光学进展与防伪技术分析

1、光学进展与防伪技术分析 清华大学精密仪器与机械 学系工程设计所索双富 2007年3月2日光学进展与防伪技术分析 信息时代的特点光学存储信息的时代 视觉信息获取量为个人总量的80 觉技术在改变我们的生活 视觉技术是工程研究的热点 信息传递出现误差 需要独特的保密信息 有些东西需要防止伪造光学进展与防伪技术分析1 光学研究进展简介 2 印刷防伪原理 3 货币检伪技术分析 古代的愿望1 光学研究进展简介 超大尺度望远设备FAST项目简介Tower1: Suspension cable 2: driving cable Pre-tension cableTracking lociC ab l e ca

2、r111222Cable-carPointing cabin1 光学研究进展简介 超大尺度望远设备FAST项目简介图6 试验Stewart平台、控制计算机及测量计算机1 光学研究进展简介1 光学研究进展简介空间硬射线探测仪 空间卫星关键设备卫星有效载荷太阳电池板成像辐射计远地点发动机闪电成像仪成像辐射计大气垂直探测仪闪电成像仪太阳太阳X X射线成像仪射线成像仪 CCD成像仪地球辐射收支仪微波辐射计 卫星飞行展开后尺寸：卫星飞行展开后尺寸： 卫星飞行状态构形图二. 国内外发展现状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 光学研究进展简介 原子力显微镜1 光学研究进展简介 光线是大家熟悉的。光线是什么？光线就是可见光，是人眼能够感受的电磁波。可见光的波长为：0.380.78微米。 比0.38微米短的电磁波位于可见光光谱紫色以外，称为紫外线， 比0.78微米长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为红外线。红外线，又称红外辐射，是指波长为0.78

5、1000微米的电磁波。 其中波长为0.782.0微米的部分称为近红外 波长为2.01000微米的部分称为热红外线。 1 光学研究进展简介 大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对35微米和814微米的热红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口” 。利用这两个窗口，可以使人们在完全无光的夜晚或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况 非接触法测量温度1 光学研究进展简介 红外视觉设备1 光学研究进展简介 光电倍增管技术光电倍增管：PhotoMultiplier Tube，简称PMT，是灵敏度极高，响应速度极快的光探测器。这种扫描器件实际上是一种电子管，感光的材料主要是金属铯

6、的氧化物，其中并掺杂了其他一些活性金属（例如镧系金属）的氧化物进行改性，以提高灵敏度和修正光谱曲线，用这材料制成的光电阴极射线管，在光线的照射下能够发射电子，我们可以称之为光电子，它经栅极加速放大后去冲击阳极，最终形成了电流。1 光学研究进展简介 新型光盘驱动器 CD光盘和DVD光盘的轨道间距与坑点长度有很大差别，如图6-1、6-2所示，这使得DVD光盘数据存储密度大大提高。 图1 CD轨道 图2 DVD轨道 CD光盘和DVD光盘的轨道间距与坑点长度有很大差别，如图1、2所示，这使得DVD光盘数据存储密度大大提高1 光学研究进展简介 激光通讯与激光武器 激光通讯与无线电通讯相比，激光通讯保密性

7、好，在军事通讯中应用十分广泛。另外，在空间通讯领域，选取不被大气吸收的波长的激光可以克服无线电通讯的一些局限。可是由于激光光束在大气层里传播时会受到大气中微粒的吸收或散射，从而使激光通讯的距离受到限制。这使得目前的激光通讯只能作为无线电通讯的一个有效补充，但还不能够取而代之 。在爱德华兹空军基地进行秘密研究的工程师成功试验了一种高能化学激光器，给有争议的机载导弹防御系统带来了希望。星期三发射的激光束是化学混合物产生的，它们装入在波音747上的组件中。在更多的地面试验这种氧碘激光器之后，它将被安装在有激光炮塔的波音747上。尽管激光器的试验只持续了一秒钟，但它标志着化学激光器的首次成功。在后续几

