專利名稱：全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種全息攝影技術(shù)(Holography)，特別是有關(guān)于一種全息圖象辨識(shí)系統(tǒng)，利用全息攝影原理再生欲識(shí)別的全息像片圖形，并將其與事先儲(chǔ)存的對(duì)比圖形相比較，以并且判定所識(shí)別的全息圖像圖形的正確性。
全像攝影術(shù)的起源可追溯至公元1948年丹尼斯·格柏(DennisGabor)所提出的同軸全息像片(In-Line Hologram)的概念。但是在當(dāng)時(shí)由于缺乏良好的高相干性光源，因此一直到公元1960年代激光開發(fā)出來后，全息攝影技術(shù)才有顯著的進(jìn)展。公元1962年，Upatn-ineks利用激光實(shí)施全息攝影，并開發(fā)出離軸全息像片(Off-AxisHologram)，克服了同軸全息像片中雙重影像和未繞射光干擾等的問題，成為今日全息攝影術(shù)所常用的離軸全息攝影技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法，并證實(shí)了任意形狀物體的三度空間影像是可以記錄下來的，因而使全息攝影術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用日趨廣泛。
全息像片的拍攝原理主要是在于感光片上記錄下光的干涉條紋，而這干涉條紋是由二束相干光(激光為其一例)所造成。這兩束相干光中有一束是自光源直接照射至感光片上，一般稱為參考光，而另一束則是自光源射至欲記錄物體上，再漫射至感光片上，稱為照物光。此二光束，即參考光和照物光，會(huì)在感光片上形成與欲記錄物體的立體形狀有關(guān)的干涉條紋，此即是全息像片的制作。一般為獲得完全相干的參考光束和照物光，均是利用分光鏡將來自光源的一束光分成一股直接照射至感光片上的參考光和一股先照射至欲記錄物體上，再漫射至感光片上的照物光。這兩股相干光在感光片上造成的干涉條紋可顯現(xiàn)各種的明暗或凹凸條紋，這些條紋可視為一種光學(xué)狹縫，因?yàn)檫@些條紋相當(dāng)細(xì)小，故當(dāng)光線通過時(shí)即會(huì)產(chǎn)生繞射現(xiàn)象。
對(duì)于較大的物體，由于單一光束照物光可能會(huì)不足以覆蓋整個(gè)欲記錄物體，且可能會(huì)在該物體上產(chǎn)生陰影，因此常需要使用二束照物光，自不同的角度照射至物體上，這稱為雙照物光全息像片。
至于全息影像的再生，則是利用與全息像片拍攝時(shí)所用完全相同的相干光照射全息像片，當(dāng)此相干光通過全息像片上的干涉條紋時(shí)，會(huì)被屈折向各種復(fù)雜的方向繞射，而此繞射的光會(huì)和拍攝時(shí)照物光自物體上漫射出來的情形一樣進(jìn)行，因而浮現(xiàn)出具有實(shí)體感的立體影像。如此藉由再生光穿過全息像片上的細(xì)致條紋而產(chǎn)生繞射，并利用這些繞射光通過感光片后的前進(jìn)，即可使原先被記錄物體的立體影像重現(xiàn)，這即是全息影像的再生重建。
基本上，全息像片依拍攝方法的不同，可大略分成穿透式全息像片和反射式全息像片。所謂穿透式全息像片是參考光和照物光位于感光片的同一側(cè)所拍攝造成的全息像片，由于在影像重建時(shí)，須以影像重建的再生光照射穿透感光片而生成影像，故稱為穿透式，而反射式則是在拍攝時(shí)將參考光和照物光自感光片的相反二側(cè)投射至感光片上而完成的，在影像重建時(shí)亦是由再生光照射至感光片的反射光所形成的。
由全息像片的拍攝和再生原理可以得知全息圖像的一些特性，例如(1)由于全息像片上所記錄的是參考光和照物光的干涉條紋，因此全息像片上所呈現(xiàn)出來的是一些肉眼所無法判讀的“亂七八槽”條紋和斑點(diǎn)(激光的干涉條紋)。
(2)由于全息像片上所記錄的是全場(chǎng)的干涉條紋，因此理論上全息像片上的任何一點(diǎn)在再生光的照射下均可顯現(xiàn)所記錄物體的影像，唯因所使用的激光的波長(zhǎng)并未為無限短，因此此點(diǎn)仍有其限制，但一般而言，只需截取原來的全息像片的一小部份即可使再生物體完整地顯像，所截取的面積越大，則影像越清晰。
