相移干涉及相位恢复技术在光学信息安全中的应用研究

由于光学信息安全系统具有高并行度和高加密维度等优点，因此，探索基于光学信息处理技术的数据加密、认证及隐藏方案成为近年来国内外活跃开展的一个重要研究领域。本项目拟围绕广义相移干涉和相位恢复等光学技术，在光学信息安全的应用中开展如下几个方面的研究：(1)优化我们提出的两步相移算法，探索在三维物体形貌测量、信息加密与隐藏中的应用方案；(2)优化级联相位恢复算法，结合秘密分享策略构建新型分组密码体系；(3)开发单重、多重及彩色信息的嵌入与提取策略，进行软硬件实现；(4)设计能在无限传感器网络中通信的光学密码测试系统；(5)结合RSA等公钥算法，设计光学/数字、私钥-公钥混合加密技术，基于虚拟波前传感等技术，构建光学非对称密码；(6)利用相位恢复技术，对双随机相位编码衍生的密码方案进行安全性评估。本项目的研究成果，特别是软硬件实现，将会推进光学信息安全技术从实验室阶段向实际应用阶段迈出重要的一步。

由于具有高并行度和高加密维度等明显的优势，光学信息安全技术的研究已经成为近年来国内外活跃开展的一个重要研究领域。本项目在前期的工作基础之上，主要围绕相移干涉术和相位恢复技术开展光学信息安全技术的研究，取得了一系列的研究成果，主要包括：(1) 对两步广义相移算法进行了优化，开展了系统的两步相移数字全息的光学实验；将优化后的两步相移算法应用于“结构光条纹投影系统”中，成功测量了一些典型物体的三维形貌和轮廓；提出了一种基于优化的两步相移算法的光学图像加密方案；(2) 结合典型的公钥密码算法，提出了多种混合的光学-数字非对称密码系统，它们很好地解决了传统对称密码系统中的密钥分发与管理等难题；(3) 结合迭代相位恢复技术、数字全息、相移干涉术、光栅调制、小波变换和奇异值分解等技术，先后提出了数种光学信息隐藏方案，并通过基于Matcom的Visual C++与Matlab混合编程，对部分信息隐藏方案进行了软件设计与开发；(4) 构造了基于级联切相傅里叶变换的光学Hash函数，并开展了基于虚拟光学的加密和认证方案在无线传感器网络通信中的应用研究；(5) 对衍生的双随机相位编码系统，如基于分数傅里叶变换的光学加密系统和联合变换相关器的光学加密系统，进行了安全性评估和密码分析的研究。本项目很好地实现了预定目标，取得的研究成果对发展新型的光学密码和信息隐藏技术具有重要的实际意义。