автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Разработка методов и оптико-электронных приборов автоматического контроля подлинности защитных голограмм со скрытыми изображениями

УДК 681.7 На правах рукописи

ОДИНОКОВ СЕРГЕЙ БОРИСОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ

АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПОДЛИННОСТИ ЗАЩИТНЫХ ГОЛОГРАММ СО СКРЫТЫМИ ИЗОБРАЖЕНИЯМИ

05.11.07- Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 3 ИЮН 2011

Москва-2011

4850647

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана.

Официальные оппоненты: Белозеров Альберт Федорович,

доктор технических наук, профессор,

ФГУП «Государственный институт прикладной

оптики»

Ган Михаил Абрамович, доктор технических наук, профессор, ФГУП «НПК "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова"»

Потатуркин Олег Иосифович, доктор технических наук, профессор, Институт автоматики и электрометрии СО РАН

Ведущая организация ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский

институт оптико-физических измерений», г. Москва

Защита диссертации состоится «21» сентября 2011 г. в 10:00 часов на заседании диссертационного совета Д212.141.19 в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана по адресу: 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный гербовой печатью организации, просим направлять по адресу: 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д.5, МГТУ им. Н.Э. Баумана, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.141.19.

Автореферат разослан

« Í»

2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

Е.В. Бурый

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность Защита документов от массовой подделки является одной из серьезных проблем, стоящих перед мировой экономикой и государственными организациями разных стран. По данным Международной ассоциации производителей защитных голограмм (The International Holography of manufacturers association - IHMA), сумма потерь от подделок документов и фальсификации товаров наиболее известных торговых марок-брэндов только в 2010 г. составила более 100 млрд. дол. США. В наибольшей степени от подделки страдают бумажные и пластиковые документы.

В настоящее время для защиты документов от подделки во всем мире успешно используются защитные голограммы. В России, как и во многих зарубежных странах, защитные голограммы (ЗГ) активно используются для маркировки таких документов, как: банковские ценные бумаги; банковские пластиковые карточки; акцизньге марки на алкогольную продукцию; паспорта граждан и удостоверения личности; пропуска сотрудников специальных государственных организаций и учреждений; лицензии, патенты; документы об образовании и квалификации и многие другие.

Под ЗГ понимается выполненная на пленочном носителе голограмма, содержащая голограммные и дифракционные оптические элементы (ГОЭ, ДОЭ), а также топографические изображения, и обладающая следующими основными свойствами: 1) невозможностью прямого копирования ЗГ; 2) невозможностью подделки ЗГ из-за сложной технологии их получения с помощью дорогостоящего оборудования; 3) полной разрушаемостыо ЗГ при попытке их отделения от документов.

Массовый выпуск ЗГ и их особое значение для защиты документов от подделки приводят к тому, что в этих условиях становится актуальной задача идентификации и контроля подлинности ЗГ с помощью автоматических оптико-электронных приборов и устройств в реальном масштабе времени. Наиболее часто на практике возникает задача отнесения ЗГ к одному из двух классов - к классу подлинных ЗГ или к классу неподдиниых (фальсифицированных) ЗГ. В этом случае под контролем подлинности ЗГ понимается процесс отнесения исследуемой входной ЗГ к классу подлинных ЗГ (называемому также классом эталонных ЗГ) по совпадению совокупности характерных признаков, описывающих характеристики и параметры оптико-голографического изображения.

При визуальных наблюдениях глазами человека (контролера, эксперта) осуществляется контроль подлинности ЗГ по видимым голографическим изображениям. На принятие окончательного решения в этом случае сильно влияют условия наблюдения ЗГ и субъективные способности человека к восприятию и интерпретации полученной информации, длительность идентификации может составлять от единиц до нескольких десятков минут, что не удовлетворяет практическим требованиям серийного контроля подлинности ЗГ в реальном времени.

В связи с этим наиболее перспективным для контроля подлинности ЗГ является использование автоматических оптико-электронных приборов (ОЭП), которые дают возмолсность наиболее полно проанализировать характерные признаки оптико-голографического изображения ЗГ. Автоматизация процесса контроля подлинности ЗГ позволяет не только избавиться от влияния субъективных человеческих факторов, но и обеспечить контроль подлинности ЗГ в реальном масштабе времени с высокой вероятностью принятия правильного решения.

Голографические изображения вЗГ содержат:

1) видимые изображения, наблюдаемые глазом человека и содержащие трехмерные или многоплановые по глубине плоские изображения, изображения с динамикой отдельных частей (кинеграммы), многоцветные изображения и многие др.;

2) скрытые изображения, невидимые глазом человека и содержащие микро- и нанотексты, микрооптические детали (например, линзы Френеля), плоские или трехмерные скрытые изображения, скрытые кодированные изображения, восстанавливаемые в лазерном свете как в плоскости, так и вне плоскости носителя ЗГ.

Для контроля подлинности ЗГ с помощью автоматических ОЭП наиболее перспективным является использование скрытых изображений (СИ), а также их модификаций - скрытых кодированных изображений (СКИ) и скрытых кодированных бинарных изображений (СКБИ), которые получаются на стадии изготовления ЗГ в виде дополнительных субголограмм к основным голограммам, восстанавливающим визуальные изображения. Они имеют стабильные во времени параметры и могут считываться с помощью оптико-электронных средств. Использование СКБИ, полученных в виде субголограмм внутри структуры ЗГ, является наиболее перспективным для решения поставленной задачи контроля подлинности ЗГ и позволяет:

- обеспечить наибольшую вероятность идентификации ЗГ;

- выполнить идентификацию в реальном масштабе времени персоналом невысокой квалификации без сложной и дорогостоящей экспертизы;

- избавиться от влияния субъективных факторов человека;

- повысить степень защищенности ЗГ от подделки;

- применять автоматические оптико-электронные приборы и устройства для контроля подлинности ЗГ, встраиваемые в аппаратно-программные комплексы для контроля подлинности документов различными оптико-физическими методами по совокупности разнородных признаков.

При контроле подлинности ЗГ возникают следующие задачи: 1 задача - массовый потоковый контроль подлинности входных ЗГ с помощью ОЭП на соответствие только одному типу эталонной ЗГ (например, ЗГ на акцизных марках), заранее внесенной в базу данных, причем время, затрачиваемое на идентификацию одной ЗГ, не должно превышать 0,1 е.;

2 задача - потоковый контроль подлинности входных ЗГ с помощью ОЭП путем их сравнения с различными эталонными ЗГ (например, ЗГ на разных банковских ценных бумагах), при котором выполняет поиск различных типов эталонных ЗГ, заранее внесенных в базу данных, а время, затрачиваемое на идентификацию, не должно превышать единиц секунд;

3 задача - выборочный контроль подлинных ЗГ из потока входных голограмм с помощью ОЭП относительно многих различных эталонных ЗГ (например, ЗГ на паспортах, пластиковых пропусках, удостоверениях и др.), при котором выполняются операции внесения в базу данных новых ЗГ, поиска из базы данных различных типов эталонных голограмм и идентификация входных ЗГ, причем, время, затрачиваемое на идентификацию, не должно превышать 10 секунд. Данные задачи требуют разработки новых методов контроля подлинности ЗГ и создания для них специализированных ОЭП.

В течение последних десяти лет в России проводились научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области разработки 2

оптических приборов и ОЭП как для визуального, так и для автоматического контроля подлинности ЗГ, в частности, в таких организациях как: НИИ Радиоэлектроники и лазерной техники (НИИРЛ) МГТУ имени Н.Э.Баумана (г. Москва), ФГУП «Всероссийский НИИ Оптико-физических измерений» (ВНИИОФИ, г. Москва), Институт Автоматики и Электрометрии СО РАН (г. Новосибирск), ФГУП «НПК «ГОИ им. С.И. Вавилова»» (г. Санкт-Петербург), ФГУП «НТЦ «Атлас»» (г. Москва), Национальный ядерный университет «МИФИ» (г. Москва), Центр компьютерной голографии МГУ им. М.В. Ломоносова (г. Москва), ОАО «Вилдис» (г. Москва), ЗАО «DORS» (г. Москва), ОАО «Первый печатный двор» (г. Москва), НИИ ФГУП «ГОЗНАК» (г. Москва), а также в организациях стран СНГ- ЗАО «Голографическая индустрия» (г. Минск, Республика Беларусь), ГУЛ «БЕЛОМО» (г. Минск, Республика Беларусь), СП «Голография» (г. Киев, Украина), Физико-Механический институт им. Г.В. Карпенка НАН Украины (г. Львов). Немногочисленные отечественные и зарубежные установки представляют собой либо простые оптические визуальные приборы (например, на основе лупы), либо сложные, крупногабаритные и дорогостоящие лабораторные установки, которые применяются для контроля подлинности ЗГ только на экспертном уровне с участием высококвалифицированных специалистов.

Серьезным препятствием на пути создания и широкого внедрения такой оптико-электронной аппаратуры является тот факт, что в России отсутствует серийный выпуск подобных приборов, недостаточно полно проведены теоретические исследования и не разработаны научно-обоснованные методики расчета и проектирования ОЭП для автоматического контроля подлинности ЗГ.

В связи с этим актуальным является разработка новых методов контроля подлинности ЗГ со скрытыми изображениями и автоматических ОЭП, обеспечивающих идентификацию ЗГ в реальном масштабе времени, высокую вероятность идентификации ЗГ и имеющих малые массо-габаритные параметры.

Делыо диссертационной работы являлась разработка теории и методов контроля подлинности ЗГ с помощью когерентно-оптических процессоров, разработка на их основе методик проектирования ОЭП для автоматического контроля подлинности ЗГ.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: 1) выполнен анализ основных типов ГОЭ, ДОЭ и СИ, формируемых в субголограммах и обоснование выбора типов СКБИ, используемых в ОЭП для автоматического контроля подлинности ЗГ;

2) разработаны новые методы контроля подлинности ЗГ на основе алгоритма сравнения входного и эталонного СКБИ, восстановленных со входной и эталонной субголограмм;

3 ) разработана теория когерентно-оптических процессоров различных типов для ОЭП контроля подлинности ЗГ, разработаны математические модели оптических трактов и проведен анализ преобразования сигналов в когерентно-оптических системах различных типов;

4) разработаны методики проектирования ОЭП для автоматического контроля подлинности ЗГ с субголограммами, восстанавливающими СКБИ;

5) созданы и экспериментально исследованы параметры и характеристики макетных образцов ОЭП для контроля подлинности ЗГ.

Методы исследований. При решении теоретических и прикладных задач

3

были использованы:

-пространственно-координатный и пространственно-частотный методы преобразования сигналов в когерентно-оптических процессорах идентификации ЗГ; -методы теории вероятности, теории обнаружения и распознавания образов и изображений;

-методы математического и компьютерного моделирования.

Научная новизна работы заключается в том, что в процессе проведения исследований были получены новые научные результаты теоретического и прикладного характера:

1) разработана теория когерентно-оптических процессоров для контроля подлинности ЗГ, восстанавливающих СКБИ с субголограмм Фурье и Фраунгофера, включающая математические модели и преобразование сигналов в когерентно-оптических системах разного типа;

2) обоснованы и разработаны новые методы контроля подлинности ЗГ:

- метод контроля подлинности ЗГ на основе корреляционного анализа в модифицированном когерентно-оптическом корреляторе с совместным преобразованием Фурье (МКОК СПФ) функций пространственно-частотных спектров (ПЧС) нескольких входных и эталонных СКБИ, восстановленных с субголограмм;

- метод контроля подлинности ЗГ на основе пространственно-частотного анализа функции входного СКБИ, восстановленного со входной субголограммы, в оптическом тракте когерентно-оптического спектроанализатора (КОС) и сравнения по корреляционному алгоритму цифровых массивов комбинированных интегрально-точечных характеристик функций ПЧС входного и эталонного СКБИ в электронном тракте ОЭП;

- метод контроля подлинности ЗГ на основе оптической свертки функций входного и эталонного СКБИ, восстановленных с субголограмм, выполняемой в когерентно-оптическом процессоре (КОП) с помощью операции их цифрового векторно-матричного умножения (ЦВМУ);

3) разработаны методики проектирования ОЭП контроля подлинности ЗГ, построенные на основе когерентно-оптических систем различного типа;

4) созданы и экспериментально исследованы параметры и характеристики макетных образцов ОЭП для контроля подлинности ЗГ.

На защиту выносятся следующие научные положения и результаты, полученные в диссертационной работе:

1) теория когерентно-оптических процессоров для контроля подлинности ЗГ, включающая преобразование сигналов и совокупность математических моделей оптических трактов и элементов когерентно-оптических систем различного типа;

2) математическая модель и анализ преобразования сигналов в оптическом тракте МКОК СПФ, содержащем транспаранты с функциями ПЧС нескольких входных и эталонных СКБИ, позволившие получить математические выражения, устанавливающие зависимость между параметрами нелинейности рельефно-фазовых субголограмм, амплитудных и геометрических искажений входных оптических сигналов, погрешности позиционирования субголограмм и величиной интенсивности корреляционных максимумов, отношением сигнал/шум и вероятностью идентификации в выходной плоскости оптической системы МКОК;

3) математическая модель ПЧС скрытого бинарного изображения (СБИ), сформированного в оптическом тракте КОС, позволившая получить математические 4

выражения, описывающие интегрально-секторные параметры (ИС-параметры) и комбинированные интегрально-точечные параметры (КИТ-параметры) ПЧС СБИ в виде цифровых массивов данных, а также математическая модель процесса идентификации ЗГ на основе корреляционного алгоритма сравнения сигналов, описываемых цифровыми массивами КИТ-параметров ПЧС входного и эталонного СБИ, позволившая установить зависимость между этими параметрами и вероятностью идентификации ЗГ в выходной плоскости оптической системы КОС;

4) математическая модель и анализ преобразования сигналов в оптическом тракте КОП, выполняющем оптическую свертку функций входного и эталонного СКБИ с помощью операции их цифрового векторно-матричного умножения, позволившие получить математические выражения, устанавливающие зависимость между параметрами оптоэлектронных элементов, размерами субголограмм, параметрами нелинейности рельефно-фазовых субголограмм, параметрами дискретной функции рассеяния 1-го рода когерентной оптической системы, учитывающей перекрестные помехи между каналами КОП, и вероятностью ошибки на единицу младщего разряда в выходной плоскости оптической системы КОП;

5) методики проектирования ОЭП различного типа для контроля подлинности ЗГ со скрытыми изображениями;

6) результаты экспериментальной апробации методов контроля подлинности ЗГ с помощью макетов МКОК СПФ, КОС и КОП различных типов.

Практическая ценность работы заключается в разработке оригинальных оптических схем и методик проектирования ОЭП различного типа для автоматического контроля подлинности ЗГ, в том числе:

- МКОК СПФ «Голокор-1», «Голокор-2», «Голокор-3», предназначенных для потокового контроля подлинности ЗГ на ценных бумагах, паспортах, пластиковых пропускных документах при решении задачи 1-го типа в реальном масштабе времени;

- КОС «Голоспектр-1», НКОС «Голоспектр-2», предназначенных для выборочного контроля подлинности ЗГ на бумажных и пластиковых документах при решении задачи 2-го типов в реальном или в квазиреальном масштабе времени;

- КОП «Голопро-1», предназначенного для выборочного контроля подлинности ЗГ, нанесенных на бумажных и пластиковых документах при решении задачи 3-го типа вне реального масштаба времени или за время приближенное к реальному масштабу времени.

Кроме того ОЭП данного класса могут быть использованы:

- для контроля качества самих ЗГ в производственно-технологическом цикле при их серийном выпуске на предприятиях в реальном времени;

- для контроля подлинности ЗГ, нанесенных на документах с высокой степенью защиты, например, паспортов, пластиковых карт и пропусков нового поколения с микрочипами вне реального времени;

- для экспертного анализа ЗГ при криминалистических исследованиях в контрольных и судебных организациях вне реального времени.

Реализация и внедрение результатов исследований Результаты работы были внедрены:

1) в ФГУ в/ч 34435 - в виде методики экспериментальных исследований диагностических признаков ЗГ на макете оптико-электронного аппаратно-программного комплекса, предназначенного для криминалистических исследований ЗГ;

2) в Государственном Российском Федеральном центре судебных экспертиз (ГРФЦСЭ) Минюста России - в виде методики исследования характерных признаков ГОЭ-ДОЭ и скрытых изображений ЗГ при проведении судебно-криминалистической экспертизы подлинности документов;

3) в Научно-исследовательском и испытательном центре биометрической техники (НИИЦ БТ) МГТУ имени Н.Э. Баумана - в виде метода лазерной индивидуализации и идентификации ЗГ со СКБИ;

4) в ООО «Голография-Сервис» (г. Москва) - в виде макетных образцов МКОК «Голокор-2» и «Голокор-3», КОС «Голоспектр-1» при оперативном контроле подлинности серийно изготовленных ЗГ со СКБИ;

5) в ЗАО «Хологрэйт» (г. Санкт-Петербург), ООО «Крипто-принт» (г. Москва) - в виде методик анализа ЗГ и макетных образцов ОЭП для контроля подлинности ЗГ. Реализация результатов работы подтверждается соответствующими актами о внедрении и использовании.

Результаты работы использованы при выполнении 5-ти НИР и 2-х ОКР, выполненных в НИИ РЛ МГТУ им.Н.Э. Баумана в 1996-2010 гг. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Лазерные и оптико-электронные системы» (РД-2) МГТУ имени Н.Э. Баумана. Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на Всероссийских и Международных конференциях и форумах, в том числе: на I-VII Международных научно-технических конференциях «ГОЛОЭКСПО» в 2004-2010 гг. (г. Москва, г. Санкт-Петербург, Россия; г. Киев, Украина); на Международных научно-технических конференциях «Прикладная оптика» в 2004, 2006, 2008 гг. (г. Санкт-Петербург, Россия); на Международных научно-технических конференциях «Оптоинформатика» в 2006, 2008 гг. (г. Санкт-Петербург, Россия); на Международном форуме «OPTICS-EXPO-2007» в 2007 г, (г. Москва, Россия); на Международной конференции «Оптическая обработка информации и голография» в 2005г. (г. Варна, Болгария); на Всероссийском семинаре «Ю.Н. Денисюк -основоположник отечественной голографии» в 2007 г., г. Санкт-Петербург, и др.

Материалы диссертационной работы были представлены на следующих международных конференциях - "Diffractive and holographic technologies, systems, and spatial light modulators VI", Photonics West 99 - Electronic Imaging,, 23-29 января 1999 г., San Jose, USA; "Practical holography Х1П", Photonics West 99 - Electronic Imaging, 23-29 января 1999 г., San Jose, USA; "Practical holography XIV and holographic materials VI", Photonics West 2000 - Electronic Imaging, 22-28 января 2000 г., San Jose, USA; "Practical Holography XV and Holographic Materials VII", Photonics West 2001 - Electronic Imaging, 20-26 января 2001 г., San Jose, USA; "Optical Security and Counterfeit Deterrence Techniques IV", Photonics West 2002 - Electronic Imaging, 23-25 января 2002 г., San Jose, USA; "Holopak-HoIoprint-2004" 11 ноября 2004, Praga, Czechia; "Optoelectronics and holography" 20-22 апреля 2009, Praga, Czechia; на 8-ой Пан-Европейской конференции по высокозащищенной печати, 8-10 марта 2011г., г. Вена, Австрия.

Публикации

Основные научные результаты диссертации опубликованы в монографии; 34 научных статьях, в том числе опубликованных в отечественных центральных научно-технических журналах, входящих в перечень утвержденный ВАК России; 6

в 27 статьях, опубликованных в тематических сборниках трудов конференций, 21 статье на английском языке, опубликованных в международных тематических журналах SPffi и журнале Optical Memory & Neural Networks. На разработанные способы и устройства для записи ЗГ и контроля их подлинности получены 6 авторских свидетельств и 11 патентов РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы, включающего 216 ссылок и наименований. Общий объем работы изложен на 381 странице машинописного текста, включая 127 рисунков и 13 таблиц.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна, практическая ценность и научные положения, выносимые на защиту. Приведены структура диссертации, формы апробации и реализации результатов.

В первой главе проведен анализ основных типов ГОЭ-ДОЭ, скрытых элементов и изображений, используемых в ЗГ, и показано, что для решения задачи контроля подлинности ЗГ с помощью автоматических ОЭП наиболее перспективным является формирование дополнительных субголограмм (Фурье или Фраунгофера), содержащих скрытые изображения. Субголограммы получаются методом наложенной записи на основную ЗГ. Представлена классификация СИ, СКИ, СКБИ по способу записи на фоточувствительную среду в виде дополнительных субголограмм и показано, что наиболее перспективным типом скрытых изображений является СКБИ.

Проведен анализ известных и предложенных автором методов оптического аналогового кодирования-декодирования СКБИ в оптических схемах получения субголограмм. Отмечено, что для выполнения требований о повышении степени защищенности СКБИ от несанкционированного считывания, восстанавливаемых с дополнительных субголограмм, используются методы кодирования-декодирования входных оптических изображений с помощью амплитудно-фазовых кодирующих масок (АФКМ). Были проведены: I) теоретический анализ оптических методов кодирования-декодирования скрытых изображений с помощью АФКМ, установленных в предметной и опорной ветвях; 2) анализ влияния погрешностей координатного и углового позиционирования АФКМ при считывании с субголограмм СКБИ; 3) анализ отношения сигнал/шум при налолсении нескольких дополнительных субголограмм со СКБИ. По результатам проведенного сравнительного анализа показано, что: 1) для оптического аналого-вого кодирования необходимо осуществить свертку (или другую линейную интег-ральную операцию) функций пропускания АФКМ и входного транспаранта (ВхТ) СКБИ, причем ПЧС АФКМ должен быть шире ПЧС ВхТ; 2) допустимая погреш-ность взаимного поперечного позиционирования системы «АФКМ-ВхТ-субголо-грамма» для субголограмм Фурье лежит в пределах от 10 мкм до 30 мкм, а для субголограммы Френеля - 50-100 мкм; допустимое изменение угла падения восстанавливающего пучка относительно угла падения опорного пучка не должно превышать одной угловой минуты, что вызывает затруднения при практической реализации схем; 3) необходимо обеспечить очень жесткие допуски на технологические погрешности при изготовлении АФКМ (например, допуска на погрешность изготовления

7

глубины и формы рельефа наиболее эффективных чисто фазовых масок достигают единиц нанометров), что приводит к значительным технологическим трудностям при их изготовлении и значительному увеличению их стоимости; 4) для задаваемых из практики параметрах оптических схем и требуемой величины отношения сигнал/шум при мультиплицировании субголограмм можно получить только две наложенные субголограммы.

