联合变换相关器傅里叶变换镜头光学系统设计

针对联合变换相关器的目标识别的设计要求,为提高联合变换相关器光学特性,本文提出三片式傅里叶变换透镜的设计。该设计根据电寻址液晶EALCD和CCD对傅里叶变换透镜的匹配要求确定设计参数。工作波长为0.6328μm,焦距200mm,全视场角4°,相对孔径1∶4。系统引入偶次非球面,使镜头结构紧凑、重量轻、筒长短。设计结果表明:在空间频率50lp/mm时,光学系统的MTF大于0.8,接近衍射极限,像质优良,满足联合变换相关器的总体设计要求。

在联合分数傅里叶变换相关器里用分数级滤波后的性能分析

通过理论分析和计算机仿真研究了联合分数傅里叶变换相关器经过分数级滤波处理后的相关特性.结果表明处理后的联合分数傅里叶变换相关器的相关性能与未处理的联合分数傅里叶变换相关器的相关性能相比有了较大的改善,提高了目标探测的灵敏性.

散斑分数傅里叶联合变换相关测量研究

提出数字散斑联合变换分数相关测量方法,利用分数相关可以锐化相关峰的作用,在数字散斑联合变换相关运算中用分数傅里叶变换代替傅里叶变换,提高测量精度.通过对散斑图像进行相位调制,有效地解决了分数傅里叶变换的移变性带来的谱移问题.编程模拟和对拉伸试件位移场测量的结果表明,只要选择合适的分数傅里叶变换级次和相位调制函数,可以使相关峰的半宽度从4～5pixel锐化到仅1pixel,得到优于傅里叶变换相关的理想输出.

利用快速傅里叶变换算法仿真光学相关器

光学相关器在图像模式识别中具有广泛的应用,包括匹配滤波相关器和联合变换相关器,两种相关器在应用中各有优势。文章通过利用数学软件MATLAB的快速傅里叶变换算法编程仿真两种光学相关器,得到实验结果的二维图像和三维图像,并比较两种相关器的识别效果。

新型联合变换相关器光学系统设计

以往联合变换相关器的光学系统结构是一支光路反馈,实时性差且体积大。针对其缺点,设计了一种具有双光路的联合变换相关器。其中,最主要的特点是傅里叶透镜组与准直扩束系统共用同一片正透镜。改进后的装置可以清晰地探测到相关点,并具有体积小的特点。

联合分数变换相关器的分数相关特性分析

从分数傅里叶变换(FRFT)的定义出发,理论分析了联合分数变换相关器(JFRTC)的分数相关特性.从所得JFRTC的数学表达式中可以看出,将FRFT应用到联合变换相关器(JTC)中得到的JFRTC具有与传统JTC不同的性质.对于传统JTC,一旦输入平面上参考图像与目标图像之间的距离给定,相关输出峰的位置即确定,而JFRTC的相关输出峰的位置则可以由分数级次p1和p2来自由调节,这个特性在实际模式识别中非常有用.另一方面,JFRTC的相关输出峰值在大多数情况下低于传统JTC的相关峰值,却是JFRTC的一大缺点.最后,从FRFT的比例性质出发,给出了FRFT谱畸变不变的实现条件,并由此预言了JFRTC畸变不变模式识别的功能.

畸变不变联合变换相关器目标识别技术研究

针对传统目标识别方法对目标图像的尺寸、方位敏感问题,采取最大平均相关高度功率谱滤波的方法,对联合变换功率谱面进行滤波,成功地实现并改进了原算法。通过大量计算机模拟和光学实验,证实了在光电混合实时联合变换相关器中应用改进的最大平均相关高度法可以解决存在旋转和大小变化的目标识别问题,使得相关峰的对比度明显增强,从而也提高了目标识别率。作为实例,给出复杂背景下地面目标汽车大小变化的实验结果,验证了该算法的可行性。

测量空间相机像移量的联合变换相关器的改进

针对基于光学手段实现的传统光学联合变换相关器不适应空间环境等问题,对传统相关器进行了改进和试验验证。首先,采用完全电子学手段替代采用光学器件实现的方法解决了联合变换相关器适应空间环境的问题。然后,在联合变换过程中加入自相关运算,消除了零级衍射峰的影响,并引入过采样离散傅里叶变换方法提升相关器的测量精度。最后,采用精密直线导轨开展静态测试试验,验证了改进后的联合变换相关器的性能。静态测试试验表明:对于亚像元级的微小位移量,改进后的联合变换相关器测量误差均方根(RMS)值为0.22pixel。改进后的联合变换相关器显示了良好的空间环境适应性和较好的可实现性,其精度基本满足空间相机像移补偿的要求。

利用FFT算法模拟联合变换相关器

由于联合变换相关器结构灵活,易于实现相关运算,目前在诸多领域得到了广泛的应用.实际应用中,联合变换相关器的光学系统带来的噪声会对识别效果产生较大的影响.采用快速傅里叶变换算法,由计算机模拟光学联合变换相关器可消除光学系统带来的噪声,达到理想的识别效果.通过实验验证了该方法的可行性.

