Vander Lugt相关器中几种空间匹配滤波器算法比较

由于光学傅里叶变换过程中光的衍射作用,在光学相关识别中,输入图像的形状对称性会影响匹配滤波器的畸变容限和输出相关峰值。针对几种典型的匹配滤波器算法,定量分析了利用这些算法设计的匹配滤波器的畸变容限和输出相关峰值受输入图像形状对称性的影响程度,依此来比较这些算法的特性,并进行了模拟和实验。     

非约束纯相位空间匹配滤波器设计研究

根据非约束相关匹配滤波器和纯相位匹配滤波器的概念,分析了非约束纯相位匹配滤波器的特性及其在光学相关识别中的应用,并与其他典型纯相位匹配滤波器进行了比较.模拟和实验结果表明,非约束纯相位匹配滤波器具有畸变容限大、相关峰高、算法简单的特点.用于光学相关识别是一种实用的空间匹配滤波器算法.     

用于畸变目标相关识别的匹配滤波器设计

针对尺度缩放和角度旋转变化目标相关识别率低的问题,采用优化折中综合鉴别函数方法设计了具有较大畸变容限的匹配滤波器。在匹配滤波器设计时,通过调整相关输出噪声、训练样本平均功率谱密度和训练样本相似度对训练样本平均值的贡献,得到具有带通性质的匹配滤波器。利用单个匹配滤波器对角度旋转0°～30°、尺度变化0～20%的目标进行了相关识别仿真实验。结果表明：这种匹配滤波器相关输出峰尖锐、鉴别力强、畸变容限大,可用于畸变目标的光学相关识别。     

水下光束漂移激光图像抗畸变识别

针对水下激光传输存在光束漂移现象,分析了光束漂移图像对光学相关识别的影响和帧间光束漂移图像噪声的不相关性。研究了抗畸变匹配滤波器设计,提出了基于相位匹配的畸变图像共同特征提取,并作为综合鉴别函数子特征的训练样本,设计了抗畸变综合鉴别匹配滤波器,并进行了仿真验证。Matlab仿真结果证明:抗畸变综合鉴别匹配滤波器设计,结合待识别图像随机散射噪声预滤波,可有效提高光学相关识别输出相关峰的峰值-相关能量比值和相关峰鉴别率值。     

非约束维纳滤波综合鉴别函数算法研究

通过去掉最小平均相关能量匹配滤波器推导过程中对输出相关峰值的约束条件,定义相关判据,得出畸变不变相关识别综合鉴别函数形式为维纳滤波函数,不仅抗噪能力强,且把非约束匹配滤波器畸变容限大的优点引入其中.模拟结果表明,所设计匹配滤波器畸变容限大、抗噪能力强.     

Karhunen Loeve变换用于光学相关识别旋转目标研究

提出利用Karhunen Loeve变换（K-L变换）识别旋转畸变目标的方法.利用K-L变换法对不同旋转目标进行处理得到不同特征值,取前两个最大的特征值所对应的特征向量分别进行滤波器编码,把得到的匹配滤波器分别加载到VLC相关器上进行光路识别.针对两个滤波器产生的相关峰值曲线波动性较大的缺点,采用线性叠加法进行改进.实验结果表明,该方法使峰值的波动性得到降低.     

2f光电混合匹配滤波相关识别研究

提出一种光电混合匹配滤波相关识别方法,只用一个空间光调制器实现了匹配滤波相关识别。利用计算机完成匹配滤波器的设计以及匹配滤波器与输入目标频谱的卷积运算,根据最小欧氏投影编码原理将卷积结果转化为空间光调制器可以显示的灰度信号,再通过2f光学傅里叶变换系统,得到相关识别结果。实验结果表明,该方法可以得到明显的相关点,同时可以避免传统VLC中匹配滤波器的精确复位问题,而且该系统还可以应用于联合变换相关识别。     

匹配滤波器映射编码方法研究

在Vander Lugt 相关器中,预先制作的匹配滤波器是系统能否得到较好的相关识别结果的关键。通常使用的迂回相位匹配滤波器编码法数据利用率不高,相关效果有进一步改进的空间。对基于最小欧几里德距离的映射编码法进行了研究,利用空间光调制器的振幅与相位调制特性进行滤波器编码,通过仿真实验分析了匹配滤波函数幅度因子对相关结果的影响,并与迂回相位编码法的相关结果进行了对比分析。从仿真结果可以看出:匹配滤波函数幅度因子越大,相关峰值越高;当幅度因子达到103时,相关峰值达到最大值;此时,映射编码法的相关峰值接近于迂回相位编码法的2倍。因此映射编码法比迂回相位编码法更有利于相关峰的判别。     

