1 北京工业大学理学部，北京 100124
2 南阳师范学院机电工程学院，河南 南阳 473061
光波作为信息载体具有高速并行处理二维信息的能力及天然优势。光波的波长、振幅、相位、偏振等为光波的调制提供不同的维度和多种可能，也使得光学加密技术和光学密码系统展现出巨大的应用价值。随着加密数据传输量的急剧增长，在进行加密的同时实现信息的压缩变得愈加重要，因为这将缩短处理这些数据所需的时间并有效节约存储空间。提出广义的光学图像压缩加密的概念，并将压缩策略分为明文压缩、密文压缩和明文密文同步压缩。在此基础上，介绍适合每种策略的具体压缩方法，并通过阐述这些压缩方法在一些实例中的应用，综述了光学图像压缩加密技术的研究进展，也对未来的研究方向进行了展望。
光学信息安全 压缩加密 图像压缩 光信息处理 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0400001
1 光场调控与信息感知工业和信息化部重点实验室, 西北工业大学, 陕西 西安 710129
2 陕西省光信息技术重点实验室, 西北工业大学物理科学与技术学院, 陕西 西安 710129
近年来,深度学习技术的爆发式发展引领了机器学习的又一次浪潮。深度神经网络具备抽象特征的高效识别与提取能力、强大的非线性拟合能力、抗干扰鲁棒性及非凡的泛化能力,被广泛应用于自动驾驶、目标识别、机器翻译、语音识别等领域。最近几年,卷积神经网络(CNN)在光学信息处理中获得广泛应用,本文介绍CNN的基础概念和结构构成,回顾其在数字全息术、条纹分析、相位解包裹、鬼成像、傅里叶叠层成像、超分辨显微成像、散射介质成像、光学层析成像等领域的最新应用进展,评述CNN在光学信息处理中的典型应用特点,最后分析CNN应用于光学信息处理中的不足,并展望其未来发展。
激光与光电子学进展
2021, 58(16): 1600001
1 陆军工程大学石家庄校区 电子与光学工程系, 石家庄 050003
2 中国人民解放军 63751部队, 西安 710043
对于使用随机相位模板(RPM)作为密钥的双随机相位编码(DRPE)加密系统, 唯密文攻击算法(COA)是一种有效的攻击算法。为了提高DRPE加密系统抵抗COA算法攻击的能力, 提出了一种基于随机Radon变换的JTC加密系统。该系统对待加密图像进行随机Radon变换, 再使用JTC加密系统对其加、解密。除了DRPE加密系统中的RPM密钥之外, Radon变换参数亦被用作恢复原始图像的密钥。仿真结果表明, 相比于仅使用RPM密钥的DRPE加密系统, 基于随机Radon变换的DRPE加密系统可以有效抵抗COA算法攻击, 提高加密系统的安全性。
光学信息处理 光学图像加密 双随机相位编码 随机Radon变换 optical information processing optical image encryption double random-phase encoding random Radon transform
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院,智能计算成像实验室(SCILab), 江苏 南京 210094
2 南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室, 江苏 南京 210094
近年来,光学成像技术已经由传统的强度、彩色成像发展进入计算光学成像时代。计算光学成像基于几何光学、波动光学等理论对场景目标经光学系统成像再到探测器采样这一完整图像生成过程建立精确的正向数学模型,再求解该正向成像模型所对应的“逆问题”,以计算重构的方式来获得场景目标的高质量图像或者传统技术无法直接获得的相位、光谱、偏振、光场、相干度、折射率、三维形貌等高维度物理信息。然而,计算成像系统的实际成像性能也同样极大程度地受限于“正向数学模型的准确性”以及“逆向重构算法的可靠性”,实际成像物理过程的不可预见性与高维病态逆问题求解的复杂性已成为这一领域进一步发展的瓶颈问题。近年来,人工智能与深度学习技术的飞跃式发展为计算光学成像技术开启了一扇全新的大门。不同于传统计算成像方法所依赖的物理驱动,深度学习下的计算成像是一类由数据驱动的方法,它不但解决了许多过去计算成像领域难以解决的难题,还在信息获取能力、成像的功能、核心性能指标(如成像空间分辨率、时间分辨率、灵敏度等)上都获得了显著提升。基于此,首先概括性介绍深度学习技术在计算光学成像领域的研究进展与最新成果,然后分析了当前深度学习技术在计算光学成像领域面临的主要问题与挑战,最后展望了该领域未来的发展方向与可能的研究方向。
成像系统 计算成像 深度学习 光学成像 光信息处理
针对有缝拼接合成孔径同轴数字全息图的再现问题, 通过对接缝处预先进行灰度均值填充, 利用基于角谱理论的 Gerchberg-Saxton(GS) 加权改进相位恢复算法恢复相位, 获得全息图记录面上的完整复振幅信息.仿真模拟了该方法对粒子场的检测, 获得的再现像与模拟粒子靶的相关系数较传统方法得到的结果提高1倍以上, 并可以有效抑制接缝处信息丢失对合成孔径同轴数字全息图再现像的影响, 实现有缝拼接合成孔径同轴数字全息图的高质量再现.