Проведенный анализ методов оптического аналогового кодирования-декодирования скрытых изображений показал, что эти методы невозможно использовать на практике при реализации ОЭП для автоматического считывания СКБИ. Было показано, что наиболее эффективным является прямое цифровое кодирование скрытых изображений и формирование СКБИ, которые обеспечивают следующие преимущества: 1) представляют собой бинарные изображения с повышенным контрастом и позволяют увеличить отношение сигнал/шум как на этапе получения субголограмм ЗГ, так и на стадии восстановления СКБИ; 2) представляют собой систему оптических битов (например, «светлая» оптическая точка-логическая 1, «темная» точка-логический 0), расположенных в соответствии с правилами цифрового двоичного кодирования; 3) не требуют распознавания формы и измерения размеров оптических битов и в меньшей степени подвержены влиянию искажений, обусловленных погрешностями позиционирования, линейными сдвигами, угловыми поворотами и изменением их масштаба, что в конечном итоге приводит к повышению скорости обработки информации; 4) для кодирования-декодирования при записи-считывании СКБИ могут быть использованы известные высокоэффективные алгоритмы криптографии и стеганографии.

Во второй главе обоснованы и предложены методы контроля подлинности ЗГ со СКБИ. Показано, что при контроле подлинности ЗГ выполняются следующие операции: 1) формирование входной информации в виде СКБИ; 2) запись СКБИ в виде входных субголограмм Фурье (Фраунгофера, Френеля, голограмм сфокусированного изображения); 3) восстановление со входной и эталонной субголограмм входного и эталонного СКБИ в плоскости сравнения; 4) выполнение операции сравнения входного и эталонного СКБИ информации по выбранному алгоритму; 5) вынесение решения об идентификации ЗГ по выбранному критерию.

Разработанная обобщенная структурная схема ОЭП для автоматического контроля подлинности ЗГ с различными вариантами хранения эталонного СКБИ представлена на рис.1 и состоит из: 1) эталонного канала, включающего в себя либо электронный блок памяти для хранения эталонного СКБИ, либо оптический блок памяти для хранения эталонных субголограмм, пространственный модулятор света (ПМС) для ввода в оптический тракт эталонного СКБИ; 2) объектного канала, включающего в себя ЗГ со входной субголограммой, с которой восстанавливается входное СКБИ; 3) лазера для восстановления входного СКБИ и эталонного СКБИ со входной и эталонной субголограмм, а также для считывания эталонного СКБИ с ПМС; 4) оптико-электронного блока для выполнения операции сравнения эталонного СКБИ и входного СКБИ, включающего в себя когерентно-оптическую систему и фотоприемное устройство на основе матричного приемника изображений (ФПУ-МПИ); 5) электронного блока формирования сигнала об идентификации ЗГ.

Эталонные СКБИ хранятся в ОЭП в виде: а) оптических изображений, восстанавливаемых с матрицы эталонных субголограмм; б) цифровых изображений в электронном блоке памяти как внутри ОЭП, так и во внешней компьютерной базе 8

данных под соответствующим номером.

Рис. 1. Обобщенная структурная схема ОЭП контроля подлинности ЗГ с хранением эталонных СКБИ в оптической, электрон ной памяти прибора, во внешней компьютерной базе данных

При восстановлении с субголограмм восстанавливаются входное СКБИ и эталонное СКБИ (или эталонное СКБИ считывается с ПМС), которые поступают в оптико-электронный блок их сравнения. В оптической части оптико-электронного блока выполняется операция когерентно-оптического сравнения эталонного и входного СКБИ, результат которого регистрируется с помощью ФПУ-МПИ. Далее в электронном блоке формирования сигнала идентификации выполняется обработка сигнала сравнения и формируются выходные сигналы типа: «ДА»-есть идентификация ЗГ или «НЕТ» - нет идентификации ЗГ. Алгоритм работы оптико-электронного блока сравнения эталонного и входного СКБИ полностью определяет возможности ОЭП в целом для контроля подлинности ЗГ. Известно, что на практике достаточно легко в когерентных оптических системах реализуются операции преобразования Фурье, оптической свертки, пространственной фильтрации и пространственно-частотного спектрального анализа, которые и были выбраны в качестве базовых операций и алгоритмов для сравнения входного и эталонного СКБИ.

По результатам анализа методов контроля подлинности ЗГ со СКБИ были разработаны и предложены следующие методы:

1) метод контроля подлинности ЗГ на основе корреляционного анализа в МКОК СПФ функций ПЧС нескольких входных и эталонных СКБИ, восстановленных с

субголограмм, используемый для решения задачи 1-го типа потокового контроля подлинности ЗГ на документах в реальном времени;

2) метод контроля подлинности ЗГ на основе пространственно-частотного анализа функции входного СКБИ, восстановленного со входной субголограммы, в оптическом тракте когерентно-оптического спектроанализатора (КОС) и сравнения по корреляционному алгоритму цифровых массивов комбинированных интегрально-точечных характеристик функций ПЧС входного и эталонного СКБИ в электронном тракте ОЭП, используемый для решения задач 2-го типа контроля подлинности ЗГ на документах в реальном или квазиреапьном времени.

3) метод контроля подлинности ЗГ на основе оптической свертки функций входного и эталонного СКБИ, восстановленных с субголограмм, выполняемой в когерентно-оптическом процессоре (КОП) с помощью операции их цифрового векторно-матричного умножения (ЦВМУ), используемый для решения задачи 3-го типа выборочного контроля подлинности ЗГ на документах вне реального времени. •

Вышеуказанные методы, теория соответствующих когерентно-оптических процессоров, включающая математические модели и анализ преобразования сигналов в них, результаты экспериментальных исследований макетов соответствующих процессоров последовательно рассмотрены в главах 4,5 и б.

В третьей главе представлена теория МКОК СПФ для контроля подлинности ЗГ с обработкой ПЧС нескольких входных и эталонных СКБИ, восстановленных с субголограмм, включающая математическую модель оптического тракта и анализ преобразования сигналов в МКОК. Показано, что коэффициенты пропускания входной и эталонной субголограмм во входной плоскости МКОК можно определить не в виде функций описывающих СКБИ, а в виде функций, описывающих ПЧС СКБИ. В работе был проведен анализ преобразования сигналов в оптических схемах для случаев получения матриц из нескольких линзовых субголограмм Фурье и безлинзовых субголограмм Фраунгофера, причем с использованием диффузной подсветки и дефокусировки для снижения динамического диапазона амплитуд в ПЧС. При этом главным требованием при построении оптических схем получения-считывания субголограмм является необходимость формирования каждой пары входного и эталонного СКБИ, восстановленных с каждой пары входной и эталонной субголограмм из матрицы, строго в одном пространственном положении с последующим наложением их друг на друга и с целью обеспечения формирования соответствующих парных интерференционных картин от СКБИ. Показано, что оптическая схема получения матрицы нескольких линзовых субголограмм Фурье имеет существенный недостаток, заключающийся в необходимости синхронного линейного перемещения входного транспаранта с СКБИ и фурье-преобразующего объектива на различные расстояния, а также синхронного изменения угла наклона лазерного пучка, освещающего входной транспарант с СКБИ. Это значительно усложняет конструкцию схемы записи линзовых субголограмм Фурье и трудности при ее практическом использовании в схеме всего МКОК СПФ в целом.'Было показано, что оптическая схема получения матрицы нескольких безлинзовых субголограмм Фраунгофера свободна от указанных недостатков. В связи с этим оптическая схема получения и считывания матрицы нескольких субголограмм Фраунгофера положена в основу оптической схемы и математической модели оптического тракта МКОК СПФ. Оптическая схема МКОК СПФ с безлинзовыми субголограммами Фраунгофера приведена на рис.2. Далее для простоты анализа и 10

без потери общности рассматривается, что во входной плоскости 1 (х, у) коррелятора установлены работающие на просвет одна входная и одна эталонная субголограммы Фраунгофера (СГФр), на которых записаны ПЧС одного входного и одного эталонного СКБИ. Эталонная СГФр нанесена на стационарно установленный в корреляторе носитель, а входная СГФр нанесена на тестируемом документе, вводимом в коррелятор. В плоскости сравнения 2 (£,г)) восста-навливаются волновые поля, соответствующие входному и эталонному СКБИ, которые после наложения формируют интерференционную картину, регистрируемую на фоточувствительную регистрирующую среду (ФРС) или на фоточувствительном слое пространственного модулятора света (ФС-ПМС, например, ПМС типа МДП-ЖК). При освещении ФС-ПМС плоской волной (на рис.2 не показана) и после преобразования Фурье с помощью фурье-преобразующего объектива 3 (ФПО) в плоскости корреляционного анализа 4 (х'.у) формируется распределение комплексных амплитуд пропорциональное корреляционной функции от коэффициентов пропускания входного и эталонного СКБИ. В случае равенства коэффициентов пропускания входного и эталонного СКБИ распределение комплексных амплитуд преобразуется в распределение амплитуд с ярко выраженными корреляционными максимумам (пиками), расположенными в заданных пространственных точках и регистрируемыми с помощью ФПУ-МПИ, сигналы с которого обрабатываются в электронном блоке (рисЛ) с целью идентификации ЗГ в соответствии с выбранным критерием обнаружения.

При таком подходе имеют место следующие преимущества:

1) малый локализованный размер входной и эталонной субголограмм Фраунгофера с ПЧС от входного и эталонного СКБИ, дает возможность разместить их во входной плоскости на малом расстоянии друг от друга, что позволяет снизить требования к относительному отверстию фурье-преобразующего объектива и уменьшить продольные габариты оптической системы МКОК СПФ за счет уменьшения фокусных расстояний;

2) малое относительное смещение между субголограммами Фраунгофера во входной плоскости приводит к уменьшению пространственной частоты модулирующей сое-функции в интерференционной картине, сформированной после наложения входного и эталонного СКБИ, и к снижению требований к разрешающей способности фоточувствительного слоя ФС-ПМС (или ФРС);

3) в плоскости сравнения при наложении восстановленных входного и эталонного СКБИ формируется равномерное распределение интенсивности света в отличии от традиционной схемы с записью голографического фильтра в виде ПЧС СКБИ, что в несколько раз снижает требования по динамическому диапазону ФС-ПМС. Проведенный теоретический анализ показал, что, учитывая габаритные параметры оптической системы МКОК, оптимально установить во входной плоскости МКОК матрицу, содержащую от 2 до 8 пар входных и эталонных субголограмм Фраунгофера, что приводит к формированию в выходной плоскости корреляционного анализа нескольких корреляционных пиков, взаимное геометрическое положение которых служит дополнительным признаком и позволяет повысить вероятность идентификации ЗГ. Коэффициенты пропускания эталонной и входной субголограмм Фраунгофера во входной плоскости 1 описываются

функциямиг(х,у)(ПЧС входного СКБИ)

Вх. СКБИ

и ¡(х,у) =Р{Т((ПЧС эталонного С1СБЙ) соответственно , где Р{.} -оператор прямого преобразования Фурье. Восстановленные со входной и эталонной субголограмм Фраунгофера входное и эталонное СКБИ накладываются друг на друга в плоскости сравнения 2 (£,т}), в которой в результате формируется интерференционная картина с распределением интенсивности света /,„(<?,;/) = /г„ /*„] , ' (1) где * - знак комплексного сопряжения, К(^,7)=Рг'{г(х,у)} и Т(^,??)= Р~'{1(х,у)}.

Видно, что возникает со5-модулирующий множитель, обусловленный интерференцией. В случае линейной записи на ФС-ПМС и его работы на просвет, коэффициент пропускания ФС-ПМС равен = 1т(^,т]). Если ФС-ПМС работает на отражение (что характерно, например, для ПМС типа МДП-ЖК), то его коэффициент отражения равен р„а1|С = а при считывании используется

плоская волна, освещающая ПМС (на рис.2 не показана).

После второго преобразования Фурье от выражения (1), получим распределение комплексных амплитуд в плоскости 4 (х,у) корреляционного анализа

ЛА К2и К2и

где <5(.) - дельта-функция; знак операции свертки; координаты х', у' в плоскости корреляционного анализа связаны с пространственными частотами соотношениями х' = Лсг11Ух,у,= Лс2куу , Лс - длина волны света, используемого при считывания зарегистрированной интерференционной картины.

После преобразований окончательно получим

К (х \у') = (1 / Xczk )[г (х у') ® г(* \у') + «х •,y')®t(x\y') + +r\x\y')®t(x\y,)®3[x^x1Xczk/(Xez„),y'-ysXc^K^za)] + . (2)

+r(*') <S> у')® 5{x'+ x,Xczk / (X,z„),у'+ /)]] Последние два члена в выражении (2) определяют амплитуды корреляционных пиков в выходной плоскости корреляционного анализа и их смещение относительно оптической оси на величины (xsXc zK/(Xa z„)) и (уДс zK/(X, z,,)). Следовательно, взаимное геометрическое положения этих пиков однозначно связано с величиной смещения между входной и эталонной СГФр во входной плоскости.

Для повышения вероятности правильной идентификации (правильного обнаружения) было предложено во входной плоскости использовать N безлинзовых входных СГФр, на каждой из которых записаны N типов входных СКБИ. Тогда суммарный коэффициент пропускания матрицы из нескольких входных СГФр

/v

СГФрм имеет вид 1(Х>У) = ,где //-число входных СГФр. При этом каждая

J-1

H,j из входных СГФр находится в строго заданном пространственном месте.

В плоскости сравнения в заданных пространственных местах будет сформировано N наложенных входных СКБИ и одного эталонного СКБИ, восста-

N

новленных с входных СГФр i... СГФры , описываемых функцией = и

/»1

одной эталонной СГФр, что приведет к образованию N интерференционных картин, направление и частота полос в каждой из которых определяется положением голограммы Нц относительно Нг ,т. е. смещениями xsi и ys! . Тогда в выходной плоскости корреляционного анализа распределение комплексных амплитуд (2) принимает вид

(I'-WZ {г® Kx'.jO+i,® t,(x\y-) +

+ r®tl(x\y,)®S[x,-x!iXczk/(Xeza),y,~ yllXczk!{X.z„)]+ . (3)

+ r® ® *[*'+ xslXczk /{Л,2.),уг+ yslXczk /(¿,z„)]}

Соответственно в выходной плоскости корреляционного анализа сформируется 2N корреляционных пиков первого порядка, взаимное расположение которых строго зависит от взаимного расположения одной эталонной и матрицы из нескольких входных субголограмм. Взаимные геометрические положения (смещения) между корреляционными пиками является дополнительным признаком, на основании которого выносится решение о «похожести» между г(х,у) и t(x, у), что позволяет увеличить вероятность правильной идентификации ЗГ. В работе для принятой математической модели оптического тракта МКОК СПФ был проведен теоретический анализ:

1) влияния величин коэффициентов нелинейности рельефно-фазовой субголограммы на параметры корреляционных пиков в выходной плоскости анализа оптического тракта МКОК СПФ;

2) влияния искажений амплитуды входных оптических сигналов и геометрических параметров входного СКБИ на параметры корреляционных пиков в выходной, плоскости анализа, а также на отношение сигнал-шум и вероятность идентификации ЗГ.

Было показано, что с учетом коэффициентов нелинейности распределение комплексных амплитуд в выходной плоскости корреляционного анализа имеет вид

Л^Я^т^ехрЬ^Ог3 +т2)]х £ , (4)

лгк

где номер дифракционного порядка; КЧ2 - коэффициенты нелинейности в величине амплитуды в каждом из дифракционных порядков.

Сравнивая выражения (3) и (4), видно, что при 4 = 0, ±1 в плоскости корреляционного анализа формируются корреляционные пики взаимно расположенные в тех же местах, что и ранее. Вместе с тем появляются пики высших порядков, смещенные относительно пика нулевого порядка на расстояния гч,

пропорциональные значениям я, т.е ;; = д((хЛ2ь у + ^уЛл у у/г вИДН0) что пики

ЛА Лл

как первых, так и высших порядков лежат на одной прямой, проходящей через пик нулевого порядка и в общем случае могут накладываться друг на друга. Для преодоления данного недостатка необходимо обеспечить пространственное разделение истинных корреляционных пиков первого порядка и дополнительных ложных корреляционных пиков. Для случая нескольких входных СКБИ следует избегать расположения трех и более входных субголограмм на одной прямой. Тогда истинные и ложные корреляционные пики формируются разными входными СКБИ и не будут накладываться друг на друга. Кроме того, при регистрации рельефно-фазовых субголограмм не следует стремиться к высоким значениям глубины модуляции фазы Ф| восстановленной оптической волны близким к тем, которые обеспечивают максимальную дифракционную эффективность. В этом случае интенсивность ложных пиков будет значительно ниже, чем у истинных. Тогда с помощью выбора соответствующего порога истинные и ложные пики можно легко разделить по уровню сигнала в электронном блоке обработки информации.

В работе был проведен теоретический анализ влияния изменения геометрических параметров и изменения амплитудных параметров входных оптических сигналов в МКОК СПФ, обусловленных возможными изменениями параметров входного СКБИ относительно параметров эталонного СКБИ, на амплитуду корреляционных пиков в выходной плоскости анализа. Показано, что амплитудные искажения, обусловленные неоднородностями освещенностей во входном СКБИ, проявляются в виде сниисения среднего и локального контраста полос интерференционной картины в плоскости сравнения, что приводит к уменьшению амплитуды корреляционного пика в плоскости анализа. Так, например, при неоднородностях светового потока в пределах 0,7-1,4 средний контраст полос интерференционной картины снижается не более, чем на 6%. Изменение масштаба входного СКБИ относительно эталонного СКБИ, их взаимное смещение и поворот приводят к геометрическим искажениям в плоскости сравнения, выражающиеся в уменьшении общей площади наложенных изображений, следовательно, к изменению площади, пространственной частоты и направлению полос формируемой интерференционной картины. Например, смещение входного СКБИ на величину, равную 20% от размера прямоугольного элемента восстановленного изображения, уменьшает общую площадь интерференционной картины также на 20% от ее максимального значения. Смещение приводит к переналожению соседних входных СКБИ, каждое из которых восстанавливается со своей входной

субголограммы. Вследствие этого в участках переналожения будут образовываться дополнительные "паразитные" интерференционные картины, которые приводят к снижению амплитуды в корреляционных пиках, появлению дополнительных паразитных пиков меньшей интенсивности, уменьшению отношения сигнал/шум и к снижению вероятности идентификации ЗГ.

Идентификация ЗГ сводится к процедуре обнаружения оптического сигнала с известными параметрами в виде корреляционного пика в выходной плоскости корреляционного анализа. Для критерия Неймана-Пирсона вероятность идентификации ЗГ в МКОК СПФ может быть охарактеризована вероятностью правильного обнаружения и вероятностью ложной тревоги. При использовании в МКОК СПФ матрицы нескольких СГФр, восстанавливающих несколько входных СКБИ, формируются несколько интерференционных картин в плоскости сравнения, а решение об идентификации ЗГ принимается в случае обнаружения нескольких корреляционных пиков в N областях, соответствующих расчетным положениям. Показано, что применение на входе МКОК СПФ матрицы нескольких входных СГфр позволяет задавать уменьшенные значения величины вероятности ложной тревоги Рлт . Так уже при N=2 и значении сигнал/шум равном 20 , значение Р^ может быть уменьшено от 1,3-10"2 до 1,6-10"4. При этом вероятность правильного обнаружения Р^,, уменьшается незначительно - с 0,97 до 0,95. В случае с одним входным СКБИ для обеспечения задаваемого значения Рлт = 1,6-10"4 вероятность правильного обнаружения равна Робн -0,95, а значение отношения сигнал/шум должно быть равно или больше 150 (т.е. больше в 7,5 раз).

С целью проверки основных теоретических положений и полученных результатов было разработано несколько макетов МКОК СПФ с использованием ФС-ПМС различных типов. На рис.3 приведена функциональная оптическая схема МКОК СПФ типа «Голокор-1» с использованием оптически управляемого ПМС (ОУ ПМС) типа «Приз» и проведены его экспериментальные исследования. В экспериментальных исследованиях в качестве примеров входного и эталонного СКБИ были выбраны транспаранты с бинарным изображением, состоящим из шестнадцати элементов с коэффициентом пропускания близким к 1, а геометрическое расположение одной эталонной субголограммы Фраунгофера и двух входных субголограмм Фраунгофера было выбрано в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Блок считывания входных и эталонного СКБИ включает синий лазер (X = 0,44 мкм, мощность излучения 15 мВт), узел формирования восстанавливающего пучка, эталонную и две входные субголограммы Фурье.' Блок корреляционной обработки включает считывающий красный лазер (А, = 0,65 мкм, мощность излучения 5 мВт), коллиматор, ОУ ПМС типа «Приз» на кристалле силиката висмута В^гБЮзд (чувствительность 2,3-Ю'7 Дж/см2 на 1=0,44 мкм, разрешающая способность до 70 мм"1, динамический диапазон 31,5 дБ), лампу-вспышку для стирания ранее записанных интерференционных картин, фурье-преобразующий объектив (фокусное расстояние Гф1 = 35 мм, Рф2= 70 мм; диаметр зрачка Оачзрф = 15 мм), ФПУ-МПИ (500x582 пикселов, рабочая освещенность 0,2 лк). Фотографии распределений интенсивности света в корреляционных пиках в плоскости анализа представлены на рис. 4. На рис. 4а показано фото 0-го порядка при отсутствии входного СКБИ (входной субголограммы Фраунгофера).

Лазер Х=0,65 мкм

Видеосигнал _

ПЗС-камера ,

V Управляющим компьютер

пвмс

"ПРИЗ" (В1|2ЗЮ3„) Лампа-вспышка

Защитная голограмма

Интерференционная Обработка изображения Корреляционное поле картина в плоскости сравнения

Рис. 3. Функциональная оптическая схема макета МКОК СПФ «Голокор-1»

На рис. 4 б, в, г приведены фото для следующих случаев: б) и в) входная субголограмма расположена относительно эталонной субголограммы по вертикали и по горизонтали соответственно; г) три входных субголограммы расположены относительно эталонной субголограммы в вертикальном, горизонтальном и промежуточном диагональном положениях одновременно. Появление нескольких корреляционных пиков, расположенных в виде заданной геометрической фигуры и на определенных расстояниях друг относительно друга, делает процесс идентификации ЗГ более устойчивым к помехе, которая может представлять собой в предельном случае сплошное "светлое" поле во всей области кодового изображения.

