结合计算全息和频移的JTC系统多图像光学加密方法

为了提高JTC光学图像加密系统的实用性,解决其噪声问题,提高其加密效率和安全性,提出了一种基于计算全息和傅里叶变换频移特性的JTC系统多图像光学加密方法。首先多幅不同尺寸和类型的图像经过随机相位调制和傅里叶变换,然后傅里叶频谱经过频移相位调制后叠加并编码为二元实值计算全息图,最后经过JTC光学图像加密系统完成加密。解密时,加密图像经过4F系统解密获得计算全息图,二元实值计算全息图具有很强的抗噪性,可消除噪声,然后经过傅里叶变换获得多幅解密图像。仿真实验结果表明,该方法可实现多幅不同尺寸和类型图像的并行加密和解密,具有高加密效率,同时多幅图像互为密钥和双重光学密钥使得该方法具有很高的安全性。     

基于数字全息和混沌随机相位编码的双图像加密

为了提高图像的加密效率,提出了一种基于三步 相移数字全息和混沌随机相位编码的 双图像加密方法。两幅图像分别作为振幅部分和相位部分被编码为一幅复数图像,该复数图 像被置于物光路中不同位置处的两块混沌随机相位板编码后与参考光进行干涉,从而将两幅 图像的信息隐藏于三幅全息图中。在该方法中,混沌系统的初值和控制参数取代随机相位板 做密钥,使密钥的管理和传输更为便捷。此外,衍射距离和入射波长也可作为解密过程中的 密钥,使该方法的安全性得以进一步提高。计算机模拟结果表明,任何一个密钥错误时,都 不能解密得到原图像的任何有效信息。此外,该方法对噪声攻击和剪切攻击具有较强的鲁棒 性。     

基于计算全息的串联式三随机相位板图像加密

本文提出一种串联式三随机相位板图像加密的新方法,该方法充分运用计算全息记录复值光场的特性以记录加密图像,在传统的双随机相位加密系统基础上,置人第三个随机相位板在输出平面上,对输出的计算全息图进行相位调制加密,引入了新的密钥,获得很好的双密钥效果!同时由于计算全息周再现的多频特性,解密须正确提取单元频谱,进一步提高了图像...     

基于计算全息图的双重加密算法研究

为了确保现代网络信息传输的安全性问题,提出了一种基于压缩感知理论和分块Arnold变换置乱的计算全息图双重加密算法。该方法制作出原始图像的纯相位全息图,利用压缩感知的随机测量矩阵作为密钥对全息图进行初次加密,将加密后的图像通过分块Arnold变换置乱再次加密。使用密钥对经过两次加密的图像解密可重现原始图像。该全息加密方法相较于传统光学加密设计灵活、光路简单,且两次加密均具有随机性,从而大大提高了信息传输的安全性。结果表明,解密恢复的图像质量理想、安全性高、稳健性强。通过搭建基于硅基液晶空间光调制器的全息显示系统对提出的加密方法进行了实验验证。     

一种新的信息加-解密技术的研究

研制了一个新的信息安全加密解密系统。该系统采用迭代傅立叶算法对全息图加密进行优化,使用纯相位元件作为解密密解,通过在简单的光学装置中叠加加密全息图和解密密钥实现光学解密。数值仿真和光学试验表明这种技术是光学解密的一种简单易行的方法。试验系统的简单构成展示了该技术在信息安全认证方面的潜在应用价值,有利于在不可见的元件上作信息解码,计算机仿真展产了该技术的有效性。     

同轴菲涅耳全息中提取相位的算法

同轴全息术得到的相位通常都有弯曲和畸变,且0级和±1级再现像相互重叠,使得以往在离轴全息中常用的相位补偿处理技术在同轴菲涅耳全息中效果不佳。为了解决该问题,采用一种仅需拍摄一幅同轴菲涅耳数字全息图,对该全息图做必要处理得到另一幅全息图,通过将两幅全息图的衍射再现光场相减消除相位弯曲,以及0级像和矩孔衍射对相位的影响,从而提取待求光场相位近似值的方法,进行了相应的理论推导和实验验证。结果表明,该算法相较以往使用的相位掩膜方法能够得到更好的结果。     

相位密钥型傅立叶计算全息数字水印方法

提出了一种可实现盲检测的相位密钥型傅立叶计算全息(CGH)数字水印方法,在生成数字水印傅立叶全息图的参考光中,加入经改进后的G-S迭代算法生成的二维相位密钥。理论分析和实验结果表明,由于该相位密钥的频谱分布为位置和强度不同的一系列δ函数,因而能够避免提取过程中宿主图像的频谱和水印共轭像对水印图像提取产生的干扰,从而能在保证水印质量和加密性能的条件下实现盲检测。     

