技术的研究[D].浙江:浙江师范大学,2013.   [2]吴克难,胡家升,乌旭.信息安全中的光学加密技术[J].激光与光电子学进展,2008,45(7):30-38.   [3]梁丹华,孙华燕.光学全息的现状与发展趋势[J].装备制造技术,2017,1:21-22.

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