CN1399764A

CN1399764A - 证实系统及方法

Info

Publication number: CN1399764A
Application number: CN00814470A
Authority: CN
Inventors: 安德鲁·A·科斯切夫斯基; 加金德拉·D·萨万特; 托马斯·P·扬森; 乔安娜·L·扬森
Original assignee: Physical Optics Corp
Current assignee: Intelligent Sensing Inc
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2003-02-26
Anticipated expiration: 2020-08-08
Also published as: EP2107498A3; TW484106B; WO2001015064A1; EP2107498B1; JP2003528363A; EP1218850A1; US20040101168A1; AU6629400A; KR20020022106A; US7317814B2; EP1218850B1; US6744909B1; KR100942079B1; CN1399764B; EP1218850A4; CA2381517A1; KR100874294B1; CA2381517C; EP2107498A2; KR20080088664A

Abstract

一种证实系统利用相关器将输入(84)和基准(88)作相关处理。输入和基准中至少有一个包含有一个相容积掩模，它中间的每个结构小于约6微米，且展弦比(AR)大于1∶1，从而可以产生每平方厘米至少几百万个相编码随机模图。随机模图可以包括生物统计学模图以产生相混含掩模。相关器(82)最好是非线性结点变换相关器以用“啾声”编码。相关器将基准和输入的图像作傅里叶变换(98)后再用处理器(104)作非线性变换和反傅里叶变换以确定其证实性(106，110)。空间光调制器(SLM)可用于输入和基准。

Description

证实系统及方法

本发明涉及一种确定人或物是否证实的系统，尤其是一种证实系统，其中的输入用光学相关器和基准作比较后确定是否得到证实。

各种伪冒的钱币、银行票据、股票票证、公债证券、借记卡、信用卡、身份证、健康保险卡、社会保险卡、移民证件、通行证、签证、汽车零件、飞机部件、软件、计算机芯片、消费者货品等，还能举出一些，每年都要耗费个人，企业，机关，和各国定亿万金钱。同样，冒用伪造的或他人的证件的人们也越来越成为社会的累赘并带来沉重的负担。

为了对付这种假冒及伪劣现象已经开发出各种技术。这种技术的实例包括：条码、用证实信息编码的磁条，藏埋有集成电路并储有证实信息的电子“智能”卡，激光卡的全息标志等。但是条码很易用简单的扫描打印设备扫描和复制。而较为安全的磁条控制方法也很容易用现有的磁条阅读器和编码器复制成功。

“智能”卡的技术也很成熟，都可被复制。例如，它们的证实信息是包含在卡中的密码，只要将这种以典型的8位字节构成的标准微处理器为基础的卡重新编程即可使之破坏。而且类似的可以重新编程的卡到处都有，都可以用来模拟任何一种“智能”卡。

使用激光卡时比遇到有缺陷更糟的就是遇到相类同的。这是因为所采用的是和制造小型的盘完全相同的技术。这样，可以用激光器来扫描卡的表面并记录下密码和任何其他的证实信息，再将该信息用激光器复制在空的激光卡上。

将全息标签贴在货物，卡片，标条，及各种物品上即可提供一种认证的可见标记。例如，经常用全息标志放在信用卡上或服装标条上；这样商家即可凭全息图形的外观得知所经营的卡或衣物的真伪。

遗憾的是先进的技术已能比较容易地复制全息图形并大量预制；因为全息图形所具有的信息量有限，并且只包含在表面的模压结构上。采用冗长的信息反而降低全息图的复杂性和安全性，因为这降低了所存储信息的总量。这是因为用于制造全息图形的热压技术限定了其结构的深度，主要只涉及标签的表面。这种热法模压技术不可能制造出更加精致的全息图像，因为标签的材料是由很多不同的部分组成，模压时的热破坏作用就限制了主要涉及表面结构的深度。结果使用数字扫描仪和全息图像复制机即可将全息图像扫描下来并大量复制从而使其保密性完全失去意义。另外，全息图做在标签上之后还可以被硬化而用作一个伪主盘，再在标准的全息复制机上复制出全息图形出来。

最后，因为全息图形的证实性完全靠视觉来实现，并没有统计学上可靠的方法来确认这种证实性。所以即使伪冒的全息图做得质量很差也不会被商家的肉眼发现，全息图的诸多缺点显然使它愈来愈少也被采用作为防伪的手段。

证实方法应该使伪冒者不易拷贝或复制，证实方法更应该是不可能被拷贝或复制的。标签应该做得在两维方向上只有用很大的展弦比才能复制；或者是具有容积的表面结构，即可延伸到它的表面之下以便可更为安全地存储证实信息。标签还应该把证实信息掩蔽起来使之难于拷贝(如果不能做到不可能拷贝的话)。标签是应该具有使读者能可靠地确认其证实性的特征。标签还应能记录证实信息密码或/和生物统计学方面的证实信息。

本发明的证实系统及方法是其中的输入和基准各个都具有一种由多对相结构制成的模图，而其中相结构的尺寸小于6微米甚至能够小于1微米致使输入和基准都难于拷贝，甚至根本不可能被拷贝。输入或基准上包含，或两者都包括有一层相容积掩模，其结构相是经过编码或复制而成的。本发明的证实系统还包括一个光学相关器，它与和计算机相联的能量记录装置耦合在一起，并可优选地包含由一个或一个以上处理器组成的数字信号处理引擎。

所说的模图是一种随机的模图，最好是一种不规则的随机模图。这种模图也可包括一种预设的模图，例如一种混合而成的生物统计学的模图，或是用随机图形将预设的模图混合和隐藏起来而产生一种相混合的容积掩模，这样构成的掩模不论是相混合的或者不是相混合的，最好都是肉眼不可察见的。

掩模最好是一种层状结构，其相结构是用一种可以阻止短波辐射尤其是X线辐射的保护性填充剂加以覆盖以使掩模更为安全。最好再用一层较硬的材料作保护层沉积在结构和填充剂之间，以便进一步保护该结构而且能使它们具有不同的光学性质，其中当掩模是适用于透射型相关器时，则保护层是透明的。当掩模是适用于反射型相关器时，则保护层是不透明的，甚至是可反射的。

掩模可以用主盘或者由主盘而制得的副盘加以复制，主盘是采用记录介质制成，最好是一种光刻胶材料，最好是用激光器作光源，所发的光通过一个含有主盘模图的光缆，比如漫射体或者是加一个掩模，而射到记录介质上。为了制得如此小的相结构，光缆的尺寸相对于记录介质表面的面积而言就要选得愈小愈好，最好是不大于几个毫米；并且主盘的模图与记录介质相距一定距离。采用这种新颖的方案，采用漫射体和另一掩模其相结构大于6微米和小于1∶1的展弦比(高宽比)的时候都可以记录成一主盘，其模图的相结构小于6微米，且展弦比(AR)可大于1∶1，典型值是大于2∶1，最佳可大于10∶1或更高。而且每个相结构的AR值都比上面列举的值要大，在任何给定的相容积掩模的输入和基准中至少有好多对的相结构所具有的AR值都大于1∶1。

当掩模是相混合掩模时，记录方案是类似的，只不过另一个含有预定模图的掩模即信息掩模是放在另一个含有随机模图的掩模即量化掩模的附近。光缆和记录介质是选择得，使将预定模图和随机模图作菲聂尔(Fresnel)变换后能混合在一起。

主盘即成一钥匙，它能用于直接复制相容积掩模，其中某些是用作基准，而另一些则用作输入。主盘可以用以制造出由金属复制而成的装在基片上的复制品即副盘。

然后，副盘可以再由复制品雕花印刷或压印在复制材料上而复制出来，复制材料具有十分均匀的分子量分布以便可以使制得的结构可以小于6微米尺寸甚至是亚微米。这种复制材料所包含的分子其分子量分布是非常均匀的。复制材料的分子是聚合物，最好是下列结构中的一种：有很长的聚合物链以便有较好的热稳定性和牢固度，酯和羧基团以提供可控的交链和高的感光度；具有饱和碳的碳链以有好的刚性和均匀性，烯烃功能团是为了减少收缩而维持亚微米结构的坚固性；苯基功能团以提供好的刚性和结构稳定性，一种优选的复制材料是聚乙烯肉桂酸盐，它是由肉桂酰的氯化物和俘获了水分子的聚乙烯醇所组成并经塑化而使掩模寿命延长。

另外，主盘还可以用来粘结剂复制方法来复制掩模。在一个优选实例中，主盘或一个漫射体可以用来复制掩模，将一滴可紫外固化的粘结剂滴在基片的备用部位，用主盘或漫射体放在粘结剂上，使主盘或漫射体的结构接触到粘结剂中，最好通过辊轮加压到粘结剂进入到主盘或漫射体的结构间的空穴中去而后挤出多余的粘结剂。在粘结剂固化之前将多余的粘结剂试去。经过充分固化之后，剥去主盘或漫射体，而对所形成的粘结剂再作固化。

相关器包括一个光源，一个光缆窗离输入和基准一段距离，一个傅里叶变换透镜，和一个能量记录装置，从光源发出的光经过输入和基准产生模图图像，再经傅里叶变换成一个结点能谱图落在透镜的输出平面上，它具有干涉条纹。该干涉条纹被能量记录装置记录下来，并由拍摄装置，最好是画幅咬合器拍摄下来。该图像由计算机作处理，最好先作图像的非线性变换，后再作反傅里叶变换。这种相关器是非线性结点变换相关器。

当输入和基准并不处在一个平面上时，如输入是箱子或别的远离相关器外的目的的物时，则在所得图像中会编码出一个二次项，亦即有一种拔号音调声，该二次项可以调整该两个平面使此时该二次项调制为零然后把这二平面设置成出现临界的交叉相关项。一旦平面位置确定下来后，交叉相关项被确认后，即可用来决定相关峰或相关点是否存在。

为了制成一个不因转动而变化的相关器，即该相关器不因输入相对于基准转动而改变，则要实现圆周相关。为了制成一个不因照明而变化的相关器，包含有干涉条纹的结点能谱图的电子图像是经过一个非线性阈值化处理的。

在一个优选的相关器实例中，不论输入或基准都可包含一个空间光调制器(SLM)，这最好是一个具有象素相单元阵列的液晶屏，其中每个相是可作选择性变化的。SLM与一个具有相模图数据库的计算机相联接，并可快速下载到SLM以便与各种类型、级别和品种的输入和基准进行比较。

当输入是一个相混合掩模，而基准是一个SLM时，计算机可以将基准的随机模图即量化模图及预定模图即信息模图下载到SLM，它们都显示在SLM上。SLM还可以和扫描仪相连，以便实时扫描一个模图用作预定模图或信息掩模。此实例中，随机模图或量化模图是从计算机下载到SLM的。这种扫描仪可以扫描一个人的生物统计学信息，例如一个指纹、面像、声音记录、虹膜图、网膜图等等。

在另一个相关器的实施例中，相关器是配有一个光学扫描组件，可以将光源的光线指向一个输入，它可以是一个在目的物上的标志上的相容积掩模，目的物可以是标签、标牌或箱子等。这时，输入与基准并不处在同一平面上，形成模图或图像的光线是从输入上反射回来到扫描仪组件上。然后再和基准作比较以决定输入是否是证实的。

在另一个相关器实例中，由计算机根据输入是否得到证实来控制通过门户的入口，开门装置和计算机相连。如果输入得不到证实则开不了门户；如果输入是证实的则可以开门。

在一个优选的小型相关器实例中，相关器具有一个块状外壳，其光路通道最好是凵形状，光源放在光路第一支的端部。光线射向这一支光路另一端的两个光缆上，它与输入和基准隔开一些距离，一个准直镜和分束器放在光源和光缆之间，由输入和基准反射回来的光线通过光路中支里的傅里叶透镜而射向反射镜并将图像反射到放在光路第三支终端附近的记录装置上。

在另一个优选的小型相关器实例中，光源装在外壳上而放在外壳内的另一些相关器的部件包括有一抛物反射镜，它将光源的光聚在光缆上以照明输入和基准。光源相对于反射镜成30°-60°角，最好是45°。记录装置最好位于相关器外壳之内。

在又一个优选的小型相关器实例中，光源和记录装置都装在外壳上而光源则垂直记录装置。

本发明的目的，特点和优点就包括为：一个小型的低构建成本的相关器，它很适于商用，那是利用一个高展弦比的表面凹凸的相或容积掩模，它有很高的保密性，很(难易)复制，它又是一个可以很快很容易录制的掩模，并可廉价的大量生产成标志而很容易贴在标签、标牌、或别的目的物上；这样使用的掩模是有弹性的，耐用的，稳定的，能长久保留的；它可以利用实时的生物统计学信息来认定输入的证实性；它又是非常灵活的，因为当输入放在与基准不相同的平面上时仍能进行相关比较，或者输入还可以相对于基准转动而仍能对比；这种相关器又是十分灵活的，坚固的，耐久的，轻巧的，易于制造和安装的。

本发明的其他目的，特点，和优点将结合附图从下列详细描述中使本领域技术人员一目了然。应该理解到，此处所阐明的本发明的附图和详细描述只是指明了优选的实施例但都不是一种限定。在本发明的范围内还会有很多变型或变化都并不脱离本发明的精神，而且本发明都包括了这种变型和变化。

本发明至少有一个实际的优选实施例可以结合下列的附图予以阐明，其中相同的部件是用相同的标号来代表。

图1是一个普通相关器的略图，用于将一个可以是表面凹凸的相掩模或相容积掩模的输入和一个也可以是相容积掩模的基准进行对比，以便判断所得到的经傅里叶变换后的结点能谱图中是否出现一个类峰状的代表非线性或反傅里叶变换的相关点；

