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联合广义分数傅立叶变换相关器的研究

作　者: 颜才杰
导　师: 金伟民
学　校: 浙江师范大学
专　业: 光学
关键词: 联合相关器相关峰分数傅里叶变换广义分数傅里叶变换
分类号: O438.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

光学相关器有匹配滤波相关器(MFC)和联合相关器(JTC)。由于前者需要事先制作滤波器和精确对位，所以不利于实现实时识别；而后者将参考图像和目标图像同时输入，容易进行实时识别。联合相关器作为特征实时识别和目标实时检测的一个重要处理系统，在遥感、医学、军事、自动化生产检测等领域有着广泛的应用。对基于傅里叶变换的联合相关器，人们提出了改善性能的许多方法。分数傅里叶变换(FRT)的提出引起了人们的关注并将它引入到光学信息处理领域。基于分数傅里叶变换，有人提出了分数相关和联合分数相关器。联合分数相关器具有很多优点：分数相关峰更窄；通过调节分数阶可以分离互相关峰与自相关峰，也可以提高相关峰的峰值；可以采用小尺寸的透镜进行变换，光利用效率高等优点。广义分数傅里叶变换(EFRT)是更为广泛的分数傅里叶变换，具有更多的参数和更广的分数域，所以在光学信息处理方面倍受关注。本文将EFRT与JTC相结合，提出联合广义分数傅里叶变换相关器(JEFRTC)，用EFRT代替了FRT。由于EFRT具有更多的参数和更广的分数域，可以进一步有效地控制互相关峰的宽度，更自由地调节互相关峰的峰值强度和位置，获得更理想的互相关峰。本论文主要从三个方面内容进行研究：第一，基于已有的单透镜式广义分数傅里叶变换，我们提出了双透镜式广义分数傅里叶变换。利用两个不同焦距的透镜光学实现了广义分数傅里叶变换。这种双透镜结构能实现实数阶和复数阶的广义分数傅里叶变换。我们从理论上推导了两种结构具有等效性，并通过数值模拟和光学实验进行了验证。第二，基于非传统式联合分数相关器的优势，我们用广义分数傅里叶变换代替分数傅里叶变换，提出了非传统式联合广义分数傅里叶变换相关器。此外，这种相关器式采用双光路实现广义分数傅里叶变换，具有所要求的透镜尺寸小，光效率高，光路灵活，可以通过更多

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-18
  1.1 傅里叶变换光学相关器及其发展  9-12
    1.1.1 匹配滤波相关器及其发展  9-10
    1.1.2 联合相关器及其发展  10-12
  1.2 分数傅里叶变换光学相关器及其发展  12-15
    1.2.1 分数傅里叶变换  12-13
    1.2.2 分数相关  13-14
    1.2.3 联合分数相关器  14-15
  1.3 本文的主要工作  15-18
第二章广义分数傅里叶变换  18-39
  2.1 广义分数傅里叶变换的性质  18-22
  2.2 广义分数傅里叶变换的两种光学实现结构  22-24
    2.2.1 单透镜式光学实现结构  22-23
    2.2.2 双透镜式光学实现结构  23-24
  2.3 两种广义分数傅里叶变换光学结构的数值模拟  24-29
    2.3.1 菲涅耳衍射积分的快速解法  25-28
    2.3.2 两种光学结构的数值模拟  28-29
  2.4 双透镜结构与单透镜结构的等效性  29-39
    2.4.1 理论上分析两种结构的等效性  29-30
    2.4.2 数值模拟验证两种结构的等效性  30-33
    2.4.3 光学实验验证两种结构的等效性  33-39
第三章联合广义分数傅里叶变换相关器  39-64
  3.1 广义分数相关  39-42
  3.2 联合广义分数傅里叶变换相关器  42-46
  3.3 广义分数互相关峰  46-49
  3.4 基于联合广义分数相关器的特性分析  49-63
    3.4.1 相关器的性能评价指标  50-51
    3.4.2 数值模拟  51-55
    3.4.3 光学实验  55-63
  3.5 利用双透镜结构实现相关器系统的小型化  63-64
第四章功率谱分区域处理改善联合相关器的特性  64-80
  4.1 不同强度的功率谱对相关峰性能的影响  64-76
  4.2 功率谱分区域处理改善联合相关器的特性  76-80
第五章总结  80-83
参考文献  83-88
致谢  88-89
攻读硕士学位期间发表的论文  89-90

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