專利名稱：一種光電混合匹配濾波相關(guān)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息光學(xué)領(lǐng)域，涉及一種新型光電混合匹配濾波相關(guān)器，主要應(yīng)用于圖像識別等光信息處理領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的光學(xué)相關(guān)器相比，在減小體積的同時提高了速度、精度，為實用化小型光學(xué)相關(guān)器奠定基礎(chǔ)。
背景技術(shù)：
光學(xué)相關(guān)器(OpticalCorrelator)最早由 A.Vander Lugt 提出("Signaldetection by complex spatial filtering, IEEE Trans.1nf.Theory IT-10, 139-145(1964))。光學(xué)相關(guān)器利用光學(xué)方法實現(xiàn)目標圖像與參考圖像的相關(guān)運算，從而實現(xiàn)圖像的識別與跟蹤。光學(xué)相關(guān)技術(shù)具有高速度和并行處理特點，適合于處理二維圖像信息，可精確快速識別具有復(fù)雜背景的圖像目標，在超高速海量圖像識別方面具有較大的優(yōu)勢?？臻g匹配濾波相關(guān)器(Vander Lugt Correlator, VLC)是最早的具有代表性的光學(xué)模式識別系統(tǒng)。1964年，Vander Lugt提出了使用離軸全息方法制作空間匹配濾波器，構(gòu)成空間匹配濾波相關(guān)器，通過光學(xué)相關(guān)運算識別目標("Signal detection by complexspatial filtering, 〃 IEEE Trans.1nf.Theory IT-10, 139-145 (1964))。這標志著空間匹配濾波相關(guān)器的誕生?？臻g匹配濾波相關(guān)器對圖像的識別是在空間濾波的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，其方法是在4f系統(tǒng)的頻譜平面上放置一個匹配濾波器，在頻率域中對輸入信號進行相位補償，從而在輸出平面上產(chǎn)生相關(guān)光斑?？臻g匹配濾波相關(guān)器進行圖像識別其原理如

圖1所示。輸入?yún)⒖紙D像為f(x，y)，在單位復(fù)振幅單色平面相干光的照明下，經(jīng)傅立葉透鏡LI，在其像焦平面(頻譜平面)頻譜為
權(quán)利要求
1.一種光電混合匹配濾波相關(guān)器，包括圖像傳感器(1)，嵌入式處理器(4)，空間光調(diào)制器(6)，準直激光束(5)，傅里葉透鏡(7)，光電探測器(8)，其特征在于，圖像傳感器(I)連接嵌入式處理器(4)，空間光調(diào)制器(6)位于傅里葉透鏡(7)之前，傅里葉透鏡(7)位于光電探測器(8)之前；嵌入式處理器(4)將外部存儲器中的匹配濾波器讀入內(nèi)存，在進行1:N識別時，首先探測器(I)采集目標圖像(2)，嵌入式處理器(4)對其進行預(yù)處理后求其頻譜，對頻譜進行二值化處理，其次嵌入式處理器(4)從內(nèi)存中讀出匹配濾波器，與二值化后的頻譜點乘后送入空間光調(diào)制器(6)，在準直激光束(5)的調(diào)制下，通過傅里葉透鏡(7)進行傅立葉逆運算，在其焦平面上得到相關(guān)結(jié)果，由探測器(8)接受并傳遞回嵌入式處理器，嵌入式處理器(4 )進行相關(guān)計算后輸出結(jié)果(3 ); 依據(jù)所用空間光調(diào)制器的不同，計算分相位型空間光調(diào)制器和振幅型空間光調(diào)制器兩種，具體內(nèi)容如下: (I)相位型空間光調(diào)制器設(shè)參考圖像依次為s f 、， ,、，對應(yīng)的偏移因子依次為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電混合匹配濾波相關(guān)器，其特征在于，濾波器提前利用計算機制作，根據(jù)1:N識別的模板圖像數(shù)N，取N幅模板圖像，利用計算機提前分別計算頻譜、取復(fù)共軛、與偏移因子相乘后求和，然后進行二值化并存入存儲器中，依次直到取完所有模板圖像，制作完成濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電混合匹配濾波相關(guān)器，其特征在于，嵌入式處理為FPGA或DSP芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電混合匹配濾波相關(guān)器，其特征在于，準直激光束(5)為固體激光器、光纖激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光器中的一種，體積緊湊的激光器，通過擴束準直系統(tǒng)得到的準直激光束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電混合匹配濾波相關(guān)器，其特征在于，傅里葉透鏡(7)為膠合透鏡或衍射光學(xué)元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電混合匹配濾波相關(guān)器，其特征在于，光電探測器(I)為光電管陣列或為高速圖像傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電混合匹配濾波相關(guān)器，其特征在于，空間光調(diào)制器(6)為相位型空間光調(diào)制器或振 幅型空間光調(diào)制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電混合匹配濾波相關(guān)器。利用嵌入式處理器實時計算目標圖像的二值頻譜，并與提前制作好的二值匹配濾波器點乘求取濾波后的圖像，然后將其送入至空間光調(diào)制器，利用光學(xué)2f系統(tǒng)完成傅立葉逆運算，從而得到相關(guān)結(jié)果。本發(fā)明采用光學(xué)2f系統(tǒng)，因而光路簡單，像差小，體積小，速度快。前級光學(xué)2f系統(tǒng)改為由電學(xué)的方法實現(xiàn)，克服了空間光調(diào)制器對圖像大小的限制，從而能夠能夠進行1N識別。
文檔編號G06E3/00GK103176502SQ201310043998
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者程攀攀, 賈輝, 李修建, 劉延飛, 程紅山, 郭鎖利, 張輝, 張瓊, 彭莉, 張?zhí)鞈c, 聶永名, 廖家莉, 祁俊力, 陳杰 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)