(3)由于全息像片是參考光和照物光的干涉條紋，且其再生是利用和參考光完全相同的再生光照射全息像片，產(chǎn)生繞射，而使影像再生的，因此若觀賞視角或再生光角度不正確，均無法正確地觀賞到原先記錄的影像。此外，其亦可在同一全息像片上記錄下由不同參考光角度所產(chǎn)生的不同干涉條紋，因此可在一張全息像片上記錄相當(dāng)多的影像，且不互相干擾；因此在重建一全息影像時(shí)，所使用的再生光束波長(zhǎng)必須是和拍攝時(shí)的參考光束波長(zhǎng)完全相同的相干光，且其照射角度亦必須和參考光相同，方可使物體的影像正確地顯現(xiàn)，且物體影像所呈現(xiàn)出的位置是該物體拍攝時(shí)的共軛位置。
(4)因所記錄的是激光的細(xì)致干涉條紋，因此全息像片具有相當(dāng)高的儲(chǔ)存密度。
全息攝影技術(shù)由于具有這樣的特征，因此它的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)?shù)膹V泛。在藝術(shù)上應(yīng)用自不待言，例如立體電視、立體電影等，甚至可產(chǎn)生新的藝術(shù)表現(xiàn)形式，而在科學(xué)上，全息攝影技術(shù)的應(yīng)用和貢獻(xiàn)更是不可限量。例如在非破壞性檢驗(yàn)上，全息攝影技術(shù)可用以檢測(cè)材料表面微縫、材料內(nèi)部膠合不良等，其它非破壞性檢測(cè)的應(yīng)用尚包括有光學(xué)鏡片的幾何面和曲率與析射系數(shù)的檢測(cè)、物體橢圓度和平直度的檢測(cè)、塑性變形和殘留應(yīng)力的檢測(cè)、熱流場(chǎng)分布的分析、等高線的測(cè)量、樹脂纖維結(jié)晶底面狀態(tài)的檢測(cè)等。
至于其它方面的應(yīng)用，例如三度空間顯示上的應(yīng)用，最常見的就是信用卡上的識(shí)別圖像，此外三度空間圖像的應(yīng)用在廣告上、展示說明上、證件上、以及醫(yī)療診斷影像處理上等均可加以應(yīng)用。另外在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存上，全息攝影技術(shù)可用以記錄儲(chǔ)存彩色照片，或以微縮影片形式儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。
除上述應(yīng)用方式之外，全息攝影技術(shù)尚有許多其它的應(yīng)用，例如圖形的識(shí)別等。
目前已使用全息像片在證件上做防偽之用(如信用卡上的全息圖案)，但其判別均是以肉眼為之，無法正確確定入射光角度和繞射重現(xiàn)像角度，并未能發(fā)揮全息像片特有的優(yōu)點(diǎn)，且近來全息像片亦有人加以仿制，但如前所述，要獲得同時(shí)具有相同參考光角和影像繞射位置的全息像片是相當(dāng)困難的。
本發(fā)明的目的在于提供一種全息圖象辨識(shí)系統(tǒng)，其利用全息攝影技術(shù)的原理來鑒別證件或識(shí)別卡片的全息像片的正確性。本發(fā)明所提供的此種系統(tǒng)對(duì)于真假辨識(shí)的可靠度是相當(dāng)?shù)母撸瑢?duì)于身份證明或信用卡的鑒別是相當(dāng)有用的。
本發(fā)明的全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)包含有全息圖像再生臺(tái)，其具有一可移動(dòng)的全息像片夾持座，以供夾持全息像片，和一可移動(dòng)的激光光源，可投射激光至夾持在全息像片夾持座上的待識(shí)別全息像片上，以產(chǎn)生全息影像；全息圖像讀取裝置，包含有電荷耦合裝置或掃描裝置，以及光學(xué)聚像組件或投影屏，用以傳感檢測(cè)所生成的全息影像，并將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；以及電腦系統(tǒng)，可接收由全息圖像讀取裝置所產(chǎn)生的電信號(hào)，并將其和存儲(chǔ)體內(nèi)所儲(chǔ)存的圖像數(shù)據(jù)相比較，以判別所讀取的影像是否正確，此計(jì)算機(jī)系統(tǒng)亦可用以控制可移動(dòng)光源的動(dòng)作，以便將激光以正確角度投射至待識(shí)別全息像像片上。
為更具體地說明本發(fā)明，以下配合附圖，針對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施例加以說明，但應(yīng)了解，這些實(shí)施例僅是本發(fā)明的一些范例而已，而本發(fā)明的范圍并不僅限此。在附圖中

圖1顯示穿透式全息攝影的基本拍攝配置。
圖2顯示穿透式全息像片再生的配置情形，此種配置可產(chǎn)生虛像。
圖3顯示穿透式全息像片再生的另一種置配情形，此種配置可產(chǎn)生共軛實(shí)像。
圖4顯示反射式全息攝影的基本拍攝配置。
圖5顯示鍍有反射層的全息像片的部份剖面圖。
