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。     

基于背景噪音谱分析的匹配滤波器设计研究

在空间匹配滤波器设计过程中,为抑制输入场景中背景噪音对输出相关平面上相关点的影响,通过比较匹配滤波函数和背景噪音的傅里叶谱,根据两者差值的量级对匹配滤波函数的振幅进行非线性调制,在匹配滤波过程中使设计的空间匹配滤波器对强噪音的傅里叶谱处透过率降低,而尽量保持输入图像傅里叶谱的高透过率,从而增加输出相关平面上的信噪比,实现相关点的正确探测。计算机模拟和实验结果表明：与纯相位匹配滤波器相比其抗噪能力得到较大改善。     

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。     

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。     

光学小波匹配滤波器与图形识别

小波变换弥补了傅里叶变换的不足，在信号及图像处理方面具有广阔的应用前景。文章深入讨论了小波变换匹配滤波器的理论基础及光学实现方法，并将其用于图形识别，给出了计算机模拟结果，与传统的匹配滤波器进行了比较，证实了小波变换在光学信息处理中的优越性。     

集成化学相关器及匹配滤波器的优化设计

介绍了自制的具有超短光路和折迭式结构的集成化学相关器。采用蒙特卡罗迭代算法对匹配滤波器进行优化设计，实验证明，该方法提高了模式识别的准确度。     

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。     

双通道自聚焦计算全息匹配滤波器

介绍了一种双通道自聚集的匹配滤波器。它是在计算全息的基础上,通过对两个物的傅里叶谱或共轭谱分别加正的或负的二次相位因子,求和后进行编码,制图,缩微而得,该滤波器可以分别对两个物实现匹配。文中还给出了与理论相符的实验结果。     

Feasibility estimate of correlation filters in the presence of noise

A measure describing an overall estimate of the feasibility of correlation filters has been previously reported. The feasibility estimate (FE) of correlation filters is now tested in the presence of an additive stationary non-zero-mean noise. A simple noise model is used to describe quantitatively the white noise case as well as the increase or decrease of the input scene power. The usefulness of the FE is demonstrated by presenting the results of computer simulations on the example of quasi phase-only filters. The decision curves are given for the confidence interval of 0.95 probability of finding the true-class correlation peak values as a function of the total input signal power.     

光电混合相关识别系统中匹配滤波器缩放比例的确定方法

在光电混合匹配滤波相关识别系统中,由于输入图像的频谱与匹配滤波器的形成方式不同,不能直接实现对应频率成份的准确对准。这个问题需要通过对匹配滤波器进行缩放来解决。根据透镜的傅里叶变换性质和计算全息理论,分别推导出输入图像的频谱的表达式和滤波空间光调制器加载了匹配滤波器后的透射函数的表达式,并根据这两个表达式得到匹配滤波器的缩放比例的公式,然后在实际的光学识别系统中对根据该公式计算的缩放比例进行了验证。实验结果表明,在该缩放比例下,相关峰的质量有较大改善,这说明此时输入图像的频谱与匹配滤波器对应频率成份实现了较好地对准。     

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。     

Influence of filter and signal types in optical matched filtering

The dependence of the output correlation signal on the filter parameters, filter types, and signal types in matched filtering is discussed. On the basis of the established filter criteria—the signal-to-noise ratio, peak-to-sidelobe ratio, and diffraction efficiency—a new measure is introduced giving an overall estimate of the feasibility of filters. According to that single measure, various filter types are compared and selected by numerical experiments.     

Indexed optical composite filters

A new technique called indexed composite filters (ICFs) for multiple object pattern recognition is proposed. Contrary to the usual so-called composite filters, the proposed ICF offers the possibility to identify which object of the learning class is detected at the output. The major advantage of ICF is that the output gives for every object detected two correlation peaks encoding the position and identity of the detected object. Computer simulation results are given using alphabetic input scenes that illustrates the efficiency of the proposed method.