第4篇 光学图像识别.ppt

第四章 光学图像识别 第四章 光学图像识别 4．1 图像识别和光学相关器 4．2 非相干识别器 4．3 Vander Lugt相关器 4．4 实时Vander Lugt相关器 4．5 Vander Lugt相关器的小型化 4．6 旋转不变Vander Lugt相关器 4．7 比例不变Vander Lugt相关器 4．8 联合变换相关器 4．9 实时联合变换相关器 4．10 联合变换相关器的应用 4．11 旋转不变联合变换相关器 4．12 结论 4.1 图像识别和光学相关器 很久以来，人们一直在研究能够识别物体的机器，这种机器能代替人们从事枯燥乏味的重复性劳动及危险性的工作．例如: 字符识别机能代替邮递员分拣邮件； 自动签名或指纹识别机能代替工作人员检验签字或指纹; 在军事上，首先用图像识别系统辨认对方的目标，诸如导弹、车辆、建筑，而后用武器自动摧毁经过识别的目标; 在医学上，图像识别技术则用于识别某一类特定的细胞，然后进行计数． 1、光学相关器 两个实函数f(x,y)和g(x,y)的相关在数学上定义为 c(?, ?) = ??∞-∞ f(x,y) g(x - ?, y - ?) dxdy 当 ? = 0， ? = 0时相关函数变成内积: c(0,0) = ??∞-∞ f(x,y) g(x, y) dxdy (1) (1)式积分实现的方法见图4.1．显然，仅当f(x,y)和 g(x,y)全同时，光强的积分c(0,0)才达到极大． 2、相关器的局限性 仅能判别两个完全相同的图形，倘若一个图形相对于另一个图形转过一个角度，或二者的比例有所不同，即便两个图形完全相同，用相关器是无法识别的． 相关器很容易识别印刷体字符，却无法识别手写体字符． 相关器容易识别人脸的照片，对真人的脸部的识别却无能为力． 总而言之，相关器可用来识别具有明确定义的物体．定义不明确的物体则应借助于神经网络来识别，可参见第八章． 4.2 非相干识别器 用一个面光源以同时产生许多个准直光束。如果两个图形透明部分相对于这一平行光束是重合的，它通过第二个透镜后就在焦平面上产生一个亮斑，它正是两个图形的相关峰，并指示其位置．倘若输入平面上存在不止一个图形，则在输出平面上出现多个相关斑．相关输出为 c(?,?)=??∞-∞ f(x,y)g(x-?d/f, y-?d/f) dxdy 4.3 Vander Ｌugt 相关器 相关运算: c(?,?)=??∞-∞ f(x,y)g(x-?d/f, y-?d/f) dxdy 1、Vander Lugt相关器(VLC)复数滤波器的记录 设在谱面上放置一个感光胶片，并假定胶片的显影、定影过程是正的线性过程，则最后得到VLC复数滤波器为: T (u,v) =∣G(u,v)∣2 + 1 + G(u,v) exp[ - i 2?sin?/?] + G*(u,v) exp[ i 2?sin? / ?] 2、VLC 识别过程 经过T(u,v)滤波作用，紧贴T(u,v)后面的场为 F(u,v) T (u,v) = F(u,v) (∣G(u,v)∣2 + 1) + F(u,v) G(u,v) exp[ - i 2?sin?/?] + F(u,v) G*(u,v) exp[ i 2?sin? / ?] 4.4 实时Vander Ｌugt 相关器 1、透射型实时VLC的基本装置 2、反射型实时VLC的基本装置 系统使用反射型SLM(例如液晶光阀LCLV). 在图4.6中，由摄像机拍摄的图像由TV终端显示，该图像直接照射LCLV，或用透镜投影到LCLV的写入端面，激光束则在LCLV的读出端面上反射，并读出信号，即VLC的输入信号f(x,y)． 3、实时图像识别的例子 4.5 Vander Ｌugt 相关器的小型化 小型化VLC底板尺寸为31cm×23cm，光束直径2.5cm，外壳高度15cm，四只波长为830nm、峰值功率为10 mW的半导体激光器辐射四束独立的光束(发散角为20o×40o), MSF是用会聚参考光制作的，这样就可以省去一个逆变换透镜． 坦克模型的相关识别实验 (a) 坦克模型 (b) 坦克的匹配滤波器MSF