圖6顯示本發(fā)明的穿透式全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。
圖7顯示本發(fā)明的穿透式全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)另一實(shí)施例的示意圖。
圖8顯示本發(fā)明的反射式全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。
圖9(A、B、C)顯示本發(fā)明所應(yīng)用的圖形對(duì)比方法之一優(yōu)選實(shí)施例，其中A部份為內(nèi)存于電腦存儲(chǔ)單元內(nèi)的對(duì)比圖形，B部份為由全息圖像讀取裝置所讀取的欲辨識(shí)圖形，C部份為由全息圖像讀取裝置所讀取的另一欲辨識(shí)的圖形。
圖10(A、B)顯示本發(fā)明中的光柵條碼的一實(shí)施例，其中A部份是光柵條紋放大圖形，而B部份為其繞射光點(diǎn)。
圖11(A、B)顯示本發(fā)明中的光柵條碼的另一實(shí)施例，其中A部份是光柵條紋放大圖形，而B部份為其繞射光點(diǎn)。
圖12(A、B)顯示本發(fā)明中的光柵條碼的再一實(shí)施例，其中A部份表示光柵條紋放大圖形，而B部份為其繞射光點(diǎn)的一部份。
為能更清楚地說明本發(fā)明的特點(diǎn)，在對(duì)本發(fā)明的全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)加以說明之前，先配合圖1至圖4概略地說明穿透式全息像片和反射式全息像片的拍攝及再生的基本配置。首先參閱圖1，其示意地顯示穿透式全息像片拍攝的基本配置。在圖中可以看到，由激光光源10發(fā)出的一束激光LB經(jīng)由分光鏡12將其分成參考光束RB和照物光束OB。參考光RB穿過一透鏡14后，直接投射至全息底片160上，而照物光束OB則通過透鏡18后投射至欲加以記錄的物體20上，然后再漫射至全息底片160上，其中參考光RB和照物光OB均投射至全息底片160的同一側(cè)表面上。由照物光束OB與參考光束RB在全息底片160上形成干涉條紋即可記錄物體20的立體圖像。圖1中的參考符號(hào)M是代表反射鏡。如此所拍攝而得到的全息底片160中的影像的再生則可用圖2所示的配置進(jìn)行。
在圖2中顯示穿透式全息影像的再生方式。其中設(shè)置一個(gè)激光光源24，它可發(fā)出和全息像片拍攝所用的激光光源10完全相同的再生光DB，亦即再生光DB和圖1中的參考光RB是完全相同的相干光。再生光DB經(jīng)過透鏡26后，與和參考光RB同一方向照射至全息像片16上，觀察者H自全息像片16的前方觀察時(shí)，即可看到物體20的虛像20′呈現(xiàn)在全息像片的后方。
若是再生光DB以和參考光相反的方向照射至全息像片16上，亦即將全息像片16反轉(zhuǎn)180度，則可在全息像片16的前方產(chǎn)生物體20的共軛實(shí)像20″，如圖3所示。
反射式全息像片的拍攝配置則顯示在圖4中。如同圖1中所示的穿透式全息像片的配置一樣，反射式全息像片的拍攝配置中亦包含有一激光光源10，其上發(fā)射出的激光光束LB將經(jīng)過一分光鏡12分成參考光RB和照物光OB。參考光RB經(jīng)過一透鏡14后，直接照射至全息底片160上，而照物光OB則在通過一透鏡18后，先照射至欲拍攝的物體20，然后再自該物體20上反射至全息底片160上。須特別注意的是，在反射式全息像片中，參考光RB和照物光OB是不同方向投射至全息底片160上的，也就是說是分別投射至全息底片160的相反的二側(cè)上，而在其上形成干涉條紋的。反射式全息像片的影像的再生原理和穿透式一樣，是利用一束和參考光相同的再生激光，以相同角度投射至全息底片160即可使物體20的影像顯現(xiàn)出來。在此不再贅述。
若是在全息片上有干涉條紋的一面上鍍上一層反射層，例如金屬反射層，如圖5所示，因?yàn)榇朔瓷鋵铀斐傻姆瓷渥饔茫⑵偕傻挠跋?，不論是?shí)像或虛像均會(huì)呈現(xiàn)在和原先未鍍上反射層時(shí)相反的位置上。以圖2的虛像情形為例，若全息片260上鍍上一層金屬反射層270，則原先生成在全息片260后方的虛像20′將會(huì)因反射層270的反射作用而被反射至全息片260的前方。使用鍍有金屬反射層的全息像片的好處是，若全息片后方的空間有限，不適于架設(shè)影像投影屏，則可將影像呈現(xiàn)在空間較大的前方，如此可節(jié)省空間。
在說明本發(fā)明所應(yīng)用的原理后，下文中將接著說明本發(fā)明的硬件設(shè)置及其操作原理。
