扩展等相关峰综合鉴别函数算法研究

为改进等相关峰综合鉴别函数(ECPSDF)算法,提出了在其约束条件中利用空域构造样本(fi(x,y)-βm(x,y))取代训练样本fi(x,y),将平均训练样本m(x,y)引入到ECPSDF算法的约束条件中,得到了扩展ECPSDF算法(EECPS-DF)。在匹配滤波器设计过程中,针对目标图像、训练样本数和训练样本畸变量间隔,选择合适的β值,使设计的匹配滤波器性能达到最佳。对飞机图像的相关识别进行了模拟和实验,结果表明,当训练样本角间距分别取6°和8°时,其η值分别由0.8584和0.6719减小为0.2145和0.1865,EECPSDF算法能较好地克服ECPSDF算法的缺点。

球面波照明下傅里叶变换全息多图像加密方法研究

为了减少加密系统所用模板数,简化隐藏图像对解密过程的影响,采用球面波照明研究了基于傅里叶变换全息的多图像加密隐藏方法,并进行了加密、加密图像隐藏和解密的理论分析和数值模拟,加密图像和原始图像间的相关系数趋于0,宿主图像和加密图像的叠加系数ρ<0.3时,宿主图像和隐藏图像的相关系数趋于1,解密图像和原始图像间的相关系数趋于1。结果表明,该加密隐藏方法的加密、解密和隐藏效果良好。

非约束维纳滤波综合鉴别函数算法研究

通过去掉最小平均相关能量匹配滤波器推导过程中对输出相关峰值的约束条件,定义相关判据,得出畸变不变相关识别综合鉴别函数形式为维纳滤波函数,不仅抗噪能力强,且把非约束匹配滤波器畸变容限大的优点引入其中.模拟结果表明,所设计匹配滤波器畸变容限大、抗噪能力强.

平顶高斯光束经含失调圆孔光阑的失调光学系统的传输特性

为分析平顶高斯光束通过光学系统传输时圆孔光阑失调和光学元件失调对平顶高斯光束传输特性的影响,利用失调圆孔光阑的近似展开式和适用于失调光学系统的广义衍射公式,得出了平顶高斯光束经含失调圆孔光阑的失调光学系统传输的近似解析式,给出了输出光束场分布与光束参量、光阑孔径尺寸、光阑和光学元件失调量等的定量关系.针对特定光学系统定量分析了各失调量对输出光束场分布的影响,结果表明各元件失调都对输出光束强度分布产生较大影响.但在各失调量较小的情况下,透镜失调对输出光束传输特性的影响比光阑失调对输出光束传输特性的影响更明显.

非约束纯相位空间匹配滤波器设计研究

根据非约束相关匹配滤波器和纯相位匹配滤波器的概念,分析了非约束纯相位匹配滤波器的特性及其在光学相关识别中的应用,并与其他典型纯相位匹配滤波器进行了比较.模拟和实验结果表明,非约束纯相位匹配滤波器具有畸变容限大、相关峰高、算法简单的特点.用于光学相关识别是一种实用的空间匹配滤波器算法.

联合变换相关中输出相关点形状与输入相关物长宽比的关系

根据联合变换相关理论和光的衍射理论,定量分析了联合变换相关中两相关输入物长宽比与输出相关点形状间的关系.结果表明:输入相关物长宽比影响相关点的形状,当相关物长宽比过大时,将使相关点形状严重偏离圆斑形状,从而影响相关点的探测和精确定位.

高斯光束通过含失调窄缝光阑的失调光学系统的传输特性

利用硬边窄缝光阑的近似展开式和适用于失调光学系统的广义衍射公式，得出了高斯光束经含失调窄缝光阑的失调光学系统传输的近似解析式。模拟结果表明输出光束场分布与光束参量、光阑尺寸、AB—CD矩阵元、光阑失调量和光学系统失调量有关。针对给定的光学系统和高斯光束定量分析了各失调量对输出光束场分布的影响．结果表明：光阑横向位移、光学系统横向位移和角位移均引起垂直于z轴截面内明显的光强非轴对称分布。当光阑半宽度为1mm时，光阑的衍射作用使腰斑半径为0．5mm的高斯光束产生-1．586π～1．465π范围的相对相移，且光阑横向位移、光学系统横向位移和角位移均引起焦平面前后相对相移的迅速变化。随光阑宽度变小，各失调量对输出光束特性的影响越明显。

利用空间光调制器的衍射特性提高VLC输出相关峰值

Vander Luget相关器(VLC)中,由于空间光调制器(SLM)像素的周期性结构,在匹配滤波面上会产生目标图像的多级衍射谱。为了提高VLC输出的相关峰值,在不同级衍射谱处同时加载了匹配滤波器进行匹配滤波。理论分析表明,各级谱输出的相关点在输出面上位置相同,相干叠加的结果会使输出相关峰值提高。实验结果表明,和只对0级谱进行匹配滤波的情况相比,对目标图像的多级衍射谱同时进行匹配滤波可使平均输出相关峰值提高约32%,该方法能有效提高VLC的输出相关峰值。

非准确联合变换相关

分析了联合变换相关中相关物或联合功率谱输入面偏离透镜前焦面的情况,或记录联合功率谱时透过两相关物的两相干光束间存在常数相位差时的情况,类似的非准确傅里叶变换被称为非准确联合变换相关。理论分析和实验验证表明,该种情况的相关点分布不变。

