光学信息处理教案第五章PPT讲稿.ppt

光学信息处理教案第五章第1页，共22页，编辑于2022年，星期四光学信息处理从光源的空间和时间相干性来分类：光学信息处理从光源的空间和时间相干性来分类：1.1.相干光学信息处理相干光学信息处理2.2.非相干光学信息处理非相干光学信息处理第2页，共22页，编辑于2022年，星期四 1.图像相减图像相减a.a.空域编码频域解码相减方法空域编码频域解码相减方法光栅相移，两次曝光法光栅相移，两次曝光法1.1.编码：编码：2.2.光路：光路：3.3.过程：过程：第3页，共22页，编辑于2022年，星期四 1.图像相减图像相减a.a.空域编码频域解码相减方法空域编码频域解码相减方法4.4.数学模型：数学模型：第一次曝光是光栅的透过率函数为：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：第二次曝光是光栅的透过率函数为：第二次胶片记录的光场为：第二次胶片记录的光场为：两次曝光胶片记录的总光场为：两次曝光胶片记录的总光场为：第4页，共22页，编辑于2022年，星期四 1.图像相减图像相减a.a.空域编码频域解码相减方法空域编码频域解码相减方法4.4.数学模型：数学模型：胶片记录的总光场中高频成分的振幅是受两幅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。图像相减信号的调制的。第5页，共22页，编辑于2022年，星期四 1.图像相减图像相减a.a.空域编码频域解码相减方法空域编码频域解码相减方法5.5.解码：解码：采用采用3 3镜镜4f4f滤波系统，在滤波系统，在p2p2平面放置一高通模片，平面放置一高通模片，组成高通滤波器。组成高通滤波器。频域解码方法频域解码方法ffffx1x2y2p1p1p2p2p3p3y3x3第6页，共22页，编辑于2022年，星期四 1.图像相减图像相减b.b.正弦光栅滤波器相减方法正弦光栅滤波器相减方法1.1.光路：光路：2.2.在在p1p1平面沿平面沿x x方向对称放置两被分析对象方向对称放置两被分析对象镜镜4f4f滤波系统滤波系统ffffx1x2y2p1p1p2p2p3p3y3x3物光场为：物光场为：要求要求b b充分大，大于分析物体最大宽度充分大，大于分析物体最大宽度第7页，共22页，编辑于2022年，星期四 1.图像相减图像相减b.b.正弦光栅滤波器相减方法正弦光栅滤波器相减方法3.3.在在p2p2平面放置一正弦光栅模片，组成滤波器。平面放置一正弦光栅模片，组成滤波器。第8页，共22页，编辑于2022年，星期四 1.图像相减图像相减b.b.正弦光栅滤波器相减方法正弦光栅滤波器相减方法4.4.正弦光栅模片滤波后的频谱：正弦光栅模片滤波后的频谱：5.p35.p3平面上输出的图像：平面上输出的图像：第9页，共22页，编辑于2022年，星期四 1.图像相减图像相减b.b.正弦光栅滤波器相减方法正弦光栅滤波器相减方法6.6.移动正弦光栅模片滤波使初始相位为移动正弦光栅模片滤波使初始相位为9090度：度：此时此时p3p3平面上输出的图像：平面上输出的图像：第10页，共22页，编辑于2022年，星期四 1.图像相减图像相减b.b.正弦光栅滤波器相减方法正弦光栅滤波器相减方法第11页，共22页，编辑于2022年，星期四 2.匹配滤波与图像识别匹配滤波与图像识别a.a.空间匹配滤波器空间匹配滤波器1.1.定义：定义：对于对于3 3镜镜4f4f滤波系统，如果输入面光场滤波系统，如果输入面光场ffffx1x2y2p1p1p2p2p3p3y3x3的空间频谱为：的空间频谱为：当滤波模片的透过率函数当滤波模片的透过率函数 为：为：时，称这种时，称这种滤波器为空间匹配滤波器。滤波器为空间匹配滤波器。共轭关系共轭关系第12页，共22页，编辑于2022年，星期四 2.匹配滤波与图像识别匹配滤波与图像识别a.a.空间匹配滤波器空间匹配滤波器2.2.