针对可见光定位的信源在空间传输中抗干扰能力差、易失真,且接收信号的信噪比(SNR)会随传输距离的增加而显著降低等问题,设计了一款线性调频(LFM)信号同步检测的时域匹配滤波器。该匹配滤波器的特点是结合了过采样与互相关正交算法,将它应用在LFM信号的可见光定位中,可以有效地提高信号传输的距离。基于现场可编程门阵列器件完成了LFM时域匹配滤波器的逻辑设计与集成。在长距离可见光通信的同步检测实验中,在6 m通信距离内,该匹配滤波器同步检测的正确率超过99%,这为将来采用LFM信号进行可见光定位的应用奠定了基础。

近年来,三维(3D)成像技术因其逼真的观感而广受关注,随之而来的3D图像的安全问题也逐渐被重视。由于3D图像的数据量非常庞大,导致数据传输处理速度缓慢,因此如何快速并安全地传输处理3D图像成为了首要的问题。提出了一种凭借全光学手段实现压缩光学图像隐藏技术,利用光学技术的并行性以及压缩感知理论大大减少了采集时间和采集数据量,为未来实现3D图像安全传输提供可能。首先通过使用改进的马赫-曾德尔干涉仪将秘密图像嵌入到宿主图像中实现图像隐藏,再利用单像素相机实现全息压缩成像,将隐藏图像的采集数据压缩到更小。在接收端,通过压缩感知理论和指定的全息重建算法,很好地恢复了秘密图像。仿真和初步实验结果表明,使用全光学手段并应用压缩感知理论能够大大减少全息图数据采集量,证明了本方案可安全高效地在全光网络中实现光学图像传输。

干涉条纹周期是干涉精密测量中的一个较为重要的参数。为了可以简单快速而不失准确性地测量条纹周期，采用了图像处理实现干涉条纹周期测量的较为简单实用的算法。通过MATLAB平台设计相应的图像数据处理软件，分析影响条纹周期测量精度的因素，给出处理过程对条纹倾斜度的要求，并应用于相板的位相的定量检测，获得了相板的位相大小。结果表明，测量相位精度达λ／20～λ／50或π／10～π／25。这一结果对位相物体的厚度和折射率的测量有很大的帮助。

提出一种基于全息技术用于光学图像加密的实值编码方法.待编码的数字图像与一个大小相同、灰度值为零的图像组成一幅新的图像,然后与一个随机相位掩膜一起通过光学透镜作傅里叶变换,取变换结果的实部作为编码输出图像.利用全息记录的方法解码,即编码输出图像和随机相位掩膜的傅里叶变换相加通过光学透镜作傅里叶反变换,记录反变换的光强分布,再通过非线性变换或灰度变换的方法可以恢复原图像.

余弦变换广泛应用于图像和视频的压缩编码以及模式识别之中.余弦变换为实偶对称的傅里叶变换,把实偶对称物体传送到位于傅里叶变换透镜前焦面的空间光调制器上,采用单色均匀平面激光光波照射,则在后焦面上为光波复振幅分布为实偶对称物体的傅里叶变换,即为物体的余弦变换.由于余弦变换谱系数既有正实数又有负实数,提出了采用傅里叶变换同轴数字全息方法记录余弦变换谱系数,通过把数字全息图减去参考光光强和物光光强而得到余弦变换系数.理论推导和实验结果表明了该方法的可行性,该方法可应用于图像的快速余弦变换.

提出了一种基于双随机相位的图像实值编码方法,该方法可应用于光学图像加密.要编码的纯相位图像分别在空间域和频域加入随机相位掩膜,其中在频域将编码范围扩大4倍,经过光学系统的变换,将生成的图像取实部作为编码图像.实值编码的图像利用与编码过程类似的方法进行解码,可以准确地重建原图像.该编译码方法简单,编码图像是一个近似随机噪声的实值图像,便于数字图像的传输与输出.

提出了一种用于图像加密的随机相位实值编码方法,待编码的纯相位图像与一个随机相位掩膜一起作傅里叶变换,取其实部作为编码图像.已编码的图像和随机相位掩膜的傅里叶变换相加作傅里叶反变换,反变换的光强可以准确地重建原图像.该编译码方法简单,编码图像是一个实值图像,便于计算机打印或显示输出.