体全息子波相关器及其旋转不变性研究

论文摘要

随着社会信息量“爆炸”似的增长,原来的存储器件和存取速度越来越不够用。体全息存储适时而生,它有着高冗余度、高存储容量、极高的数据传输速率以及极快的存取时间等优点,因而得到越来越多的关注。本论文以体全息相关器为基础进行图像识别。本论文介绍了体全息存储原理及技术,包括体光栅的形成和布拉格衍射、衍射效率、水平角度选择性,还介绍了相干光学信息处理系统、Vander Lugt 滤波器的形成过程,给出了多重匹配滤波器相关的运算过程,最后介绍了子波变换的定义以及光学子波变换。本论文构建了一个与北京市车辆牌照密切相关的牌照图像库。从仿真和实验两方面比较了空域滤波与频域滤波、一般高通滤波器与子波滤波器的优缺点。实验表明子波滤波器的引入大大提高了相关器的识别能力。为了解决旋转不变识别,本论文采用综合判别函数方法,对每一个畸变训练集,综合出一个综合判别函数。在光路引入子波滤波器后,利用角度复用技术将综合判别函数依次存入晶体,然后输入任意一个训练集的任意一幅图像,都被精确地识别。本论文尝试着采用圆谐展开方法来实现旋转不变识别。选取一幅图像的圆谐二级分量,将其生成纯位相滤波器,然后存入晶体。输入任意旋转角度的图像,都被准确地识别出来。为了减少滤波器的个数和计算量,结合圆谐展开和综合判别函数方法生成圆谐—综合判别函数滤波器。利用该滤波器可以识别多类任意旋转角度的图像。本论文还研究了三维物体相关识别,发现三维物体的相关输出对旋转角度极为敏感,这一特点可以应用于机器人视觉识别。本论文最后总结了取得的成果,并指明了以后的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究内容及意义
• 1.2 本课题来源
• 1.3 本论文的结构安排
• 第二章 体全息存储相关的基本原理及技术
• 2.1 体光栅与布拉格衍射
• 2.2 无吸收透射位相光栅的衍射效率
• 2.3 水平角度选择性
• 2.4 相干光学信息处理系统
• 2.5 Vander Lugt 滤波器
• 2.6 体全息相关的原理
• 2.7 图像的锐化
• 2.7.1 空间域滤波
• 2.7.2 频域高通滤波
• 2.8 光学子波变换
• 2.8.1 子波变换的定义
• 2.8.2 光学子波变换的实现
• 第三章 图像滤波处理对体全息相关器的改进
• 3.1 体全息相关识别实验系统
• 3.2 对图像未作任何处理的相关过程进行计算机仿真以及实验
• 3.3 空域滤波和频域滤波的仿真效果
• 3.4 比较多种滤波方法的相关效果
• 3.4.1 在体全息相关器使用空域滤波方法的缺陷
• 3.4.2 一般高通滤波器与子波滤波器的优劣比较
• 3.5 引入光学子波滤波器后的相关结果
• 第四章 体全息旋转不变识别
• 4.1 综合判别函数简介
• 4.2 体全息旋转不变识别原理与仿真
• 4.2.1 综合判别函数的合成
• 4.2.2 体全息子波滤波旋转不变相关识别原理
• 4.2.3 体全息子波滤波旋转不变相关识别仿真
• 4.3 旋转不变相关识别实验
• 第五章 结合圆谐展开和综合判别函数实现旋转不变识别
• 5.1 圆谐展开方法
• 5.2 圆谐—综合判别函数滤波器
• 5.3 用计算全息方法生成纯位相滤波器
• 第六章 三维物体的相关识别
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目及发表论文