图2描绘了本发明的一个容积相掩模的简化的随机相模图；

图3是以夸大的比例更清晰地表示模剖面上很小的高展弦的相结构；

图4是表示了一个优选的放大了的随机模图，而且最好是经过相编码或复制在掩模之中；

图5是描绘了一种优选的记录方案，用以在记录介质上记录一个随机的模图，以便最终形成一个掩模或复制出另一掩模；

图6是表示记录过程的第一步，即将记录介质加到基片上去；

图7是表示了在记录介质上记录模图的记录步骤；

图8是表示了在记录介质中显影出模图；

图9是表示了经过曝光后的记录介质被除去后所制成的相结构；

图10是描绘了制作副盘的复制盘；

图11是表示了将副盘放到要复制的原材料上方；

图12是描绘了将副盘加压以使其复制盘的模图复制在要复制的材料上；

图13是表示了除去副盘后，留在要复制材料上的印痕；

图14表示了在复制材料表面添加一种保护材料和填充剂；

图15表示一种优选的复制材料的分子式；

图16表示了粘贴复制过程中副盘的利用；

图17描绘了促使粘结剂进入副盘复制盘结构的空隙中去而施加压力的步骤；

图18描绘了固化粘结剂；

图19表示了在适当固化后剥离粘结剂；

图20是一个由固化了的粘结剂得到的掩模的侧视图；

图21表示一含有量化掩模的随机模图；

图22表示一预设的生物统计学的指纹模图；

图23是一个随机模图中混合有预设模图的模图的简化表示；

图24绘示一虹膜模图；

图25绘示一网膜模图的实例；

图26表示一种预设模图但不是生物统计学模图；

图27表示了一种用于录制容积相掩模的录制设备，使容积相掩模中呈信息掩模形式的预设掩模和呈量化掩模形式的随机掩模混含在一起；

图28表示了将信息掩模和量化掩模放在如图27所示的混含相掩模录制设备中；

图29表示了第二种优选的用于录制混含相掩模的录制设备；

图30是一种相关器的略图；

图31是图30中相关器的优选处理器或计算机上的附加部件；

图32是图30到31所示相关器的光学图和处理略图；

图33是另一相关器的略图；

图34是一种相关器的透视图，其中的空间光调制器中包括了输入和基准；

图35是第一种优选的小型相关器实施例的透视图；

图36是小型相关器的顶视图；

图37是小型相关器的光路图；

图38是第二种优选的小型相关器实施例的透视图；

图39是第三种优选的小型相关器实施例的透视图；

图40A，40B，40C表示了一种从人射上扫描出生物统计模图作为输入或基准的相关器的示意图；

图41A，41B和41C表示了一种控制房间入口的相关器的处理器；

图42A和42B表示了一种相关器，其中的输入和基准并不放在同一平面上；

图43和44是两个“平滑”函数曲线；

图45是它们的自动相关函数曲线；

图46是它们的交叉相关函数曲线；

图47和48是两个“噪声状”函数曲线；

图49是它们的自动相关函数曲线；

图50是它们的交叉相关函数曲线；

图51是表示角空间的简图；

图52是表示傅里叶空间的简图；

图53是当输入和基准相同时所得到的相关结果是尖峰相关点的透视图；

图54是绘示出当输入和基准不同时所得到的相关结果是尖峰下还有很多较小幅度的小峰的透视图；

图55是一种自动相关函数的曲线；

图56是代表了第二优选粘结型复制过程中的初始预备步骤；

图57是表示粘结剂已经放到基片的预备区位上之后再将相掩模模图加到粘结剂上的示意图；

图58是上述图57的侧视图；和

图59是当复制过程完成时掩模的顶视图。

现在结合附图详细叙述本发明的实施例。

I、一般介绍

图1表示了本发明的一个证实系统80，它是用一个处理器82来处理一个其中具有高展弦比(即高宽比)容积相结构86(图3)的容积相输入掩模84和一个基准掩模88相对比而判断输入掩模84是否得到证实。该证实系统80包括一个光源90射向靶区92，例如一个卡片阅读器。靶区92中还可放置一个带有输入掩模84目的物94，例如卡片，标签，标条或产品等。另外还有一些目的物94是将本发明的掩模或标签加在上面的；例如：服装，炸药，威士忌酒和各种酒精制品，处方和药物，体育用品，鞋，汽车零件，飞机部件，计算机部件如微处理器，软件，预卡的电影盒带，光盘，钱币，股票证券，财务帐目，和银行票据等。

由光盘90发出的光同时照射到输入掩模84和基准掩模88上，产生一个合成光信号再经过至少一次变换，最好是多次变换，再产生一个输出信号96由此来决定该输入掩模84是否得到证实。

优选的是，合成光信号当它经过一个傅里叶透镜98之后即经过了一次傅里叶变换，并产生一结点能谱图，由能量记录器100记录下来。之后再由处理器82实现非线性变换102；为了补偿非线性相畸变等，在处理器82之前还进行了反傅里叶变换。输入96可以呈现如106那样的形状，即在输出平面108a上有一个特征的相关尖峰或点110，即表示输入掩模84是证实的，或者呈现出的输出平面108b上并没有尖峰或点，即表示输入掩模84得不到证实。处理器82最好是一种光学相关器，它最好是一非线性结点变换器。为了能够读出掩模中所含的亿万个亚微米级的相编码容积结构，本发明的相关器82所具有的分辨率要大于6微米，最好是能够分辨1个微米减少于1微米的结构86。

输入掩模84和基准掩模88都包括一个用复合随机模图112，最好是不规则的随机模图，作相编码的容积掩模，它包含了至少有许多对高展弦比的容积相结构86，所以不能被常规的或已有的拷贝或复制手段复制出来。因为输入掩模84和基准掩模88都可以有多达几十万甚至几百万这样的结构86，每种掩模84和88还可以有几百万，甚至亿万种不同的组合从而使之能起到具有高度安全的防伪密码的功能。加之，每个结构86可以是亚微米的尺寸，这种结构86很难被观察到，更难于扫描，记录，拷贝或复制出来。而且因为这种编码结构86的图是随机的，它不会出现重复和多余，所以是非常安全的。只要愿意，第二模图114最好是一个预设的模图，如是一种含有生物统计学的信息的或别的模图，它可以和随机模图112一起结合在掩模84和/或88中，最后，掩模84和/或掩模88都可以制作成一种标签或标记，易于加到目的的物上。

这些掩模84和88连同非线性结点变换相关器82的运用一起成为本发明的证实系统，并且还需要有输入掩模84和基准掩模88，它们都应有精密的，同样是预制成复合的，不可重复生产的具有相容积结构86的模图，以使输入掩模84能够得到证实。

II.相掩模

图2和图3表示了本发明的简化了的相掩模，为了清楚起见其中的模图中的结构86尺寸是夸大了的。在这个优选实施例中，相掩模是一个两维的，随机相的容积掩模，或进是高展弦比的表面浮雕掩模。只要愿意，相掩模还可以是一个两维随机容积相掩模，因为基准掩模88的结构实际上是和输入掩模84的完全一样，所以为简单起见，本段文字只叙述基准掩模88。

如图2和3所示的掩模88有50个左右的结构86各个部位在掩模的x，y点87上，实际上，本发明的(1厘米×1厘米)的掩模可以包含多达每平方厘米十亿个这样的结构，而优选的是每平方厘米的掩模面积至少包含有一亿个结构86。每个结构86可以在从0到2π(全相位调制)的相位范围中提供一个不同的相位。

结构86和点87在这里是同义使用的，这时点87是表示了从掩模的正面观察结构86时，结构86的顶视或正面剖视图。而这里的结构86是指相容积掩模中单个相单元中的全部结构。

在图2中，不同相的结构86是用不同的灰黑色调来代表，不同的相位实际上是因结构86具有不同的折射率n造成的，在掩模88的其个特定位置上的折射率可以用函数n(x，y)来代表，在一个平方厘米的掩模面积上含有至少一亿个结构，每个结构又有可能具有0到2π之间的一个相位，所以超过一万亿种结构模图组合而成的任何一个模图即使用计算机也几乎不可能被猜到或破译。

每个结构86所占有的相位是有赖于其高度Λ或厚度，例如，一个结构86的高度是Λ₁，另一个不同的结构86高度是Λ₂，则虽然这两个结构86都有相同的折射率n但仍具有不同的相位。于是，对于给定的某个折射率n的结构材料而言，可能的结构高度的范围就决定了可能的各个结构86的相位的范围。

每个结构86的每个点87的尺寸是小于6微米，而每个结构86能够占有高的展弦比(即高宽比)(AR)，至少大于1∶1，从而使掩模88的结构86模图事实上不可能被常规的复制技术所拷贝，例如光敏复印，以及现有的复印技术如光扫描，图像和全息复制技术等。更为优选的每个结构比几个微米更小的亚微米尺寸结构。每个结构86的点不大于1个微米即其长和阔不大于约1微米。亦就是希望每个结构86不高于1微米，其基底的宽和长都不大于1微米，这样就产生了具有亚微米均方根尺寸的点型或象素型结构，期望能够使每个结构86的高大于100纳米，其基底的宽大于100纳米，其基底的长大于100纳米。每个结构86的点87最好是圆的，或者实际上是方的或长方形的。如图3所示，每个结构86最好与另一个相比能有不同的容积。每个结构86是一个容积结构，或是表面浮雕结构，它有高、宽、长并在掩模中占有一定的容积。

当结构86的断面尺寸小于6微米，甚至1微米时，高的展弦比(AB)结构可使掩模上一个点或一个区位可以在至少约1000个相位中编码出一个相位来。高的展弦比AR结构是很优越的，因为它避免了直接复制，例如用伪主盘拷贝法复制。并且又减少了影响证实判断的灰尘，污染，和刮痕的作用。

每个结构86可以有一个高Λ和宽W的展弦比AR；最好是AR大于1∶1，更好是大于2∶1，甚至可以大于约10∶1到20∶1，甚至更高，在本发明的掩模88中，掩模88有很多对结构88，每一个具有大于2∶1，最好大于6∶1的AR值。

本发明的掩模88最好具有上百万个亚微米的，高AR的，随机相位的容积结构86以便获得最大平均信息量，即等效于负平均信息量水平上的安全性。采用这种结构，估计在一个1平方厘米面积掩模88上猜出正确结构模图的概率大约小于10²⁸分之一。如果要用现代计算机技术来破译这种模科，则在每猜一次用一秒种的条件下，需要化一万年的时间。

为了保护结构86，进一步防止拷贝，掩模88是由叠层状结构构成。参见图3，结构86是承载在基片116上，基片材料可以与结构86相同，每一个结构86都由保护层118所包覆如图3剖视所见。填充剂120加到结构86上并填入结构86之间的空档中。

基片116最好是由塑料、玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、聚碳酸酯、聚苯乙烯、或其他适合的材料组成，使结构与之粘附。结构86还可以用粘结构剂，如用光学粘结剂等粘附在基片116上。基片116还可以包括目的物94本身。

当采用透射型相关器则在证实处理过程中，光线必须完全透过掩模88，基片116应该是光学上能够让所采用的光线的波长完全透过即在穿过基片时只有最微小的吸收。当采用反射型相关器时，则在证实处理过程中，光线从掩模88或掩模84上反射出来，基片116应是可反射的，至少基片中至少有一表面对光源90的光的波长是可以反射的，例如，优选的基片至少约有92％可反射。

填充剂120是沉积在结构86的空隙中，并覆盖了结构86以保护结构86，更重要的是填充剂可以更为牢固地将把结构86和结构86上的任何涂层粘结在一起，如果不破坏某些结构86，甚至大部分结构86的整体性的，根本就不可能把填充剂120除掉。从而进一步提高了防复制的能力。

填充剂120的材料对短波辐射是不透明的，由此而加强了安全性，尤其是，填充剂120的材料是不能通过X射线和波长小于0.12埃到18.4纳米的辐射。

实际上填充剂120吸收各种比这些波长为短的光线和辐射以防止这多数光和辐射到达结构86。优选的是，填充剂120对X光和波长大于18.4纳米的辐射是不透明的。最好的是，填充剂120在这种辐射下曝光时会被破坏，比如变黑，而不被激光X线完全穿透。

最好是填充剂120能成功阻止X线辐射或别的短波辐射不至于穿过掩模或被掩模反射。填充剂120的材料应可吸收阻滞(约至少60％)大部分X线辐射或其他短波辐射，最好能至少阻挡80％。

与之相反，填充剂120材料的选择应允许较长波长的光，典型的是大于约400纳米，可以在证实过程中穿透和到达结构86。填充剂120材料应比结构材料较硬，强度更高，更坚韧。这种填充剂120的折射率不同于任何结构86的折射率，要比任何结构86的折射率低，固有这样的不同就能检测到相结构的存在。

合适的填充剂120材料之一是具有低折射率的环氧光粘结剂，这种环氧树脂的优点是可以用液体状施布，而后再用紫外(UV)光固化和变换。这种环氧的折射率可在1.49-1.59之间，而最好其折射率不大于1.58。其他适用的材料可包括别的环氧和粘合剂只要其折射率和掩模的折射率稍有不同。

保护层118应在施布填充剂120之前先行施布到结构86上并与之牢固结构。保护层118实际应完全覆盖住每一个结构86的整个表面。

当掩模88是用于穿透型相关器时，保护层118最好由钻石，钻石屑，或钻石类物质以喷涂，涂刷，真空沉积或其他方式沉积在结构上。如果愿意，还可采用清漆，氰基丙烯酸酯，尿烷或可紫外固化的透明环氧。也可采用其他材料。

当掩模88是用于反射型相关器时，保护层118最好是一种对所用相关器的光波波长不透明或可反射的涂层。这可以是金属涂层。优选的一种涂层材料是铝。其他合适的材料包括银，镍，铬和金。

记录相结构86的模图112最好完全是随机的模图如一种斑点模图，或是另一种型式的不规则模图。合适的随机模图的一个实例就是如图1中的随机斑点模图。另一适用的实例是如图4中所示的随机噪声模图112’。

模图112最好是一种不规则的随机模图，完全不规则的随机模图是空间上不相关的，亦即它具有均匀分布的亚波长相关区域，它们的尺寸小于约5微米。其结果是，它的交叉相关函数(本文将详细讨论)是零，并有很高的精度，其信噪比至少约20分贝。另外，它的自相关函数是一个以Driac-Delta函数，其实质是一个峰函数110，宽度只有几个微米使得证实的校验变得非常易于鉴别。

需增加掩模上每个点的展弦比(AR)，可以用增加单元相结构86的高度或厚度来达到，只要增加了每个点，亦即每个结构86的厚度范围，就因此而扩大了每个点上可编码的相位的范围，如果每个点87的尺寸不大于6微米或者甚至小于1微米时，则每个给定的掩模表面面积上的点87的数量就可以显著增加。因为每个点87的尺寸很小，所以在给定掩模上就有几百万个结构86可以编码，又因为AR值很高，对每个点87提供了更为大量的可编码的相位，再加上每个点87的尺寸又很小，所以模图中就可能有成千万上千亿的各种点87的编码相位。从而增加了模图的复杂性提高了拷贝和复制的难度。

举例而言，一个1毫米×1毫米的掩模具有1∶1的AR，每个结构86的尺寸或分辨率小于1微米，则模图就可能具有大于10⁶相位。如果AR为3∶1，则掩模的模图上可能有10²⁰或10³⁰个相位。从理论上讲模图可能的相位数是无限的，这是因为每个需要编码的点上可以被分辨的相位的数量在理论上就是无限的。

例如，当录制时可能记录的相位的范围是256位时，掩模上每个结构86就可以有256个不同的强度，然而相位数可以或多或少取决于给定记录介质或给定的复制介质可能达到的AR值，一个实例就是优选为256，因为它有利于实现8位数字化，这种在记录介质中采用的数字化可以用计算机控制对每个点进行编码而得到一个相位，但是最好也能适用于相关处理时的模数变换。尤其是，相容积掩模的点可以用256个不同的相位来编码，这就有利于和基准(或者输入)相关对比，这是一个SLM它上面的象素或点的灰度等级也是一个8位数可以从0到255，这是由一个或多个处理器来有选择性的驱动或控制的。

对于相容积掩模的给定的结构86而言，至少需要AR为1∶1以便可以选择性地记录或复制256种不同的厚度，于是每个结构86就可以用从1至256种不同的相来进行相位编码。只要每个点或结构86具有AR值为1∶1或稍大一些，则每个点或结构86就可以用至少256个相位来编码。当然，如果AR值更高，则每个结构86的可编码的相位范围就更大。

还可以有别的相位范围。比如用16位的可比相位范围，每个掩模的点就有从0到65536个相位。

III.掩模的记录

图5表示一个在如容积相记录介质或表面浮雕记录介质那样的记录介质132上记录随机模图112，一种斑纹模图的一个全息记录方案131的实例以便形成掩模88，或形成一个可以由此复制成掩模88的主盘，或形成一个主盘从而制成副盘，再从此副盘上复制成掩模88。这种经过记录处理而成的掩模实际上是一种主盘随机相密码，以便用于复制上千个输入掩模84，然后再加到目的物上，例如货物，卡片，标签……上，并且也用于制作基准掩模88以便用于每个相关器来阅读输入掩模84。

所示掩模漫射体122是做在磨砂玻璃上的，它上面有带斑纹126的光缆124，并有一个涂黑区128处在光缆W和L尺寸的外面从而限定了它的形状P(u，v)。漫射体122由激光器所发射的相干光源130进行曝光，当激光通过光缆124时被掩模漫射体122散射后由光缆处传到相距h处的容积相记录介质132上。因为光线通过掩模漫射体122的缘故使它传到记录介质132时，表征出具有很多不同幅值和方向的多次复数矢量，即所谓“相”。在随机状态下，这种光被记录在介质132上从而在介质132上产生很多亚微米级的相容积斑纹结构86。还可以在漫射体122和介质132或掩模88之间设置一个透镜。