首先請(qǐng)參閱圖6，其中示意地顯示本發(fā)明的全息圖像辨識(shí)裝置，主要包含三部份，一全息圖像再生臺(tái)30、一全息圖像讀取裝置40和一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)50。全息圖像再生臺(tái)30的臺(tái)面31上架設(shè)有一可上下左右平行移動(dòng)的全息像片夾持座32，可在全息圖像再生臺(tái)30上移動(dòng)，以將全息像片16(如圖1至圖3中所示的穿透式全息像片)移動(dòng)至辨識(shí)部位上。全息像片夾持座32的移動(dòng)可以是由計(jì)算機(jī)50加以控制的，例如全息像片夾持座32是利用步進(jìn)馬達(dá)(未顯示)來加以驅(qū)動(dòng)，而該步進(jìn)馬達(dá)則是經(jīng)由線路52由電腦50加以控制而運(yùn)轉(zhuǎn)的。全息像片16則是以一種可隨意取下或裝上的方式夾持在此全息像片夾持座32上，其夾持或固定全息像片16的裝置可以是任何合適的裝置，例如夾子，或僅是一細(xì)槽供全息像片插入其內(nèi)，或其它合用的偉送裝置，可連續(xù)地將待辨識(shí)的全息像片逐一地移動(dòng)至辨識(shí)部位上。
另一方面，為產(chǎn)生全息影像，在全息圖像再生臺(tái)30的臺(tái)面31上架上設(shè)有至少一個(gè)相干光源33，以便投射再生光DB至全息像片16上，此相干光源33可以是任何適用的激光光源或是其它的相干光，例如激光二極管等，下文為方便起見，以激光或激光光源來代表全息攝影技術(shù)所用的相干光及相干光源，但應(yīng)了解，適合本發(fā)明所使用的相干光并不僅限于激光，而本文中所述的相干光，是指能供全息攝影技術(shù)使用的任何適用光線。為能取得正確的激光入射角度，激光源33裝置在一移動(dòng)座34(下文中稱為激光固定座)上，而此激光固定座34則可繞一個(gè)大致上以全息像片16的辨識(shí)部位為中心的弧形路徑作雙向移動(dòng)，如圖6中箭頭A所示。激光固定座34的移動(dòng)亦經(jīng)由一導(dǎo)線54由計(jì)算機(jī)50加以控制。而激光再生光束DB的投射則亦可由計(jì)算機(jī)50經(jīng)由導(dǎo)線組54加以控制，或是以手動(dòng)操控方式進(jìn)行。
產(chǎn)生正確入射角度激光的另一種方式是使用多個(gè)激光光源33，將其分別固定在某些固定角度上，如圖7所示，而可選擇性地產(chǎn)生所需角度的激光光束DB，以此方式可以省略激光固定座34的設(shè)置。這些激光光源33的啟動(dòng)亦可由計(jì)算機(jī)50經(jīng)由導(dǎo)線組54加以控制，或是以手動(dòng)操作。
本發(fā)明全息圖像辨識(shí)裝置的全息圖像讀取裝置40包含有一電荷耦合裝置41，其上具有一傳感元件42，可供檢測(cè)激光光束DB繞射經(jīng)過全息像片16而生成的全息影像，此影像經(jīng)由電荷耦合裝置41讀取并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，將經(jīng)由導(dǎo)線組56傳送至計(jì)算機(jī)50上。請(qǐng)?zhí)貏e注意，由于圖6和圖7中所示的裝置是供穿透式全息像片使用的，因此全息圖像讀取裝置40和激光光源33位于全息像片16的相反二側(cè)上，對(duì)于鍍有金屬反射層的全息像片而言，這二組元件將位于同一側(cè)，如圖8中所示。
此外為使再生的全息影像能清晰地顯現(xiàn)于傳感元件42上，在全息圖像讀取裝置40和全息像片16之間可以設(shè)置一光學(xué)聚光元件，如一透鏡43。
由于激光光源33所發(fā)出的激光光束的功率可能因任何因素而不穩(wěn)定，為使全息圖像讀取裝置40可更確實(shí)地讀取由激光繞射所生成的全息影像，因此在激光光源33上可加設(shè)一光強(qiáng)度傳感器35，例如一光敏電阻器，以供提供激光光束DB不穩(wěn)定的信息至電荷耦合裝置41上，以修正其所傳感的繞射影像光強(qiáng)度。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)50可以是任何適用的計(jì)算機(jī)裝置，例如一個(gè)人計(jì)算機(jī)，其內(nèi)包含有適當(dāng)?shù)闹醒胩幚砥?，可處理由全息圖像讀取裝置40所傳送來的影像數(shù)據(jù)，并可根據(jù)需要控制全息像片夾持座32和激光固定座34的動(dòng)作，以及存儲(chǔ)單元，可供儲(chǔ)存對(duì)比用的影像數(shù)據(jù)和在中央處理器內(nèi)進(jìn)行影像對(duì)比所需的計(jì)算機(jī)軟件。為便于監(jiān)控，計(jì)算機(jī)50上可連接一顯示器57，以顯示整個(gè)系統(tǒng)的工作情形。