8、个月里，工程师们希望增加光束的持续时间和能量，以便它能摧毁200英里以外的弹道导弹。 该激光器是布什政府多层导弹防御系统的核心组件之一。波音公司是导弹防御系统的主合同商，诺格公司负责激光器的研制。该激光器项目从1996年开始，项目费用从最初的36亿美元激增到50多亿美 1 光学研究进展简介 人体身份特征综合信息提取系统A 手指纹信息提取B 虹膜信息提取C 手指微细血管图像分析D 手掌纹的提取E 手背纹的信息提取目标：增加值域范围，提高身份确定的精确程度根据：人的指纹、掌纹、面孔、发音、虹膜、视网膜、骨架等都具有唯一性和稳定性的特征，即每个人的这些特征都与别人不同，且终生不变，因此就可以据此识别

9、出人的身份。非在线的具有前途的技术：基因的身份识别技术 1 光学研究进展简介1.1 宏观尺度的进一步提高1.2 微观尺度的进一步缩小与控制1.3 可是光范围外伪图象的建立与检测1.4 微弱光强下，信息的提取1.5 新型光学存储系统1.6 激光通讯与激光武器1.7 人体身份特征综合信息提取系统2 印刷防伪原理 人类特有的智能以及其应用的多个方面，虚假的信息总是不断出现，为此在日常生活中就产生了各种防伪手段 例子：A 美国是否已经登月？ B 北京猿人是捕食者还是被捕捕捉的？ C 信息传递过程中出现的伪造信息2 印刷防伪原理 中国历代所用的综合防伪办法可以概括为如下四种： A 控制印刷材料。 B 统

10、一书写字迹，有的写有一千多字，难以模仿 C 印刷复杂图案 D多加印记签押。 2 印刷防伪原理 目前纸币印刷主要包括以下四个方面： A 纸张：纸张的材料多样化，除传统的纸浆纸张外，棉花、聚合物以及其混和料等已经用作纸币的基材。纸张制作过程中的防伪技术有水印和安全线。 B 墨迹：包括光可变油墨、荧光油墨、金属鳞片油墨等。 C 印刷：微缩印刷，全息图案，凹凸印刷技术的应用。 D 与专业仪器配合的防伪工艺：如与复印机生产商合作的防复印图案。2 印刷防伪原理2.1 油墨防伪技术油墨防伪技术 磁性油墨防伪 热敏油墨防伪 光致变色油墨和荧光油墨 特殊光泽与金银墨印刷油墨的组成：颜料+粘接剂+稀释剂颜料天然的

11、矿石颜料，生物颜料，合成高分子颜料，铁磁性材料光致变色油墨和荧光油墨 异色同谱面额数字光致变色油墨和荧光油墨 同色异谱特征光致变色油墨和荧光油墨 异色异谱序列号2 印刷防伪原理2.2 承印材料防伪 纸张制作的材料 添加特殊颜色的纤维 增加安全线 添加水印2 印刷防伪原理2.3 工艺防伪 版面设计（图案，微缩影像与文字）、平面印刷、凸版印刷、凹版印刷、多色叠印、印后加膜、折光膜压、扫金、立体烫印、全息定位烫印等多种单项技术及其组合 2 印刷防伪原理 2.4 物理信息防伪技术 增加特殊的光学信息 激光全息图案 重离子穿空2 印刷防伪原理 2.5 条码与数字防伪技术 条码技术（一维条码技术，二维条码

12、技术）红外与荧光条码技术磁性条码技术数字加密算法2 印刷防伪原理 2.6 网络防伪技术网络作为信息的存储与传递工具，已经在我们的日常生活中起到重要作用。如果把货币或者加密信息通过特殊的或者专用的网络存储，则可以形成一个时时的在线对比系统。 2 印刷防伪原理 1） 印刷纸张的专门设计 2）印刷油墨的专门制造 3）印刷图案的特殊设计 4）印刷工艺的特殊组合 5）网络在线对比技术3 防伪信息的检测 GB169991997中提出了9种可行的检伪方式，分别是：1）荧光检伪 2）磁性检伪3）安全线检伪4）水印检伪5）图形检伪6）纸币纸质综合检伪7）红外检伪8）纸质透光度检伪9）其他检伪。 这里与光学检测有

