匹配滤波器及其在光学图像识别中的应用教学提纲.ppt

匹配滤波器及其在光学图匹配滤波器及其在光学图像识别中的应用像识别中的应用Page 2Page 3空间滤波Page 4阿贝理论在相干光照明下，透镜的成像过程可以分为两步：该成像过程也称为阿贝二次衍射成像（Double Diffraction Imaging）。Page 5阿贝二次成像理论示意图由频谱面到像面，实际完成了一次夫琅和费衍射，相当于又经过了一次傅里叶变换。X代表物平面，用相干光照明x面代表代表物的频谱面x面代表像面Page 6阿贝波特实验Page 7Page 8实验效果Page 9空间频谱分析系统物光场中包含有结构信息，这种结构信息构信息就由其空空间频谱的的分布分布来决定，故通过对物图像的频谱分析，就可知道其结构特征。最简单的空间频谱分析系统如图所示：Page 10物体置于透镜L的前焦面上垂直照明照明Page 11P1面代表物平面，令其光场分布为f(x1,y1)，P2平面代表物图像f(x1,y1)的频谱面，其频谱和功率谱分别为：式中，fx，fy代表物结构信息的空间频率值，它与P2平面上的空间坐标具有下列关系：Page 12在P2平面上的功率谱分布具有如下特性：1.频率特性率特性：中心的空间频率为零，由中心点向外空间频谱值越来越高。2.方向特性方向特性：若物图像中存在线状构造，则其功率谱是沿着与此线状结 构正交的直线方向分布Page 134f系统空间频率滤波系统有多种光路结构，最典型的一种相干光学信息处理系统光路图如图所示:输入平面(物面)输出平面(像面)频谱平面(滤波面)Page 14Page 15Page 16Page 17小结从频域来看从空域来看Page 18图像识别Page 19傅里叶变换逆傅里叶变换Page 20光学匹配滤波器原理Page 21光学全息方法Page 22Page 23识别过程应用4f系统Page 24识别过程应用4f系统Page 25总结Page 26一种实时光学匹配滤波相关器的光学实现当MSF准确复位后，挡去参考光RB，在输入平面上放置信号f(x,y)，由于相关信号（即由物光重建的参考光）是准确的沿原来的参考光RB的方向传播的，所以我们把另一个傅里叶变换透镜L4放在RB中，与RB的光轴垂直，最后用探测阵列AD（如CCD）来探测相关峰。显微物镜准直透镜F透镜F透镜针孔分光镜反光镜匹配滤波器物光参考光Page 27一种实时光学匹配滤波相关器的光学实现实现过程：激光束首先是由显微物镜L1聚焦，通过针孔滤波后，再由准直镜L2形成平行光束照射输入平面,由于针孔滤波,光束的截面强度是均匀的,平行光由分光镜BS分成物光OB及参考光RB。当在输入平面上放置参考信号g(x,y)时,我们可以用全息材料记录匹配滤波MSF,输入平面和MSF平而分别是L3的前、后焦面。处理后的全息图重新放在MSF处。Page 28计算全息方法Page 29Page 30计算机模拟过程Page 31仿真1 目标待识别Page 32仿真1 Page 33仿真1 Page 34仿真1 Page 35仿真1 Page 36仿真2 目标待识别Page 37仿真2 Page 38仿真2 Page 39仿真2 此处都有亮斑是因为没有设置阈值的缘故。而上一个仿真中只显示出小亮点正是因为设置了阈值。在上述仿真中，进行傅里叶变换之后需要把零频分量移到中心，但进行这个移频之后，最终得到的亮斑结果就会发生一点偏移。暂时还没有想到方法解决。Page 40仿真2 Page 41不足不足旋转敏感缩放敏感处理理办法法圆谐变换梅林变换结果果旋转不变尺度不变Page 42总结Page 43参考文献1王仕璠.信息光学理论与应用M.北京邮电大学出版社.2003.2Joseph W.Goodman，秦克诚译.傅里叶光学导论M.电子工业出版 社.2011.3钟黔川.光学匹配滤波器在图像识别上的研究D.电子科技大学.2001.4吴伟.光学相关模式识别中匹配滤波器的设计研究D.国防科学技术大 学.2008.5林睿，常鸿森，李榕.光学图像识别相关器的MATLAB仿真N.华南师 范大学学报.2004.Page 44Thanks!Thanks!结束结束