MATLAB实现4f双随机相位光学图像加密仿真系统

资 源 简 介

基于MATLAB开发的仿真系统，模拟4f光学双随机相位编码加密流程，支持多格式图像导入与预处理，可生成随机相位掩膜并完整复现两次傅里叶变换加密过程，适用于光学信息安全研究。

详 情 说 明

基于4f光学系统的双随机相位图像加密仿真系统

项目介绍

本项目通过MATLAB仿真实现了基于4f光学系统的双随机相位编码全息加密技术。该系统模拟了经典的光学4f加密架构，利用傅里叶光学原理和随机相位调制，实现对图像的加密保护。该系统不仅能够有效加密图像内容，还能通过正确的密钥进行精准解密还原，为光学图像加密研究提供可靠的仿真平台。

功能特性

• 多格式图像支持：兼容JPEG、PNG、BMP等常见格式的灰度/彩色图像输入
• 智能预处理：自动处理图像格式转换和尺寸标准化
• 随机相位板生成：基于统计学特性生成高质量的随机相位掩膜板
• 光学4f系统仿真：准确模拟两次傅里叶变换和相位调制过程
• 双随机相位加密：实现完整的加密/解密流程
• 性能评估体系：提供相关系数、均方误差等量化评估指标
• 抗攻击测试：支持基本的鲁棒性分析功能
• 密钥管理：完整的密钥生成、保存和加载机制

使用方法

基本加密流程

1. 准备待加密的原始图像文件
2. 设置加密参数（随机种子、保存路径等）
3. 运行加密程序生成加密全息图
4. 保存密钥文件用于后续解密

解密验证流程

1. 加载加密后的全息图像
2. 导入对应的密钥文件
3. 执行解密操作获得还原图像
4. 查看加密效果评估报告

参数配置说明

• 系统光学参数：可调整透镜焦距、光波波长等物理参数
• 随机相位板参数：通过随机种子控制相位板生成
• 输出选项：可选择输出振幅/相位分量或复数全息图

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018b或更高版本
• 图像处理工具箱（Image Processing Toolbox）

硬件建议

• 内存：4GB以上（处理大尺寸图像时推荐8GB）
• 存储空间：500MB可用空间

文件说明

主程序文件实现了系统的核心控制逻辑，包含图像加载与预处理、随机相位板生成、4f加密系统仿真、解密还原验证、性能评估分析等完整功能模块。该文件负责协调各子系统工作流程，处理用户参数输入，并组织加密结果的输出与展示。通过该文件可执行完整的加密解密测试流程，并获得相应的技术指标分析报告。