光學全息法鑒別指紋

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1、光學全息法鑒別指紋摘要本文闡述了光學全息方法鑒別指紋的基本原理,并對指紋鑒別過程中的一些技術(shù)問題進行了有益的探討,最后對此方法應(yīng)用于實踐進行了展望。關(guān)鍵詞：光學全息,相關(guān)點,圖象識別。光學信息處理的重要內(nèi)容之一是圖象識別。圖象識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別方法鑒別指紋成為可能,并且具有實際意義。指紋是公安、檢察、法院和司法機關(guān)的重要訴訟證據(jù)。目前,我國在鑒別指紋時,雖然已使用了比對投影儀和比較顯微

2、鏡等光學儀器,但在具體鑒別時,仍沒有擺脫人工比對方法。因而改進鑒別指紋的方法,已成為迫切需要解決的課題。光學全息法鑒別指紋與傳統(tǒng)的人工比對方法相比,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)鍵是做一個匹配濾波器。匹配濾波器　　指濾波器的性能與信號的特性取得某種一致，使濾波器輸出端的信號瞬時功率與噪聲平均功率的比值最大?！　〖串斝盘柵c噪聲同時進入濾波器時，它使信號成分在某一瞬間出現(xiàn)

3、尖峰值，而噪聲成分受到抑制?！　ψ罴丫€性濾波器的設(shè)計有兩種準則：　　一種是使濾波器輸出的信號波形與發(fā)送信號波形之間的均方誤差最小，由此而導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刻達到最大，由此而導出的最佳線性濾波器稱為匹配濾波器。　　在數(shù)字通信中，匹配濾波器具有更廣泛的應(yīng)用。一個濾波器,若它的振幅透射系數(shù)（ξ，η）與輸人信號f(x,y)的頻譜共軛,即（ξ，η）=（ξ，η）,則這個濾波器稱為信號的匹配濾波器。用透鏡進行傅里葉變換的方案前焦面輸入復振幅函數(shù)f(x,y)，

4、后焦面的復振幅函數(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，可以把(1)及(2)式表為F(u,v)={f(x,y)}(3)f(x’,y’)={F(u,v)}(4)這里(x’,y’)是輸出平面上的坐標，坐標軸方向與(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是一個相干光學處理系統(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

5、明片放在平面上,被一束平行光照射,對f(x,y)進行付氏變換,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這個量是一個實數(shù),即透過平面的場分布為一系列準平面波,這列準平面波通過,在的焦平面即平面形成一個自相關(guān)亮點（相關(guān)峰）,也即信號f(x,y)的頻譜F=（ξ，η）的位相被濾波器（ξ，η）的位相補償,因為（ξ，η）是F=（ξ，η）的復數(shù)共軛。如平面上的信號不是f(x,y),則它的頻譜位相不能被（ξ，η）補償,在平面上得不

6、到自相關(guān)亮點。因而在平面上（即的后焦面上）的光強度可以檢側(cè)f(x,y)信號。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)}一個點光源放在x=-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

7、系數(shù)（ξ，η）∝（1+）+exp（i2b）+exp（-i2b）上式中第二項除了一個簡單的復數(shù)因子外,正比于,因此這樣一個全息圖可以作為信號f(x,y)的匹配濾波器。3.將此匹配濾波器精確復位在平面,(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。用一束平行光照射,則在平面上得到頻譜F（ξ，η）,F（ξ，η）通過匹配濾波器,在P2平面上輸出信號振幅分布為（ξ，η）=F（ξ，η）（ξ，η）=F（ξ，η）（1+）+（ξ，η）exp（i2b）+exp（-i2b）上式中的第一項,經(jīng)透

8、鏡在平面上、處得f(x,y)的實象,上式中第二項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；第三項=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（一模糊圖象）。若在平面上輸人信號不是f(x,y),則在輸出平面的中心位置得到的仍是該信號的實象,而在、得到的不是一自相關(guān)亮點,而是得到的互相關(guān)彌散斑。在、處得到該信號