基于数字全息技术的实时指纹识别

指纹识别技术是通过计算机来实现身份识别的一种手段,在生物识别技术中占有非常重要的地位。为了提高指纹识别系统的准确度和实时性,搭建了以光学器件傅里叶透镜和空间光调制为主的联合变换相关识别全息光学系统,记录相关图像的频谱,通过比较指纹图像的像素强度,从而实现实时指纹识别的目的。     

光电混合实时指纹识别新方法

在实验上建立了一套基于联合变换相关的１ｆ光电混合实时指纹识别系统，用棱镜和ＣＣＤ摄像机结合实现指纹的实时采集，提出了用二次微分边缘提取算法对指纹进行预处理，用监视器上亮度和对比度调节来实现联合变换功率谱的视觉二值化。     

基于数字全息与小波变换的图像数字水印技术

提出一种以数字全息和小波变换为基础的数字水印技术,实现在原始图像中嵌入数字全息水印。首先通过傅里叶变换方法将待隐藏的图像制成数字全息水印图,接着将数字全息水印图和原始图像都分为四个子块,并对原始图像子块进行小波分解,最后将数字全息图像子块嵌入到原始图像相应子块较大的小波系数中。实验仿真结果证明了该水印技术对图像剪切和图像有损压缩有较好的稳定性。     

基于图像部分加入的数字全息水印技术

提出了一种以数字全息为基础的数字水印技术,实现了在原始图像中嵌入数字全息水印.考虑到传统的数字全息水印提取过程简单、易受攻击,为了提高水印信息的安全性,对传统的方法进行了改进.采用了图像部分加入的方法,将水印添加位置、水印图像大小和水印添加位置边缘像素作为水印提取密钥.实验证明,运用这种方法添加的水印具有较高的安全性.     

基于滤波成像的大视角数字全息技术

为提高数字全息再现像视角,提出一种基于滤波成像的数字全息技术来实现大视角的三维物体面型测量.利用离轴像面数字全息技术,通过在4F相干图像处理系统的空间频谱面处放置可移动的低通滤波器,使满足CCD分辨率的物光波与参考光波干涉形成全息图,并控制低通滤波及成像区域分别记录不同谱段的子全息图.再现时,首先对子全息图进行数字傅里叶变换,重构对应频谱段,并对频谱段进行拼接形成完整的物光频谱;而后通过数字再现获得大视角的数字全息再现像.利用该方法测量了圆柱形表面(光滑的缝纫针)的三维形貌,并取得了较好的实验结果.     

基于滤波成像的大视角数字全息技术

为提高数字全息再现像视角,提出一种基于滤波成像的数字全息技术来实现大视角的三维物体面型测量.利用离轴像面数字全息技术,通过在4F相干图像处理系统的空间频谱面处放置可移动的低通滤波器,使满足CCD分辨率的物光波与参考光波干涉形成全息图,并控制低通滤波及成像区域分别记录不同谱段的子全息图.再现时,首先对子全息图进行数字傅里叶变换,重构对应频谱段,并对频谱段进行拼接形成完整的物光频谱|而后通过数字再现获得大视角的数字全息再现像.利用该方法测量了圆柱形表面（光滑的缝纫针）的三维形貌,并取得了较好的实验结果.     

非平面参考光波的数字实时全息研究

将参考光视为是任意形式波面,讨论利用傅里叶变换提取物光频谱的可能性.研究结果表明,只要参考光相位函数的展开式中包含坐标的一次项,就可能使用傅里叶变换获取物光频谱.根据研究结果,提出在非平面参考光波情况下进行实时数字全息检测的方法,并给出实验证明.     

多通道体全息子波相关器及其在指纹识别中的应用

基于子波匹配相关理论经和光折变晶体的本全息关联存储特性,有用球面波作参考光,构建了一个新型的多通道体全息子波相关器。该系统具有多通道并行相关特性和更高的识别准确率,并且较通常的平面参考光波体全息相关器更为紧凑,易于小型化和实用化。初步研究了其在指纹识别中的应用,给出了实验结果。     

一种基于数字全息技术的盲音频水印算法

提出了一种基于数字全息技术的盲音频水印算法.水印图像经随机相位调制形成物光波,该物光波的傅里叶变换与参考光波发生干涉,形成傅里叶变换全息图.再利用离散余弦变换的能量压缩能力,通过量化算法把降维的水印,即傅里叶变换全息图嵌入音频信号中,在水印提取过程中不需要原始音频信号的参与.仿真实验表明,该算法对低通滤波、噪音干扰特别是剪裁具有一定的稳健性.     

离轴角度精密监控的数字全息实验装置

针对数字全息对离轴角度的要求,设计了可以精密监控离轴角度的数字全息实验装置.通过引入反射镜、分束器和监控CCD光学器件,借助频谱分析方法计算离轴角度,实时监控数字全息记录时参考光和物光之间的夹角.该装置不仅可以在不重新调整光路的情况下实现同轴数字全息与离轴全息的自由切换,还可以使数字全息再现时原物像、零级项、共轭像刚好分离,降低数字全息记录对CCD分辨率的要求,又可以有效利用再现视场.使用分辨率板进行了验证实验,验证了该装置和方法的可行性和有效性.     