联合变换相关器像移测量试验系统设计

为了测量由于卫星姿态不稳定或振动等原因引起的空间相机亚像元像移,设计了基于联合变换相关器的像移测量试验系统,提出了像移测量方法。阐述了该测量方法的数学原理,给出了面阵CCD的安装位置以及输入图像序列的获取方法。根据相关参数确定了试验系统的傅里叶透镜结构和参数,最终设计了试验系统。应用线性插值和像元合并方法获得具有亚像元像移的输入图像。试验结果表明,像移测量的精度不随景物的内容而变化,测量得到的像移误差均方根值<0.2pixel。

一种适合于光电联合变换相关器的相关算法

光电联合变换相关器具有实时处理光学图像能力,因此可用于景像匹配系统。提出了一种适合于光电联合变换相关器的相关算法,该算法利用实数傅里叶矩阵的对称性,减少了运算中的存储和计算量,通过改进频谱的滤波算法,提高了相关结果的输出信噪比,从而提高了匹配精度。

基于LIBS结合傅里叶变换NIR技术的油茶炭疽病等级研究

油茶(Camellia oleifera)炭疽病是油茶产业普遍发生的一种破坏性极强的病害,严重制约了油茶产业的发展,油茶患炭疽病初期只需及时修除树上的患病部位,随着病情的加重需铲除患病枝干,患病严重的病株要及时砍伐。针对目前检测油茶炭疽病等级的实验复杂、判定精度不高等问题,提出采用激光诱导击穿光谱(LIBS)结合傅里叶变换近红外光谱检测油茶叶片炭疽病等级判定的方法,以实现油茶炭疽病等级的快速、高效和高精度判定。健康和感染不同程度炭疽病油茶叶片的LIBS光谱中Fe、Ca、Mn、CaⅡ等元素健康油茶叶片与患病油茶叶片存在显著差异,且随着患病程度的增加元素的特征峰强度逐渐降低,主要原因是这几类元素都是油茶生长所必需的元素;健康油茶叶片与患不同程度炭疽病油茶叶片的傅里叶变换近红外光谱的吸光度也存在差异,随着油茶叶片炭疽病等级的加重傅里叶变换近红外光谱的吸光度逐渐降低,主要是由于傅里叶变换近红外光谱能够反映样品的物理特性。分别采用归一化(Normalization)、多元散射校正(MSC)、标准正态变换(SNV)预处理方法结合竞争自适应重加权采样(CARS)、连续投影算法(SPA)变量筛选方法建立了偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和支持向量机(SVM)的油茶炭疽病等级的融合光谱分类模型。PLS-DA模型中LIBS(Normalization-CARS)-NIR(Normalization-CARS)-PLS-DA的预测集RMSEP=0.173,R_(p)^(2)=0.987,误判率为0;SVM模型中LIBS-NIR-CARS-SVM的建模集精度100%,预测集精度为97.59%。实验结果表明:基于LIBS与傅里叶变换近红外光谱融合检测油茶叶片炭疽病等级中PLS-DA模型比SVM模型的定性分析精度更高,模型更稳定。研究表明:LIBS光谱联合傅里叶变换NIR光谱可高效、快速、高精度地区分健康油茶叶片与各个等级的炭疽病油茶叶片。

基于联合菲涅耳变换相关器和矢量分解的光学加密方法研究

为提高光学图像加密系统的安全性,利用双光楔联合菲涅耳变换相关器和矢量分解设计了一种非线性光学图像加密系统。通过矢量分解将原始图像分解为两个相位模板,其中一个相位模板f1(x)放置于双光楔联合菲涅耳变换相关器物窗口实现图像加密;携带另一相位模板f2(x)信息的光束与解密系统输出的携带f1(x)信息的光束相干叠加得到解密图像。数值模拟了加密系统的加、解密过程,对于灰度图像和二值图像,当光楔楔角为1.8°和相位模板f1(x)与密钥k(x)的中心间距为18mm时,解密图像与原始图像的相关系数分别为0.812 7和0.810 9;分析了密钥模板相位分布错误对解密效果的影响,验证了加密方法的可行性。模拟分析表明,密钥k(x)的位置和光楔楔角作为附加的密钥参量,有效扩展了加密系统密钥空间,并能抵御唯密文攻击、已知明文攻击和选择明文攻击。

