Optical 3D watermark based digital image watermarking for telemedicine

Region of interest (ROI) of a medical image is an area including important diagnostic information and must be stored without any distortion. This algorithm for application of watermarking technique for non-ROI of the medical image preserving ROI. The paper presents a 3D watermark based medical image watermarking scheme. In this paper, a 3D watermark object is first decomposed into 2D elemental image array (EIA) by a lenslet array, and then the 2D elemental image array data is embedded into the host image. The watermark extraction process is an inverse process of embedding. The extracted EIA through the computational integral imaging reconstruction (CIIR) technique, the 3D watermark can be reconstructed. Because the EIA is composed of a number of elemental images possesses their own perspectives of a 3D watermark object. Even though the embedded watermark data badly damaged, the 3D virtual watermark can be successfully reconstructed. Furthermore, using CAT with various rule number parameters, it is possible to get many channels for embedding. So our method can recover the weak point having only one transform plane in traditional watermarking methods. The effectiveness of the proposed watermarking scheme is demonstrated with the aid of experimental results.     

基于光学菲涅耳衍射的"盲数字水印"技术

基于光学菲涅耳衍射,设计了一种新的“盲数字水印”计算方法。水印图像通过离散菲涅耳衍射变换成一复矩阵,将此复矩阵的实部和虚部分开,分别嵌入到宿主图像的不同位置中。通过将水印嵌入点的宿主图像的像素值更改为其近邻像素值的均值,而实现“盲水印”的提取。数值计算结果表明:该水印计算法对像素变换攻击具有很强的鲁棒性,如图像亮度、对比度和灰度曲线的调整;能抵抗JPEG有损压缩、剪切和噪声污染攻击;能抵抗对图像的重采样攻击,可从显示屏幕拷贝的图像中提取水印。由于该方法为使用者提供了灵活的水印嵌入方式和双重密钥的选取,以及提取水印不需要原始图像数据,因而使该方法具有很高的安全性和实用价值。     

数字投影三维数字成像的并行DSP实现

提出一种基于数字白光投影的三维数字成像嵌入式DSP处理系统.该系统根据时序变频条纹投影原理,利用TMS320DM642定点DSP和FPGA硬件电路以及多线程软件技术实现了条纹编码、编码图像采集和条纹分析的流水线处理过程.为了提高相位解调算法的速度,使用软件流水对其进行了优化.对于512×512像素图像,五步相移时的条纹图处理速度可达到39.7 fps,能满足快速条纹图处理的要求.测量实验表明,该系统可以实现快速、准确的三维轮廓测量.     

基于视觉显著图的数字水印算法

为了更加有效地解决数字水印不可见性的问题,提出了一种基于视觉显著图的水印方法。对Itti视觉计算注意模进行改进,提取图像视觉显著图;利用二级哈尔小波变换方法,根据图像视觉显著图,将水印信息嵌入到图像的低频域内;采用多组SIFT特征点匹配进行精确几何校正处理,提取水印信息。实验结果表明,含水印图像的PSNR达到80dB以上,提取水印NC值都在0.8以上。因此,数字水印方法具有极好的不可感知性,可以有效抵抗噪声、滤波和JPEG压缩等常规图像处理攻击,尤其是对任意角度的旋转攻击、缩放、平移等几何攻击具有极强的鲁棒性。     

用于物体三维测量的光纤投影器的设计与数值模拟

新的光学三维传感和计量方法不断涌现,在这些测量方法中,结构光投影器的设计至关重要。将光纤引入其中,设计了多光纤空间编码面结构投影器,利用多光纤干涉可以在空间形成条形、方形、六角形等多种干涉图样,从而构成了多功能光纤干涉图像投影器,并对各种空间编码结构的投影图像给出了计算机仿真结果。讨论了投影器的空间编码结构参数对测量范围和测量精度的影响,以及与编码器结构相适应的测量方法。该研究对多光纤干涉图像投影器的设计制作与实际应用具有一定的参考意义。     

