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随着光学信息处理技术的不断发展,其应用领域也越来越广泛。由于光学信息处理系统的高速度、信息容量大、高鲁棒性等优势,因此将光学信息处理技术应用于信息安全领域已成为一个研究热点。图像加密技术是信息安全领域中的重点研究内容之一,其中最具代表性的是基于光学4f系统的双随机相位编码(Double random phase encoding technique,DRPE)的光学图像加密技术。许多研究学者在此基础上展开了更深入的研究,发现该加密技术存在一些缺陷,主要表现在:加密系统为对称系统,存在安全隐患;经过该系统加密后的图像为复振幅分布,不便于记录和传输;该加密系统要求相位掩膜精确对准,系统容偏能力低,随机相位掩膜板制造工艺复杂,制造成本较高。本论文在传统的DRPE技术的基础上提出了一种基于随机相位—振幅的光学实值加密方法:对输入面的随机相位掩膜板的实部和虚部分别进行正负分开处理后再与原始图像相乘的结果作为输入图像,因此整个加密系统的输入图像为非负实值图像;对频域的随机振幅掩膜(滤波器)进行处理,设计出适合光学实现的频域非负实值滤波器;通过本论文加密系统的输出结果为非负实值图像,因此可以用电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)直接在系统输出面采集结果,并且将采集到的图像通过后处理可以准确得到加密图像的实部和虚部。另外,考虑到光学器件精度的限制以及光学4f系统的系统噪声较大,因此本论文采用降低输入图像分辨率和灰度阶的方法来提高系统噪声的抗干扰能力。采用本论文所提方法避免使用制作工艺复杂的随机相位掩膜板,可使用振幅型空间光调制器(Spatial Light Modulators,SLM)加载输入图像,并且频域滤波器也可以直接加载在振幅型SLM上。SLM能实现图像按需动态变换。本论文提出的加密系统的输出结果为非负实值,避免相位记录带来的不便。最后通过仿真实验和光学实验验证了本论文所提出的基于随机相位—振幅实值加密方法的正确性和可行性。