联合菲涅耳变换相关器相关性能研究

使用纯相位空间光调制器编码线性相位掩模,实现了联合菲涅耳变换相关器。为分析空间光调制器相位调制误差对相关器相关性能的影响,数值模拟了不同相位调制误差下的相关输出,结果表明相位调制误差越大,相关器相关峰值越低,且相关峰半高宽越大。与双光楔联合菲涅耳变换相关器进行了实验对比,由于空间光调制器的相位调制精度低于光楔器件,实验结果表明双光楔联合菲涅耳变换相关器具有更高的相关峰值和更小的半高宽,与数值模拟结果相符。

联合脉压与Radon傅里叶变换的长时间相参积累方法

传统相干雷达信号处理流程中先脉冲压缩再相参处理的级联处理在理论上无法实现对高速目标回波能量的最大化积累,级联处理的输出结果中目标峰值位置存在偏差,甚至还伴随主瓣展宽、增益下降、旁瓣增高的问题。为此该文提出一种联合脉压与Radon傅里叶变换(PC-RFT)的长时间相参积累方法,利用信号之间的相关关系将匹配滤波与Radon傅里叶变换相结合,在快时间(脉内时间)与慢时间(脉间时间)维度上同时补偿脉内和脉间的多普勒频移,从而实现目标增益的最大化。实验表明二维联合处理的性能明显优于级联处理。

基于联合广义分数相关器的相关峰特性分析

分析了联合广义分数傅里叶变换相关器相关峰的特性,得到通过改变广义分数傅里叶变换的系统参量可以提高广义分数相关峰性能的结论.进行了数值模拟和光学实验,并根据两者的结果对四个相关峰的性能指标相关峰强度最大值、峰能比、识别能力、信噪比进行了比较分析,说明只要适当控制系统参量,联合广义分数傅里叶变换相关器比联合分数傅里叶变换相关器具有更好的相关性能,有助于提高光学相关器识别的准确率.

傅里叶-梅林变换(FMT)在畸变-不变图像识别中的应用

针对尺度缩放和角度旋转变化目标相关识别率低的问题，在联合相关识别中加入傅里叶-梅林变换方法。采用傅里叶-梅林变换（FMT）中的对数极坐标变换、梅林变换、傅里叶变换具有的旋转、尺度、平移（RST）不变性，可以提高JTC图像识别的性能，实现畸变-不变图像的识别。利用联合变换相关器对角度旋转0°～40°、尺度变化0～20%的目标进行计算机仿真实验。实验结果表明：在JTC中采用FMT可以实现畸变-不变图像的识别。

基于局部多项式傅里叶变换的语音盲源分离

频域的语音信号盲源分离多采用短时傅里叶变换以及Wigner-Ville分布(WVD)求信号的功率谱,而短时傅里叶变换对于多分量信号的频率分辨率受窗函数影响很大,WVD是一种非线性时频变换,处理多分量信号受交叉项影响很大。局部多项式傅里叶变换(LPFT)不仅提高了频率估计精度而且大大减少了时频分布中交叉项的影响。将语音信号表示为多分量的多项式相位信号,对语音信号作二阶LPFT,求得其局部多项式傅里叶变换谱(LPP),并构造时频矩阵,采用联合近似对角化算法求得能使信号功率谱矩阵近似对角化的一个酉矩阵,通过信号的白化以及酉矩阵来估计源信号,有效地分离出了原始信号。仿真结果表明,在噪声环境下可以将两个不同的语音信号进行分离。

基于分数傅里叶变换与数字全息的彩色图像加密

提出了一种基于联合分数傅里叶变换相关器的彩色图像数字全息加密技术。把待加密彩色图像分解为红(R)、绿(G)、蓝(B)三个分量,构成联合图。利用数字全息技术记录联合图与随机相位掩膜的联合功率谱,作为加密图。另外引入附加参考光,记录含有随机相位掩膜的数字全息图,作为解密秘钥。然后通过频谱滤波的方法提取有效信息,通过数值计算,可以恢复原图像。理论分析以及光学实验验证了该方案的可行性。该方法保持了光学加密的优点的同时,避免了元器件的精确对位问题,分数傅里叶变换分数级作为新的密钥,提高了安全性。

强度调制型联合相关器

1966年,Weaver和Goodman首先提出了联合相关器(JTC)并用光学方法实现了二个函数的相关。联合相关器无需使用匹配滤波器,容易用光学实时系统来实现,近来已受到人们的普遍关注。但由于联合相关器往往具有较强的相关旁瓣峰和较宽的自相关带宽,从而降低了它对图象的识别能力。近来Javidi提出了非线性联合相关器,这种相关器通过对联合相关功率谱进行非线性削波使之成为二元值(+1,-1)。