聯(lián)合變換相關(guān)器

聯(lián)合變換相關(guān)器目錄光學(xué)相關(guān)識(shí)別JTC基本原理JTC系統(tǒng)分析計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器21.光學(xué)相關(guān)識(shí)別定義：應(yīng)用光學(xué)變換相關(guān)的方法，從混亂的圖像信息中找出所需要的目標(biāo)圖像，來(lái)達(dá)到識(shí)別目標(biāo)圖像信息的目的。過(guò)程：首先利用光學(xué)的方法獲取可以描述目標(biāo)圖像信息光學(xué)特征的參數(shù)，然后再利用光學(xué)相關(guān)運(yùn)算器進(jìn)行判別并做出決定的過(guò)程。特點(diǎn)：快速、便捷、可并行處理2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器31.光學(xué)相關(guān)識(shí)別光學(xué)相關(guān)運(yùn)算器匹配濾波器聯(lián)合變換相關(guān)器2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器42023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器5匹配濾波器1.光學(xué)相關(guān)識(shí)別最早是在1964年，由VanderLugt提出和設(shè)計(jì)的。2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器6匹配濾波器1.光學(xué)相關(guān)識(shí)別優(yōu)點(diǎn)：目標(biāo)識(shí)別速度非?？臁庾龈道锶~變換；信息容量非常大；不足：需提前制作濾波器——缺乏靈活性——不能實(shí)時(shí)處理；濾波器中心必須與目標(biāo)圖像的頻譜中心完全重合；2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器光電匹配濾波器1.光學(xué)相關(guān)識(shí)別集合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和傳統(tǒng)匹配濾波系統(tǒng)的相關(guān)器。7空間光調(diào)制器(SLM)：基本功能是調(diào)制與寫入功能。可改變空間上光分布的振幅或強(qiáng)度、相位、偏振態(tài)以及波長(zhǎng)，或者把非相干光轉(zhuǎn)化成相干光。2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器8光電匹配濾波器1.光學(xué)相關(guān)識(shí)別優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單，信噪比高；利用空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量；通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算，方便提取相關(guān)峰；不足：空間光調(diào)制器輸入動(dòng)態(tài)范圍低，帶來(lái)噪聲；必須用均勻光場(chǎng)照射空間光調(diào)制器；需要對(duì)濾波器和透鏡進(jìn)行精準(zhǔn)校對(duì)；系統(tǒng)尺寸大，不利于小型化和集成化；聯(lián)合變換相關(guān)器1.光學(xué)相關(guān)識(shí)別2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器9聯(lián)合變換相關(guān)方法由C.S.Weaver和J.W.Goodman于20世紀(jì)60年代初提出。2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器10光電聯(lián)合變換相關(guān)器1.光學(xué)相關(guān)識(shí)別2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器11光電聯(lián)合變換相關(guān)器1.光學(xué)相關(guān)識(shí)別特點(diǎn)：不需要專門制作濾波器；不存在濾波器與透鏡精確對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題；頻譜面不需要高分辨率的空間光調(diào)制器；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，便于集成化；2.1JTC基本原理聯(lián)合圖像光強(qiáng)分布

過(guò)FTL1后在傅里葉面的頻譜2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器12

2.1JTC基本原理聯(lián)合功率譜2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器13過(guò)FTL2后在傅里葉面的頻譜

2.1JTC基本原理過(guò)FTL2后在傅里葉面的頻譜2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器14

互相關(guān)自相關(guān)2.1JTC基本原理2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器15

一、四項(xiàng)分別為目標(biāo)模式和參考模式的自相關(guān),處于輸出平面的中心原點(diǎn)周圍；二、三項(xiàng)為目標(biāo)模式和參考模式之間的互相關(guān)項(xiàng),分別處于輸出平面的(2a,o)和（-2a,0)兩點(diǎn)周圍；2.1JTC基本原理2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器16

結(jié)論：通過(guò)探測(cè)輸出平面的光強(qiáng)度分布,尤其是(-2a,0)和(2a,0)處的光強(qiáng)度分布情況,就可以得知目標(biāo)模式和參考模式之間的相關(guān)程度。在t和r相同的情況下，二、三項(xiàng)的函數(shù)形式相同。因此(-2a,0)和(2a,0)處有足夠銳利的亮斑，則可知目標(biāo)模式和參考模式相關(guān)度較大，從而可以認(rèn)為二者相同；而如果(-2a,0)和(2a,0)周圍沒(méi)有足夠銳利的亮斑,只有輸出平面的中心由較大的亮斑,則可以知道目標(biāo)模式和參考模式相關(guān)度較??；2.2JTC平移不變性2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器17平移不變性：當(dāng)目標(biāo)模式的坐標(biāo)發(fā)生平移時(shí),聯(lián)合變換相關(guān)器對(duì)目標(biāo)模式的識(shí)別結(jié)果不變。

物面的聯(lián)合光強(qiáng)分布2.2JTC平移不變性2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器18

2.2JTC平移不變性2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器19未平移輸出面分布

平移后輸出面分布

2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器203.JTC系統(tǒng)參數(shù)關(guān)系探測(cè)器分辨率要求零級(jí)光柵分離條件聯(lián)合功率譜比例變化3.1探測(cè)器分辨率要求2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器21聯(lián)合功率譜光柵結(jié)構(gòu)干涉條紋

JTC產(chǎn)生的相關(guān)信號(hào)與零級(jí)光斑的距離為：

(-2a,0)和(2a,0),接收面相關(guān)與零級(jí)距離為：

3.1探測(cè)器分辨率要求2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器22CCD的分辨率：

3.2零級(jí)光斑分離條件2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器23

目標(biāo)圖與參考圖的距離應(yīng)滿足：3.2零級(jí)光斑分離條件2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器24

探測(cè)器分辨率要求：結(jié)論：

若要得到與零級(jí)衍射光斑相分離的相關(guān)信號(hào)，輸入面上的兩圖像間的距離越大越好，這就要求探測(cè)器的分辨率更高。在兼顧信號(hào)分離與探測(cè)器分辨率時(shí)，應(yīng)取適中值。3.3聯(lián)合功率譜比例變化2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器25

3.3聯(lián)合功率譜比例變化2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器26

4.計(jì)算機(jī)仿真參考圖像第一組：相同2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器27第二組：部分相同第三組：不相同2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器284.計(jì)算機(jī)仿真4.計(jì)算機(jī)仿真參考圖像目標(biāo)圖像2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器29第一組：相同4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器30第一組：相同4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器31第一組：相同4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器32第一組：相同4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器33第一組：相同參考圖像目標(biāo)圖像4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器34第二組：部分相同4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器35第二組：部分相同4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器36參考圖像目標(biāo)圖像第三組：不相同4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器37第三組：不相同4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器38結(jié)論4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器3991%94%97%100%4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器4091%94%97%100%4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器4191%94%97%100%4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器4291%94%97%100%4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器4391%94%97%100%4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器44結(jié)論：

在其他條件不變時(shí)，隨著目標(biāo)圖與參考圖的大小差距越來(lái)越大，相關(guān)峰越來(lái)越小，傳統(tǒng)聯(lián)合變換相關(guān)器對(duì)輸入圖像的大小變化敏感。要求目標(biāo)圖像與參考圖像的大小相同。4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器45

4.計(jì)算機(jī)仿真2023/2/3聯(lián)合變換相關(guān)器46結(jié)論：

在其他條件不變時(shí)，隨著目標(biāo)圖與