光学信息处理教案第五章

光学信息处理教案第五章第一页，共二十二页，2022年，8月28日光学信息处理从光源的空间和时间相干性来分类：1.相干光学信息处理2.非相干光学信息处理第二页，共二十二页，2022年，8月28日§1.图像相减a.空域编码频域解码相减方法光栅相移，两次曝光法1.编码：2.光路：3.过程：第三页，共二十二页，2022年，8月28日§1.图像相减a.空域编码频域解码相减方法4.数学模型：第一次曝光是光栅的透过率函数为：第一次胶片记录的光场为：第二次曝光是光栅的透过率函数为：第二次胶片记录的光场为：两次曝光胶片记录的总光场为：第四页，共二十二页，2022年，8月28日§1.图像相减a.空域编码频域解码相减方法4.数学模型：胶片记录的总光场中高频成分的振幅是受两幅图像相减信号的调制的。第五页，共二十二页，2022年，8月28日§1.图像相减a.空域编码频域解码相减方法5.解码：采用3镜4f滤波系统，在p2平面放置一高通模片，组成高通滤波器。频域解码方法ffffx1x2y2p1p2p3y3x3第六页，共二十二页，2022年，8月28日§1.图像相减b.正弦光栅滤波器相减方法1.光路：2.在p1平面沿x方向对称放置两被分析对象镜4f滤波系统ffffx1x2y2p1p2p3y3x3物光场为：要求b充分大，大于分析物体最大宽度第七页，共二十二页，2022年，8月28日§1.图像相减b.正弦光栅滤波器相减方法3.在p2平面放置一正弦光栅模片，组成滤波器。第八页，共二十二页，2022年，8月28日§1.图像相减b.正弦光栅滤波器相减方法4.正弦光栅模片滤波后的频谱：5.p3平面上输出的图像：第九页，共二十二页，2022年，8月28日§1.图像相减b.正弦光栅滤波器相减方法6.移动正弦光栅模片滤波使初始相位为90度：此时p3平面上输出的图像：第十页，共二十二页，2022年，8月28日§1.图像相减b.正弦光栅滤波器相减方法第十一页，共二十二页，2022年，8月28日§2.匹配滤波与图像识别a.空间匹配滤波器1.定义：对于3镜4f滤波系统，如果输入面光场ffffx1x2y2p1p2p3y3x3的空间频谱为：当滤波模片的透过率函数为：时，称这种滤波器为空间匹配滤波器。共轭关系第十二页，共二十二页，2022年，8月28日§2.匹配滤波与图像识别a.空间匹配滤波器2.特征：1）通常为一复数滤波器ffffx1x2y2p1p2p3y3x32）用全息法制作完成光学相关运算3.功能：☆第十三页，共二十二页，2022年，8月28日§2.匹配滤波与图像识别b.图像识别1.原理：基于自相关度大于互相关度的原理1）用一已知图像的频谱共轭模板作为滤波模板采用全息方法制作并建库2.匹配模片的建库：2）把所有待识别对象用3镜4f系统进行相关运算3）取所有相关峰的最大峰作为识别判据4）设置准确性识别门槛值3.去噪和抗干扰能力的改善：第十四页，共二十二页，2022年，8月28日§2.匹配滤波与图像识别b.图像识别第十五页，共二十二页，2022年，8月28日§2.匹配滤波与图像识别c.联合变换相关图像识别1.原理：在p2平面得到频谱在p2平面放置一全息干板记录第一步：模板记录建库第十六页，共二十二页，2022年，8月28日§2.匹配滤波与图像识别c.联合变换相关图像识别1.原理：在p3平面得到相关峰在p2平面放置一记录好全息干板第二步：相关识别第十七页，共二十二页，2022年，8月28日§2.匹配滤波与图像识别c.联合变换相关图像识别1.原理：2.实现：第十八页，共二十二页，2022年，8月28日§2.匹配滤波与图像识别原理光路场景图像相关峰输出第十九页，共二十二页，2022年，8月28日§2.匹配滤波与图像识别d.空间逆滤波器1.定义：对于相干光学信息处理系统(3镜4f系统)，ffffx1x2y2p1p2p3y3x3当滤波模片的透过率函数为：时，称这种滤波器为空间逆滤波器。倒数关系如果系统的相干传递函数为：第二十页，共二十二页，2022年，8月28日§2.匹配滤波与图像识别d.空间逆滤波器2.作用：消除由于光学传递函数引起的图像模糊ffffx1x2y2p1p2p3y3x3采用专用非线性全息干板，用全息法制作1）干板特性的限制，完全满足：4.分析：3.制作：的滤波模片难以实现2）光学衍射受限的客观存在，想完全突破衍射极限是不可能的。第二十一页，共二十二页，2022年，8月28日§2.匹配滤波与图像识别e.光学系统的信息容量1.定义：空间带宽乘积