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发布日期:2026-09-13 15:45    点击次数:164
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本文由「Light科普坊」出品

撰稿:焦述铭

审稿:曹良才

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当作常见的故事设定,一位英豪阅历山高水险,与多数坏东说念主决死构兵,为的等于剥夺洒落在各个方位的几把钥匙,只须同期集皆它们,能力开启一个深奥的魔盒,获取所需之物:未足轻重的张含韵,辞谢地球销毁的密码本,边界全寰宇的AI源代码……

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每把钥匙统筹兼顾,意味中魔盒的翻开需要很高的安全权限,这其实在我国古代使用的兵符(或者称为虎符)中就有所体现:兵符由傍边两半构成,就如同两把钥匙,离别由帝王和队列将领援助,调换队列时,由君主派出的使者将两半兵顺应二为一,号召能力见效,“信陵君窃符救赵”所说的等于这种兵符。而在八零后怀旧动漫《七龙珠》中,集皆藏谢寰宇各地的七颗龙珠,并念出咒文,不错召唤出神龙,替许诺东说念主达成任何愿望。

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在光学寰宇,有许多种不同的目标不错制造出这种钥匙,单独每一把钥匙并不会展示出灵验的信息,只须将它们同期“合体”,荫藏的隐痛笔墨或者图案才会显现出来。

图像可视加密的魔术成果

光不错被不透明的勤勉物所装潢,这是一条东说念主东说念主都知说念的知识,只须将这一旨趣隐痛加以利用,就不错兑现一种粗陋易行的图像可视加密(visual cryptography)成果。关于一张要荫藏的粗陋口舌图片,每个像素或者是玄色,或者是白色,淌若把图案打印在透明胶片上,玄色像素暗示那少量是不透光的,白色像素暗示那少量是透明的;淌若把图案通过打孔的卡片来展示,则玄色像素暗示那少量是莫得打孔的,白色像素暗示那少量是打孔透光的。

不论接受哪种方式,荫藏的图案都不错剖释为两张或者多张名义上看起来随即的口舌图案,每一个子图案称为一个可视密钥,像每一把用于开启魔盒的钥匙,对应于一张印有图案的胶片或者打孔的卡片。当把这些胶片或者卡片对皆叠加在一齐,不论两层的“双皮奶”,三层的“三明治”,还是“拿破仑千层酥”,荫藏的图案都不错松驰还原出来,径直映入眼帘。

首先第一个干扰的冷知识,干扰有的时候真的是一个非常恶心的召唤师技能,干扰流一出,就算躲A塔下也是非常不安全的。而干扰这个技能呢,是有特性的,这个就是当一塔存在的情况下,干扰是无法对二塔进行影响的,所以我们发现对方队伍有越塔的嫌疑时,立马往二塔跑,这样生存几率将会大到增加。

图1:图像可视加密:打印在胶片上两个看似横三竖四的图案(a)和(b)换取之后,就不错将荫藏的数字1图案显现出来,像(c)所展示的那样 [1]

图2:图像可视加密的动态演示

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图源: wikipedia

其中的环节在于,两个或者多个可视密钥对应的像素叠加之后,只须其中至少有一个是玄色的(不透明的),就十分于把其他层的像素都装潢住了,叠加后的终结中这一像素也会是玄色的。反过来说,只须通盘可视密钥对应的某一像素都是透明的,叠加后这一像素才会是透明的。预备可视密钥时,需要按照这一规矩关于每个像素进行妥当的玄色(不透明)或白色(透明)编码。

有一款魔术说念具,包含了四张打孔的卡片,外在看起来小孔的位置无律例可循,卡片上也莫得任何有兴味的图案,但只须不雅众说出1到9任何一个数字,魔术师以妥当方式叠加四张卡片,坐窝就不错展示出不雅众所条款的数字,让旁不雅者咋舌不已。

图3:上方四张卡片包含着许多“随即”分散的小孔,只须你说出1到9之间任何一个数字,四张卡片换取之后就不错骄贵出这个数字

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图源:作家拍摄

可视密钥不仅不错荫藏粗陋的字母和数字,更复杂的图像也敷裕不在话下,图4等于一个例子。

图4:利用两个可视密钥图片(左和中)荫藏一张复杂图像(右)[2]

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而在另一个魔术中,两张不同扑克牌不错往还变换,皇冠开户亦然利用了访佛图像可视加密的手段,细节在这里就不理会了,巨匠不错自行念念考。

视频1:牌夹中的扑克牌为什么会在黑桃5和红桃6之间往还变化?

图源:作家拍摄

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随即点立体图:双眼是自然的解锁钥匙

有人,孟晚舟之所以能够摆脱拘押,是因为华为有钱,请最好律师,才美国达成延迟起诉协议(DPA)。这样想未免幼稚。企业有钱、律师牛,跟美国、加拿大两个国家机器对抗吗?