漫射体122最好由准直光来照射，以便就衍射而言使光缆124和记录介质132之间的距离的临界值减至最小。记录的方案最好能安置成光源130的发散角，主盘漫射体122的散射角和记录的几何形状能够比较精确地匹配。最好采用波长至少于414纳米的氪激光器130以便保证有较高的分辨率从而使得到的结构86的尺寸可小于6微米，甚至可小于1微米。

为了想从大量的复数矢量中制造出尺寸很小，小于6微米的斑纹结构86，所以光缆124的尺寸大约是8毫米到约20毫米。光缆124的尺寸最好是大于记录介质的尺寸。掩模漫射体和记录介质之间的距离，h是从35毫米到100毫米以有利于得到6微米以下甚至是亚微米的记录结构86。光缆可以是水平或是垂直，或者矩形的，最好是正方形以便斑纹为圆形。

较好的掩模漫射体122是采用碎玻璃粉来散射通过它的光线，其他漫射体也可以是来产生斑纹或别的模图。其他合适的用作掩模漫射体的漫射体可以是梯度折射率型的漫射体，如美国专利No.5,365,354所披露的那种，现结构在此以作参考。

适当的记录介质132包括光敏聚合物，经重络酸盐处理的明胶板，重络盐明胶接板，宝利来(Polaroid)DMP-128光抗蚀剂，或者其他光抗蚀剂，它们的相都可以在所要求范围的相的范围有选择性地，在容积上有所变化，以形成所要的模图，或者在记录介质132中划出一块形成容积相结构86的构成，由所需随机结构而成的掩模。

记录介质132最好是用旋转涂层法涂在基片上的涂层(图5中未显出)，记录之前至少有一微米厚，最好不大于几微米(6微米)。适用记录介质132的Δn^max值最好至少约为0.002，并不大于0.02。Δ^max最好至少是0，并不大于2π。光源的波长最好至少约420微米，并不大于650微米。

一种较好的适于录成掩模结构86的相材料是全息光聚合物。其他材料包括光聚合物，那样的在此列举的材料都可采用。这类光聚合物的厚度T是不大于20微米，并具有最大的调制折射率Δn_max为约0.05。于是相材料的最大相调制Δ^max是等于2π/λTΔ_nmax，此处λ是光源的输出波长，采用一种低成本的小型激光二极管作光源，λ约为0.8微米，即可产生足够大的相调制以便记录成各种容积相掩模。

在记录介质132上录成的模图完全是随机性的，是由几百万个亚微米级的高AR结构86组成的纯粹的相模图。和激光卡相比，用这种方法的光记录的主掩模可在记录介质132的整个表面上保存下完全的空间的和瞬间的相干性，从而将模图记录下来。

这种记录是不可重复的，因为它所相关的很多因素都会从某一瞬间到另一瞬间暂时都在变化，一旦主掩模已经记录后，即不会再重复出现，例如，激光源的脉动，及温度的瞬间变化等，因此掩模一旦制成，实际上，得以证实的输入掩模84和另一个基准掩模88上的主密码(钥匙)必然是已经复制成了，其中可以采用的相关器应该不止一个。于是，一旦主密码录制完成，那就是唯一的掩模，可用作基础的主盘以产生其他的相容积基准88或输入84掩模。

IV.掩模的复制

A、制造主盘

图6到9是表示了一种利用上述记录方案制造主盘134(图9)的方法然后再用以制造副盘，并用副盘复制成掩模84和88并大量生产。图6表示一块空白板，亦即包括一块基片116，即方形或矩形的光刻胶用板，和一上面涂着光刻胶材料的记录介质132，图7表示将记录介质112曝光以记录所需随机模图，如模图112的步骤，应该指明，采用亚铁激光器作光源以照射漫射体产生斑纹模图，可以较好地控制光发散角，相调制深度(零序衍射)和掩模尺寸。

典型的曝光时间约为由12秒到几分钟之间的范围。在优选实例中，采用波长约457纳米的相干光通向梯度折射率型掩模以在记录介质132上记录随机模图。

图8表示曝光后的记录介质132’。在其顶端的浅色部位138表示了介质132’已经受到曝光，而底端的深色区域140则表示未受到曝光的记录介质，参考图9，采用正光刻胶，或是显影剂，已曝光的相材料138即被刻蚀掉而从未受曝光的相材料140上脱离。在基片留下了三维外形的高AR值的亚微米结构86，从而制成主盘掩模134。如图9所示，主盘134的结构86的最大高度Λmax至少约为1到2微米，而不大于约6微米。

参见图10，为了生产复制掩模用的副盘142(图11)，在主盘134的结构86上涂以导电材料144，优选的是银。然后，再在结构86上面和周围最好用电铸或电沉积法沉积上一层由金属组分构成的硬质材料以制成结构86的复制阴盘，负盘或反盘148。复模材料146最好是镍，镍合金，或其他金属或适当的合成材料。

如图11所示，所得的复制盘148有很多空穴152，各个都是亚微米结构，都是主盘134中结构86中某个结构相同的形状和尺寸。空穴152就都处在复模材料146的各个尖峰154之间，而各个类峰154正代表了主盘1 34上结构86中的空穴。

复制盘148制成后，可将它加到基片150上从而制成耐用坚固的副盘142，再依此可复制出其结构86与主盘134(图9)结构几乎完全相同尺寸，形状和AR值的掩模84和88。副盘142的厚度，尤其是其基片150的厚度应该适当的薄和柔软，以便所得的盘可以适用于辊印雕花复制，或者应该适当的厚或硬，以便所得副盘可以适用于冲压制得。

B、浮雕复制

复制的第一种方法是浮雕复印法，如辊压浮雕复印或冲压浮雕复印，如图11-13所示。将副盘142放在复制用介质板156的上方如图11所示，使副盘142对之施压如图12，压力如图12中所示箭头方向施加到介质板156上，使之变形而并充满到复制盘148的空穴中去，移动副盘142后(如图13)则在介质板156上即冲印或雕印，成高AR值的结构86，而制得成与图9中主盘132完全相同的掩模。

参见图14，副盘142移去以后，每个结构86上再涂上或沉积上一层保护材料，然后再加上填充剂120，并固化(养护)而最后复制成一般具有矩形断面的容积相掩模88。要是复制成的掩模88想做在标签上，则可在其背面158涂上粘合剂，致使该掩模88易于贴到其他目的物上。或者可将粘结剂基片160(见虚线)加在背面158，以使掩模88贴到目的物上。

这种复制方法非常适合于大批量生产。这种复制方法可以有很高的生产速度以获得很高的复制效率，典型的是每分钟至少可生产9400个。

适用于以冲压或辊花方式复制掩模的复模材料146应具有窄的分子量分布，使之质地均匀和一致，在复制容积相结构86过程中有预定均匀的收缩率。这在结构是亚微米或更小尺寸时，是特别严格要求的。这种复模材料146最好由分子量分布很窄的材料组成，以便小结构86达到亚微米的量级，在优选实施例中，要达到这种性能复制用材料的分子量分布的变化不能超过约20％。

优选的复制介质146适用于复制的例子是聚乙烯肉柱酸盐共聚物，其分子结构162如图15所示，聚乙烯肉桂酸盐是一种完全水解的聚乙烯醇(PVA)和肉桂酰的氯化物(CC)的共聚物，它有很长聚合物链结构，它的一个实例就是将具有很窄分子量分布的标号为162的该化合物做标签，它具有所要求的均匀性和一致性得以复制出很小的结构86。PVA的优越性是因为它可溶于水，能俘获水分子如同增塑剂一样。采用窄分子量分布的PVA就可以将它的均匀性交给聚乙烯肉桂酸盐。

图15中的分子162中用圆圈起来标号为166的脂基或羧基能控制其交联和提供很高的敏感性。分子162中，在碳链中的每个饱和碳(图中用椭圆形圈起标号为168)都提供了很好的刚性和均匀性。链烯官能团(图中用标号170标出的圆)可以控制其收缩从而使具有所需的高AR值的亚微米结构可以复制出来，因它在复制时收缩率为最小。苯甲基官能团(图中用标号172标出的圆)可以在加应力和冲击的情况下同时提供其刚性和结构稳定性，以使其暴露时，磨损，撕扯或重复使用时结构86的整体性。

制造聚乙烯肉桂酸盐时可用去离子水来校正PVC和CC。采用是否存在副产品盐酸来监测反应过程并作调整，当PVA和CC相结合和反应完成以后，就形成聚乙烯肉桂酸盐溶液，之后即可用旋转法涂在基片上，产生了3-5微米厚的很薄和均匀的涂层156，干燥后薄膜即可用于雕花复印，冲印或其他各种复制方法以从主盘中产生出高展弦比的结构。优选聚乙烯由桂酸盐就是因为它产生的结构86所具有的AR值可高达3∶1到20∶1。

C、环氧复制

参见图16，在基片142和复制盘148的峰和空穴之间上，直接加上一薄层塑料薄膜174，如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，即有机玻璃)聚碳酸酯，和一层可以固化的环氧树脂176，如Novlaod 61可用紫外固化的环氧树脂。如图17所示加压到薄膜174和粘合剂176上使粘合剂176充满其中空穴，并挤出多余的粘合剂176，适当加压以确保空穴148已被完全均匀地填满后，即使粘合剂176固化。如图18所示。如图18所示粘合剂176是可由紫外线固化的环氧，所以用大量紫外线辐照环氧176使之固化。典型时间是4-5分钟之内。根据粘合剂176的型号、在粘合剂176不再受UV辐照之后还可以继续固化。

粘合剂176固化之后将薄膜174除去，从而使复制盘148上的粘合剂176掀去如图19所示。其结果即得到一个复制而成的容积相掩模88，其高AR值结构86与图9所示的主盘掩模134的结构86相似、甚至是完全一致的。然后，再如图120那样在结构86上加上或沉积上保护层118，加上保护层118之后，再加上填充剂120，最终复制成掩模88。

利用如图16-20所示的上述的方法和步骤，即可利用在薄膜174和复制盘148之间注入环氧176成模的方法或在复制盘148上浇铸环氧176的方法大批量生产掩模，如掩模84和88。

在另一个优选的环氧树脂复制方法中如图56-59所示，采用漫射全权366或主盘134作主盘而不用上述的副盘142，仍以相似于上述的方式复制掩模88，将基片370，如一塑料卡片的表面中的一方形或矩形368部位作为接受环氧的预处理。再在方形部位368上放一滴环氧粘合剂372，如GAF 233即由内化达州，拉斯维加斯的Epic Inc.生产的环氧树脂。用一小辊轴(图中未显示)辊压漫射体366，以压出多余环氧并将漫射体366表面上的空穴填满。用甲醇擦去多余环氧。用紫外光曝光10秒种固化环氧，如图18所示。将漫射体366剥离开环氧372，然后再对环氧372作后养护(post-cave)。

参见图59，所得的掩模88具有所需高AR值，和与漫射率366或主盘132的随机模图一样的亚微米结构86，还可以，按要求，添加上保护层118和填充剂120。

V.相混合型掩模

如果将预定模图114和随机模图112一起记录在一个掩模88’上，则预定模图144即和随机模图112混合在一起记录下来并产生一个相混合掩模88’。图23所示的掩模88’即一实例，它包含如图21所示的随机模图112又混合了如图22所示的非随机的指纹模图114。仍可用上述的方法复制掩模88’。当将非随机的预定模图114混含在一起后，所得到的就是一个伪随机模图。

这种非随机模图的实例可见图1，22，24-26。图1和22所示是一生物统计学模图114，那是一个指纹。图24表示另一种生物统计学模图114a，那是一个虹膜图。图25表示的再一种生物统计学模图114b是一个视网膜图。图26表示的又一种生物统计学模图114c则是一个类条码模图。

其他的生物统计学信息，例如面像，手印，字迹，打字节奏，和别的人们能够读出的生物统计学信息都可用以搜索，以证实其是否相同。其他的非生物统计学信息则包括：(钥匙)，数码钥匙，数字信息，条码，标签，几何图案，高分辨率图像，高分辨率记号，水印等。

图23中的掩模88’是一个简化图，以便于解释。其中所得到的相混合掩模88’很类似于图1和图4中所示的掩模84和88，即用一个随机模图112最化在非随机模图114上，而非随机模图是看不见的，实际上不能用此处所讨论的方法扫描，复制来确认。这样，在证实时，基准掩模88’的随机模图112必须等同于输入掩模86’的随机模图112，同时基准掩模88’的非随机掩模114也必须等同于输入掩模86’的非随机掩模114才能获得认可的证实。这样的技术具有更为先进的保密性，其中的相混含掩模可以用容积相编码成肉眼完全不可察见，而任何别的检测器只能探出其存在但难于侦破。

这种相混含掩模是随机的，实际是伪-随机掩模。这种伪-随机掩模是由信息掩模混含在量化掩模中，它有较大的相关面积约3-5微米，而前述的完全随机模图的相关面积较小约不大于1.5微米到2微米。相混含掩模自相关函数类似于Dirac，但其峰值至少有10微米宽。

VI.相混含掩模的录制

图27-29表示了为了录制相混含掩模88’将随机模图112和非随机模图114混含在一起的双量化记录方案178和178’的两个实例。

在录制相混含掩模88’之前，随机模图112已录制在掩模180上可用如图5所示的方法，而非随机模图114则已录制在掩模182上。非随机掩模图114可以如图5所示的方法录制，或可用别的方法，比如用空间光调制器(SLM)和生物信息阅读器或扫描仪(图中未显示)联合进行。再参见图21和22，掩模180中已记录了随机模图112就作为量化掩模180，而已记录了非随机模图114的掩模182就作为信息掩模182。

为了将掩模180和182组合并记录成一个相混含掩模88’，将量化掩模180和信息掩模182紧靠在一起放置在相干光源130和待录制的掩模88’的容积相记录介质132之间。如图28所示，掩模180和182是互相重叠地靠在一起，而且信息掩模182是放置在量化掩模180和待记录的相混含掩模之间。光源130发出的光照射到两个掩模180和182上产生一个组合图像薄在记录介质132上，从而使记录介质132中录制成组合图像。

掩模180和182放在一个其中有一尺寸限定为W和L方孔的框架中，处在X_m，Y_m平面上。掩模180和182互相处在光学接触状态中，并由光源130的光辐照，待录制掩模88’放置在距掩模180和182相隔h的距离上，足以形成菲镊尔变换而产生一个完整的组合图像，从而将两个模图112和114混含而成一个相模图，并在X_o，Y_o平面处的记录介质132中将它用相编码记录下来。

记录介质132上录制混含模图112和114时的介质132折射率是随着光照射在介质132上的位置而改变的。这种受支配的折射率的变化由n(x，y)＝n[E(x，y)]来代表，其中n是相材料的折射率，n(x，y)是相材料在记录介质表面x，y位置上的折射率；即曝光后在平面(x_o，y_o)上的折射率，E(x，y)是录制时，记录介质132表面上曝光量分布。于是，相混合掩模88’所记录的相分布即为exp[jM(x，y)]。

图29表示了另一种双量化记录装置178’。从激光器130发出的光在通过掩模180和182之前先通过第一透镜186和第二透镜188，然后是一对光缆190和192，它们设置在掩模180，182和记录介质132之间。第一透镜186是显微镜的物镜，第二透镜是一准直镜188。掩模180，182和记录介质132之间的间距h可使得从掩模180，182发出的图像在到达记录介质132之前能经过菲镊尔变换并混含在一起。量化掩模180和信息掩模182是一起放在前光缆190的前面，而记录介质132是放在后光缆192的后面。前光缆190在两个掩模180，182的后面，将光源中发来的而无用的光挡住，后光缆在记录介质132的前面，也将无用的光阻挡住。

