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光學(xué)防偽技術(shù)范文1

【關(guān)鍵詞】印刷；防偽；數(shù)碼防偽；防偽油墨

1.現(xiàn)代防偽印刷技術(shù)的概述

1.1技術(shù)介紹

現(xiàn)代防偽印刷是一種綜合性的防偽技術(shù)，是屬于特種印刷的一個(gè)分支。是指用印刷手段來防止未經(jīng)所有權(quán)準(zhǔn)許而進(jìn)行仿制、復(fù)制或偽造。而防偽技術(shù)是指為了達(dá)到防偽的目的而采取的措施，它在一定范圍內(nèi)能準(zhǔn)確鑒別真?zhèn)?，并不易被仿制和?fù)制。印刷防偽技術(shù)主要包括防偽設(shè)計(jì)制版、精密的印刷設(shè)備及配套的油墨、紙張等，它具有綜合性。若只著眼印刷技術(shù)，印刷防偽技術(shù)則主要包括雕刻制版、版紋的電腦設(shè)計(jì)、凹版印刷、彩虹印刷、雙面對(duì)印技術(shù)、花紋對(duì)接、多色疊印、多色接線印刷、折光潛影、縮微印刷技術(shù)、隱形圖像以及圖像混有印刷。

1.2技術(shù)內(nèi)容

當(dāng)前的防偽技術(shù)包括：數(shù)碼防偽、二維碼、條形碼、隱形圖像防偽、激光全息防偽、證券版紋、折光潛影防偽、射頻識(shí)別防偽、分期解密、微縮防偽、生物防偽、化學(xué)油墨防偽、核徑跡防偽、紋理等多種防偽技術(shù)，同樣，它的分類方法也有很多種。如：根據(jù)防偽技術(shù)所屬學(xué)科進(jìn)行劃分，可將其分為以下幾個(gè)類別：物理、生物、化學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)以及原子學(xué)等，該分類方法主要是基于學(xué)術(shù)角度而得來。

2.國內(nèi)外現(xiàn)代防偽技術(shù)的發(fā)展情況

2.1國外發(fā)展情況

防偽技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)階段：產(chǎn)生的初期、中期的傳統(tǒng)防偽、現(xiàn)階段的數(shù)碼防偽，可以說有很大的進(jìn)步，并且無論是國家還是企業(yè)均因該項(xiàng)技術(shù)的研究成果獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)利益，相關(guān)科研工作者紛紛投入該項(xiàng)技術(shù)研究之中。

全球發(fā)達(dá)國家都積極的投入到防偽技術(shù)領(lǐng)域的研究之中，如美國、英國、德國、意大利、日本以及澳大利亞等發(fā)達(dá)國家的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)都加入到這個(gè)行列之中，目的都是為了研發(fā)出更為穩(wěn)定可靠的防偽技術(shù)。在該項(xiàng)技術(shù)研究領(lǐng)域的眾多研究團(tuán)隊(duì)中，比較知名的團(tuán)隊(duì)包括：美國的BRIDGETONE防偽公司，它主要專注于激光全息防偽技術(shù)方面的研究，并且獲得了相關(guān)專利；美國麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室，它主要專注于數(shù)字水印防偽技術(shù)的研究，并且獲得了相關(guān)專利；德國國家信息技術(shù)研究中心等。

2.2國內(nèi)發(fā)展情況

在防偽技術(shù)研究方面，我國的一些知名高校與研究機(jī)構(gòu)也緊隨發(fā)達(dá)國家的腳步，從未中斷過對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究，已經(jīng)在國家自然科學(xué)基金中立項(xiàng)且取得了相應(yīng)的成果的項(xiàng)目就不少，如：油墨防偽技術(shù)（北京大學(xué)）、熒光防偽技術(shù)（南開大學(xué)）、全息防偽技術(shù)（華中科技大學(xué)）、數(shù)字水印防偽技術(shù)（四川大學(xué)）、激光防偽技術(shù)（深圳大學(xué)）以及數(shù)碼防偽技術(shù)（南京理工大學(xué)）。

3.當(dāng)前主要應(yīng)用的現(xiàn)代防偽技術(shù)分析

3.1現(xiàn)代防偽-數(shù)碼防偽

隨著現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展，各種假冒偽劣行為也隨之增多，因此，各種防偽技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生了。防偽技術(shù)的發(fā)展與一些相關(guān)學(xué)科與技術(shù)有著密切的聯(lián)系，它結(jié)合了一些先進(jìn)的技術(shù)，從另一個(gè)角度來說，防偽技術(shù)也是眾多學(xué)科綜合應(yīng)用的成果。數(shù)碼防偽是一種新型的高科技防偽技術(shù)，它將數(shù)字編碼、加密、數(shù)據(jù)庫以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)結(jié)合在一起，因?yàn)閭鹘y(tǒng)防偽技術(shù)存在著許多的不足，加上多方的共同努力，經(jīng)歷了十多年的發(fā)展歷程，數(shù)碼防偽技術(shù)已經(jīng)成為該領(lǐng)域中最受青睞的防偽技術(shù)之一，它對(duì)商品防偽領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。中國防偽行業(yè)協(xié)會(huì)于1996年3月與多個(gè)部門一起成立了一個(gè)“數(shù)碼電話防偽系統(tǒng)工程”小組，并在全國實(shí)施該項(xiàng)防偽工程，并多次被列入國家級(jí)火炬計(jì)劃。海南騰龍防偽技術(shù)有限公司所研發(fā)的電碼防偽標(biāo)識(shí)及識(shí)別系統(tǒng)是國內(nèi)外第一家使用電話防偽技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)。然而經(jīng)過了一段時(shí)期的應(yīng)用之后，電話防偽的缺點(diǎn)也逐漸顯露出來，如通信條件的限制、不便于查詢、功能有限等，故就有了對(duì)此查詢方式以外的需求，正因這種需求促使了新的查詢方式出現(xiàn)，如：短消息數(shù)字防偽技術(shù)，該技術(shù)被應(yīng)用于數(shù)字防偽短信平臺(tái)；基于Internet的數(shù)碼防偽技術(shù)；將電話、短信以及網(wǎng)絡(luò)等方式融合在一起的新型數(shù)碼防偽系統(tǒng)；還有其他基于電話與短信等查詢方式的數(shù)碼防偽技術(shù)。

3.2現(xiàn)代防偽-防偽油墨

在防偽技術(shù)中，防偽油墨是最關(guān)鍵的一個(gè)技術(shù)分支，它所涉及的學(xué)科包括光學(xué)、化學(xué)、電磁學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光譜技術(shù)以及印刷技術(shù)等。防偽油墨中的化學(xué)防偽材料與技術(shù)是最基礎(chǔ)的，對(duì)于研究及其應(yīng)用有著非常重要的意義。在票據(jù)防偽、有價(jià)證券以及商標(biāo)包裝領(lǐng)域中，油墨防偽技術(shù)具有較高的實(shí)用性，不僅可以滿足基本的防偽識(shí)別需求，對(duì)于更高層次的識(shí)別與監(jiān)管需求也可以滿足。

防偽油墨指的是可用于防偽的油墨，也就是將具有特殊防偽性能的材料添加到油墨連接料中，然后經(jīng)過相應(yīng)的工藝后所形成的特殊油墨，它的成分依然是色料、連接料以及油墨助劑。防偽油墨正是因?yàn)槠渲芯哂刑厥庑阅艿纳吓c連接料而具有防偽功能。

按照防偽功能劃分，防偽油墨主要分為以下九種：（1）熱敏變色防偽油墨，它的色料中添加了特殊物質(zhì)，可根據(jù)溫度的變化而變化；（2）光敏變色防偽油墨，它的原理是將隨光變色或光激活物添加到油墨中；（3）濕敏變色防偽油墨，其色料中所添加的物質(zhì)具有使顏色根據(jù)濕度變化而變化的性能；（4）壓敏變色防偽油墨，其色料中所添加的物質(zhì)具有遇壓力變色的性能；（5）紫外熒光防偽油墨，其色料中所添加的物質(zhì)具有被紫外光線所激活的性能；（6）紅外熒光防偽油墨，其色料中所添加的物質(zhì)具有可被紅外光線所激活的性能；（7）防涂改防偽油墨，其色料中所添加的物質(zhì)用于涂改的且可發(fā)生顯色反應(yīng)；（8）視覺變色防偽油墨，其色料具有多層干涉光學(xué)碎膜；（9）磁性防偽油墨，其色料中具有磁性物質(zhì)，如FEO中添加了CO。

3.3現(xiàn)代防偽技術(shù)的應(yīng)用考慮

以上這幾種防偽油墨的共同點(diǎn)是在不同的外界條件下，采用相應(yīng)的光、熱等檢測(cè)方式對(duì)油墨印樣色彩所發(fā)生的變化進(jìn)行觀測(cè)，進(jìn)而起到防偽作用。

作為一種防偽措施，防偽技術(shù)可準(zhǔn)確的對(duì)相應(yīng)范圍內(nèi)的特定對(duì)象進(jìn)行鑒別，且不容易被復(fù)制。換句話說，就是對(duì)仿造與仿冒具有抑制作用的一項(xiàng)技術(shù)。這種技術(shù)措施在很大程度上可對(duì)企業(yè)品牌、市場以及消費(fèi)者的利益起到保護(hù)作用，以上我們主要對(duì)防偽技術(shù)的概念、分類、特征、原理以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了概括與總結(jié)。并根據(jù)防偽技術(shù)的現(xiàn)狀對(duì)其前景進(jìn)行相應(yīng)的分析，對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展具有指導(dǎo)作用。

4.小結(jié)

本文概括了防偽技術(shù)相關(guān)的基本概念、分類方法和主要特征。并針對(duì)不同的防偽技術(shù)，分析了其原理和優(yōu)缺點(diǎn)。最后，基于防偽技術(shù)的現(xiàn)狀，做出了前景分析和預(yù)測(cè)，對(duì)該技術(shù)的發(fā)

展提出了研究方向。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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光學(xué)防偽技術(shù)范文2

采用特殊的防偽工藝和防偽材料， 如激光光刻、激光全息圖、激光防偽、熒光防偽、磁性防偽和隱形油墨等，可以把追溯碼隱藏到食品包裝中，但是它們的成本通常也很高，一些零售價(jià)格較低的食品則無法承受。下面重點(diǎn)研究使用數(shù)字水印防偽、隱形光柵防偽、二維碼防偽、網(wǎng)屏編碼防偽和RFID技術(shù)來實(shí)現(xiàn)食品包裝印刷中追溯碼的隱藏。這些隱藏技術(shù)直接在包裝印刷的過程中來實(shí)現(xiàn)，不需要增加太多的額外成本。把追溯碼嵌入到食品包裝中，取代了實(shí)物的追溯標(biāo)簽，節(jié)省了標(biāo)簽成本，而且追溯碼在視覺上是不可見的，在一定程度上能防止被仿造假冒，并且這些隱藏技術(shù)本身就具有一定的防偽作用，可以增加包裝的防偽功能。使用對(duì)應(yīng)的解碼手段或者設(shè)備就可以從包裝中提取到追溯碼，完成食品的安全追溯功能。