复杂背景下混合畸变目标识别技术

结合高斯函数和最大平均相关高度算法设计了高斯-最大平均相关高度滤波器,解决了光学相关识别系统对混合畸变目标(同时存在比例畸变和旋转畸变的目标)的识别问题.在设计滤波器时,通过优化平衡高斯-最大平均相关高度滤波器的标准差σ、输出噪声方差系数α、平均相关能量系数β及平均相似测量系数γ来提高高斯-最大平均相关高度滤波器对混合畸变目标的响应能力.最后通过仿真实验可知,在畸变容差范围(比例畸变0.92~1.16倍,旋转畸变-8度~24度)内,Vander Lugt相关器利用单个高斯-最大平均相关高度滤波器可以实现任意状态混合畸变目标的识别.作为实例,用高斯-最大平均相关高度滤波器对复杂背景下的飞机目标进行了识别实验,验证了该方法的可行性.     

彩色图像的非相干光相关识别

提出一种用非相干光系统识别彩色图像的方法,将脸色图像分解成三个单色像处理,设计一可实现的仅相位光学传递函数,对其进行带能优化,人而提高信噪比并使相关峰锐化,通过一对滤波器来合成该光学传递函数,获得了采色图像相关识别的实验结果。     

最大平均相关高度滤波算法在畸变目标识别中的应用

为了解决在联合变换相关器上无法识别复杂背景下畸变目标(目标的平面内旋转或尺寸改变)的问题,对其应用最大平均相关高度滤波算法进行畸变目标识别.首先在频域内优化最大平均相关高度滤波器的三个性能控制参量|然后将优化好的最大平均相关高度频域滤波器映射到物空间,得到最大平均相关高度参考模板.作为实例,本文对复杂背景下的军舰和汽车目标进行了光学识别实验,结果表明,当滤波器的控制参量为γ=1,α=0,β=0.1时,得到的MACH参考模板最为清晰,目标产生的相关峰最为尖锐明亮.通过这种方法,在联合变换相关器上能够得到的比例畸变容差为28%,旋转畸变容差为20°,对于超出上述畸变容差范围的目标,相关峰强度逐步减弱,但部分仍然可以识别.改进后的MACH滤波器在畸变目标的探测领域具有很强的优势和良好的应用前景.     

4×2×3阵列式放大器参数测量系统优化设计

采用软边光阑和多级空间滤波器组合技术实现了光束的空间整形和等像面传输，利用Fresnel光束传输计算程序对4×2×3阵列式放大器参数测量系统进行了优化设计，分析了空间滤波器中小孔尺寸对光束波面传输的影响，并对优化设计结果进行了分析和讨论，所用方法和所得结论对高功率固体激光放大系统的设计有应用意义。     

一种抗尺度畸变的光学相关图像识别技术

为提高光学相关图像识别的准确度和抗畸变能力,引入多重复合匹配滤波器概念,探讨一种新的识别思路。它融合了综合鉴别函数和K-L变换的经典思想,改善了单个匹配滤波器动态范围太小的状况,对图像尺度变换有较宽的适应范围,从而提高了光学模式识别系统的识别效率。仿真结果表明,对尺度缩小1/2的情况,采用此思路可使其滤波的刷新速度比常规方法提高4倍,从而验证了算法的有效性和可行性。     

Optimal Incoherent Filtering for Distortion-Invariant Image Recognition

An optimal incoherent filter is proposed for distortion-invariant correlation. The optical transfer function (OTF) of the correlator is specified as a realizable phase-only term which is optimized by the simulated annealing algorithm. The phase-only OTF is used in image recognition to produce a sharp peak response and can be generated by dual-filter synthesis. Image recognition is achieved by subtracting two spatially incoherent correlation outputs produced from a positive and negative filters with an input image. Computer simulations show that the proposed correlator can yield a sharp correlation peak with excellent distortion tolerance.Presented at 1996 International Topical Meeting on Optical Computing (OC ‘96), April 21–25, Sendai, Japan     

Design of Header Recognition Filter for Binary Phase Shift Keying in Header Recognition Unit using Time-Space Conversion

Optical header recognition is one key function that enables ultrafast optical routing in photonic packet-switched networks. Especially, optical header recognition based on optical correlation processing has attracted much attention. Header signals using optical codes are decoded using optical correlation processing. We improve the decoding method for Binary Phase Shift Keying (BPSK) header signals in order to suppress crosstalk caused by matched filtering in the header recognition unit. We design a header recognition filter using the technique of a multiple-object discriminant filter (MODF). Results of preliminary experiments show that the designed header recognition filter can suppress crosstalk. The intensity ratio of correlation signals of a target header signal to non-target ones is higher than 1.95 : 1 in case of 4-bits BPSK header signals.