光學(xué)信息處理教案第五章

光學(xué)信息處理教案第五章第一頁，共二十二頁，2022年，8月28日光學(xué)信息處理從光源的空間和時(shí)間相干性來分類：1.相干光學(xué)信息處理2.非相干光學(xué)信息處理第二頁，共二十二頁，2022年，8月28日§1.圖像相減a.空域編碼頻域解碼相減方法光柵相移，兩次曝光法1.編碼：2.光路：3.過程：第三頁，共二十二頁，2022年，8月28日§1.圖像相減a.空域編碼頻域解碼相減方法4.數(shù)學(xué)模型：第一次曝光是光柵的透過率函數(shù)為：第一次膠片記錄的光場為：第二次曝光是光柵的透過率函數(shù)為：第二次膠片記錄的光場為：兩次曝光膠片記錄的總光場為：第四頁，共二十二頁，2022年，8月28日§1.圖像相減a.空域編碼頻域解碼相減方法4.數(shù)學(xué)模型：膠片記錄的總光場中高頻成分的振幅是受兩幅圖像相減信號(hào)的調(diào)制的。第五頁，共二十二頁，2022年，8月28日§1.圖像相減a.空域編碼頻域解碼相減方法5.解碼：采用3鏡4f濾波系統(tǒng)，在p2平面放置一高通模片，組成高通濾波器。頻域解碼方法ffffx1x2y2p1p2p3y3x3第六頁，共二十二頁，2022年，8月28日§1.圖像相減b.正弦光柵濾波器相減方法1.光路：2.在p1平面沿x方向?qū)ΨQ放置兩被分析對(duì)象鏡4f濾波系統(tǒng)ffffx1x2y2p1p2p3y3x3物光場為：要求b充分大，大于分析物體最大寬度第七頁，共二十二頁，2022年，8月28日§1.圖像相減b.正弦光柵濾波器相減方法3.在p2平面放置一正弦光柵模片，組成濾波器。第八頁，共二十二頁，2022年，8月28日§1.圖像相減b.正弦光柵濾波器相減方法4.正弦光柵模片濾波后的頻譜：5.p3平面上輸出的圖像：第九頁，共二十二頁，2022年，8月28日§1.圖像相減b.正弦光柵濾波器相減方法6.移動(dòng)正弦光柵模片濾波使初始相位為90度：此時(shí)p3平面上輸出的圖像：第十頁，共二十二頁，2022年，8月28日§1.圖像相減b.正弦光柵濾波器相減方法第十一頁，共二十二頁，2022年，8月28日§2.匹配濾波與圖像識(shí)別a.空間匹配濾波器1.定義：對(duì)于3鏡4f濾波系統(tǒng)，如果輸入面光場ffffx1x2y2p1p2p3y3x3的空間頻譜為：當(dāng)濾波模片的透過率函數(shù)為：時(shí)，稱這種濾波器為空間匹配濾波器。共軛關(guān)系第十二頁，共二十二頁，2022年，8月28日§2.匹配濾波與圖像識(shí)別a.空間匹配濾波器2.特征：1）通常為一復(fù)數(shù)濾波器ffffx1x2y2p1p2p3y3x32）用全息法制作完成光學(xué)相關(guān)運(yùn)算3.功能：☆第十三頁，共二十二頁，2022年，8月28日§2.匹配濾波與圖像識(shí)別b.圖像識(shí)別1.原理：基于自相關(guān)度大于互相關(guān)度的原理1）用一已知圖像的頻譜共軛模板作為濾波模板采用全息方法制作并建庫2.匹配模片的建庫：2）把所有待識(shí)別對(duì)象用3鏡4f系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算3）取所有相關(guān)峰的最大峰作為識(shí)別判據(jù)4）設(shè)置準(zhǔn)確性識(shí)別門檻值3.去噪和抗干擾能力的改善：第十四頁，共二十二頁，2022年，8月28日§2.匹配濾波與圖像識(shí)別b.圖像識(shí)別第十五頁，共二十二頁，2022年，8月28日§2.匹配濾波與圖像識(shí)別c.聯(lián)合變換相關(guān)圖像識(shí)別1.原理：在p2平面得到頻譜在p2平面放置一全息干板記錄第一步：模板記錄建庫第十六頁，共二十二頁，2022年，8月28日§2.匹配濾波與圖像識(shí)別c.聯(lián)合變換相關(guān)圖像識(shí)別1.原理：在p3平面得到相關(guān)峰在p2平面放置一記錄好全息干板第二步：相關(guān)識(shí)別第十七頁，共二十二頁，2022年，8月28日§2.匹配濾波與圖像識(shí)別c.聯(lián)合變換相關(guān)圖像識(shí)別1.原理：2.實(shí)現(xiàn)：第十八頁，共二十二頁，2022年，8月28日§2.匹配濾波與圖像識(shí)別原理光路場景圖像相關(guān)峰輸出第十九頁，共二十二頁，2022年，8月28日§2.匹配濾波與圖像識(shí)別d.空間逆濾波器1.定義：對(duì)于相干光學(xué)信息處理系統(tǒng)(3鏡4f系統(tǒng))，ffffx1x2y2p1p2p3y3x3當(dāng)濾波模片的透過率函數(shù)為：時(shí)，稱這種濾波器為空間逆濾波器。倒數(shù)關(guān)系如果系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù)為：第二十頁，共二十二頁，2022年，8月28日§2.匹配濾波與圖像識(shí)別d.空間逆濾波器2.作用：消除由于光學(xué)傳遞函數(shù)引起的圖像模糊ffffx1x2y2p1p2p3y3x3采用專用非線性全息干板，用全息法制作1）干板特性的限制，完全滿足：4.分析：3.制作：的濾波模片難以實(shí)現(xiàn)2）光學(xué)衍射受限的客觀存在，想完全突破衍射極限是不可能的。第二十一頁，共二十二頁，2022年，8月28日§2.匹配濾波與圖像識(shí)別e.光學(xué)系統(tǒng)的信息容量1.定義：空間帶寬乘積