特征：特征：1 1）通常为一复数滤波器）通常为一复数滤波器ffffx1x2y2p1p1p2p2p3p3y3x32 2）用全息法制作）用全息法制作完成光学相关运算完成光学相关运算3.3.功能：功能：第13页，共22页，编辑于2022年，星期四 2.匹配滤波与图像识别匹配滤波与图像识别b.b.图像识别图像识别1.1.原理：原理：基于自相关度大于互相关度的原理基于自相关度大于互相关度的原理1 1）用一已知图像的频谱共轭模板作为滤波模板）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采用全息方法制作并建库2.2.匹配模片的建库：匹配模片的建库：2 2）把所有待识别对象用）把所有待识别对象用3 3镜镜4f4f系统进行相关运算系统进行相关运算3 3）取所有相关峰的最大峰作为识别判据）取所有相关峰的最大峰作为识别判据4 4）设置准确性识别门槛值）设置准确性识别门槛值3.3.去噪和抗干扰能力的改善：去噪和抗干扰能力的改善：第14页，共22页，编辑于2022年，星期四 2.匹配滤波与图像识别匹配滤波与图像识别b.b.图像识别图像识别第15页，共22页，编辑于2022年，星期四 2.匹配滤波与图像识别匹配滤波与图像识别c.c.联合变换相关图像识别联合变换相关图像识别1.1.原理：原理：在在p2平面得到频谱平面得到频谱在在p2平面放置一全息干板记录平面放置一全息干板记录第一步：模板记录建库第一步：模板记录建库第16页，共22页，编辑于2022年，星期四 2.匹配滤波与图像识别匹配滤波与图像识别c.c.联合变换相关图像识别联合变换相关图像识别1.1.原理：原理：在在p3平面得到相关峰平面得到相关峰在在p2平面放置一记录好全息干板平面放置一记录好全息干板第二步：相关识别第二步：相关识别第17页，共22页，编辑于2022年，星期四 2.匹配滤波与图像识别匹配滤波与图像识别c.c.联合变换相关图像识别联合变换相关图像识别1.1.原理：原理：2.2.实现：实现：第18页，共22页，编辑于2022年，星期四 2.匹配滤波与图像识别匹配滤波与图像识别原理光路场景图像相关峰输出第19页，共22页，编辑于2022年，星期四 2.匹配滤波与图像识别匹配滤波与图像识别d.d.空间逆滤波器空间逆滤波器1.1.定义：定义：对于相干光学信息处理系统对于相干光学信息处理系统(3(3镜镜4f4f系统系统)，ffffx1x2y2p1p1p2p2p3p3y3x3当滤波模片的透过率函数当滤波模片的透过率函数 为：为：时，称这种滤波器为时，称这种滤波器为空间逆滤波器。空间逆滤波器。倒数关系倒数关系如果系统的相干传递函数为：如果系统的相干传递函数为：第20页，共22页，编辑于2022年，星期四 2.匹配滤波与图像识别匹配滤波与图像识别d.d.空间逆滤波器空间逆滤波器2.2.作用：作用：消除由于光学传递函数引起的图像模糊消除由于光学传递函数引起的图像模糊ffffx1x2y2p1p1p2p2p3p3y3x3采用专用非线性全息干板，用全息法制作采用专用非线性全息干板，用全息法制作1 1）干板特性的限制，完全满足：）干板特性的限制，完全满足：4.4.分析：分析：3.3.制作：制作：的滤波模片难以实现的滤波模片难以实现2 2）光学衍射受限的客观存在，想完全）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。突破衍射极限是不可能的。第21页，共22页，编辑于2022年，星期四 2.匹配滤波与图像识别匹配滤波与图像识别e.e.光学系统的信息容量光学系统的信息容量1.1.定义：定义：空间带宽乘积空间带宽乘积SWSW3 3）系统孔径越大，信息量越大）系统孔径越大，信息量越大1 1）降低光波长可提高信息量）降低光波长可提高信息量3.3.分析：分析：2.2.信息量与光学系统几何尺寸之间的关系：信息量与光学系统几何尺寸之间的关系：2 2）物体越大或系统视场越大，信息量越大）物体越大或系统视场越大，信息量越大4 4）焦距越小，信息量越大）焦距越小，信息量越大第22页，共22页，编辑于2022年，星期四