在优选的实施例中，信息掩模182中包括了一个指纹，而量化掩模180则是一全息漫射体，并有一随机斑纹模图，放在信息掩模182的前面。光源130是一准直氩激光器波长λ约457纳米。掩模180，182和记录介质132之间的距离h最好是约15厘米。记录的强度是约7毫瓦/厘米2，将混含掩模图像记录在记录介质132上的时间约为20秒。然后记录介质放到显影液中约90秒，如果所录模图合适，则将记录介质在100℃的温度中焙干以固化记录模图中的结构86，然后，可在所得的结构86上涂以硬的涂层118和填以填充剂120，另外，已显影的记录介质132可用作主盘134以复制其它相混含掩模；或者也可以用于副盘如副盘142以复制具有相同相混含掩模模图的标签。

最好量化掩模包含一个随机不规则的斑纹模图，因为这种随机的模图有利于提供一个双量化的安全图案。量化的一种水平是用造在掩模记录介质上的斑纹的形状来提供，而另一种水平是斑纹沿着记录介质的表面或平面上的位置来提供。

VII.相关器

一种普通相关器82是详细表示在图30-32中。这种相关器82利用在傅里叶平面(x_p，y_p)上的非线性来进行非线性变换。工作时模图由输入掩模84和基准掩模88经傅里叶变换而变为傅里叶变换的干涉温度。与其他相关器，如线性结点变换相关器，比较本发明的非线性结点变换相关器82具有较高的峰值强度，较大的“峰-底宽比”(peak-sideloberatio)，较窄的相关宽和较好的相关感光度，这都有利于使结构变小。非线性结点变换相关器82还有利于实现双编码技术是计算机或处理器194可以快速的进行必要的变换计算。为了使本发明的相关器能够具有亚微米的分辨率和至少能够分辨出其结构尺寸小于6微米的相容积掩模84或88的结构86，相关器本身就应该比其它相关器(如：采用模板或顺序匹配的相关器)有更高的分辨率。此外，由于有利的掩模结构和和相关器方案处理速度就和要比较的单元的数量无关。

相关器82的光源90最好是一个激光器，如激光二极管、氩激光、氦氖激光或其它的准直束光光源。如图30所示，从光源90发出的准直光束通过第一棱镜196即一显微镜物镜，和第二棱镜198即一f/3准直镜。显微镜物镜196将准直光发散而准直棱镜198则再使之聚焦成平行光而指向输入掩模84和基准掩模88。

然后光线通过掩模夹持器200，其中包括一对分隔开的光缆A₁和A₂；A₁中设置基准掩模88(P₁)A₂中设置输入掩模84(P₂)。光缆A₁A₂应安置成基准掩模88和输入掩模84都处在掩模夹持器200后面所设傅里叶透镜98的前焦平面202上。光缆A₁和A₂要安排成将两掩模之间隔开一个距离ΔX。前焦平面202(x_o，y_o)，基准掩模88和输入掩模84都和傅里叶透镜98隔开一个距离f。能量记录装置100是放置邻近傅里叶透镜98的后焦平面204(x_p，y_p)上，以便记录基准掩模88和输入掩模84通过傅里叶透镜98后所生成的干涉模图的结点能谱的强度。能量记录装置100最好是一个方形规则检测器(Squave Law Detector)或能谱检测器，它处在傅里叶透镜98的后焦面平204(x_p，y_p)上。适用的能谱记录器100之一是CCD摄象机。另一实例是一个SLM，即傅里叶平面空间光调制器。能亦记录装置100是用来以电信号或系列电信号方式输出所记录的图像。这种记录装置能够记录不大于6微米尺寸的像素，所以就能记录傅里叶变换时由这种小的相结构86所产生的干涉纹。

后焦点平面204(s_p，y_p)距傅里叶透镜98的距离为f。放在后焦平面204(x_p，y_p)上的焦透镜206是一个显微物镜，用来收集掩模图经傅里叶变换以后的干涉条纹，并将它们放大并聚焦在记录装置100上。

记录装置100还连一个拍摄器208，它最好是一个画幅咬合器(framegrabber)以便用电子俘获方式将图像记录在记录器100中，适用的画幅咬合器208的例子是已上市的商用画幅咬合器SNAPPY 30由Playlncorporated(2890 kilgore Rood，Rancho Cordova，Californie)生产。别的商用装置也能用。

拍摄器208是和计算机194或计算机194的处理器210相连，它最好包括一个或几个数字信号处理器即形成一个数字信号处理引擎(DSPEugine)。

由计算机194的主处理器所执行的软件最好能够处理记录装置100中拍摄下来的图像。

所俘获的由基准掩模和输入掩模傅里叶变换而成的信号经过计算机194或处理器210处理将它们进行反傅里叶变换104最好将俘获信号在进行反傅里叶变换之前作非线性变换102。反傅里叶变换可以是一种反快速傅里叶变换，在图32中用括弧(IFFT)²表示。适用于完成这种变换的PC上的软件可以是MATLAB，是由Mathworks Ine.，(24 Prime ParkWay，Natick，Massachasetfs)商业销售的数字处理软件。

非线性变换102和反傅里叶变换104也可以由数字信号处理引擎210来完成。适用的数学信息处理器的实例包括Texas Instrumewts，Inc.，(8505Forest Lane，Dallas，Texas)制造的TMS 320C40和TMS 320C80，例如，一个TMS 320C40处理器的处理能力可以在小于0.6秒内完成256×256次反傅里叶变换计算，如果需要更快的处理速度则引擎210可用若干对处理器联合起来。例如，一个由Adapfive Solutions，Inc.，(1400 NWConrptonDrive，Beaverton，Qregon)销售和CNAPS PC加速器单口插件板包含了128个单个处理器可以在14毫秒中完成640×480象素图像的4×9次相关处理。如果需要，引擎210可以对每一个由画幅咬合器208咬合的图像的象素有一个处理器。

再参考图1，经过非线性变换102和反傅里叶变换104之后的结果是一个反傅里叶变换谱图106显示在显示终端监视器上以便肉眼认定是否有相关点或相关峰存在。最好，认定步骤212是由计算机或处理器自动执行认定是否有相关点或相关峰存在。例如，数字信号处理引擎和数字信号处理软件可以用来分析结果而不需人的介入来认定是否有相关点或相关峰存在而且不必显示其结果。

认定步骤212完成之后，再有的步骤就是在是后已经认定了输入掩模84是否已得到证实的基础上进行的。

另一个优选的相关器实施例可见图33，光源是激光二极管，如LASERMAX型号LAX-200-680-20激光二极管，或LAS-685 30激光二极管，由Laser Max，Inc.，(3495 Winton Place，Buiediug B，Rochester，New Yovk)销售。由光源90发出的光经虹膜光缆216后到第一透镜196即一准直透镜，如一种焦距为194.5毫米的消色散准直双透镜，由JMLQptieal Industries，Inc.，(690 Povtland Avenul，Rochester，New Yovk)销售。然后光线通过第三透镜198是JML的消色转换双透镜，焦距也是194.5毫米。

通过第二透镜198后的光线再穿过输入掩模84和基准掩模88，输入掩模84和基准掩模88可以肩并肩地放在一个平面上，或者前后放置，当光线通过掩模84和88时，产生两个掩模的模图，然后，在通过一个DC块218，即一个在铬钙玻璃上的毫米见方的镀铬DC块之后模图经过傅里叶变换。

通过DC块218之后的模图由成像镜220聚焦在记录装置100上。成像透镜220最好是焦距为100毫米的TML消色散双透镜，记录装置100最好是CCD摄像机，如Cohu 1045-2100/AL 16 CCD摄像机，Cohu，Inc.，(5755 Kearny Villa Road，San Diego，California)销售，虽然图33中未显示，但摄像机100是和图像拍摄装置208和计算机194相连以完成组合掩模上基准模图的反傅里叶变换，从而进一步认定是否存在相关点或相关峰。

在相关器的优选实施例如图33中，激光器90是与准直透镜196相距一个距离S₁，约19厘米；准直镜196与转换镜198相距S₂，约24厘米；转换镜198与DC块218相距S₃，约19厘米；DC块与成像镜220相距S₄，约17.5厘米；成像镜220与摄像机100相距S₅，约25厘米。另外，转换镜198与输入掩模84和基准掩模88之间相距S_a，约4厘米；输入基准掩模84，88与DC块218之间相距S_b，约9厘米。

图34表示另一个相关器的优选实施例，其中用一个包含有SLM(空间光调制器)222，即一显示人的面像的生物统计学模图的掩模与另一个含面像的掩模84或88(取决于输入或基准掩模中哪一个是非SLM掩模)相比较。该SLM 222可与如计算机194那样的控制装置相连，即通向包含有基准掩模数据库是准备量化的，提供给SLM 222的模图信息源同时包括基准量化器掩模和信息掩模，而且由SLM 222显示的模图或掩模还包括一个相混含掩模的等同物。

可以用SLM 222生成的掩模模图的实例见图4。例如，SLM最好包括一个液晶显示器(LCD)实施例中，SLM 222包括一个64×64相可选择性改变的液晶单元或象素的LCD屏，这种象素相似于图4中的结构86。每一种SLM 222的相元素或象素可以假定有256种相水平，其中每一相水平可以用8位字的数字来代表。SLM 222是一种数字结构可以用数字驱动电路驱动而与执行基准掩模数据单的计算机相连接。

例如，在另一优选实例中，SLM 222是一个高分辨率的平面液晶显示屏，如在电视中所用的显示装置一样，由Epson(20770 Madrond Avenul，Torrance，California)销售，它需要一种视频图像阵列(VGA)作为输入信号，这种SLM 222的分辨率为640×480象素。它的输入可以和计算机的视频图像卡的输出相连接，使所有SLM 222的象素由计算机来驱动。Epson的液晶电视(LCTV)的特性如表1：表1

分辨率	640×480象素
分辨率	640×480象素	对角线尺寸	34毫米
象素尺寸	23×19微米	对角线尺寸	34毫米
象素尺寸	23×19微米	阵列周期	42×42微米
有效面积	40％	阵列周期	42×42微米
有效面积	40％	传输效率	33％

对于SLM 222的一个特殊象素，灰度水平是零(黑)是出现在最小光线传输小于8％时。光线传输是随着灰度逐渐增加而非线性地增加，当灰度达到255(白)时，就接近100％的传输。

别的适用于SLM 222的液晶屏包括Sony LCX003 BK，Sony LCX007AK两种液晶屏，都由Sony(550 Madison Avenue，Floor 33，New York，Nork)销售以及市场品牌为DIGITAL MICROVIEWER的LC屏，由TexasInsfvnmenfs，Inc销售。Sony LCX 007 AK液晶屏尤其适用于透射型相关器，因为它有高的分辨率和高的对比度。DIGITAL MICROVIEWER液晶屏则很适用于反射型相关器。

如图34所示的容积相掩模84和88还可以包含基准掩模88，以便实时生物统计学的证实信息能够得到处理，例如，SLM 222可以图像记录和拍摄装置或扫描仪(图中未显示)相联，将人的面像实时扫描下来再和掩模84或88相关比较以确定该人是否与有权占有的人相一致。输入掩模和基准掩模都可以包含SLM 222，即实时生物统计学信息可以由一个SLM 222来显示，而基准信息则由另一个SLM 222来显示，它也是用基准模图的数据库相联的。

图35，36表示了一个优选的反射型相关器224a的小型组件。外壳226是用塑料或金属制成，如铝或别的材料。光通道228最好是凵型的，具有第一支230，第一弯232，中支234，第二弯236，和后支38。

激光器90设在第一支230的端部，另有一个夹持器或支架230的端部，另有一个夹持器或支架242用坚固件将激光器90固定在外壳226上。激光器90的输出光通过一个双凹透镜244通向放在透镜244和分光棱镜248之间的准直镜246。而分光棱镜248是处在第一弯232中，准直镜246由放在外壳226上缝口里的透镜夹具夹持。

中支234的边壁252上邻近第一支230和中支234交界处附近有一对分开设置的光缆窗254和256，其中一个光缆窗254中放置基准掩模88或SLM 222，另一个光缆窗256中放置输入掩模84。外窗256与一缝口258相通，从中可插入一张带有输入掩模84的卡片或标牌，光缆窗254和256分开设置致使输入掩模84与基准掩模88相隔ΔX。

通道228中的中支234是和第一支230设置成约90°角。棱镜248设置在中支234的一端处，而在其相对的另一端上设置一反射镜260，在棱镜248和反射镜260之间的中支234上有一个傅里叶变换镜98装在一个夹具264上放在外壳上的的缝口里。反射镜260最好附加在一个安装在外壳226上并能精确调整反射镜260角度的夹具上。

通道228的后支238是和中支234成90°设置。反射镜260放在后支238的一端处，而其相对的另一端则设置一个记录装置100，而它又通过支架270装在外壳226上。

在小型相关器224a的优选实施例中，外壳226是由固体块料制成以保证其中主部件的精确位置和部件间的对准。激光器90是一个放在TO罐中的激光二极管其输出功率至少约1毫瓦，以具有足够的信噪比。准直镜246的焦距是45毫米，孔径22毫米。分束镜248最好是一个立体棱镜以使相关器224a可用作反射型相关器而更为小型化。傅里叶透镜98的焦距是48毫米。记录装置是一个CCD摄像机，或是装在外壳上的支架上的CCD芯片。

这种相关器224a是一种小型装置，因为其厚度，t，不大于约1.625英寸，宽度，w，不大于7英寸，而长度，1，不大于约10英寸。

图37表示了相关器224a的光路图。由激光器90发出的光经过双凹透镜244和准直透镜246到达分束镜248，然后再射向掩模84和88。从掩模84和88反射出来又带着他们的模图而到分束镜248然后转一角度指向傅里叶透镜98。通过透镜98后，再经过反射镜260的反射或折叠而到达有摄像机100处的输出平面上。由摄像机记录的经傅里叶变换的掩模图先是经过非线性变换而后是经过反傅里叶变换以确定输入掩模是否是证实的。

图38表示了另一种优选的反射型相关器224b的实施例。其中的激光器90和摄象机100都放在外壳之内。由激光器90发出的光经过衰减器272和空间滤波器274后再由抛物镜287反射而指向分束镜248。通过分束镜248的光经过掩模84和88的反射而对指向分束镜248。带着掩模模图的反射光通过傅里叶变换透镜98后再由分束镜248偏转而指向第三反射镜280。经过反射镜280的折反射后，光线经过显微物镜282的聚焦而落到摄像机100上，然后再和PC 194的画幅咬合器相连接。

如图38所示，激光器90是设置在与反射镜278成锐角的位置上，激光器90与反射镜228间的角度约为30°或60°；优选的角度是45°。因为采用了抛物反射间278和激光器90又放置在组件278，248，84，88，280，282之间，所以本发明的相关器224b也是十分有利于型化的。

图39表示了一个优选的小型透射型相关器284的实施例，其中激光器90和摄象机100都放在外壳的内部。激光器90发出的光经第一反射镜286反射后再通过空间滤波器288。然后光线经第二反射镜290反射后透射通过由夹持器292夹持的掩模84和88。光线在经第三射镜294反射之前还通过傅里叶透镜98，然后再到零序透镜296和摄象机100。

图40A-40C表示了利用相关器298来实时地证实一个生物统计学信息。即一指纹，光线由激光器90出发经过一准直透镜300和分束镜302，其中它照向两个掩模，一个是在卡94上有容积相掩模标志的掩模84，另一个是在SLM 222上有一指纹模图的掩模88。掩模84和88上的模图被反射而通过傅里叶透镜98，分束镜302和像镜304，然后由摄像机100记录。摄像机100与计算机194相连，并作非线性变换和反傅里叶变换而决定输入掩模是否和基准掩模相一致，因为模图是一个干涉图，所以激光器90的相干长度应该比模图之间的最大光程差更长一些。

