光學(xué)進(jìn)展與防偽技術(shù)分析

1、光學(xué)進(jìn)展與防偽技術(shù)分析 清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械 學(xué)系工程設(shè)計(jì)所索雙富 2007年3月2日光學(xué)進(jìn)展與防偽技術(shù)分析 信息時(shí)代的特點(diǎn)光學(xué)存儲(chǔ)信息的時(shí)代 視覺(jué)信息獲取量為個(gè)人總量的80 覺(jué)技術(shù)在改變我們的生活 視覺(jué)技術(shù)是工程研究的熱點(diǎn) 信息傳遞出現(xiàn)誤差 需要獨(dú)特的保密信息 有些東西需要防止偽造光學(xué)進(jìn)展與防偽技術(shù)分析1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介 2 印刷防偽原理 3 貨幣檢偽技術(shù)分析 古代的愿望1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介 超大尺度望遠(yuǎn)設(shè)備FAST項(xiàng)目簡(jiǎn)介Tower1: Suspension cable 2: driving cable Pre-tension cableTracking lociC ab l e ca

2、r111222Cable-carPointing cabin1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介 超大尺度望遠(yuǎn)設(shè)備FAST項(xiàng)目簡(jiǎn)介圖6 試驗(yàn)Stewart平臺(tái)、控制計(jì)算機(jī)及測(cè)量計(jì)算機(jī)1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介空間硬射線探測(cè)儀 空間衛(wèi)星關(guān)鍵設(shè)備衛(wèi)星有效載荷太陽(yáng)電池板成像輻射計(jì)遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)閃電成像儀成像輻射計(jì)大氣垂直探測(cè)儀閃電成像儀太陽(yáng)太陽(yáng)X X射線成像儀射線成像儀 CCD成像儀地球輻射收支儀微波輻射計(jì) 衛(wèi)星飛行展開(kāi)后尺寸：衛(wèi)星飛行展開(kāi)后尺寸： 衛(wèi)星飛行狀態(tài)構(gòu)形圖二. 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1 satellite at Sun-Earth Line InterplanetarySuite hosted on

3、 3 NPOESS1 LEO Equatorial satellite2 GEO satellites - Solar and Earth ObservationsPiggy-back packages of particle detectorshosted on many satellitesTelescope package hosted on HEO satellite20 Sensors (Geomagnetic Equator)SCINTILLATION 50 Sensor Packages (Worldwide)GPS/VHF, Ionosonde, Magnetometer, e

4、tc10 Sensors (Polar)SCINTILLATIONSatellite Drag from Tracking NetworkAll-Sky Cameras (10)4 SEONRiometer1 satellite “Stereo”18 SBIRS - LO1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介 原子力顯微鏡1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介 光線是大家熟悉的。光線是什么？光線就是可見(jiàn)光，是人眼能夠感受的電磁波。可見(jiàn)光的波長(zhǎng)為：0.380.78微米。 比0.38微米短的電磁波位于可見(jiàn)光光譜紫色以外，稱為紫外線， 比0.78微米長(zhǎng)的電磁波位于可見(jiàn)光光譜紅色以外，稱為紅外線。紅外線，又稱紅外輻射，是指波長(zhǎng)為0.78

5、1000微米的電磁波。 其中波長(zhǎng)為0.782.0微米的部分稱為近紅外 波長(zhǎng)為2.01000微米的部分稱為熱紅外線。 1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介 大氣、煙云等吸收可見(jiàn)光和近紅外線，但是對(duì)35微米和814微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個(gè)波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口” 。利用這兩個(gè)窗口，可以使人們?cè)谕耆珶o(wú)光的夜晚或是在煙云密布的戰(zhàn)場(chǎng)，清晰地觀察到前方的情況 非接觸法測(cè)量溫度1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介 紅外視覺(jué)設(shè)備1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介 光電倍增管技術(shù)光電倍增管：PhotoMultiplier Tube，簡(jiǎn)稱PMT，是靈敏度極高，響應(yīng)速度極快的光探測(cè)器。這種掃描器件實(shí)際上是一種電子管，感光的材料主要是金屬銫

