光學(xué)全息法鑒別指紋

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1、光學(xué)全息法鑒別指紋摘要本文闡述了光學(xué)全息方法鑒別指紋的基本原理,并對(duì)指紋鑒別過程中的一些技術(shù)問題進(jìn)行了有益的探討,最后對(duì)此方法應(yīng)用于實(shí)踐進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：光學(xué)全息,相關(guān)點(diǎn),圖象識(shí)別。光學(xué)信息處理的重要內(nèi)容之一是圖象識(shí)別。圖象識(shí)別是用全息圖作為匹配濾波器,從給定的圖象中抽取所需的信息或檢測某一特定的信息是否存在。由于指紋人各不同,而且基本不變,這就使得利用圖象識(shí)別方法鑒別指紋成為可能,并且具有實(shí)際意義。指紋是公安、檢察、法院和司法機(jī)關(guān)的重要訴訟證據(jù)。目前,我國在鑒別指紋時(shí),雖然已使用了比對(duì)投影儀和比較顯微鏡等光學(xué)儀器,但在具體鑒別時(shí),仍沒有擺脫人工比對(duì)方法。

2、因而改進(jìn)鑒別指紋的方法,已成為迫切需要解決的課題。光學(xué)全息法鑒別指紋與傳統(tǒng)的人工比對(duì)方法相比,不僅提高了鑒別指紋的速度,節(jié)省人力、物力、而且提高了準(zhǔn)確程度,能為案件提供可靠的證據(jù)。一基本原理1.匹配濾波器的原理及應(yīng)用圖象識(shí)別是一種相關(guān)處理技術(shù),在這種處理技術(shù)中,關(guān)鍵是做一個(gè)匹配濾波器。匹配濾波器　　指濾波器的性能與信號(hào)的特性取得某種一致，使濾波器輸出端的信號(hào)瞬時(shí)功率與噪聲平均功率的比值最大?！　〖串?dāng)信號(hào)與噪聲同時(shí)進(jìn)入濾波器時(shí)，它使信號(hào)成分在某一瞬間出現(xiàn)尖峰值，而噪聲成分受到抑制?！　?duì)最佳線性濾波器的設(shè)計(jì)有兩種準(zhǔn)則：　　一種是使濾波器輸出的信號(hào)波形與發(fā)送信號(hào)

3、波形之間的均方誤差最小，由此而導(dǎo)出的最佳線性濾波器稱為維納濾波器；　　另一種是使濾波器輸出信噪比在某一特定時(shí)刻達(dá)到最大，由此而導(dǎo)出的最佳線性濾波器稱為匹配濾波器?！　≡跀?shù)字通信中，匹配濾波器具有更廣泛的應(yīng)用。一個(gè)濾波器,若它的振幅透射系數(shù)（ξ，η）與輸人信號(hào)f(x,y)的頻譜共軛,即（ξ，η）=（ξ，η）,則這個(gè)濾波器稱為信號(hào)的匹配濾波器。用透鏡進(jìn)行傅里葉變換的方案前焦面輸入復(fù)振幅函數(shù)f(x,y)，后焦面的復(fù)振幅函數(shù)就是f(x,y)的傅里葉變換，記為F(u，v)。略去相位因子借助于符號(hào)，可以把(1)及(2)式表為F(u,v)={f(x,y)}(3)f(x’,

4、y’)={F(u,v)}(4)這里(x’,y’)是輸出平面上的坐標(biāo)，坐標(biāo)軸方向與(z，y)相同，它可以用傅里葉逆變換表示如下：f(-x’,-y’)=-1{F(u,v)}(5)有x=-x’及h=-y’，從而得到f(x,h)=-1{F(u,v)}(6)圖1是一個(gè)相干光學(xué)處理系統(tǒng)(也稱四F系統(tǒng))透鏡稱為付氏變換透鏡,焦距為f,透射系數(shù)為f(x,y)的透明片放在平面上,被一束平行光照射,對(duì)f(x,y)進(jìn)行付氏變換,在平面上得到其頻譜F=（ξ，η）={f(x,y)}。在平面上插入一濾波器,其振幅透射系數(shù)為（ξ，η）,因此透過平面的場分布正比F,F這個(gè)量是一個(gè)實(shí)數(shù),即透

5、過平面的場分布為一系列準(zhǔn)平面波,這列準(zhǔn)平面波通過,在的焦平面即平面形成一個(gè)自相關(guān)亮點(diǎn)（相關(guān)峰）,也即信號(hào)f(x,y)的頻譜F=（ξ，η）的位相被濾波器（ξ，η）的位相補(bǔ)償,因?yàn)椋é危牵┦荈=（ξ，η）的復(fù)數(shù)共軛。如平面上的信號(hào)不是f(x,y),則它的頻譜位相不能被（ξ，η）補(bǔ)償,在平面上得不到自相關(guān)亮點(diǎn)。因而在平面上（即的后焦面上）的光強(qiáng)度可以檢側(cè)f(x,y)信號(hào)。1.匹配濾波器的制備匹配濾波器的制備即是拍一張付里葉變換全息圖。光路如圖2所示.透射率f(x,y)的透明片放在平面的中心位置,在平面上得到頻譜F=（ξ，η）={f(x,y)}一個(gè)點(diǎn)光源放在x=-

6、b、y=0處,經(jīng)過成為一束平行光,照在平面上，稱它為參考光。物光與參考光在H面上發(fā)生干涉,則在H面上記錄的干涉圖樣的強(qiáng)度分布I（ξ，η）=（1+）+exp（i2b）+exp（-i2b）經(jīng)正確曝光顯影、定影等處理,這樣得到的全息圖,其振幅透射系數(shù)（ξ，η）∝（1+）+exp（i2b）+exp（-i2b）上式中第二項(xiàng)除了一個(gè)簡單的復(fù)數(shù)因子外,正比于,因此這樣一個(gè)全息圖可以作為信號(hào)f(x,y)的匹配濾波器。3.將此匹配濾波器精確復(fù)位在平面,(四F系統(tǒng)中),遮擋參考光,原來放在平面中的位置透明片f(x,y)做為輸入信號(hào)。用一束平行光照射,則在平面上得到頻譜F（ξ，η

7、）,F（ξ，η）通過匹配濾波器,在P2平面上輸出信號(hào)振幅分布為（ξ，η）=F（ξ，η）（ξ，η）=F（ξ，η）（1+）+（ξ，η）exp（i2b）+exp（-i2b）上式中的第一項(xiàng),經(jīng)透鏡在平面上、處得f(x,y)的實(shí)象,上式中第二項(xiàng)exp（i2b）=exp（i2b）是一束沿原參考光方向傳播的一列平面波,經(jīng)透鏡,在平面上、處得到一自相關(guān)亮點(diǎn)；第三項(xiàng)=exp（-i2b）一束沿與參考光相反方向偏離Z軸的光束,經(jīng)過在平面、處得到一f(x,y)的卷積項(xiàng)（一模糊圖象）。若在平面上輸人信號(hào)不是f(x,y),則在輸出平面的中心位置得到的仍是該信號(hào)的實(shí)象,而在、得到的不是一

8、自相關(guān)亮點(diǎn),而是得到的互相關(guān)彌散斑。在、處得到該信號(hào)