若全息像片后方不具有足以設(shè)置全息圖像讀取裝置40的空間，則如前面配合圖5所示，可在全息像片上鍍上一層金屬反射層，而使全息影像成像于與激光光源同一側(cè)(對(duì)穿透式全息像片而言)。
圖8中顯示本發(fā)明全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)供反射式全息像片所使用的裝置。反射式全息像片的辨識(shí)裝置和圖6或圖7中所示的穿透式全息像片辨識(shí)裝置相類似，具有一全息像片夾持座32，可由計(jì)算機(jī)50控制而將全息像片16′(如圖4中所述的反射式全息像片)移動(dòng)至辨識(shí)部位上；激光光源33，可由計(jì)算機(jī)控制激光固定座34而沿路徑B做雙向弧形移動(dòng)，以便將激光光束DB以正確角度投射至全息像片16′上；一聚像透鏡43，可將全息影像聚集至全息圖像讀取裝置40的傳感元件42上，以供由電荷耦合裝置41將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳送至計(jì)算機(jī)50上，加以對(duì)比。當(dāng)然，如圖7所示的方式一樣，反射式裝置中的激光光源33亦可具有多個(gè)發(fā)光源，分別固定在全息圖像再生臺(tái)30的臺(tái)面31上給定的位置。
在使用上，上述全息圖像辨識(shí)裝置的工作方式是先將待辨識(shí)全息像片16或16′由全息像片夾持座32經(jīng)由計(jì)算機(jī)50控制而移動(dòng)至辨識(shí)部位上，再將激光光源33自不同角度投射激光光束DB至全息像片16或16′上，并由全息圖像讀取裝置讀取所生成的全息影像，由計(jì)算機(jī)逐一與存儲(chǔ)單元內(nèi)存的對(duì)比圖形相對(duì)比。在對(duì)比正確時(shí)，并記錄激光光束DB的入射角度，將其與存儲(chǔ)單元的入射角度數(shù)據(jù)相對(duì)比。只有當(dāng)圖形和角度二者的數(shù)據(jù)均吻合時(shí)，對(duì)比才算完全正確。
上述激光光束DB的入射角度的改變可以(1)由人工設(shè)定，而由計(jì)算機(jī)50控制，或是由手動(dòng)來控制；或者是(2)由計(jì)算機(jī)軟件設(shè)定，由計(jì)算機(jī)50控制激光固定座34逐步移動(dòng)，找尋不同的入射再生激光光束角度，依所繞射出的影像與存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)相對(duì)比的結(jié)果而記錄當(dāng)時(shí)的角度，再做角度的對(duì)比。
利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形對(duì)比的技術(shù)在今日已相當(dāng)成熟，因此在此僅以一簡(jiǎn)單的說明來解釋一種優(yōu)選的圖形對(duì)比方式。請(qǐng)參見圖9，其顯示本發(fā)明所使用的圖形對(duì)比方法的一例。圖9中的A部份是代表內(nèi)存于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元內(nèi)的對(duì)比圖形，其中白色部份為背景，而黑色部為對(duì)比圖形，依據(jù)一般計(jì)算機(jī)圖形表示方式，此圖形可視為由許多象素所構(gòu)成，其每一個(gè)均代表圖形上的一點(diǎn)，若以光強(qiáng)度的灰度數(shù)值表示，則每一象素依據(jù)讀取裝置上的傳感元件所檢測(cè)到影像各象素的光強(qiáng)度值，可以計(jì)算機(jī)的灰度值來表示其光強(qiáng)度的大小。而當(dāng)灰度數(shù)值為0時(shí)，表示最暗點(diǎn)的象素，而灰度數(shù)值為255時(shí)，表示最亮點(diǎn)的象素。以圖9A中的二點(diǎn)為例，設(shè)其座標(biāo)分別是(1，1)和(n，n)，其中(1，1)點(diǎn)位在非圖形的背景部份上，而(n，n)點(diǎn)則在圖形部份上，因此若以灰度值表示，設(shè)(1，1)點(diǎn)象素的值為X，而(n，n)點(diǎn)象素的值為Y。