6、的氧化物，其中并摻雜了其他一些活性金屬（例如鑭系金屬）的氧化物進(jìn)行改性，以提高靈敏度和修正光譜曲線，用這材料制成的光電陰極射線管，在光線的照射下能夠發(fā)射電子，我們可以稱之為光電子，它經(jīng)柵極加速放大后去沖擊陽(yáng)極，最終形成了電流。1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介 新型光盤驅(qū)動(dòng)器 CD光盤和DVD光盤的軌道間距與坑點(diǎn)長(zhǎng)度有很大差別，如圖6-1、6-2所示，這使得DVD光盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度大大提高。 圖1 CD軌道 圖2 DVD軌道 CD光盤和DVD光盤的軌道間距與坑點(diǎn)長(zhǎng)度有很大差別，如圖1、2所示，這使得DVD光盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度大大提高1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介 激光通訊與激光武器 激光通訊與無(wú)線電通訊相比，激光通訊保密性

7、好，在軍事通訊中應(yīng)用十分廣泛。另外，在空間通訊領(lǐng)域，選取不被大氣吸收的波長(zhǎng)的激光可以克服無(wú)線電通訊的一些局限?？墒怯捎诩す夤馐诖髿鈱永飩鞑r(shí)會(huì)受到大氣中微粒的吸收或散射，從而使激光通訊的距離受到限制。這使得目前的激光通訊只能作為無(wú)線電通訊的一個(gè)有效補(bǔ)充，但還不能夠取而代之 。在愛(ài)德華茲空軍基地進(jìn)行秘密研究的工程師成功試驗(yàn)了一種高能化學(xué)激光器，給有爭(zhēng)議的機(jī)載導(dǎo)彈防御系統(tǒng)帶來(lái)了希望。星期三發(fā)射的激光束是化學(xué)混合物產(chǎn)生的，它們裝入在波音747上的組件中。在更多的地面試驗(yàn)這種氧碘激光器之后，它將被安裝在有激光炮塔的波音747上。盡管激光器的試驗(yàn)只持續(xù)了一秒鐘，但它標(biāo)志著化學(xué)激光器的首次成功。在后續(xù)幾

8、個(gè)月里，工程師們希望增加光束的持續(xù)時(shí)間和能量，以便它能摧毀200英里以外的彈道導(dǎo)彈。 該激光器是布什政府多層導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的核心組件之一。波音公司是導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的主合同商，諾格公司負(fù)責(zé)激光器的研制。該激光器項(xiàng)目從1996年開(kāi)始，項(xiàng)目費(fèi)用從最初的36億美元激增到50多億美 1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介 人體身份特征綜合信息提取系統(tǒng)A 手指紋信息提取B 虹膜信息提取C 手指微細(xì)血管圖像分析D 手掌紋的提取E 手背紋的信息提取目標(biāo)：增加值域范圍，提高身份確定的精確程度根據(jù)：人的指紋、掌紋、面孔、發(fā)音、虹膜、視網(wǎng)膜、骨架等都具有唯一性和穩(wěn)定性的特征，即每個(gè)人的這些特征都與別人不同，且終生不變，因此就可以據(jù)此識(shí)別

9、出人的身份。非在線的具有前途的技術(shù)：基因的身份識(shí)別技術(shù) 1 光學(xué)研究進(jìn)展簡(jiǎn)介1.1 宏觀尺度的進(jìn)一步提高1.2 微觀尺度的進(jìn)一步縮小與控制1.3 可是光范圍外偽圖象的建立與檢測(cè)1.4 微弱光強(qiáng)下，信息的提取1.5 新型光學(xué)存儲(chǔ)系統(tǒng)1.6 激光通訊與激光武器1.7 人體身份特征綜合信息提取系統(tǒng)2 印刷防偽原理 人類特有的智能以及其應(yīng)用的多個(gè)方面，虛假的信息總是不斷出現(xiàn)，為此在日常生活中就產(chǎn)生了各種防偽手段 例子：A 美國(guó)是否已經(jīng)登月？ B 北京猿人是捕食者還是被捕捕捉的？ C 信息傳遞過(guò)程中出現(xiàn)的偽造信息2 印刷防偽原理 中國(guó)歷代所用的綜合防偽辦法可以概括為如下四種： A 控制印刷材料。 B 統(tǒng)

