相位截断与强度方程输运光学密码系统：一种新型安全解密方法

"基于相位截断菲涅耳衍射和强度方程输运的光学密码系统" 光学密码系统是一种利用光的特性进行信息加密和解密的技术，其在信息安全领域具有广泛的应用前景。本文提出了一种创新的光学密码系统，该系统结合了相位截断菲涅耳衍射（PTFD）和强度方程输运（TIE）理论，提高了加密的安全性和解密的效率。 相位截断菲涅耳衍射是光学领域的一个重要概念，它涉及到光波在传播过程中的衍射现象。在传统的菲涅耳衍射中，完整的相位信息被用于计算衍射图像。然而，在PTFD中，只使用部分相位信息，即相位被人为地截断，这增加了加密的复杂性，因为不完整的相位信息使得未经授权的用户难以还原原始数据。 强度方程输运（TIE）是光学成像理论的一部分，它描述了光场强度随空间变化的关系。在本研究中，TIE被用来帮助解密过程。通过将TIE与一种称为广义幅度相位检索（GAPR）的算法相结合，研究人员设计了一种新的解密方法，无需记录截断的相位信息即可恢复明文。这一改进显著降低了对解密密钥的存储需求，提高了系统的实用性。 在加密阶段，明文首先通过相位编码转化为光学信号，然后使用随机幅度掩码（RAM）和随机相位掩码（RPM）进行进一步处理。这两个掩码作为系统的秘密密钥，使得加密后的数据呈现出类似噪声的强度分布，增加了破解的难度。 解密过程中，GAPR算法与TIE方法共同作用，通过两个密钥来恢复原始的相位信息，从而解密出明文。这种结合方式有效地避免了传统相位截断系统中需要存储截断相位信息的问题，提高了系统的安全性。 数值模拟结果显示，该方法在实际应用中表现出了良好的可行性和安全性。它不仅能够抵抗现有的攻击策略，还简化了解密流程，降低了对硬件资源的需求。 这项研究为光学密码系统提供了新的设计思路，利用相位截断和TIE理论，实现了高效、安全的加密解密过程。这一成果对于未来光学信息加密技术的发展具有重要的推动作用，尤其是在大数据和云计算等高安全性需求的领域。