部分偏振光通过透镜时的偏振像差分析

本文定量推导了轴上物点发出的部分偏振光通过透镜时其偏振度、偏振分量方位角和椭率角与透镜参数和入射光参量间的关系。对已知参数的透镜进行了定量计算，表明处于一定偏振状态的部分偏振光经透镜后其偏振度、偏振分量方位角和椭率角在出射光束截面上呈一定分布，产生偏振像差。给出了部分偏振光基本参量变化的数量级。指出在高精度光学测量中为避免透镜偏振像差影响，应尽可能减小光束半径和发散角。

基于背景噪音谱分析的匹配滤波器设计研究

在空间匹配滤波器设计过程中,为抑制输入场景中背景噪音对输出相关平面上相关点的影响,通过比较匹配滤波函数和背景噪音的傅里叶谱,根据两者差值的量级对匹配滤波函数的振幅进行非线性调制,在匹配滤波过程中使设计的空间匹配滤波器对强噪音的傅里叶谱处透过率降低,而尽量保持输入图像傅里叶谱的高透过率,从而增加输出相关平面上的信噪比,实现相关点的正确探测。计算机模拟和实验结果表明:与纯相位匹配滤波器相比其抗噪能力得到较大改善。

激光测距机发射光学系统透射特性研究

为分析激光测距机发射光学系统透射特性对测距性能的影响,利用光线追迹公式和部分偏振光理论,得出了激光测距机发射光学系统透射率的定量解析式。针对发射光学系统特例,定量分析了其透射率与入射激光束偏振参量和几何光学参量间的关系。结果表明:随着入射角增加,激光束偏振参量对发射光学系统透射特性将产生较明显影响,当激光器发射的激光脉冲是随机的部分偏振光时将引起测距机发射激光脉冲能量的随机变化。

部分偏振光经界面反射时的偏振度分析

定量计算了轴外点光源发出的部分偏振光束经界面反射后反射光偏振度与空间坐标及点光源坐标间关系，定量计算了特定参数的入射部分偏振光束经界面反射后的偏振度分布，给出了偏振度变化的数量级。计算表明一定偏振度的入射部分偏振光束经界面反射后，反射光束偏振度由于界面反射在反射光束截面上将产生一定分布。偏振度的变化不仅与光线入射角有关。

光学图像加密中随机模板的特性比较

为比较光学图像加密中随机模板的特性,分别利用随机相位模板和随机振幅模板对几种典型的光学图像加密系统进行了光学图像加密的数值模拟和加密效果分析。模拟结果表明,将随机振幅模板用于基于光学傅里叶变换的双随机模板图像加密系统时,原始图像和加密图像的相关系数大于0.5,不能有效加密原始图。但将其用于基于菲涅耳变换全息的光学图像加密系统时,原始图像和加密图像的相关系数趋于0,可获得与使用随机相位模板时非常接近的加密效果。

Vander Lugt相关器中几种空间匹配滤波器算法比较

由于光学傅里叶变换过程中光的衍射作用,在光学相关识别中,输入图像的形状对称性会影响匹配滤波器的畸变容限和输出相关峰值。针对几种典型的匹配滤波器算法,定量分析了利用这些算法设计的匹配滤波器的畸变容限和输出相关峰值受输入图像形状对称性的影响程度,依此来比较这些算法的特性,并进行了模拟和实验。

部分偏振光通过透镜时的偏振度分析

本文定量分析轴上物点发出的部分偏振光束通过透镜时的偏振变化。

高斯光束照射下联合变换相关器特性研究

为了研究联合变换相关器中照明光束对输出相关点的影响,针对特定目标图像,采用数值模拟的方法,定量分析了联合变换相关器中照明光束为高斯光束时,输出相关峰值随高斯光束特性参量和输入图像在输入平面上位置的变化情况。得到了输出相关峰值随高斯光束腰斑半径减小和输入平面上目标图像位置偏离高斯光束中心距离的增加而减小的结果。模拟结果显示,如果腰斑半径1mm的高斯光束,扩束为腰斑半径32mm的高斯光束时,刚好满足输入图像在光斑边缘处输出相关峰值为输入图像在光斑中心处输出相关峰值的90%,则要求扩束前后高斯光束腰斑中心振幅比值为5.7。结果表明,为使输入图像在整个输入平面上任何位置都输出高的相关峰值,扩束后的高斯光束腰斑半径应满足一定要求。

会聚球面波照明下由菲涅耳衍射实现分数傅里叶变换

提出了在会聚球面波照明下，用菲涅耳衍射实现分数傅里叶变换的光学装置。定量得出了为实现分数傅里叶变换系统结构参数应满足的条件。分析表明，利用该系统可实现任意阶分数傅里叶变换。

透镜偏振像差分析

本文对轴上物点发出的光束经透镜后的偏振像差进行了定量分析。

基于UNPOF和ECPSDF的复合匹配滤波器设计研究

根据UNPOF算法和ECPSDF算法的特性分析,综合得出了基于上述两种算法的复合匹配滤波器算法。模拟和试验结果表明该算法能实现UNPOF和ECPSDF算法的相互补偿,进一步改善匹配滤波器畸变容限。