掩模88是一个SLM 222它与指纹获取系统306相连，该系统包括一个扫描仪308用以将寻求证实的人310的指纹扫描下来。可以采用商用的指纹获取系统。扫描仪308用导线312与SLM 222相连以对SLM 222提供该人310的扫描指纹。导线314也将计算机194和SLM 222相连以向SLM 222提供量化掩模，其中采用了相混合掩模。

参见图40C，这样的实例是非常适用在一个终端316上，比如一个ATM机等，其中使用该终端316的人310是和一张卡94上的标志上的掩模84相对比的。在操作时，卡94带着标志塞入机器316中并由相关器298来阅读，塞卡94的人310再将他的手指纹在扫描仪308上，扫描仪308扫描该指纹并将其送给SLM 222。该量化掩模可以在扫描掩模的同时，或之前或之后被下载到SLM 222上。SLM 222然后显示这个被扫描的指纹，于是即可和卡94的掩模作相关比较。下载到SLM 222的相模图即可由计算机194可取出的已经存储好模图的数据库来提供。

图41A和41B表示了采用卡片阅读器330中的相关器318上的一个缝隙来打开进入安全区的门户321。将一个欲进门人的身份卡94插入到相关器318中使其标志84位于相关器318内邻近基准掩模88处。参见图41B，光线由激光器90发出经反射镜320反射而通过准直镜322再通过基准掩模88和标志上的输入掩模84。从穿过两个掩模84，88后的模图经过傅里叶透镜98后经第二反射镜324反射而又通过加一透镜326又经第三反射镜328反射后射向相连的与计算机194摄像头100基准掩模88是由与计算机194相连的SLM 222提供。

如图41A，计算机194通常是一个与门户电子开关323或门户电子锁332相连的，只要身份卡94上的输入掩模84被基准掩模88认定了它的证实性，则门户也被计算机194打开。摄像头100输出一个视频信号(可以是NTSC型的视频信号)到总线334(可以是RS-232型的)后再到计算机194的画幅咬合器208。另一条最好是双向的总线336把计算机194和门户的电子锁332相连以便计算机194监测门户321的启和状态。

图42A和42B表示了另一相关器组件338，其中的相关器340是用来认定输入掩模84或输入标志84是否得到证实的，但掩模或标志84并不放置在基准掩模88邻近的平面之中。激光器90输出的光束342由第一反射镜344反射通过针孔346经过第二反射镜348反射射向准直镜350。然后光线同时通过基准掩模88和分束器352。该分束器352将光线342中的一部分354射向输入掩模扫描装置356。该扫描装置包括一个反射镜将光线354射向目的物94上的掩模84。该目的物94可以是传送带360上的很多箱子358中的某一个箱子358。

从掩模或标志84上反射返回来的光线356到达扫描组件356。其中光线356经反射镜反射到分束器352，再由分束器352将返折光线356射向傅里叶变换透镜98，而光线342的另一路则在经过基准掩模88之后，也射向傅里叶变换透镜98。傅里叶透镜98将透过基准掩模88的模图和输入掩模84的模图一起作变换而形一束362再被镜364反射而到摄像头100。

虽然在图42A，42B中没有显示，但摄像头100是和一个画幅咬合器和计算机联接在一起的，并且由此而完成非线性变换和反傅里叶变换以便获得结果认定输入掩模或标志84是否是证实的。因为相关比较时掩模84和88并不处在同一平面上，所以还要在结果上加上一个二次项作补偿以消除因此而产生的二次项。

尤其是当分束器352放在傅里叶透镜98的前焦平面上上，而输入掩模84却不在该处时，分束器352分束后的光线354在到达傅里叶透镜98之前还必须再经过一段到输入掩模或标志84的来回路程，那就要比从基准掩模98到透镜98的路程长，所以会由此而引入一个二次项。清除这个二次项就可以保证精确实现相关处理。

这种相关器组件338表示了它扫描箱子358上标志的情况，那么相关器340作为相关器组件的手持的一部分，就可以用来对储藏室，库房或其他地方的商品扫描其标志84，以便以此确定其证实性。

VIII.工作原理

A、容积相掩模

参见图5，考虑一个受光缆函数P(x_M，y_N)调制的透射型掩模。一个准直的干涉激光束照在平面(x_M，y_N)上的记录介质上，在第二平面(x_o，y_o)产生一个光强度呈角度分布的模图，由下列等式表示：

J (\overset{&RightArrow;}{S}) = A \cos \overset{o}{U} &Integral; &Integral; {dx}_{o} {dy}_{o} e^{- ik \overset{&OverBar;}{{sr}_{o}}} W ({\overset{&RightArrow;}{r}}_{o})

(等式1)其中W是可变强度交叉相关函数，

W (\overset{&RightArrow;}{r}) = < \tilde{I} (\overset{&RightArrow;}{r} + {\overset{&RightArrow;}{r}}^{l}) \tilde{I} ({\overset{&RightArrow;}{r}}^{l}) >, &lang; . . . &rang;

是统计的集平均值，s＝(s_x，s_y)是方向性余弦矢量，(s²＝s_x ²+s_y ²+s_z ²＝1)是观察方向和z轴中的夹角，和k＝2π/λ。经过理论分析可得：

J (\overset{&RightArrow;}{s}) = P &CircleTimes; P = A \cos \overset{o}{U} &Integral; &Integral; P (x_{M}, x_{M}) \times P (x_{M} - \frac{λ_{R}}{λ} s_{x} \cdot h, y_{M} - \frac{λ_{R}}{λ} s_{y} h) {dx}_{M} {dy}_{M}

(等式2)

其中

是观察方向和z轴之间的夹角，λ_R是是记录的波长，和是自相关和交叉相关的符号，上述的等式是以随机模图的基础统计光学理论为基础的。

为简单起见，假定光缆函数是最简单的矩形和λ＝λ_R，可得到：

R (x, y) = rect \frac{x}{L} rect \frac{y}{W}

(等式3)

其中rect(……)是直肌函数(rectus function)，(L，W)是光缆在平面(x_M，y_M)上的尺寸。

上面的等式2即变为：

J (s_{x}, s_{y}) = D \cos \overset{o}{U} Λ (\frac{s_{x}}{s_{x_{o}}}) Λ (\frac{s_{y}}{s_{y_{o}}})

(等式4)

其中(……)是三角函数：

s_{x} = \frac{L}{h}, s_{y_{o}} = \frac{W}{h}

(等式5)

这种用于携带证实信息的相掩模，即不论是一个随机模图或是一个信息掩模模图和一个量化掩模模图的混含模图是以广义的光缆概念为基础的，其中的通常仅以窗效应为典型特征的光缆函数P(x，y)就被广义光缆函数G(x，y)所替代，亦即，一般说，是一个复变函数，它提供了综合的信息内容。

对于特殊的相掩模，其中信息掩模是被量化掩模所量化广义光缆函数即变为一个纯的相函数其形式为：

G(x，y)＝exp[i(x，y)] (等式6)

在有两个比较“平滑”函数的简化情况下，自相关函数产生如等式4一样的形状，而当这些“平滑”函数是不相同时交叉相关函数并不恒等零。至于在两个“噪声状”函数的情况下，且交叉相关函数恒等于零时，自相关函数是Dirac-delta型的。

这种对于完全随机相编码掩模模图的Dirac-delta响应是和由Gabor理论描述的所谓“Gabor存储”所代表的处理“噪声状”模图的过程十分相似的，那就是在要相关处理的两模图达到完全相同之前，它是恒等于零的。任何较高的相关“岛”都会破坏它。

其结果是，在广义光缆函数情况下，其中λ＝λ_R，等式2即变成

J (\overset{&RightArrow;}{s}) = G &CircleTimes; G = A \cos \overset{o}{U} &Integral; &Integral; G (x_{M}, y_{M}) \times G^{*} (x_{M} - s_{x} \cdot h, y_{M} - s_{y_{M}} \cdot h) {dx}_{M} {dy}_{M}

(等式7)

其中的星号(*)是一个契合符号。当考虑到如等式6那样的一个纯相噪声状函数时，则对于两个相同的光缆函数等式7即变成Delta-dirae函数；而对于两个不同的光缆函数则等式7变成恒等于“零”。

其实例即由图43-50所表示。

图43-44表示了两个“平滑”函数的实例。图45表示了它们的自相关函数，而图46则表示了它们的交叉相关函数，注意到它们的自相关函数并没有Dirac-delta函数形状，而且其交叉相函数也不等于零。图47，48表示了两个“噪声状”函数G和G’的实例。图49表示了它们的自相关函数，图50是它们的交叉相函数。注意到“噪声状”函数的自相关函数的确具有Delta-dirae形状，而其交叉相关函数恒等于零。

参见图32，51和52，当提供一个处在平面(x_o，y_o)后的傅里叶变换透镜来对一个输入掩模84的证实性进行认定的时候，可以得到下列在角空间和傅里叶空间之间的变换式：

s_{x} {&RightArrow; f}_{x} = \frac{s_{x}}{λ}; f_{x} = \frac{x}{λF}

(等式8)

s_{x} &RightArrow; = f_{y} = \frac{s_{y}}{λ}; f_{y} = \frac{y}{λF}

(等式9)

其中(f_x，f_y)是空间频率，F是傅里叶变换透镜的焦距。等式8和9表示了角空间总可以转变成傅里叶空间，反之亦然。利用等式8，9可以得到：

x + λF \cdot f_{x} = λF \frac{s_{x}}{λ} = F {\cdot s}_{x}

(等式10)

x = λF \cdot f_{x} = λF \frac{s_{x}}{λ} = F = F {\cdot s}_{y}

(等式11)

这样，等式7可以在λ＝λ_R时变成下列形式：

J (x, y) = A \cos θ &Integral; &Integral; P (x_{M}, y_{M}) \cdot P^{*} (x_{M} - \frac{x \cdot h}{F}, y_{M} - \frac{yh}{F}) d_{x_{M}} D_{y_{M}}

(等式12)

此处(x，y)代表傅里叶平面(x_p，y_p)如图32和52。在此上下文中，反结点傅里叶变换(JFT)具有下列形式(在傅里叶平面上)：

J(x，y)＝|R(x，y)|²+|S(x，y)|²+|R||S|I(x，y) (等式13)

其中R和S是普通目的物复变函数r和s的傅里叶变换和2|R||S|I(x，y)则是一个干涉项，且余弦项I(x，y)具有下列形式：

I (x, y) = \cos [2 π (f_{x} {\cdot Δ}_{x} + f_{y} \cdot Δy) + φo] = \cos [2 \frac{π}{λF} (x \cdot Δx + y \cdot Δy) + φ_{0}]

(等式14)

其中采用了等式10和11，Φ_o是一个常数相项，(Δx，Δy)确定了目的物在(x_o，y_o)平面中的相对移动。

对于两个相同的“噪声状”目的物的反结点傅里叶变换是等效于一个目的物用(Δx，Δy)值作的移动，这样，得到一个稳定的干涉项I(x，y)。这种情况是和将一个没有扭曲的漫射体目的物作偏移和在双曝光全息干涉测量法中的情况是一样的。除了后者是二次利用基准束对同一目的物作全息记录外，这种模拟方法是完全一样，然而从数学观点来说，在等式14中的干涉项几何是和双曝光全息干涉测量法完全等同的。

两个不相同的“噪声状”目的物的反结点傅里叶变换是等同于全息干涉测量法的两次曝光之间的漫射体目的物结构有很大的扭曲变形。然而现在(Δx，Δy)偏移，并不能被精确确定，亦即，这是一个随机变数，等式14中的余弦项必须用一个统计集平均值来代替，其形式是：

<I(x，y)＞≡0 (等式15)

于是，如在全息干涉测量法模拟中一样，不存在稳定的干涉条纹，等式14中的干涉项等于零。

本发明的普通光缆双量化系统是很好地由图4、21-23和32表示出来。图32就是这类优选系统的概略代表，结点傅里叶(JEF)相关器对一对掩模84和88作相关处理，各个掩模都可以具有在一起的信息掩模和量化掩模两个掩模，以确定是否输入掩模84得到基准掩模88的认定。

将等式4导入等式7的形式，并利用等式10和11的变换，则等式13和14中的反结点傅里叶变换(JFT)即如下联合而当光线通过掩模84或88或从它们反射以后提供一个在傅里叶平面(x_p，y_p)上的光强度。

J(x，y)＝GG+HH+2GHI(x，y) (等式16)

其中G和H是导出的光缆代表信息，

并可以与随机掩模接触时记录下来，如图27-29所示。2GHI(x，y)是干涉项。符号表示自相关或交叉相关。I(x，y)是等式14中的余弦项。根据等式12和参见图14，交叉相关函数有下列形式：

G &CircleTimes; H = A \cos &upsi; &Integral; &Integral; G (x_{M}, y_{M}) {xH}^{*} (x_{M} - \frac{x \cdot h}{F}, y_{M} - \frac{yh}{F}) {dx}_{M} {dy}_{M}

(等式17)

其中(x_M，y_M)是掩模的的主记录平面，h是模图或被记录模图(图4及27-29)到记录平面(x_o，y_o)之间的距离，和F是傅里叶透镜98的焦距。

参见图28，被记录的模图可以是一个组合模图。组合模图的例子就可以是当记录一个相混合掩模时，其中一个信息掩模180是混含着一个重叠放置在一起的量化掩模182见图28。当从组合掩模180和182中完成一种菲镊耳变换或干涉在平面(x_M，y_M)上产生出一个复合图像然后又在平面(x_o，y_o)上记录成容积相掩模时，如图14和16，则可以得到很高的保密性。

菲镊耳变换获得掩模180和182集成或混含在一起，使得它们被记录成容积相掩模132而形成相混含掩模，而且把信息掩模和量化掩模都混含在一起，不论用光学或其他方法都无法分离。这也反映在等式13和17之间有很重要的差别，这两个等式之间的主要差别就是在等式17中反映出附加的完成菲镊耳变换的记录步骤。这个新加完成菲镊耳变换的步骤就把信息掩模和量化掩模混含在一起产生一种双保除水平，即本发明的普通光缆双量化证实系统。

在这个新的系统中，等式16中的干涉项，和由此而得的JFT相关峰是稳定的，亦即，只要两个需作相关处理的相混含掩模能独立地同时满足下列条件，则JFT相关峰并不等于零：(1)输入掩模84的信息掩模是和基准掩模88的信息掩模完全相同；(2)输入掩模84的量化掩模是和基准掩模的量化掩模完全相同。本发明的相混含掩模可以有四种情况，它们的干涉项可总结如下，见表2：

表2

情况	两掩模的量化掩模间	两掩模的信息掩模间	干涉项是否存在
情况	两掩模的量化掩模间	两掩模的信息掩模间	干涉项是否存在	1	不相同	不相同	不
2	不相同	相同	不	1	不相同	不相同	不
2	不相同	相同	不	3	相同	不相同	不
4	相同	相同	存在	3	相同	不相同	不

应该指明：当只采用随机模图掩模时，则输入掩模84的随机掩模模图必须和基准掩模的完全一样才能作证实处理。当只采用随机模图时，就没有信息掩模模图作比较。

在上述表2的情况1和2中，很明显等式16中的干涉项是零，不出现相关峰。在情况3中等式17中的干涉项是零，因为对于不同的噪声状目的物交叉相关函数恒等于零，如图54所示，至于情况4，则干涉项并不等于零。这可以用二种方法来解释：(1)如在双曝光干涉测量法中那样情况4是等效于仅仅对目的物移动作干涉，从而它产生了稳定的干涉条纹；和(2)当随机掩模是相同时，I(x，y)余弦项是稳定的，且对于G＝H，自相关函数GG并不等于零。

