一种基于多重散射的光学Hash函数

本文提出了一种基于光与多重散射介质相互作用的光学Hash函数构造方法.该方法创新性地利用多重散射介质对相干调制光的天然随机散射作用,实现了对调制光的“混淆”和“扩散”,从而满足了Hash函数的核心功能要求:高安全强度的单向编码/加密.所设计的光电混合系统能有效地模拟Hash函数中的“压缩函数”,结合具有特征提取功能的Sobel滤波器,能实现将任意长度的输入数据压缩并加密为固定长度为256 bit的输出(即Hash值).一系列仿真结果表明:该方法所构造的光学Hash函数具有良好的“雪崩效应”和“抗碰撞性”,其安全性能可比拟当前最为广泛使用的传统Hash函数(MD5和SHA-1).     

非线性限幅傅里叶计算全息的数字水印方法

基于信息光学理论提出了一种非线性限幅傅里叶计算全息的信息隐藏方法,使数字水印具有更好的稳健性.在传统傅里叶变换全息基础上提取计算全息图的振幅和相位,将相位信息作为输入函数,振幅信息转换成偏置函数,经过非线性限幅处理后得到二元傅里叶计算全息图.由于二元全息图比普通全息图具有更强的抗噪性能,从而大大提高了数字水印的稳健性....     

基于级联分数傅里叶变换系统的数字水印技术

提出一种基于分数傅里叶变换和随机相位编码的光学加密数字水印技术,可成为一种信息隐藏及保护的有效方案.该数字水印技术对于噪音叠加和常见的图像处理操作具有较强的稳健性.该技术根据光学级联分数傅里叶变换系统,利用两个随机相位分布函数对水印信息编码并经过迭代分数傅里叶变换嵌入到变换域的载体图像中.在水印检测和提取过程中,两个相位分布函数作为密钥.随机相位编码技术的引入,进一步提高了数字水印系统的密钥空间.增强了系统的安全性.该数字水印技术基于光学分数傅里叶变换原理,可以利用光学变换系统方便地实现.     

透镜组合实现光学分数傅里叶变换

从光学系统脉冲响应函数理论的角度分析了秀镜组合实现光学分数傅里叶变换的结构及标准焦距的物理意义，推导了几种较普遍的实现光学分数傅里叶变换的结构，利用该结构可以方便地改变其标准焦距，这对设计由多级数傅里叶变换级联构成的空间变化滤波系统具有重要的指导意义。     

分数域滤波的分数傅里叶变换光学成像性能分析

将分数域滤波同光学成像相结合,提出了一种基于Lohmann Ⅰ型的带有滤波孔径的两级联分数傅里叶变换光学成像系统.根据分数傅里叶变换和菲涅耳衍射之间的关系以及分数傅里叶变换的分数阶可加性,结合分数域滤波分析了分数傅里叶变换光学成像的基本理论.以点扩散函数和调制传递函数作为评价成像质量的准则,详细分析了不同分数阶光学系统...     

规范光学分数傅里叶变换下的光学传递函数

基于规范光学分数傅里叶变换,从光学传递函数概念出发,根据菲涅耳衍射、夫琅和费衍射定义,应用线性系统理论,分别给出了菲涅耳与夫琅和费衍射系统在规范分数傅里叶变换下的光学传递函数数学表达式。证明了其具有分数傅里叶变换的级联性,指出常规傅里叶变换下的光学传递函数为分数传递函数的特例。所得结果对光学分数傅里叶变换在信息处理、像质评价等方面的应用具有实用价值。     

基于随机分数傅里叶变换的双图像加密算法

利用光学随机分数傅里叶变换设计了一种双图像加密算法,并给出了相应的光学实现.加密算法中,将两幅原始图像分别作为加密系统输入复函数的振幅和位相分布函数,利用随机分数傅里叶变换进行加密,所得复函数的振幅即为加密图像,而位相部分是变换的输出相位,随机位相作为加密算法的密码.在数值模拟中,二值文本图像和灰度图像分别被作为原始图像用于加密结果分析和加密安全测试,结果表明该加密算法具有很好的安全性.     

球面折射系统和复合厚透镜的分数傅里叶变换

提出单球面折射系统可以作为光学分数傅里叶变换的最基本单元。在此基础上可以构造多种厚透镜或复合厚透镜分数傅里叶变换系统。推导了系统结构参数与分数傅里叶变换的级次的关系。指出单球面折射系统及其构造的透镜系统对输入物函数的分数傅里叶变换输出可以位于自由空间,也可在球面折射材料内部或折射材料端面。输出平面位置的灵活性及其构造复杂系统的多样性,对于分数傅里叶变换的应用和光学信息处理必定具有潜在的实用价值。     

基于全息技术的光学加密系统实值编码

提出一种基于全息技术用于光学图像加密的实值编码方法.待编码的数字图像与一个大小相同、灰度值为零的图像组成一幅新的图像,然后与一个随机相位掩膜一起通过光学透镜作傅里叶变换,取变换结果的实部作为编码输出图像.利用全息记录的方法解码,即编码输出图像和随机相位掩膜的傅里叶变换相加通过光学透镜作傅里叶反变换,记录反变换的光强分布,再通过非线性变换或灰度变换的方法可以恢复原图像.     