а) б) в) г)

Рис. 4. Фотографии распределений интенсивности света в корреляционных пиках

Была проведена экспериментальная проверка работоспособности МКОК СПФ типа «Голокор-1» при амплитудных и геометрических искажениях входного сигнала, вызываемых смещением входной субголограммы относительно её исходного положения. Показано, что в экспериментах при заданных выше параметрах оптической схемы и величине смещения входной субголограммы не более 1 мм, указанные эффекты выражены незначительно и не приводят к существенному снижению интенсивности корреляционных пиков по сравнению с расчетными параметрами. В экспериментах использовалась входная СГФр, восстанавливающая три входных СКБИ в различным пространственных положениях (рис.4), при этом вероятность правильного обнаружения составила величину не менее 0,9, а значение отношения сигнал/шум не менее 50.

С целью уменьшения количества используемых лазеров, снижения управляющих напряжений для ОУ ПМС и уменьшения габаритных размеров оптической схемы, был разработан и изготовлен макет МКОК СПФ «Голокор-2» основе ФС-ПМС типа МДП-ЖК, функциональная оптическая схема которого приведена на рис.5. Проведены его экспериментальные исследования по контролю подлинности ЗГ с несколькими входными СКБИ, восстановленными с матрицы нескольких входных субголограмм Фраунгофера. При этом матрица из нескольких входных субголограмм размещалась на пластиковой карточке,, а эталонная субголограмма Фраунгофера была установлена внутри прибора. После 1-го фурье-преобразующего объектива в плоскости сравнения восстанавливаются несколько входных и одно эталонное СКБИ. Полученная в результате их наложения интерференционная картина регистрируется с помощью ФС-ПМС типа МДП-ЖК («металл-диэлектрик-полупроводник-жидкий кристалл») с фоточувствителъным слоем из арсенида галлия.

2-й фурье-

преобразугощий

объектив

ппмс

Субголограмма ^ЕТ"*

со входным скрытым "¿Я п

кодированным изображением сраюения

Скрытых изображений

Плоскость

корреляционного анализа

Субголограмма с эталонным скрытым кодированным изображением

1-й фурьс-

преобразующий

объектив

Цифровая видеокамера

Пространственно-временной модулятор света МДП-ЖК

Управляющий компьютер Рис. 5. Функциональная оптическая схема макета МКОК СПФ «Голокор-2» На основе использования ФС-ПМС типа МДП-ЖК

При считывании данной картины в отраженном когерентном свете лазера, после 2-го фурье-преобразующего объектива, в плоскости анализа формируется структура корреляционных пиков, регистрируемых ФПУ МПИ. В состав прибора входят следующие элементы: 1) два лазерных осветителя на основе лазерных диодов (X = 0,65 мкм, Р=3-4 мВт) и коллимирующих линз, используемые для считывания эталонной и входных субголограмм Фраунгофера и результирующей интерференционной картины МДП-ЖК; 2) первый и второй фурье-преобразующие объективы, с оптической системой из отклоняющих и полупрозрачных зеркал; 3) ПМС типа МДП-ЖК; 4) цифровая видеокамера; 5) электронные драйверы управления блоками; 6)персональный компьютер. На макете «Голокор-2» была выполнена серия экспериментов по идентификации ЗГ на пластиковых пропускных документах, содержащих матрицу входных субголограмм, восстанавливающие одновременно три входных СКБИ. В результате (при усреднении по 500 измерениям) вероятность идентификации (правильного обнаружения) составила величину не менее 0,92, а значение отношения сигнал/шум не менее 50. Таким образом, в результате экспериментальных исследований были подтверждены правильность и обоснованность выбора математической модели и теории преобразования сигналов в МКОК СПФ. Была разработана методика проектирования и расчета основанных параметров МКОК СПФ с использованием ФС-ПМС различных типов, включающая габаритный и энергетический расчеты оптической схемы, оценку вероятности идентификации и отношения сигнал/шум в выходной плоскости анализа.

В четвертой главе представлены математические модели входного (эталонного) скрытого бинарного изображения (СБИ), восстанавливаемого с голограммы сфокусированного изображения, и его ПЧС, сформированного в оптическом тракте когерентно-оптического спектроаналязатора (КОС) Разработанная математическая модель ПЧС входного СБИ, позволила получить математические выражения, описывающие ПЧС с помощью интегрально-секторных параметров (ИС-параметров), параметров координатных точечных пиков (КТП-параметров) и комбинированных интегрально-точечных параметров (КИТ-параметров), полученных в результате выборки и пространственной фильтрации ПЧС, а затем сформированных в электронном тракте в виде цифровых численных массивов. Автором были модифицированы интегральные и дифференциальные параметры, ранее введенные в работах Г. Старка, Р. Отула, И.Н.Спиридонова для ПЧС медицинских изображений. Предложена процедура получения ИС-параметров, КТП-параметров и КИТ-параметров из ПЧС входного и эталонного СБИ: 1) формирование в когерентно-оптическом спектроанализаторе ПЧС входного СБИ с учетом пространственной фильтрации нулевого и высших порядков спектра; 2) регистрация ПЧС с помощью ФПУ-МГШ и его преобразование в цифровые сигналы; 3) по заданному алгоритму выборка отсчетов из ПЧС входного СБИ, сформированного в цифровой форме, как отдельных точечных амплитуд гармоник спектра, так и секторных зон с заданным набором амплитуд гармоник спектра; 4) вычисление в цифровой форме как интегральных параметров по усредненной совокупности амплитуд гармоник ПЧС в выделенных секторных зонах, так и точечных параметров по выборкам амплитуд гармоник ПЧС входного СБИ, а также их комбинированных параметров. Функциональная оптическая схема когерентно-

оптического спектроанализатора (КОС) для получения ИС-параметров, КТП-параметров и КИТ-параметров из ПЧС входного и эталонного СБИ показана на рис.6. При освещении субголограммы 2 когерентным излучением лазера 1 (или излучением от нескольких лазеров на различных длинах волн) с нее восстанавливается СБИ, а в задней фокальной плоскости фурье-преобразующего объектива 3 формируется ПЧС входного СБИ, который пространственно фильтруется и регистрируется с помощью ФПУ-МПИ 4. В компьютере 5 по разработанному алгоритму выполняется цифровая обработка сигналов и формируются цифровые численные массивы ИС-параметров и ИТК-параметров из ПЧС входного и эталонного СБИ, а затем по ним производится корреляционное сравнение входного и эталонного СБИ, по результату которого выносится решение об идентификации ЗГ.

При разработке математических моделей входного скрытого бинарного изображения и его ПЧС были сделаны следующие предположения: 1)входное СБИ записывается на голограмму (или субголограмму) сфокусированного изображения (ГСФИ) по технологиям дот-матрикс или электронным лучом, с которой оно восстанавливается в плоскости носителя голограммы, т.е. плоскости голограммы и скрытого изображения совпадают; 2) входное СБИ представляет собой двухмерное изображение, состоящее из элементарных изображений (участков) с видимым некодированным бинарным изображением и элементарных изображений (участков) со скрытым некодированным бинарным изображением (например, микротекстом);

3) отдельные элементарные изображения (участей) в свою очередь состоят из голопикселей, заполненных дифракционными решетками различной ориентации и с различными опорными пространственными частотами, которые не накладываются друг на друга; 4) входное СБИ представляет собой тонкий фазовый транспарант с синусоидальным профилем рельефа, высота которого не зависит от опорной пространственной частоты. На рис.7 показана структура типового входного СБИ.

Математическая модель входного СБИ включает разбиение СБИ на N элементарных изображений (ЭИЗ), как показано на рис.7, заполненных в свою очередь голопикселями (размером аха) с различными ориентациями решеток и опорными пространственными частотами и . Коэффициент отражения всего СБИ представляется в виде

рН*>у) = |>,ЭШМ' где = есть

коэффициент отражения г-го элементарного изображения, h -глубина рельефа, f™ (х,>|)-апертурная функция г-го элементарного изображения размером bx.b. Учитывая, что каждое i-oe элементарное изображение состоит из М квадратных голопикселей и ехр(гЛсоза) может быть разложена в ряд по функциям Бесселя, получим ПЧС входного СБИ в виде

р'СЕИ (vs,vy) = |a2 sine[паvx,navy] jj exp[~t2x (*;nv, + y™vy)] j®

®{ Л {Щ5 (v,,v, ) + J, (*й)|> (v, + , v, + ) + * (v, - , - )] --J3 {kk)[s(vx + 2v^,vy + 2v^)+S(vx-2^,vy -2./°")] +

It" 3

Из проведенного анализа следует, что ширина основного пика спектра апертурной функции элементарного изображения f{'m{yJ,vy') зависит от его формы и размеров и изменяется в пределах от Avmin =l/6mm до Avm„=l/6min. Дня элементарных изображений наблюдаемых глазом на практике, характерный размер структуры колеблется от ¿>mill = 0,1 мм до bm:K = 10 мм. В результате ширина основного спектрального пика ограничена сверху Лкпш = 10 мм"', т.е. на два порядка меньше величины опорных пространственных частот. Учитывая, что размеры ЭИЗ (например, микротекстов) значительно меньше размеров самого СБИ, которое обычно на практике равно 10-40 мм, то спектральные пики формируемые ими значительно шире, но из-за чрезвычайно малой площади, занимаемой этими элементами, их вклад в энергетику спектра пренебрежимо мал. Например, площадь фразы «МИКРОТЕКСТ» с высотой букв 200 мкм составляет 0,2 % от площади всей голограммы 20 х 20 мм, что соответствует 0,2 % от энергии спектра всей голограммы. Ширина спектрального пика ЭИЗ в ПЧС СБИ на 2 порядка меньше опорной частоты, которой этот ЭИЗ заполнен. На нулевой частоте складываются спектральные пики всех ЭИЗ, что затрудняет идентификацию ЗГ по частотам, ниже опорных (менее ). На частотах, выше опорных (более ), форма спектральных пиков на удвоенных, утроенных и т.д. опорных пространственных частотах отличаются от формы пиков непосредственно на опорных частотах только множителем функцией Бесселя соответствующего порядка, причем для А = 2я7г/Л = 1,99 выполняется неравенство Jii(A)<Ji(a) для всех «>2. Поэтому высокие пространственные частоты являются избыточными для идентификации ЗГ. Кроме того, поскольку в технологии dot-matrix всегда выполняется условие < , то спектральные пики на удвоенных опорных пространственных частотах не попадают в интервал частот от v°!n до С, • Дпя идентификации ЗГ необходимо рассматривать ПЧС входного (эталонного) СБИ только в диапазоне частот от до , на котором будут располагаться спектральные пики для данного СБИ

на их опорных пространственных частотах с множителем /У, {Иг). Таким образом, необходимой частью процесса спектрального анализа СБИ является фильтрация (режектирование) низких (менее у°"„ , включая нулевую частоту) и высоких (выше уты ) пространственных частот. Интегральные параметры ПЧС СБИ определяются в виде нормированной суммы амплитуд гармоник спектра А(у,(р) в зоне, выделенной в заданных интервалах пространственных частот Ли (с количеством интервалов разбиения по частоте Ии) и угловых параметров Дср (с количеством интервалов разбиения по углу Ы^-тг / А<р) , как это показано на рис. 8 (I квадрант).

Для упрощения анализа предполагалась осевая симметрия ПЧС входного СБИ, что в большинстве случаев имеет место на практике. В результате проведенного анализа из совокупности интегральных параметров (частотного, углового и др.) был выбран интегрально-секторный параметр (ИС-параметр), описывающий ПЧС входного СБИ в требуемых интервалах пространственных частот и углов (рис. 8). ИС-параметр Доопределяется как нормированная величина интеграла от спектра мощности в плоскости пространственных частот от (игДг)/2) до и (и,+Д-и/2) по сектору от (<р;-Дср/2) до (<р;+Д<р/2) и пропорционален энергии ПЧС в квадратном секторе(в пересечении секториального угла <р] и полукольца иг1)

ПЧССКБИ

параметров

Показано, что для описания ПЧС СБИ достаточно сформировать массив ИС-

Ал-Ял',

для всех / = и ] = \...И . Для

ы

Ял',,.--0*, ,

случая субголограмм массив ИС-параметров определяет ее дифракционную эффективность на различных интервалах пространственных частот и ориентаций дифракционных решеток в ПЧС СБИ.

С целью повышения вероятности идентификации ЗГ по ПЧС входного и эталонного СБИ было предложено дополнительно определить в спектрах параметры координатных точечных пиков (КТП-параметры) и комбинацию из ИС-параметров и КТП-параметров, называемых далее комбинированными интегрально-точечными параметрами (КИТ-параметры), полученных в результате выборки отсчетов ПЧС в электронном тракте и сформированных в виде цифровых численных массивов. КТП-параметры ПЧС СБИ определяются в виде массива координатных остроконечных пиков Ь = \уу,<р^уг,(рг...уы,<ры\, амплитуды и размеры которых превышают наперед заданные пороги, т.е. под остроконечным спектральным пиком понимается наличие четко выраженного локального максимума в ПЧС с высоким контрастом в окрестности малого радиуса (IV квадрант-белый крестик на рис.8).

Разработана математическая модель процесса идентификации ЗГ в электронном тракте ОЭП на основе корреляционного алгоритма сравнения цифровых сигналов, описываемых цифровыми численными массивами КИТ-параметров ПЧС входного и эталонного СБИ. При этом эталонные СБИ предварительно вводятся в оптический тракт КОС для формирования ПЧС эталонных СБИ и после пространственной фильтрации и регистрации с помощью ФПУ-МПИ, из ПЧС каждого эталонного СБИ формируются КИТ-параметры в виде цифровых численных массивов, сохраняемых в памяти компьютерами под соответствующими номерами. Аналогично формируются КИТ-параметры для входных СБИ. Предложенная математическая модель позволила установить зависимость между параметрами скрытых изображений и вероятностью идентификации ЗГ.

Пусть ПЧС входного СБИ описывается координатным массивом ь(у1}(р^ остроконечных пиков и массивом ИС-параметров £> , . Тогда можно определить КИТ-параметры в виде массива ¿д = \у„ф„0,}ц , характеризующего спектр

мощности одновременно по некоторым интегральным и точечным параметрам вида

Ь0=\у1,<р1,01',У2,<р2,01..Ун,<ры,Вк\. В результате в электронном блоке выпол-

14 /п вход\ (пэтлл\

няются следующие операции: 1) определяются массивы / }

ИС-параметров для ПЧС входного и эталонного СБИ; 2) определяется число общих

пиков, которые присутствуют в массивах ПЧС эталонного ЬЭТАЛ = ф^В^™} и

ПЧС входного Ьвход - ^1,<р,,О111Х0Л }дг СБИ;3) определяется список совместимых пиков Ьс = {оттр И3™^ к, который содержит только ИС-параметры ПЧС эталонного и входного СБИ, координаты пиков которых совпали; 4) определяется коэффициент корреляции к(ввх,ВЭТ,фА- £ ]Г ^В^В?* , где фк=хк/Л^ -угол

поворота сектора, кратный интервалу разбиения интегральной характеристики Д(р; 5) формируется решение об идентификации ЗГ, если выполняется соотношение К^В8* ,ВЭТ}>17, где й-пороговый уровень, определяемый выбранным критерием

обнаружения. Для случая критерия Неймана-Пирсона, при заданной вероятности ложной тревоги Рт были получены выражения для вероятности правильной

Микрообъектив

Документ

Микродиафрагма

Рис. 9. Оптическая схема КОЭС «Голоспектр-1»

обнаружения Рпо в зависимости от отношения сигнал/шум в плоскости спектрального анализа. Показано, что при заданных параметрах СБИ: размер 2x2 мм, число голопикселей-128х128; набор пространственных частот-900,1400,1600 мм" на частоте 1400 мм"! ориентации решеток- я/4,яг/2, Згг / 4; в спектре мощности 9 пиков; пороговое значение коэффициента корреляции к = 0,9, отношение сигнал/шум /¿-100 и вероятность ложной тревоги Рпт < 10-6, то вероятность идентификации ЗГ составила не менее 0,98.

С целью проверки основных теоретических положений и результатов математического моделирования были разработаны макеты когерентного оптико-электронного спектроанализатора (КОЭС) «Голоспектр-1» и некогерентного оптико-электронного спектроанализатора (НКОЭС) «Г'олоспектр-2». На рис. 9 приведена оптическая схема КОЭС «Голоспектр-1», предназначенного для контроля подлинности ЗГ, нанесенных на пластиковые карточки. Оптическая схема включает лазерный диод (Л ~ 405 нм, мощность излучения-25 мВт), фотоприемное устройство на основе сканирующей линейки фотодиодов и фурье-преобразующий объектив.

Линейка фотодиодов ^^ СКБИ

Траектория сканирования ЛФ

Защитная Фурье-преобразующий голограмма объектив /

В макете диаметр ЗГ был равен 25 мм, фокусное расстояние /'=75 мм, максимальная пространственная частота 1600 мм"1. В макете КОЭС использовалась специализированная линейка фотодиодов с разрешением 600 точек на дюйм (размер фотоячейки 42 мкм) и областью сканирования от 90x50 мм до 150x150 мм. Таким образом, размер элемента приемника изображения по порядку величины соответствует ширине спектрального пика ПЧС СКБИ. Экспериментально было показано, что КИТ-параметры полностью определяются сектором ПЧС входного СБИ, заключенным в интервале пространственных частот от 900 до1600мм"' и ориентаций решеток в секторе от 0 до ж. В этом секторе ПЧС СБИ состоит из отдельных узких спектральных пиков. Это позволяет поставить в соответствие каждой ЗГ свой цифровой массив КИТ-параметров, сохраняемых в базе данных эталонных голограмм. Экспериментальные исследования показали, что вероятность правильного обнаружения составила 0,94 , а вероятность ложной тревоги составила Рлт=3.10"7 (при заданном по критерию Неймана-Пирсона пороговом уровне

23

Ьпор=0>9). В макете некогерентного НКОЭС «Голоспектр-2» вместо лазера были использованы четыре светодиода с длинами волн света 0,47 мкм, 0,55 мкм, 0,65 мкм и ИК-излучения с длиной волны 0,85 мкм, а для регистрации использовались четыре линейки с 8-мью фотодиодами в каждой. При количестве испытаний по 2000 раз на каждую пластиковую карточку вероятность правильного обнаружения для НЕСОЭ «Голоспектр-2» удалось повысить до значения 0,97.

В пятой главе представлена теория когерентно-оптического процессора (КОП) для контроля подлинности ЗГ, реализующего оптическую свертку функций входного и эталонного СКБИ с помощью операции их цифрового векторно-матричного умножения. Приведены математическая модель КОП и анализ преобразования сигналов в оптическом тракте, позволившие получить математические соотношения, устанавливающие зависимость между параметрами оптоэлектронных элементов, параметрами нелинейности рельефно-фазовых субголограмм, параметрами дискретной функции рассеяния 1-го рода когерентной оптической системы, учитывающей перекрестные помехи между каналами матричного ПМС и матричного приемника, и вероятностью ошибки на единицу младшего разряда в выходной плоскости оптической системы КОП.

Показано, что известный алгоритм умножения двух двоичных чисел с помощью операции свертки над их цифровыми представлениями, называемый алгоритмом цифрового умножения с помощью аналоговой свертки (ЦУАС), может быть реализован в оптическом тракте КОП с помощью операции векторно-матричного умножения коэффициентов пропускания транспарантов, содержащих СКБИ в виде двоичного позиционного кода, и эквивалентен корреляционному алгоритму сравнения входного и эталонного СКБИ, восстановленных с субголограмм Фурье. На основе данного положения был предложен метод контроля подлинности ЗГ с оптической сверткой функций входного и эталонного СКБИ, восстановленных с субголограмм, выполняемой в КОП с помощью операции их цифрового векторно-матричного умножения.

Показано, что входное и эталонное СКБИ представляют собой бинарные изображения, в которых формируются группы из N элементов (обычно N=8), пространственно позиционируемые в виде строк и столбцов. Это позволяет рассматривать их как эквивалентные математические векторы, столбцы и матрицы, состоящие из чисел в двоичной форме, а обработку таких изображений - как эквивалентные математические операции над векторами и матрицами.

Проведен анализ преобразования сигналов в оптической схеме КОП, реализующего алгоритм ЦУАС с помощью оптической свертки в области пространственных частот. Показано, что главным достоинством этой схемы является требование статичности во времени функций входного и эталонного СКБИ, восстановленных с субголограмм Фурье. При этом коэффициент пропускания Тэт(х,у) транспаранта с эталонным СКБИ, выбираемый из базы данных эталонных сигналов, принимается за эталонный вектор, а функция пропускания ХВХод(х,у) транспаранта со входным СКБИ, восстановленного со входной субголограммы Фурье, принимается за входной вектор. На рис.10 приведена оптическая схема КОП с векторно-матричным умножением входного и эталонного СКБИ, реализующего свертку оптических сигналов по алгоритму ЦУАС в области пространственных частот, где 1-лазер, 2-коллимирующий объектив, 4- ПМС-ЖК с эталонным СКБИ,

3 и 6 - фурье-преобразующие объективы (ФПО), 5- входная субголограмма Фурье, восстанавливающая входное СКБИ, 7 - ФПУ МПИ.

Входное СКБИ представлено в виде Фурье-образа входного вектора-столбца Р{/вх(~€<~т?)} > состоящего из бинарных чисел, и записано в виде субголограммы Фурье 5, установленной в частотной плоскости. Эталонное СКБИ представлено в виде эталонного вектора-столбца /эт(х,у) (или столбцов эталонной матрицы), состоящего из бинарных чисел, вводимого в оптический тракт КОП с помощью ПМС-ЖК 4. После первого ФПО 3 в плоскости входной субголограммы Фурье формируется распределение комплексной амплитуды пропорциональное ПЧС эталонного СКБИ.

Рис. 10. Функциональная оптическая схема КОП, реализующего оптическую свертку входного и эталонного СКБИ в области пространственных частот с помощью операции

векторно-матричного умножения

После отражения лазерного излучения от входной субголограммы Фурье с нее восстанавливается распределение комплексных амплитуд пропорциональное ПЧС входного СКБИ. В результате умножения амплитудного коэффициента пропускания субголограммы Фурье с распределением комплексных амплитуд пропорциональным ПЧС эталонного СКБИ, формируется результирующее распределение комплексных амплитуд, пропорциональное произведению ПЧС входного СКБИ и ПЧС эталонного СКБИ. Для осуществления свертки выполняется преобразование Фурье от результата произведения Фурье образов с

помощью второго ФПО 6. В результате в плоскости ФПУ-МПИ 7 формируется распределение интенсивности лазерного излучения, пропорциональное свертке коэффициентов пропускания входного т^(х.у) и эталонного тэт(х,у) векторов-столбцов

Р ' Р

£г_ У' Р ' Р

(7)

где р -линейное увеличение оптической системы; х,у -координаты в плоскости входного транспаранта ПМС-ЖК; х№ уи -координаты в плоскости анализа; и / 6 - фокусные расстояния ФПО 3 и б; 9 - угол восстановления входного СКБИ.

