可采用任意未知相移的广义相移数字全息干涉术

相移干涉术(Phase-Shifting Interferometry,PSI)是波前再现及光学检测的重要手段.传统PSI需要三幅以上干涉图,各步相移量必须为确定的特殊值2π/N(N为整数),而相移器不可避免的实际误差会对测量精度带来严重影响.针对以上问题,我们提出了可以应用任意未知相移的广义相移干涉术(Generalized Phase-Shifting Interferometry,GPSI)的概念[1-5].在GPSI中,每步相移量不仅可以是0～π之间彼此不等的任意值,而且一般来说可以是未知的.利用特定算法可以从干涉图中盲取相移量,然后根据这些相移量依特定的GPSI计算公式恢复波场复振幅.这就取消了相等相移及精确相移这两个苛刻的限制,大大提高了这一技术的误差免疫能力以及普适性和方便性.     

枕形柱正方晶格二维宽完全带隙光子晶体的全息设计

提出了一种利用多光束全息干涉产生类似结构的方法,系统分析了制备条件对所得结构能带性质的影响,证明这种具有枕形柱的正方晶体可以产生比最佳设计的正方形柱晶体更宽的完全带隙,同时给出了该全息结构的光学制备方法,包括各光束的波矢及偏振态。     

基于非线性级联傅里叶变换的光学Hash函数构造

提出一种基于非线性级联傅里叶变换的光学Hash函数的构造方法.此方法分为两轮单向加密过程,在第一轮中,先将待处理的数字信息以512bit作为数据块编码,将整个数字信息整分成若干个"8×8的256阶灰度图像"(信息平面),然后在光电混合系统中对上述信息平面组做非线性级联傅里叶变换得到一个数值矩阵,对其进行扩展后得到4个信息平面,再对它们做非线性级联傅里叶变换得到64bit的Hash值(hash1);在第二轮中,先将原始信息平面中的每个数值循环左移4位,构造出相应的辅助信息平面组,然后对其做与第一轮相同的单向加密操作,得到hash2,将其与之前生成的hash1组合起来构成最终128bit的Hash值(hash).同时,本文提出采用雪崩效应系数(AEC)作为评价光学Hash函数性能的参数,理论分析和仿真实验均表明,该方法构造的光学Hash函数具有很好的抗碰撞性和良好的雪崩效应.     

优化的两步相移算法在图像加密中的应用研究

优化了此前提出的两步相移算法,仅通过两幅去除背景光强(或抑制直流分量)后的干涉图数据和一个(0,π)区间的相移值,就可以成功再现出原始物波场信息,无需借助于物光光强、参考光光强等其他辅助测量信息.与菲涅耳域的双随机相位编码技术结合,该优化算法可以应用于图像加密方案中,通过计算机仿真实验验证了所提方案的可行性,并对几何密钥的灵敏度进行了测试分析.     

Left-Handed Properties in Two-Dimensional Photonic Crystals Formed by Holographic Lithography

We give an analysis of the frequency distribution trends in the four lowest bands of two-dimensional square lattices formed by holographic lithography （HL） and in the lattices of the same kind but with regular dielectric columns with increasing filling ratios, and then present a comparative study on the left-handed properties in these two kinds of structures using plane wave expansion method and finite-difference time-domain （FDTD） simulations. The results show that the left-handed properties are more likely to exist in structures with large high-epsilon filling ratios or in a connected lattice.     

基于相移干涉术的光学信息隐藏系统的软件实现

结合双随机相位编码技术与相移干涉术，提出了一种信息隐藏系统，待隐藏信息被加密到多幅干涉图数据中后。通过选取合适的权重因子，它们可以被嵌入到宿主图像中；利用特定的相移再现公式和逆菲涅耳衍射变换，可以实现隐藏信息的提取及解密．通过基于Matcom的VisualC＋＋与Matlab混合编程，设计和开发了一款信息隐藏系统软件，经过界面测试，该软件可以实现图像读取及显示、基本几何参数输入、信息加密及嵌入、信息提取及解密、鲁棒性测试等主要功能．     

基于复振幅场信息复用和RSA算法的非对称多幅图像认证方法

结合相位恢复和像素行、列循环移动置乱技术, 本文提出了一种基于复振幅场信息复用和RSA算法的非对称多幅图像认证方法, 通过菲涅耳域的相位恢复算法, 依次恢复并生成多幅图像各自所对应的输入平面的复振幅信息, 通过各自的行、列向量随机数对原始二值振幅模板进行行、列循环移动置乱操作来获得每幅图像的采样模板, 认证系统将多个复振幅场信息采样、叠加并空间复用, 同时, 行向量随机数和列向量随机数被RSA算法公钥编码成密文. 系统认证时, 认证方利用自己持有的私钥将密文解码成行向量随机数和列向量随机数, 通过行、列循环移动置乱变换后获得各自的采样模板, 合成的复振幅信息和采样模板等认证信息均放置在各自正确位置, 当认证系统被正确波长的平面波照射时, 在输出平面能获得输出图像, 通过计算、显示输出图像和对应认证图像的非线性相关系数峰值来判断认证是否成功.     

两步广义相移干涉术的光学实验验证

提出了一种基于两步广义相移干涉术的波前再现技术以及基于衍射场统计特性的未知相移值提取算法,并且进行了光学实验验证.该方法中可仅利用两幅干涉图及一次不需精确预设的未知相移,参照物光光强和参考光光强,即可通过计算提取真实的相移量,进而恢复出物波波前复振幅,而无需借助傅里叶谱分析或数字滤波等操作.在光学实验中,对借助于空间光调制器（SLM）的间接输入和三维漫反射物体直接输入两种情况进行了详细地研究,得到的光学实验结果验证了所提方案的有效性和可行性. 关键词： 信息光学 相移干涉术 波前再现 数字图像处理     

基于相息图和小波变换的数字水印

提出一种基于相息图和小波变换的数字水印方案。利用迭代相位恢复算法将水印图像编码为相息图, 然后将经权重因子调制后的相息图嵌入到宿主图像的三层小波低频系数中, 完成整个水印嵌入过程。在水印提取阶段, 对宿主图像和含水印图像进行三层小波分解, 将得到的低频系数对应相减提取出水印相息图, 然后对此相息图进行傅里叶变换操作, 取其振幅即可提取原始嵌入的水印图像。针对不同权重因子的水印系统, 详细分析和讨论了所提出水印方案的隐蔽性和稳健性。计算机仿真结果验证了该数字水印方案的可行性。     

一种基于双光束干涉的分级身份认证方法

提出一种基于双光束干涉的分级身份认证方法. 本方法通过同时验证用户的"口令"和"相位钥"以实现对用户身份的双重安全认证. 它不仅可以判断某个用户是否合法, 还能鉴别出其相应的身份级别, 从而确定并授予其相应的系统访问权限. 认证过程的核心功能组件是一个基于干涉的光学装置, 用户"口令" 控制的"相位锁" 和用户携带的"相位钥" 被分别加载至此装置中的两个空间光调制器(spatial light modulator, SLM), 两束相干光分别经过这两个SLMs的调制后, 在输出面得到一幅干涉图, 它被传送至计算机并与系统数据库中的"认证图像" 进行匹配, 以完成身份的鉴别. 系统的设计则是一个逆向的迭代求解问题, 本文根据事先给定的某个用户的身份级别(对应着某个认证图像)和随机给定的 "相位锁", 利用一种修正的相位恢复算法确定出其对应的"相位钥". 理论分析和仿真实验都证明了此方案是可行而有效的. 关键词： 干涉 傅里叶光学 相位恢复 身份认证