三维物体多重菲涅耳计算全息水印与无干扰可控重建方法

提出了一种基于三维物体的多重菲涅耳计算全息水印方法.将水印信号作为虚拟三维物体的层面,首先结合分区复用层析法和菲涅耳双随机相位编码方法产生复噪声形式的水印信号;然后对水印信号的频谱作共轭对称处理实现实值编码;为减小对宿主全息图数字重建的影响,将水印信号的频谱设置于对宿主数字重建影响小的频谱非感兴趣区域;编码后的信号以一定强度叠加于宿主全息图,水印信号恢复无需原始宿主全息图信息,可实现盲提取,对宿主全息图重建像面的二维码可扫描识别.仿真测试结果表明,所提出的方法具有较好的透明性和稳健性,在宿主全息图遭受滤波、JPEG(联合图像专家小组)压缩、高斯噪声、剪切、旋转等各种攻击的情况下,不论对宿主还是水印信号仍具有良好的数字重建质量,对重建像面的二维码仍可扫描识别;而重建像面水印信号的无干扰可控重建后处理操作解决了不同层面水印信号之间的衍射干扰问题,提高了水印信号的重建质量.虚拟光学手段的应用丰富了水印信号设计方法并提升了算法的安全性.     

菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射公式对自由传播问题的自洽性

考察了菲涅耳衍射积分公式和夫琅禾费衍射积分公式在处理相继自由传播问题中的行为，证明了只要注意近似条件的正确运用，这些公式对自由传播问题可以给出自洽的结果；同时讨论了菲涅耳公式中当λz→0时的极限情况及其物理意义。这些分析对于加深对两个公式的物理意义、运用条件及有效性的理解是有益的。     

Dynamic 3-D shape measurement method based on FTP

In this paper, we propose a method for dynamic three-dimensional (3-D) shape measurement based on Fourier transform profilometry. A sequence of dynamic deformed fringe images can be grabbed by a CCD camera and saved on a disk rapidly. By a Fourier transform, filtering and inverse Fourier transform, a sequence of phase-maps can be obtained. By unwrapping these phase maps in 3-D phase space, we can obtain the shape of the dynamic object at different times. In this paper we also propose the algorithm of a phase difference between two deformed fringes, and the 3-D phase unwrapping method based on the phase difference algorithm. The computer simulation and experiment results show that this method can efficiently deal with the dynamic 3-D shape measurement.     

用于光码分多址系统的一种3—D地址码

在构造2—D码的基础上，提出并构造了一种用于OCDMA系统的新的空域／频域／时域     

一种基于偏振解析的三维表面重建方法

提出用解析反射光偏振图像来重建透明物体表面形状的原理及实现方法。从物体表面反射的光具有一定的偏振特性,偏振特性的不同反映了物体的形状和反射特性的不同,这两者之间存在一种必然的联系。通过分析物体表面反射光的偏振分布,可以得到物体的表面形状。依据菲涅耳反射公式,推导出偏振度与物体表面法线间的函数关系,据此构建相应算法,对由CCD照相机拍得的被测物体的偏振灰度图像进行处理,重建出被测物体的表面形状。实验结果证明提出的方法是实用且有效的。     

OCDMA系统中2-D码和3-D码

光码分多址(OCDMA)技术主要应用在接入网中。设计大容量的地址码是该技术实用化的前提。本文在构造2 D素数码的基础上提出了一种用于OCDMA系统的空域/频域/时域3 D地址码。这种码基于素数序列运算。理论分析和数学计算结果表明，3 D码比2 D码的容量更大，系统带宽效率更高，误码率(BER)更低，表现出的性能更好。     

三维超分辨光瞳滤波器的优化设计

利用matlab优化工具箱,采用非线性规划,对三区振幅型(透过率为1-0-1)和三区位相型(相位角为π-0-π)光瞳滤波器进行三维超分辨优化设计,建立了优化模型,经计算机多次迭代运算,改变斯特尔比s值,给出了优化结果.结果显示:所设计的滤波器较好地实现了横向和轴向三维超分辨,且轴向超分辨能力优于横向;相同斯特尔比下,位相型三维超分辨能力优于振幅型,并且这两种滤波器结构简单,容易实现.     

