《衍射光學三維信息加密與隱藏的研究》是依託中國科學院大學，由史禕詩擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：衍射光學三維信息加密與隱藏的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：史禕詩
- 依託單位：中國科學院大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
對於封閉曲麵包絡的複雜三維立體信息進行加密與隱藏是信息安全對衍射光學提出的特殊問題。本項目提出採用由多個純相位衍射光學元件(DOEs)為核心密鑰構建菲涅爾域級聯加密與隱藏系統來解決這一難題。根據待加密或隱藏的複雜三維立體信息的特徵，分別採用基於非線性截面強度分布約束的相位恢復算法、以特徵點抽取與復原為基本思想的方法來設計多個純相位DOEs密鑰器件，使其滿足複雜三維立體信息的加密與隱藏特殊要求。最佳化設計並用微加工技術研製DOEs密鑰器件，建立以三維生物特徵信息認證為套用目標的原理性光學系統並進行實驗研究。她探汗探索具有主、輔DOEs密鑰的多密級三維立體信息加厚蒸促密與隱藏系統和攜帶一定的時間變化信息的動態三維信息安全系統。本項目的研究將開闢衍射光學用於三維信息安全的嶄新研究方向，並將推進衍射光學元件的設計理論與技術發展，具有重要的科學意義和廣泛的套用前景。
結題摘要
本項目主要開展了三維信息及多圖像加密與隱藏的衍射光學方法研究。提出了基於相位抽取和相移干涉的三維信息加密技術。利用標量衍射理論計算了簡單三維物體的復振幅並抽取相位分布，再結合雙隨機位相編碼完成加密。並將此加密算法套用於干涉光路中，計算機模擬結果證實了該算法的有效性、魯棒性和安全性。提出了基於點雲三維模型與相位抽取方法的非對稱衍射光學三維信息加密技術。該技術有效避免了對稱加密系統常見的安全漏洞。確立了點雲三維信息的衍射光學模型及計算三維點雲衍射的有效方法，以確保點雲三維信息的高解密質量。針對旋轉拋物面包圍的三維信息加密，提出了雙位相密鑰衍射系統方案。證實了其有效性並發現增加約束截面將增加算法開銷但能夠根本地提高三維信息的整體恢復質量，以及她棵棕增加疊代次數將實質性提高整體重建質量及直觀效果。提茅旬出了多幅圖像加密與隱藏的兩種方法。針對多幅二值圖像，提出了基於位平面合成和jigsaw變換的加密與隱藏系統。達到了無損加密與提取16幅二值圖像的效果。同時，本項研究了相干衍射成像方面的相關理論與套用。深入考察了可見光域疊層成像中照明光束的系列關鍵參量對成像質量的影響，發現交疊率是影響成像質量的關鍵因素。提出了波前可控照明光學相干成像方法。通過運用位相型空間光調製器，控制照明樣品的各種波前，並設計了一種廣義移動光圈照明波前。提出了基於單個菲涅爾衍射圖樣的振幅型物體免過採樣成像方法。基於部分信息，並在假定該待測物體是純振幅型分布的情況下，就可以恢復出其較完全的信息。首次提出將疊層成像的原理引入到光學圖像加密之中。以疊層成像在經典的雙位相調製系統中的套用為例，證明了這一方辨蘭喇匪法的可行性。煮鴉騙寒疊層成像的引入，復振幅形式的照明光束可以被用作一種新的加密密鑰來使用。由此，系統的密鑰空間得以擴展，系統安全性也隨之提高。此外，本項目還拓展研究了與衍射光學相關的套用技術研究。提出嬸芝愚了一種新的點雲三維信息編碼與顯示方法。針對點雲三維信息量大導致的衍射計算速度劇減的問題，提出了基於面結合分割和量化集合平面距離的點雲結構最佳化算法，並成功搭建了驗證性的實驗系統。設計了一種手機外接連續變焦鏡頭。可獲得變倍比適中總長較短的手機外接連續變焦鏡頭，使得普通手機鏡頭也能有連續的光學變焦效果。本項目開展了衍射光學在三維及多圖像信息加密與隱藏中的理論與套用，以及相干衍射成像理論與相關技術研究，既豐富了衍射光學的理論也拓展了其套用視野。
