光学相关器的研究进展及军事应用

介绍了范德卢格特型和联合变换型光学相关器的基本原理和结构,给出了目前世界各国光学相关器的最新研究进展情况,最后探讨了其在军事上的应用前景及下一步的重点研究方向。     

在光学相关器中测试滤波空间光调制器的相位调制特性

研究了在范德卢格特型光电混合相关器中,利用朗奇光栅图像替代实物光栅测试滤波空间光调制器相位调制特性的原理和方法.对XGA2L11型空间光调制器的相位调制特性进行了现场测试,并对测试结果进行了误差分析和光学相关实验验证.结果表明,该方法不需要单独构建测量装置而是完全在相关器的工作状态下测试,保证了空间光调制器的特性测试结果和实际工作性能的一致性.     

光学相关器在自动目标识别中的应用

为使光学相关器更好地应用于自动目标识别领域,保证在较高识别速度下,具备良好的识别效果,介绍了应用于自动目标识别领域的联合变换相关器和匹配滤波相关器.针对匹配滤波相关器实现过程中的两项关键技术,在滤波器编码技术上提出了构造等相关峰综合鉴别函数以解决畸变不变识别问题.在相关峰识别技术上,针对阈值法存在的不足,提出利用BP神经网络对相关平面相关峰进行识别,采用划分感兴趣区域的方法减少了输入层神经元数目,简化了神经网络结构.借助搭建的光学相关器系统验证了该方法可对相关信号和噪声进行有效分类,提高了光学相关器的识别效果.     

集成化光学相关器及匹配滤波器的优化设计

介绍了自制的具有超短光路和折迭式结构的集成化光学相关器。采用蒙特卡罗迭代算法对匹配滤波器进行优化设计 ,实验证明 ,该方法提高了模式识别的准确度     

光电混合光盘存储二值化联合变换相关器

本文提出了基于光盘存储的单空间光调制器光电混合联合变换相关系统,该系统采用视频光盘建立参考图象库,充分结合了联合变换相关器的内在优点和光盘系统的高信息存储能力,能实时地给出相关识别结果,是适合于机器人视觉的一种有效系统。文末给出了计算机模拟结果和初步的光学实验结果。     

光电混合相关识别系统中匹配滤波器缩放比例的确定方法

在光电混合匹配滤波相关识别系统中,由于输入图像的频谱与匹配滤波器的形成方式不同,不能直接实现对应频率成份的准确对准。这个问题需要通过对匹配滤波器进行缩放来解决。根据透镜的傅里叶变换性质和计算全息理论,分别推导出输入图像的频谱的表达式和滤波空间光调制器加载了匹配滤波器后的透射函数的表达式,并根据这两个表达式得到匹配滤波器的缩放比例的公式,然后在实际的光学识别系统中对根据该公式计算的缩放比例进行了验证。实验结果表明,在该缩放比例下,相关峰的质量有较大改善,这说明此时输入图像的频谱与匹配滤波器对应频率成份实现了较好地对准。     

液晶光阀用于光学傅里叶变换

结合我校开设的液晶光阀实验，介绍了几个典型的静态傅里叶变换实验内容，以液晶光阀在计算全息扫描器中的应用为例，对其在动态傅里叶变换中的应用进行了讨论。     

应用计算全息制作的子波匹配滤波器实现光学子波变换的研究

介绍了一种应用计算全息制作的子波匹配滤波器实现光学子波变换的新方法，应用计算全息制作Ｈａａｒ子波函数的匹配滤波器和光学Ｖａｎｄｅｒ Ｌｕｇｔ相关器实现了二维子波变换，给出了实验结果。这种方法可实现任意子波函数的光学子波变换，且简单易行。     

透射式光学相关器小型化设计

 针对光学相关器的技术指标,对其光学系统进行小型化设计。傅里叶透镜组与准直扩束系统均采用摄远型式结构,在满足其长焦距的前提下缩短了系统的光学筒长;采用直角反射棱镜折叠空间光路充分利用空间,使系统布局更紧凑;利用计算机辅助设计软件ZEMAX对光学系统结构进行优化,最后研制出的小型化透射式光学相关器总长在150 mm以内,总宽在130 mm以内,实现了小型化目的。改进后的光学系统结构为双光路处理结构,具有实时性强的优点。经实验验证,该装置具有较好的相关探测性能,并且噪声小、探测精度高。     

基于光学相关器的光学稳像器研究

为了突破传统电子稳像和机械稳像技术在处理速度、精度等方面的局限性,提出基于光学相关器的稳像技术,旨在实现对高速视频的实时高精度光学稳像。系统使用光学联合相关变换的方法,提取视频前后两帧变换后的相关峰,给出两帧的位移差值,通过改进后的补偿算法进行实时稳像。基于光学相关器的光学稳像器能够实现平移和旋转稳像,通过仿真和实验分析,平移稳像的精度可以达到0.1个像元（改进补偿算法后可达0.04个像元）,旋转稳像的精度可达0.1。     