近距离数字全息术记录和再现问题

讨论了记录距离小于菲涅耳衍射要求的近距离数字全息记录和再现问题。对全息记录与再现中高次相位的补偿问题进行了分析,证明了在CCD的参量和记录距离给定后,只要记录时使物体的大小、球面参考光波的位置和距离满足一定的条件,即使在记录距离小于菲涅耳衍射要求的最小距离情况下,也可将高次相位的影响补偿到足够小,使得近距离数字全息的数字再现仍可用快速傅里叶变换算法计算。推导出了满足高次相位补偿的条件和满足补偿条件时的数值再现计算公式。实验结果与理论分析的结论相吻合,并给出了一种修正实际记录的参考光和计算机模拟的理想参考光之间偏差的方法。     

全息图像缩放对数字微镜重建显示的影响研究

根据人眼对数字微镜器件成像的响应性质,给出了数字微镜器件重建场的强度表达式.当CCD的面元尺寸与数字微镜器件的镜元尺寸不相等时,在数字微镜器件重建显示系统中将引起数字全息图像的缩放.基于傅里叶光学理论,导出了缩放后数字全息图数字微镜器件重建像的尺寸和中心位置与重建参量的关系.通过理论模拟和数字微镜器件重建显示实验,对分析结果进行了实验验证.     

数字全息中的一些基本问题分析

利用全息理论、傅里叶频谱分析和采样定理，在模拟和数字全息光栅实验基础上，分析了数字全息记录和再现中的一些基本问题。结果表明：在物体和CCD尺寸确定的情况下，记录光路结构参量只取决于对图像采样的要求及CCD的像素尺寸，只要物体到CCD的距离满足采样要求，数字全息图再现光场的三个部分就可以分离；用准直平行光作为记录参考光和模拟再现光，可以得到与物体大小和形状完全一致的再现像；采样条件对再现像的影响大于分离条件，减小参物光的夹角记录适当过采样的数字全息图，有利于提高再现像的质量；另外，在获得高质量再现像方面，根据物体的具体特征，尽可能记录高质量的数字全息图，与满足采样条件和分离条件具有同样重要的意义。     

基于数字全息及离散余弦变换的图像数字水印技术

提出了一种以数字全息和离散余弦变换为基础的数字水印技术,实现了在原始图像中嵌入数字全息水印。考虑到数字全息图的不可撕毁性,使得数字全息水印本身就具有良好的抗剪切能力,并且与传统的二维灰度水印相比嵌入的信息更多。数字全息图通过傅里叶变换全息的方法获得,为了提高抗有损压缩能力,在数字全息水印嵌入过程中采用了基于(JPEG模型和分解离散余弦变换(DCT)系数的方法。实验表明,通过该算法获得的数字全息水印对JPEG有损压缩和剪切等图像处理操作均有很好的稳健性,并且采用密钥加强了水印的安全性。因此该算法能成为数字多媒体产品版权保护的有效方案。     

重建彩色数字全息图时不同色光物光场的准确重叠研究

将数字全息检测物体表面视为散射面,球面波为参考波,使用角谱重建算法对不同波长照明情况下物平面光波场重建位置进行研究.结果表明,不考虑图像的物理意义时,衍射的一次傅里叶变换重建像中心与物光场频谱的中心相对应,以一次傅里叶变换重建像为参考,可以较好地确定物光场频谱位置,按照可变放大率的角谱重建算法实现不同色光重建场的准确重叠.     

基于自聚焦透镜的光纤数字全息系统实验研究

在光纤数字全息光路中引入自聚焦透镜，利用其特有的成像特性，作为物光波的中继传输器件，构成一套紧凑型光纤数字无透镜傅里叶变换全息记录系统，以实现对微小物体的全息记录与数值再现.研究结果表明，结合自聚焦透镜和光纤数字全息术的特点，不仅可使光学测试系统紧〖CM(42〗〖JP2〗凑、微型化，而且还可以对一些特殊环境、光线难以直接到达的隐藏区域或封闭系统内部进行测量.     

数字像面全息与同轴全息实验研究

通过采用数字像面全息与同轴全息技术拍摄透明物体以及不透明物体的全息图,并在计算机上再现。结果表明,当记录较小物体的全息图像时像面全息技术更加合适。     

合成孔径数字全息的分析模拟及多参考光合成孔径数字全息

分析了合成孔径数字全息的理论和实现方法,提出了多参考光合成孔径数字全息方法及其应用前景,以双狭缝为例,模拟了单幅及单参考光、多参考光两种合成孔径数字全息术的记录和再现方法,对三种方法再现像的分辨率进行了比较.