Показано, что нелинейность рельефно-фазовых субголограмм Фурье приводит к появлению дополнительных членов разложения в выражении для пропускания субголограммы и к изменению в соответствии с коэффициентами нелинейности величины амплитуды в каждом из дифракционных порядков за счет перераспределения энергии. Показано, что в рабочем пучке первого порядка, дифрагировавшем на субголограмме Фурье, кроме полезного сигнала восстановленного входного СКБИ появляется фоновый сигнал, причем отношение сигнал-фон не превышает 2-х раз для случая максимальной дифракционной эффективности и максимальной фазовой модуляции коэффициента пропускания субголограммы. Для получения максимального отношения сигнал/фон в рабочем порядке дифракции необходимо повышать значение отношения интенсивностей объектного и опорного пучков при записи субголограммы Фурье и уменьшать дифракционную эффективность в первом порядке дифракции за счет снижения глубины модуляции фазы объектной волны. При этом минимальное значение глубины модуляции фазы ограничено уменьшением дифракционной эффективности голограммы в рабочем порядке дифракции до величины, при которой потребуется в несколько раз увеличивать мощность излучения лазера, что приводит к увеличению массо-габаритных параметров оптической схемы и усложнению всей конструкции КОП.

Представлена математическая модель оптического тракта КОП, учитывающая влияние шумов и погрешностей оптоэлектронных элементов на вероятность ошибки при вычислении свертки сигналов в выходной плоскости КОП. Проанализированы основные погрешности и шумы оптоэлектронных элементов: 1) разброс параметров коэффициентов пропускания отдельных элементов ПМС-ЖК, 2) разброс чувствительности элементов (мультипликативная погрешность) и аддитивные шумы матричного приемника излучения и 3) нелинейность АЦП, которые вместе приводят к различию потоков мощности излучения, представляющих логические переменные О и 1, и возникновению ошибки вычислений на выходе оптико-электронного тракта.

Для разработанной математической модели КОП была определена вероятность ошибки вычислений на двоичную единицу младшего разряда (ДЕМР) на выходе АЦП при обработке сигналов в электронном блоке. На выходе оптико-электронного тракта имеют место цифровые сигналы и появление на выходе АЦП цифр 0 и 1 равновероятно. Для определения вероятности ошибки в этом случае используется критерий "идеального наблюдателя", при котором вероятность ошибки ДЕМР определяется как Рош~ '/:(Рлт +Рпр), где Рлт и Рпр - вероятности ложной тревоги и пропуска сигнала. В предположении статистической независимости погрешностей и шумов и распределении плотности вероятности оптоэлектронных элементов КОП по нормальному закону, было получено выражение для вероятности ошибки на ДЕМР

л.-°4Г

-¿[20^/0-^272-] ^ V ) К ))

= 0.5/

ехр(—¿у)

где Ф-интеграл вероятности; ЬГ-размерности входного и эталонного векторов; Д, -величина нелинейности АЦП; сгл,_, и - средне1свадратические значения (СКЗ) модуляционной характеристики АЦП; СКЗ, определяемое точностными

параметрами оптоэлектронной элементной базы КОП; Упор=(^-0,5)- пороговое значение для АЦП; |д - отношение сигнал на выходе АЦП. Рассмотренные математические модели АЦП и погрешностей оптоэлектронных элементов позволяют провести статистический расчет, т.е. определить функционал, связывающий вероятность ошибки Рш на ДЕМР с размерностью N и совокупностью параметров качества-среднеквадратических значений (СКЗ), дисперсии погрешностей и шумов оптоэлектронных элементов КОП. Для упрощения расчетов было введено понятие трех видов оптоэлектронной элементной базы КОП: 1) серийная ЭБ с СКЗ погрешностей и шумов непосредственно измеренными на лучших образцах выпускаемой элементной базы; 2) экспериментальная ЭБ с СКЗ, получаемыми в условиях тщательной настройки и юстировки элементов; 3) перспективная ЭБ с минимально возможными СЮ. Были получены математические выражения, показывающие зависимость вероятности ошибки от размерности N входного вектора (числа слагаемых) для различных типов элементной базы и от отношения сигнал/шум на выходе АЦП. Показано, что: 1) при размерности входного вектора N=8 значение вероятности ошибки составляет 10'6 для серийной элементной базы, 10"7 для экспериментальной элементной базы, 10"9 для перспективной элементной базы; 2) при размерности входного вектора N=20 значение вероятности ошибки не превышает допустимую величину, равную 10'3 для всех типов элементной базы; 3) при размерности входного вектора N=8 и значении отношения сигнал/шум (.1=75 значение вероятности ошибки составляет 103 для серийной элементной базы и 10'6 для экспериментальной элементной базы; 4) из всех возмущающих факторов наиболее существенное влияние на точность вычислений оказывают шумы и погрешности приемника излучения, а также нелинейность АЦП.

Представлена математическая модель перекрестных помех между каналами матричного ПМС и матричного приемника при обработке сигналов в оптическом тракте КОП. Показано, что перекрестные помехи обусловлены осцилляциями вида функции рассеяния когерентной оптической системы и проявляются в наложении «хвостов» функции рассеяния на соседние элементы эталонной матрицы и матричного фотоприемника, что приводит к ошибкам при умножении транспарантов-столбцов и поэлементном сложении векторов в плоскости приемника и, следовательно, к появлению ложного сигнала ошибки. Показано, что функция рассеяния может быть представлена в дискретном виде, а для анализа достаточно использование дискретной функции рассеяния 1-го рода, при которой первый порядок (первый максимум) функции рассеяния накладываются не более, чем на соседние элементы матрицы ПМС и элементы матричного приемника излучения. Получено математическое выражение для вероятности ошибки, показывающее ее

зависимость от параметров дискретной функции рассеяния 1-го рода - диаметра кружка рассеяния и ряда конструктивных параметров оптической системы. Показано, что при диаметре кружка рассеяния в пределах с!=0.02-0.03 мм , величина энергии в первом порядке дискретной функции рассеяния 1-го рода составляет величин}' Ькр]=0,0236, и при размерности входного вектора N=8 , вероятность ошибки, обусловленная перекрестными помехами, не может превышать предельно-допустимой величины 10"4.

С целью проверки теоретических положений и результатов математического моделирования был разработан макет КОП «Голопро-1» на основе ПМС типа МДП-ЖК, оптическая схема которого приведена на рис.11, и проведены его экспериментальные исследования по идентификации ЗГ со СКБИ, восстановленными с субголограмм Фурье.

В качестве тестовых оптических сигналов были использованы: 1) входное СКБИ, восстановленное со входной субголограммы Фурье, в виде 8-ми разрядного вектора; Субголограмма

со входным скрытым кодированным, цифровым изображением

Пространственно-временной модулятор света ПВМС-ЖК

1-й фурье-

преобразующий

объектив

Управляющий компьютер

Рис. 11. Функциональная оптическая схема макета КОП «Голопро-1»

2) эталонное СКБИ в виде эталонной матрицы размерностью ЫхМ=8х8 элементов, выводимое из электронного тракта в оптическую систему процессора с помощью ПМС, причем логической "Г' элемента эталонного вектора соответствует коэффициент пропускания ячейки ПМС-ЖК равный 1, а логическому "О" элемента эталонного вектора соответствует коэффициент пропускания ячейки ПМС равный 0.

Проведенные экспериментальные исследования подтвердили работоспособность макета КОП «Голопро-1» для контроля подлинности ЗГ по СКБИ, заданных в виде векторов, а также правильность полученных теоретических результатов, технических решений и методики расчета и проектирования подобных КОП.

В заключении сформулированы и приведены основные выводы, научные и практические результаты работы. 28

3. ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

В диссертационной работе решена крупная научно-техническая проблема разработки методов и проектирования ОЭП для контроля подлинности защитных голограмм, имеющая важное значение для развития оптико-электронного приборостроения в области оптических технологий защиты документов от подделки и обеспечения безопасности документооборота в стране. Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1) обоснованы и разработаны новые методы контроля подлинности ЗГ:

- метод контроля подлинности ЗГ на основе корреляционного анализа в МКОК с совместным преобразованием Фурье функций ПЧС нескольких входных и эталонных СКБИ, восстановленных с субголограмм Фурье или Фраунгофера;

- метод контроля подлинности ЗГ на основе пространственно-частотного анализа функции входного СБИ, восстановленного со входной субголограммы, в оптическом тракте КОС и сравнения по корреляционному алгоритму цифровых массивов комбинированных интегрально-точечных параметров, характеризующих ПЧС входного и эталонного СБИ, в электронном тракте ОЭП;

- метод контроля подлинности ЗГ на основе оптической свертки функций входного и эталонного СКБИ, восстановленных с субголограмм, выполняемой в когерентно-оптическом процессоре с помощью операции их векторно-матричного умножения;

2) разработана математическая модель оптического тракта МКОК с СПФ нескольких ПЧС СКБИ, восстаноленных с субголограмм Фурье (Фраунгофера), и проведен анализ преобразования сигналов, позволившие получить математические выражения, устанавливающие зависимость между параметрами нелинейности рельефно-фазовых субголограмм, амплитудных и геометрических искажений оптических сигналов, погрешностями позиционирования субголограмм и величиной интенсивности корреляционных максимумов, отношением сигнал/шум и вероятностью идентификации в выходной плоскости оптической системы МКОК;

3) разработана математическая модель ПЧС СБИ, сформированного в оптическом тракте КОС, позволившая однозначно описать спектр совокупностью интегрально-секторных параметров (ИС-параметры) и комбинированными интегрально-точечными параметрами (КИТ-параметры), сформированными в виде цифровых численных массивов путем выборки отсчетов из зарегистрированного ПЧС СБИ в электронном тракте ОЭП; разработана математическая модель процесса идентификации ЗГ, построенного на корреляционном алгоритме сравнения цифровых массивов КИТ-параметров ПЧС входного и эталонного СБИ, показавшая, что для заданных геометрических параметров СБИ, уровня порога равного Ъпар = 0,9 и отношения сигнал/шум выходных сигналов равного ¡1=100, вероятность правильного обнаружения и вероятность ложной тревоги составили Р/?о=0,98 и Рлт=3-10"7.

4) разработана математическая модель КОП, позволившая характеризовать точностные параметры процессора вероятностью ошибки на единицу младшего разряда и определить математические выражения, связывающие вероятность ошибки с отношением сигнал/шум в выходной плоскости оптического тракта процессора; получены математические выражения, определяющие зависимость вероятности ошибки от величины динамического диапазона процессора, параметров погрешностей и шумов оптоэлектронных элементов, нелинейности АЦП и погрешностей дискретизации функции рассеяния 1-го рода когерентной оптической системы; показано, что для предельно-допустимого значения

29

вероятности ошибки равного 10"3 и отношения сигнал/шум не менее 40 , размерность входного вектора может лежать в требуемых на практике пределах N=8-16 бит; разработана математическая модель перекрестных помех между каналами обработки сигналов в оптическом тракте КОП и получены математические выражения, определяющие зависимость вероятность ошибки от параметров дискретной когерентной функции рассеяния 1-го рода и конструктивных параметров оптической системы;

5) разработаны оригинальные оптические схемы и методики проектирования ОЭП контроля подлинности ЗГ и проведены экспериментальные исследования:

- макетов когерентно-оптических корреляторов «Голокор-1» на основе оптически управляемого ПМС «ПРИЗ», «Голокор-2» на основе ПМС типа МДП-ЖК, «Голокор-3» с цифровой обработкой СКБИ, предназначенных для массового в потоковом режиме контроля подлинности ЗГ на ценных бумагах, бумажных и пластиковых документах в реальном масштабе времени; при использовании в макете «Голокор-2» входной субголограммы Фраунгофера, восстанавливающей три различных входных СКБИ, вероятность правильного обнаружения составила 0,9, а значение отношения сигнал/шум не менее 50;

- макетов когерентно-оптического «Голоспектр-1» и некогерентно-оптического «Голоспектр-2» спектроанализаторов, предназначенных для выборочного контроля подлинности ЗГ на бумажных и пластиковых документах в квазиреальном масштабе времени; при количестве испытаний до 2000 раз на каждую пластиковую карточку вероятность правильного обнаружения для НКОЭ «Голоспектр-2» составила 0,97;

- макета когерентно-оптического процессора «Голопро-1» на основе ПМС типа МДП-ЖК, предназначенного для выборочного контроля подлинности ЗГ на паспортах, бумажных и пластиковых удостоверениях вне реального времени, и показавшего, что при размерности входного вектора N=8 значение вероятности ошибки составило не более Ю-*5.

Проведенные экспериментальные исследования и полученные экспериментальные результаты перечисленных макетных образцов ОЭП для автоматического контроля подлинности ЗГ подтвердили правильность разработанных в диссертации теоретических положений и математических моделей. Результаты диссертации опубликованы в 98 работах. Основные из них;

1. Информационная оптика / H.H. Евтихиев [и др.]. М: МЭИ, 2000. 611с.

2. Одиноков С.Б. Оптико-электронный матричный процессор для идентификации защитных головами с кодированными скрытыми изображениями // Оптический журнал. 2006. Т. 37. №7. С. 29-37.

3. Одиноков С.Б., Петров A.B. Анализ точностных параметров оптико-электронного матрично-векторного процессора обработки цифровой информации // Квантовая электроника. 1995. Т. 22. №10. С. 1001-1008.

4. Одиноков С.Б. Методы и оптико-электронные процессоры для идентификации защитных голограмм с кодированными скрытыми изображениями // Ю.Н. Денисюк

- основоположник отечественной голографии: сборник трудов Всероссийского семинара. 2007. С. 129-137.

5. Одиноков С.Б., Борисов М.В. Оптическая система записи и считывания матрицы голограмм // Автометрия. 2000. № 6. С. 33-43.

6. Одиноков С.Б. Анализ схем оптико-электронных идентификаторов защитных голограмм с кодированными скрытыми изображениями // Вестник МГТУ. Приборостроение. 2005. Специальный выпуск. МГТУ 175 лет. С. 67-75.

7. Получение и считывание голограмм со скрытым изображением / С.Б. Одиноков [и др.] // Вестник МГТУ. Приборостроение. 2004. №1(54). С. 37-55.

8. Одиноков С.Б., Щербинин М.В. Анализ погрешности установки кодирующей маски в схемах получения плоских голограмм // Автометрия. 2000. № 6. С. 23-33.

9. Одиноков С.Б. Классификация специальных элементов в защитных голограммах и их идентификация подлинности // ГОЛОЭКСПО-2007: сборник трудов 4-й Международной конференции. Москва, 2007. С. 23-24.

10. Одиноков С.Б., Квашин В.А. Влияние дискретной передаточной функции на точность вычислений в акустооптическом матрично-векторном процессоре //Вестник МГТУ. Приборостроение. 1997. № 3. С. 71-79.

11. Odinokov S.B. Access control holographic system based on joint transform correlator and image encoding//Optical Memoiy & Neural Networks (Information Optics). 2Ö08. V. 17. №3.P. 220-231.

12. Odinokov S.B., Petrov A.V. Analysis of addition accuracy in optoelectronic matrix vector multiplier // International Journal of Optoelectronics London. 1994. V. 9, №4. P. 315-323.

13. Одиноков С.Б., Павлов А.Ю. Оптико-электронный матричный идентификатор защитных голограмм // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2005. Т. 4. №4-5. С. 104-116.

14. Одиноков С.Б., Лушииков Д.С., Павлов А.Ю. Программно-аппаратный комплекс «ГОЛОИНИД» для индивидуализации и идентификации защитных голограмм со скрытым кодированным изображением // Вестник МГТУ. Приборостроение. 2008. №4(73). С. 115-121.

15. Одиноков С.Б., Павлов А.Ю. Анализ оптических схем стенда для получения специального голографического защитного элемента и устройства контроля подлинности защитных голограмм // Вестник МГТУ. Приборостроение. 2009. №2 (75). С. 31-50.

16. Разработка и исследование метода и оптической системы получения мультиплексных голограмм в системах архивной оптико-голографической памяти

/ С.Б. Одиноков [и др.] // Оптический журнал. 2009. Т. 76. №7. С. 3-9.

17. Одиноков С.Б. Оптико-электронное устройство контроля подлинности защитных голограмм на основе анализа пространственного спектра // Естественные и технические науки. 2010. №2 (46). С. 256-260.

18. Одиноков С.Б., Жердев А.Ю. Пространственно-частотный спектральный анализ и оптико-электронный спектроанализатор для контроля подлинности защитных голограмм // Мир техники кино. 2010. №15. С. 8-17.

19. Odinokov S.B., Sherbinin M.V. Comparative analysis of optical arrangements intended for recording of holograms with optically encoded and concealed images // Optical Memory & Neural Networks (Information Optics). 2008. V. 17. №4. P. 263-270.

20. Анализ влияния характеристик акустооптического матрично-векторного процессора на точность вычислений / С.Б. Одиноков [и др.]. // Оптический журнал. 1996. №10. С. 53-56.

21. Одиноков С.Б., Вихарев C.B., Сенысин В.М. Некоторые проблемы сертификации специальных защитных знаков по опыту работы испытательной лаборатории // Системы безопасности связи и телекоммуникации. 1998. С. 98-102.

22. Одиноков С.Б., Борисов М.В. Оптическая система устройства для получения матрицы голограмм // Вестник МГТУ. Приборостроение. 1998. № 3. С. 14-23.

23. Одиноков С.Б., Сальников Е.Е. Исследование качества радужных топографических изображений на основе измерения модуляционной передаточной функции //Автометрия. 2002. №3. С. 71-79.

24. Одиноков С.Б. Методы и оптико-электронные приборы для контроля подлинности защитных голограмм со скрытыми изображениями // ГОЛОЭКСПО-2009: сборник трудов б-й Международной конференции. Киев, 2009. С. 33-36.

25. Research of a method and optical system for record multiplex holograms in system of holographic memory / S. Odinokov [et al.] // Proc. SPIE. 2009. V. 7358. P.735816-1-735816-7.

26. Одиноков С.Б., Сагателян Г.Р. Технология изготовления дифракционных и голограммных оптических элементов с функциональным микрорельефом поверхности методом плазмохимического травления // Вестник МГТУ. Приборостроение. 2010. №2 (79).

27. Изготовление голографического зеркала на основе слоя бихромированной желатины / С.Б. Одиноков [и др.] // Оптический журнал. 2011. Т. 78, №2. С. 36-41.

28. Одиноков С.Б., Борисанова А.О. Измерение амплитудно-фазовой модуляционной характеристики жидкокристаллического модулятора света, используемого в системе голографической памяти // Мир техники кино. 2011. №19. С. 23-31.

29. Устройство для контроля подлинности голограмм: пат. № 2103741 РФ / С.Б. Одиноков [и др.] // БИ. 1998. №12.

30. Устройство для идентификации ценных бумаг: пат. №43672 РФ / С.Б. Одиноков [и др.] // БИ. 2005. №3.

31. Способ защиты голограмм от подделки и устройство автоматического контроля подлинности голограммы: пат. №2246743 РФ / С.Б. Одиноков [и др.] // Изобретения. 2005. №5.

32. Патент Российской Федерации No 2103741. Устройство для контроля подлинности голограмм /Бондарев JI.A., Куракин C.B., Курилович A.B., Одиноков С.Б., Смык А.Ф.//БИ, №12-27.01.1998.

