[发明专利]基于单个空间光调制器的光学模式识别器及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于单个空间光调制器的光学模式识别器及其方法。

背景技术

光学模式识别在上个世纪60年代提出，经过50年左右的发展，有了长足的进步。其基本的目的是在不同的目标模式中识别出与参考模式相同或者相近的模式，最典型的是图像模式的识别。光学模式识别的应用范围遍布军用探测、指纹识别、汉字识别、光子计算等诸多领域。相比于电子模式识别，光学模式识别具有高速度、大容量和并行性的特点。同时，光学模式识别不仅能够对图像的强度进行识别，同时能够对光学的相位进行识别，在光子计算，光子计算机等方面具有电子模式识别所不能实现的特性。

传统的光学模式识别器主要包括范德鲁格特相关器和联合变换相关器等，但是这些模式识别器主要存在的问题有：体积过于庞大，调整困难，而且模式识别的效率与系统光路的调整好坏有很大关系。本发明通过在空间光调制器前添加一个平面反射镜，可以将系统光路折叠，大大的减小了系统的体积。同时，本发明能够实现光学模式识别的功能，并且在不调整硬件的情况下，通过软件编程，能够对系统光路进行精确调整。 

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，提供一种体积小、成本低、调整简单的基于单个空间光调制器的光学模式识别器及其方法。

基于单个空间光调制器的光学模式识别器包括激光器、相机、平面反射镜、空间光调制器、驱动器、计算机；空间光调制器由计算机通过驱动器控制；从激光器发出的激光照射在空间光调制器上发生反射，反射光照射在平面反射镜上发生反射，反射光再照射在空间光调制器上，经过多次反射，最终由相机观测光信号。

所述的平面反射镜与空间光调制器的表面平行，平面反射镜的宽度等于空间光调制器液晶表面宽度的一半。

所述的平面反射镜与空间光调制器表面之间的距离与入射光与空间光调制器表面的夹角成反比，与空间光调制器上显示的透镜的焦距成正比。

基于单个空间光调制器的光学模式识别方法是通过计算机将输入物和参考物的相位分别与相位型菲涅尔透镜叠加，形成一副全息图，通过计算机控制驱动器将全息图显示在空间光调制器上，从激光器发出的激光照射在空间光调制器上发生反射，反射光加载了输入物的信息，照射在平面反射镜上发生反射，会聚在空间光调制器上，经过多次反射，最终由相机观测输入物和参考物的相关信号。

本发明利用在输入物和参考物上分别叠加相位型菲涅尔透镜，实现了普通光学模式识别器中的透镜的作用，省去了透镜，缩小了系统体积。另外，通过平面反射镜对光路的折叠作用，利用计算机控制驱动器，将输入物和参考物的信息同时写入空间光调制器的左右两部分，可以实现对输入物的相位识别。通过此方法，使得光学识别器的系统大大的缩小，成本降低。在光学系统的小型化，集成化方面有着巨大的意义。

附图说明

图1是基于单个空间光调制器的光学模式识别器的系统示意图；

图2是输入物相位图；

图3是参考物相位图；

图4是参考物做傅里叶变换后的相位图；

图5是菲涅尔透镜相位图；

图6是菲涅尔透镜和输入物叠加产生的相位图；

图7是菲涅尔透镜和滤波器叠加产生的相位图；

图8是将输入物和参考物集成为一副图；

图9是相关面上得到的光学相关图。

具体实施方式

如附图所示，基于单个空间光调制器的光学模式识别器包括激光器1、相机2、平面反射镜3、空间光调制器4、驱动器5、计算机6；空间光调制器4由计算机6通过驱动器5控制；从激光器1发出的激光照射在空间光调制器4上发生反射，反射光照射在平面反射镜3上发生反射，反射光再照射在空间光调制器4上，经过多次反射，最终由相机2观测光信号。

所述的平面反射镜3与空间光调制器4的表面平行，平面反射镜3的宽度等于空间光调制器4液晶表面宽度的一半。

所述的平面反射镜3与空间光调制器4表面之间的距离与入射光与空间光调制器4表面的夹角成反比，与空间光调制器4上显示的透镜的焦距成正比。

基于单个空间光调制器的光学模式识别方法是通过计算机6将输入物和参考物的相位分别与相位型菲涅尔透镜叠加，形成一副全息图，通过计算机6控制驱动器5将全息图显示在空间光调制器4上，从激光器1发出的激光照射在空间光调制器4上发生反射，反射光加载了输入物的信息，照射在平面反射镜3上发生反射，会聚在空间光调制器4上，经过多次反射，最终由相机2观测输入物和参考物的相关信号。

实施例