例如，一个随机高斯模图可以用作量化掩模并可是一个高斯漫射体等。该模图用相参数来发送。这种安全掩模的最小的细节，尤其是那些决定其空间分辨率的细节可以由下列等式来表达：

a_{x} = \frac{λh}{L}, a_{y} = \frac{λh}{w}

(等式18)

其中L和W是在记录平面(x_M，y_M)(图14)上的光缆的尺寸，h是记录平面和待记录掩模132所处平面(x_o，y_o)之间的距离。于是记录参数就限定了量化掩模的空间分辨率，亦即，当记录时，量化掩模的随机模图中的结构的距离有多远。

当信息掩模是一个“噪声型”模图时，比如一个指纹模图，它的分辨元素可以限定成(δ_x，δ_y)并可变换成下列的交叉相关平面(x，y)上的分辨元素：

W_{x} = \frac{δ_{x} \cdot F}{h}, W_{y} = \frac{δ_{y} \cdot F}{h}

(等式19)

其自相关函数GG即如图55所示。根据等式14，余弦项的空间周期或I项即为：

T_{x} = \frac{λF}{Δx}, T_{y} = \frac{λF}{Δy}

(等式20)

这样，在等式14的干涉项中的可观察的周期数是：

N_{x} = \frac{{2 W}_{x}}{T_{x}} = \frac{2 δ_{x} {\cdot Δ}_{x}}{λh}

(等式21)

N_{y} = \frac{{2 W}_{y}}{T_{y}} = \frac{2 δ_{y} {\cdot Δ}_{y}}{λh}

(等式22)

例如：当δ_x＝200微米，λ＝0.8微米，Δ_x＝1厘米，和h＝5厘米，N_x＝100时，就有足够数量的条纹以便在本发明的非线性结点变换相关器的JFT输出(认证)平面(x_p，y_p)上产生出很强的相关峰。

B、相关器

参见图33-40A，40B，41B和42B，尤其是图30和32。当相关器工作时，光线是通向其有模图P₁的基准掩模88和具有模图P₂的输入掩模84。输入掩模84放在光缆窗A₁上。基准掩模88放在光缆窗A₂上，两者都处在傅里叶透镜98的前焦平面或输入平面(x_p，y_p)上。当光线通过掩模84和88或从掩模84和88反射时，输入平面的相一光的波动即被畸变，当光线通过傅里叶透镜98时掩模模图即完成了傅里叶变换从而形成两个模图之间的干涉。其中的掩模是一个相混含掩模，每个模图包含着输入模图和基准模图相混含的模图。

傅里叶变换之后，光线在输出平面，亦即后焦平面或傅里叶平面(x_p，y_p)上的干涉能谱的温度即被记录在CCD摄象仪100上。图像处理软件最好由计算机194以及画幅咬合器208来执行，以此可以读出摄象机100中干涉能谱图的数字地图再输到计算机100中去。

在傅里叶平面上产生的能谱温度I可以由下列等式来代表：

I＝|F{P₁A₁+p₂A₂}|²

= \frac{1}{λ^{2} f^{2}} [\begin{matrix} {| P_{1} * A_{1} |}^{2} + {| P_{2} * A_{2} |}^{2} + (P_{1} * A_{1}) {(P_{2} * A_{2})}^{*} e^{- j \frac{x_{2} Δx}{fλ}} \\ + {(P_{1} * A_{1})}^{*} {(P_{2} * A_{2}) e}^{- j \frac{x_{2} Δx}{fλ}} \end{matrix}]

(等式23)

并由摄象机100记录，在等式23中，大星号(*)表示了“混含”，而小星号(*)则表示复数共轭。

等式23中前两项对于认定过程并不重要。最后两项则是输入掩模85和基准掩模88，即模图P1和P2交叉相关而成模图的判据。

一个反傅里叶变换即最好是一个反FFT，是由计算机194完成，好采用计算机对记录下的能谱用数字信号处理引擎来完成。这种FFFT谱图包括4项，并谱图I的反傅里叶谱图I’表示：

I^{'} = \frac{1}{λf} [{(P_{1} A_{1})}^{&CircleTimes;} {(P_{1} A_{1})}^{*} + {(P_{2} A_{2})}^{&CircleTimes;} {(P_{2} A_{2})}^{*}]

[+(P₁A₁)(P₂A₂)^**δ(x₃+Δx₃)](等式24)

其中表示相关处理，A₁和A₂是相关器的光缆窗，f是傅里叶透镜98的焦距，λ是光源90的波长。

等式24的前两项是两个掩模模图P₁和P₂的自相关处理，掩模中心点ξ＝0，亦即CCD摄像机在FFT谱图上的象素是320，等式24的最后两项是模图P₁和P₂的交叉相关处理，模图P₁和P₂分别位于X₃和-X₃上。这种交叉义相关处理项是认定输入掩模84证实性的判据。在反FFT变换上的相应的距离Δ是由计算得到：

Δ = \frac{Na}{Δ x_{3}} = \frac{NaΔx}{Mfλ}

(等式25)

其中N是摄像机100的象素总数，ΔX是傅里叶透镜前焦平面上的两个掩模模图之间的间距，a是摄象机各象素的象素尺寸，f傅里叶变换透镜的焦距，λ是光的波长，M是显微镜的放大倍数。

在摄像机100前设置显微物镜的目的是将由傅里叶变换把两掩模84，88模图生成的高频干涉条纹加以放大。将傅里叶透镜98后焦平面上的条纹放大就使CCD型摄像机100要记录的条纹能够具有至少约10微米的分辨率。由透镜206提供的放大倍数M可以籍移动该透镜206与傅里叶透镜98之间的距离来调整。当条纹(fλ/Δx)至少约大于摄像机象素尺寸a的四倍时，放大倍数M应是优选的或接近于最佳值。最好是所记录的傅里叶变换模图，即能谱图至少具有约100条灰度足够的条纹，这样当完成反傅里叶变换时才能产生具有大幅度差的温的相关峰。

摄像机10的定位是十分严格的。摄像机100应放置在能谱平面的高频区中，在傅里叶透镜的后焦平面上，以防止零序衍射光进入摄像机100中，因为零序衍射光不包括模图信息，但包含了光缆信息，它不因掩模图是否相同而总是具有直的干涉线。而且零序衍射光总要比由掩模84和88来的光的强度大好几个数量级。零序衍射光不应该进入摄象机100还因为其有很高的光强而会使摄像机100饱和并把有用的傅里叶变换后掩模模图信息烟没。

摄像机100的记录单元，如电荷耦合器件(CCD)，应该设置得尽量靠近傅里叶透镜98的后焦平面上，以使摄像机100能记录下傅里叶变换后的掩模的确实图像，亦即能谱图。因为这个位置的任何偏差都将引起直干涉线的模糊的扭曲，从而使反傅里叶变换谱图中的相关峰受损。已经测得大约当CCD单元的移动范围是一毫米时峰的信噪比的变化就大于2。

设置摄像机100时比较精确的定位方法之一是分析能谱的零序分量。当由两个掩模模图的两个零序斑点相重合时，就标志着摄像机100的记录单元(CCD单元)就已落在傅里叶透镜98的后焦平面上了。应该把零序调得它有最大的衰减。于是就将记录单元相对傅里叶透镜前后移动，实际上就是调谐相关器，直到达到该目的为止。

用摄像机100探测到的傅里叶变换的干涉温度包括了位移项(biasterm)和干涉项，如

[FT{S(x，y)}]×[FT{R(x，y)}]^*

其中FT是傅里叶变换而星号表示了相共轭如果掩模是被设计成其空间频率大于图像的空间频率，就如模图位于掩模之下，则摄像机将仅仅检测到由傅里叶变换输入掩模模图和基准掩模模图而产生的组合信号f(x，y)exp[jθ(x，y)]中的相掩模部分。

当输入掩模84的模图和基准掩模88的模图是相同的时候，输入掩模84是证实的，能谱图和反傅里叶变换产生干涉模图是直的条纹，它相应于两个峰110，如图53所示。当两个掩模不相同时，则干涉模图即受扭曲，且峰366也限定得不太好，见图54，其中峰366的幅值比那很容易自动化认定其证实性的峰110至少要小两个数量级。最好是当掩模84得不到证实时分析结果没有峰值。这种情况就图1中的108b来表示。

尤其是，如果输入掩模的相分布θ(x，y)和基准掩模的相分布q(x，y)是相似或一致时，则输入掩模84将认定是证实的。最好是相关器能制成：当输入掩模的相分布θ(x，y)的主要部分和基准掩模的相分布q(x，y)是相似或相同时则认定输入掩模84是证实的。

在一个相关器的优选实施例中，见图30，摄像机100是一个CCD摄像机，所记录图像的象素是640×480，N＝640，和a＝10微米。两个掩模即掩模84和88之间的间距ΔX＝15毫米；傅里叶透镜98的焦距f＝17.5厘米，激光器90的波长λ＝154纳米，显微物镜206的放大倍数M＝12。由上述等式2，交叉相关的峰的中心将处在ξ＝82。参见图53，将有尖峰产生在ξ＝+Δ和ξ＝-Δ上，当两个掩模图P₁和P₂是相同时，在两个边带中保留有一个中心峰在ξ＝0处(未显示)。

然而，因在输入平面(x_o，y_o)中有限定的空间带宽产物，它要分配给由输入掩模84，基准掩模88和间隙ΔX所产生的模图，所以要进行补偿；要从中确定把由掩模84和88中得到的相关模图从输出平面(x_p，y_p)中的其他不需要的项中适当分离出来。另外，在输出平面中还有别的非线性。其结果是，在输出平面上的结点能谱中的相信息是非线性的，而且其非线性是还是可变的。

为了补偿起见，本发明的非线性结点变换相关器采用了在傅里叶平面(x_p，y_p)上的非线性性质以非线性地变换这个傅里叶变换的干涉温度。为了使相关器适用于数字处理，从而可以采用数字SLM，用摄像机100记录的结点能谱是被二进制化成两个数值，最好是结点能谱被不同程度的非线性性变换并采用多电平阈值函数以二进制格式来代表。对一个非线性匹配滤波器，即k＝1，其中k代表了非线性性的大小，匹配滤波函数是由非线性性的一般形式作变换，并采用一可变阈值函数以二进制格式来表示。

参见如图34由基准掩模88出来的信号是用r(x+x_o，y)代表，而输入掩模84信号用s(x-x_o，y)来代表，在输出平面上的光分布就是两个掩模84和88的输出图像函数作傅里叶变换的相互干涉图。为了补偿前述的非线性，采用Koxma模型以便在第一阶的贝塞尔谐波项(V＝1)中获得如下的结点能谱的校正的相信息。

g_{1 K} (E) = \frac{{2 Γ (k + 1) [R (α, β) S (α, β)]}^{k}}{Γ (1 \frac{v - k}{2}) Γ (1 + \frac{v + k}{2})} x \cos [2 x + Oα + φ_{S} (α, β) - φ_{R} (α, β)]

(等式26)

其中Γ是珈码函数，R和S是上述图像函数r(x+x_o，y)和s(x-x_o，y)的傅里叶变换，φ_R和φ_S是它们的常数相，α和β是它们的空间频率，K＝1相应于线性器件，K＝0相应于一个强箝位非线性性，E是干涉温度分布，X₀是图像变换参数。如果输入掩模信号和基准掩模信号是相同的，则等式26可以简化下列形式：

g_{1 K} (E) = \frac{{2 Γ (k + 1) [R (α, β)]}^{2 k}}{Γ (1 \frac{v - k}{2}) Γ (1 + \frac{v + k}{2})} x \cos [2 x_{0} α]

(等式27)

并将产生自相关信号的作阈值处理后的结点能谱图。应该指出，不同的非线性的烈度K，将产生具有不同特性的相关信号。对于高的非线性变换，K相对较小，而高的空间频率就很突出，相关处理变得更加敏感而易于鉴别。这种非线性变换最好是在完成反傅里叶变换之前完成，且特别适用于掩模84和/或88中有一个或两个都是SLM的场合。

当指纹被用作信息掩模时，一种指纹窗即按原始指纹大小所作的形态逼近操作可以有助于增加认证的鉴别性。当实测的指纹略为偏离基准指纹的指示方向时这种指纹窗是特别有用的。在操作时，相编码指纹由指纹窗放大了。

当掩模84和88并不处在沿相关器光轴的同一平面上时，见图42A和42B则在输入传输函数中所增加的二次相项必须要消去。在图42A和42B中输入传输函数是来自于基准掩模88。随着这二次相项的消除，相关器使用更为灵活，制造更为简单。

输入掩模84和基准掩模88放在同一平面上的相关器的输出包含有三项。一项是输入掩模84信号或模图的自相关和基准掩模88信号或模图的自相关在光轴上的和。其他两项是输入掩模信号和基准掩模信号之间离轴衍射的交叉相关函数。这两项交叉相关项是和光轴对称的，它们表明了掩模84和88的存在和位置。在傅里叶平面上的非线性变换是用来改善相关器的性能的。

掩模84和88处在不同平面上的效果使编码出的结点能谱对于每个相关项具有不同的二次相函数或“啾”声函数。其结果是相关器具有三个输出平面。在光轴(DC项)上的自相关函数是聚焦在其中的一个输出平面上。参见图42A和42B，这种相关器340是一个啾声编码结点变换相关器。

在一个单个输入平面一单个输出平面的相关器中、正如图30和32所示，由基准掩模88来的信号和由输入掩模84来的信号都位于同一个输入平面上。对于基准掩模相信号r(x+x_o，y)和输入信号s(x-x_o，y)而言结点能谱是

E (α, β) = {| I (α, β) |}^{2} = {| S (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |}^{2} + {| R (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |}^{2}

(等式28)

+ S (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λff}) R^{*} (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) \exp (- j {2 x}_{0} \frac{α}{λf}) + S^{*} (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) R (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) \exp ({j 2 x}_{0} \frac{α}{λf}),

其中(α，β)是傅里叶平面座标，λ是由光源90米的入射干涉光的波长，f是傅里叶透镜98的焦距。

此处和分别是输入信号r(x，y)和s(x，y)的傅里叶变换，它们是：

R (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) = | R (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) | \exp | {jφ}_{r} (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |

S (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) = | S (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) | \exp [{jφ}_{s} (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf})],

(等式29)

在基准掩模88和输入掩模84处在同一平面的场合下，相关器的傅里叶透镜98放在结点能谱平面之后以便获得等式28的傅里叶变换。相关信号产生在透镜98的后焦平面上，等式28的前两项产生r(x，y)和s(x，y)在光轴上的自相关函数，等式28的第三，四项产生交叉相关函数，它们离光轴有2X_o距离。

本发明的啾声编码结点变换相关器可以在其傅里叶平面上插入一个光编心SLM或CCD阵列以作为能量记录装置。基准信号和输入信号是位于不同平面上，基准掩模平面其中包含有基准掩模信号r(x+x_o，y)是和傅里叶透镜98隔开一个距离d_r，输入掩模平面，其中包含了输入掩模信号s(x-x_o，y)是和傅里叶透镜98隔开一个距离d_s。例如，图42A和42B，距离d_s是大于d_r。信号是透镜98上进行傅里叶变换，而在能量记录装置100所在的输入平面上输入信号和基准信号的傅里叶变换之间以干涉用下式表示：

I (α, β) = S (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) \exp (- j x_{0} \frac{α}{λf}) \exp {j \frac{k}{2 f} (1 - \frac{d_{s}}{f}) (α^{2} + β^{2})}

