基于光学相关模式识别的空间目标的三维识别方法研究

摘要

光学相关模式识别(Optical Correlation Pattern Recognition，OCPR)是一种利用光学相关的方法，从混乱的图像中找出所需要的目标，以达到图像识别目的的新技术。作为模式识别研究领域的一个重要分支，光学相关模式识别具有快速、便捷、可并行处理的特点，并被广泛应用于医学诊断、细胞识别、机器人视觉、信息安全以及军事上的空间制导、目标跟踪等领域中。 经典的匹配滤波和联合变换相关作为光学相关模式识别的两种主要实现方法，已经在目标的识别与跟踪领域获得了广泛的应用，两者都是从物体的强度像出发，因此对目标的探测是二维的。然而，光学模式识别的对象通常都具有多个姿态，是三维的，并且利用二维图像捕捉现实的三维目标时，描述目标特征变化的关键深度信息被丢失，导致在许多情况下，两个不相同的空间物体会表现出相同的二维特征，造成识别的错误。因此，获取空间物体的三维特征信息对物体的正确识别就显得至关重要。 针对这一情况，本文首先在讨论空间匹配滤波和联合变换相关的基本原理、技术、实现方案以及比较两者优缺点的基础上，提出了一种基于三维联合变换相关的空间目标的识别方法，该方法通过从各个角度记录三维输入场景的一系列二维投影，将三维物体的深度信息以线性相位函数的形式编码于待识别的二维强度像中，利用光学二维图像识别技术实现对三维物体的识别，并对识别过程进行了理论推导和分析；接着在分析系统中各元器件结构参数之间关系的基础上，确定了系统中各组成部分的具体参数；最后，通过搭建的实验系统实现了对空间目标的三维识别，并取得了较为理想的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1光学相关模式识别及其发展概况

1.1.1光学相关模式识别的分类

1.1.2光学相关模式识别的发展

1.2课题研究的背景

1.3课题研究的目的和意义

1.4论文的主要工作和内容安排

第2章光电混合相关识别的基本原理与实现

2.1光学相关模式识别的理论基础

2.1.1二维傅里叶变换

2.1.2空间频谱

2.1.3光学傅里叶变换及4f系统

2.1.4卷积、相关及脉冲响应

2.2光电混合匹配滤波相关器

2.2.1匹配滤波的基本原理

2.2.2光电混合匹配滤波器的实现方法

2.3光电混合联合变换相关器

2.3.1联合变换相关的基本原理

2.3.2联合变换相关的平移不变性

2.3.3光电混合联合变换相关器的实现方法

2.4匹配滤波和联合变换相关性能的比较和改进

第3章基于联合变换相关的空间目标的三维识别系统

3.1基于联合变换相关的空间目标的三维识别系统原理

3.1.1三维傅立叶变换原理

3.1.2三维联合变换相关识别原理

3.2空间目标的三维识别系统的主要构成器件

3.2.1相干光光源

3.2.2空间光调制器

3.2.3电耦合器件——CCD摄像机

3.3空间目标的三维识别系统中各元器件结构参数的确立

3.3.1系统中各元器件结构参数间的关系

3.3.2系统结构参数的确定

第4章空间目标的三维识别系统实验及结果分析

4.1光电混合联合变换相关器性能测试

4.1.1计算机模拟试验

4.1.2实验验证

4.2基于联合变换相关的空间目标的三维识别实验

第5章总结与展望

参考文献

致 谢

附录 攻读硕士期间发表的论文