基于广义载波条纹图数字解调的三维形貌测量技术

提出研究了一种新的三维表面测试技术，该技术基于广义非线性载波条纹的数字解调。文中给出了该技术的理论分析和实验结果。     

物体内部三维位移场分析的数字图像相关方法

提出了物体内部三维位移场的数字图像相关分析方法，对物体变形前后，或连续变形的两个相邻状态的内部三维结构的数字图像，通过相关运算获得三维位移场.文中给出了三维相关法的体搜索窗口、相关函数及亚像素运算的相关系数拟合函数.数字模拟结果证明了三维相关法的正确性及可靠性.位移计算精度为0.02像素. 关键词： 数字图像相关 三维相关 亚像素     

3-D shape measurement based on complementary Gray-code light

A combination of phase-shift with Gray-code light projection into a three-dimensional (3-D) measurement system has been exploited to digitalize 3-D shape information of a tested object, even with a discontinuous surface. Unfortunately, the phase unwrapping will fall into an error, when an improper value of Gray coding is caused by mistake at the partial boundary of two adjacent binary words. To this end, a new complementary Gray-code method is proposed in this paper as well as the corresponding phase-unwrapping method. This problem of phase unwrapping could be cleverly solved by projecting an additional Gray-code pattern to extend this code and using the different and complementary boundary locations of the traditional and additional codes. The results of computer simulation and experiment confirm that this proposed method based on complementary Gray-code can reliably reconstruct the nature phase distribution of the tested object with only one extra fringe pattern.     

Optical Time-to-Three-Dimensional (3-D) Space Interconversion System

We propose a new technique for an interconversion between a three dimensional (3-D) spatial signal and a temporal signal. It is realized by combination of a holographic technique, a 2-D spatial filtering technique and a time-space conversion technique. Using this method, we can physically utilize the multiplicity between a temporal domain parameter and all of the spatial domain parameters of light. To demonstrate the proposed technique, we achieved experimentally conversion from different three point light sources as 3-D spatial signals into a temporal signal and vice versa.     

基于单次傅里叶变换的分段衍射算法

针对单次傅里叶变换算法(S-FFT算法)受到采样定理的约束,衍射面画幅尺寸和有效内容像素数无法灵活控制,很容易出现衍射面画幅尺寸大小与衍射距离不匹配的情况,本文提出了一种分段衍射算法。首先,在采样数、光的波长、初始衍射面大小确定的情况下,利用拆分的衍射距离比控制最终衍射面画幅尺寸。然后,对单次衍射计算结果与分段衍射计算结果进行了图像相似度对比。实验表明,分段衍射算法可在画面强度分布不变的情况下,提高有效像素数目,数据量增加了2~3个数量级。此外,文章分析了造成误差的一个主要原因来自有效数据分辨率提高后,细节分布与低分辨率像素值之间的差别。在图像细节较丰富时,其差别较大。因此这种差别应视为优于直接计算的一种结果。本算法能够获得更加清晰的图像细节,灵活调整衍射面画幅尺寸,使得S-FFT算法在大衍射距离问题计算中能发挥其算法优势。     

基于数字彩色结构光投影的唇动三维测量

提出了基于数字彩色结构光投影的动态三维测量轮廓术,用于人在讲话过程中嘴唇的三维测量。介绍了彩色编码轮廓术的基本原理,再通过分色和条纹细化处理,实现了对动态不连续嘴唇的测量。实验验证了测量方案的有效性。     

控制三维光场的纯相位衍射光学元件优化设计

为提高纯相位衍射光学元件的设计效果，实现高衍射效率的三维光场衍射传播控制，在原有GS迭代算法的基础上提出了新的相位加权迭代优化设计算法。此算法的特点是，建立多衍射输出平面迭代加权算法模型，并通过反馈各个设计输出平面在迭代计算过程中的设计误差，引入一定的相位动态加权整调策略，以达到更加优化的设计效果。以此算法设计一个纯相位衍射光学元件，将输入的高斯光束在距离输入面300mm～400mm内的每个平面上变换为2×2等强度光束阵列。通过对比实验发现此方法在原有算法基础上能进一步改善算法的收敛效果，提高整体设计质量，实现更加优化的运算。     

基于叠层衍射的数字水印算法研究

基于叠层衍射成像原理提出了一种新的衍射数字水印算法:叠层水印. 通过双随机相位编码和探针, 实现对水印图像的分块加密, 密文经过衰减处理, 加载在振幅型宿主图像的空域上, 伪探针记录下宿主图像, 并加载到传输图像的相位上. 模拟实验结果表明: 首先, 叠层水印可以很好地提取水印图像的振幅、相位信息. 其次, 叠层水印可以解决水印不可感知性与密文信息提取质量之间的矛盾. 最后, 通过鲁棒性研究验证了: 叠层水印具有很好的抗噪声和抗剪切能力, 并且可以通过增加探针的数目和交叠率进一步提高其鲁棒性, 并给出其在GIF图像上的应用.