+ R (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) \exp (- j x_{0} \frac{α}{λf}) \exp {j \frac{k}{2 f} (1 - \frac{d_{r}}{f}) (α^{2} + β^{2})},

(等式30)

其中k是相应的波数，傅里叶变换强度分布可由输入器件中得到，它可表示成

E (α, β) = {| I^{'} (α, β) |}^{2} = {| S (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |}^{2} + {| R (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |}^{2}

+ S (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) R^{*} (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) \exp (- j {2 x}_{0} \frac{α}{λf}) \exp {j \frac{k}{2} f (\frac{d_{r} - d_{s}}{f}) (α^{2} + β^{2})},

(等式31)

+ S^{*} (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) R (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) \exp (- j {2 x}_{0} \frac{α}{λf}) \exp {j \frac{k}{2} f (\frac{d_{r} - d_{s}}{f}) (α^{2} + β^{2})},

其中星号*表示复变的相共轭

由等式28所代表的输入掩模84和基准掩模88处在同一平面时的相关器的结点能谱和由等式31所代表的结点能谱之间的差就是这个二次相函数

\exp {&PlusMinus; j \frac{k}{2 f} (\frac{d_{r} - d_{s}}{f}) (α^{2} + β^{2})}

(等式32)

它对基准信号和输入信号的交叉能谱作调制，这个二次上是一种“啾声”信号的形式。

这种啾声相编码的结果是因为采用了傅里叶透镜98而得到如等式31的傅里叶变换，和相关信号是聚焦在不同平面上的后果。变换透镜98本身就引入了二次相函数。所产生的菲镊耳衍射就引入了附加的二次相函数，这和该信号如透镜98之间的距离有关。输出相关函数是在输出平面上形成的此处的相函数为零。这下列分析得出。

由记录器件100的输出得到的结点能谱E(α，β)可以用光学的或电子的方式进行傅里叶变换而成。假定采用焦距为f的透镜98则在距透镜98距离的z处的平面P_z上的光分布是：

g (x^{'}, y^{'}) = \frac{\exp {jkz}}{jλz} \exp {j \frac{k}{2 z} (x^{2}, y^{2})} FT {E (α, β) \exp {- j \frac{k}{2 f} (α^{2}, β^{2})} \exp {j \frac{k}{2 z} (α^{2}, β^{2})}},

(等式33)

其中FT表示傅里叶变换算子，(x’，y’)是平面P_z的座标。此处傅里叶变换是按1/λz的频率分度来进行计算的。采用等式31作为结点能谱的表达式，则输出光分布可写成：

g(x′，y′)

= \frac{\exp {jkz}}{jλz} \exp {j \frac{k}{2 z} (x^{' 2}, y^{' 2})} FT {[{| S (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |}^{2} + {| R (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |}^{2}] \cdot \exp [- j (\frac{k}{2 f} \frac{k}{2 z}) (α^{2} + β^{2}

+ FT {S (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) R^{*} (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) \exp (- j {2 x}_{0} \frac{α}{λf}) \exp [+ j \frac{k}{2 f} (\frac{d_{r} - d_{s}}{f} - 1 + \frac{f}{z}) (α^{2} + β^{2})]},

+ FT {S^{*} (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) R (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) \exp (j {2 x}_{0} \frac{α}{λf}) \exp [+ j \frac{k}{2 f} (\frac{d_{s} - d_{r}}{f} - 1 + \frac{f}{z}) (α^{2} + β^{2})]},

其中傅里叶变换是在

处测定的，等式33的第一项将产生自相关项，

s(x’，y’)s*(x’，y’)和r(x’，y’)r*(x’，y’)

其中表示相关。输入信号的自相关和基准信号的自相关的和出现在傅里叶透镜的后面的平面上，亦即，在z_o＝f或离透镜的距离为f处，此处二次相变为零。对于实信号而言，信号的复变共轭就等于该信号。

等式的第二第三项产生了输入信号和基准信号之间的交叉相关项亦即s(x’，y’)r*(x’，y’)和s*(x’，y’)r(x’，y’)。根据它们相应的二次相调制，交叉相关项是产生在不同平面上。为了确定每个出现交叉相关项的平面，将相应的该二次相项设定为零。对于等式33的第二项零相的二次相调制是产生在：

\frac{d_{r} d_{s}}{f} - 1 + \frac{f}{z} = 0

(等式34)

第一个交叉相关项是产生在平面z₁处，它离变换透镜的距离是：

z_{1} = \frac{f^{2}}{f - (d_{r} - d_{s})} .

(等式35)

相关函数和光轴之间的间隔见等式36，其中x₁和z₁是分别表示相关项s(x’，y’)r*(x’，y’)离光轴和透镜的距离：

x_{1}^{'} = \frac{{2 x}_{0}}{λf} λ z_{1} = \frac{{2 x}_{0} f}{f - (d_{r} - d_{s})},

(等式36)

与此相似，另一个交叉相关项，s*(x’，y’)r*(x’，y’)是产生在透镜之后的二次相调制是零处的平面上：

z_{2} = \frac{f^{2}}{f + (d_{r} - d_{s})},

(等式37)

在此情况对，相关函数和光轴之间的间隔见等式38

x_{2}^{'} = \frac{{2 x}_{0} {λz}_{2}}{λf} = \frac{{2 x}_{0} f}{f + (d_{r} - d_{s})},

(等式38)

当d_r＞d_s和f＞d_r-d_s时，相关平面是在处在二个平面上，z₂＜f＜z₁。

当d_r＝d_s，则可得到单个输入平面—单个输出平面相关器。相关平面重合，各个输出都落在一个平面，z₂＝z₁＝f。此时，相关信号和光轴之间的间隔就等于2x₀。

当d_r≠d_s，结点能谱的各项在沿着光轴的不同平面上产生出它们相应的相关信号。由结点能谱[s(x’，y’)s*(x’，y’)+r(x’，y’)r*(x’，y’)]的自产项得到的自相关函数是由结点能谱[s*(x’，y’)r(x’，y’)和s(x’，y’)r*(x’，y’)]的交叉产物项得到的交叉相关函数之间在光轴上是相隔开的。

在输出平面，P_z上，即离透镜为z＝z₁处(见等式35)，可得到相关信号s(x’，y’)r*(x’，y’)

另外三项[s*(x’，y’)s*(x’，y’)，r*(x’，y’)r*(x’，y’)和s*(x’，y’)r(x’，y’)]是因为能谱的非零的二次相调制而聚焦在这个平面上的输出。它们相应的信号温度比起所需的相关信号s*(x’，y’)r*(x’，y’)。而言是很小的。

例如，考虑一单个输入平面，单个输出平面相关器，其中输入掩模84和基准掩模88放在同一平面上。非线性变换加在结点能谱上以获得非线性结点变换相关处理。这个非线性性的作用就是产生高的峰强度，大的峰底宽比和窄的相关宽度。对于啾声编码相关器，结点能谱的每项在不同的平面上各产生一个相关函数。结点能谱的非线性变换改进了各个输出平面上的相关处理形状。非线性特性是用g(E)来表示，其中E是傅里叶变换干涉温度。非线性变换干涉强度的表达式是：

g (E) = Σ_{v = 0}^{\infty} H_{v} [| R (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |, | S (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |]

(等式39)

\cos {2 v x_{0} \frac{α}{λf} + v φ_{s} (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) - v φ_{r} (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) + v [\frac{k}{2 f} \cdot \frac{d_{s} - d_{r}}{f} \cdot (α^{2} + β^{2})]},

其中

H_{v} [| R (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |, | S (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |] = \frac{ϵ_{v}}{2 π} {(i)}^{v}

(等式40)

\times G (ω) \exp {iω [{| R (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |}^{2} + {| S (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |}^{2}]} J_{v} [2 ω | R (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) | | S (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) |] d ω .

此处

(ϵ_{v} = {\frac{1, v = 0}{2, v > 0},})

和J_v是一个第一类贝塞尔函数，v是阶，G(ω)是非线性性的傅里叶变换。

注意在一人单个输入平面，单个输出平面相关器的情况下等式39中除了有

v [\frac{k}{2 f} \cdot \frac{d_{s} - d_{r}}{f} \cdot (α^{2} + β^{2})]

这个二相项导入到余弦项的幅角中去之外，是和傅里叶平面非线性性输出的表达式是很相似的。当两个输入平面间的间隔是零时，等式39就和输入掩模84和基准掩模88的图像落在一个平面的相关器的表达式是一样的。在这两种情况下，对于v＝1，非线性系统可以保存交叉相关项

[φ_{s} (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf}) - φ_{r} (\frac{α}{λf}, \frac{β}{λf})]

并且只有其大小受到影响。至于相同输入平面，相同输出平面相关器，在傅里叶透镜98的后焦面平上。然而这啾声编码相关器，因为有相调制

[\frac{k}{2 f} \cdot \frac{d_{s} - d_{r}}{f} \cdot (α^{2} + β^{2})] .

所以相关器信号处在不同平面上。这个相关峰的位置是由等式36-38给出。对于相同输入平面和相同输出平面相关器，每个谐波项是被V乘以输入信号和基准信号之间的傅里叶相差进行相调制的。较高阶的相关信号被衍射成2vx_o，并且它们处在同一输出平面上。而对于啾声编码相关器，各个较高阶的相关器信号是产生在不同的输出平面上，作为不同三次相调制被加到谐波项上去的结果。

较高阶谐波的位置可以用g(E)(见等式39)替代等式32中的E(α，β)，并且令相应的二次相项等于零而推导出来。为了对s(x’，y’)r*(x’，y’)寻求第v阶的相关信号，我们有：

v \frac{k}{2 f} (\frac{d_{r} - d_{s}}{f}) + \frac{f}{2 z} - \frac{k}{2 f} = 0 .

(等式41)

不同阶的相关项是产生离变换透镜不同距离的平面，z₁，上

z_{1} = \frac{f^{2}}{f - v (d_{r} - d_{s})} .

(等式42)

注意，z₁是和谐波的阶v有关。相关函数离开光轴的距离是：

{x_{1}}^{'} = \frac{{2 x}_{0}}{λf} λ z_{1} = \frac{{2 x}_{0} f}{f - v (d_{r} - d_{s})} .

(等式43)

同样地，[s*(x’，y’)r(x’，y’)]的第v阶相关信号是产生在透镜之后的如下平面上：

z_{2} = \frac{f^{2}}{f + v (d_{r} - d_{s})} .

(等式44)

此时，相关函数的光轴间的距离是：

{x_{2}}^{'} = - \frac{{2 x}_{0} λ z_{2}}{λf} = - \frac{{2 x}_{0} f}{f + v (d_{r} - d_{s})} .

(等式45)

对于第1阶谐波项，在等式42到45中的v＝1，得到相同的结果，这样，这种啾声编码相关器的第一阶相关信号的位置就和线性情况下是完全一样的。这种结点能谱的非线性变换使我们所需要的相关峰更加锐化了，而把漫射的相关信号函数展开了。

对于二次相二进制编码的结点变换相关器而言，只有第一阶相关项是位于所需要的输出平面上。这就导致相关处理的峰底宽比增加了，更高阶的谐波项是在别的不同平面中产生。这些项产生在不同的平面上就减少了在轴上的自相关(DC)项和离轴的交叉相关项。当输入掩模84的基准掩模88相同时，交叉相关平面上的输出就有相关峰110那样的特征，而当这两者不一样时，峰110就不存在。

为了使本发明的相关器和旋转，定标，和光源亮度无关，本发明的证实系统80最好是当用采结点傅里叶变换相关器时是以专门的能抽取其特征的相关算法为基础，现在完成了一种在二维标签模图中的圆的相关器，即，基准掩模88和它的拷贝，即，输入掩模84都转一个角度η。这种相关器就是不随旋转而变化的，并能变化表达为

C (x, y, φ) = {&Integral;}_{\infty}^{\infty} {&Integral;}_{\infty}^{\infty} f^{*} (x - x^{'}, y - y^{'}) f (x^{'} \cos φ + y^{'} \cos φ - x^{'} \sin φ + y^{'} \sin φ) {dx}^{'} {dy}^{'} .

(等式46)

对于一个任意的标签或掩模，函数C的独特形状是取决于标签或掩模的本征结构。因此上述函数可以提供出掩模或标签的描述而无需任何基准模图。

标签或掩模模图的圆形相关性和(交叉)不随旋转和定标而变化的评价是能够以下列等式为基础：

X^{(i)} = \frac{N (φ_{i})}{N (0)} = \frac{\underset{k, 1}{Σ} 0.5 {sign [\hat{C} (x_{k}, y_{k}, φ_{i}) - T_{i}] + 1}}{\underset{k, 1}{Σ} 0.5 {sign [\hat{C} (x_{k}, y_{k}, 0) - T_{i}] + 1}},

(等式47)

其中C(x_k，y_i，η_i)是C的轴样值，T_i是阈值，N(η_i)是超过阈值Ti的样品的数量，将函数C(x，y，η)取准到C(0，0，0)，即，自相关的中心峰值。因为改变目的物的标度和方向就会正比地改变N(η)和N(0)，所以取准到C(0，0，0)即使上述等式47的特征对输入角的标度和方向成为不变。图形相关分布仅随初始图像的移动而移动。而其形状却并不改变。所以等式47的特征就对移动而言是不变的。注意到标签产品的不同的伪一随机掩模可设计成具有。专门的特征值N(η_i)。例如，对于第i个标签，在角度为η_i处，相关处理的最大值将超过阈角T_i。

最好是，标签和掩模和认定过程中，光源的亮度是与结点以谱的非线性阈值化无关的。产生第一阶基准r(x-x_o，y)和输入标签或掩模a·s(x+x_o，y)之间交叉相关信号的传送分量是：

g (α, β) = \frac{2}{π} {{1 - [\frac{R^{2} (α, β) + a^{2} S^{2} (α, β) - E_{r}}{2 ar (α, β) S (α, β)}]}^{2}}^{1 / 2} \cos [{2 x}_{0} α + φ_{s} (α, β)],

(等式48)

其中a是亮度系数，α和β是空间角频率座标，R(α，β)是其幅值，和Φ_R(α，β)和Φ_S(α，β)分别是r和s的傅里叶变换的相，E_r是阈值。

当JPS的二进制化时采用下列阈值时，则可得到最大相关峰。

Er＝R²(α，β)+a²S²(α，β) (等式49)

此时，DPS的亮度依存性就消失了，并JPS(等式48)即变成：

q^{'} (α, β) = \frac{1}{π} \exp [j φ_{s} (α, β)] \times \exp [{- jφ}_{R} (α, β)] \exp [{j 2 x}_{0} α] .