数字全息显微测量中相位畸变的矫正方法

针对微尺寸(1 mm)透射型物体的数字全息显微测量中存在的相位畸变问题,提出一种相位矫正方法,通过改进预放大离轴菲涅耳数字全息记录光路以及全息图的卷积再现算法,消除了相位分布的一次畸变和二次畸变.使用该方法测量USAF1951分辨率板,成功矫正了其再现像的相位畸变,并得到了横向尺寸0.25 mm区域的清晰相位分布三维重建图.该方法的优点在于通过对记录光路和再现算法的改进,矫正相位畸变,直接得到正确的再现像相位,简化了相位补偿计算的步骤,很大程度地降低了相位重建过程的复杂程度,有利于对物体进行实时探测和快速重建.     

基于计算全息的菲涅尔双随机相位加密技术

基于傅里叶计算全息技术,结合菲涅尔双随机相位加密系统,提出了一种数字图像加密方法。该方法以傅里叶计算全息图记录菲涅尔衍射双随机相位加密图像,傅里叶计算全息加密图像隐藏了原图像大小尺度信息,而且再现多个图像,必须针对加密图像共轭方可解密,提高了图像加密的安全性,并且解决了普通方法加密图像难存储的问题,作为原始明文的拥有者,两个随机相位板,应用波长,两次菲涅尔衍射的距离都可作为解密密钥。     

基于计算全息的双随机相位图像加密技术

基于计算全息,结合4f系统双随机相位图像加密技术,提出了一种图像加密以及传输的新方法。分析了计算全息(CGH)记录图像独具的扩频效应及特有的解密密钥,并实现了针对全息图不同的频谱单元及组合,采用原相位板、共轭板以及两者的有序组合作为解密密钥的计算机模拟,研究了其抗噪性能,新方法提高了图像加密的安全性。     

压缩感知相移数字全息术

相移数字全息图用传统数字再现可以消除零级像与共轭像,但数字全息术记录的全息图及数字再现像的分辨率被CCD的分辨率所限制.将新兴的压缩感知算法用于数字全息图的稀疏重建,以实现由部分全息图数据得到高分辨率再现像.分析了压缩感知用于重建数字相移全息图的原理,并利用该算法对计算机模拟的相移全息图进行了重建.结果表明,压缩感知算法能够对数字全息图稀疏重建,利用50％的部分全息图数据重建出了较高质量的再现像,并消除了零级像和共轭像.当选用合适的观测器如数字微反射镜器件或随机位相片实现随机观测矩阵时,可以实现单像素成像,从而突破记录全息图CCD分辨率的限制.     

离轴数字全息零级像和共轭像的消除方法

为了提高离轴数字全息图的再现像质量,提出了一种消除离轴数字全息零级像和共轭像的方法。该方法通过对参考光进行一次π相移、记录两幅全息图,对两幅全息图作差后进行傅里叶变换,结合频谱滤波的方法用矩形窗函数从中滤出包含有物光波频率成分的频谱,然后对其进行数字再现。结果表明,在零级像和±1级像有重叠的情况下,该方法能有效地消除零级像和共轭像的干扰,有效提高再现像质量。     

基于全变差重构算法的数字全息研究

为了消除传统算法对数字全息重构过程中会出现0级像、共轭像干扰的问题,将压缩感知理论与数字全息图再现相结合,提出了基于全变差的两步迭代收缩阈值重构算法（TwIST）,并应用于数字全息图压缩感知全息图重建。 TwIST算法根据重构成分的特点增加正则约束,对相应的形态进行调整,在满足全变差最小的特性的基础上进行重构,提高了重构全息图的质量。结果表明,TwIST算法可以对数字全息图稀疏重建,利用35%的部分全息图数据进行图像重构,重构图像峰值信噪比为36.46dB,且没有0级像和共轭像等干扰。该研究结果对实现计算全息的实时性具有重要的意义。     

合成孔径数字全息的记录、再现及实现

介绍了合成孔径数字全息记录和再现的基本原理，提出了相应的实现方法和技术方案。特别对合成孔径数字全息再现中的两类方法：用单参考光记录的子全息图数字再现光场复振幅叠加或强度叠加，以及用多参考光记录的子全息图数字再现光场复振幅叠加或强度叠加方法进行了详细理论分析和实验研究。结果表明，合成孔径技术是一种提高数字全息再现像的分辨率的有效方法。与传统的子全息图直接拼接的合成孔径数字全息再现方法相比，用子数字全息图再现光场复振幅叠加或强度叠加两种再现方法均可实现合成孔径数字全息的再现，并可显著提高再现像的分辨率，但强度叠加方法的记录和再现难度远小于前者。在实际中可以根据解决问题的要求和子数字全息图的记录情况选用。     