Подписано к печати 23.05.11. 3аказ№374 Объем 2,0 печ.л. Тираж 100 экз. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д.5 (499) 263-62-01

Введение

1. Анализ видимых и скрытых оптических элементов и изображений защитных голограмм

1.1. Общие сведения о методах получения защитных голограммах

1.2. Описание дифракционных и голограммных оптических элементов защитных голограмм

1.3. Основные типы видимых изображений, воспроизводимых с защитных голограмм

1.4. Основные типы скрытых изображений защитных голограмм, воспроизводимые с помощью оптических приборов для визуального наблюдения

1.5. Оптические аналоговые методы кодирования-декодирования скрытых изображений на основе использования амплитудно-фазовых масок

1.5.1. Анализ преобразования оптических сигналов в схемах получения субголограмм с амплитудно-фазовой кодирующей маской в предметной ветви

1.5.2. Анализ преобразования оптических сигналов в схемах получения субголограмм с амплитудно-фазовой кодирующей маской в опорной ветви

1.6. Анализ влияния погрешности позиционирования амплитудно-фазовой кодирующей маски при восстановлении с субголограмм скрытых кодированных изображений

1.7. Цифровой метод формирования оптических скрытых кодированных изображений

1.7.1. Классификация скрытых кодированных бинарных изображений, получаемых в виде субголограмм на защитных голограммах

1.7.2. Цифровой метод получения и обработки входного и

З • • Єтр. эталонного; скрытых кодированных: бинарных изображений; -восстановленных с субголограмм

1.8; Описание м параметры оптических приборов для контроля подлинности защитных голограмм серийного производства 80і

Выводы по главе

21. ; Методы* ш. обобщенная Г структурная; схема? ОЭШ для? автоматического; контроля;« подлинности? защитных- 'голограмм« с СКБИ '

2.1. Обоснование методові идентификации» защитных голограмм сравнением входного и эталонного СКБИ

2.2. Обобщенная структурная схема5 ОЭП для автоматического -контроля подлинности защитных голограмм с СКБИ

2.2.1. Структурно-функциональная схема ОЭП для автоматического контроля подлинности защитных голограмм с внутреннимивходным иэталоннымСКБИ

2.2.2. Структурно-функциональная схема ОЭП для автоматического контроля подлинности защитных голограмм с вводом эталонного СКБИ из внешней памяти и базы данных 101 Выводы по главе 2 104 3; Теория и математическая модель модифі іцированного . когерептно-оптического коррелятора' с , совместным преобразованием Фурье ПЧС СКБИ и когерентно-оптические корреляторы для контроля подлинности защитных голограмм . 105 3.Iі.,Математическая-модель и анализ-:преобразования сигналов в оптической схеме получения; матрицы нескольких субголограмм

Фурье с СКБИ

3.1.1 Математическая модель оптического тракта записи матрицы нескольких субголограмм Фурье с СКБИ

3.1.2 Математическая модель оптического тракта записи матрицы нескольких субголограмм Фраунгофера с СЬСБИ

3.2 Математическая модель и анализ преобразования,сигналов в оптическом тракте МЕСОК СПФ в плоскости восстановления СКБИ

3.2.1 Анализ преобразования сигналов в оптическом тракте МКОК СПФ в плоскости? восстановления входного и эталонного СКБИ

3.2.2 Анализ преобразования сигналов в оптическом тракте МКОК СПФ в плоскости восстановления нескольких входных и эталонного СКБИ

3.3 Анализ влияния нелинейности субголограмм на параметры МКОК СПФ

3.3.1. Анализ влияния нелинейности экспозиционной характеристики фазовой регистрирующей среды на коэффициент пропускания субголограммы

3.3.2. Анализ влияния нелинейности субголограммы на параметры корреляционных пиков в выходной плоскости МКОК СПФ

3.4. Анализ искажений сигналов в оптическом тракте МКОК СПФ с субголограммами Фраунгофера входного и эталонного СКБИ

3.4.1. Амплитудные искажения параметров оптических сигналов в выходной плоскости корреляционного анализа

3.4.2. Геометрические искажения параметров оптических сигналов в выходной плоскости корреляционного анализа

3.4.3. Анализ влияния искажений оптических сигналов на отношение сигнал-шум и вероятность идентификации в МКОК СПФ

3.5. Экспериментальные исследования макетов когерентно-оптических корреляторов для контроля подлинности ЗГ

3.5.1. Экспериментальные исследования макета модифицированного когерентно-оптического коррелятора «Голокор-1» для обработки скрытых кодированных изображений, восстановленных с субголограмм Фраунгофера

3.5.2. Экспериментальные исследования макета модифицированного когерентно-оптического коррелятора «Голокор-2» для обработки скрытых кодированных изображений, восстановленных с субголограмм Фурье

3.5.3. Экспериментальные исследования макета модифицированного когерентно-оптического коррелятора «Голокор-3» с цифровой обработкой скрытых кодированных изображений, восстановленных с субголограмм Френеля

3.6. Методика проектирования модифицированных когерентно-оптических корреляторов для обработки скрытых кодированных изображений, восстановленных с субголограмм Фурье и Фраунгофера Выводы по главе

4. Математическая модель когерентно-оптического спектро-анализатора скрытых бинарных изображений, восстановленных с субголограмм, и оптико-электронные спектроанализаторы для контроля подлинности защитных голограмм

4.1. Математическая модель и анализ преобразования сигналов в оптической схеме когерентно-оптического спектроанализатора для обработки СБИ

4.1.1. Математическая модель пространственно-частотного спектра СБИ, восстановленного с субголограммы

4.1.2. Компьютерное моделирование пространственно-частотного спектра СБИ, восстановленного с субголограммы

4.2. Анализ параметров и характеристик пространственночастотного спектра СБИ, восстановленного с субголограммы

4.2.1. Интегральные параметры пространственно-частотного спектра СБИ, восстановленного с субголограммы

4.2.2. Точечные параметры пространственно-частотного спектра СБИ, восстановленного с субголограммы

4.2.3. Комбинированные характеристики пространственно-частотного спектра СБИ, восстановленного с субголограммы

4.3. Математическое описание процесса идентификации защитных голограмм методом сравнения цифровых сигналов ПЧС входного и эталонного СБИ, восстановленных с субголограмм

4.3.1. Идентификации защитных голограмм на основе алгоритма прямого сравнения массивов ИС-параметров ПЧС входного и эталонного СБИ

4.3.2. Корреляционный алгоритм идентификации защитных голограмм по массиву ИС-параметров ПЧС входного и эталонного СБИ

4.3.3. Корреляционный алгоритм идентификации защитных голограмм по массиву КИТ-параметров ПЧС входного и эталонного СБИ

4.3.4. Компьютерное моделирование процесса идентификации ЗГ по массиву КИТ-параметров ПЧС входного и эталонного СБИ

4.4. Методика проектирования и экспериментальные исследования макетов оптико-электронных спектроанализаторов для контроля подлинности защитных голограмм со скрытыми изображениями

4.4.1. Экспериментальные исследования когерентно-оптического спектроанализатора «Голоспектр-1»

4.4.2. Экспериментальные исследования некогерентно-оптического спектроанализатора «Голоспектр-2»

Выводы по главе 4 ' '

5 Теория когерентно-оптических процессоров' для контроля подлинности защитных голограмм на основе оптической"свертки, выполняемой с помощью* операции векторно-матричного умножения' входного, и. эталонного' скрытых кодированных« бинарных, изображений^ "

5.1 Математическая модель когерентно-оптического1 процессора, выполняющего алгоритм ЦУАС с помощью векторно-матричного умножения СКБИ в» • области-пространственных частот

5.2 Анализ преобразования сигналов в- когерентно-оптическом процессоре, выполняющем алгоритм ЦУАС с помощью векторно-матричного умножения СКБИ1 в области пространственных частот 268 5.2.1. Анализ преобразования^ оптических сигналов в оптической системе КОИ получения субголограмм Фурье со СКБИ

5.2.2 Анализ преобразовать оптических сигналов в оптической системе КОП считывания СКБИ'с субголограмм Фурье

5.2.3 Анализ влияния параметров нелинейности субголограмм.

Фурье на соотношение сигнал-фон в выходной»плоскости КОИ

5.3 Анализ влияния« погрешностей оптоэлектронных элементов КОП на вероятность ошибки в оптико-электронном- тракте процессора

5.3.1 Анализ погрешностей- и шумов, вносимых активными оптоэлектронными элементами КОП

5.3.2 Определение вероятности ошибки на единицу младшего разряда при вычислениях в оптико-электронном тракте КОИ"

5.3.3 Определение вероятности ошибки в ЕМР при распределении плотности вероятности случайных величин погрешностей элементов КОП по нормальному закону

5.3.4 Отношение сигнал-шум в выходной плоскости- оптико-электронного тракта процессора КОП

5.4 Математическая модель, перекрестных помех в оптической системе когерентного оптического процессора

5.4.1 Математическая модель функции рассеяния 1-го рода в оптической системе КОП с учетом перекрестных помех

5.5 Анализ влияния параметров дискретной функции рассеяния 1-го рода в оптической системе КОП на вероятность ошибки

5.6 Методика проектирования и расчета конструктивных параметров оптоэлектронных элементов в КОП по критерию минимизации перекрестной помехи

5.6.1 Анализ влияния коэффициента заполнения матричного транспаранта ПМС-ЖК на вероятность ошибки в КОП

5.6.2 Анализ- влияния периода элементов матричного транспаранта ПМС-ЖК на вероятность ошибки в КОП

5.7 Методика проектирования и экспериментальные исследования когерентно-оптического «Голопро-1» для идентификации ЗГ на основе обработки СКБИ, восстановленных с субголограмм Фурье

5.7.1 Методика проектирования и расчета КОП «Голопро-1» для идентификации ЗГ на основе обработки СКБИ, восстановленных с субголограмм Фурье

5.7.2 Экспериментальные исследования макета КОП «Голопро-1» для идентификации ЗГ

Выводы по главе 5 Выводы и заключение Литература

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ЭДР - элементарные дифракционные решетки с микрометрическими размерами и периодами

ДОЭ - дифракционные оптические элементы

ГОЭ — голограммные оптические элементы

ЗГ - защитные голограммы

ОЭП — оптико-электронный прибор

ОЭС — оптико-электронная система

СИ — скрытое изображение

СКИ — скрытое кодированное изображение

СКБИ — скрытое кодированное бинарное изображение

МКОК СПФ - модифицированный когерентно-оптический коррелятор с совместным преобразованием Фурье

ПЧС - пространственно-частотный спектр

КОК - когерентно-оптический коррелятор

КОС - когерентно-оптический спектроанализатор

КОП - когерентно-оптический процессор

КОЭК - когерентный оптико-электронный коррелятор

КОЭС — когерентный оптико-электронный спектроанализатор

КОЭП — когерентный оптико-электронный процессор

АФКМ - амплитудно-фазовая кодирующая маска

ВхТ - входной транспарант

ЭтСКБИ — эталонное скрытое кодированное бинарное изображение ВхСКБИ — входное скрытое кодированное бинарное изображение ПМС - пространственный модулятор света

ПМС-ЖК — жидкокристаллический пространственный модулятор света ФПУ-МПИ - фотоприемное устройство на основе матричного приемника изображений

ФПУ-ЛПИ - фотоприемное устройство на основе линейного приемника изображений

МПИ - матричный приемник излучения

ЛФП - линейка фотоприемников

ФРС - фоточувствительная регистрирующая среда

ФС-ПМС - пространственный модулятор света с фоточувствительный слой ОУ ПМС - оптически управляемый пространственный модулятор света ФПО - фурье-преобразующий объектив

ИС-параметры - интегральные секторные параметры ПЧС изображения

КТП- параметры - параметры координатных точечных пиков ПЧС изображения

КИТ-параметры - комбинированные интегрально-точечные параметры ПЧС изображения

ЦУАС - алгоритм цифрового умножения с помощью аналоговой свертки

ЦВМУ - цифровой векторно-матричный умножитель

АЦП — аналогово-цифровой преобразователь

ЕМР - единица младшего разряда

ДЕМР - двоичная единица младшего разряда

СКЗ — среднеквадратическое значение

ОСШ - отношение сигнал/шум

ЭБ - элементная база

ВИ - временное интегрирование

ЗУ - запоминающее устройство

КПФ - когерентная передаточная функция

БПФ - быстрое преобразование Фурье

Защита материальных объектов от массовой подделки является одной из серьезных проблем, стоящих перед мировой экономикой и государственными организациями разных стран. По данным Международной ассоциации производителей защитных голограмм (The International Holography of manufacturers association - IHMA) сумма потерь от подделок документов и фальсификации товаров наиболее известных торговых марок - брэндов только в 2008г. составила более 100 миллиардов долларов США.

В наибольшей степени от подделки страдают бумажные и пластиковые документы, к которым в первую очередь относятся [1-7, 10-25]:

• паспорта и удостоверения личности [1-3,16-25];

• пластиковые банковские карты, векселя, налоговые акцизные марки [10,14];

• таможенные документы и бланки, нотариальные документы - договора купли-продажи, свидетельства о регистрации прав собственности и др. [15-20];

• документы об образовании и квалификации, особенно в медицинской области [21-25];.

В настоящее время для защиты документов от подделки во всем мире успешно йспользуются защитные голограммы [1,8-14,26-34].

Под защитной голограммой (ЗГ) [8,10,14,26-34] понимается выполненная на тонкопленочном полимерном носителе специализированная голограмма, восстанавливающая в белом свете видимые изображения (с многочисленными особыми эффектами объемности, движения, изменения цвета и др.) и содержащая скрытые изображения (микротексты, микролинзы и др.), позволяющие значительно повысить степень защищенности как хранящейся в ней информации, так и самой голограммы.

ЗГ обеспечивают следующие основные защитные свойства: • невозможность прямого копирования ЗГ современными сканерами и копирами в силу сверхвысокой разрешающей способности дифракци-онно-голографической структуры (с периодом менее 1 мкм);

• невозможность повторения (подделки) мастер-оригиналов ЗГ на обычном лазерно-оптическом оборудовании из-за сложнейшей технологии их получения на очень дорогостоящем оборудовании;

• полная (или частичная) разрушаемость ЗГ при попытке их отделения от документов."

На рис.В.1 [28-30] приведены основные данные по количеству ЗГ для документов и товаров, выпускаемых в различных странах, а на рис.В.2 данные по их применению, которые показывают, что:

• в 2009г. в мире было произведено ЗГ на общую сумму более 1,1 миллиардов долларов США, причем наибольшее количество голограмм было произведено в Северной Америке (США-Канада)-36%, в Западной Европе-31% и Китае-18%;

• около 60% всех голографических компаний расположено в Азии, причем основная масса производств находятся в Китае и Индии;

• количество производственных голографических копаний в мире распределяется следующим образом: в Северной Америке -8 компаний, в-Западной Европе - 15 компаний, в Азии - 80 компаний, причем из них около 70 компаний в Китае, в Восточной Европе -12 компаний, в России 8 компаний (обладающих соответствующим производством).

Следует отметить, что по последним данным 1НМА [28,29] количество производимых в мире защитных голограмм в 2008-2010гг. резко увеличилось и к 2011г. объем продаж ЗГ только для защиты документов достигнет уровня в 1,5 миллиардов долларов США в год. Причем объем продаж производственного оборудования для всей инфраструктуры, обеспечивающей серийный выпуск ЗГ (оборудование для выпуска голографической фольги, оборудование для тиражирования и многое др.) достигнет суммы около 20 миллиардов долларов США в год, что связано со значительным ростом голографической продукции для упаковки и полиграфии [28-34].

Общая оценка продаж за 2009 г. - $1,1 млрд

1600

1400

1200 л

000 го в00 с §

0 МО 1

400

200

Рис.В.2. Диаграмма объемов годовых продаж ЗГ

Защита продукции аЗзщитадскуу*нтоа оЗзщита банхоэшх *.зрт □Защита удостоверений лтмсти р и п -п "Л И Г-1

1993 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2003 2009 2010 2011

В России также для защиты от подделки документов активно используются защитные голограммы [1-3, 8-15, 18-25].

В России на государственном уровне признается« проблема подделки документов и принимаются соответствующие' меры для решения этой проблемы [26, 27, 35-38]. Так проблема защита от подделок пластиковых карт и ценных бумаг возложена на Министерство Финансов Российской Федерации, которым приняты соответствующие инструкции [36-38] по использованию в обязательном порядке ЗГ на банковских пластиковых карточках, векселях и акциях. Приказом ГТК России №883 от 22.08.2002г было введено обязательное маркирование с помощью ЗГ наиболее важных таможенных документов [37]; постановлением Правительства РФ №817 от 11.11.2002г. определены технические параметры ЗГ для обязательной маркировки ими акцизных и федеральных налоговых марок на алкогольную продукцию, причем объем-выпуска в России только акцизных марок с ЗГ для ал когольной продукции составляет несколько миллиардов штук ежегодно.

Важность проблемы также получила отражение в законодательных актах Российской Федерации [35, 39].

Важнейшим этапом явилось введение в действие 25.07.1997г. Гостехкомиссией России (с 2007 года — Федеральная служба по экспортному и техническому контролю России) Руководящего документа «Защита информации. Специальные защитные знаки. Классификация и общие требования» [35]. В этом РД были определены требования к специальным защитным знакам (СЗЗ), обязательным для заказчиков СЗЗ и испытательных лабораторий и дана классификация СЗЗ по степени их защищенности в системе сертификации средств защиты информации по требованиям безопасности информации (РООС 1Ш 0001.01БИ00). Из РД следует, что частным случаем СЗЗ являются защитные голограммы.

В соответствии с указанными государственными актами, защитные голограммы, используемые для маркировки государственных документов и подакцизных товаров, подлежат обязательной сертификации, идентификации и контролю подлинности: Предварительный анализ возможных: сфер применения? сертифицированных и зарегистрированных в установленном порядке -ЗР, предназначенных, для защиты от подделки и контроля несанкционированного« доступа.показывает,, что в России объектами защиты; в первуюючередь являются*(}1^8|Л0-16]:; .

1) зарубежные т общегражданские: паспорта граждан [16, 24, 25], удостоверениям личности и. пластиковые пропуска нового поколения с электронными, чипами; пропуска- сотрудников ; специальных государственных организаций;

2) банковские пластиковые карточки и ценные бумаги [10, 20, 21];

3) акцизные и федеральные марки на алкогольную продукцию [16,25, 26];

4) таможенные и; нотариальные документы, свидетельства о правах собственности, свидетельства! о постановке на налоговый учет, лицензии; патенты и др. [37];

5) упаковки фармацевтических и лекарственных: препаратов [10, 11,13, 15];

6) специальные изделия; технические средства и приборы, контейнеры, вагоны, емкости; подлежащие обязательному опечатыванию и контролю:

Помимо указанных объектов, существуют объекты, которые должны быть защищены от несанкционированного доступа путем опечатывания [16, 26; 35]; например; . компьютеры; помещения; сейфы; запасные выходы, аварийные устройства, контейнеры и др.

Помимо государственных документов5 страдают от подделки? и другие коммерческие товары и продукция [5, 6,10-12], которые также требуют маркировки с помощью ЗГ: 1) аудио-видеопродукция и программное, обеспечение; 2) дорогостоящие эксклюзивные товары известных марок — брэндов (например, парфюмерия, одежда и др.); 3) произведения искусства.

ЗГ содержат внутри следующие, изображения [8, 12, 16, 26]: 1) видимые изображения, т.е. визуально наблюдаемые глазами изображения,, в виде плоских, многоплановых по глубине,.трехмерных изображений; имеющих плавно изменяемую цветовую гамму,, цветные элементы; эффекты динамики отдельных частей изображений (кинеграммы), эффекты раздельного наблюдения при различных углах наблюдения (свитч-эффект) и многое др.; 2) скрытые изображения, т.е. невидимые глазами изображения, в виде микро- и нанотекстов, микрооптических деталей, микролинз Френеля, плоских и трехмерных скрытых изображений, восстанавливаемых в лазерном свете вне плоскости ЗГ , скрытых кодированных изображений, воспроизводимых как в плоскости, так и вне плоскости ЗГ.

Такая совокупность видимых и скрытых изображений позволяет значительно увеличить защитные свойства и усложнить технологию изготовления ЗГ, а также повысить степень защищенности самих ЗГ.

Далее в данной диссертационной работе рассматриваются защитные голограммы, используемые для маркировки только бумажных и пластиковых документов. При этом предполагается далее, что защитная голограмма наносится на документ таким образом, что её последующее отделение от документа невозможно без её разрушения. В настоящее время разработаны соответствующие технологии изготовления защитных голограмм в виде двух основных продуктов [ 1, 10-13,26-31 ]:

1) в виде самоклеящейся этикетки; 2) в виде фольги горячего тиснения.

Защитная голограмма в виде самоклеящейся этикетки имеет клеящий слой с такими адгезивными свойствами, которые обеспечивают невозможность отделения (отклеивания) защитной голограммы от документа. Защитная голограмма в виде фольги горячего тиснения наносится на документ методом горячего прессования, при котором клеящий слой разогревается до температуры 100-140 С0 и под давлением пуансона пресса вдавливается в структуру и поры бумаги (или пластиковой карточки), обеспечивая соединение в единую целостную структуру сэндвича типа «бумага-защитная голограмма». При попытке отделения ЗГ от бумаги (пластиковой карточки) происходит полное или частичное разрушение защитной голограммы.

Таким образом, с одной стороны подтверждение подлинности документа может быть обеспечено путем идентификации и контроля подлинности самой защитной голограммы.

Массовый выпуск ЗГ и их особое значение для защиты от подделки документов, приводят к тому, что среди ЗГ также появляются подделки и фальсификации. Таким образом, с другой стороны встает вопрос о подтверждении подлинности самой защитной голограммы.

В этих условиях проблема оперативной (в реальном времени) и автоматической (без участия человека-оператора) идентификации и контроля подлинности ЗГ с помощью оптико-электронных приборов (ОЭП) и устройств является актуальной.

На практике в автоматическом режиме при контроле подлинности ЗГ требуется решение следующих задач (приводятся по мере их усложнения): 1-ая задача - массовый потоковый контроль подлинности входных ЗГ (например, ЗГ на акцизных марках) на соответствие только одной эталонной ЗГ; в этом случае в ОЭП заранее вводятся характерные признаки эталонной ЗГ, а система идентификации функционирует по принципу - «ДА» (есть идентификация) или «НЕТ» (нет идентификации), т.е. ОЭП «настроен» только на контроль подлинности ЗГ одного типа, его переналадки не требуется и идентификация выполняется в реальном времени (менее 0,1 с/на ЗГ без учета времени позиционирования);

2 задача - контроль подлинности входных ЗГ путем их сравнения с разными эталонными ЗГ (например, ЗГ на пластиковых картах, банковских бланках строгой отчетности), восстанавливающих с субголограмм эталонные СКБИ, заранее внесенные в базу данных; ОЭП «настроен» на поиск и идентификацию различных типов эталонных ЗГ, работает в автоматическом режиме, его переналадки не требуется и идентификация типа «да-нет» выполняется за время близкое к реальному масштабу времени (в пределах от 1 до 10 с/на ЗГ); 3-я задача — выборочный по мере предъявления контроль подлинности входных ЗГ (например, ЗГ на паспортах, удостоверениях, бланках), при котором необходимо выполнять внесение характерных признаков новой ЗГ в базу данных эталонных ЗГ, изменение алгоритма идентификации и саму идентификацию входных ЗГ; при этом ОЭП выполняет следующие функции: а) внесение новых эталонных ЗГ в базу данных с присвоением им соответствующих номеров; б) изменение алгоритма идентификации (функция обучения); в) поиск эталонной ЗГ по базе данных по соответствующим характерным признакам; г) идентификацию входной ЗГ относительно выбранной из базы данных эталонной ЗГ по принципу «ДА» — есть идентификация или «НЕТ» - нет идентификации; д) формирование выходной информации о ЗГ (например, на какой документ была нанесена ЗГ и др.); ОЭП работает в автоматизированном режиме, может переналаживаться и идентификация типа «да-нет» выполняется оперативно за время в пределах от 1 до 30 с/на ЗГ.

Данные задачи требуют разработки новых методов контроля подлинности ЗГ и создания для них специализированных ОЭП различных типов.

Идентификация и контроль подлинности защитных голограмм.

Процесс идентификации защитной голограммы тесно связан с теорией и процессом распознавания сигналов, образов и изображений [42-47]. Как известно, в общем случае распознавание образов (изображений) включает в себя следующие основные процедуры:

- формирование совокупности классов образов (изображений);

- составление и описание характерных признаков распознаваемых образов (изображений);

- выбор и построение решающего правила (алгоритма распознавания), по которому данный образ (изображение) относится к соответствующему классу.

Достаточно часто встречается задача распознавания, когда требуется идентифицировать принадлежность объекта к двум классам, например, данный автомобиль относится к классу легковых автомобилей или к классу грузовых автомобилей.

При решении задачи идентификации защитных голограмм, о которой речь идет в данной диссертации, возникает задача отнесения защитных голограмм только к двум классам - к классу подлинных голограмм или к классу неподлинных голограмм [8, 10-14, 26,27, 40, 41].

Исторически [1, 8, 10-14, 16, 26, 27] сложилось так, что в технологиях защиты документов от подделки (денежные знаки, банковские векселя, карточки и многое другое) говорят об идентификации как о контроле подлинности, т.е. отнесении документов к классу подлинных или к классу неподлинных документов.