(等式50)

该结果表明，上述等式50中显见出JPS在非线性阈值化之后就和掩模或标签上的亮度水平无关。这个非线性阈值化方法的别的优点是消去了交叉调制和DC项。

按照上述的新的相关处理方法，这种新的证实系统80的相关器可以用不贵的部件构制而成。这是因为采用上述新方法的相关器是不随刻度，旋转和照明而受影响的，这对于保持光学相关处理过程中的精确性是十分重要的。

在此处VII和VIII部分中所讨论的新的相关方法最好在由计算机194的处理器或计算机194之外或之中一部分的数字信号处理引擎通过一个软件来实施或执行这个证实系统80的运作。这种软件可以采用的程序语言有Fortran，Pascal，C，Matlab或者别的可以用作数字信号处理的应用软件。

应该理解，虽然上述的叙述和附图详细阐明了本发明的优选的各个实施例。但对于与本发明有关普通人员而言，本发明的公开还可以有很多变化或有很多结构以及广泛的实施例或应用都没有脱离本发明的精神和范畴。因此本发明仅由附加的权利要求所限定。

Claims

1.一种证实系统其特征在于包括：

一个由目的物上携带的输入；

一个与输入作关处理的基准；和

一个相关器使输入相对于基准作相关处理以认定输入是否是证实的。

2.如权利要求1所述的证实系统，其特征是其中输入和基准中的一个包含一相容积掩模，所述的掩模具有很多对相容积结构。

3.如权利要求2所述的证实系统，其特征是每个结构的高宽展弦比至少是1∶1。

4.如权利要求3所述的证实系统，其特征是其中至少有许多结构的展弦比至少约为2∶1。

5.如权利要求2所述的证实系统，其特征是还包括一个覆盖每个结构的保护层。

6.如权利要求5所述的证实系统，其特征是保护层比结构更坚硬。

7.如权利要求6所述的证实系统，其特征是保护层中包含有钻石，钻石粉，或类钻石物质。

8.如权利要求6所述的证实系统，其特征是保护层中包含有反射物质。

9.如权利要求8所述的证实系统，其特征是其中的反射物质中含有铝。

10.如权利要求5所述的证实系统，其特征是其中还包括一填充剂叠合在每个结构上。

11.如权利要求10所述的证实系统，其特征是其中的填充剂覆盖住保护层。

12.如权利要求10所述的证实系统，其特征是其填充剂中包含有低折射率的物质，所述的物质对X射线不透明。

13.如权利要求10所述的证实系统，其特征是其填充剂中包含有一种物质能够阻挡至少60％的X射线辐射以及波长不大于18.4纳米的辐射不让所述的辐射穿过所述的物质到达结构。

14.如权利要求13所述的证实系统，其特征是其填充剂材料中包含有一种低折射率的环氧树脂。

15.如权利要求14所述的证实系统，其特征是其中的环氧树脂的折射率不大于约1.58。

16.如权利要求2所述的证实系统，其特征是其中每个结构的尺寸不大于6微米。

17.如权利要求16所述的证实系统，其特征是其中每个结构的尺寸不大于约1微米。

18.如权利要求2所述的证实系统，其特征是其中的结构是排列成随机模图。

19.如权利要求18所述的证实系统，其特征是其中的随机模图包括一个不规则的随机模图。

20.如权利要求19所述的证实系统，其特征是其中的不规则随机模图包括一斑纹模图。

21.如权利要求2所述的证实系统，其特征是其中的相容积掩模是设置成一个包含有(1)一个随机模图和(2)一个预定模图。

22.如权利要求21所述的证实系统，其特征是其中的预定模图包括一个生物统计学模图。

23.如权利要求22所述的证实系统，其特征是其中的生物统计学模图包括一个指纹，网膜模图，声频印记或一个面像图像。

24.如权利要求21所述的证实系统，其特征是其中的预定模图包括一个非生物统计学模图，所述模图不是随机的。

25.如权利要求24所述的证实系统，其特征是其中的预定模图是混含有随机模图的形成伪-随机模图。

26.如权利要求25所述的证实系统，其特征是其中的掩模包括一相混含掩模。

27.如权利要求2所述的证实系统，其特征是其中的掩模至少在掩模的表面面积的每平方厘米上有约一亿个结构。

28.如权利要求2所述的证实系统，其特征是其中的输入或基准中的一个包含有一个空间光调制器。

29.如权利要求28所述的证实系统，其特征是其中的空间光调制器包含一个具有象素阵列的液晶屏，每个象素的相可以作选择性的改变。

30.如权利要求29所述的证实系统，其特征是还包括一与液晶屏相连接的处理器以控制所说液晶屏每个单元的相。

31.如权利要求30所述的证实系统，其特征是其中每个象素的相可以从零相，即光的传输是最小，选择性的改变到255相，即光的传输是最大。

32.如权利要求2所述的证实系统，其特征是其中的容积相掩模包括一层设置在结构和外填充剂之间的保护层，所说保护层迭加在结构上，其中每个结构的尺寸不大于约6微米并具有不大于1∶1的展弦比。

33.如权利要求32所述的证实系统，其特征是其中的相容积掩模包括一个复制掩模，所说掩模的结构材料包含有其分子量分布的变化范围不大于20％的分子。

34.如权利要求32所述的证实系统，其特征是其中的相容积掩模包括一个复制掩模，所说掩模的结构材料包含有a)许多对酯和羧基，b)许多对长聚物链结构，c)许多对每个具有饱和碳的碳链，d)许多对烯烃功能团和许多对苯基功能团。

35.如权利要求34所述的证实系统，其特征是其中掩模的结构是包含有聚乙烯肉桂酸盐。

36.如权利要求32所述的证实系统，其特征是其中的相容积掩模包含一个其结构材料可用紫外光固化的复制掩模。

37.如权利要求36所述的证实系统，其特征是其中的相容积掩模包含一个可用紫外光固化的环氧树脂作为其结构的复制复模。

38.如权利要求2所述的证实系统，其特征是其中的结构是设置在模图之中和每个结构和该模图都是肉眼不可见的。

39.如权利要求1所述的证实系统，其特征是其中的第一掩模包括一个具有许多对结构的相容积掩模每个结构不大于6微米，和每个都具有大于2∶1的展弦比，和其中的相容积掩模包含一个粘附在目的物上的标签。

40.如权利要求39所述的证实系统，其特征是其中的目的物包括一张卡或一个标签。

41.如权利要求1所述的证实系统，其特征是其中的相关器包括一个光学处理器和一个其界面与所述光学处理器用一能量记录装置相连接的计算机处理器。

42.如权利要求41所述的证实系统，其特征是其中的光学处理器包括一个光源和一傅里叶透镜，其中的输入和基准是布置在光源和傅里叶透镜之间的光路上。

43.如权利要求42所述的证实系统，其特征是其中的能量记录装置具有很多记录单元，每个单元的尺寸都不大于6微米以便可以记录输入和基准中至少一个的亚微米结构所产生的傅里叶干涉模图。

44.如权利要求43所述的证实系统，其特征是其中还进一步包括一放大透镜布置在记录装置的记录单元和傅里叶透镜之间的光路上用以放大傅里叶干涉模图。

45.如权利要求42所述的证实系统，其特征是其中输入和基准是放在不同平面上。

46.如权利要求45所述的证实系统，其特征是进一步包括在傅里叶干涉图中消除二次项的装置，所述的二次项是当基准信号和输入信号经傅里叶透镜进行变换时产生的。

47.如权利要求1所述的证实系统，其特征是其中相关器包括一光源，一傅里叶透镜，一能量记录装置，一和能量记录装置相连的图像拍摄装置，一和图像拍摄装置相连的处理器，且其中1)在光源和傅里叶透镜之间的光轴上放置输入和基准以便当光源照射输入和基准时产生一个具有傅里叶干涉模图的结构能谱图，和2)处理器是配置得可以i)非线性地变换干涉模图，ii)将非线性变换所得的干涉模图进行反傅里叶变换，和iii)确定是否有一个相关峰从经过非线性变换，反傅里叶变换后的干涉模图中产生。

48.如权利要求47所述的证实系统，其特征是其中的处理器包括一数字信号处理器。

49.如权利要求48所述的证实系统，其特征是其中的数字信号处理器是由许多数字信号处理器组成的数字信号处理引擎的一部分。

50.如权利要求49所述的证实系统，其特征是进一步包括一个至少具有一个处理器的计算机，其中的数字信号处理引擎是和计算机相连的。

51.如权利要求47所述的证实系统，其特征是其中1)当输入被照射时产生一个输入信号，2)当基准被照射时产生一个基准信号，3)输入和基准并不处同一平面上，和4)处理器配置得可以消除因输入和基准不处在同一平面上而衍生在干涉模图中的一个二次项。

52.如权利要求47所述的证实系统，其特征是其中1)当输入被照射时产生一个输入信号，2)当基准被照射时产生一个基准信号，3)输入的基准布置成相互之间有一锐角，和4)处理器配置成可以校准基准信号和输入信号以使相关器不随输入和基准之间的夹角而变化。

53.如权利要求1所述的证实系统，其特征是其中的相关器包括：

一个具有普通U形光通道的外壳，所述外壳包括一个第一支，一个中支和一个后支；

一个和第一支光路相通的光源；

一对光缆窗位于一支的一端处，其中一个光缆窗上可放输入，另一个光缆窗上可放基准，两个光缆窗分开放置使输入和基准之间分隔一个距离；

一分束器布置在第一支的光源和光用窗之间的光路上；

一准直镜布置在第一支的分束器和光源之间的光路上；

一反射镜布置在第二支中，

一傅里叶透镜布置在第二支的分束器和反射镜之间的光路上；和

一能量记录装置布置在后支上。

54.如权利要求53所述的证实系统，其特征是其中的步型相关器的结构是其外壳的原不超过约1.625英寸，宽不超过约7英寸，和长不超过约10英寸。

55.如权利要求1所述的证实系统，其特征是其中的相关器包括：

一外壳；

一光源；

一对光缆窗，其中一个光缆窗上可放输入，另一个光缆窗上可放基准，其中的两个光缆窗分开放置使输入和基准之间分隔一个距离；

一抛物而反射镜布置在光源和光缆窗之间的光路上；

一分束器布置在抛物面反射镜和光缆窗之间的光路上；

一能量记录装置；

一傅里叶透镜布置在光缆窗和能量记录装置之间的光路上；

其中的光源装在外壳中并和抛物反射镜成锐角设置并使光源处在抛物反射镜，分束器，傅里叶透镜，光缆窗，和能量记录器之中。

56.如权利要求55所述的证实系统，其特征是其中的傅里叶透镜是布置在分束器和光缆窗之间，并当运作时，光源的光是从输入和基准上反射出来以使相关器属于反射型相关器。

57.如权利要求56所述的证实系统，其特征是还包括一反射镜布置在分束器和能量记录装置之间的光路上。

58.如权利要求1所述的证实系统，其特征是包括：

一光源产生的一束光照射到输入和基准上；

一能量记录装置布置在1)光源和2)基准和输入之间的光路上；

一生物统计学扫描器可以扫描一个人的生物统计学的特征；

其中输入和基准是分隔开的；和

其中1)输入和基准中的一个包括一空间光调制器，所述的调制器和生物统计学扫描器相连以显示被生物统计学扫描器扫描过的生物统计学特征，和2)输入和基准中的另一个包含一个相容积积掩模，所述的掩模包含一个已把相编码在其中的生物镜统计学模图。

59.如权利要求58所述的证实系统，其特征是其中的生物统计学扫描器包括和空间光调制器电气上相连的指纹扫描器。

60.如权利要求58所述的证实系统，其特征是其中的空间光调制器包含了基准和相容积掩模包含了输入。

61.如权利要求58所述的证实系统，其特征是还包括一个分束器布置在1)光源和2)基准和输入之间的光路上。

62.如权利要求61所述的证实系统，其特征是其中的相关器包括一反射型相关器。

63.如权利要求58所述的证实系统，其特征是还包括：一个处理器它和空间光调制器操作上相连用以给空间光编码器提供一个随机相模图，它将已扫描的生物统计学模图量化；和

其中的相容积掩模还包括一个随机相模图，它将已把相编码在其中的生物统计学模图量化。

64.如权利要求63所述的证实系统，其特征是其中的随机相模图和生物统计学模图是混含而集成这些模图致使生物统计学模图被随机相模图所量化而使得当观察该相容积掩模时所述的生物统计学模图不能被肉眼所觉察。

65.如权利要求55所述的证实系统，其特征是进一步包括一终端带有一生物统计学扫描器和一带有相容积掩模的卡片，其中的该终端具有一个插口，可以至少放入卡片的一部分。

66.如权利要求1所述的证实系统，其特征是还包括：

一门户；

一处理器与相关器操作上相连接用以确定输入是否是证实的；

一个电子开门机构处理器操作上相连以致1)当输入被处理器确定为证实时允许把门打开，和2)当输入被处理器确定为证实时不允许把门打开。

67.如权利要求66所述的证实系统，其特征是其中的电子门机构包括一个电子门锁，亦即1)当输入被确定为证实时，不锁住，和2)当输入被确定为不证实时，锁死。

68.如权利要求1所述的证实系统，其特征是其中的相关器包括：

一光源照射输入和基准；

一扫描器组件将光线的一部分引向相关器外的一个位置上；

其中输入是位在相关器外的位置上以致输入和基准处在不同的平面上；和

其中的一部分光线是射在输入上。

69.如权利要求68所述的证实系统，其特征是其中的扫描器组件包括一分束器，所述分束器分出光的一部分。

70.如权利要求69所述的证实系统，其特征是其中扫描器组件还包括一反射镜布置在输入和分束器之间的光路上以将光的一部分引向输入。

71.如权利要求1所述的证实系统，其特征是

其中的相关器包括一照射输入和基准的光源，一电荷耦合器件(CCD)摄像机，一布置在输入，基准和摄像机间的傅里叶透镜，一个和摄像机操作上相连的处理器用于分析从输入和基准两者传输出并包含有傅里叶干涉模图的结点能谱图以便确定输入是否是证实的，和

其中的基准包含一空间光调制器，所述调制器操作上与处理器相连使处理器从存储在允许进入的相模图数据库中的许多相模图中的一个相模图提供给空间光调制器。

72.如权利要求71所述的证实系统，其特征是其中操作上与摄像机相连的处理器也就是操作上与空间光调制器相连的处理器。

73.一种证实系统其特征是包括：

一输入被携带在目的物上；

一基准用与输入作相关处理；和

其中的输入和基准中至少有一个是包含一相容积掩模，所述掩模的模图中每平方厘米至少有约一亿个相结构，每个相结构的尺寸不大于约6微米未并具有至少2∶1的展弦比；和

一个相关器用以将输入和基准作相关处理以认定输入是否是证实的，所述的相关器包括一光源用于照射输入的基准从而产生一个代表输入中已编码相模图的输入信号和一个代表输入中c编码相模图的基准信号，

一傅里叶透镜用于将输入信号和基准信号作傅里叶变换而产生一具有干涉模图的结点能谱，一能量记录装置用于记录干涉模图，

一计算机用于利用将所记录的模图作非线形变化和反傅里叶变化来分析所记录的干涉模图以确定相关点的存在与否从而指不输入是否是证实的。

74.如权利要求73所述的证实系统，其特征是其中的模图包含一模图。

75.如权利要求74所述的证实系统，其特征是其中的随机模图包含一不规则的随机模图。

76.如权利要求73所述的证实系统，其特征是其中每个相结构的尺寸不大于约1微米。

77.一种证实一个输入对一个基准的方法其特征是包括下列步骤：

a)提供一个输入和一个基准，所述的输入和基准中至少有一个包括一个具有许多对相结构的相容积掩模，所述的相结构的尺寸不大于约6微米并且其展弦比至少为2∶1，

一个具有一光源，一傅里叶透镜，一个能量记录装置，和

一个与所述能量记录装置相连的计算机；

b)将输入和基准照射以从输入中获得一输入信号，从基准中获得一基准信号；

c)将输入信号和基准信号作傅里叶变换；

d)将已经傅里叶变换的输入信号和基准信号记录成结点能谱图像；

e)将所记录的结点能谱图像作非线性变换；

f)将所记录的结点能谱图像进行反傅里叶变换；和

g)确定是否存在一相关峰。

78.如权利要求77所述的证实系统，其特征是输入和基准处在不同平面上和其步骤还包括消去一个经步骤f)所述的反傅里叶变换后在记录图像中出现的二次项。

79.如权利要求77所述的证实方法，其特征是其中的输入相对于基准有一锐角和还包括下列步骤：

1)完成一个输入信号和基准信号之间的圆相关，和2)校准输入信号和基准信号以便使输入信号和基准信号不随旋转角度而变化。

80.如权利要求77所述的证实方法，其特征是还包括一步骤：将结点能谱非线性阈值化以便确定输入的证实性是否与光强无关。