Hough变换的实时并行光学实现.pdfVIP

第 26 卷　第 12 期 中　 国 　激 　光 . 26, . 12 V o l A N o 　1999 年 12 月 CH IN ESE JOU RNAL O F LA SER S D ecem ber, 1999 Hough 变换的实时并行光学实现 高　隽 (合肥工业大学计算机与信息系　合肥 230009) 提要　在采用相干光学系统实现 Hough 变换(H T ) 的基础上, 提出了实时实现 H T 的并行光学方 法。克服了相干光学系统实现H T 所存在的系统复杂、速度受限和应用场合受限等缺陷。 关键词　Hough 变换, 权值矩阵, 光学计算 　　Hough 变换(H T ) 自从 1962 年在美国作为专利被发表以来[ 1 ] , 由于它可对形状进行有效 的识别, 可并行实现, 而且对噪声不敏感, 因而得到了极大的关注。但是H T 计算量很大并且需 要很大存储空间。为解决该问题可采用光学系统实现H T [ 2, 3 ] , 利用Hough 变换与 Fou rier 变 换之间的关系, 用 Fou rier 光学相干实现H T [ 4 ]。但是该方法存在以下问题: ( 1) 输入图像必须 以相干形式出现, 而实际应用场合, 图像多以非相干形式出现; (2) 速度受限, 输入图像需在计 算机中计算旋转, 然后写入D isp lay, 要求的分辨率越高, 需旋转的次数就越多; (3) 系统复杂。 为解决该问题可利用Hough 变换的并行性, 采用并行光学系统实现H T 。 本文从离散H T 出发, 介绍两种实时并行实现Hough 变换的方法, 即直接形式和反投影 形式, 并对二者进行了比较, 最后给出与相干Hough 物镜相对比的实验结果。 1　离散Hough 变换 ( ) [ 1 ] 　　对于输入图像为 b x ′, y ′连续H T 的定义如下 ( ) ( ) ( ) ( ) h , b ′, y ′ [ - x ′co s+ y ′ sin x ′dy ′ = x ]d 1 　　为采用并行光学系统实现H T , 需推导相应的离散H T 。为此设输入图像为 b (x , y ) , 其中 x [ - 1, 1 ], y ∈[- 1, 1 ], 输入图像大小为N I ×N J , 在x 和y 方向上的采样点 i, j 分别取值为 N I N I N J N J i = - , …, - 1, j = - , …, - 1, 这样输入图像在x 和y 方向上的分辨率分别为x 2 2 2 2 2 2 = , y = 。同样设经H T 之后的图像为 hk , l , 其大小为N K ×N L , 在Hough 空间的采样 N I N J N K N K 点k , l 分别为 k = - 2 , …, 2