追溯碼的隱藏技術(shù)

1.數(shù)字水印技術(shù)

數(shù)字水印是基于內(nèi)容的非密碼機(jī)制的信息隱藏技術(shù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的內(nèi)容做微量修改來嵌入水印信息，從而達(dá)到信息隱藏的目的。該過程不影響原來數(shù)據(jù)的正常使用，不改變?cè)襟w的外觀，是迄今為止唯一可以跨媒體應(yīng)用的信息安全與防偽技術(shù)。嵌入的水印信息可以通過技術(shù)軟件或者特定的設(shè)備提取出來。當(dāng)前，在國際研究領(lǐng)域中盛行的數(shù)字水印技術(shù)是采用信號(hào)分析的理論，通過傅里葉變換、小波變換等手法，尋求肉眼不易發(fā)現(xiàn)的地方埋入信息。一個(gè)完整的數(shù)字水印系統(tǒng)包括兩個(gè)階段，即水印信息的嵌入和水印信息的提取。在食品包裝印刷中運(yùn)用數(shù)字水印的原理與在普通數(shù)字媒體中運(yùn)用的原理基本上是一樣的，只不過印刷品是以半色調(diào)的網(wǎng)點(diǎn)來再現(xiàn)連續(xù)調(diào)原稿的層次和顏色變化，而在提取或檢測(cè)水印過程中要對(duì)印刷品進(jìn)行掃描，在掃描中有一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換過程。因此在數(shù)字水印嵌入和提取或檢測(cè)過程中，必須結(jié)合半色調(diào)加網(wǎng)技術(shù)和模/數(shù)轉(zhuǎn)換的算法，把追溯碼作為水印以視覺不可見的形式隱藏在食品包裝印刷中，通過特定的檢測(cè)設(shè)備就能提取到追溯碼的信息，進(jìn)行食品的安全追溯。

2.隱形光柵防偽技術(shù)

隱形光柵防偽技術(shù)是基于半色調(diào)圖像加網(wǎng)技術(shù)與光柵材料的光學(xué)折射特性相結(jié)合的防偽方法。該方法主要用于對(duì)半色調(diào)圖像進(jìn)行防偽設(shè)置，半色調(diào)圖像經(jīng)過防偽處理后，隱藏在圖像中的信息只能通過特定的光柵才能看到，如圖1所示。該方法簡便易行，對(duì)設(shè)備及印刷工藝沒有太高的要求，在不增加生產(chǎn)成本的情況下即可達(dá)到防偽的目的，因此該防偽技術(shù)有較好的發(fā)展前景。

隱形光柵防偽技術(shù)又叫開鎖防偽技術(shù)，隸屬于版紋防偽技術(shù)。它是利用光線的干涉原理，通過線條的變化來表現(xiàn)隱藏文字和圖像等信息，加上制作的膜片，稍稍調(diào)整角度即可使隱藏信息顯現(xiàn)出來的一種防偽技術(shù)。隱形光柵防偽技術(shù)屬于二線防偽技術(shù)，也是隱藏防偽技術(shù)，需要工具才能檢驗(yàn)。該技術(shù)的設(shè)計(jì)在制版中完成，在印刷中實(shí)現(xiàn)，不增加額外的制作成本，其素材在選擇上不受限制，制作形式極為廣泛。它是一種利用光學(xué)原理進(jìn)行信息隱藏的技術(shù)，使用相應(yīng)的解碼設(shè)備解碼后可以顯示出事先設(shè)計(jì)的隱含信息，起到了一定的防偽效果，非常適合運(yùn)用到食品的外包裝上。

3. 二維碼技術(shù)

早期國際上普遍采用印刷EAN.UCC一維條碼來嵌入追溯信息，它最大的優(yōu)點(diǎn)在于簡化輸入，使用條碼讀取設(shè)備就可方便地進(jìn)行信息輸入，但是由于一維碼存儲(chǔ)的信息量小，在一定程度上使其應(yīng)用范圍受限，因此產(chǎn)生了二維碼（Dimensional Barcode），圖2為市面上見到的一些二維碼。二維碼是在兩個(gè)方向（垂直和水平）上進(jìn)行的編碼和解碼，使用平面（二維方向上）分布的圖形來記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的，在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，這大幅增加了編碼容量以及完善了編碼加密機(jī)制，從而拓展了它的應(yīng)用范圍。通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備就可以自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)處理。

然而，二維碼不能隱含于文字、商標(biāo)、圖案等之中，必須獨(dú)立地印刷在包裝的某一部分上，不易于暗號(hào)化，置放在明處容易被造假者仿冒，防偽安全性差，而且二維碼的編解碼是公開的算法，因此二維碼的防偽和防復(fù)制是需要解決的問題。二維碼最大可以存儲(chǔ)1000個(gè)左右的漢字，存儲(chǔ)空間相對(duì)較大，因此我們可以采用信息加密的方式解決防偽和防復(fù)制的問題，加密后的二維碼必須通過相應(yīng)的解密算法才能讀取到相應(yīng)的信息，否則讀取到的將是一堆亂碼，從而無法使用。防偽二維碼的出現(xiàn)為食品的追溯和防偽辨識(shí)提供了一種更加簡單便捷、準(zhǔn)確詳實(shí)的方法，加大了造假者的造假成本，使其無利可圖。

4. 網(wǎng)屏編碼防偽技術(shù)

網(wǎng)屏編碼防偽技術(shù)是天津阿波羅信息技術(shù)有限公司總裁顧澤蒼在國家有關(guān)部委的直接支持下，經(jīng)過長期的開發(fā)研制出來的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國際領(lǐng)先水平的編碼新技術(shù)。最初，網(wǎng)屏編碼是針對(duì)一維碼和二維碼的不足研制的，實(shí)際其應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一維碼和二維碼的應(yīng)用。網(wǎng)屏編碼技術(shù)就是將傳統(tǒng)的由有限的數(shù)字組成的肉眼可見的二維條碼，轉(zhuǎn)換為無限容量且隱形的網(wǎng)屏編碼，通過改變圖形網(wǎng)點(diǎn)的不同位置、不同方向、不同形狀等方式排列組合，滿屏編碼覆蓋在包裝的最底層，從而達(dá)到不可復(fù)制、難以破譯的效果，如圖3所示。網(wǎng)屏編碼防偽技術(shù)隱藏到包裝印刷圖像中的信息，即使專業(yè)人員使用高精度設(shè)備也不容易識(shí)別出在什么地方埋有信息，更不易破解出信息的內(nèi)容。

網(wǎng)屏編碼防偽技術(shù)是一種可在使用印刷機(jī)印刷文字或圖像的同時(shí)，大量埋入不同文字或圖像的編碼新技術(shù)。它實(shí)現(xiàn)了真正意義上的數(shù)字化紙張，在A4紙上最多可植入6萬個(gè)以上的漢字，存儲(chǔ)60KB以上的聲音、圖像、視頻以及Word、Excel等任意格式的文件。此外，在紙介質(zhì)上即使埋入彩色圖像，其畫質(zhì)也不會(huì)受到影響。它超強(qiáng)的抗攻擊能力更是令人刮目相看，即使紙張污染、破損仍然可以正確識(shí)讀出隱藏的信息。網(wǎng)屏編碼技術(shù)的信息植入是通過計(jì)算機(jī)方式處理的，一次成型為印刷品菲林或是CTP版，采用普通油墨正常印刷即可，印刷時(shí)無需二次印刷，在整個(gè)工藝流程中無需增加任何工藝成本，用Speakun識(shí)別器讀取信息就可以發(fā)出聲音。

5.RFID技術(shù)

RFID是英文“Radio Frequency Identification”的縮寫，即無線射頻識(shí)別技術(shù)，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境中。RFID電子標(biāo)簽除了目前成本相對(duì)較高，它具有體積小、容量大、壽命長、穿透力強(qiáng)、可重復(fù)使用、支持快速讀寫、可定位和長期跟蹤管理等特點(diǎn)，在食品安全質(zhì)量管理方面有著極大的應(yīng)用潛力。

使用RFID讀寫器將食品的追溯碼存儲(chǔ)到電子標(biāo)簽芯片中，可以無線讀取，多次寫入和修改。芯片里的數(shù)據(jù)除了采用密碼保護(hù)外，還可用一些加密算法和認(rèn)證過程來實(shí)現(xiàn)安全管理，造假者很難破解和仿造出一模一樣的電子標(biāo)簽。而且使用RFID技術(shù)可以一次同時(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽，加快食品的流通速度，提高食品供應(yīng)鏈的效率。但是由于目前缺少國家標(biāo)準(zhǔn)，僅有一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不同企業(yè)使用的頻率、編碼及數(shù)據(jù)內(nèi)容等都可能會(huì)存在差異，讀寫器和標(biāo)簽難以完全通用，不同企業(yè)之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)調(diào)受到了限制。

數(shù)字水印技術(shù)、隱形光柵防偽技術(shù)和網(wǎng)屏編碼防偽技術(shù)隱藏的追溯碼信息是不可見的，在視覺上對(duì)食品包裝圖案本身影響很小，幾乎看不出來，然而二維碼和RFID在食品包裝上是視覺可見的。二維碼不再僅僅是那些簡單的黑白的小方框了，現(xiàn)在市面上已經(jīng)出現(xiàn)了很多美觀和具有創(chuàng)意的彩色二維碼，印刷在食品包裝上也非常美觀。但是很少見到把RFID電子標(biāo)簽直接印刷到食品包裝上，大部分都是通過裱貼工藝將RFID電子標(biāo)簽嵌入到包裝夾層中，但仍然可以考慮把它直接印刷到包裝上，融合其他包裝裝潢元素做出很好的食品包裝。

光學(xué)防偽技術(shù)范文3

 

1引言

 

貨幣作為一種特殊化的商品，在商品交易中扮演著重要的角色，分別承擔(dān)著價(jià)值尺度、流通手段、支付手段和儲(chǔ)藏手段等重要的經(jīng)濟(jì)職能，成為社會(huì)財(cái)富和勞動(dòng)成果的象征。然而正是這些特殊性質(zhì)使得貨幣防偽成為世界各國維護(hù)正常經(jīng)濟(jì)秩序和保證國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的重要議題。

 

目前各國貨幣防偽技術(shù)的實(shí)際原理主要是依靠磁性防偽、水印、安全線、特殊纖維、特殊油墨和凹版印刷等科技，但隨著偽造技術(shù)水平的不斷提高，以上普通科技的組合已經(jīng)無法讓普通公民輕易地辨別出真假幣，尤其是在經(jīng)濟(jì)條件較差的欠發(fā)達(dá)地區(qū)該問題比較突出。新型防偽技術(shù)的綜合采用可以杜絕該類情況，但防偽科技的采用也需要考慮貨幣的發(fā)行成本、社會(huì)成本和流通便利性等指標(biāo)。貨幣當(dāng)局不能采用發(fā)行成本過高、鑒定程序復(fù)雜和脫離公民知識(shí)水平的新技術(shù)，因?yàn)槠溥`背了防偽服務(wù)于流通的宗旨。

