[发明专利]一种光电混合匹配滤波相关器

说明书

技术领域

本发明属于信息光学领域，涉及一种新型光电混合匹配滤波相关器，主要应用于图像识别等光信息处理领域。与传统的光学相关器相比，在减小体积的同时提高了速度、精度，为实用化小型光学相关器奠定基础。

背景技术

光学相关器（Optical Correlator）最早由A.Vander Lugt提出（Signal detection by complex spatial filtering, IEEE Trans. Inf. Theory IT-10, 139-145 (1964)）。光学相关器利用光学方法实现目标图像与参考图像的相关运算，从而实现图像的识别与跟踪。光学相关技术具有高速度和并行处理特点，适合于处理二维图像信息，可精确快速识别具有复杂背景的图像目标，在超高速海量图像识别方面具有较大的优势。

空间匹配滤波相关器（Vander Lugt Correlator，VLC）是最早的具有代表性的光学模式识别系统。1964年，Vander Lugt提出了使用离轴全息方法制作空间匹配滤波器，构成空间匹配滤波相关器，通过光学相关运算识别目标（Signal detection by complex spatial filtering, IEEE Trans. Inf. Theory IT-10, 139-145 (1964)）。这标志着空间匹配滤波相关器的诞生。

空间匹配滤波相关器对图像的识别是在空间滤波的基础上实现的，其方法是在4f系统的频谱平面上放置一个匹配滤波器，在频率域中对输入信号进行相位补偿，从而在输出平面上产生相关光斑。空间匹配滤波相关器进行图像识别其原理如图1所示。

输入参考图像为f(x,y)，在单位复振幅单色平面相干光的照明下，经傅立叶透镜L1，在其像焦平面（频谱平面）频谱为

F(u,v)=∫-∞∞∫-∞∞[f(x,y)]exp[-i2πλf(xu+yv)]dxdy---(1)]]>

F(u,v)的复共轭函数为F^*(u,v)，复振幅透过率函数为H(u,v)=F^*(u,v)的滤波器称为输入参考图像f(x,y)的匹配滤波器，将匹配滤波器放置在平铺平面进行空间滤波，滤波后的频谱为

O(u,v)=F(u,v)H(u,v)                        (2)

经傅立叶透镜L2后，在4f系统输出平面能够得到的图像为