多图像光学加密（MOE）因其高速并行处理能力和多自由度调控特性，在光学信息安全领域展现出广泛的应用前景。然而，现有MOE方法普遍存在压缩比受限、通道串扰严重以及实验可实现性差等问题，尤其在复杂或强干扰环境下，难以实现高保真图像解密，严重制约了其实际应用推广。

   为破解上述难题，华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室、精密光谱科学与技术高等研究院张诗按教授课题组提出了一种基于稀疏点扩散函数的多图像光学加密新技术（sPSF-MOE），实验装置如图1（a）。该方法通过相位检索算法获取具有稀疏分布的点扩散函数（PSF）（如图1（b）所示），并利用其对明文进行编码，即每一帧原始明文与其特定PSF进行卷积（卷积结果如图1（c）所示），进一步将多帧卷积结果叠加压缩为单帧密文（如图1（a）右下角所示），叠加后的密文显示出随机的噪声分布，明文信息不可见，展现出本方法显著的安全性能。在解密部分，一种基于压缩感知的物理约束两步迭代收缩阈值算法（PC-TwIST）用于实现高保真图像解密。

   通过对12帧二值字母进行解密（如图1（d）所示），研究团队在实验上证实在压缩比为12的情况下，解密结果仍能与原始明文高度一致。此外，为克服环境光的干扰，还使用了主成分分析法将被噪声污染的加密图进行分解以去除背景噪声，实现了在强噪声干扰下明文的解密。sPSF-MOE有望在全光信息高速传输与存储，军事安全，生物医学等领域发挥重要作用。

  该研究成果在线发表于Communications Physics 8, 184 (2025) .华东师范大学为第一完成单位，华东师范大学博士研究生许宁为论文第一作者，齐大龙研究员、张诗按教授为论文共同通讯作者。研究工作获国家自然科学基金委员会（12074121, 12325408等）和上海市科学技术委员会（21XD1400900）的支持。

图1.（a）基于稀疏点扩散函数的多图像加密实验装置；（b）模拟与实验结果PSF对比图；（c）单帧明文对应的加密图；（d）通过CS算法解密的部分明文结果

论文原文链接：https://doi.org/10.1038/s42005-025-02105-1