 

近些年防偽科技研究取得了較大的進(jìn)展，最新業(yè)內(nèi)成果包括了基于多光譜圖像的紙幣防偽鑒定技術(shù)、基于特殊算法的貨幣防偽鑒定技術(shù)和可逆熱致變色材料的貨幣防偽技術(shù)等，該三類技術(shù)進(jìn)步可以有效地鑒別市面上流行的各類假幣，提高偽幣造假成本，達(dá)到驅(qū)除假幣出市場的目的。

 

2基于多光譜圖像的紙幣防偽鑒定技術(shù)

 

基于多光譜圖像的紙幣防偽鑒定技術(shù)主要運(yùn)用于防偽機(jī)具的升級(jí)換代工作中。該類技術(shù)拋棄了以前單光譜貨幣圖像采集的思路，轉(zhuǎn)而采用同時(shí)采集貨幣的紅綠藍(lán)光圖像信息、紅外光圖像信息和紫外光圖像信息方法，克服了傳統(tǒng)鑒別方法的單一性和局限性;同時(shí)改進(jìn)了傳統(tǒng)機(jī)具僅抓取特殊區(qū)域的方式，采用單光譜多區(qū)域圖像對(duì)比的灰度特征提取算法和多光譜單區(qū)域紋理結(jié)構(gòu)特征提取算法，對(duì)油墨和紙張進(jìn)行定性和定量分析，提高了鑒別假幣的準(zhǔn)確性和可靠性。我們利用基于該技術(shù)的機(jī)具配合以主流貨幣所采用的多種油墨混合印刷技術(shù)，就可以有效地杜絕假幣。目前我國流通最廣的2005版人民幣百元鈔票就采用了紅外吸收油墨印刷技術(shù)。在紅外光照射下，百元券背面絕大部分紅外吸收油墨圖像會(huì)消失，鈔票背面僅僅留下左中部半幅人民大會(huì)堂圖像(如圖一)。根據(jù)相關(guān)大學(xué)最新相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該項(xiàng)技術(shù)能以每分鐘900張的速度準(zhǔn)確地識(shí)別出票面完整、無較大污損面積和成色較新的2005版百元券及偽鈔。實(shí)驗(yàn)同時(shí)發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于污損和殘缺人民幣存在一定的誤判情況，尤其是對(duì)于那些背面左半部分為真鈔而右半部為紅外反射油墨偽鈔的變?cè)鞄?。針?duì)這種情況，新型防偽機(jī)具一方面可以整合傳統(tǒng)的磁性傳感器提高綜合鑒偽能力;另一方面應(yīng)進(jìn)一步增加特征區(qū)域選取的隨機(jī)性和全面性，使得特征樣本提取區(qū)域覆蓋全票面，同時(shí)增加鈔票左右版面紅外吸收油墨區(qū)的灰度特征提取樣本比較環(huán)節(jié)，增強(qiáng)對(duì)紅外反射油墨變?cè)鞄诺蔫b別功能(如圖一標(biāo)注)。運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)將涉及到驗(yàn)鈔機(jī)多類型光照新型系統(tǒng)的采用、內(nèi)部接觸式圖象傳感器(CIS)、傳感器發(fā)光管及高速轉(zhuǎn)換芯片的規(guī)格變動(dòng)和內(nèi)部算法的創(chuàng)新，以及子系統(tǒng)綜合整合工作。總的來說，該新型點(diǎn)驗(yàn)鈔設(shè)備在技術(shù)水平上將全面超越市場上的現(xiàn)有驗(yàn)鈔設(shè)備。

 

雖然驗(yàn)鈔機(jī)新技術(shù)擁有諸多先進(jìn)之處，但該技術(shù)采用的電子原件成本低廉、加之批量化生產(chǎn)將固定成本大幅降低，這些因素都使得新型驗(yàn)鈔機(jī)的銷售和推廣可以在不遠(yuǎn)的將來得到實(shí)現(xiàn)。首先內(nèi)部算法的開發(fā)成本固定，應(yīng)視為其主要的固定成本。隨著產(chǎn)量的增加，單位固定成本可以大幅下降到市場合理范圍;其次該機(jī)型所采用的基礎(chǔ)電子技術(shù)、計(jì)算科學(xué)、圖像處理技術(shù)和光學(xué)技術(shù)均具有很強(qiáng)的基礎(chǔ)性和通用性。相對(duì)于其他精密工業(yè)設(shè)備和圖像處理技術(shù)而言，例如單反相機(jī)和工業(yè)紅外遙控設(shè)備等，其除了特征算法準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性和便利性要求較高外，其他技術(shù)要求均低于目前社會(huì)主流工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平，從而和基礎(chǔ)電子產(chǎn)業(yè)有著非常好的兼容性，容易形成跨行業(yè)規(guī)模效益，這也使得技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品制造綜合成本比較低廉;最后，紅外線防偽技術(shù)發(fā)射管功率小，電子輻射污染低，制造和使用時(shí)不存在外部不經(jīng)濟(jì)，采用該技術(shù)所承擔(dān)的社會(huì)成本比較低。

 

隨著我國網(wǎng)絡(luò)支付平臺(tái)的建設(shè)，網(wǎng)上銀行、手機(jī)銀行和第三方支付服務(wù)的普及，再加上各種電子貨幣的不斷涌現(xiàn)，流通現(xiàn)金占比不斷減小將是不可避免的經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)。但由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城鎮(zhèn)化建設(shè)不斷推進(jìn)，央行人士預(yù)計(jì)我國的現(xiàn)金需求量將會(huì)每年遞增20%，同時(shí)流通貨幣中人民幣100元券的比例將不斷上升。由此可以預(yù)測(cè)出該技術(shù)應(yīng)用機(jī)型的市場需求將會(huì)持續(xù)增長。目前我國點(diǎn)驗(yàn)機(jī)年產(chǎn)銷量已于2014年達(dá)到歷史新高635萬臺(tái)，非金融機(jī)構(gòu)不斷增長的需求將進(jìn)一步推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)升級(jí)。相對(duì)于城鎮(zhèn)區(qū)域，農(nóng)村居民支付交易呈現(xiàn)分散化、現(xiàn)金化和小額化的特點(diǎn)，制造者可以相應(yīng)地調(diào)整設(shè)計(jì)要求，降低快速性標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提高便攜性和準(zhǔn)確性標(biāo)準(zhǔn)。這三者本來就是此消彼漲的指標(biāo)：一方面，增加圖像預(yù)處理時(shí)間可以形成較好的圖像，同時(shí)寬裕的計(jì)算時(shí)間可以有效地提高準(zhǔn)確性，也使采用成本較低、穩(wěn)定可靠但處理時(shí)間長的逐點(diǎn)分析法等算法成為現(xiàn)實(shí);另一方面，功能簡化意味著零部件數(shù)量減少和體積重量減小。經(jīng)過一系列設(shè)計(jì)方案調(diào)整后，基于該技術(shù)的點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)可以很好地滿足農(nóng)村市場的特殊陸能要求，有效地防止假幣流通于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，保護(hù)相對(duì)脆弱的農(nóng)村經(jīng)濟(jì)。

 

綜上所述，通過市場細(xì)分和區(qū)別定位，多光譜圖像的紙幣防偽鑒定技術(shù)能夠較好地解決第五套人民幣的鑒偽問題，也可以作出多種技術(shù)陸的調(diào)整來適應(yīng)各區(qū)域市場的不同需要。此外該技術(shù)的制造成本、經(jīng)濟(jì)成本和社會(huì)成本均比較合理，預(yù)計(jì)能夠制造出成熟的點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)型以打開該產(chǎn)品市場。

 

3基于特殊算法的貨幣防偽鑒定技術(shù)

 

基于特殊算法的貨幣防偽鑒定技術(shù)目前主要應(yīng)用于數(shù)字加密貨幣體系。目前最為流行的數(shù)字加密電子貨幣就包括了比特幣、萊特幣和點(diǎn)點(diǎn)幣等虛擬貨幣，該類貨幣基于非對(duì)稱加密算法的私鑰和公鑰，采用分布式的支付網(wǎng)絡(luò)，去中心化的處理模式，通過分布式時(shí)間戳和全局唯一的交易鏈來保證最誠實(shí)工作量證明的真實(shí)性，從而杜絕偽造交易、偽造簽名、虛假挖礦和重復(fù)支付等傳統(tǒng)數(shù)字貨幣支付體系的弱點(diǎn)，而算法特解的有限性保證了貨幣價(jià)值穩(wěn)定并杜絕了通貨膨脹，同時(shí)支付的匿名性也是其替代流通鈔票和區(qū)別于電子轉(zhuǎn)賬業(yè)務(wù)的重要特征。雖然該類貨幣的一系列特性突破了目前傳統(tǒng)貨幣運(yùn)用中存在的瓶頸，例如通貨膨脹、匯率波動(dòng)、透明度低和交易成本高昂等等，但比特幣本身更重要的特性是作為一套特殊的賬簿交易機(jī)制，所有交易是通過一筆筆的交易單和一本本的賬簿來實(shí)現(xiàn)和保證的，比特幣并沒有以貨幣實(shí)體的形式出現(xiàn)，哪怕只是獨(dú)立電子文件的形式，其僅僅作為賬簿和交易單中的語句出現(xiàn)，例如第N個(gè)賬簿在建立之初就記錄“比特幣系統(tǒng)賦予賬簿建立者50元”或者第M張交易單記錄下“第X號(hào)客戶支付給第Y號(hào)客戶30元用于充值電話費(fèi)”等。這樣的情況都使得在實(shí)際運(yùn)用中國家宏觀經(jīng)濟(jì)調(diào)控困難、交易稅收無法落實(shí)納稅人和反洗錢工作存在障礙等問題。正是由于比特幣自身的諸多不足，目前大多數(shù)國家將其視為虛擬資產(chǎn)而非貨幣，部份發(fā)展中國家更是立法禁止或限制比特幣類似虛擬貨幣的使用。但是其獨(dú)特的非對(duì)稱加密算法(即HASH256BIT加密算法)、全局有效的交易鏈(blockchain)、獨(dú)特的賬簿時(shí)間戳技術(shù)和hashcash工作量證明使得數(shù)字加密貨幣支付機(jī)制安全可靠，各國金融當(dāng)局和金融機(jī)構(gòu)都可以加以借鑒來構(gòu)建新型的電子貨幣支付系統(tǒng)。

 

