匹配滤波器及其在光学图像识别中的应用课件

匹配滤波器

在光学图像识别中的应用空间滤波阿贝提出的二次成像理论及其相应的实验，是空间滤波与光学信息处理的先导。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’’面代表像面阿贝波特实验相干平面波垂直照明一正交的细丝网格在透镜L的后焦面上呈现出网格的频谱这些频谱分量综合，在像平面得到网格像用适当滤波器放在频谱面上，就能以各种方式改变物的频谱成分，得到期望的像。空间频谱分析系统物光场中包含有结构信息，这种结构信息就由其空间频谱的分布来决定，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：物体置于透镜L的前焦面上相干平行光在透镜的后焦面上得到准确的傅里叶频谱垂直照明点光源在点源像平面获得物图像频谱，频谱中心(零频位置)在点源像点处照明P1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：

4f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)

小结从频域来看从空域来看改变滤波器的透过率函数(滤波函数)，该系统就能改变物图像的空间频谱结构，这就是空间滤波的含义系统实现了输入信息与滤波器脉冲响应的卷积或相关，完成了所期望的一种变换图像识别

傅里叶变换逆傅里叶变换

光学全息方法

识别过程应用4f系统

总结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

计算机模拟过程仿真1目标待识别仿真1仿真1仿真1仿真1仿真2目标待识别仿真2仿真2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。仿真2不足旋转敏感缩放敏感处理办法圆谐变换梅林变换结果旋转不变尺度不变总结范德•拉格特匹配滤波相关器类型，简称范德•拉格特相关器（VanderLugtCorrelator，记作VLC）特点是在进行目标识别时，都需要先制作待识别目标的复数匹配滤波器，缺点：操作很不方便，进行实时识别时很不容易，而且自适应能力较差。优点：实现对输入图像的比例不变和旋转不变识别，已实现了小型化，外观尺寸已经做到31cm×23cm×15cm。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.[2]JosephW.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