В теории идентификации и контроля подлинности документов [1, 17, 2024, 42], для упрощения всей процедуры, идентификация предполагает внесение в документ специальной информации, называемой идентификатором. Тогда процесс идентификации документов предполагает выполнение следующих шагов: 1) разработка системы идентификации документов; 2) присвоение каждому документу определенного идентификатора, содержащего требуемую информацию (например, цифровой код); 3) нанесение на документ специализированной метки-идентификатора; 4) считывание информации (цифрового кода) с метки-идентификатора оптико-электронным устройством и перевод информации в электронный цифровой вид; 5) сравнение идентификатора с перечнем идентификаторов, присвоенных документам в базе цифровых данных, и вынесение решения об идентификации.

В нашем случае таким идентификатором является защитная голограмма наносимая на документ, в которой записываются её характерные признаки и специальная кодовая информация.

Под подлинностью или аутентичностью (англ. - authenticity) понимается свойство, гарантирующее, что объект (в нашем случае - защитная голограмма) идентичен заявленному, а под процессом контроля подлинности или аутентификации (англ.-authentification) — проверка принадлежности предъявленного идентификатора объекта (защитной голограммы) к эталонному идентификатору (эталонной голограмме) [42, 43, 47, 48].

Таким образом, под контролем подлинности защитных голограмм понимается процесс идентификации защитных голограмм путем отнесения их к классу подлинных защитных голограмм по идентификатору, содержащему максимально возможные характерные признаки ЗГ.

Входная защитная голограмма признается идентичной эталонной защитной голограмме, если в идентификаторе совпадает вся совокупность выбранных характерных признаков, предусмотренных для данной голограммы [14,16, 27, 64].

Под характерными признаками защитной голограммы [14, 16, 27] понимаются:

1-я группа признаков, определяемая оптико-физическим методом (аналоговым или цифровым) получения мастер-голограммы ЗГ при записи интерференционной структуры на регистрирующую среду;

2-я группа признаков, характеризующая качество голографического изображения (элемент разрешения, объемность, динамика, цвет и др.);

3-я группа признаков, определяемая типом пленочного материала, используемого для тиражирования ЗГ;

4-я группа признаков, определяемая методом нанесения ЗГ на подложку-документ и степенью разрушаемости ЗГ.

На практике под контролем подлинности защитной голограммы понимается процесс определения её соответствия эталонной защитной голограмме по некоторой ограниченной совокупности характерных признаков или по специальной кодовой информации [8, 14, 16, 27].

Наиболее перспективным для автоматического контроля подлинности ЗГ является использование совокупности из 1-ой и 2-ой групп характерных признаков, которые позволяют с помощью дистанционных и неразрушающих оптико-электронных приборов (ОЭП) наиболее полно проанализировать параметры и характеристики ЗГ без её отделения от подложки документа и без использования сложного спектрального химического анализа состава пленочных материалов и слоев, входящих в состав носителя.

Все характерные признаки могут идентифицироваться и контролироваться тремя способами:

1) с помощью визуальных наблюдений глазами человека-контролера;

2) с помощью автоматизированных оптико-электронных приборов и устройств, в которых решение о контроле подлинности ЗГ принимается с участием человека-контролера;

3) с помощью автоматических оптико-электронных приборов и устройств, в которых решение о контроле подлинности ЗГ принимается автоматически без участия человека-контролера.

В зависимости от того, кто и какими оптико-электронными средствами осуществляет контроль подлинности ЗГ, выделяют три уровня идентификации [1, 8, 14, 16, 27]:

1-ый уровень неквалифицированного пользователя;

2-ой уровень контрольного органа (контроллера);

3-ий уровень экспертного анализа (эксперт).

На 1-ом уровне анализ характерных признаков ЗГ производится визуально, непосредственно в наблюдаемом изображении. Идентификация осуществляется человеком-оператором невооруженным глазом, без применения дополнительных технических средств. На принятие окончательного решения в этом случае сильно влияют условия наблюдения и субъективные способности наблюдателя к восприятию и интерпретации полученной информации.

На 2-ом уровне контрольного органа анализ характерных признаков ЗГ производится комбинированно - визуально глазами и с использованием простых оптических инструментальных средств, например, лупы, источников света, визуального микроскопа, оптико-электронных приборов, управляемых человеком-контролером.

На 3-м экспертном уровне анализируются все характерные признаки ЗГ, которые могут быть идентифицированы с помощью специализированных оптико-электронных приборов и стендов с участием человека-эксперта.

Очевидно, что процессы идентификации, относящиеся к 1-му уровню (неквалифицированного пользователя) и 3-му (экспертному) уровню, не могут и не должны быть автоматизированы. На1 1-ом уровне это определяется принципиальным отсутствием! технических средств, а на 3-ем уровне -необходимостью досконального анализа всех характерных признаков и отсутствием жестких временных ограничений.

В то же время на 2-ом уровне (контрольного органа) требуется, чтобы , анализ характерных признаков был проведен оперативно в реальном времени и автоматически, т. е. с минимальным участием человека-оператора.

В соответствии с вышеуказанным можно выделить три метода контроля подлинности ЗГ, каждый из которых позволяет осуществлять идентификацию соответствующих характерных признаков:

1) метод визуальной идентификации (ВИд), в котором основным характерным признаком является общий внешний вид голографического изображения и его отдельные элементы, наблюдаемые глазом человека-оператора при обычном освещении; очевидно, что контроль подлинности осуществляется по некоторым характерным признакам и вероятность правильной идентификации ЗГ снижается;

2) метод инструментальной идентификации (ИИд), выполняемой с помощью простых оптических и автоматизированных оптико-электронных приборов с участием человека-оператора; в этом случае количество используемых характерных признаков увеличивается и вероятность правильной идентификации ЗГ увеличивается;

3) метод специализированной инструментальной идентификации (СИИд), выполняемый с помощью автоматических специализированных оптико-электронных приборов без участия человека-оператора; в этом случае используются многие характерные признаки 1-ой и 2-ой групп, а вероятность правильной идентификации ЗГ становится максимально возможной.

Разрабатываемые и выпускаемые серийно защитные голограммы, как правило, имеют характерные признаки, идентифицируемые всеми тремя методами - ВИ, ИИ и СИИ. При визуальных наблюдениях глазами человека (контролера, эксперта) осуществляется контроль подлинности ЗГ по видимым голографическим изображениям. На принятие окончательного решения в этом случае сильно влияют условия наблюдения ЗГ и субъективные способности человека к восприятию и интерпретации полученной информации. При этом длительность идентификации может составлять от единиц до нескольких десятков минут, что не удовлетворяет практическим требованиям серийного контроля подлинности ЗГ в реальном времени.

В связи с этим наиболее перспективным для контроля подлинности ЗГ является использование автоматических оптико-электронных приборов (ОЭП), которые дают возможность наиболее полно проанализировать характерные признаки оптико-голографического изображения ЗГ. Автоматизация процесса контроля подлинности ЗГ позволяет не только избавиться^ от влияния указанных субъективных человеческих факторов, но и обеспечить контроль подлинности ЗГ в реальном масштабе времени и с высокой вероятностью принятия правильного решения.

Голографические изображения вЗГ содержат:

1) видимые изображения, наблюдаемые глазом человека-оператора, содержащие многоплановые по глубине изображения, трехмерные изображения, эффекты динамики отдельных частей изображений (кинеграммы), многоцветные изображения и др.;

2) скрытые изображения, невидимые глазом человека-оператора, содержащие микро- и нанотексты, микрооптические детали (например, линзы Френеля), плоские или трехмерные скрытые изображения, скрытые кодированные изображения, восстанавливаемые в лазерном свете как в плоскости, так и вне плоскости ЗГ.

Для автоматического приборного контроля подлинности ЗГ наиболее перспективным1 является использование скрытых изображений (СИ), а также их модификаций - скрытых кодированных изображений (СКИ) и скрытых кодированных бинарных изображений (СКБИ), которые записываются в виде дополнительных субголограмм к основным визуальным^ изображением, на стадии изготовления ЗГ, имеют стабильные во времени параметры и могут считываться с помощью оптико-электронных средств. Использование СКБИ* полученных в виде субголограмм внутри* структуры ЗГ, является наиболее перспективным^ для решения поставленной задачи контроля' подлинности 3F, и позволяет:

- обеспечить наибольшую вероятность правильной идентификации 3F;

- выполнить идентификацию в реальном масштабе времени персоналом невысокой квалификации без сложной и дорогостоящей экспертизы;

- избавиться от влияния субъективных факторов человека;

- повысить степень защищенности ЗГ от подделки;

- применять автоматические оптико-электронные приборы и устройства для контроля подлинности ЗГ, встраиваемые в аппаратно-программные комплексы для, контроля подлинности, документов различными оптико-физическими-методами по совокупности разнородных признаков.

В течение последних десяти лет в, России' проводились научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области» разработки оптических и оптико-электронных приборов как для визуального, так и для автоматического контроля- подлинности ЗГ, в частности, в таких организациях как: НИИ Радиоэлектроники и лазерной^ техники1 (НИИРЛ) МГТУ имени Н.Э.Баумана (г.Москва), ФГУП «Всероссийский НИИ Оптико-физических измерений» (ВНИИОФИ, г.Москва), Институт Автоматики и Электрометрии СО РАН (г.Новосибирск), ФГУП «Научно-производственная корпорация «ГОИ им. С.И. Вавилова»», ФГУП «Научно-технический центр «Атлас»» (г.Москва), Национальный ядерный- университет «МИФИ» (г.Москва), Центр компьютерной голографии МГУ им. М.В. Ломоносова (г.Москва), ОАО «Вилдис» (г.Москва), ЗАО «DORS» (г.Москва), ОАО «Первый печатный двор» (г.Москва)^ НИИ ФГУП «F03HAK», а также в-организациях стран СНГ- ЗАО «Голографическая индустрия» (г.Минск, Республика Беларусь), ГУП «БЕЛОМО» (г.Минск, Республика Беларусь), СП «Голография» (г.Киев,

Украина), Физико-Механический институт им. Г.В. Карпенка HAH Украины (г.Львов). Немногочисленные отечественные и зарубежные установки представляют собой либо простые оптические визуальные приборы (например, на основе лупы), либо сложные, крупногабаритные и дорогостоящие лабораторные установки, которые применяются для контроля подлинности ЗГ только на экспертном уровне с участием высококвалифицированных экспертов.

Серьезным препятствием на пути создания и широкого внедрения такой оптико-электронной аппаратуры является тот факт, что в России отсутствует серийный выпуск подобных приборов, недостаточно полно проведены теоретические исследования и не разработаны научно-обоснованные методики расчета и проектирования ОЭП для автоматического контроля подлинности ЗГ.

В связи с этим актуальным является разработка новых методов контроля подлинности ЗГ со скрытыми изображениями и автоматических ОЭП, обеспечивающих идентификацию ЗГ в реальном масштабе времени, высокую вероятность идентификации ЗГ и имеющих малые массо-габаритные параметры.

Целью диссертационной работы являлась разработка теории и методов контроля подлинности ЗГ с помощью когерентно-оптических процессоров, разработка на их основе методик проектирования ОЭП для автоматического контроля подлинности ЗГ.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1) выполнен анализ основных типов ГОЭ, ДОЭ и СИ, формируемых в субголограммах (или в ЗГ) и обоснование выбора типов СКБИ, используемых в ОЭП для автоматического контроля подлинности ЗГ;

2) разработаны новые методы контроля подлинности ЗГ на основе алгоритма сравнения входного и эталонного СКБИ, восстановленных со входной и эталонной субголограмм;

3) разработаны математические модели оптических трактов и анализ преобразования сигналов в когерентно-оптических системах различных типов для ОЭП контроля подлинности ЗГ;

4) разработаны методики проектирования ОЭП для автоматического контроля подлинности ЗГ с субголограммами, восстанавливающими СКБИ;

5) созданы и экспериментально исследованы параметры и характеристики макетных образцов ОЭП для контроля подлинности ЗГ.

Методы исследований. При решении теоретических и прикладных задач были использованы:

-пространственно-координатный и пространственно-частотный методы преобразования сигналов в когерентно-оптических процессорах идентификации ЗГ;

-методы теории вероятности, теории обнаружения и распознавания образов и изображений;

-методы математического и компьютерного моделирования.

Научная новизна работы заключается в том, что в процессе проведения исследований были получены новые научные результаты теоретического и прикладного характера:

1) разработана теория когерентно-оптических процессоров для контроля подлинности ЗГ, восстанавливающих СКБИ с субголограмм Фурье и Фраунгофера, включающая математические модели и преобразование сигналов в когерентно-оптических системах разного типа;

2) обоснованы и разработаны новые методы контроля подлинности ЗГ:

- метод контроля подлинности ЗГ на основе корреляционного анализа в модифицированном когерентно-оптическом корреляторе с совместным преобразованием Фурье (МКОК СПФ) функций пространственно-частотных спектров (ПЧС) нескольких входных и эталонных СКБИ, восстановленных с субголограмм; метод контроля подлинности ЗГ на основе пространственно-частотного анализа функции входного СКБИ, восстановленного со входной субголограммы, в оптическом тракте когерентно-оптического спектроанализатора (КОС) и сравнения по корреляционному алгоритму , цифровых массивов комбинированных; интегрально-точечных характеристик функций Г1ЧС входного и эталонного СКБИ в электронном тракте ОЭП; - метод контроля подлинности; ЗГ на основе оптической! свертки? функций входного и эталонного СКБИ, восстановленных с субголограмм, выполняемой в когерентно-оптическом процессоре (КОП) с помощью операции их цифрового векторно-матричного умножения (ЦВМУ);

3) разработаны методики проектирования ОЭП контроля подлинности ЗГ, построенные на основе когерентно-оптических систем различного типа;

4) созданы и экспериментально исследованы параметры и характеристики макетных образцов ОЭП для контроля подлинности ЗГ.

На защиту выносятся следующие научные положения и результаты; полученные в диссертационной работе:

1) теория когерентно-оптических процессоров для контроля подлинности ЗГ, включающая преобразование сигналов; и совокупность математических; моделей^ оптических трактов и элементов когерентно-оптических систем: различного типа;

2) математическая модель и анализ преобразования сигналов в оптическом тракте

МКОК СПФ, содержащем транспаранты с функциями; ПЧС нескольких входных и эталонных СКБИ* позволившие получить аналитические выражения; устанавливающие зависимость между параметрами нелинейности рельефно-фазовых субголограмм, амплитудных и геометрических искажений оптических сигналов, погрешности позиционирования субголограмм и величиной интенсивности корреляционных максимумов, отношением сигнал/шум и вероятностью идентификации в выходной плоскости оптической системы МКОК;

3) математические модели скрытого изображения (СИ) и его ПЧС и анализ преобразования сигналов в . оптическом тракте КОС, позволившие получить математические выражения, описывающие интегрально-секторные параметры и комбинированные интегрально-точечные параметры (ИС-параметры, КИТ-параметры) ПЧС СИ в виде цифровых массивов данных, а также математическая модель процесса идентификации ЗГ на основе корреляционного алгоритма сравнения цифровых сигналов, описываемых цифровыми массивами КИТ-параметров ПЧС входного и эталонного СБИ, позволившая установить зависимость между этими параметрами и вероятностью идентификации ЗГ в выходной плоскости оптической системы КОС;

4) математическая модель и анализ преобразования сигналов в оптическом тракте

КОП, выполняющем оптическую свертку функций входного и эталонного СКБИ с помощью операции их цифрового векторно-матричного умножения, позволившие получить аналитические выражения, устанавливающие зависимость между парамет-рами оптоэлектронных элементов, размерами субголограмм, параметрами нелиней-ности рельефно-фазовых субголограмм, погрешностью их позиционирования, параметрами дискретной функции рассеяния 1-го рода когерентной оптической системы, учитывающей перекрестные помехи, и вероятностью ошибки на единицу младщего разряда в выходной плоскости оптической системы КОП;

5) методики проектирования ОЭП различного типа для контроля подлинности ЗГ со скрытыми изображениями;

6) результаты экспериментальной апробации методов контроля подлинности ЗГ с помощью макетов МКОК СПФ, КОС и КОП различных типов.

Практическая ценность работы заключается в разработке оригинальных оптических схем и методик проектирования ОЭП различного типа для автоматического контроля подлинности ЗГ, в том числе: - МКОК СПФ «Голокор-1», «Голокор-2», «Голокор-3», предназначенные для потокового контроля подлинности ЗГ на ценных бумагах, паспортах, пластиковых пропускных документах при решении задач 1-го типа в реальном масштабе времени;

- КОС «Голоспектр-1», НКОС «Голоспектр-2», предназначенные для контроля подлинности ЗГ на бумажных и пластиковых документах при решении задачи 1-го и 2-го типов в реальном или в квазиреальном масштабе времени;

- КОП «Голопро-1», предназначенный для выборочного контроля подлинности ЗГ, нанесенных на бумажных и пластиковых документах при решении задачи 3-го типа вне реального масштаба времени или за время приближенное к реальному масштабу времени.

Кроме того ОЭП данного класса могут быть использованы:

- для контроля качества самих ЗГ в производственно-технологическом цикле при их серийном выпуске на предприятиях в реальном времени;

- для контроля подлинности ЗГ, нанесенных на документах с высокой степенью защиты типа паспортов, пластиковых карт и пропусков нового поколения с микрочипами вне реального времени;

- для экспертного анализа ЗГ при криминалистических исследованиях в контрольных и судебных организациях вне реального времени. Реализация и внедрение результатов исследований

Результаты работы были внедрены:

1) в ФГУ в/ч 34435 - в виде методики экспериментальных исследований диагностических признаков ЗГ на макете оптико-электронного аппаратно-програм-много комплекса, предназначенного для криминалистических исследований ЗГ;

2) в Государственном Российском Федеральном центре судебных экспертиз (ГРФЦСЭ) Минюста России - в виде методики исследования характерных признаков ГОЭ-ДОЭ и скрытых изображений ЗГ при проведении судебно-криминалистической экспертизы подлинности документов;

3) в Научно-исследовательском и испытательном центре биометрической техники (НИИЦ БТ) МГТУ им.Н.Э.Баумана - в виде метода лазерной индивидуализации и идентификации ЗГ со СКБИ;

4) в ООО «Голография-Сервис» (г.Москва) - в виде макетных образцов МКОК «Голокор-2» и «Голокор-3», КОС «Голосиектр-1» при оперативном контроле подлинности серийно изготовленных ЗГ со СКИ;

5) в ЗАО «Хологрэйт» (г.Санкт-Петербург), ООО «Крипто-принт» (г.Москва) в виде методик анализа ЗГ и макетных образцов ОЭП для контроля подлинности ЗГ.

Реализация результатов работы подтверждается соответствующими актами о внедрении и использовании.

Результаты работы использованы при выполнении 5-ти НИР и 2-х ОКР, выполненных в НИИ PJI МГТУ им.Н.Э. Баумана в 1996-2010 гг. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Лазерные и оптико-электронные системы» (PJI-2) МГТУ им.Н.Э.Баумана. Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на Всероссийских и Международных конференциях и форумах, в том числе: на I-VII Международных научно-технических конференциях «ГОЛОЭКСПО» в 2004-2010 гг. (г.Москва, г.Санкт-Петербург, Россия; г.Киев, Украина); на Международных научно-технических конференциях «Прикладная оптика» в 2004, 2006, 2008 гг. (г.Санкт-Петербург, Россия); на Международных научно-технических конференциях «Оптоинформатика» в 2006, 2008 гг. (г.Санкт-Петербург, Россия); на Международном форуме «OPTICS-EXPO-2007» в 2007г. (г.Москва, Россия); на Международной конференции «Оптическая обработка информации и голография» в 2005г. (г.Варна, Болгария); на Всероссийском семинаре «Ю.Н.Денисюк-основоположник отечественной голографии» в 2007г., г.Санкт-Петербург, и др.

Материалы диссертационной работы были представлены на следующих международных конференциях - "Diffractive and holographic technologies, systems, and spatial light modulators VI", Photonics West 99 - Electronic Imaging,, 23-29 января 1999 г., San Jose, USA; "Practical holography XIII", Photonics West 99 - Electronic Imaging, , 23-29 января 1999 г., San Jose, USA; "Practical

31: holography XIV and holographic materials VI", . Photonics West 2000 - Electronic Imaging; 22-28 января 2000 г., San Jose, USA; "Practical Holography XV and Holographic Materials VII", Photonics West 2001 - Electronic Imaging, 20-26 января. 2001: г., San Jose, USA; "Optical Security and Counterfeit Deterrence Techniques IV", Photonics West 2002 - Electronic Imaging, 23-25 января 2002 г:, San Jose; USA; "Holopak-Holoprint-2004" 11 november 2004, Praga, Czechia; "Optoelectronics and holography" 20-22 april 2009, Praga, Czechia; на 8-ой; Пан-Европейской конференции по высокозащищенной печати, 8-10 марта 2011г., г.Вена, Австрия.

Публикации

Основные, научные результаты диссертации опубликованы в; 1 монографии; в 34 научных статьях, опубликованных в отечественных центральных научно-технических журналах, входящих в перечень утвержденный ВАКом России; в 27 статьях, опубликованных в тематических сборниках трудов конференций, в; 21 статьях на английском языке, опубликованных в международных тематических журналах SPIE и журнале Optical Memory & Neural Networks (входящем в список ВАК). На разработанные способы и устройства для записи 3F и контроля их подлинности получены 6 авторских свидетельств и 11 патентов РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,, шести глав, заключения, списка цитируемой литературы, включающего 216 ссылок и наименовании. Общий объем работы изложен на 381 страницах машинописного текста, включая 127 рисунков и 13 таблиц.

Результаты работы использованы при выполнении 5-ти НИР и 2-х ОКР, выполненных в НИИ РЛ МГТУ им.Н.Э. Баумана в 1996-2010 гг.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Лазерные и оптико-электронные системы» (РЛ-2) МГТУ им.Н.Э.Баумана.

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая проблема разработки методов контроля подлинности защитных голограмм и проектирования оптико-электронных приборов-данного типа, имеющая важное значение для развития оптико-электронного приборостроения в области оптических технологий защиты- документов от подделки и обеспечения» безопасности документооборота в стране. Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Показано, что для автоматической идентификации и контроля,подлинности ЗГ с помощью ОЭП наиболее перспективным является использование СКБИ, восстанавливаемых с субголограмм, которые:

1) обеспечивают нечувствительность к традиционным когерентно-оптическим шумам и искажениям, обусловленным их сдвигами и изменением масштаба;

2) позволяют использовать известные алгоритмы криптографии, обеспечивая высокоэффективную защиту от несанкционированного доступа, причем^ входное СКБИ, являющееся входным закрытым ключом записанным на входной субголограмме, сравнивается с эталонным СКБИ, являющимся закрытым ключом-паролем к базе данных и записанным на эталонной субголограмме;

3) позволяют повысить быстродействие обработки информации в несколько раз в силу отсутствие трудоемких алгоритмов распознавания изображений.