光信息处理 合成孔径 相位恢复 同轴全息图 均值填充 粒子场检测 图像传感器 Optical information processing Synthetic apertures Phase retrieval In-line holograms Mean filling Particle field detection Image sensors
南开大学物理科学学院弱光非线性光子学教育部重点实验室， 天津 300071
提出了一种利用量子存储机制进行相干光学信息处理的技术，在4f成像系统的像面上可以实现信号光和读取光之间的卷积运算。实验证明了通过基于电磁感应透明（EIT）效应的光脉冲存储和读取过程实现光学信息卷积操作的可行性。该研究结果为基于量子存储机制进行相干光学信息处理提供了理论和实验依据。
光信号处理 相干光学信息处理 电磁感应透明 量子存储
国防科学技术大学 理学院, 湖南 长沙 410073
为了突破传统电子稳像和机械稳像技术在处理速度、精度等方面的局限性, 提出基于光学相关器的稳像技术, 旨在实现对高速视频的实时高精度光学稳像。系统使用光学联合相关变换的方法, 提取视频前后两帧变换后的相关峰, 给出两帧的位移差值, 通过改进后的补偿算法进行实时稳像。基于光学相关器的光学稳像器能够实现平移和旋转稳像, 通过仿真和实验分析, 平移稳像的精度可以达到±0.1个像元(改进补偿算法后可达±0.04个像元), 旋转稳像的精度可达0.1°。
光信息处理 光学相关器 光学联合相关变换 高速视频稳像 补偿算法 optical information processing optical correlator optical joint transform correlation image stabilization compensation algorithm
大连理工大学信息与通信工程学院 光通信与信息光子技术实验室， 辽宁 大连 116023
混沌光子储备池计算是一种利用光混沌系统作为储备池实现信息处理的新技术，具有处理速度快、计算容量大、物理实现简单等优点，在未来光子计算机、智能信息处理等领域有广阔的应用前景。详细介绍了混沌光子储备池计算的概念、原理、实现过程和实现方案，比较了各种实现方案的优缺点。总结了目前混沌光子储备池计算中一些有待解决的问题，展望了混沌光子储备池计算的未来发展趋势。
光计算 光信息处理 储备池计算 神经网络 混沌激光 激光与光电子学进展
2013, 50(3): 030003
华南师范大学信息光电子科技学院， 广东 广州 510006
进行了相移合成孔径数字全息的分析与实验研究，分别给出了合成孔径数字全息和相移合成孔径数字全息图的数学表述方法，提出一种用物光场强度图像与多步相移子全息图结合进行相移子孔径数字全息图的合成方法。先以物光场强度图像之间重叠区域的相关运算精确地确定子全息图之间的空间对接位置，在此基础上，再通过相移子全息图之间的重叠区域的相关运算进行相移同步匹配，实现了空间对接匹配与相移同步匹配的分离实施。以2#分辨率板为物体进行了相应的实验研究，子全息图的空间对接匹配的相关系数和相移同步匹配的相关系数均超过了0.99，获得了高质量的再现像，证明了方法的可行性和优点。
光信息处理 数字全息术 合成孔径数字全息术 相移
