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.     

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问,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...     

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。     

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.     

大尺度混合畸变的目标识别技术

为解决目标识别技术中混合畸变目标的识别难题,提出了一种面积极坐标变换算法.该算法利用相似图形尺寸与面积的满射函数关系和极坐标变换的旋转不变特性,对目标与模板同时进行面积变换和极坐标变换.将面积极坐标变换算法与基于形态学膨胀的边缘加粗处理算法相结合应用于光电混合联合变换相关器,实现了大尺度混合畸变目标的识别.以空中飞机为例,光学相关实验表明,该方法可显著提高混合畸变目标的相关峰强度,旋转畸变容差为0°~100°,比例畸变容差为100%~200%,具有较大尺度的混合畸变容差,扩大了识别范围.其混合畸变识别能力优于极坐标对数变换算法与综合鉴别函数法其衍生方法,其"时间复杂度"远小于综合鉴别函数及其衍生方法.     

最优折衷三元相位振幅滤波器设计

 为了使在空间光调制器上易于实现的三元相位振幅滤波器在畸变容限、噪声抑制能力和相关峰尖锐度这3个指标上均能取得较好的性能,在最优折衷最大相关高度滤波器的基础上提出了最优折衷三元相位振幅滤波器,并研究了其设计方法。它只需最大化单个准则就能确定最优的临界线角度和支撑区域,简化了优化设计过程。实验结果表明：与二元纯相位滤波器相比,这种滤波器对于在30°的旋转畸变范围内并存在复杂背景的目标能给出更尖锐的相关峰。这将提高相关峰探测的准确性。     

大范围畸变不变光电混合图像识别研究

介绍一种用动态滤波及统计相关数据处理的滤波器设计方法。光学一数字混合系统使用该滤波器用于畸变（平移、比例、旋转、强度）不变目标识。计算机仿真和实验证明该系统对大的畸变范围具有检测识别目标的能力。还给出多目标识别的数值模拟。     

云层背景目标识别的匹配滤波器设计

提出一种利用最大平均相关高度(MACH)算法识别复杂云层背景目标的改进滤波器设计方法。在MACH滤波器设计中,通过对云层背景功率谱的统计特性分析,数据拟合得到云层背景功率谱的分布函数,用以代替传统的白噪声模型;提取飞行目标的姿态变化图像,并作阈值化处理,得到训练样本。对不同云层背景和姿态变化目标的相关识别结果表明:改进滤波器的平均峰值相关能量比为0.71%,峰值鉴别率为0.92,可以有效抑制云层背景的干扰,对姿态变化目标识别的鲁棒性较好。     

云层背景目标识别的匹配滤波器设计

提出一种利用最大平均相关高度(MACH)算法识别复杂云层背景目标的改进滤波器设计方法。在MACH滤波器设计中,通过对云层背景功率谱的统计特性分析,数据拟合得到云层背景功率谱的分布函数,用以代替传统的白噪声模型;提取飞行目标的姿态变化图像,并作阈值化处理,得到训练样本。对不同云层背景和姿态变化目标的相关识别结果表明:改进滤波器的平均峰值相关能量比为0.71%,峰值鉴别率为0.92,可以有效抑制云层背景的干扰,对姿态变化目标识别的鲁棒性较好。     

目标图像长宽比对Vander Lugt相关器特性的影响

分析了使用VLC进行光学相关识别时目标图像长宽比的变化对匹配滤波器畸变容限和输出相关峰值的影响。利用非约束纯相位匹配滤波器算法和迂回相位编码方法设计匹配滤波器,对具有确定面积和透过率而长宽比不同的矩形目标进行光学相关识别。模拟和实验结果表明：随着目标图像长宽比增加,匹配滤波器畸变容限减小,相关峰值降低。VLC更容易识别长宽比趋近1的目标图像。     

Log-polar transform-based wavelet-modified maximum average correlation height filter for distortion-invariant target recognition

In this paper, we report a log-polar transform-based filter for in-plane rotation and scale-invariant target recognition. The log-polar transform is a known space-invariant image representation used in several image vision systems to eliminate the effects of scale and rotation in an image. In case of in-plane rotation invariance, peaks shift horizontally, while in case of scale invariance, peaks shift vertically. For full out-of-plane rotation-invariance (0–360°), log-polar transformed images are used to train the wavelet-modified maximum average correlation height (WaveMACH) filter. Correlation peak height and peak-to-sidelobe ratio have been calculated as metrics of goodness of the log-polar transform-based WaveMACH filter. This filter would reduce the memory requirement for filter storage in a practical system. Simulation results have been presented.     