10、一書(shū)寫字跡，有的寫有一千多字，難以模仿 C 印刷復(fù)雜圖案 D多加印記簽押。 2 印刷防偽原理 目前紙幣印刷主要包括以下四個(gè)方面： A 紙張：紙張的材料多樣化，除傳統(tǒng)的紙漿紙張外，棉花、聚合物以及其混和料等已經(jīng)用作紙幣的基材。紙張制作過(guò)程中的防偽技術(shù)有水印和安全線。 B 墨跡：包括光可變油墨、熒光油墨、金屬鱗片油墨等。 C 印刷：微縮印刷，全息圖案，凹凸印刷技術(shù)的應(yīng)用。 D 與專業(yè)儀器配合的防偽工藝：如與復(fù)印機(jī)生產(chǎn)商合作的防復(fù)印圖案。2 印刷防偽原理2.1 油墨防偽技術(shù)油墨防偽技術(shù) 磁性油墨防偽 熱敏油墨防偽 光致變色油墨和熒光油墨 特殊光澤與金銀墨印刷油墨的組成：顏料+粘接劑+稀釋劑顏料天然的

11、礦石顏料，生物顏料，合成高分子顏料，鐵磁性材料光致變色油墨和熒光油墨 異色同譜面額數(shù)字光致變色油墨和熒光油墨 同色異譜特征光致變色油墨和熒光油墨 異色異譜序列號(hào)2 印刷防偽原理2.2 承印材料防偽 紙張制作的材料 添加特殊顏色的纖維 增加安全線 添加水印2 印刷防偽原理2.3 工藝防偽 版面設(shè)計(jì)（圖案，微縮影像與文字）、平面印刷、凸版印刷、凹版印刷、多色疊印、印后加膜、折光膜壓、掃金、立體燙印、全息定位燙印等多種單項(xiàng)技術(shù)及其組合 2 印刷防偽原理 2.4 物理信息防偽技術(shù) 增加特殊的光學(xué)信息 激光全息圖案 重離子穿空2 印刷防偽原理 2.5 條碼與數(shù)字防偽技術(shù) 條碼技術(shù)（一維條碼技術(shù)，二維條碼

12、技術(shù)）紅外與熒光條碼技術(shù)磁性條碼技術(shù)數(shù)字加密算法2 印刷防偽原理 2.6 網(wǎng)絡(luò)防偽技術(shù)網(wǎng)絡(luò)作為信息的存儲(chǔ)與傳遞工具，已經(jīng)在我們的日常生活中起到重要作用。如果把貨幣或者加密信息通過(guò)特殊的或者專用的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，則可以形成一個(gè)時(shí)時(shí)的在線對(duì)比系統(tǒng)。 2 印刷防偽原理 1） 印刷紙張的專門設(shè)計(jì) 2）印刷油墨的專門制造 3）印刷圖案的特殊設(shè)計(jì) 4）印刷工藝的特殊組合 5）網(wǎng)絡(luò)在線對(duì)比技術(shù)3 防偽信息的檢測(cè) GB169991997中提出了9種可行的檢偽方式，分別是：1）熒光檢偽 2）磁性檢偽3）安全線檢偽4）水印檢偽5）圖形檢偽6）紙幣紙質(zhì)綜合檢偽7）紅外檢偽8）紙質(zhì)透光度檢偽9）其他檢偽。 這里與光學(xué)檢測(cè)有

13、關(guān)的是：1、4、5、6、7、8共計(jì)六項(xiàng) 與磁性檢測(cè)有關(guān)的是：2、3有二項(xiàng)3 防偽信息的檢測(cè) 3.1 光學(xué)的信息檢測(cè)光學(xué)的信息檢測(cè)- 貨幣的熒光檢測(cè)貨幣的熒光檢測(cè) 3 防偽信息的檢測(cè) 3.1 光學(xué)的信息檢測(cè)光學(xué)的信息檢測(cè)-紅外檢測(cè)紅外檢測(cè) 3 防偽信息的檢測(cè) 3.1 光學(xué)的信息檢測(cè)光學(xué)的信息檢測(cè)-紙質(zhì)綜合檢測(cè)紙質(zhì)綜合檢測(cè) 3 防偽信息的檢測(cè) 3.1 光學(xué)的信息檢測(cè)水印檢測(cè)光學(xué)的信息檢測(cè)水印檢測(cè)3 防偽信息的檢測(cè) 3.1 光學(xué)的信息檢測(cè)水印檢測(cè)光學(xué)的信息檢測(cè)水印檢測(cè) 3 防偽信息的檢測(cè) 3.1 光學(xué)的信息檢測(cè)紙質(zhì)透光度檢測(cè)光學(xué)的信息檢測(cè)紙質(zhì)透光度檢測(cè)3 防偽信息的檢測(cè) 3.1 光學(xué)的信息檢測(cè)光學(xué)的

