轨道角动量复用的随机位相增强三维全息加密方法及装置

本申请涉及光学全息，具体的，本申请公开了一种轨道角动量复用的随机位相增强三维全息加密方法及装置。

背景技术：

1、全息技术代表了一种能够在所需目标和由此产生的全息图案之间建立复杂数学和物理联系的技术，其在三维成像和显示领域得到了广泛应用，在三维成像领域，获得的全息图案常用于重建相应的目标。全息成像的应用范围涵盖声纳、雷达、显微镜等多个领域。然而，传统的全息术受到偏振、波长和入射角作为独立多路复用信道参数的限制，这种方法受到有限的空间信道可用性和明显的串扰的限制。为了克服这些限制，越来越多地开始在全息技术中使用光学轨道角动量(oam，orbital angular momentum)作为附加信息载体，这项技术保留了oam特性，并能够基于编码的oam进行有选择性的图像重建。目前，已经出现了多种形式的oam全息技术，例如偏振加密oam全息技术、椭圆率加密oam全息技术、超致密完美oam复用全息技术、部分oam全息技术、调制oam全息技术、多图像和多维加密oam复用全息技术等，以及结合深度学习算法和复杂特征的oam全息策略。当前，一种新提出的方法是helical-conical oam复用全息技术，利用光束的不同角动量模式，增加了新的自由度，实现了多个信息通道的同时传输。然而，相关技术中采用的oam全息技术不能实现三维图像的存储和加密，这限制了三维光学信息的存储能力和安全性。

2、值得注意的是，在此部分中描述的技术不一定是之前已经设想到或采用的技术。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何技术仅因其包括在此部分中就被认为为现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种轨道角动量复用的随机位相增强三维全息加密方法及装置，旨在至少在一定程度上解决相关技术中的问题之一。

2、本申请实施例第一方面提供了一种轨道角动量复用的随机位相增强三维全息加密方法，包括：

3、利用横向多焦透镜的横向焦点阵列的中心点构建横向狄拉克梳状函数阵列，利用纵向多焦透镜的纵向焦点阵列的中心点构建纵向狄拉克梳状函数阵列；

4、分别基于所述横向狄拉克梳状函数阵列和所述纵向狄拉克梳状函数阵列对目标三维图像进行采样滤波处理，并通过多焦透镜分别得到横向全息图和纵向全息图；

5、基于所述横向全息图、所述纵向全息图与相应的轨道角动量，通过多焦螺旋透镜生成oam复用三维全息图；其中，所述oam复用三维全息图包括oam复用横向全息图和oam复用纵向全息图；

6、利用随机位相对所述oam复用三维全息图进行加密，生成oam复用三维加密全息图。

7、本申请实施例第二方面提供了一种轨道角动量复用的随机位相增强三维全息加密装置，包括：

8、构建模块，用于利用横向多焦透镜的横向焦点阵列的中心点构建横向狄拉克梳状函数阵列，利用纵向多焦透镜的纵向焦点阵列的中心点构建纵向狄拉克梳状函数阵列；

9、处理模块，用于分别基于所述横向狄拉克梳状函数阵列和所述纵向狄拉克梳状函数阵列对目标三维图像进行采样滤波处理，并通过多焦透镜分别得到横向全息图和纵向全息图；

10、生成模块，用于基于所述横向全息图、所述纵向全息图与相应的轨道角动量，通过多焦螺旋透镜生成oam复用三维全息图；其中，所述oam复用三维全息图包括oam复用横向全息图和oam复用纵向全息图；

11、加密模块，利用随机位相对所述oam复用三维全息图进行加密，生成oam复用三维加密全息图。

12、本申请实施例第三方面提供了一种电子设备，包括：存储器及处理器，其中，处理器用于执行存储在存储器上的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现上述本申请实施例第一方面提供的轨道角动量复用的随机位相增强三维全息加密方法中的各步骤。

13、本申请实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述本申请实施例第一方面提供的轨道角动量复用的随机位相增强三维全息加密方法中的各步骤。

14、由上可见，根据本申请方案所提供的轨道角动量复用的随机位相增强三维全息加密方法及装置，利用横向多焦透镜的横向焦点阵列的中心点构建横向狄拉克梳状函数阵列，利用纵向多焦透镜的纵向焦点阵列的中心点构建纵向狄拉克梳状函数阵列；分别基于横向狄拉克梳状函数阵列和纵向狄拉克梳状函数阵列对目标三维图像进行采样滤波处理，并通过多焦透镜分别得到横向全息图和纵向全息图；基于横向全息图、纵向全息图编码与之相应的轨道角动量，通过多焦螺旋透镜生成oam复用三维全息图；利用随机位相对oam复用三维全息图进行加密，生成oam复用三维加密全息图。通过本申请方案的实施，采用oam复用三维加密全息技术处理三维图像，实现了oam全息三维信息的存储和加密，提高了三维光学信息存储的高效性和加密的安全性。

15、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种轨道角动量复用的随机位相增强三维全息加密方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的随机位相增强三维全息加密方法，其特征在于，用于产生n×m的阵列焦点的多焦透镜的位相表示如下：

3.根据权利要求2所述的随机位相增强三维全息加密方法，其特征在于，当所述多焦透镜仅存在单个焦平面时，所述第j行第i列透镜的位相表示为：

4.根据权利要求1所述的随机位相增强三维全息加密方法，其特征在于，所述基于所述横向全息图、所述纵向全息图与相应的轨道角动量，通过多焦螺旋透镜生成oam复用三维全息图的步骤，包括：

5.根据权利要求4所述的随机位相增强三维全息加密方法，其特征在于，所述多焦螺旋透镜的位相轮廓表示如下：

6.根据权利要求5所述的随机位相增强三维全息加密方法，其特征在于，当所述多焦螺旋透镜仅存在单个焦平面时，所述第q行第p列的螺旋透镜的位相表示为：

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的随机位相增强三维全息加密方法，其特征在于，所述利用随机位相对所述oam复用三维全息图进行加密，生成oam复用三维加密全息图的步骤，包括：

8.一种轨道角动量复用的随机位相增强三维全息加密装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，其中：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至7中的任意一项所述轨道角动量复用的随机位相增强三维全息加密方法中的步骤。

技术总结本申请提供了一种轨道角动量复用的随机位相增强三维全息加密方法及装置，该方法包括：分别利用横向多焦透镜的横向焦点阵列和纵向多焦透镜的纵向焦点阵列的中心点构建横向和纵向狄拉克梳状函数阵列；分别基于横向和纵向狄拉克梳状函数阵列对目标三维图像进行采样处理，并通过多焦透镜分别得到横向全息图和纵向全息图；基于横向全息图、纵向全息图编码与之相应的轨道角动量，通过多焦螺旋透镜生成OAM复用三维全息图；利用随机位相对OAM复用三维全息图进行加密，生成OAM复用三维加密全息图。本申请采用加密OAM复用三维全息技术处理三维图像，实现了OAM全息三维信息的存储和加密，提高了三维光学信息存储的高效性和加密的安全性。技术研发人员：谢振威,夏天,袁小聪受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12