圖9的B部份代表自全息圖像讀取裝置所讀取的欲加以對(duì)比的圖形亦可視為由多個(gè)象素所構(gòu)成的，而每一象素則和圖9A中的圖素相對(duì)應(yīng)。在圖9B上亦標(biāo)示出二象素(1，1)和(n，n)，以供對(duì)應(yīng)之用。在進(jìn)行對(duì)比時(shí)，可將A部份的圖形減去B部份的圖形。在相減過程中，若A圖形和B圖形中任何相對(duì)應(yīng)的同一點(diǎn)有著不同的數(shù)值而使其差值不為零，則將誤差值加1，若兩者具有相同的數(shù)值而使其差值為零，則不加1。如此一直檢測(cè)所有的象素之后，若所得誤差值累加結(jié)果不大于某一設(shè)定值，則表示二圖形(A和B)之間的誤差不大，代表對(duì)比成功。簡(jiǎn)單地說，以圖形A和B中的(n，n)點(diǎn)為例，由于二者中(n，n)點(diǎn)的值均為Y，因此在檢測(cè)此點(diǎn)時(shí)，誤差值不增加1，但對(duì)于圖形A和C中的(m，m)點(diǎn)而言，由于二者光強(qiáng)度灰度數(shù)值不同，因此檢測(cè)此點(diǎn)后，誤差值須增加1。由此可知，此誤差值即代表二者圖形A和C間數(shù)值不同的象素的數(shù)目。
此外，由上述亦可得知，激光的不穩(wěn)定亦可能會(huì)影響到繞射影像光強(qiáng)度的灰度數(shù)值，因此有必要在激光光束射出口處設(shè)置一分光鏡，分出一小部份的激光，并利用光敏電阻來檢測(cè)其變化情形，輸入至計(jì)算機(jī)內(nèi)，以供修正灰度數(shù)值。
由于全息圖像攝影技術(shù)所拍攝的圖形無法用肉眼直接判讀，必須以和拍攝時(shí)的參考光相同的再生光，以相同的角度照射全息像片才能使影像再生，而其所重建的影像是位在和所拍攝的物體相同的角度和位置上，因此本發(fā)明所述的系統(tǒng)可做三重對(duì)比(1)激光入射角度的對(duì)比。
(2)重建的影像繞射位置和角度的對(duì)比。
(3)影像本身的對(duì)比。
由于此種數(shù)據(jù)無法用肉眼判讀，因此可具有高保密性。且因全息像片儲(chǔ)存記錄密度相當(dāng)高，因此無須使用太大的面積，一般而言只需3mm×3mm即可。此外全息像片的干涉條紋須在特定狀況下，方可獲得所欲圖形，因此不易于仿制。故此種系統(tǒng)在需較高保密性而又需易于攜帶的識(shí)別證件，如信用卡上的應(yīng)用，是相當(dāng)有利的，對(duì)于仿冒有極佳的防制能力。
由于全息像片上所記錄的是光波的干涉條紋，而此種干涉條紋在全息影像的重建時(shí)則可視為一種光柵，在再生光照射在其上時(shí)可產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，因此除了記錄物體的立體影像之外，此種全息攝影技術(shù)亦可用以“設(shè)定”某種符號(hào)，例如數(shù)目字。對(duì)于具有平行排列干涉條紋的光柵而言，其經(jīng)激光照射后所產(chǎn)生的繞射圖像為一列光點(diǎn)，如圖10所示。在圖10中，A部份表示具有平行排列干涉條紋放大的光柵片，假設(shè)條紋間的間距為定值d，則所產(chǎn)生的繞射光點(diǎn)顯示于圖10的B部份，而任二相鄰光點(diǎn)間的距離L亦是定值，且是由d的值決定。同理，若光柵片上具有二組平行的光柵條紋，一組為水平排列，另一組為垂直排列，如圖11A所示，則其所得的光點(diǎn)排列呈矩陣狀，如圖11B所示，同樣地光點(diǎn)間的距離亦是由光柵的間距決定的。因此若在給定的條件下，例如光柵片與投影屏間的距離是固定的，則可由光柵的密度來做為一種條碼，代表某種符號(hào)，如數(shù)目字，因不同間距的光柵會(huì)產(chǎn)生不同間距的光點(diǎn)，而不同的光點(diǎn)間距可用以代表不同的數(shù)字。由前所述，全息像片基本上就是一種由激光干涉條紋所構(gòu)成的光柵，因此本發(fā)明可進(jìn)一步地提供光柵條碼的閱讀裝置。因此本發(fā)明的全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)可更進(jìn)一步包含有光柵條碼的應(yīng)用，這對(duì)于證件上編號(hào)的設(shè)定更具保密性。
對(duì)于同時(shí)設(shè)有全息圖像圖形和光柵條碼的證件而言，根據(jù)本發(fā)明，其辨識(shí)方式將先讀取其光柵條碼，解讀出其所代表的數(shù)字或符號(hào)，接著再進(jìn)行前文中所描述的全息圖像辨識(shí)。