基于稀疏相位和可调傅里叶变换的图像加密

针对光学图像加密的轮廓显现问题,提出了一种基于稀疏相位和可调傅里叶变换的图像加密方法。将可调傅里叶变换引入光学图像加密程序中,运用二维可调傅里叶变换实现像素混淆处理,相比基于复数或实数的变换域方案,计算复杂度较低;从加密函数提取相位值并获得加密数据的相位函数,再提取相位加密函数的稀疏数据,从而避免将密文相位信息主要集中在纯相位掩码内,以解决轮廓显现问题;完成了单图像加密实验和双图像加密实验,结果表明实现了较好的安全性,解决了光学图像加密的轮廓显现问题。     

Computation of the cascaded optical fractional Fourier transform under different variable scales

A simple but effective method for calculating the cascading of the multiple stages of optical fractional Fourier transform was proposed. Unlike the previous methods for solving the problems of cascading the optical fractional Fourier transform, we did not change the structures of the optical setups proposed by Lohmann but calculate the cascaded optical fractional Fourier transform with modified transform orders obtained by our method. Computer-simulation and experimental results were presented and a good agreement between them was obtained.     

Gyrator变换全息图及其在图像加密中的应用

提出了gyrator变换全息图,利用gyrator变换快速算法模拟实现了gyrator变换全息图的产生和再现,并研究了基于相移数字全息的gyrator变换全息图.在此基础上提出了采用正弦相位光栅实现光学图像加密的新方法.该方法利用gyrator变换在相空间的旋转特性,将gyrator变换的角度、光栅的频率及光栅的旋转角度作为加密密钥,并利用两个或两个以上的gyrator变换系统的级联实现图像加密,增加了系统的安全性.依据相移数字全息进行的两个gyrator变换系统级联的仿真实验验证了该方法的可行性、有效性及其良好的安全性能.     

All optical method of developing OR and NAND logic system based on nonlinear optical fiber couplers

Logic gates are the fundamental building blocks in any digital data processing system. Several all optical logic operations are already proposed by scientists and technologists. Here the authors proposed a new method of all optical logic operation based on nonlinear directional coupler. Effective optical switching is achieved by modifying the coupling length between the coupler waveguides by means of an optical signal.     

像面滤波技术在无透镜傅里叶变换数字全息中的应用

无透镜傅里叶变换数字全息波前重建主要采用全息图的一次快速傅里叶变换方法,重建图像不能充分占有重建平面.本文基于像平面滤波技术,提出对物体局部区域光波场进行放大重建并让重建图像布满重建平面的方法,给出具有精细结构物体的数字全息波前重建实例.此外,将数字全息光波场重建视为具有方形出射光瞳的光学系统的相干光成像过程,导出了物体放大图像的分辨率与光学系统相关参量的关系,并通过实验给予证明.     

像面滤波技术在无透镜傅里叶变换数字全息中的应用

无透镜傅里叶变换数字全息波前重建主要采用全息图的一次快速傅里叶变换方法,重建图像不能充分占有重建平面.本文基于像平面滤波技术,提出对物体局部区域光波场进行放大重建并让重建图像布满重建平面的方法,给出具有精细结构物体的数字全息波前重建实例.此外,将数字全息光波场重建视为具有方形出射光瞳的光学系统的相干光成像过程,导出了物体放大图像的分辨率与光学系统相关参量的关系,并通过实验给予证明.     

Optical Digital Fast Fourier Transform System

A system for optical digital fast Fourier transform (FFT) is proposed. Data exchange, adder, and multiplier circuits required for the optical FFT system are designed. Each circuit contains the same basic element of an optical beam switch composed of a polarization rotator and a birefringent plate. In the FFT algorithm, butterfly switching for data exchange is important and the method of optical switching networks is very suitable for such operations. FFT calculation for one-dimensional data of a sinusoidal signal is experimentally demonstrated using the optical system. The throughput of the proposed system is estimated and its future perspective is discussed.     

Methods of Fourier optics in digital holographic microscopy

In this paper, processing methods of Fourier optics implemented in a digital holographic microscopy system are presented. The proposed methodology is based on the possibility of the digital holography in carrying out the whole reconstruction of the recorded wave front and consequently, the determination of the phase and intensity distribution in any arbitrary plane located between the object and the recording plane. In this way, in digital holographic microscopy the field produced by the objective lens can be reconstructed along its propagation, allowing the reconstruction of the back focal plane of the lens, so that the complex amplitudes of the Fraunhofer diffraction, or equivalently the Fourier transform, of the light distribution across the object can be known. The manipulation of Fourier transform plane makes possible the design of digital methods of optical processing and image analysis. The proposed method has a great practical utility and represents a powerful tool in image analysis and data processing. The theoretical aspects of the method are presented, and its validity has been demonstrated using computer generated holograms and images simulations of microscopic objects.     

Random fractional Fourier transform

We propose a novel random fractional Fourier transform by randomizing the transform kernel function of the conventional fractional Fourier transform. The random fractional Fourier transform inherits the excellent mathematical properties from the fractional Fourier transform and can be easily implemented in optics. As a primary application the random fractional Fourier transform can be directly used in optical image encryption and decryption. The double phase encoding image encryption schemes can thus be modeled with cascaded random fractional Fourier transformers.     

基于变形分数傅里叶变换的六重密钥图像加密

提出一种利用变形分数傅里叶变换和双随机相位编码对图像加密的方法.对要加密的图像分别进行两次变形分数傅里叶变换和两次随机相位函数调制,使加密图像的密钥由原来两重增加到六重.利用全息元件,可以用光学系统实现这种加密和解密变换.计算机模拟结果表明,只有当六重密钥都完全正确时,才能准确地重建原图像,这种六重密钥加密方法提高了图像信息的安全保密性.