Hybrid Binary Joint Transform Correlator For Adaptive Real－time Pattern Recognition

ＨｙｂｒｉｄＢｉｎａｒｙＪｏｉｎｔＴｒａｎｓｆｏｒｍＣｏｒｒｅｌａｔｏｒＦｏｒＡｄａｐｔｉｖｅＲｅａｌ－ｔｉｍｅＰａｔｔｅｒｎＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ￥ＷＡＮＧＤａｙｏｎｇ；ＸＩＥＷｅｉｘｉｎＷＡＮＧＤａｙｏｎｇ；ＸＩＥＷｅｉｘｉｎ（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎ...     

基于阴极射线管耦合液晶光阀空间光调制器的联合变换相关器

描述了一种基于电寻址空间调制器的二值化联合变换相关器，该系统主要包括阴极射线管耦合液晶光阀（ＣＲＴ－ＬＣＬＶ）、ＣＣＤ摄象机和ＣＯＭＰＡＱ３８６计算机，文中在理论分析的基础上给出了计算机模拟和初步的实验结果，表明该相关器具有良好的识别性能。     

飞秒激光全息加工光学系统搭建与分析

合理的光学系统设计及参数优化是飞秒激光全息并行加工系统功能实现的前提。在分析了飞秒激光全息并行加工系统光路设计要求的基础上,对其中的两个关键点进行了较为深入的研究。采用能量利用率高的斜入射方式照射选用的空间光调制器,得出了后续光路设计的关键参数;通过光学理论推导出空间光调制器与两个透镜组成的4-f系统中最佳光路参数,利用Zemax软件对光路中系统孔径仿真,验证了该方案的合理性;搭建了一套合理高效的飞秒激光全息并行加工系统,实现了7焦点阵列的微透镜和微齿轮并行加工。研究结果表明,该光路设计方案可以实现高效的飞秒激光全息加工过程。     

全息滤波光学图像相减

基于傅里叶光学二次滤波技术,本文提出了一种新的光学图像相减方法,即全息滤波光学图像相减法,该方法需用图像的逆转和匹配两种滤波器和一个8f光学系统,实验表明,作为一种新的图像相减方法,避免了以往实时法对光程的精细控制,因而降低了对辅助设备和环境的要求.     

Fast Face-Recognition Optical Parallel Correlator Using High Accuracy Correlation Filter

We designed and fabricated a fully automatic fast face recognition optical parallel correlator [E. Watanabe and K. Kodate: Appl. Opt. 44 (2005) 5666] based on the VanderLugt principle. The implementation of an as-yet unattained ultra high-speed system was aided by reconfiguring the system to make it suitable for easier parallel processing, as well as by composing a higher accuracy correlation filter and high-speed ferroelectric liquid crystal-spatial light modulator (FLC-SLM). In running trial experiments using this system (dubbed FARCO), we succeeded in acquiring remarkably low error rates of 1.3% for false match rate (FMR) and 2.6% for false non-match rate (FNMR). Given the results of our experiments, the aim of this paper is to examine methods of designing correlation filters and arranging database image arrays for even faster parallel correlation, underlining the issues of calculation technique, quantization bit rate, pixel size and shift from optical axis. The correlation filter has proved its excellent performance and higher precision than classical correlation and joint transform correlator (JTC). Moreover, arrangement of multi-object reference images leads to 10-channel correlation signals, as sharply marked as those of a single channel. This experiment result demonstrates great potential for achieving the process speed of 10000 face/s.     

MRTD算法在集成平面光波导组件分析中的应用

将基于Daubechies紧支集尺度函数的时域多分辨分析（MRTD）算法用于集成平面光波导组件的时域分析中,实现了MRTD算法的各向异性理想匹配层（APML）吸收边界条件,并对平行介质带定向耦合器进行了数值模拟和验证,所得结果与解析解非常一致.与传统的FDTD算法相比,MRTD算法在不牺牲计算精度的前提下能够大大节省计算资源.     

A Holographic Optical Element for an Integrated Optical Head

Diffraction efficiencies of a reflection-type blazed holographic optical element (HOE) are analyzed and optimized for use in a totally integrated optical head. The HOE, consisting of four-step phase levels, was fabricated by a double-etching process. By controlling each etching depth, signal light power efficiency was maximized to 16% and the power ratio of noise components relative to signal light power was suppressed to 21%. Diffraction efficiencies were made uniform over the entire HOE in oblique positioning by controlling the respective step widths of the HOE.