2. Предложены новые методы контроля подлинности ЗГ на основе использования когерентно-оптических систем, выполняющих операции преобразования Фурье, пространственной фильтрации, пространственно-частотного анализа и свертки, а именно:

1) метод контроля подлинности ЗГ на основе корреляционного анализа в модифицированном когерентно-оптическом корреляторе с совместным преобразовании Фурье (МКОК СПФ) функций пространственно-частотных спектров (ПЧС) нескольких входных и эталонных СКБИ, восстановленных одновременно со входных и эталонных субголограмм Фурье или Фраунгофера;

2) метод контроля подлинности ЗГ на основе пространственно-частотного анализа функции входного СКБИ, восстановленного со входной субголограммы Фурье, в оптическом тракте когерентно-оптического спектроанализа-тора (КОС) и сравнения по корреляционному алгоритму цифровых численных массивов комбинированных интегрально-точечных характеристик функций ПЧС входного и эталонного СКБИ в электронном тракте ОЭП; 3) метод контроля подлинности ЗГ на основе оптической свертки функций входного и эталонного СКБИ, восстановленных с субголограмм Фурье, выполняемой в когерентно-оптическом процессоре (КОП) с помощью операции их цифрового векторно-матричного умножения.

Разработаны структурно-функциональные оптические схемы ОЭП контроля подлинности ЗГ с вводом эталонного СКБИ из внешней памяти компьютерной базы данных или сохраняемых внутри ОЭП.

3. Представлена теория МКОК СПФ с несколькими ПЧС СКБИ, восста-ноленными с субголограмм Фурье (или Фраунгофера), включающая математическую модель оптического тракта и анализ преобразования оптических сигналов в МКОК, позволившие получить математические выражения, устанавливающие зависимость влияния параметров нелинейности рельефно-фазовых субголограмм, амплитудных и геометриических искажений оптических сигналов, погрешность позиционирования субголограмм на величину интенсивности корреляционных максимумов, отношение сигнал/шум и вероятность идентификации в выходной плоскости оптической системы коррелятора.

Показано, что нелинейность субголограмм, амплитудные искажения, обусловленные неоднородностью освещенности во входном СКБИ, и геомет-риические искажения, обусловленные изменением масштаба, смещением и поворотом входного СКБИ, приводят к уменьшению амплитуды корреляционного максимума и появлению дополнительных паразитных пиков в выходной плоскости корреляционного анализа, а также к уменьшению отношение сигнал/шум и снижению вероятности идентификации ЗГ. Показано, что применение на входе МКОК СПФ матрицы из нескольких входных СКБИ позволяет СНИЗИТЬ значение величины вероятности ЛОЖНОЙ- тревоги ДО Рлт =1,6х10"4и увеличить вероятность правильного обнаружения до Р0бН —0,95.

4. Для идентификация ЗГ предложен метод контроля подлинности, включающий анализ ПЧС входного СБИ; восстановленного со входной субголограммы, в оптическом тракте КОС и корреляционное сравнение ПЧС входного и эталонного СБИ по массивам ИС-параметров?и КИТ-параметров в ' электронном тракте ОЭП.

Для случая тонкой рельефно-фазовой^ голограммы сфокусированного изображения, разработаны математические модели не кодированного скрытого бинарного изображения (СБИ) и ПЧС СБИ. Разработана математическая модель ПЧС СБИ; сформированного в оптическом тракте КОС, позволившая однозначно описать спектр совокупностью интегрально-секторных параметров (ИС-параметры), параметрами координатно-точечных пиков (КТП-параметры) и комбинированными интегрально-точечными параметрами (КИТ-параметры), сформированными в виде* цифровых численных массивов, путем выборки отсчетов из зарегистрированного ПЧС СБИ в электронном тракте ОЭП.

Предложен алгоритм и разработана математическая модель процесса идентификации ЗГ, построенного на корреляционном алгоритме сравнения* цифровых массивов КИТ-параметров ПЧС входного и эталонного СБИ. Компьютерное моделирование процесса идентификации ЗГ показало, что для заданных параметров СБИ, уровня порога равного Ьпор = 0,9 и отношения сигнал/шум в плоскости изображения равного ц=100, вероятность правильной г идентификации и вероятность ложной тревоги составили РЯо=0,98 и Рлг=З А0~ соответственно.

5. Представлена теория когерентно-оптического процессора (КОП) для идентификации ЗГ, выполняющего оптическую свертку входного и эталонного СКБИ с помощью операции векторно-матричного умножения. Показано, что оптимальной для этого является оптическая схема КОП с преобразованиями в области пространственных частот.

Разработана математическая модель оптического тракта КОП и проведен анализ влияния параметров нелинейности субголограмм Фурье в оптической схеме считывания на распределение интенсивность света в выходной плоскости процессора.

Построена математическая модель преобразования оптических сигналов в смеси с шумами через оптико-электронный тракт КОП и* показано, что из всех возмущающих факторов наиболее существенное влияние на точность векторно-матричного умножения и аналого-цифрового сложения оказывают величина динамического диапазона N процессора и нелинейность АЦП в электронном блоке обработки сигналов.

Для разработанной математической модели КОП впервые введено понятие вероятности ошибки на двоичную единицу младшего разряда (ДЕМР), позволяющее характеризовать точностные параметры процессора, а также определить связь вероятности ошибки с отношением сигнал/шум в »выходной плоскости оптического тракта процессора. Предложен математический аппарат, учитывающий влияние погрешностей и шумов элементной базы, нелинейность АЦП и параметров вида когерентной функции рассеяния оптической системы на динамический диапазон процессора и на величину вероятности ошибки на ДЕМР в КОП. Получены математические выражения, определяющие зависимость между величиной вероятности ошибки и размерностью входного вектора, размерностью эталонной матрицы, производительностью процессора и отношением сигнал/шум на выходе оптико-электронного тракта КОП. Показано, что для предельно-допустимого значения вероятности ошибки о равного 10" и отношения сигнал/шум не менее 40 , размерность входного вектора может лежать в требуемых на практике пределах N=8-16 бит.

Впервые разработана математическая модель перекрестных помех между каналами обработки сигналов в оптическом тракте КОП, обусловленная осцилляциями когерентной функции рассеяния оптической системы* и их наложением на соседние элементы как эталонной матрицы, так и матричного фотоприемника. Получены математические выражения, определяющие зависимость вероятность ошибки от вида дискретной когерентной функции рассеяния 1-го рода, диаметра кружка рассеяния и ряда конструктивных параметров используемого ПМС. Показано, что при диаметре кружка рассеяния в пределах <1=0.03 мм, для серийной оптоэлектронной элементной базы и размерности входного вектора N=8, вероятность ошибки, обусловленная перекрестными помехами, не превышает величины 10"3.

6. Для экспериментальной проверки теоретических положений, предложенных математических моделей МКОК, КОС и КОП с субголограммами, восстанавливающими СКБИ, и в соответствии с методикой проектирования, были разработаны и изготовлены:

1) макеты МКОК «Голокор-1» на основе оптически управляемого ПМС «ПРИЗ», МКОК «Голокор-2» на основе ПМС типа МДП-ЖК, «Голокор-3» с цифровой обработкой СКБИ, предназначенные для массового контроля подлинности ЗГ на ценных бумагах, паспортах, пластиковых пропускных документах в реальном масштабе времени;

2) макеты когерентного КОС «Голоспектр-1» и некогерентного НКОС «Голоспектр-2» с формированием ПЧС входного СБИ в оптическом тракте КОС и корреляционной обработкой ПЧС входного и эталонного СБИ по их цифровым массивам КИТ-параметров в электронном блоке ОЭП, предназначенные для выборочного контроля подлинности ЗГ на бумажных и пластиковых документах в квазиреальном масштабе времени;

5) макет КОП «Голопро-1» на основе ПМС типа МДП-ЖК и цифровой обработкой результирующего сигнала свертки в электронном блоке, предназначенный для выборочного контроля подлинности ЗГ, нанесенных на паспортах, бумажных и пластиковых удостоверениях нового поколения вне реального масштаба времени.

Проведенные экспериментальные исследования и полученные экспериментальные результаты перечисленных макетных образцов ОЭП для автоматического контроля подлинности ЗГ подтвердили правильность разработанных в диссертации теоретических положений и математических моделей.

7. Разработаны оригинальные схемы, методики« проектирования и расчета ОЭП для контроля подлинности ЗГ различных типов на основе когерентно-оптических корреляторов, когерентно-оптических спектроанализаторов и когерентно-оптических процессоров. Методики включают габаритный и энергетический расчеты оптических схем, связывающие геометрические и энергетические параметры, элементов оптических схем с параметрами в выходной плоскости ОЭП, а также реализацию- алгоритмов обработки цифровых сигналов в электронных блоках, что позволило реализовать оптические схемы с минимальными габаритными размерами, минимизировать габаритные параметры фурье-преобразующих объективов, обосновать требования к выбору фотоприемных устройств как на основе матричных и линейных приемников» излучения, так и на основе отдельных фотодиодов, обосновать требования к лазерным и светодиодным источникам излучения по критерию минимизации их мощности излучения и стоимости.

1. Павлов И.В., Потапов А.И. Контроль подлинности документов, ценных бумаг и денежных знаков. М.: Техносфера, 2006. 472 с.

2. Шаталов A.C., Ваксян А.З. Фальсификация, подделка, подлог. М:: Лига Разум, 1999. 160 с.

3. Коншин A.A. Защита полиграфической продукции от фальсификации. М.: Синус, 1999. 160 с.

4. Руководство по биометрии / P.M. Болл и др. М.: Техносфера, 2007. 368с.

5. Подделка упаковки и этикетки. М.: Синус, 2008. 48 с.

6. Защита этикетки. М.: Синус, 2008. 26 с.

7. Сосенушкина М.Н. Основные положения технического- исследования документов по делам, связанным с установлением контрафактной продукции. М:: Центр Консалтинга и сертификации, 2008. 27 с.

8. Гончарский A.B., Гончарский A.A. Компьютерная оптика. Компьютерная голография. М.: МГУ им. М.В.Ломоносова, 2004. 314 с.

9. Гончарский A.B., Попов В.В., Степанов В.В. Введение в компьютерную оптику. М.: МГУ им. М.В.Ломоносова, 1991. 365 с.

10. Одиноков С.Б., Бондарев Л.А. Технологии голографической защиты пластиковых карт // Мир карточек. 1999. №6. С. 24-30.

11. Одиноков С.Б. Николаев А.И. Борьба с подделками при помощи голограмм // Пакет. 1999. №1. С. 23-25.

12. Одиноков С.Б., Лушников Д.С., Павлов А.Ю. Оптико-электронные приборы контроля подлинности защитных голограмм. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 43 с.

13. Одиноков С.Б., Николаев А.И. Голографические технологии на защите, фармпрепаратов //Пакет. 2003. №2 (19). С. 32-39.

14. Одиноков С.Б., Вихарев C.B., Сенькин- В.М. Некоторые проблемы сертификации специальных защитных знаков по опыту работы, испытательной лаборатории // Системы безопасности связи и телекоммуникации. 1998. №12. С. 98-102.

15. Одиноков С.Б., Смык А.Ф: Формы в ассортименте // Водяной знак. 2008: №4 (60). С. 38-41.

16. Одиноков С.Б. Оптико-электронная система идентификациидокументов . и продукции на основе голографических защитных технологий

17. ГОЛОЭКСПО-2005: Сборник трудов 2-й Международной; конференции: Москва, 2005. С.34-35. " 7 ~V .

18. Акопян М.Ж. Защита, товарного знака. М.: Центр Консалтинга и сертификации. 2008. 40 с.

19. Способы защиты документов: М;: Альварес.Паблишинг, 2002. 123 с.

20. Солдатченков B.C. Комплексный подход к приборному контролю подлинности // Сборник трудов 3-й Международной конференции по защищенной печати. Казань, 2009. С. 127-134.

21. Методические рекомендации по определению подлинности бланков. ценных бумаг / О.В. Вьюгин и др.. М.: Европеум-пресс, 1998. 40 с. .

22. Ларионов В ¡¿Г., Скрыпникова М.Н. Как защититься от подделки. Обзор технологических средств защиты ценных бумаг, документов и фирменных товаров от фальсификации и подделки // Маркетинг в России; и за:рубежом. 2001. №3. С. 12-15. ' \ : : :

23. Жилкин ИМ. Способы защиты бланков ценных бумаг. Методика проверки // Ценные бумаги. 2002. №2. С. 55-60. .

24. Карякин Ю.Д. Компьютерные технологии защиты материальных объектов от подделки // Компьютерная и информационная безопасность. Минск: АРИЛ, 2000. 123 с. . .

25. Воробьева И.Б., Маланьина Н.И. Распознавание подделки документов: технико-криминалистический аспект / Под ред. В.В. Степанова. Саратов: Саратовская государственная академия-права, 1999: 78 с.

26. Шорников О.О. Исследование документов на: подлинность // Бизнес и безопасность в Россииv 2000. №4. С. 58-59.

27. О совершенствовании требований к защитным голограммам с целью обеспечения безопасности государственных документов / С.Б. Одиноков идр., // Сборник трудов 1-й Международной конференции «ГОЛОЭКСПО-2004». Москва. 2004. С. 30-31.

28. Аппаратурные средства, проверки подлинности, документов на основе оптического метода неразрушающего контроля / А.Г. Кекин и др.

29. Специальная Техника; 2003. №2. С. 22-26,

30. Lancaster I.M: Holography: Prospects for the Next 20 Years // ГОЛОЭКСПО-2009: Сборник докл. междунар. конф. Киев; 2009. С. 6.I

31. Lancaster I.M. Holography: Past, present and' future // Holography News. 2009. V.23, №6. P. 1-10.

32. Renesse R.L. Optical Document Security // Workshop at the Conference on Optical Security and Counterfeit Deterrence. San Francisco, 2008. P. 23-34. '

33. Renesse R.L. Protection of High Security. Documents. Developments in holography to secure the future market and serve the public // Proceeding Holopack-Holoprint-2006. Vienna, 2006. P. 1-19.

34. Renesse R.L. Hidden and scrambled^ images — a review // Proceeding Conference on Optical Security and Counterfeit Deterrence Techniques IV.

35. San Jose, 2002. V. 4677. P. 333-348.

36. Renesse R.L. Testing the Universal Hologram Scanner // Journal of Documents & Identity. 2005. Issue 12. P. 7-10.

37. McGrew S.P. Hologram counterfeiting: problems and solutions // Proc. SPIE. 1990. V. 1210. P. 66-76.

38. Руководящий документ. Защита информации. Специальные защитные знаки. Классификация и общие требования. М.: Гостехкомиссия России, 1997. 23 с.

39. Инструкция по защите ценных бумаг и пластиковых карточек / Минфин РФ. М. 1995. № 85. 15 с.

40. ГОСТ Р'51939.2-2001 // Защитные технологии. Средства защиты. Символ верификационный. М., 2001. 56 с.

41. Мюллер Р. Расширение возможностей защиты с помощью KINEGRAM

42. Сборник трудов 2-й Международной конференции по защищенной печати. Суздаль, 2007. С. 12-17.

43. Салунин A.B. Инструментальные методы определения подлинности документов // Сборник трудов 2-й Международной конференции по защищенной печати. Суздаль, 2007. С.34-45.

44. Информационная оптика / С.Б. Одиноков и др.. М: МЭИ, 2000:611 с.

45. Мосягин Г.М., Немтинов В.Б., Лебедев E.H. Теория оптико-электронных систем. М.: Машиностроение, 1990. 431 с.

46. Василенко Г.И., Тараторин A.M. Восстановление изображений. М.: Радио и связь, 1986. 467 с.

47. Розенфельд А. Распознавание и обработка' изображений с помощью вычислительных машин. М.: Мир,.1972. 228 с.

48. Карасик В.Е., Орлов В.М. Лазерные системы видения. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 352 с.

49. ПрэттУ. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ./ Под ред. Д.С. Лебедева. М.: Мир. 1982. Кн.1. 312 е.; Кн.2. 480 с.

50. Теория обнаружения сигналов / П.С. Акимов и др.: М.: Радио и связь, 1984. 440с.49: Марипов А. Радужная голография. Бишкек: Илим, 1988. 326 с.

51. Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. М.: Мир, 1973.686 с.

52. Оптическая голография / Под ред. Г. Колфилда. М.: Мир, 1982. Т. 1. 376 с.

53. Клименко И.С. Голография сфокусированных изображений и спекл-интерферометрия. М.: Наука, 1985. 224 с.

54. Сороко JI.M. Основы голографии и когерентной оптики. Mi: Главнаяфед. физ. мат. литературыизд-ваНаука, 1971. 616 с.54*. ГОСТ 24865.1-81. Голография« и топографические* методы контроля качества. Термины и< определения. М.: Госстандарт. 1982. 23 с.

55. Микроструктурирование оптических поверхностей: технология, и устройство прямой лазерной записи дифракционных структур / А.Г.Полещук и др. // Автометрия. 2010. Т. 46, № 2. С. 86.

56. Одиноков С.Б., Сагателян Г.Р: Технология-изготовления дифракционных и голограммных оптических элементов с функциональным микрорельефом поверхности методом плазмохимического травления! // Вестник, МГТУ. Приборостроение, 2010. №2 (79). С. 92-104.

57. Кирьянов A.B., Никитин. B.F. Особенности! применения- технологии записи скрытых изображений» в пленках хрома, при- синтезе прецизионных углоизмерительных структур // Автометрия. 2009: Т. 45; №1. С. 109-1131

58. Методы компьютерной оптики / Под редакцией Bf А. Сойфера: Mi: Физматлит, 2003. 688 с.59: Diffractive optics / D.C. Oshea et al. // SPIE PRESS. USA. 2003. 567 p.

59. Ган M.A. Теория и методы расчета голограммных и киноформных оптических элементов. Л.: ГОИ им. С.И. Вавилова, 1984. 110 с.

60. Получение и считывание голограмм со скрытым изображением / С.Б. Одиноков и др. // Вестник МГТУ. Приборостроение. 2004. №1(54). С. 37-55.

61. Шмитт-Левен М. Технологии скрытого изображения. Защитная печать от «Гейдельберга» // Сборник трудов 2-й Международной конференции по защищенной печати. Суздаль, 2007. С. 45-52.

62. Исследование влияния параметров фазовых дифракционных решеток на распределение интенсивности дифрагированного света при формировании цветокодированных изображений / С.Б. Одиноков и др. // Вестник МГТУ. Приборостроение. 2005. №4 (61). С. 8-20.

63. Mathematical model of security of the information circulating in the open optical data link channel / L. A. Glushchenko et al.. // Optical Memory & Neural Networks. 2010. V. 16, № 4 . P. 338-343.

64. Ch.-K. Lee, J.W.-J. Wu. Optical configuration and color-representation range of a variable-pitch dot matrix holographic printer // Applied Optics. 2000. V. 39, №1. P. 40-53.

65. Coded holograms for anti-counterfeiting using Fourier transform technique on dot-matrix holograms / S. Liu et al. // Proc. of SPIE. 2002. V. 4924. P.134 -139.

66. Yeh S.L. Identifying a dot-matrix hologram by the position error curves of its grating dots // Optical Engineering. 2007. V. 46-2. P. 0258011-0258017.

67. Yeh S.L. Hiding techniques to enhance anticounterfeiting capacity of dot-matrix holograms // Optical Engineering 2005. V. 44-8. P. 0870011-0870016.

68. Yeh S.L., Shyh-Tsong L. Dot-matrix hologram with hidden image // Optical Engineering. 2002. V. 41(2). P. 314-318.

69. Сережников С.Ю. Подготовка, обработка и визуализация данных для изговления голограмм на электронно-лучевой установке ZBA-21

70. Вычислительные методы и программирование. 2002. Т.З. №3. С. 35-44.

71. Кицак М.А., Кицак А.И., Некоторые особенности формирования фотолитографических изображений в частично когерентном излучении. //Квант. Электроника. 2010. 40 (10). С. 914-918.

72. Одиноков С.Б., Борисов М.В. Оптическая система устройства дляполучения матрицы голограмм // Вестник МГТУ. Приборостроение. 1998. №3. С. 14-13.

73. Optical system design for making rainbow multiplex holograms / S.B. Odinokov et al. // Proc. of SPIE: Practical Holography XVI1. 2002. V. 4659.'1. P: 234-241.

74. Odinokov S.B;, Borisov M'.V. The optical1 system of the device for, making a hologram matrix // Proc. SPIE's Diffractive and Holographic Technologies, Systems, and Spatial Light Modulators VI. 1999. V. 3633. P: 279-284.

75. Hologram authenticity test device / S.B. Odinokov et al. // Proc. SPIE. 1999. V. 3637. P. 213-217.

76. Одиноков С.Б., Сальников E.E. Исследование' качества радужных голографических изображений на основе измерения модуляционнойf передаточной функции //Автометрия. 2002. №3. С. 71-79.

77. Odinokov S.B! Researching Quality Parameters of Rainbow Holographic Image by Measuring Modulated Transfer Function-// Optical Memory & Neural Networks (Information Optics). 2008. V. 17, №2. P.l 11-118.

78. Odinokov, S. В., Poddubnaya, Т. E., Rozhkov, О. V. Transer function of a 3D reflective hologram // Proc. SPIE: in Three-Dimensional Holography: Science, Culture, Education. 1991. V.1238. P. 103-108.

79. Пространственные модуляторы света / А.А. Васильев и др.. М.: Радио и связь, 1987. 320 с.

80. Ковтонюк Н.Ф., Сальников Е.Н. Фоточувствительные МДП-приборы для преобразования изображений. М.: Радио и связь, 1990. 160 с.

81. Одиноков С.Б., Грузевич Ю.К. Функциональные преобразователи оптических изображений на основе структур полупроводник — жидкий кристалл. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994. 123 с.

82. Copy proof machine readable holograms for security application / G. Dausmann et al.// Proc. SPIE. 1996. V. 2659. P. 198-201.

83. Одиноков С.Б., Лушников Д.С. Получение защитных голограмм с кодируемым скрытым; изображением // ГОЛОЭКСПО-2004: Сборник трудов 1-й Международной конференции. Москва, 2004. С. 38-39.

84. Одиноков С.Б., Борисов М.В., Куракин С.В; Оптико-электронное устройстводляавтоматическойидентификации защитных свойств голограмм // ГОЛОЭКСПО-2004: Сборник трудов 1-й Международной конференции. Москва, 2004. С. 40-41.

85. Одиноков С.Б., Губарев А.П., Кузнецов А.С. Магнитооптическая визуализация двухслойных магнитных структур // Вестник МГТУ. Приборостроение. 2005. №3 (60). С.25-40.

