光学全息法鉴别指纹

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1、光学全息法鉴别指纹摘要本文阐述了光学全息方法鉴别指纹的基本原理,并对指纹鉴别过程中的一些技术问题进行了有益的探讨,最后对此方法应用于实践进行了展望。关键词：光学全息,相关点,图象识别。光学信息处理的重要内容之一是图象识别。图象识别是用全息图作为匹配滤波器,从给定的图象中抽取所需的信息或检测某一特定的信息是否存在。由于指纹人各不同,而且基本不变,这就使得利用图象识别方法鉴别指纹成为可能,并且具有实际意义。指纹是公安、检察、法院和司法机关的重要诉讼证据。目前,我国在鉴别指纹时,虽然已使用了比对投影仪和比较显微镜等光学仪器,但在具体鉴别时,仍没有摆脱人工比对方法。

2、因而改进鉴别指纹的方法,已成为迫切需要解决的课题。光学全息法鉴别指纹与传统的人工比对方法相比,不仅提高了鉴别指纹的速度,节省人力、物力、而且提高了准确程度,能为案件提供可靠的证据。一基本原理1.匹配滤波器的原理及应用图象识别是一种相关处理技术,在这种处理技术中,关键是做一个匹配滤波器。匹配滤波器　　指滤波器的性能与信号的特性取得某种一致，使滤波器输出端的信号瞬时功率与噪声平均功率的比值最大。　　即当信号与噪声同时进入滤波器时，它使信号成分在某一瞬间出现尖峰值，而噪声成分受到抑制。　　对最佳线性滤波器的设计有两种准则：　　一种是使滤波器输出的信号波形与发送信号

3、波形之间的均方误差最小，由此而导出的最佳线性滤波器称为维纳滤波器；　　另一种是使滤波器输出信噪比在某一特定时刻达到最大，由此而导出的最佳线性滤波器称为匹配滤波器。　　在数字通信中，匹配滤波器具有更广泛的应用。一个滤波器,若它的振幅透射系数（ξ，η）与输人信号f(x,y)的频谱共轭,即（ξ，η）=（ξ，η）,则这个滤波器称为信号的匹配滤波器。用透镜进行傅里叶变换的方案前焦面输入复振幅函数f(x,y)，后焦面的复振幅函数就是f(x,y)的傅里叶变换，记为F(u，v)。略去相位因子借助于符号，可以把(1)及(2)式表为F(u,v)={f(x,y)}(3)f(x’,

4、y’)={F(u,v)}(4)这里(x’,y’)是输出平面上的坐标，坐标轴方向与(z，y)相同，它可以用傅里叶逆变换表示如下：f(-x’,-y’)=-1{F(u,v)}(5)有x=-x’及h=-y’，从而得到f(x,h)=-1{F(u,v)}(6)图1是一个相干光学处理系统(也称四F系统)透镜称为付氏变换透镜,焦距为f,透射系数为f(x,y)的透明片放在平面上,被一束平行光照射,对f(x,y)进行付氏变换,在平面上得到其频谱F=（ξ，η）={f(x,y)}。在平面上插入一滤波器,其振幅透射系数为（ξ，η）,因此透过平面的场分布正比F,F这个量是一个实数,即透

5、过平面的场分布为一系列准平面波,这列准平面波通过,在的焦平面即平面形成一个自相关亮点（相关峰）,也即信号f(x,y)的频谱F=（ξ，η）的位相被滤波器（ξ，η）的位相补偿,因为（ξ，η）是F=（ξ，η）的复数共轭。如平面上的信号不是f(x,y),则它的频谱位相不能被（ξ，η）补偿,在平面上得不到自相关亮点。因而在平面上（即的后焦面上）的光强度可以检侧f(x,y)信号。1.匹配滤波器的制备匹配滤波器的制备即是拍一张付里叶变换全息图。光路如图2所示.透射率f(x,y)的透明片放在平面的中心位置,在平面上得到频谱F=（ξ，η）={f(x,y)}一个点光源放在x=-

6、b、y=0处,经过成为一束平行光,照在平面上，称它为参考光。物光与参考光在H面上发生干涉,则在H面上记录的干涉图样的强度分布I（ξ，η）=（1+）+exp（i2b）+exp（-i2b）经正确曝光显影、定影等处理,这样得到的全息图,其振幅透射系数（ξ，η）∝（1+）+exp（i2b）+exp（-i2b）上式中第二项除了一个简单的复数因子外,正比于,因此这样一个全息图可以作为信号f(x,y)的匹配滤波器。3.将此匹配滤波器精确复位在平面,(四F系统中),遮挡参考光,原来放在平面中的位置透明片f(x,y)做为输入信号。用一束平行光照射,则在平面上得到频谱F（ξ，η

7、）,F（ξ，η）通过匹配滤波器,在P2平面上输出信号振幅分布为（ξ，η）=F（ξ，η）（ξ，η）=F（ξ，η）（1+）+（ξ，η）exp（i2b）+exp（-i2b）上式中的第一项,经透镜在平面上、处得f(x,y)的实象,上式中第二项exp（i2b）=exp（i2b）是一束沿原参考光方向传播的一列平面波,经透镜,在平面上、处得到一自相关亮点；第三项=exp（-i2b）一束沿与参考光相反方向偏离Z轴的光束,经过在平面、处得到一f(x,y)的卷积项（一模糊图象）。若在平面上输人信号不是f(x,y),则在输出平面的中心位置得到的仍是该信号的实象,而在、得到的不是一

8、自相关亮点,而是得到的互相关弥散斑。在、处得到该信号