三维物体多重菲涅耳计算全息水印与无干扰可控重建方法-物理学报.pdfVIP

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 66, No. 23 (2017) 234202 三维物体多重菲涅耳计算全息水印与无干扰 可控重建方法 陈家祯 郑子华 叶锋 连桂仁 许力 (福建师范大学数学与信息学院, 福州 350007) ( 2017 年4 月5 日收到; 2017 年7 月5 日收到修改稿) 提出了一种基于三维物体的多重菲涅耳计算全息水印方法. 将水印信号作为虚拟三维物体的层面, 首先 结合分区复用层析法和菲涅耳双随机相位编码方法产生复噪声形式的水印信号; 然后对水印信号的频谱作共 轭对称处理实现实值编码; 为减小对宿主全息图数字重建的影响, 将水印信号的频谱设置于对宿主数字重建 影响小的频谱非感兴趣区域; 编码后的信号以一定强度叠加于宿主全息图, 水印信号恢复无需原始宿主全息 图信息, 可实现盲提取, 对宿主全息图重建像面的二维码可扫描识别. 仿真测试结果表明, 所提出的方法具有 较好的透明性和稳健性, 在宿主全息图遭受滤波、JPEG(联合图像专家小组) 压缩、高斯噪声、剪切、旋转等各 种攻击的情况下, 不论对宿主还是水印信号仍具有良好的数字重建质量, 对重建像面的二维码仍可扫描识别; 而重建像面水印信号的无干扰可控重建后处理操作解决了不同层面水印信号之间的衍射干扰问题, 提高了水 印信号的重建质量. 虚拟光学手段的应用丰富了水印信号设计方法并提升了算法的安全性. 关键词: 数字全息图, 菲涅耳衍射, 多重计算全息水印, 数字重建 PACS: 42.40.Jv, 42.30.–d, 42.30.Wb, 42.30.Va DOI: 10.7498/aps.66.234202 数字全息图成为三维(3 dimension, 3D) 物体的重 1 引 言 要信息记录方式, 其应用涉及形貌、变形测量、粒 子场测试、数字全息显微、防伪等领域, 并将在未 数字水印通过在数字图像、音频、视频等数字 来新型三维全息应用如3D 地图、3D 导航、全息手 载体中嵌入秘密信息从而为载体文件提供版权保 机等发挥重要作用69 . 数字全息图以记录三维物 护、防伪溯源、标识隐藏等功能, 在数据跟踪检测、 体物光波全部信息的数字图像方式存在, 如何对承 数据内容篡改鉴定、电子商务认证鉴定等应用领 载三维物体信息的数字载体实施安全保护是一个 域发挥了积极作用. 目前以数字图像为载体的水 印技术得到了广泛而深入的研究15 , 但普通照相 值得研究的问题. 为了实现三维物体的版权保护, 方法所获得的数字图像是物体以光强形式所呈现 文献[10] 用相移全息术实现在同轴数字全息图中 的二维平面像, 只记录了物体光波的振幅, 因此数 嵌入三维水印, 但涉及多张宿主及水印全息图; 文 字水印所实施的是物光波振幅的安全保护; 另一 献[11, 12] 分别以相位型和离轴数字全息图为宿主 方面, 所嵌入的水印信号以单水印为主, 容量较小. 文件嵌入水印, 但都属于单重水印方法, 水印嵌入 全息照相术用全息图记录物体光波的振幅和相位, 容量有限. 为了能够使加密后的信号容纳更多的原 可实现物体的真三维显示. 伴随着电荷耦合元件 始图像信息, 文献[13—15] 分别从分区复