光柵條碼的一個(gè)特點(diǎn)是其可將多個(gè)數(shù)字或符號(hào)集中在單一的一光柵圖內(nèi)。請(qǐng)參見圖12，其中A部份為其密集式光柵條碼圖形，B部份顯示其繞射光點(diǎn)的一部份。在圖12A中，箭頭G1、G2、G3和G4分別代表具有不同密度的平行光柵的方向，其中G1光柵的密度假設(shè)為每毫米100條光柵條紋，G2為200條，G3為300條，G4為400條，若假定G1的繞射光點(diǎn)間距為1單位，則各光柵條紋在各自角度上所呈現(xiàn)的繞射光點(diǎn)間距分別為1、2、3和4單位，如圖12B所示。因此在將全息光柵圖形按照不同角度讀取其繞射光點(diǎn)間距，即可解讀出四個(gè)數(shù)字或四種符號(hào)。以上所述的四個(gè)方向分別相隔45度，但亦可使用不同的間隔角度，而使一光柵圖中可存儲(chǔ)不同數(shù)目的數(shù)字或符號(hào)，如間隔30度即可存入六種數(shù)字或符號(hào)，因此可增加信息的儲(chǔ)存量。
以上所述僅為本發(fā)明的一些實(shí)施例，任何熟知此技術(shù)的人員可推衍出許多其它相關(guān)的應(yīng)用或裝置，因此對(duì)于不脫離本發(fā)明申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍的各種變化或修改，均應(yīng)視為本申請(qǐng)案所欲保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)，包含有一全息圖像再生臺(tái)，具有一可移動(dòng)的全息像片夾持座，以供夾持全息像片，和激光光源系統(tǒng)，可投射激光至夾持在全息像片夾持座上的待識(shí)別全息像片上，以產(chǎn)生全息影像；全息圖像讀取裝置，包含有電荷耦合裝置或掃描裝置，其上包含有一傳感元件，可用以傳感檢測(cè)因激光光束投射至待識(shí)別全息像片而生成的全息影像，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可接收由全息圖像讀取裝置所產(chǎn)生的電信號(hào)，并利用一對(duì)比程序?qū)⑵浜痛鎯?chǔ)單元內(nèi)所儲(chǔ)存的對(duì)比圖形數(shù)據(jù)相比較，以判別所讀取的影像是否正確，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)亦可用于控制激光光源系統(tǒng)動(dòng)作，以便將激光以所欲角度投射至待測(cè)全息像片上，并可控制全息像片夾持座的移動(dòng)，以便將待識(shí)別的全息像片移至識(shí)別的部位上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)，進(jìn)一步包含有一光學(xué)聚像裝置，可將自待識(shí)別全息像片上所產(chǎn)生的全息影像聚集至全像讀取裝置的傳感元件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)，進(jìn)一步包含有一投影屏，可將自待識(shí)別全息像片上所產(chǎn)生的全息影像投影至投影屏上，再由全息圖像讀取裝置檢測(cè)其上的全息影像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)，其中該激光光源系統(tǒng)包含有一可移動(dòng)的激光固定座，可供激光光源裝置在其上，并可由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)加以控制移動(dòng)至所需位置，以便按所需的角度將激光光束投射至待識(shí)別全息像片上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)，其中該激光光源系統(tǒng)包含有多個(gè)激光光源，分別固定在全息圖像再生臺(tái)上不同的給定位置上，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制其明暗，按所需的角度將激光光束投射至待識(shí)別全息像片上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)，其中該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包含有一監(jiān)視器，可供監(jiān)控全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)的操作過程。