如何將比特幣的特性加以改進(jìn)，大力促進(jìn)電子貨幣流通是目前金融界共同面對(duì)的新問題。此處值得一提的是我國金融當(dāng)局已經(jīng)于2015年6月10日了大額存單管理辦法，開放了大額可轉(zhuǎn)讓定期存單市場。該產(chǎn)品(NCDs)被定義為銀行發(fā)行的一種定期存款憑證，期限最長為5年，多為3至6個(gè)月，不能夠提前支取，但可以在二級(jí)市場上自由流通，個(gè)人和機(jī)構(gòu)都可以持有并轉(zhuǎn)讓。發(fā)行銀行可以在自有系統(tǒng)中發(fā)行大額存單，在第三方平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)讓，僅將每期大額存單的日終余額登記于銀行間市場清算所。對(duì)于商業(yè)銀行來講，NCDs可以讓商業(yè)銀行規(guī)避利率上限而通過有競爭力的利率來拓展負(fù)債業(yè)務(wù)，從被動(dòng)地吸納低成本負(fù)債轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)地?cái)埲胼^高成本的負(fù)債。實(shí)行后銀行的個(gè)人理財(cái)產(chǎn)品線也會(huì)得到豐富，零管理費(fèi)用的優(yōu)勢(shì)可以將股票基金和貨幣基金的貨幣資源重新?lián)寠Z回來。最讓投資者放心的是該類產(chǎn)品被納入存款保險(xiǎn)保障范圍，對(duì)于個(gè)人和機(jī)構(gòu)投資者而言則可以零風(fēng)險(xiǎn)獲得較高的收益率，通過二級(jí)市場轉(zhuǎn)讓可以讓短期資金以長期利率來計(jì)息。在國外金融市場中，美國、日本、香港和中國臺(tái)灣都較早地開放了NCDs市場，有力地推動(dòng)了各國或地區(qū)的利率市場化進(jìn)程。雖然我國9家市場利率定價(jià)自律機(jī)制核心成員銀行于2015年06月15日都推出了自己的電子形式大額可轉(zhuǎn)讓定期存單，但由于央行的中心交易市場正在建設(shè)當(dāng)中，我國的NCDs成為無處進(jìn)行自由轉(zhuǎn)讓的可轉(zhuǎn)讓定期存單，其流動(dòng)性和盈利性大幅降低;9家銀行將NCDs的執(zhí)行利率定得較低，以一年期利率為例，NCDs的利率為3.06%，而余額寶和貨幣基金的收益率一直保持在6%左右，且不存在起存金額的限制，這使得NCDs對(duì)于公眾的吸引力自然大打折扣，不利于利率市場化進(jìn)程推動(dòng)。

 

他山之石，可以攻玉。如果我們將電子形式的NCDs和類BITCOIN的數(shù)字加密電子貨幣的運(yùn)行機(jī)制相結(jié)合起來，設(shè)計(jì)出兼顧兩者特點(diǎn)的NBCOIN(NCDs-Based BITCOIN)。該種數(shù)字加密貨幣采用BITCOIN提取傭金階段的運(yùn)行機(jī)制，事先在服務(wù)器后臺(tái)設(shè)計(jì)出算法特解總量恒定的類比特幣—NBCOIN，引入7家世界級(jí)第三方銀行通過專戶監(jiān)管的方式來存儲(chǔ)類比特幣NBCOIN兌換款項(xiàng)，并將類比特幣NBCOIN按照NCDs存款模式進(jìn)行管理，那么比特幣用戶可以繼續(xù)享受比特幣分布式的支付網(wǎng)絡(luò)，去中心化的處理模式，同時(shí)在類比特幣NBCOIN支付世界中繼續(xù)保持其匿名性。而NCDs存款的零風(fēng)險(xiǎn)和高收益可以有力地保障賬簿創(chuàng)建者的傭金提成，從而使得類比特幣NBCOIN分布式運(yùn)行機(jī)制得以運(yùn)行下去。通過世界不同幣種保證金的兌換機(jī)制，類比特幣NBCOIN可以同全球主流貨幣保持較高的相關(guān)陸，從而和黃金實(shí)現(xiàn)了間接地掛鉤;對(duì)于7家世界級(jí)銀行或7大洲銀團(tuán)組織來講，該一龐大的世界級(jí)支付系統(tǒng)的貨幣總量將有力地支撐其負(fù)債業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，同時(shí)可以以此開展配套的金融服務(wù)，比如通過墊付兌換款項(xiàng)的形式實(shí)現(xiàn)了類比特幣NBCOIN的融資業(yè)務(wù)或透支功能，解決了比特幣金融功能不齊全的問題;對(duì)于監(jiān)管機(jī)構(gòu)而言，客戶在類比特幣NBCOIN系統(tǒng)中開通客戶端并實(shí)名存人類比特幣NBCOIN兌換款項(xiàng)時(shí)或申請(qǐng)透支類比特幣NBCOIN兌換款項(xiàng)時(shí)就將其真實(shí)身份登記于金融監(jiān)管體系中，形成了客戶身份證件和類比特幣NBCOIN客戶端公鑰的一一匹配，反洗錢制度將能夠按照不同國家的監(jiān)管要求很好地貫穿于整個(gè)類比特幣支付體系;外管局可以提取類比特幣NBCOIN在不同地區(qū)用戶之間的支付和兌換記錄來確定跨境流動(dòng)資金量等。通過這樣的解決思路，比特幣技術(shù)的種種弊端均得到了很好地解決，類比特幣NBCOIN將不再只是一種金融資產(chǎn)，而將作為一種成熟的數(shù)字加密貨幣更好地融入到世界經(jīng)濟(jì)中去

 

4基于可逆熱致變色材料的貨幣防偽技術(shù)

 

熱致變色指的是一些化合物或者混合物在不同的溫度區(qū)間可以呈現(xiàn)出不同的顏色，過去常用于工業(yè)設(shè)備部件測(cè)溫報(bào)警等領(lǐng)域。業(yè)界一般將此類物質(zhì)統(tǒng)稱為熱致變物質(zhì)，其變色機(jī)理可以是化學(xué)反應(yīng)或者生物機(jī)理，也可以是物理反應(yīng)。至今人們已經(jīng)開發(fā)出了無機(jī)類、有機(jī)類、液晶類、聚合物類和生物大分子類等諸多類型的熱致變物質(zhì)，并發(fā)明IR法、UV法、DSC法、質(zhì)譜法、分光光度法和模擬計(jì)算法等研究方法進(jìn)行開發(fā)和制造。從上世紀(jì)80年代起，熱致變色主要研究方向被設(shè)定于中低溫和可逆兩個(gè)領(lǐng)域，可逆熱致變色物質(zhì)具有顏色記憶能力，可以反復(fù)使用。由于其特殊性目前可逆熱致變色物質(zhì)主要為無機(jī)類、有機(jī)類和液晶類物質(zhì)，并已經(jīng)使用于防偽商標(biāo)等領(lǐng)域。但由于無機(jī)類物質(zhì)毒性大且價(jià)格昂貴，液晶類物質(zhì)保鮮性能比較差，易變質(zhì)腐蝕，所以目前主要用于防偽領(lǐng)域的可逆熱致變色物質(zhì)為電子授受類有機(jī)物質(zhì)，其原料中的發(fā)色劑、呈色劑和溶劑種類較多，顏色組合自由度高，使用安全性好，價(jià)格比價(jià)合理。同時(shí)通過采用微膠囊技術(shù)用成膜材料將有機(jī)電子授受類熱變色物質(zhì)封裝起來，該方法克服了其構(gòu)成物質(zhì)惰性不足，易受環(huán)境影響，溫度較高時(shí)成分易流失等缺點(diǎn)，提高了可逆熱致變色物質(zhì)的耐熱性、耐溶劑性和抗酸堿性。

 

目前國內(nèi)以華中科技大學(xué)為代表的科研機(jī)構(gòu)通過采用該思路制備了以結(jié)晶紫內(nèi)酯、雙酚A和十八醇制成的可逆熱致變色物質(zhì)為芯材，脲醛樹脂為壁材，在原位聚合中引入了第三部分，以1%Span60為分散劑，3.33%NACI為助分散劑，用稀釋水和芯材質(zhì)量比20：1，丁酮和芯材質(zhì)量比1：1，壁材和芯材質(zhì)量比4.5：1的工藝制造出密封性能好、粒度比較低的可逆熱致變物質(zhì)微型膠囊。該類新材料在90℃時(shí)感溫變色性能良好，150℃才發(fā)生液固轉(zhuǎn)換。其具有密封陸能好、由微膠囊無定型帶來的分散性較高、耐熱性、耐溶劑性和抗酸堿性均良好可靠的特點(diǎn)。

 

雖然化學(xué)物質(zhì)防偽原理和反應(yīng)機(jī)理相對(duì)復(fù)雜，離公民日常生活和金融行業(yè)比較遙遠(yuǎn)，但前面文字對(duì)該技術(shù)原理簡要的介紹還是讓公民對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有了比較清晰的認(rèn)識(shí)。從中我們可了解到以結(jié)晶紫內(nèi)酯、雙酚A和十八醇制成的可逆熱致變色物質(zhì)可以形成比較好的熱致變測(cè)試效果，但是貨幣防偽技術(shù)需要同鈔票的流通需求相一致才能形成比較好的經(jīng)濟(jì)效果，所以該技術(shù)用于鈔票防偽是否合適尚需考證。首先，該防偽技術(shù)的持續(xù)有效期需要覆蓋貨幣的流通壽命。以2005年版人民幣百元鈔為例，其在市場中流通壽命為至少36個(gè)月，也就是以結(jié)晶紫內(nèi)酯、雙酚A和十八醇制成的可逆熱致變色物質(zhì)的熱致變有效期需要保證在3年甚至3年以上才能保證其防偽效果。雖然科技人員通過制作膠囊包裹變色劑并對(duì)其密封性、耐熱性、耐溶劑性和抗酸堿性進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)販y(cè)試，但是目前該技術(shù)的設(shè)計(jì)內(nèi)容并沒有包括進(jìn)行相關(guān)持久性的測(cè)試，也就是說該技術(shù)并不能保證既定流通壽命要求的鈔票能夠在其設(shè)計(jì)流通壽命中得到全程的有效防偽保護(hù);其次，該技術(shù)設(shè)計(jì)的主要防偽領(lǐng)域是商業(yè)領(lǐng)域而并非金融領(lǐng)域。以結(jié)晶紫內(nèi)酯、雙酚A和十八醇制成的可逆熱致變色物質(zhì)在溫度到達(dá)90℃時(shí)會(huì)發(fā)生明顯而準(zhǔn)確的顏色變化，150℃才由固態(tài)轉(zhuǎn)換為液態(tài)。對(duì)于商標(biāo)防偽用途而言，較高的測(cè)試溫度并不會(huì)影響到商品安全，但對(duì)于棉纖維和高質(zhì)量的木漿制作而成的鈔票而言，這個(gè)溫度基本上就是燃點(diǎn)，這會(huì)嚴(yán)重影響到鈔票本身安全，并違反了《中華人民共和國人民幣管理?xiàng)l例》保護(hù)人民幣的條款;再次，可逆熱致變色膠囊的制作工藝相對(duì)復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)成本比較高昂。同時(shí)該技術(shù)尚未運(yùn)用于任何金融票據(jù)和鈔票，即使采用并推廣該技術(shù)運(yùn)用，國家將需要投入大量的人力和物力進(jìn)行相關(guān)宣傳和培訓(xùn)，社會(huì)成本將比較高昂，遠(yuǎn)不及特殊光變油墨等技術(shù)的高性價(jià)比;最后，我國經(jīng)濟(jì)總量龐大，現(xiàn)金需求量高速增長，這對(duì)防偽技術(shù)的生產(chǎn)能力提出了極高的要求?？赡鏌嶂伦兩纻渭夹g(shù)目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，生產(chǎn)效率不高，該技術(shù)是否成熟并能夠形成大規(guī)模生產(chǎn)能力尚需時(shí)日驗(yàn)證，但很明顯的是目前研究所采用的制造方法無法滿足社會(huì)現(xiàn)金所需要的產(chǎn)量。綜上所述，基于可逆熱致變色技術(shù)的貨幣防偽鑒定技術(shù)目前尚不能夠作為比較理想的鈔票防偽技術(shù)，研究者需要進(jìn)一步解決保質(zhì)期問題、低溫問題和生產(chǎn)效率問題來實(shí)現(xiàn)其現(xiàn)實(shí)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益。

