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利用数字全息实现信息加密与相位物体检测

季瑾  
【摘要】: 数字全息将光学全息技术与计算机技术相结合,它除了具有传统光学全息的优点外,还有其独特的优越性,主要表现在省去了全息干板的化学处理和能够通过计算较为方便地得到光场分布信息,因此越来越受到国内外研究者的广泛关注。 光学信息处理具有容量大、速度快、并行性等优点,并且提供了一个很大的自由度来隐藏诸如相位、波长、空问频率以及光的偏振态等信息,因而研究和发展光学加密技术对拓宽光学技术全新的应用领域、为信息安全提供新的技术手段等方面具有重要的学术意义和应用前景。 常见的光学信息加密系统可以分为三类,一类是典型的双随机相位加密;第二类是利用迭代相位恢复算法;第三类是利用数字全息技术。这些加密方法的共同点均是使用随机相位掩模板,加密和解密过程均需要通过光学方法实现。这些加密系统仅仅针对二维图像进行加密。 本文研究了数字全息的记录和再现过程,针对二维图像和三维物体,完成数字全息的记录光路,用Fresnel近似法和卷积法对所记录的全息图进行数字重构,再现出较好的二维图像和三维物体。 本文提出了一种基于数字全息技术和相位恢复算法的信息加密方法。运用相位恢复算法得到数字全息图的纯相位频谱分布,实现了对全息图的加密;对该纯相位频谱分布实施傅里叶逆变换则可以得到解密后的全息图。利用Fresnel近似法和卷积法对解密后的全息图进行数字重构得到了再现像。该加密方法显著区别于常用的随机相位加密方法,不再需要制作随机相位板。实验结果表明,该加密方法既适用于对二维图像加密,也适用于对三维物体进行加密。 本文利用建立的数字全息记录和再现的实验系统,对三维相位物体进行了检测,采用四步相移法完成相位物体面形测量,利用相位解包裹算法最终得到相位物体的面形。


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