匹配滤波器及其在光学图像识别中的应用.pptx
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1、Page 1匹配滤波器空间滤波原理阿贝理论空间频谱分析4f系统相关原理判据匹配滤波器传统改进计算机模拟Page 2空间滤波傅里叶频谱面上放置适当的滤波器改变光波的频谱结构使像按照要求得到预期改善阿贝提出的二次成像理论及其相应的实验,是空间滤波与光学信息处理的先导。Page 3阿贝理论在相干光照明下,透镜的成像过程可以分为两步:阿贝成像理论几何光学的传统成像理论该成像过程也称为阿贝二次衍射成像(Double Diffraction Imaging)。第一步:物光波经透镜后,在其后焦面上产生夫琅和费衍射,形成频谱,该频谱称为第一次衍射像第二步:这些频谱成为新的次波源,由它们发出的次波在像平面上干涉
2、而形成物的像,该像称为第二次衍射像Page 4阿贝二次成像理论示意图由频谱面到像面,实际完成了一次夫琅和费衍射,相当于又经过了一次傅里叶变换。X代表物平面,用相干光照明x面代表代表物的频谱面x面代表像面Page 5阿贝波特实验相干平面波垂直照明一正交的细丝网格在透镜L的后焦面上呈现出网格的频谱这些频谱分量综合,在像平面得到网格像Page 6用适当滤波器放在频谱面上,就能以各种方式改变物的频谱成分,得到期望的像。Page 7实验效果Page 8空间频谱分析系统物光场中包含有结构信息,这种结构信息结构信息就由其空间频谱的空间频谱的分布分布来决定,故通过对物图像的频谱分析,就可知道其结构特征。最简单
3、的空间频谱分析系统如图所示:Page 9物体置于透镜L的前焦面上相干平行光在透镜的后焦面上得到准确的傅里叶频谱垂直照明点光源在点源像平面获得物图像频谱,频谱中心(零频位置)在点源像点处照明Page 10P1面代表物平面,令其光场分布为f(x1,y1),P2平面代表物图像f(x1,y1)的频谱面,其频谱和功率谱分别为:式中,fx,fy代表物结构信息的空间频率值,它与P2平面上的空间坐标具有下列关系:Page 11在P2平面上的功率谱分布具有如下特性:1.频率特性频率特性:中心的空间频率为零,由中心点向外空间频谱值越来越高。2.方向方向特性特性:若物图像中存在线状构造,则其功率谱是沿着与此线状结
4、构正交的直线方向分布Page 124f系统空间频率滤波系统有多种光路结构,最典型的一种相干光学信息处理系统光路图如图所示:输入平面(物面)输出平面(像面)频谱平面(滤波面)Page 13Page 14Page 15Page 16小结从频域来看从频域来看从空域来看从空域来看改变滤波器的透过率函数(滤波函数),该系统就能改变物图像的空间频谱结构,这就是空间滤波的含义系统实现了输入信息与滤波器脉冲响应的卷积或相关,完成了所期望的一种变换Page 17图像识别Page 18傅里叶变换逆傅里叶变换Page 19光学匹配滤波器原理Page 20光学全息方法Page 21Page 22识别过程应用4f系统P
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