 

結(jié)束語

 

基于多光譜圖像的防偽鑒定技術(shù)、基于特殊算法的防偽鑒定技術(shù)和可逆熱致變色材料的防偽技術(shù)是目前鑒偽、防偽領(lǐng)域的最新技術(shù)進(jìn)展，其從不同的思路來解決了同一個(gè)問題——驗(yàn)證事物的真實(shí)性。但由于其應(yīng)用對(duì)象鈔票的特殊屬性，不同的3種技術(shù)體現(xiàn)出了不同的兼容性和側(cè)重點(diǎn)：基于多光譜圖像的鑒偽技術(shù)側(cè)重于通過鈔票的紅外光屬性來區(qū)分真?zhèn)渭賻?基于特殊算法的防偽鑒定技術(shù)這是通過貨幣本身的電子支付機(jī)制和特殊算法實(shí)現(xiàn)了貨幣本身的自我驗(yàn)證和防偽;而可逆熱致變色材料的防偽技術(shù)由于其依靠化合物升溫變色來判別真假的技術(shù)特點(diǎn)使其更加適合于商標(biāo)鑒偽而不是紙幣防偽。正是這樣的技術(shù)側(cè)重點(diǎn)差異使得3種技術(shù)命運(yùn)迥異，第一種技術(shù)可以運(yùn)用于新型驗(yàn)鈔機(jī)設(shè)備。由于同2005年版人民幣的防偽屬性相接軌，加之成本合理，其運(yùn)用前景良好;第二種技術(shù)的匿名性、可靠性等特點(diǎn)和我國大額可轉(zhuǎn)讓存單的保障性可以較好地互補(bǔ)。基于客戶自由和匿名的需求，基于大額可轉(zhuǎn)讓存單存款的數(shù)字加密貨幣可以解決分布式支付網(wǎng)絡(luò)問題和數(shù)字貨幣的監(jiān)管、信用和價(jià)值保障問題。但由于現(xiàn)實(shí)中貨幣替代成本高昂，該類技術(shù)運(yùn)用于貨幣形態(tài)革命性改變還需要一定的時(shí)日;第三種技術(shù)雖然在商業(yè)防偽領(lǐng)域中前景看好，但由于其存在諸多同紙幣的不兼容特點(diǎn)，不適合作為紙幣的防偽技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際生活中。最終通過制造成本和社會(huì)成本的比較優(yōu)勢(shì)，基于多光譜圖像的鑒偽技術(shù)將會(huì)是其中比較理想的新型錢幣鑒偽、防偽領(lǐng)域綜合運(yùn)用方法，但對(duì)NCDs-based Bitcoin設(shè)計(jì)方案以及新型貨幣的出現(xiàn)，我們應(yīng)給予更多的寄望。

光學(xué)防偽技術(shù)范文4

關(guān)鍵詞：全息術(shù)；干涉計(jì)量；全息存儲(chǔ)；顯示全息；模壓全息

我們看到的世界是三維的、彩色的，這是因?yàn)槊總€(gè)物體發(fā)射的光被人眼接受時(shí)，光的強(qiáng)弱、射向和距離、顏色都不同。從波動(dòng)光學(xué)的觀點(diǎn)看，是由于各物體發(fā)射的特定的光波不同，光的特征主要取決于光波的振幅(強(qiáng)弱)，位相(同相面形狀)和波長(顏色)。如果能得到景物光波的完全特征，就能看到景物逼真的三維像，這就是全息術(shù)。全息術(shù)誕生到現(xiàn)在60年來取得了很大的進(jìn)展，已被廣泛地應(yīng)用于近代科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中。

1 全息術(shù)的歷史和發(fā)展階段

1948年，丹尼斯?蓋伯提出一種記錄光波振幅和相位的方法，隨后用實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一想法，即全息術(shù)，并制成世界上第一張全息圖。蓋伯本來是為提高電子顯微鏡的分辨率而提出的設(shè)想，雖然未能用電子波證實(shí)其原理，但用可見光證實(shí)了。從第一張全息照片制成到20世紀(jì)50年代末期，全息圖制作具有以下共同特點(diǎn)：全息圖都是用汞燈作為光源；而且是所謂同軸全息圖，即物光和參考光在一條光路上得到的全息圖。這一時(shí)期的全息圖被稱為第一代全息圖，標(biāo)志著全息術(shù)的萌芽。第一代全息圖存在兩個(gè)嚴(yán)重問題，一個(gè)是再現(xiàn)的原始像和共軛像分不開，另一個(gè)是光源的相干性太差。因此在這十多年中，全息術(shù)進(jìn)展緩慢。

1960年激光的出現(xiàn)，提供了一種高相干度光源，為全息技術(shù)發(fā)展提供了可能。針對(duì)第一代全息技術(shù)出現(xiàn)的問題，利思和烏帕特尼克斯(1962)提出，將通信理論中的載頻概念推廣到空域中，用離軸的參考光與物光干涉形成全息圖，再利用離軸的參考光照射全息圖，使全息圖產(chǎn)生三個(gè)在空間互相分離的衍射分量，其中一個(gè)復(fù)制出原始物光。該方法被稱為離軸全息術(shù)，這是全息術(shù)發(fā)展的第二階段。第二代全息術(shù)解決了光源的問題，并且在立體成像、干涉計(jì)量檢測(cè)、信息存貯等應(yīng)用領(lǐng)域中獲得巨大進(jìn)展，但是激光再現(xiàn)的全息圖失去了色調(diào)信息。

科學(xué)家們開始致力于研究第三代全息圖到。這是用激光記錄，而用白光再現(xiàn)的全息圖，在一定的條件下賦予全息圖以鮮艷的色彩。第三代全息術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域的到了應(yīng)用，例如：像全息、反射全息、彩虹全息、模壓全息等。

激光的高度相干性，要求全息拍攝過程中各個(gè)元件、光源和記錄介質(zhì)的相對(duì)位置嚴(yán)格保持不變，這也給全息技術(shù)的實(shí)際使用帶來了種種不便。于是，科學(xué)家們又回過頭來繼續(xù)探討白光記錄的可能性。第四代全息圖應(yīng)該是白光記錄白光再現(xiàn)的全息圖，它將使全息術(shù)最終走出有防震工作臺(tái)的黑暗實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入更加廣泛的實(shí)用領(lǐng)域。

2 全息術(shù)的基本原理和特點(diǎn)

全息術(shù)是一種“無透鏡”的兩步成像法，它能在感光膠片上同時(shí)記錄物體的全部信息，即物體光的振幅和位相。全息照相過程分全息記錄和再現(xiàn)兩步：第一步稱為波前記錄(全息記錄)；第二步物體的再現(xiàn)(重現(xiàn))。

波前記錄依據(jù)的是干涉原理，物光波和參考光波相干疊加而產(chǎn)生干涉條紋。干涉條紋的反襯度記錄了物光波前的振幅分布，干涉條紋的幾何特征(包括形狀、間距、位置)記錄了物光波前的位相分布。就是說，全息圖上的強(qiáng)度分布記錄了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布，它們分別反映了物體的明暗和縱深位置等方面的特征。應(yīng)當(dāng)指出，任何感光底片都只能記錄振幅(或者說強(qiáng)度)的分布，而不能直接記錄位相分布，全息照相之所以能記錄位相分布，是利用了參考光波把它轉(zhuǎn)化成了干涉條紋的強(qiáng)度分布。假如沒有參考光波，或者它與物光波不相干，波前上的位相分布是不可能記錄下來的。

波前再現(xiàn)的理論依據(jù)是衍射原理，照明光波(再現(xiàn)光)經(jīng)過全息圖衍射后出現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的光波場。全息圖的衍射波含有三種主要成分，即物光波(+1級(jí)衍射波)，物光波的共軛波(-1級(jí)衍射波)，照明光波的照直前進(jìn)(零級(jí)衍射波)。在現(xiàn)代記錄和重現(xiàn)的全息照相裝置中，這三種衍射波在空間彼此分離，互不干擾，便于人們用眼睛或鏡頭去觀測(cè)物光波的虛像或其共軛波的實(shí)像。

全息術(shù)的原理決定了它所記錄的全息圖有下列特點(diǎn)：

(1)三維性――因?yàn)槿D記錄了物光的相位信息，圖像具有顯著的視差特性，可以看到逼真的三維圖像。

(2)不可撕毀性――因?yàn)槿D記錄的是物光與參考光的干涉條紋，所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再現(xiàn)完整的被攝物形象，只是分辨率受到一些影響。

(3)信息容量大――同一張全息感光板可多次重復(fù)曝光記錄，并能互不干擾地再現(xiàn)各個(gè)不同的圖像。

(4)全息圖的再現(xiàn)相可放大或縮小――因?yàn)檠苌浣桥c波長有關(guān)，用不同波長的激光照射全息圖，再現(xiàn)相就會(huì)發(fā)生放大或縮小。

3 全息術(shù)的主要應(yīng)用及其發(fā)展方向

全息術(shù)經(jīng)過60年的發(fā)展，已與計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)以及非線性光學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，成為一種高新技術(shù)，擴(kuò)展到醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、裝飾、包裝、印刷等領(lǐng)域，在一些發(fā)達(dá)國家還興起了全息產(chǎn)業(yè)，并且正在形成日益廣闊的市場，實(shí)用前景非?？捎^。本文介紹全息術(shù)中幾個(gè)應(yīng)用較為廣泛、產(chǎn)業(yè)化較成熟的領(lǐng)域并說明其發(fā)展方向。

3.1 全息存儲(chǔ)

