数字化实现多三维物体菲涅耳变换与全息加密存储

本文介绍了一种创新的数字化方法，用于在同一张全息图上记录和再现多个三维物体的菲涅耳衍射分布。该方法结合了全息技术、信息光学、傅里叶变换以及频谱分离原理，实现了多物体的高效编码和解码。 在全息记录阶段，首先应用快速傅里叶变换（FFT）算法来计算每个三维物体在全息面上的物光波复振幅分布。这是全息图像形成的基础，因为FFT能够将空间域的信号转换到频率域，揭示物体的光波信息。接着，针对可能出现的频谱混叠问题，对物光波数据进行预处理，确保不同物体的频谱可以清晰区分。为了进一步分离各个物体的频谱，通过控制不同的载频系数来创建计算全息干涉图，这样可以确保每个物体的信息在频谱上占据独特的区域。 在数字再现阶段，采用了一种策略，即在全息图的数字频谱面上选择特定位置提取有效频谱分量。这些分量包含了各个三维物体的信息。通过离散菲涅耳逆变换，将这些频谱分量还原回空间域，从而实现原始三维物体的数字重建。这种方法的优势在于可以同时处理多个物体，并且能够保持良好的数字再现质量。 仿真实验结果显示，该方法成功地实现了不同制作参数下的多个三维物体同时记录。更重要的是，全息图的制作参数，如波长、再现距离和载频系数，可以作为加密密钥，提供额外的安全性，使得三维物体的数据能够被安全地存储和检索。 关键词：全息技术、信息光学、菲涅耳计算全息、傅里叶变换、频谱分离、数字再现。这种方法不仅拓宽了全息存储和信息处理的领域，也为未来在数据存储、加密通信和三维图像处理等方面的应用提供了新的可能。中图分类号为O438.1，文献标识码为A，文章DOI为10.3788/LOP51.040901。 这项工作展示了在数字化时代如何利用光学原理和技术，尤其是菲涅耳变换，实现复杂的信息处理任务，特别是对于多物体的全息记录和再现。这是一项对全息光学理论和实践都有深远影响的研究，为未来的信息存储和安全提供了新的解决方案。