数字全息多平面成像技术研究

提出了一种新的数字全息多平面成像技术:将非共轭二次扭曲位相因子作用于实验记录的数字全息图,只需一次菲涅尔衍射便可同时对多个成像平面进行重建。首先介绍了非共轭二次扭曲位相因子多平面成像原理,然后开展实验验证了方法有效性。此方法只需记录一幅处于多个不同平面物体的数字全息图,依据该理论选择合适参数,可在任意位置重建多个平面再现像。采用均方根误差(RMSE)与峰值信噪比(PSNR)作为图像质量评价标准,比较了不同再现距离的成像质量。文中提出方法在无需对光路进行对称设计的前提下,可同时对多个平面进行数字聚焦,延拓了菲涅尔数字全息重建图像的焦深。     

数字像面全息显微技术的降噪方法

数字像面全息显微技术中,记录过程引入的噪声限制了轴向测量的精度和可靠性。目前对于抑噪方法的研究,主要针对高频噪声。因此提出了一种针对数字像面全息显微技术的降噪方法,不仅抑制高频噪声,对噪声的低频部分也有抑制作用,提高重构相位的信噪比。这种降噪方法对数字像面全息显微图进行优化,实现途径为利用二维经验模态分解中,第一层本征模态函数与全息图干涉条纹灰度信息契合的特点,提取第一层本征模态函数实现优化。应用优化后的像面全息图,实现重构,求解相位,测量样本表面形貌。应用优化方法对标准纳米台阶的表面形貌进行测量,对比并分析优化前后全息图的频谱以及测量的高度图,证明优化方法在保证对微结构表面形貌实现可靠测量的基础上,降低了数字像面全息显微技术的重构相位噪声。     

基于二值约束和相位恢复算法的计算全息水印

为了提高全息水印图的对比度,增强水印鲁棒性,基于信息光学理论提出一种新的计算全息水印方法。首先将计算全息图进行再现,去除相位并保留振幅信息;然后利用相位恢复的方法,用二值约束条件的相位信息对保留的振幅进行调制,经过反复迭代最终得到相位恢复的灰度全息图。通过仿真实验证明了该方法在JPEG压缩、剪切、滤波、加噪等几种常规攻击下有很好的鲁棒性。上述方法不仅提高了全息图的抗干扰性能,也比对计算全息图二值化丢失的信息量更少,大大提高了再现像的质量。可以有效地运用于一些数字产品的版权保护中。     

基于粒子群算法分析随机相位对全息图的质量影响

因为相息图具有很好的衍射效率,所以经常被用 在计算全息中。在计算相息图时,随机相位被加入 到物体对象中从而扩散全息图中的物体光,但随机相位的添加会造成重建图像中产生相当大 的散斑噪声。 为了改善这一问题,本文首先针对随机相位的范围进行分析,研究了初始的随机相位对全息 图成像质量的 影响,再通过粒子群算法寻找最优的随机相位范围。在计算全息图时会存在部分信息的丢失 ,所以对全息 图进行迭代运算能弥补全息图间的差异。故在本文还将结合改进的迭代傅里叶变换算法来有 效的改善重建 图像的质量,即提出了一种基于粒子群算法分析有限随机相位对全息图质量影响的方法。通 过对以上过程 进行数值模拟和光学实验,最后的实验结果表明,通过寻找最优的随机相位范围以及改进的 迭代傅里叶变 换算法能够改善重建图像的散斑噪声得到高质量的重建像。     

基于多次滤波技术的单次曝光三维物体数字全息

为了改善数字全息重构像质量以达到可实际利用的目的,首先采用以马赫-曾德尔干涉仪为基础的三维物体全息实验光路,运用单次曝光的方法,记录了真实三维物体的数字全息图。由于对该全息图直接计算得到的重构像,受零级衍射光斑和散斑噪声的影响较大,使得重构像质量难以令人满意。为此采用了一套独特的多重滤波数字图像处理方法,即综合运用小波分析与收缩加权平均滤波对实验获得的数字全息图及其数字重构像进行滤波处理,成功地消除了数字重构像中的零级衍射光斑、减小了散斑噪声的影响,得到逼真的三维物体重构像。实验结果表明,该方法简便、实用,可显著提高三维物体重构像的质量。由于采用单次曝光,无需记录多幅图像,此方法便于在实时图像分析处理等领域中应用。