86. Holographic image conversion method for making a controlled holographic grating: U.S. patent 5262879 / Frank S. Davis // 16.11.1993.

87. Holographic diffraction.grating patterns and methods for creating the same:. U.S. patent 5291317 /Craig Newswanger // 01.03.1994.

88. System for making a hologram of an image by manipulating object beam characteristics to reflect image data: U.S. patent 5822092 / Frank S. Davis. 13.10.1998. .

89. Moser J.-F., Staub R., Tompkin W.R. Perceptual; information from OVD diffraction security devices // Proc. SPIE. 1996: V. 2659. P. 53-58.

90. Dot-matrix holographic recording in amorphous chalcogenide films / Ja. Teteris et al.// Proc. SPIE. 2007. V. 6596. P. 659601-12.

91. Concealed holographic coding for security applications by using a moiré technique / X. Zhang et al. // Appl. Opt. 1997. V. 36, №31. P. 8096-8097.

92. Попова H.P., Курьянов Б.Ф. Шум пятнистости и оценка, качества изображения в фурье-голографии. // Кодирование и обработка изображений /Под ред. В. Bi Зяблова. М.: Наука, 1988. С. 164-175.

93. Tu L., Zhong, S. Research on coding and decoding method for digital levels //Appl. Opt. 2011. № 50. P.3;356-359.

94. Hologram-based wateniiarking capable of sumving print-scan process / S. Wang et al. // Appl: Opt. 2010. №49 (7). P. 1170-1178.

95. Situ G., Pedrini G., Osten W. Strategy for cryptanalysis of optical encryptionin the Fresnel domain // Appl. Opt. 2010. №49 (3). P. 457-462.

96. Alfalou A., Mansour A. Double random phase encryption scheme to multiplex and simultaneous encode multiple images // Appl: Opt: 2009; №48; (31) P: 5933-5947. ' .

97. Adaptive watermarking scheme using a gray-level computer generated; hologram / J. Li et al. // Appl; Opt. 2009. №48 (26) P. 4858-4865.

98. Multiple-image optical encryption: an improved encoding approach./ X. Yong-Liang et al. // Appl. Opt. 2009. №48 (14). P: 2686-2692.

99. Odinokov S.B., Kuznetsov A.S., Gubarev A.P. Optoelectronic device for reading of hidden magnetic information from the holograms // Optical Memory & Neural Networks (Information Optics). 2008. V. 17, №1. P. 15-22.

100. Гуревич С.Б., Рабинович B.A. Оптическое кодирование при воспроизведении изображения в телевидении и фотографии // Техника; кино и телевидения. 1966. № 7. G. 38-44.

101. Передача и обработка информации голографическими методами / С.Б: Гуревич и др.. М.: Gob. радио, 1978. 304 с. ; ; . ;

102. Саломаа А. Криптография с открытым ключом. М.: Мир, 1995. 318 с. .

103. Фергюсон Н., Шнайер Б. Практическая криптография. М:: Диалектика, 2004. 432 с.

104. Кохаиович Г.Ф., Пузыренко А.Ю. Компьютерная стеганография. Теория и практика. Киев: МК-Пресс, 2006; 288 с.

105. Image encryption by encoding with a nonuniform optical beam in gyrator transform domains / Z. Liu et al. // Appl. Opt. 2010. № 49 (29). P. 5632-5637. 110: Смит Р.Э. Аутентификация: от паролей до открытых ключей. М.: Вильяме, 2002. 432 с.

106. Одиноков С.Б., Щербинин М.В. Анализ погрешности установки кодирующей маски в схемах получения плоских голограмм.//Автометрия;2000. № 6. С. 23 -33.

107. Одиноков С.Б. Анализ схем оптико-электронных идентификаторов;: защитных голограмм с кодированными скрытыми изображениями?// Вестник, МГТУ. Приборостроение. 2005. №4 (61). С.67-75.

108. Устройство для контроля- подлинности голограмм: патент №2103741 РФ / С.Б. Одиноков и др. заявл: 08.04.1996; опубл. 27.01.1998. Бюлл.№12.

109. YangH.-G., Kim E.-S. Practical image encryption scheme by real-valued data // Opt. Eng. 1996. V. 35, №9. P. 2473-2478.

110. Neto L.G., Sheng Y. Optical implementation of image* encryption using: random phase encoding // Opt. Eng. 1996. V. 35, №9. P. 2459-2463.

111. Han J.-W., Kim E.-S. Security system based on optical image encryption //Proc.,SPIE. 1997. V. 3073: P. 383-388.

112. Yamazaky M., Ohtsubo J. Optimization of encrypted holograms in optical security systems // Opt. Eng. 2001. V. 40, №1. P. 132-137.

113. Optical encryption of binary data information with 2-step phase-shifting digital holography / S. K. Gil et al. // Proceeding of SPIE. Practical Holography XXI: Materials and Applications. 2007. V.6488. P. 648812;

114. Computer generated hologram for phase-only optical encryption; / Т. V. Vu et al. // Proceeding of SPIE.'Practical Holography XXI:: Materials and Applications: 2007. V. 6488. P. 648813. .

115. Gil S.K., Jeon S.H., Jeong J.R. Optical cryptography of gray-level image information using QPSK modulation and digital holography // Proceeding of SPIE. Practical;Holography XXI: Materials and Applications. 2009. V. 7233. P: 42.

116. Yeh S.L. Dot-matrix hologram with an encrypted figure // Optical Engineering. 2006. V. 45-9, P. 0958011- 0958016.

117. Yeh S.L. Identifying a dot-matrix hologram by the deviations of the fringe. positions of its grating dots // Optical Engineering. 2007. V. 45-7. P. 0758031-35. .

118. Одиноков С.Б., Лушников Д.С., Павлов А.Ю. Метод получения иоптико-электронная система считывания кодированных скрытых изображения с защитных голограмм // ГОЛОЭКСПО-2006: сборник докл. 3-й Междунар. конф. Москва, 2006. С.26-28.

119. Василенко Г.И., Цибулькин Л.М. Голографические распознающие устройства. М.: Радио и связь, 1985. 312 с.

120. Javidi В., Zhang G., Li J. Experimental demonstration of the random phase encoding technique for image encryption and security verification // Opt. Eng. 1996. V. 35, №9. P. 2506-2512.

121. Javidi В., Refregier P. Optical image encryption based on input plane and Fourier plane random encoding // Opt. Lett. 1995. V. 20. P. 767-769.

122. Fault tolerance properties of a double phase encoding encryption technique / B. Javidi et al. // Opt. Eng. 1997. V. 36, №4. P. 992-998.

123. Javidi В., Wang J. Multiobject detection using the binary joint transform correlator with different types of thresholding methods // Opt. Eng. 1994. V. 33, №6. P. 1793-1805.

124. Javidi В., Sergent A. Fully phase encoded key and biometrics for security verification // Opt. Eng. 1997. V. 36, №3. P. 935-941.

125. Javidi В., Sergent A., Ahouzi E. Performance of double phase encoding encryption technique using binarized enciypted images // Opt. Eng. 1998. V. 37, №2. P. 565-569.

126. Muravsky L.I., Fitio V.M. Identification of a random binary phase mask and its fragments with a joint transform correlator // Proc.SPIE. 1997. V.3238. P.87-96.

127. Transformed phase mask and photoanisotropic material in optical correlators applied for security verification / L.I. Muravsky et al. // Opt. Eng. 1999. V. 38, №1.P. 25-32.

128. Fitio V.M., Muravsky L.I., Stefansky A J. Using of random phase masks for image recognition in optical correlators // Proc. SPIE. 1995. V. 2647. P. 224-234.

129. Shi X., Zhao D. Image hiding in Fourier domain by use of joint transform correlator architecture and holographic technique // Appl. Opt. 2011. V. 50, №5. P. 766-772.

130. Alsamman A. Spatially efficient reference phase-encrypted joint transform correlator//Appl. Opt. 2010. №49 (10). P. B104-BI10.

131. Wang R.K., Watson I.A., Chatwin C. Random phase encoding for optical, security // Opt. Eng. 1996. V. 35, №9. P. 2464-2469:

132. Одиноковs О.Б., Лушников- Д.О., Павлов А.Ю> Оптико-электронная система «ГОЛОИНИД» для индивидуализации и идентификации« защитных голограмм // Мир техники кино. 2008. №8. С.21-25.

133. Одиноков С.Б., Павлов А.Ю. Анализ оптических- схем стенда для получения специального голографического^ защитного элемента и устройства контроля- подлинности защитных голограмм // Вестник МГТУ. Приборостроение. 2009. №2 (75). С. 31-50.

134. Одиноков С.Б. Методы и оптико-электронные процессоры для контроля подлинности защитных голограмм с кодированными скрытыми, изображениями // Мир техники'кино. 2008. №9. С. 15-21.

135. Самойлин Е.А. Оптимальные по. критерию Неймана-Пирсона алгоритмы оценивания^ белых гауссовых импульсных помех на изображениях // Оптический журнал. 2009. Т. 76, №2. С. 13-16.

136. Practical implementation of the image domain joint transform correlator for holographic security / S.B. Odinokov et al. // Proc. SPIE's in Practical Holography XVII and Holographic Materials IX. 2003. V. 5005. P. 380-389.

137. Одиноков С .Б., Лушников? Д;С., Павлов А.Ю. Программно-аппаратный' комплекс «ГОЛОИНИД» для индивидуализации и идентификации защитных голограмм со скрытым кодированным изображением // Вестник МГТУ. Приборостроение. 2008. №4 (73). С. 115-121.

138. Weber D., Trolinger J. Novel implementation of nonlinear joint transform correlators in optical security and validation // Opt. Eng. 1999. V. 38, №1-.1. P. 62-68.

139. Access-control holographic system based on joint transform correlator and image encoding / S.B. Odinokov et al. // Proc. SPIE. Practical Holography XV and Holographic Materials VII. 2001. V. 4296. P. 134-144.

140. Одиноков С.Б., Павлов А.Ю., Лушников Д.С. Программно-аппаратный, комплекс «ГОЛОИИИД-2» для индивидуализации и контроля подлинности защитных голограмм // ГОЛОЭКСПО-2010: Сборник трудов 7 Международной конференции:.Москва, 2010: G. 165-168.

141. Савченко А. В. Метод направленного перебора альтернатив в задаче автоматического распознавания полутоновых изображений // Автометрия. 2009. Т. 45, № 3. С. 90.

142. Чуканов G.H. Преобразование Фурье функции трехмерного' изображения,.инвариантное к действию групп вращения и переноса// Автометрия. 2008: Т. 44, № 3. С. 80.

143. Павлов А.В., Шубников Е.И: Голографические корреляторы, и оптические нейронные сети // Оптический журнал. 1994. №1. С. 53-60.

144. Потатуркин О.И. Линейные по интенсивности голографические* корреляторы в оптико-электронных системах распознавания изображений,

145. Оптико-механическая промышленность. 1991. №4. С. 74-79.

146. Оптико-электронная система с оперативным вводом и предварительной обработкой распознаваемых изображений / О.И. Потатуркин и др:. //Автометрия. 1984. №2. С. 53-59.

147. Коржов Е.И., Опарин А.Н.,. Потатуркин О.И. Безлинзовый голографический коррелятор // Оптическая и цифровая- обработка изображений / Под ред. С.Б. Гуревича. Л*.: Наука, 1988. 175 с.

148. Katz В., Wulich D., Rosen J. Optimal noise suppression in Fresnel incohérent corrélation holography (FINCH) confîgured for maximum imaging resolution

149. Appl. Opt. 2010. №49 (30). P. 5757-5763.

150. Разработка и исследование метода и оптической системы получения -мультиплексных голограмм в системах архивной оптико-голографической памяти / С.Б. Одиноков и др. // Оптический журнал. 2009. Т. 76, №7. С. 3-9.

151. Применение методов фурье-оптики / Пер с англ. И.Н. Компанец и др.; под ред. Г. Старка. М.: Радио и связь, 1988. 536 с.

152. Спиридонов И.Н. Особенности проектирования систем дешифрования медицинских изображений // Биомедицинская радиоэлектроника. 1999. №6. С. 26-38.

153. Аверкин А.Н., Потапов А.С., Луцив В:Р. Построение систем локальных инвариантных признаков изображения на основе преобразования Фурье—

154. Одиноков С.Б. Оптико-электронное устройство контроля подлинности защитных голограмм на основе анализа пространственного спектра

155. Естественные и технические науки. 2010. №2 (46). С. 256-260.

156. Одиноков С.Б., Жердев А.Ю. Пространственно-частотный спектральный анализ и оптико-электронный спектроанализатор для контроля подлинности защитных голограмм // Мир техники кино. 2010. №15. С. 8-17.

157. Одиноков С.Б., Жердев А.Ю. Когерентно-оптический спектроанализатор «Голоспектр-1» для автоматической идентификации защитных голограмм

158. ГОЛОЭКСПО-2010: сборник трудов 7-ой-Международной Конференции. Москва, 2010. С. 1691-173.

159. Erokhovets V.K., Tkachenko V.V. Model for Fourier-holograms spectral analysis // Optical Memory & Neural Networks. 2010. V. 19, №2 . P. 196-200.

160. Shelton L., McMurdy J., Crawford G. Multiple frequency resolution using stressed liquid crystal as a Fourier transform spectrometer // Appl. Opt. 2009. V. 48, №27. P. 5138-5142.

161. Fan F.C., Choi S., Jiang C.C. Use of spatial spectrum of light to recover three-dimensional holographic nature // Appl. Opt. 2010. №49 (14) P. 2676-2685.

162. Одиноков С.Б., Захаровас С. Цифровая цветная трехмерная голограмма // Мир техники кино. 2009. №12. С. 16-17.

163. Одиноков С.Б., Павлов-А.Ю. Оптико-электронный матричный идентификатор защитных голограмм // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2005. Т.4, №4-5. С. 104-116.

164. Одиноков С.Б. Оптико-электронный матричный процессор дляидентификации защитных голограмм // Оптический журнал. 2006. Т. 37, №7. С. 29-37.

165. Одиноков С.Б., Павлов А.Ю. Оптико-электронный матричный, процессор идентификации подлинности защитных голограмм с кодированными скрытыми- изображениями // Вестник МГТУ. Приборостроение. 2005. №4 (61). С. 27-46.

166. Одиноков С.Б. Методы и оптико-электронные процессоры для контроля подлинности защитных голограмм с кодированными скрытыми изображениями // Мир техники кино. 2008. №9. С. 15-21.

167. Оптические вычисления / Под ред. Р.Арратуна. М: Мир, 1993. 439 с.

168. Gary С.К. Matrix-vector multiplication using digital partitioning for more accurate optical computing// Appl.Opt. 1992. V. 31, №29. P. 6205-6211.

169. Guilfoile P.S. Digital optical compute intensive application. // Optical Computing (Inst.Phys.Conf.Ser.). 1995. V. 139. P. 37-40.

170. High performance optical vector-matrix coprocessor / J.A. Cartert et al.-// SPIE. 1994. V. 2297. P. 2225236.

171. Родес У.Т., Гилфойл П.С. Архитектура акустооптических алгебраических процессоров//ТИИЭР. 1984. Т. 72, №7. С. 80-91.

172. Кейссесент Д. Акустооптические процессоры для1 операций линейной алгебры. Архитектура, алгоритмы, применение. // ТИИЭР: 1984. Т. 72, №7.1. С. 92-113.

173. Морозов В.Н. Оптоэлектронные матричные процессоры. М.: Радио и связь, 1986. 323 с.

174. Двухкаскадный оптико-электронный матричный сумматор/С.Б. Одиноков и др. // Автометрия. 1994. №1. С. 91-96.

175. Одиноков С.Б., Петров А.В. Анализ точностных параметров оптико-электронного матрично-векторного процессора обработки цифровой информации//Квантовая электроника. 1995. Т. 22, №10. С. 1001-1008.

176. Одиноков С.Б., Петров А.В. Анализ точности сложения в оптико-электронном матрично-векторном перемножителе // Вестник МГТУ.

177. Приборостроение. 1994. №3. С. 82-95.

178. Одиноков С.Б., Петров А.В. Оптико-электронные табличные сумматоры целых двоичных чисел // Вестник МГТУ. Приборостроение. 1994. №2.1. С. 73-87.

179. Оптико-электронный сумматор с расширенным динамическим диапазоном вычислений / С.Б. Одиноков и др. // Вестник МГТУ. Приборостроение. 1993. №2. С. 111-125.

180. Odinokov S.B., Petrov A.V. Analysis of addition accuracy in optoelectronic matrix vector multiplier // International Journal of Optoelectronics London. 1994. V. 9, №4. P. 315-323.

181. Odinokov S.B., Petrov A.V. Analysis of the precision paramters of an optoelectronic vector-matrix processor of digital information // Quantum Electronics. 1995. V. 25, №10. P. 966-973.

182. Анализ влияния характеристик акусто-оптического матрично-векторного процессора на точность вычислений / С.Б. Одиноков и др.

183. Оптический журнал. 1996. №10. С. 53-56.

184. Одиноков С.Б., Квашин В.А. Влияние дискретной передаточной функции на точность вычислений в акустооптическом матрично — векторном процессоре // Вестник МГТУ. Приборостроение, 1997. №3. С. 71-79.

185. Matrix-vector multiplication by using pinhole hologram / Q. Wang Song et al. //Appl. Opt. 1994. V. 33, №5 P. 800-805.

186. Two-cascade acousto-optic matrix processor for SAR systems /S.B. Odinokov et al. // Proc. Of SPIE: Second International Conference on Optical Information Processing. 1996. V. 2969. P. 84-87.

187. Evtikhiev N.N., Odinokov S.B., Petrov A.V. Computation accuracy of optoelectronic array image processor for SAR system // Proc. of SPIE: Image and Signal Processing for Remote Sensing. 1994. V. 2315. P. 396-407.

188. Odinokov S.B., Petrov A.V. Realization of look-up table addition in optoelectronic array processor // Proc. of SPIE: International Conference on Optical Information Processing. 1994. V. 2051. P. 513-518.

189. Odinokov S.B., Petrov A.V. Multistage optoelectronic array adder with distributed calculation error // Proc. of SPIE: International Conference on Optical Information Processing. 1993. V. 2051. P. 559-565.

190. Одиноков С.Б., Павлов А.Ю. Оптико-электронный векторно-матричный процессор для автоматической идентификации защитных голограмм // ГОЛОЭКСПО-2009: сборник трудов 6-ой Международной Конференции. Киев, 2009. С. 111-114.

191. Restrepo J.F., Garcia-Sucerquia J. Magnified reconstruction of digitally recorded holograms by Fresnel-Bluestein transform // Appl. Opt. 2010. №49 (33). P. 6430-6435.

192. Одиноков С.Б. Методы и оптико-электронные процессоры для идентификации защитных голограмм с кодированными скрытыми изображениями // Ю.Н. Денисюк — основоположник отечественной голографии: Тез. докл. Всеросс. сем. Санкт-Петербург, 2007. С. 129-137.

193. Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. Теория оптических систем: Учебник для студентов приборостроительных специальностей вузов. М.: Машиностроение, 1992. 448 с.

194. Борн М., Вольф Э. Основы оптики / Пер. с англ. С.Н. Бреуса и др..

195. М: Наука. Главная редакция Физико-математической литературы, 1970.720 с.

196. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Физматгиз, 1963. 431 с.

197. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1980. 520 с.375 Экз. №1

198. УТВЕРЖДАЮ ч Заместитель командирачО -i.il; r't

199. V^v по' нау,чйш| работе sz к: Гдоктор/текМгческих наук

200. S' " " -/ I -s ~ л Ц 2. %\ "" -i-ч-/ ¡У£иv / -/^t, <^А.И. Чернов &ря 2010г.

201. А.Ю. Дубров Н.В. Москвичеврег. №16/3/3/357

202. Государственное учреждение Российский Федеральный центр судебной экспертизы при Министерстве юстиции Российской Федерации109028, г. Москва, Хохловский переулок, д.13 стр. 2, тел.: (495) 916-21-55

203. Утверждаю» иректор ГУ РФЦСЭ у при, Минюсте РФ H.H. Лобанов 2009 г. м.п.г о ^ .ноября

204. АКТ ВНЕДРЕНШГ"*^ результатов диссертационной работы Одинокова Сергея Борисовича

205. Данный акт не накладывает финансовых обязательств на ГУ РФЦСЭ.

206. Заведующая лабораторией судебно-технической экспертизы документов ГУ РФЦСЭ при Минюсте РФ, кандидат юридических наук1. Т.Б. Черткова

207. Московский Государственный Технический Университет имени Н.Э.Баумана

208. Паучно-исследовательекии и испытательный центр биометрической техники105003. Москна 2-я Ьауманская ул д 5, (499)-263-67-91

209. Данный акт не накладывает финансовых обязательств на НИИЦ БТ МГТУ им.Н.Э.Баумана.

210. Утверждаю» Директор НИИЦ БТрезультатов диссертационной работы Одинокова Сергея Борисовича1. Зам. директора1. Воронин Г.Л.элоГрэш » вская Е.Н.

211. Утверждаю» ^Генеральный директор1. АКТ ВНЕДРЕНИЯвская ь.п. \ 2009г.2009г.результатов диссертационной работы Одинокова Сергея Борисовича

212. Данный акт не накладывает никаких финансовых обязательств на ЗАО «ХолоГрэйт».1. Технический директор1. Юсупов И.Ю.

213. Общество с Ограниченной Ответственностью107076, Москва, ул. Стромынка, д. 18. кор.2л * # № /¿" .Л/т/ф: (495) 617 0991 Е-таП: holoserv@maij.ru

214. Утверждаю/. Ген^ралышй директор ография-Сервис» ' |.А.И. А09г

215. АКТ ВНЕДРЕНИЯ результатов диссертационной работы Одинокова Сергея Борисовича

216. Начальник отдела маркетинга Ведущий специалист1. Аул1. ЧРг оф </4е1. ООО «КРИПТО-ПРИНТ»119435 Москва, ул. Малая Пироговская, дом 18, офис 103шел.: +7 499 766-47-84 факс: +7 499 766-47-83

217. Исх. № ^ ~ От О*"-* ¿иЬ 2009 г.1. Исх. № -4г.

218. АКТ ВНЕДРЕНИЯ результатов диссертационной работы Одинокова Сергея Борисовича

219. Данный акт не накладывает финансовых обязательств на ООО «Крипто-принт».

220. Генеральный директор ООО «Крипто-принт»1. СМЫКА.Ф.1. Ведущий специалистсентября 2009г.1. ЛОСЕВ С.В.