Инвариантные корреляционные фильтры с линейным фазовым коэффициентом для лазерных систем корреляционного распознавания изображений

• Автор: Злоказов, Евгений Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Методы формирования импульсного отклика в лазерных системах корреляционного различения изображений

1.1 Инвариантные фильтры в корреляционных системах

1.1.1 Гармонические фильтры

1.1.2 Составные корреляционные фильтры

1.2 Особенности реализации инвариантных фильтров в лазерных

корреляторах изображений

1.2.1 Дифракционные лазерные корреляторы изображений

1.2.2 Метод синтеза голографических фильтров Вандер Люгта

1.3 Современные средства модуляции лазерного излучения

2 Реализация инвариантных фильтров с линейным фазовым коэффициентом в когерентных корреляторах изображений
2.1 Синтез КФ ЛФК
2.2 Ограничения применения синтезированного фильтра
2.3 Исследование устойчивости фильтра к бинарному шуму во входном изображении
2.4 Исследование возможности применения КФ ЛФК для распознавания полутоновых изображений
2.5 Варианты реализации КФ ЛФК в схемах когерентных корреляторов изображений
2.6 Синтез амплитудных голограмм
2.7 Восстановление голограммы

2.8 Численное моделирование работы оптикоэлектронной системы
распознавания изображений
3 Влияние ограничений динамического диапазона модуляции
дифракционных элементов
3.1 Постановка задачи
3.2 Моделирование распознавания с использование голограмм с ограниченным диапазоном представления градаций пропускания
3.3 Моделирование распознавания с использованием бинарных голограмм
3.3.1 Распознавание с использованием бинаризированной голограммы
3.3.2 Использование бинарного растрирования для представления уровней пропускания голограммы
4 Экспериментальная реализация КФ ЛФК в схеме 4-И коррелятора
4.1 Восстановление голограммы
4.2 Макет 4-Р коррелятора
4.3 Эксперименты по инвариантному распознаванию
5 Варианты реализации КФ ЛФК в схемах когерентных корреляторов изображений с полной комплексной модуляцией в частотной плоскости
5.1 Фильтр с одновременным ограничением градаций представления амплитуды и фазы
5.2 Трёхуровневый фазово-амплитудный фильтр
5.3 Фильтр с бинарным представлением амплитуды и ограничением фазы в некотором диапазоне
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность темы
Корреляционное распознавание изображений является одним из наиболее широко применяемых и перспективных инструментов для поиска, идентификации, локализации и слежения за объектами относительно сложных форм. Перспективность методов корреляционного распознавания обусловлена возможностью их реализации в высокоскоростных оптико-электронных системах, принцип работы которых основан на использовании когерентных корреляторов изображений [1-5].
Методы корреляционного распознавания основаны на сравнении входного изображения с изображениеями эталонных объектов из базы данных системы распознавания. Ранее корреляционные методы нашли успешное применение в таких технических решениях, как. системы автоматической медицинской диагностики, системы биометрического и голографического доступа по изображению ключа [1,6-9], системы обработки данных высокочастотных антенных решеток и т.д. Как правило задачи, решаемые с помощью устройств перечисленных типов, не требуют оперативности счёта, что даёт возможность их конструирования на. основе исключительно электронных вычислительных средств с эквивалентной скоростью обработки данных порядка Ю10 операций в секунду.
' Существует ряд задач, для успешного решения которых оперативность счёта является ключевым условием. Для повышения эффективности работы таких систем, как бортовые навигационные системы с ориентацией по изображениям местности, системы идентификации, классификации и слежения за быстродвижущимися объектами схожих форм, системы поиска и регистра-

Перечисленные выше преимущества КФ ЛФК значительно выделяют их на фоне других КФ, несмотря на ограниченность области применения распознаванием объектов, представленных в виде контурных бинарных изображений. Более того имеется информация успешного применения КФ ЛФК при решении задачи трёхмерного распознавания объектов [65]. Поэтому, наравне с фильтрами с оптимизацией параметров, КФ ЛФК представляют особый интерес для исследования их характеристик и методов технической реализации.
1.2 Особенности реализации инвариантных фильтров в лазерных корреляторах изображений
Инвариантные корреляционные фильтры могут быть реализованы в оптических системах корреляционного распознавания. Основными функциональными устройствами в таких системах являются дифракционные корреляторы изображений. Далее приводятся описания основных схем когерентных корреляторов, а так же методы формирования импульсных откликов корреляторов, соответствующих реализуемым фильтрам.
1.2.1 Дифракционные лазерные корреляторы изображений
Дифракционный коррелятор изображений - аналоговое оптическое устройство с параллельными каналами обработки информации. Основное применение дифракционных корреляторов связано с получением, преобразованием и обработкой фурье-сиектров, корреляционных функций и сверток. Дифракционные лазерные корреляторы изображений получили наибольшее распространение среди всех видов оптических процессоров. Существует два типа оптических корреляторов:
1. Коррелятор с фильтрацией в предметной плоскости (коррелятор совместного преобразования).