深圳大学纳米光子学研究中心，微纳光电子学研究院，异质异构集成全国重点实验室，广东 深圳 518060
超表面是一种具有灵活的偏振操纵功能的新型材料。为了获得远场偏振全息图像，通常需要添加透镜等光学元件。笔者利用超表面波带片的灵活偏振操纵及聚焦功能实现了一种新颖的远场偏振全息加密技术。在该技术中，两个自旋复用的超表面波带片被集成到单个介质超表面器件中，其中超表面的振幅（右旋圆偏振转化率）用来编码奇数和偶数环形区域的波带片，而其相位调制则用来编码透射右旋圆偏振光和左旋圆偏振光的两个全息图。此外，二维码（QR码）和振幅型/相位型全息图用于进一步隐藏加密信息，以提高信息的安全性。所提加密技术有望进一步提升数据安全性和隐私保护水平，推动光学信息加密和高密度数据存储等领域的技术发展。
表面光学 超表面波带片 远场偏振全息加密 QR码 全息 中国激光
2023, 50(18): 1813015
湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室，湖北 武汉 430068
针对激光器单光束加工二维码输出能量大部分被浪费且加工效率低的问题，本文采用了一种多光束并行加工的方法来提高加工效率。仿真研究了QR码加工填充率和对比度对识别率和识别时间的影响，得到了一个二维码可识别范围。然后使用飞秒激光器基于空间光调制器的并行加工技术进行试验，对实验结果的对比度和加工填充率展开分析。分析结果表明，在二维码的识读评价标准范围内，加工填充率越大，识别率越低，识别时间越长；同样，对比度越低，识别率越低，识别时间越长。同时，对单束激光加工二维码进行了实验，分析了并行加工与单光束加工的加工时间等参数的对比，得到并行加工要比单激光束加工提高约10倍的效率。
QR码 激光标刻 并行加工 空间光调制器 QR code laser marking parallel processing spatial light modulator
天津大学电气自动化与信息工程学院, 天津 300072
现有的解码算法在识别具有复杂3D失真(比如柱面失真)的快速响应(QR)码时会遇到困难,导致数据无法被提取。为此,提出了一种低成本而高效的3D柱面失真QR码的修复算法。所提算法包括三个阶段:首先,通过逆向透视变换还原出3D真实世界的柱面失真QR码;然后,失真的QR码被展开成平面;最后,使用与第一阶段超参数相同的透视变换获得修复QR码。实验结果表明,所提算法可以处理不同柱面失真的QR码,并且仅使用少量的相机内部参数即可工作。
图像处理 QR码 柱面失真 透视变换 逆向透视变换 激光与光电子学进展
2021, 58(8): 0810015
将QR码作为数据容器引入光学图像加密系统，可以移除光学系统在解密图像时产生的散斑噪声，使得解密图像无损恢复，是一种非常理想和实用的去除噪声的方法。但由于QR码的存储容量有限，只能存储一些字母和简短的句子或者一幅尺寸很小（32×32像素）的灰度图像，严重制约了该技术的进一步应用。为了将一幅更大的灰度图像存入到QR码中，提出一种基于算术编码的图像无损压缩方法。首先将灰度图像以文件的形式读取为二进制数据，然后转换成十进制数据并利用算术编码的方法压缩为二进制数据，最后再转换成十进制数据。实验结果表明，此方法具有较高的压缩效率，能够成功将一幅64×64像素的具有丰富灰度值的图像存入到一张31版QR码中进行加密和解密。
图像加密 QR码 算术编码 无损恢复 image encryption QR code arithmetic coding lossless restoration
1 浙江警察学院现代教育技术实验中心，浙江 杭州310053
2 浙江警察学院刑事科学技术系，浙江 杭州310053
3 浙江大学 信息技术中心，浙江 杭州 310058
为实现对多幅图像完成同步加密，并提高密文的安全性与抗几何变换攻击能力，提出基于快速响应码 (QR)与级联分数阶 Fourier变换的多图像光学加密算法。借助 Logistic映射，获取随机掩码，联合 Fresnel波带 、 Hilbert模型，构建调制掩码；引入复数理论，借助模板图像对第一幅明文实施处理，形成复数图像；采用分数阶 Fourier变换，借助调制掩码，对复数图像实施处理，并基于相位-幅度截断机制，得到相位分布与密钥； 再结合相位截断方法与分数阶 Fourier变换，设计级联快速傅里叶变换( FFT)加密机制，通过调制掩码与相位分布，对剩余的多幅明文实施频域变换处理，输出融合幅度图像，并将其转换为对应的 QR码；引入 Gyrator变换 ，通过相应的光电装置，利用激光束对 QR码完成干涉处理，得到密文。测试数据表明：相对已有的多图像光学加密技术，本算法具备更高的保密安全性与抗攻击能力，在裁剪变换下，其复原图像的失真度更小。
