关于菲涅耳全息滤波器的实验与分析

本文对菲涅耳全息滤波器作为强度相关器的功能作了详细的实验分析研究,结果表明菲涅耳全息滤波器不适宜于用作相关识别检测。     

基于菲涅耳变换的图像加密算法

针对相位截断加密算法无法抵御信息泄露问题,文章提出了一种基于相位截断菲涅耳变换与随机振幅掩模的加密算法,以抵御信息泄露问题;算法首先将原彩色图像分为3个独立的颜色通道,在对其进行菲涅耳变换后加入随机振幅掩模通道,将4个通道分别进行菲涅耳衍射截断处理;算法通过级联处理不仅提高了秘钥与密文间的关联性,还消除了信息泄露的风险;通过仿真试验与结果分析可知,本算法不仅在波长与自由空间传播错误距离参数、密文噪声、遮挡污染、密文泄露以及不同攻击等情况下有较好的鲁棒性,还解决了信息泄露问题。     

复通菲涅耳光学相关滤波器

本文介绍了一种同区复通菲涅耳全息滤波器的制备方法,井基于此种滤波器实现了多个模式的光学相关识别。文中给出了同区复通菲涅耳全息滤波器的理论分析,并给出了相关识别的实验结果。     

菲涅尔全息滤波光强相关识别的理论与实验依据

本文对用菲涅尔全息滤波器进行无透镜光强相关识别的问题重新进行了论证,结果再次证明菲涅尔全息滤波器完全可以用作相关识别。     

菲涅耳数字全息成像系统的焦深

焦深是表征成像系统性能的重要参数.基于透镜相干成像的焦深判据,利用数值积分和计算机模拟的方法,分析和推导了菲涅耳数字全息成像系统的焦深,给出了相应的焦深表达式,并与利用理想成像四分之一波像差的判据得到的焦深进行了比较.结果表明:菲涅耳数字全息成像系统的焦深不同于透镜相干成像系统的焦深.在记录距离和CCD参数一定的条件下,离轴菲涅耳数字全息成像系统的焦深略大于同轴菲涅耳数字全息的焦深;离轴对称偏置情况下的焦深略大于非对称情况下的焦深.利用像强度判据得到的焦深,能够较好地表征数字全息成像系统的性能.     

菲涅耳数字全息成像系统的脉冲响应分析

数字全息成像由CCD记录数字全息图后经过计算机数值重建物光波场,这个过程从傅里叶变换角度看等同于数字全息图的频谱分析。讨论了数字成像系统的脉冲响应函数,并分别推导了其实像、虚像、零级像在平面波和球面波照射下的波前复振幅分布。结果表明,实像和虚像是移位的夫琅和费衍射分布,而零级像是CCD光瞳的菲涅耳衍射分布,且与参考光波前分布无关。     

菲涅耳非相干数字全息大视场研究

菲涅尔非相干相关全息术(Fresnel incoherent correlation holography, FINCH)通过空间光调制器(spatial light modulator, SLM)将来自物点的光波分解为曲率半径不同的两束自相干光,干涉条纹由CCD记录.由于受限于SLM与CCD的像素数目及像素尺寸, FINCH技术与光学全息术相比记录视场要小得多.本文通过对FINCH系统的记录过程进行理论分析,给出了SLM所能记录的视场角,说明通过调控加载在SLM上的双透镜光轴中心,能够扩大SLM的有效直径从而将SLM的有效记录范围增大2.77倍,有效扩大了系统的记录视场.搭建了非相干光反射式数字全息记录系统并对理论分析进行了实验验证,结果表明:在SLM上依次加载不同光轴中心位置的双透镜掩模进行FINCH记录及再现,将得到的各子图像拼接融合可以得到高分辨率大视场图像,为菲涅尔非相干全息术在高分辨大视场显微成像的进一步应用提供了有力支撑.     

可编程菲涅耳相位透镜应用于多平面全息投影

研究了基于菲涅耳相位透镜实现多平面全息投影的方法,采用硅基液晶相位调制器建立了多平面全息投影系统.首先,利用可编程菲涅耳相位透镜代替傅里叶透镜,将计算机生成的相位全息图与菲涅耳透镜的相位结合;其次,基于时分复用和空分复用原理提出了加载菲涅耳相位透镜与相位全息图到相位空间光调制器上的两种方法;最后,讨论了在多平面全息投影中每个单一平面实现旋转物体动态360°视角显示的方法.实验结果表明:在距离硅基液晶分别为500、800、1 100和1 400mm处的四个重构平面可以获得全息投影图像;通过动态地改变菲涅耳相位透镜的焦距,可以实现多平面全息投影.     

用菲涅耳理论研究衍射光路可逆性

 用菲涅耳衍射理论研究了光栅及双光栅成像系统衍射光路的可逆性。首先用菲涅耳衍射理论分析单片光栅衍射光的复振幅分布,根据其复振幅分布的相位关系研究其可逆性;再根据单片光栅衍射光路所具有的结论来分析双光栅衍射成像效应的衍射光路可逆性,得到了光栅衍射光路及双光栅成像系统光路具有部分可逆性;应用衍射光路的部分可逆性诠释了双光栅成像效应的本质及光栅的汇合光谱特性是色散光谱特性的逆效应,并根据衍射光路具有部分可逆性的特性实现了图像处理。     

基于深度学习的离轴菲涅耳数字全息非线性重构

针对离轴菲涅耳数字全息图,提出基于深度学习的单幅数字全息非线性重构方法 .采用经典的菲涅耳衍射积分模拟数字全息成像以供给网络训练所需样本,利用深度卷积残差神经网络通过学习数字全息图与相关物像之间的非线性数学映射关系实现全息图的物像重构.数值模拟表明,与传统的频率滤波和四步相移技术实现菲涅耳数字全息重构相比,本文提出的方法可直接消除零级像及孪生像,无需条纹物项抽取预处理步骤,且重构的物像具有较高的质量,针对相同记录参考光下不同衍射距离所生成的测试集亦具有较强的稳健性.     