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)，其中儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)單元內(nèi)的對(duì)比圖形包含有多個(gè)象素，其每一個(gè)均由一光強(qiáng)度灰度數(shù)值代表，其中灰度值0代表最暗點(diǎn)的象素，而灰度值255則代表最亮點(diǎn)象素，該待識(shí)別全息圖形經(jīng)全息圖像讀取裝置轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，亦包含有多個(gè)具有灰度數(shù)值的象素信號(hào)，二者的對(duì)比是將相對(duì)應(yīng)的象素灰度數(shù)值相比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)，其中待識(shí)別圖形和原始圖形的對(duì)比程序包含有將待識(shí)別圖形的象素轉(zhuǎn)換成其光強(qiáng)度灰度數(shù)值，并將二圖形的各對(duì)應(yīng)象素的灰度數(shù)值相對(duì)比，若二者的差值不為零，則將一誤差值的數(shù)值累加1，若其值為零，則不對(duì)該誤差值的數(shù)值累加，在所有象素均對(duì)比過后，將誤差值與一誤差參考值相比較，若小于誤差參考值，則表示對(duì)比正確。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)，其中在圖形識(shí)別成功后，記錄激光光束入射至待識(shí)別全息像片上的角度，并將此角度與計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元內(nèi)的原始角度數(shù)據(jù)相比較。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)，其中該激光光源進(jìn)一步具有一光強(qiáng)度傳感器，以檢測(cè)激光光源的不穩(wěn)定，據(jù)以修正電荷耦合裝置所檢測(cè)的繞射影像光強(qiáng)度。
11.一種全息圖象識(shí)別卡片，其上具有一識(shí)別用的全息圖形，并具有一光柵條碼全息像片，以供進(jìn)一步識(shí)別，其中該光柵條碼包含多組平行的光柵，每一組光柵均是由多條等間距的平行光柵條紋所構(gòu)成的，在經(jīng)由激光光束照射后可在屏幕上形成等間距光點(diǎn)，該光點(diǎn)等間距是由光柵的間距所決定的，因此不同的光柵間距可代表不同的數(shù)字或符號(hào)的信息，而多組光柵即可構(gòu)成一串由不同的數(shù)字所組成的數(shù)字串。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的識(shí)別卡片，其中該等間距光柵條碼是由全息圖像干涉條紋所構(gòu)成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的識(shí)別卡片，其中該等間距多組光柵是互相分隔開的，且其光柵延伸的方向是互相平行的。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的識(shí)別卡片，其中該等間距多組光柵的延伸方向是以特定角度間隔互相交錯(cuò)而不平行的，且各組光柵是互相疊置在一起的。
全文摘要
一種全息圖像辨識(shí)系統(tǒng)，包含全息圖像再生臺(tái)，具有一可移動(dòng)的全息像片夾持座，和一可移動(dòng)激光光源，投射激光至待識(shí)別全息像片上，產(chǎn)生全息影像；全息圖像讀取裝置，包含電荷耦合裝置或掃描裝置，以及光學(xué)聚像組件或投影屏，用以檢測(cè)所生成的全息影像，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，接收該電信號(hào)并將之和存儲(chǔ)體內(nèi)的數(shù)據(jù)比較，以判別所讀取的影像是否正確，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還可控制光源的移動(dòng)，以將激光按所需角度投射至待識(shí)別全息像片上。
文檔編號(hào)G06K19/16GK1114441SQ9410659
公開日1996年1月3日 申請(qǐng)日期1994年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月29日
發(fā)明者張茂己 申請(qǐng)人:張茂己