全息存儲(chǔ)是依據(jù)全息術(shù)的原理，將信息以全息照相的方式存儲(chǔ)起來，它利用兩個(gè)光波之間的耦合和解耦合，可以把信息存儲(chǔ)和信息之間的比較(相關(guān))、識(shí)別，甚至聯(lián)想的功能結(jié)合起來，也就是可以把信息存儲(chǔ)和信息處理結(jié)合起來。用于全息信息存儲(chǔ)的記錄介質(zhì)較多，可永久保存信息的全息圖用銀鹽干板、銀鹽非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蝕劑等；可擦除重復(fù)使用的實(shí)時(shí)記錄材料有光導(dǎo)熱塑料、有機(jī)或無機(jī)光折變材料等。全息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)容量方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)，原因是：

(1)全息存儲(chǔ)具有存儲(chǔ)容量大的優(yōu)勢(shì)。用感光干板作為普通照相記錄信息時(shí)，信息存儲(chǔ)密度的數(shù)量級(jí)一般為105bit/mm2；用平面全息圖存儲(chǔ)信息時(shí)，存儲(chǔ)密度一般可提高一個(gè)數(shù)量級(jí)達(dá)106bit/mm2；如果用體全息圖存儲(chǔ)信息時(shí)，存儲(chǔ)密度可高達(dá)1013bit/mm2。

(2)全息存儲(chǔ)具有極大的冗余性，存儲(chǔ)介質(zhì)的局部缺陷和損傷不會(huì)引起信息丟失。

(3)全息存儲(chǔ)具有讀取速率高和能并行讀取的特點(diǎn)，每個(gè)數(shù)據(jù)頁可包含達(dá)1Mbit的信息，寫人一頁的時(shí)間在100ms左右，讀信息的時(shí)間可以小于100μs，而磁盤的尋址時(shí)間至少需要10ms。

當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)掀起了全息存儲(chǔ)研究的熱潮，并取得很大的進(jìn)展，其主要表現(xiàn)在：

(1)存儲(chǔ)容量迅速提高和性能不斷改善，并逐步走向?qū)嵱没＠纾?994年美國加州理工學(xué)院在1cm3摻鐵妮酸銼晶體中記錄了1000幅全息圖，同年，斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究小組把經(jīng)壓縮的數(shù)字化圖像視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)全息存儲(chǔ)器中，并再現(xiàn)了這些數(shù)據(jù)而圖像質(zhì)量無顯著下降。 1999年美國加州理工大學(xué)利用空-角復(fù)用技術(shù)，在同一塊在摻鐵鈮酸鋰晶體中存儲(chǔ)了26000幅全息圖。北京清華大學(xué)實(shí)現(xiàn)了在摻鐵妮酸鏗晶體中的同一空間位置記錄1500幅全息圖，并研制了具有緊湊結(jié)構(gòu)的靈巧型全息存儲(chǔ)裝置。

(2)實(shí)用化的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)逐漸推出。例如，1995年由美國政府高級(jí)研究項(xiàng)目局(ARPA )、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大學(xué)等聯(lián)合成立了協(xié)作組織并在美國國家存儲(chǔ)工業(yè)聯(lián)合會(huì)(NS1C)支持下川，投資約7000萬美元，實(shí)施了光折變信息存儲(chǔ)材料(PRISM)和全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)(HDSS)項(xiàng)目，預(yù)期在5年內(nèi)開發(fā)出具有容量為1T bit數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)速率為1000MB/s的一次寫人或重復(fù)寫人的全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。同樣的研究在法國、英國、德國和日本等國家也正在加緊進(jìn)行。

近幾年來，光電子技術(shù)和器件取得了系列重大進(jìn)展，為全息存儲(chǔ)器提供了所必要的高性能半導(dǎo)體激光器、液晶空間光調(diào)制器、CCD陣列探測(cè)器等核心元器件，全息存儲(chǔ)的理論和方法的發(fā)展使這項(xiàng)技術(shù)日趨成熟然而，美中不足的是全息圖的壽命問題尚待解決，雖然張澤明、謝敬輝等對(duì)Ce：Fe：LiNbO3晶體的全息存儲(chǔ)和熱定影進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，從方法上給出了記錄角度越大，光柵周期越小，熱定影所需最小離子數(shù)密度越高，存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能越好，但是目前還未解決的一個(gè)難題是尋找合適的記錄材料。無疑，這將成為全息存儲(chǔ)界研究的熱門課題。

3.2 顯示全息

顯示全息技術(shù)是在激光透射全息圖的基礎(chǔ)上來制作各種類型的全息圖，如白光反射全息圖、白光透射全息圖等，各種類型的顯示全息圖可用于舞臺(tái)布景、建筑、室內(nèi)裝飾、投影等；再如，以動(dòng)態(tài)顯示的全息技術(shù)、層面X射線照相術(shù)、3DCAD技術(shù)、3D動(dòng)畫片、雷達(dá)顯示、導(dǎo)向和模擬系統(tǒng)等，每3年一次的顯示全息國際會(huì)議上都有全息界泰斗展出令人吃驚的全息圖，它們充分展示了全息技術(shù)創(chuàng)造性的魅力和藝術(shù)的美。

顯示全息目前主要有兩大類：第一類是Lippmann全息圖，制作方法有Denisyuk的單光束法和Benton的開窗法。第二類是S.A. Benton的彩虹全息圖，這是一種透射式顯示全息圖，可在白光照明下再現(xiàn)立體圖像，且圖像的顏色隨觀察的位置的變化而變化，從紅到紫如雨后彩虹而得名。隨著高質(zhì)量記錄材料的發(fā)展，隨后的一些研究者和藝術(shù)家不斷追求更實(shí)用的拍攝技術(shù)，如假彩色編碼和真彩色反射全息圖等。美國光學(xué)學(xué)會(huì)主辦的《Applied Optics》和《Optics Letters》在20世紀(jì)80年代都有關(guān)于這方面的論文報(bào)道。由SPIE主辦的《Holosphere》和美國全息制造商協(xié)會(huì)主辦的《Holography News》以往和近年都不斷地報(bào)道有關(guān)顯示全息圖的最新制作技術(shù)和商業(yè)信息。但從這些報(bào)道情況來看，顯示全息存在不足主要表現(xiàn)在：

(1)視角范圍、圖像體積有限；

(2)沒有獲得特別有效的全息圖的計(jì)算方法；

(3)由于全息計(jì)算數(shù)量巨大，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)顯示異常困難。克服以上不足，將可能成為顯示全息研究的幾個(gè)熱點(diǎn)。

近年來，顯示全息技術(shù)掀起一場數(shù)字化變革，數(shù)字合成全息技術(shù)為全息三維顯示開辟了前所未有的應(yīng)用前景。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的提高和高分辨空間調(diào)制器件的發(fā)展，利用顯示全息的大視場、大景深、全視差、真彩色、可拼裝、價(jià)格低廉等特性，在不久的將來開發(fā)出真正意義的全息電影和全息電視，為顯示全息技術(shù)創(chuàng)造良好的商業(yè)前景。

3.3 模壓全息

模壓全息是1979年RCA公司為解決視頻標(biāo)準(zhǔn)件的全息拷貝而提出的，它是將全息術(shù)和電鍍、壓印技術(shù)結(jié)合起來，使全息圖的制作產(chǎn)業(yè)化，用白光再現(xiàn)時(shí)，可得到色彩鮮艷逼真的三維圖像，并可通過印刷方式大批量生產(chǎn)，使得它在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，以商品形式走向市場。模壓全息的制作主要分為三個(gè)階段：激光攝制原片全息圖；電成型制金屬模板；模壓復(fù)制。這三個(gè)階段生產(chǎn)工藝和技術(shù)要求都比較高，因此，模壓全息作為安全防偽首當(dāng)其沖，是安全防偽技術(shù)的一個(gè)里程碑。正如全息圖的新奇性、強(qiáng)烈的視角效果、制作的難度以及易于應(yīng)用在鈔票的包裝上，不能去除性、價(jià)格低廉、容易驗(yàn)證等特點(diǎn)，使它很快占領(lǐng)了防偽領(lǐng)域。模壓全息是一種技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的高科技產(chǎn)品，無論在高檔商品促銷、名優(yōu)商品的防假冒或在有價(jià)證券(如信用卡、鈔票、護(hù)照簽證)的防偽和加密以及圖書、印刷、印染、裝磺、紀(jì)念郵票和廣告標(biāo)牌等都有采用模壓全息技術(shù)，并備受使用者青睞。

模壓全息出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，80年代中期已形成了一種產(chǎn)業(yè)，90年代達(dá)到了鼎盛時(shí)期。本世紀(jì)初，隨著防偽技術(shù)要求的不斷提高，模壓全息技術(shù)又有了新的突破：美國斑馬圖像公司推出了二維圖像的數(shù)字化采集和拍攝技術(shù)；2003年，蘇州大學(xué)研制成功并已批量生產(chǎn)“數(shù)碼激光全息照排系統(tǒng)”；同年，倪星元、張志華等成功研制了可替代傳統(tǒng)鍍鋁防偽薄膜的透明TiO2激光全息防偽薄膜。這些模壓全息的一個(gè)個(gè)技術(shù)突破，使防偽功能有了提高，讓激光全息防偽技術(shù)達(dá)到新的境界。

模壓全息產(chǎn)業(yè)在我國起步較晚，但發(fā)展速度迅猛，目前國內(nèi)已有100多條模壓全息生產(chǎn)線。為了使模壓全息技術(shù)健康發(fā)展，我國模壓全息產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須在三個(gè)方向上引起重視：首先是開拓全息燙金材料，取代金膜和銀膜，其次開發(fā)全息包裝材料，實(shí)現(xiàn)立體防偽包裝，第三個(gè)方向是模壓全息技術(shù)和現(xiàn)代印刷術(shù)相結(jié)合，體現(xiàn)傳統(tǒng)的美術(shù)效果和現(xiàn)代科技的藝術(shù)魅力。

3.4 全息干涉計(jì)量

全息干涉計(jì)量術(shù)是將不同物光，在不同的時(shí)間記錄在同一張全息干板上，然后利用全息術(shù)的空間波前再現(xiàn)原理，非接觸地對(duì)物體表面進(jìn)行三維測(cè)量而獲得信息。全息干涉計(jì)量術(shù)是全息應(yīng)用的一個(gè)重要方面，它能實(shí)現(xiàn)高精度非接觸性無損測(cè)量，比一般光學(xué)干涉計(jì)量有很多優(yōu)點(diǎn)。一般光學(xué)計(jì)量只能測(cè)量形狀比較簡單、表面光度很高的零部件，而全息計(jì)量方法則能對(duì)任意形狀、任意粗糙表面的物體進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度為光波波長λ的數(shù)量級(jí)。目前，全息干涉計(jì)量術(shù)在方法上先后發(fā)展了實(shí)時(shí)全息干涉法(單次曝光法)、二次曝光全息干涉法、時(shí)間平均全息干涉法、雙波長干涉法以及雙脈沖頻閃全息干涉法，此外，J.A.Leendertz開辟了全息干涉計(jì)量術(shù)的另一個(gè)新的分支-激光斑紋計(jì)量術(shù)。隨著光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、CCD器件及光纖技術(shù)的飛速發(fā)展，使得全息干涉計(jì)量技術(shù)在信息采集和處理上更為方便、快捷和可靠，并得以在惡劣環(huán)境條件下對(duì)某些物理量進(jìn)行定時(shí)測(cè)量。再加之相移技術(shù)、外差技術(shù)和鎖相技術(shù)等，可使測(cè)量精度提高到λ/100或更高。

