强散射环境下大视场实时成像技术及其在光学信息安全中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61805152
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0501.光学信息获取、显示与处理
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With the continuous advancement of light scattering theory and experimental techniques in recent years, research on imaging through highly scattering medium has achieved rapid development and has shown great application potential in fields such as aerospace exploration, military reconnaissance, and biological microscopy. However, at present, there are several key issues that have yet to be overcome, including low resolution and signal-to-noise ratio, limited field of view (FOV) because of "optical memory effect", and excessive measurement time resulting in inability to deal with moving objects. In fact, we are more eager to observe the moving target object hiding behind the scattering medium in all directions. Therefore, this project is drawn up under the two major goals of "real-time imaging" and "large field imaging"..On the other hand, considering that the strong scattering medium has the ability of wave front disturbance, it can act as the natural key of the cryptography system in optical information security, which is incomparable with the random phase template used in many existing optical cryptosystems. Most of the traditional optical cryptosystems are based on random phase linear encoding, and their security has been threatened by various rapidly-developing phase retrieval algorithms. A series of attack schemes have been proposed successively. Therefore, this project intends to explore optical cryptosystem with higher safety intensity in terms of scattering imaging.
随着近年来光散射理论与实验技术的不断进步,透过强散射介质成像的研究获得了快速发展,在宇航探测、军事侦察、生物显微等领域展现出巨大的应用潜能。但目前而言,还有几个关键性问题尚待突破,其中包括(不限于)分辨率和信噪比较低、视场受“光学记忆效应”限制、测量时间过长导致无法应对运动物体的成像要求等方面。事实上,我们更渴望的是能全方位观测到藏匿于散射介质后方的目标物体的动态过程。因此,本项目在“实时成像”及“大视场成像”两个大目标的牵引下,拟开展相关研究内容。.另一方面,考虑到强散射介质具备变幻莫测的波前扰乱能力,其在光学信息安全中可充当密码系统的天然密钥,这是现有众多光学密码系统中采用的随机相位模板所无法比拟的。传统光学密码系统大部分均基于随机相位的线性编码,其安全性受到了各类发展迅速的相位恢复算法的威胁,一系列攻击方案被相继提出。因此,本项目拟从散射成像的角度探索具备更高安全强度的光学密码系统。

结项摘要

随着近年来光散射理论与实验技术的不断进步,透过强散射介质成像的研究获得了快速发展,在宇航探测、军事侦察、生物显微等领域展现出巨大的应用潜能。但目前而言,还有几个关键性问题尚待突破,其中包括(不限于)分辨率和信噪比较低、视场受“光学记忆效应”限制、测量时间过长导致无法应对运动物体的成像要求等方面。事实上,我们更渴望的是能全方位观测到藏匿于散射介质后方的目标物体的动态过程。因此,本项目在“实时成像”及“大视场成像”两个大目标的牵引下,开展了一系列相关研究内容。. 另一方面,由于散射介质具备变幻莫测的波前扰乱能力,其在光学信息安全中可充当密码系统的天然密码,本项目的主要研究内容之一即是利用散射介质构造新的具备更高安全强度的光学密码系统,为此也开展了相应的研究内容。除此之外,在本项目的执行过程中,我们发现了深度学习在计算成像和光学信息处理领域显示了强大的潜力,因此将项目计划进行延伸,着重研究了深度学习在光学密码分析中的应用。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(2)
Deep-learning-based ciphertext-only attack on optical double random phase encryption
基于深度学习的光双随机相位加密纯密文攻击
  • DOI:
    10.29026/oea.2021.200016
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    OPTO-ELECTRONIC ADVANCES
  • 影响因子:
    14.1
  • 作者:
    Liao, Meihua;Zheng, Shanshan;Peng, Xiang
  • 通讯作者:
    Peng, Xiang
Optical Hash function based on multiple scattering media
基于多重散射介质的光学哈希函数
  • DOI:
    10.7498/aps.70.20201492
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    He Wen-Qi;Chen Jia-Yu;Zhang Lian-Bin;Lu Da-Jiang;Liao Mei-Hua;Peng Xiang
  • 通讯作者:
    Peng Xiang
Extending the depth-of-field of imaging systems with a scattering diffuser
使用散射漫射器扩展成像系统的景深
  • DOI:
    10.1038/s41598-019-43593-w
  • 发表时间:
    2019-05-09
  • 期刊:
    SCIENTIFIC REPORTS
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Liao, Meihua;Lu, Dajiang;Peng, Xiang
  • 通讯作者:
    Peng, Xiang
Tracking moving object beyond the optical memory effect
超越光学记忆效应跟踪移动物体
  • DOI:
    10.1016/j.optlaseng.2019.105815
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Optics and Lasers in Engineering
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Lu Dajiang;Liao Meihua;He Wenqi;Pedrini Giancarlo;Osten Wolfgang;Peng Xiang
  • 通讯作者:
    Peng Xiang
Noninvasive imaging of two isolated objects through a thin scattering medium beyond the 3D optical memory effect by speckle-based difference strategy
通过基于散斑的差异策略,通过超越 3D 光学记忆效应的薄散射介质对两个孤立物体进行无创成像
  • DOI:
    10.1364/ol.444605
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    He Wenqi;Wei Yuchen;Lu Dajiang;Li Xianye;Liao Meihua;Peng Xiang
  • 通讯作者:
    Peng Xiang

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其他文献

一种基于双光束干涉和非线性相关的身份认证方法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    何江涛;何文奇;廖美华;卢大江;彭翔
  • 通讯作者:
    彭翔

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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