咱们的傍边双眼不仅是心灵的窗口,也不错当作看护隐痛的两把自然钥匙。傍边眼位置相隔几厘米,变成不雅看角度稍许不同,消失个物体的傍边眼两个画面会存在一定“视差”,这在很猛进度上,是“遐迩高下各不同”立体感的开头。淌若把稍有视差的两个画面离别强行地展示在傍边眼眼前,不雅看者也会不由自主地产生凭空的立体感。影院中戴上眼镜不雅看3D电影时,傍边镜片离别只允许不同标的的偏振光通过,为的等于兑现这种双目三维骄贵的成果。而苹果公司的Vision Pro凭空试验头戴骄贵建立梗概创造出立体感,播放新款苹果手机拍摄的“空间视频”,依靠的是傍边目下哨两块LED骄贵屏不错离别骄贵不同实质。

底下这两张图片看起来通常是些横三竖四的口舌雪花点,不外解锁次序不是打印在透明胶片上换取,而是像不雅看3D电影那样,让两张图离别单独被左眼和右眼看到。

图5:依靠傍边眼立体视觉来解锁隐痛的两张密钥图片[3]

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这么作念之后,目下看到的终结会让你大吃一惊,荫藏的字母图案会像浮雕一样凹下或者凸现出来,这是由于以上两个密钥图也不是敷裕随即的,内部离别荫藏着具有傍边眼视差的字母图案,双目三维骄贵被用于了隐痛图像的还原。

图6:还原出荫藏笔墨的成果[3]

而在眼科医学中,这种雪花点图片被称为“随即点立体图”,不错用于检测立体视觉能力。

图7:眼科医师使用的随即点立体图和红蓝眼镜,将傍边眼随即点图离别用红蓝两种模式打印,不同模式的傍边镜片恰恰不错将对应图案过滤分离出来,立体视觉功能泛泛者就不错看到三维物体图像(比如一个悬浮的三角形或者一个凸出来的字母)

图源:作家拍摄

全息图密钥:莫得作念不到,只须想不到

愚弄丰富千般的光学旨趣,还不错预备出愈加小巧的“光钥匙”。底下这两个小玻璃片,看起来没什么绝顶,仅仅涂上了熊猫或者女士的图案费力,但外在伪装之下其实消除玄机[4]。

图8:两个外在伪装起来的全息图玻璃片密钥[4]

它们并不是凡俗的玻璃片,而是两张“全息图”,玻璃名义不同位置的厚度都是经过优化编码预备的,稍许有互异,况兼通过光刻方式加工出来,这么当一束激光照耀到玻璃片上之后,不同位置光场的相位会发生变化,穿过玻璃片上前衍射传播一段距离后,最终不错形成一个重建图像。兴味的是,这一重建图像与名义涂抹的图案不错敷裕无关,全息图仅仅所重建图像光场信息的载体,却并莫得径直将图像展示在上头。

当作例子,从熊猫和女士玻璃片全息图中重建出的图像离别是下图的两个棋盘格子,而两个棋盘格子图案还不错通过棱镜换取到一齐,临了看到的等于“OK”的笔墨图案,这才是两块玻璃片中所确凿荫藏的信息,这么的光钥匙解锁方式够荫庇的吧?

图9:两个全息图玻璃片离别在激光照耀下重建出的图像(左和中)以及两者换取明的最终解密终结(右)[5]

通常是利用全息图当作“光钥匙”,底下这个不一样的预备也将隐痛图像埋藏在了最深处 [5] 。两张全息图,离别使用光束照耀后,不错各清高建出不同的图像,但这也仅仅名义伪装,并不是这两把钥匙确凿要开启的魔盒。正确的解锁方式是像糖葫芦一样,把两张全息图级联串在一齐,况兼要保执预先所设定的完结距离,这么照耀光束穿过第一张全息图并被调制之后,再经过第二张全息图,阅历通常的历程,临了能力重建出确凿的荫藏图像,所揭开的“答案”与每张全息图单独重建出的图像并不一样。为了兑现这种成果,需要利用挑升的优化算法来编码预备这两张罕见的全息图。

图10:一个将两张全息图级联的保护隐痛图像信息决策[5]

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虽然,以上所说的全息图密钥数目不单局限于两个,也不错预备出三个,四个致使更多个密钥“皆心合力”能力还原出荫藏图像的升级版决策,其中每张全息图“一个都弗成少”。

将一张要荫藏的隐痛图像,剖释为诸位解锁者手中的钥匙,光不错提供千般安全又浅易的处置决策,每项隐痛的预备既在设想料到以外,又在光学旨趣之中。

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参考文件

[1] S. Jiao, J. Feng, Y. Gao, T. Lei, and X. Yuan, \"Visual cryptography in single-pixel imaging,\" Opt. Express 28(5), 7301-7313 (2020).

[2] C. C. Lin and W. H. Tsai, “Visual cryptography for gray-level images by dithering techniques,” Pattern Recogn. Lett. 24(1-3), 349–358 (2003).

[3] K.-H. Lee and P. -L. Chiu, \"Sharing Visual Secrets in Single Image Random Dot Stereograms,\" IEEE Transactions on Image Processing 23(10), 4336-4347 (2014).

[4] Y. Shi and X. Yang, “Optical hiding with visual cryptography,” J. Opt. 19(11), 115703 (2017).

[5] P. Georgi, Q. Wei, B. Sain, C. Schlickriede, Y. Wang, L. Huang, and T. Zentgraf, “Optical secret sharing with cascaded metasurface holography,” Sci. Adv. 7(16), eabf9718 (2021).

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监制:赵阳

裁剪:赵唯

本文转载自《中国光学 》微信公众号

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