全息干涉計(jì)量在20世紀(jì)80年代美國等西方先進(jìn)國家已產(chǎn)業(yè)化，我國在20世紀(jì)80年代初有幾所大學(xué)和科研單位的研究項(xiàng)目通過鑒定，其中有些達(dá)到當(dāng)時(shí)的先進(jìn)水平。經(jīng)過近幾年的開發(fā)和研制，我國在全息干涉計(jì)量測(cè)試設(shè)備方面主要發(fā)展有：

(1)用于測(cè)試火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴霧化特性的YSCI型離子瞬態(tài)激光全息測(cè)試儀；

(2)用于激光熱核聚變稠密等離子體電子密度測(cè)量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外線激光全息探測(cè)儀；

(3)包括記錄、再現(xiàn)、圖像處理三部分的瞬態(tài)激光全息干涉計(jì)量測(cè)試系統(tǒng)；

光學(xué)防偽技術(shù)范文5

關(guān)鍵詞：莫爾 光柵 位移

中圖分類號(hào)：TS853 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（c）-0078-02

1 莫爾效應(yīng)簡介

莫爾效應(yīng)（moiré effect）是當(dāng)注視一組線或點(diǎn)與另一組線或點(diǎn)的疊層時(shí)的一種視覺效果，這兩組點(diǎn)或線在相對(duì)大小，角落或間距上不同。莫爾效應(yīng)是幾個(gè)世紀(jì)以前法國絲綢工人發(fā)現(xiàn)給的奇怪的現(xiàn)象—兩塊疊合在一起的薄綢子在光線的照射下會(huì)產(chǎn)生絢麗的花紋。在日常生活中，莫爾效應(yīng)可以在通過平常的紗窗看另一個(gè)紗窗或背景時(shí)被觀察到。莫爾條紋的產(chǎn)生實(shí)際是是光的衍射和干涉的總效果。

莫爾條紋演示（如圖1）。

2 莫爾條紋產(chǎn)生的前提，是光柵。

光柵是在一塊長條型（圓形）光學(xué)玻璃（或金屬）上均勻刻上許多寬度相等、間隔相同的高精度線紋，僅在1 mm的間隔內(nèi)刻出50～200條線紋，而刻線精度可以達(dá)到在一米長度上僅有±3～5 um的刻線誤差，這種具有精密刻線的尺叫做光柵。光柵是可以形成透光與不透光相間排列的光電器件。光柵分為長光柵和圓光柵兩種。

莫爾條紋的形成。

當(dāng)指示光柵（主光柵，是測(cè)量的基準(zhǔn)）和主光柵（移動(dòng)）的刻線相交一個(gè)微小的夾角θ時(shí)，光源照射光柵尺，由于擋光效應(yīng)，兩塊光柵刻線的相交處形成暗帶，而在刻線彼此錯(cuò)開處形成亮帶。在與光柵線紋大致垂直的方向上，產(chǎn)生出亮暗相間的條紋，這些條紋稱為“莫爾條紋”（如圖2）。

起初的時(shí)候，莫爾現(xiàn)象只是應(yīng)用在裝飾方面，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，莫爾現(xiàn)象作為一種精確的檢測(cè)手段，逐漸應(yīng)用于光電測(cè)量技術(shù)中，同時(shí)莫爾現(xiàn)象的應(yīng)用給機(jī)械共享帶來深遠(yuǎn)的影響，如印刷，防偽等方面。

3 莫爾條紋的組成方式有如下幾種

（1）相交疊合的兩直光柵。

（2）平行疊合的兩直光柵。

（3）兩相交圓光柵。

（4）一圓形光柵和一直光柵。

4 莫爾效應(yīng)應(yīng)用原理

（1）長光柵莫爾條紋：相鄰兩亮線（或暗線）間的間距，用W表示，則W如圖3。

長光柵莫爾條紋又分為如下三種形式。

①橫向莫爾條紋：由于兩光柵的柵線夾角θ很小，條紋近似與柵線的方向垂直。

②縱向莫爾條紋：當(dāng)柵線的夾角θ=0，且兩光柵柵距不等時(shí)產(chǎn)生的莫爾條紋。

③光閘莫爾條紋：當(dāng)柵線的夾角θ=0，且兩光柵柵距相等時(shí)產(chǎn)生的莫爾條紋。

（2）長光柵莫爾條紋的特征。

①位移放大作用。

相鄰兩條莫爾條紋間距B與柵距w及兩光柵夾角θ的關(guān)系為：

莫爾條紋間距放大了光柵間距，令k為放大系數(shù)，則：

結(jié)論如下。

θ越小，k越大，B越大。

②運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

光柵移動(dòng)一個(gè)柵距，莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)條紋間隔。

光柵改變運(yùn)動(dòng)方向，莫爾條紋隨之改變運(yùn)動(dòng)方向。

當(dāng)移動(dòng)的刻線數(shù)i和角度θ一定時(shí)，莫爾條紋間距B與移動(dòng)距離x成正比，即：

③誤差的平均效應(yīng)。

光電元件對(duì)光柵的柵距誤差具有平均消差作用。莫爾條紋由光柵的大量刻線形成，幾條刻線的柵距誤差或斷裂對(duì)莫爾條紋的位置和形狀影響甚微。能在很大程度上消除短周期誤差的影響。

（2）圓光柵的莫爾條紋。

計(jì)量圓光柵的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和長光柵的結(jié)構(gòu)類似，一般由黑白光柵副和光學(xué)系統(tǒng)、接收系統(tǒng)所組成。根據(jù)光柵柵線形狀的不同，圓光柵分為：圓形、直線形、徑向輻射光柵、切向光柵.由于各類圓光柵本身結(jié)構(gòu)上的差別，使它們各自的莫爾條紋的形狀也各不相同。

圓光柵莫爾條紋具有的基本特性。

①莫爾條紋橫向性與縱向性。

②條紋寬度非定值空間角位移與條紋平移量關(guān)系非線性。

圓光柵莫爾效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。

①信號(hào)強(qiáng)，信噪比高。

②可以進(jìn)行高倍細(xì)分。

③不受高壓和溫度影響。

④系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性高。

⑤測(cè)角方便，可測(cè)大角度，也可測(cè)小角度。

5 莫爾現(xiàn)象的應(yīng)用

5.1 光柵傳感器

工作原理。

利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)幾何量的測(cè)量：將2快疊放在一起的光柵的相對(duì)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的與之同步的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的莫爾條紋信號(hào)，光柵的相對(duì)移動(dòng)使透射光強(qiáng)度呈周期性變化，光電元件把這種光強(qiáng)信號(hào)變?yōu)橹芷谛宰兓碾娦盘?hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，由電信號(hào)的變化即可獲得光柵的相對(duì)移動(dòng)量。

特點(diǎn)如下。

數(shù)字式傳感器：能把被測(cè)的模擬量直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。與模擬傳感器相比，數(shù)字式傳感器抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性強(qiáng)；易于微機(jī)接口，便于信號(hào)處理和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量。大大提高了測(cè)量的精度。

由于光柵傳感器測(cè)量精度高、動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍廣、可進(jìn)行無接觸測(cè)量、易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化和數(shù)字化，因而在機(jī)械工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

光柵傳感器通常作為測(cè)量元件應(yīng)用于機(jī)床定位、長度和角度的計(jì)量儀器中，并用于測(cè)量速度、加速度、振動(dòng)等。

5.2 三維形貌測(cè)量

在工業(yè)中，為了加快產(chǎn)品制造和確保產(chǎn)品質(zhì)量，就要正確測(cè)量其三維形貌。各種三維形貌測(cè)量設(shè)備包括智能機(jī)器人、自動(dòng)導(dǎo)引車輛障礙物檢測(cè)、模具尺寸測(cè)量、沖壓面板幾何檢查、應(yīng)力/應(yīng)變和振動(dòng)的精確測(cè)量。此外，在線自動(dòng)檢測(cè)與識(shí)別的問題可以轉(zhuǎn)換為物體的三維形貌檢測(cè)，例如：主體板油漆缺陷和凹痕檢查。

莫爾紋法可以分為面內(nèi)和影像（離面）云紋法兩類。云紋技術(shù)的關(guān)鍵是兩面光柵（主光柵和參考光柵）生成等高條紋被CCD相機(jī)接收。由于CCD相機(jī)并不需要接收光柵本身，從而實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。然而，如果參考光柵是由計(jì)算機(jī)生成的，如邏輯云紋法，相機(jī)必須接收主光柵。云紋技術(shù)相對(duì)于機(jī)構(gòu)光技術(shù)，高的分辨率意味著實(shí)施的復(fù)雜性和高功率光源的需要。（1）克服環(huán)境擾動(dòng)。（2）提高圖像采集速度。（3）利用相移的方法來分析條紋圖案（快拍和多圖像莫爾系統(tǒng)已被開發(fā)）。使用多相機(jī)或圖像分割法可以同時(shí)得到兩個(gè)或兩個(gè)以上不同的相移莫爾條紋。參考書目20提供了一些特別強(qiáng)調(diào)對(duì)噪聲和系統(tǒng)誤差函數(shù)來運(yùn)的高速莫爾輪廓法。相移云紋法的典型測(cè)量范圍從 1 mm～0.5 m，具有1/10～1/100的分辨率。

5.3 防偽技術(shù)

莫爾條紋用于防偽印刷品有很好的防偽效果，已經(jīng)被一些印刷企業(yè)采用，用UV油墨在所需防偽部件印刷莫爾條數(shù)標(biāo)識(shí)，借助刻有線紋的解碼器（做成書簽的形式）可以清晰地看到莫爾條紋，從而使印刷品具備防偽功能。

現(xiàn)代莫爾條紋防偽印刷技術(shù)，可以通過多次印刷在印品上形成固定的莫爾條紋效果，即在防偽部位印刷一組條紋，用UV上光膜覆蓋，再在其上印刷與前一組相同并形成一定夾角的線紋，這樣不但可以形成莫爾條紋，還可以使放大鏡觀測(cè)到莫爾條紋，從而達(dá)到防偽的目的，也可以在印品上一次印刷，借助相匹配的解碼工具，在放大鏡下觀看活動(dòng)的莫爾條紋效果；還可以通過特殊的專業(yè)設(shè)計(jì)，借助解碼器，將印刷品的莫爾條紋形成一個(gè)圖案，其防偽效果更佳。