Enhancing the capabilities of binary phase only filter

In this paper, we demonstrate that the capabilities of a binary phase-only filter (BPOF) can be enhanced to identify targets irrespective of rotation, scale or the imaging spectral band by utilizing the concept of log-polar transform and image fusion. Till date, BPOFs have been considered to be the simplest of all filters and incapable of identifying distorted images or images of different spectral bands like the visible or infrared (IR) bands. The novelty of this work lies in the approach adopted to demonstrate that a BPOF is equally capable of distortion-invariance like any other distortion-invariant complex matched filter. This is done by suitably fusing the images of visible and IR bands and then taking the log-polar transformation of the fused image to synthesize the BPOF. A single BPOF is thus sufficient to identify (0-360)° in-plane rotated images, (50-190)% scaled images, combination of rotation and scale changes of the target, noisy image of both the visible and IR spectral bands. A further enhancement of the correlation peak intensity (CPI) is achieved by modifying this BPOF with Mexican-hat wavelet. The designed filter was implemented in the hybrid digital-optical correlation scheme. Correlation peak intensity and peak correlation energy (PCE) have been calculated as metrics of goodness of the proposed approach. Experimental results have been presented.     

Assessment of a Wiener filter synthetic discriminant function for optical correlation

The Wiener filter (WF), which has been used extensively for image restoration and signal processing, is employed for robust optical pattern recognition and classification. The WF is formulated to incorporate the in-class image (to be detected) and the out-of-class noise image (to be rejected) into a single step filter construction. It is compared with the classical matched filter (CMF) and phase-only filter (POF), demonstrating a superior discriminatory capability. The WF is incorporated into a synthetic discriminant function (SDF); correlation results show that it is tolerant to image distortion. With a 30 ° out of plane rotation between training set images, the WF SDF achieves a 100% success rate in discriminating one class of images from another. The CMF SDF and POF SDF fail to achieve 100% discrimination even at rotation increments of 15 °.     

基于光学相关的多目标检测

运用傅里叶变换相关识别技术实现了无畸变、有平移多目标的检测。在此基础上讨论了图像边缘信息和非边缘信息对相关性能的影响。运用分数傅里叶变换相关识别技术实现了目标图像存在尺度、旋转畸变而无平移变化时的目标检测。结果表明,分数傅里叶变换的级次选择对目标图像的旋转和尺度畸变有一定的补偿作用。在分数傅里叶变换相关中,通过简单的级次调节可实现一定范围内的旋转、尺度畸变不变识别。     

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.     

基于透镜畸变效应的仿人眼扫描系统设计

仿人眼扫描具有旋转与尺度不变性、背景信息压缩及变分辨率信息采集等优点,但传统的仿人眼扫描方法存在系统结构复杂、扫描速度慢等缺点,提出一种基于透镜畸变实现扫描环增长,采用阿贝棱镜旋转实现对目标视场扫描的仿人眼扫描方法。利用透镜畸变对不同视场下入射光斑进行放大,进而实现仿人眼光斑结构。通过物像关系求解透镜初始参数,将仿人眼扫描光斑的环间增长系数作为透镜畸变优化目标函数,对透镜参数进行非球面优化,获得透镜结构参数。设计的仿人眼扫描系统焦距为14.24 mm,工作距离为25 mm。仿真结果表明:入射高度为20 mm的1×16线阵激光能够对直径为27.66 mm的像面实现16环仿人眼扫描,扫描光斑的最大环增长系数为1.08。相比于传统仿人眼扫描方式,此文提出的方法具有成本低、结构简单、扫描速度快等优点。