多图像光学加密 QR码 分数阶 Fourier变换 相位-幅度截断 Fresnel波带 multi-image optical encryption QR code fractional Fourier transform phase -amplitude truncation Fresnel band 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(3): 462
西北师范大学物理与电子工程学院, 甘肃 兰州 730070
针对QR(Quick Response)码在光照变化、污染、破损等情况下识别率低的问题,提出一种多块局部二值模式(MB-LBP)结合改进灰狼优化算法(GWO)优化支持向量机(SVM)的QR码识别算法。首先采用提升小波变换分离出图像的高低频分量,将二级低频和水平高频分量分成互不重叠的子块,分别提取每个子块的MB-LBP特征并融合;然后运用主成分分析(PCA)对样本集进行特征降维;最后采用SVM算法对QR码数据建立分类模型。为进一步提高分类精度,在标准GWO基础上引入基于对数函数的非线性收敛因子提升其寻优性能,并使用改进GWO优化SVM模型。实验根据不同高低频结合方式、SVM优化算法对识别性能进行了测试,结果表明本文方法在识别速度和分类精度方面都有明显提升,具有良好的稳健性。
图像处理 QR码识别 改进灰狼优化算法 多块局部二值模式 提升小波变换 激光与光电子学进展
2020, 57(2): 021015
1 上海理工大学 出版印刷与艺术设计学院, 上海 200093
2 上海出版印刷高等专科学校, 上海 200093
针对不同环境光亮度下手机拍摄印品后提取秘密信息困难的问题, 提出一种基于奇异值信息熵不变特性的抗打印拍摄信息隐藏方法。将彩色载体图像转换到YCbCr颜色空间,选择Contourlet域低频系数进行奇异值分解, 利用奇异值信息熵的不变特性, 将全息加密的彩色QR码嵌入到彩色载体图像的奇异值中。实验结果表明算法不可见性好, 不仅对打印拍摄具有很好的鲁棒性, 而且对压缩滤波攻击及几何攻击后再次打印拍摄二次攻击仍然具有很好的抵抗性。以彩色QR码作为防伪信息, 可以携带丰富的版权信息, 使用手机即可识别, 方便快捷, 在商品包装防伪方面有着很好的实际应用价值。
信息隐藏 抗打印拍摄 彩色QR码 奇异值信息熵 information hiding against print-cam color QR code information entropy under SVD YCbCr YCbCr
在双随机相位并行加密系统中, 多个图像之间的串扰噪声是获得高质量解密图像的主要挑战之一。为了解决传统双随机相位多图像并行加密系统的串扰噪声问题, 将快速响应码(QR码)作为数据容器, 提出了一种利用双随机相位并行加密系统进行多图像加密的无噪声图像恢复方案。仿真结果证明, 此方案可以有效地消除该系统多图像加密的串扰噪声问题。该方法具有获得无噪声解密图像, 抗噪声攻击鲁棒性好等优点。从实际的智能手机收集到的结果验证了方案的可行性。
QR码 双随机相位并行加密 串扰噪声 多图像加密 无噪声恢复 QR code double random phase parallel encryption cross-talk noise multiple-image encryption noise-free recovery
1 暨南大学 广州可见光通信工程技术研究中心,广东 广州510632
2 暨南大学 广东高校光电信息与传感技术重点实验室,广东 广州510632
3 暨南大学 广州可见光通信重点实验室, 广东 广州510632
4 暨南大学 理工学院 光电工程系, 广东 广州510632
在复杂光照条件下二维码扫码器采集到的图像容易出现整体高亮、阴影区域和局部高亮、阴影区域, 使得图像分割阈值确定困难, 研究了Sauvola算法中的窗口大小w值和修正因子k值对于QR码图像二值化的影响。针对全局二值化方法抗噪能力差和局部二值化方法处理速度慢的缺陷, 提出了一种改进的QR码图像二值化方法, 将Otsu和Sauvola算法相结合提升算法抗噪能力, 并利用积分图算法提高算法运行效率。实验证明, 该方法二值化效果优于经典的二值化方法, 平均运行效率比原Sauvola算法提高17倍, 提升了识别成功率。
QR码 二值化 修正因子 积分图像 QR code binarization correction factor integral image
