基于LCOS的光学相关识别研究

摘要

光学模式识别中，匹配滤波相关器因具有定位准确、输出信噪比高的特点得到了广泛地应用。在众多的滤波型空间光调制器中，硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)因开口率大，振幅均匀和相位连续调制等优点，已成功应用于无畸变字母的识别，但是将LCOS应用于畸不变识别还未见相关报道。本文将优化算法引入到滤波器设计中，研究了一种改进型的LCOS相关器，用以实现畸不变识别。
　　论文首先介绍了光学模式识别的发展以及国内外研究现状，综合叙述了匹配滤波相关器的识别原理、滤波器评价标准和畸变对识别影响。深入研究了实现畸不变识别的方法，在总结综合鉴别条件的基础上，提出了改进型滤波器，使其相关性能更加优越。针对LCOS纯相位的调制特点，分别利用欧式距离法、连续迫使法、松弛迭代法，设计了相位型畸不变滤波器，并对算法做了适当改进，为LCOS相关器实现模式识别提供了理论指导。
　　详细介绍了LCOS的基本结构和光波调制原理，当光波的偏振方向与液晶分子的光轴相一致时，LCOS处于纯相位调制模式。利用条纹移动法和面形测量法对LCOS的相位调制特性进行了测试，得到其调制范围为0~-0.7349，并在此调制范围的基础上，对滤波器进行了优化编码，使得在此编码状态下，滤波器具有最大的相关峰能量。
　　实验方面，(1)利用自行搭建的LCOS相关器实现了自相关和互相关识别，较好地区分了目标的真伪；(2)研究了LCOS相关器的畸不变识别特性，利用连续相位滤波器，分别实现了-90°~90°旋转以及0.55~1.45倍缩放范围的畸不变识别；(3)提出了利用LCOS相关器实现目标姿态估计的方法，采用不同畸变容限的滤波器构建分层结构，只需要识别31次，就能精确地获得目标的姿态。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 光学模式识别发展现状

1.3 本文研究目的与研究内容

第二章 滤波器算法理论

2.1 匹配滤波器

2.2 畸不变滤波器

2.3 相位型畸不变滤波器

2.4 本章小结

第三章 LCOS相关器

3.1 LCOS基本理论

3.2 LCOS相关器

3.3 本章小结

第四章 LCOS相关器实验研究

4.1 无畸变相关识别

4.2 畸不变相关识别

4.3 目标姿态识别

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