[發(fā)明專利]一種基于結(jié)構(gòu)隨機光場實現(xiàn)圖像復(fù)用方法及系統(tǒng)

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• 申請日: 2023-05-16
• 公開（公告）號: CN116612201A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉欣;梁春豪;馬普娟;蔡陽健
• 申請（專利權(quán)）人: 山東師范大學(xué)
• 主分類號: G06T9/00
• 分類號: G06T9/00;G03H1/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 馬海波

本發(fā)明提出了一種基于結(jié)構(gòu)隨機光場實現(xiàn)圖像復(fù)用方法及系統(tǒng)，包括：基于結(jié)構(gòu)隨機光場的電場表示，得到結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)相干度；利用多個非相干子模式描述結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)用復(fù)相干度；根據(jù)多個非相干子模式描述結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)用復(fù)相干度以及結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)相干度，得到非相干子模式的彩色隨機噪聲；將待編碼圖像利用光學(xué)全息術(shù)分別編碼到非相干子模式的彩色隨機噪聲中，實現(xiàn)圖像的復(fù)用。利用非相干子模式描述結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)用復(fù)相干度，利用非相干模式進行圖像復(fù)用編碼，非相干模式之間是互不相關(guān)的，從而避免了模間串擾；此外結(jié)構(gòu)隨機光場對環(huán)境噪聲具有很強的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)成像領(lǐng)域，尤其涉及一種基于結(jié)構(gòu)隨機光場實現(xiàn)圖像復(fù)用方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

作為信息的重要載體之一，完全相干光的頻率、偏振和振幅等物理維度能夠建立相互正交的數(shù)據(jù)通道，利用光的物理維度復(fù)用可提高光信息技術(shù)的容量和安全性。迄今為止，人們充分利用了光場的空間-時間參量(如波長、偏振等)的復(fù)用與解復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)光信息的編碼與解碼。隨著光信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)的編碼幾乎耗盡了現(xiàn)有的相關(guān)物理維度。自20世紀初科學(xué)家認識到光子攜帶軌道角動量(OAM)可作為光子復(fù)用的新維度以來，利用渦旋光場開發(fā)光子OAM的復(fù)用技術(shù)極大地提升了光信息編碼容量和安全性。然而與光場的其它相干參量類似，OAM的復(fù)用技術(shù)主要存在三個缺點：首先，該復(fù)用方法依賴于若干個相干OAM模式，模式之間的串擾是不可避免；其次，OAM復(fù)用技術(shù)對環(huán)境穩(wěn)定性具有很高的要求，環(huán)境中的微小擾動或噪音通常會導(dǎo)致嚴重的信息丟失；最后，OAM模式只能實現(xiàn)二進制(即0-1)編碼，對于高分辨率彩色圖像的編碼需要大量的算力和時間。因此，如何開發(fā)出一種具有高容量、高安全性的編碼技術(shù)和方案尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于結(jié)構(gòu)隨機光場實現(xiàn)圖像復(fù)用方法及系統(tǒng)，利用非相干子模式描述結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)用復(fù)相干度，利用非相干模式進行圖像復(fù)用編碼，非相干模式之間是互不相關(guān)的，從而避免了模間串擾。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一個方面提供一種基于結(jié)構(gòu)隨機光場實現(xiàn)圖像復(fù)用方法，包括：

基于結(jié)構(gòu)隨機光場的電場表示，得到結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)相干度；

利用多個非相干子模式描述結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)用復(fù)相干度；

根據(jù)多個非相干子模式描述結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)用復(fù)相干度以及結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)相干度，得到非相干子模式的彩色隨機噪聲；

將待編碼圖像利用光學(xué)全息術(shù)分別編碼到非相干子模式的彩色隨機噪聲，實現(xiàn)圖像的復(fù)用。

本發(fā)明的第二個方面提供一種基于結(jié)構(gòu)隨機光場實現(xiàn)圖像復(fù)用系統(tǒng)，包括：

復(fù)相干度模塊：基于結(jié)構(gòu)隨機光場的電場表示，得到結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)相干度；

復(fù)用復(fù)相干度模塊：利用多個非相干子模式描述結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)用復(fù)相干度；

非相關(guān)模塊：根據(jù)多個非相干子模式描述結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)用復(fù)相干度以及結(jié)構(gòu)隨機光場的復(fù)相干度，得到非相干子模式的彩色隨機噪聲；

圖像復(fù)用模塊：將待編碼圖像利用光學(xué)全息術(shù)分別編碼到非相干子模式的彩色隨機噪聲中，實現(xiàn)圖像的復(fù)用。

本發(fā)明的第三個方面提供一種計算機設(shè)備，包括：處理器、存儲器和總線，所述存儲器存儲有所述處理器可執(zhí)行的機器可讀指令，當計算機設(shè)備運行時，所述處理器與所述存儲器之間通過總線通信，所述機器可讀指令被所述處理器執(zhí)行時執(zhí)行一種基于結(jié)構(gòu)隨機光場實現(xiàn)圖像復(fù)用方法。

本發(fā)明的第四個方面提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器運行時執(zhí)行一種基于結(jié)構(gòu)隨機光場實現(xiàn)圖像復(fù)用方法。