多波长同时照明的菲涅耳域非相干叠层衍射成像

传统的叠层衍射成像往往采用单波长照明,即使使用多波长来提升恢复质量也是采用依次照明的方式,同时对相干性要求很高.非相干光照明一直被认为不利于衍射成像.本文提出了一种多波长同时照明的非相干叠层衍射成像方案及相应的多路复用叠层衍射成像算法,并通过仿真和实验验证了该方案的可行性.相比于传统的相干叠层衍射成像方案,该方案不仅能够很好地恢复物像,同时也能够恢复不同波长下分别对应的物体的光谱响应、复振幅探针和光谱比例,从而获得更多的物体信息,具有多通道和多光谱的优势.同时,通过彩色图像编码的方式,能够实现物体的真彩色复原和图像质量的增强.此外,还证明了该算法具有很强的鲁棒性,研究了最多可分辨波长的数量.该研究结果为叠层衍射成像技术的信息多路复用及多光谱成像在更多领域的应用展现了可能性.     

A Raman laser system for multi-wavelength satellite laser ranging

~~A Raman laser system for multi-wavelength satellite laser ranging@K.Hamal$Czech Technical University in Prague,Czech @I.Prochazka$Czech Technical University in Prague,Czech @J.Blazej$Czech Technical University in Prague,Czech1. Yang Fumin, Chen Wanzhen, Zhang Zhongping et al., Satellite laser ranging experiment with sub-centimeter single-shot ranging precision at Shanghai Observatory, Science in China, Ser. A, 2002, 32(10): 935-939. 2. Degnan, J. J., Millimeter accurac…     

一种新的单光源多波长双向量子密钥分发系统

针对"即插即用"双向量子密钥分发系统传输效率低的实际问题, 详细分析了系统低效的原因和当前的解决方案, 提出了一种单光源多波长双向量子密钥分发方案. 该方案采用波分复用器件作为滤波器来产生量子密钥分发所需的多波长信号. 与其他多波长方案相比, 该方案的优点是在实现高速多波长量子密钥分发时, 不再受外界控制源调制速率和精度等性能的影响, 不再带来多激光器引入的边信道攻击的缺陷, 且整体系统易于集成. 该方案为"即插即用"量子密钥分发系统的高效研究提供了一个新的参考方案.     

Refractive and geometric lens characterization through multi-wavelength digital speckle pattern interferometry

Physical parameters of different types of lenses were measured through digital speckle pattern interferometry (DSPI) using a multimode diode laser as light source. When such lasers emit two or more longitudinal modes simultaneously the speckle image of an object appears covered of contour fringes. By performing the quantitative fringe evaluation the radii of curvature as well as the refractive indexes of the lenses were determined. The fringe quantitative evaluation was carried out through the four- and the eight-stepping techniques and the branch-cut method was employed for phase unwrapping. With all these parameters the focal length was calculated. This whole-field multi-wavelength method does enable the characterization of spherical and aspherical lenses and of positive and negative ones as well.     

用相关矩阵特征判据法实现三重不变光学图像识别

本文首先在K-L变换中用相关矩阵作为特征判据进行特征压缩,然后用综合判别函数法制备空间综合匹配滤波器,可以有效地压缩特征图像数目.用这种滤波器实现了平移、旋转、尺度三重不变光学图像识别,且有较高的信噪比.     

高衍射效率闪耀全息透镜

提出一种制作位相全息透镜－闪耀全息透镜新设计，利用它可使位相全息透镜的位相分布类似位相菲涅耳透镜，其衍射效率理论值可达９５％以上，但其制作过程要比位相菲涅耳透镜容易，文中给出了原理分析和实验验证，初步结果是令人满意的。     

Color component marking and convolution-based encoding for polychromatic pattern recognition

A novel method for polychromatic pattern recognition is proposed based on color component marking and convolution-based encoding. Three random phase functions are first chosen as marks to multiply with the three color components of the input images. Then the three marked color components are combined into one image using convolution-based encoding. Finally, the combined images are served as the input images of the JTC to be recognized. The feasibility and effectiveness of the proposed method are demonstrated by numerical results.     

Color component 3D Arnold transform for polychromatic pattern recognition

We propose a novel method for polychromatic pattern recognition based on color component 3D Arnold transform. Three color components (for example RGB) are first transformed into three chaotic images by the use of 3D Arnold transform. And then any one of the chaotic images is chosen as the input image of the JTC to be recognized. As a result, strong color discrimination capability is achieved and common color images as well as some special color images can be recognized, while still preserving compact system and easier analysis of the output. Numerical results demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed method.     

用全息光学元件实现对眼睛的激光防护

反射式全息滤光片具有很好的滤光特性,可作为一种激光防护元件.本文对这种元件的波长选择性,角度选择性,所能承受的功率密度进行分析,并讨论了实际应用的可能性.