14、信息檢測(cè)異色同譜異色同譜同色異譜同色異譜異色異譜異色異譜3 防偽信息的檢測(cè) 3.1 光學(xué)的信息檢測(cè)圖象處理技術(shù)光學(xué)的信息檢測(cè)圖象處理技術(shù) 圖像輸入圖像采集設(shè)備 圖像的邊界處理 圖像的識(shí)別與對(duì)比分析3 防偽信息的檢測(cè)3.1 光學(xué)的信息檢測(cè)激光檢測(cè)光學(xué)的信息檢測(cè)激光檢測(cè)全息照相是由美國(guó)科學(xué)家伯格在利用X射線拍攝晶體的原子結(jié)構(gòu)照片時(shí)發(fā)現(xiàn)的，并與伽柏一起建立了全息照相理論：利用雙光束干涉原理，令物光和另一個(gè)與物光相干的光束（參考光束）產(chǎn)生干涉圖樣即可把位相“合并”上去，從而用感光底片能同時(shí)記錄下位相和振幅，就可以獲得全息圖像。但是，全息照相是根據(jù)干涉法原理拍攝的，須用高密度（分辨率）感光底片記錄。由于

15、普通光源單色性不好，相干性差，因而全息技術(shù)發(fā)展緩慢，很難拍出像樣的全息圖。直到 年代初激光出現(xiàn)之后，其高亮度、高單色性和高相干度的特性，迅速推動(dòng)了全息技術(shù)的發(fā)展，許多種類的全息圖被制作出來(lái)，全息理論得到很好的驗(yàn)證，但由于拍攝和再現(xiàn)時(shí)的特殊要求，從誕生之日起，就幾乎一直被局限在實(shí)驗(yàn)室里。全息照相是由美國(guó)科學(xué)家伯格在利用X射線拍攝晶體的原子結(jié)構(gòu)照片時(shí)發(fā)現(xiàn)的，并與伽柏一起建立了全息照相理論：利用雙光束干涉原理，令物光和另一個(gè)與物光相干的光束（參考光束）產(chǎn)生干涉圖樣即可把位相“合并”上去，從而用感光底片能同時(shí)記錄下位相和振幅，就可以獲得全息圖像。全息照相是根據(jù)干涉法原理拍攝的，須用高密度（分辨率）感光

16、底片記錄。由于普通光源單色性不好，相干性差，因而全息技術(shù)發(fā)展緩慢，很難拍出像樣的全息圖。直到 年代初激光出現(xiàn)之后，其高亮度、高單色性和高相干度的特性，迅速推動(dòng)了全息技術(shù)的發(fā)展，許多種類的全息圖被制作出來(lái)，全息理論得到很好的驗(yàn)證，但由于拍攝和再現(xiàn)時(shí)的特殊要求，從誕生之日起，就幾乎一直被局限在實(shí)驗(yàn)室里。 3 防偽信息的檢測(cè) 3.1 光學(xué)的信息檢測(cè)紙幣的幾何量光學(xué)的信息檢測(cè)紙幣的幾何量3 防偽信息的檢測(cè) 3.2 磁性信息檢測(cè)磁性信息檢測(cè) -磁性油墨磁性油墨3 防偽信息的檢測(cè) 3.2 磁性信息檢測(cè)磁性信息檢測(cè)-磁性安全線磁性安全線3 防偽信息的檢測(cè)3.2 磁性信息檢測(cè)磁性信息檢測(cè)3 防偽信息的檢測(cè) 3.2 磁性信息檢測(cè)磁性信息檢測(cè)-非磁性安全線非磁性安全線3 防偽信息的檢測(cè) 3.3 圖像信息與網(wǎng)絡(luò)通信 梓昆科技有限公司梓昆科技有限公司 總結(jié)總結(jié)：貨幣防偽技術(shù)是光學(xué)、材料、印刷、電學(xué)、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、美術(shù)、社會(huì)、宗教等多項(xiàng)工