6 結(jié)語

莫爾條紋在機(jī)床，儀器上應(yīng)用廣泛，主要用于測(cè)量長度，角度，定位，還可實(shí)現(xiàn)軌跡控制，變形測(cè)試，三維輪廓測(cè)試方面，可以降低精密儀器的測(cè)量成本，在精密儀器的測(cè)量方面一直處于主導(dǎo)地位，因此我們需要深入研究莫爾條紋的細(xì)分方法，形成完備的理論體系，以提高光柵檢測(cè)分辨力和測(cè)量精度。

參考文獻(xiàn)

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光學(xué)防偽技術(shù)范文6

關(guān)鍵詞 全息技術(shù) 相干 參考光 物光

中圖分類號(hào)：TP703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1相關(guān)概念界定

全息攝影亦稱：“全息照相”，一種利用波的干涉記錄被攝物體反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技術(shù)。全息攝影是通過一束參考光和被攝物體上反射的光疊加在感光片上產(chǎn)生干涉條紋而成。全息攝影不僅記錄被攝物體反射光波的振幅（強(qiáng)度），而且還記錄反射光波的相對(duì)相位。

當(dāng)物體發(fā)射（發(fā)散或反射）的光波進(jìn)入人眼時(shí)，由于光的強(qiáng)弱、射向、距離和顏色（波長）的不同，因此肉眼能夠識(shí)別物體的各自特征。從光波的觀點(diǎn)看，是由于各物體發(fā)射光波的振幅（強(qiáng)弱）、相位（等相面形狀）和波長（顏色）各不相同。如果物體實(shí)際不存在，但能得到物體的特定光波，仍然能夠看到物體逼真的像。

全息技術(shù)就是利用光的干涉和衍射原理，將物體發(fā)射的特定光波的振幅和相位以干涉條紋的形似記錄下來，并在一定的條件下使其再現(xiàn)，由于記錄了物體光波的全部（振幅和相位）信息，因此稱為全息術(shù)或全息照相。全息術(shù)使英國科學(xué)家丹尼斯.伽伯（Dennis Gabor）為了提高電子顯微境的分辨本領(lǐng)而提出的。他曾用汞燈作光源拍攝了第一張全息照片。其后，這方面的工作進(jìn)展相當(dāng)緩慢。直到 1960 年激光出現(xiàn)以后，全息技術(shù)才獲得了迅速發(fā)展，并相繼出現(xiàn)了許多的全息方法，并開辟了全息應(yīng)用的新領(lǐng)域，成為光學(xué)的一個(gè)重要分支。全息術(shù)的法陣已經(jīng)經(jīng)歷了四代：第一代為全息的萌芽時(shí)代，使用汞燈激勵(lì)同軸全息圖；第二代使用激光記錄、激光再現(xiàn)原始像和共軛像分離的離軸全息圖；第三代是激光記錄白光再現(xiàn)的全息術(shù)，主要有反射全息、像全息、彩虹全息和合成全息等；第四代使多色光記錄白光再現(xiàn)的真彩色全息。全息術(shù)不僅可用于光波波段，也可用于電子波、X射線、微波和聲波等。

2全息照相的原理

人眼能夠識(shí)別物體的三維立體圖象，是借助物光波的主要特征參量――振幅、波長和相位對(duì)人體視覺的作用。光波的振幅反映了光的強(qiáng)弱，給人眼以物體明暗的感覺；光波的波長反映了光波的頻率，給人眼以色彩的感覺；光波的相位反映了光波等相位面的形狀，給人以立體的感覺。

全息照相的觀察原理。全息照片不同于普通照片，其底片不顯示物體的形象，而是干涉條紋疊加后的圖像。沖洗時(shí)只是改了不同部分的透光性。觀察時(shí)，需利用與拍照時(shí)同頻率的光的衍射原理。仍考慮相鄰的兩條紋a和b，此時(shí)二者為兩透光縫。由惠更斯-菲涅耳原理知：處于同一波陣面上的a、b可以當(dāng)成子波波源，其強(qiáng)度皆為激光光源的強(qiáng)度。沿原來從物體上O點(diǎn)發(fā)來的物光的方向的兩束衍射光，由幾何知識(shí)知其光程差恰為%d。由發(fā)光點(diǎn)O在底片上各處造成的透光縫透過的光形成的衍射條紋會(huì)使人眼感到原來的O點(diǎn)處有一發(fā)光點(diǎn)O’。所有發(fā)光點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的衍射條紋會(huì)使人眼看到一個(gè)處于原來位置的完整的立體虛像。

3全息照相的特點(diǎn)

（1）全息照片衍射形成的立體虛像是一個(gè)真正立體的，當(dāng)人眼換一個(gè)位置時(shí)，便可以看到物體的側(cè)面像，即物體上原來被擋住的部分也可以看到。

（2）即使是全息照片的一塊殘片，也可以看到整個(gè)物體的立體象。因?yàn)榕臄z照片時(shí)，物體上的點(diǎn)發(fā)出的物光在整個(gè)底片上處處與參考光發(fā)生干涉，也就是說，在底片上處處都有某一點(diǎn)的記錄。

（3）在用光照射底片時(shí)，在與原來物光對(duì)稱方向的兩束光，其光程差也為%d，光線匯聚將會(huì)在O”處形成一實(shí)像。

4全息技術(shù)的應(yīng)用

在全息照相的基礎(chǔ)上，全息技術(shù)還擴(kuò)展到紅外、微波、超聲領(lǐng)域，進(jìn)一步發(fā)展形成了全息干涉術(shù)、彩色全息、及彩虹全息和周視全息等新的全息技術(shù)。由于全息照相具有三維成像的特點(diǎn)，可重復(fù)記錄，而且，每一小塊全息底片都能再現(xiàn)物體的完整，其用途十分廣泛?？蓮V泛用于精密干涉計(jì)量、無損探傷、全息光彈性、微應(yīng)變分析和振動(dòng)分析等科學(xué)研究。利用全息干涉術(shù)研究燃?xì)馊紵倪^程、機(jī)械件的振動(dòng)模式、蜂窩板結(jié)構(gòu)的粘結(jié)質(zhì)量和汽車輪胎皮下缺陷檢查等已得到廣泛應(yīng)用。全息照相用作商品和信用卡的防偽標(biāo)記已形成產(chǎn)業(yè)，正在發(fā)展的全息電視還將為人類帶來一場新的視覺革命。

全息攝影在信號(hào)記錄、形變計(jì)量、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究、軍事技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。80年代初，法國全息攝影展在世界各地展覽，人們欣賞到了神奇莫測(cè)的全息攝影。墻頭上，看來明明伸出了一只水龍頭，舉手前去擰一下，結(jié)果是抓了個(gè)空；一只鏡框，里面沒有什么圖象，可是當(dāng)一束光射過來，框里就出現(xiàn)一位美麗的姑娘，她緩慢地摘下眼鏡，正向人微笑致意；一只玻璃罩，里面空無一物，可是，在光的照射下，罩里馬上現(xiàn)出維納斯像；在鏡框上，玻璃罩內(nèi)，圖象還在不斷地變換。

在我們的生活中，當(dāng)然也常常能看到全息攝影技術(shù)的運(yùn)用。比如，在一些信用卡和紙幣上，就運(yùn)用了俄國物理學(xué)家尤里?丹尼蘇克（YuriDenisyuk）在20世紀(jì)60年明的全彩全息圖象技術(shù)制作出的聚酯軟膠片上的“彩虹”全息圖象。但這些全息圖象更多只是作為一種復(fù)雜的印刷技術(shù)來實(shí)現(xiàn)防偽目的，它們的感光度低，色彩也不夠逼真，遠(yuǎn)不到亂真的境界。研究人員還試著使用重鉻酸鹽膠作為感光乳劑，用來制作全息識(shí)別設(shè)備。在一些戰(zhàn)斗機(jī)上配備有此種設(shè)備，它們可以使駕駛員將注意力集中在敵人身上。

把一些珍貴的文物用這項(xiàng)技術(shù)拍攝下來，展出時(shí)可以真實(shí)地立體再現(xiàn)文物，供參觀者欣賞，而原物妥善保存，防失竊，大型全息圖既可展示轎車、衛(wèi)星以及各種三維廣告，亦可采用脈沖全息術(shù)再現(xiàn)人物肖像、結(jié)婚紀(jì)念照。小型全息圖可以戴在頸項(xiàng)上形成美麗裝飾，它可再現(xiàn)人們喜愛的動(dòng)物，多彩的花朵與蝴蝶。模壓全息標(biāo)識(shí)由于它的三維層次感，并隨觀察角度而變化的彩虹效應(yīng)，以及千變?nèi)f化的防偽標(biāo)記，再加上與其它高科技防偽手段的緊密結(jié)合，把新世紀(jì)的防偽技術(shù)推向了新的輝煌頂點(diǎn)。

綜上所述，全息照相是一種不用普通光學(xué)成象系統(tǒng)的錄象方法，是六十年展起來的一種立體攝影和波陣面再現(xiàn)的新技術(shù)。由于全息照相能夠把物體表面發(fā)出的全部信息（即光波的振幅和相位）記錄下來，并能完全再現(xiàn)被攝物體光波的全部信息，因此，全息技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。例如：全息電影和全息電視、全息儲(chǔ)存、全息顯示及全息防偽商標(biāo)等。

5全息照相實(shí)驗(yàn)

漫反射式全息片的制作法是讓物光束和參考光束分別從照相底板的兩面進(jìn)入乳膠層，如圖1所示，激光器發(fā)出的光經(jīng)反射鏡打在乳膠層上作為參考光，透過分光鏡的部分光，經(jīng)硬幣反射后與參考光在乳膠層處干涉，干涉條紋被記錄下來。

實(shí)驗(yàn)步驟：開始實(shí)驗(yàn)前，激光器預(yù)熱大約1小時(shí)。

擺好光路如圖1所示，為避免參考光太強(qiáng)，激光束要經(jīng)過一次反光鏡后才打到干板上。

（1）預(yù)熱好后，關(guān)閉激光器，在暗環(huán)境下，放置好被測(cè)硬幣與干版。

（2）打開激光器，讓干版曝光45S后，關(guān)閉激光器。

（3）暗環(huán)境下，將底片置于30左右的清水中20S，再置于異丙醇中180S，作顯影及定影。

（4）用吹風(fēng)機(jī)將底片吹干。

（5）觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：經(jīng)過第一周的實(shí)驗(yàn)總結(jié)，吸取第一周實(shí)驗(yàn)的教訓(xùn)，再三設(shè)計(jì)好光路，嚴(yán)格控制曝光時(shí)間和水溫，持續(xù)用異丙醇沖洗直至有較明顯成像才用風(fēng)筒吹干。成像結(jié)果雖可見，但不那么讓人滿意，像模糊。分析其原因有：（1）參考光比物光強(qiáng)，導(dǎo)致成像不清晰。（2）參考光與物光夾角過大，導(dǎo)致干涉成像范圍不集中。（3）水洗時(shí)間過短。（4）顯影定影時(shí)沖洗力度過猛。

參考文獻(xiàn)

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