13、关的是：1、4、5、6、7、8共计六项 与磁性检测有关的是：2、3有二项3 防伪信息的检测 3.1 光学的信息检测光学的信息检测- 货币的荧光检测货币的荧光检测 3 防伪信息的检测 3.1 光学的信息检测光学的信息检测-红外检测红外检测 3 防伪信息的检测 3.1 光学的信息检测光学的信息检测-纸质综合检测纸质综合检测 3 防伪信息的检测 3.1 光学的信息检测水印检测光学的信息检测水印检测3 防伪信息的检测 3.1 光学的信息检测水印检测光学的信息检测水印检测 3 防伪信息的检测 3.1 光学的信息检测纸质透光度检测光学的信息检测纸质透光度检测3 防伪信息的检测 3.1 光学的信息检测光学的

14、信息检测异色同谱异色同谱同色异谱同色异谱异色异谱异色异谱3 防伪信息的检测 3.1 光学的信息检测图象处理技术光学的信息检测图象处理技术 图像输入图像采集设备 图像的边界处理 图像的识别与对比分析3 防伪信息的检测3.1 光学的信息检测激光检测光学的信息检测激光检测全息照相是由美国科学家伯格在利用X射线拍摄晶体的原子结构照片时发现的，并与伽柏一起建立了全息照相理论：利用双光束干涉原理，令物光和另一个与物光相干的光束（参考光束）产生干涉图样即可把位相“合并”上去，从而用感光底片能同时记录下位相和振幅，就可以获得全息图像。但是，全息照相是根据干涉法原理拍摄的，须用高密度（分辨率）感光底片记录。由于

15、普通光源单色性不好，相干性差，因而全息技术发展缓慢，很难拍出像样的全息图。直到 年代初激光出现之后，其高亮度、高单色性和高相干度的特性，迅速推动了全息技术的发展，许多种类的全息图被制作出来，全息理论得到很好的验证，但由于拍摄和再现时的特殊要求，从诞生之日起，就几乎一直被局限在实验室里。全息照相是由美国科学家伯格在利用X射线拍摄晶体的原子结构照片时发现的，并与伽柏一起建立了全息照相理论：利用双光束干涉原理，令物光和另一个与物光相干的光束（参考光束）产生干涉图样即可把位相“合并”上去，从而用感光底片能同时记录下位相和振幅，就可以获得全息图像。全息照相是根据干涉法原理拍摄的，须用高密度（分辨率）感光

16、底片记录。由于普通光源单色性不好，相干性差，因而全息技术发展缓慢，很难拍出像样的全息图。直到 年代初激光出现之后，其高亮度、高单色性和高相干度的特性，迅速推动了全息技术的发展，许多种类的全息图被制作出来，全息理论得到很好的验证，但由于拍摄和再现时的特殊要求，从诞生之日起，就几乎一直被局限在实验室里。 3 防伪信息的检测 3.1 光学的信息检测纸币的几何量光学的信息检测纸币的几何量3 防伪信息的检测 3.2 磁性信息检测磁性信息检测 -磁性油墨磁性油墨3 防伪信息的检测 3.2 磁性信息检测磁性信息检测-磁性安全线磁性安全线3 防伪信息的检测3.2 磁性信息检测磁性信息检测3 防伪信息的检测 3.2 磁性信息检测磁性信息检测-非磁性安全线非磁性安全线3 防伪信息的检测 3.3 图像信息与网络通信 梓昆科技有限公司梓昆科技有限公司 总结总结：货币防伪技术是光学、材料、印刷、电学、计算机、网络、美术、社会、宗教等多项工