光學(xué)信息處理第六章光學(xué)圖像識別課件

第六章光學(xué)圖像識別圖像識別光學(xué)相關(guān)器VanderLugt相關(guān)器VanderLugt相關(guān)器實時VanderLugt相關(guān)器VanderLugt相關(guān)器小型化旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器比例不變VanderLugt相關(guān)器聯(lián)合變換相關(guān)器實時聯(lián)合變換相關(guān)器第六章光學(xué)圖像識別圖像識別11、圖像識別什么是光學(xué)圖像識別光學(xué)圖像識別的發(fā)展光學(xué)圖像識別應(yīng)用1、圖像識別什么是光學(xué)圖像識別2光學(xué)圖像識別模式識別模式：一些供模仿用的、完美無缺的標本（廣義）。模式識別：識別出特定客體所模仿的標本。光學(xué)模式識別相關(guān)方法頻譜平面相關(guān)器(FrequencyPlaneCorrelator,簡稱FPC)聯(lián)合變換相關(guān)器(JointTransformCorrelator，簡稱JTC)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法光學(xué)圖像識別模式識別3光學(xué)相關(guān)圖像識別發(fā)展始于40年代晚期和50年代1960年Cutrona提出，利用透鏡進行傅立葉變換.1964VanderLugt在年提出復(fù)空間濾波，相關(guān)識別真正引起普遍關(guān)注的開發(fā)了各種技術(shù)、結(jié)構(gòu)和算法，構(gòu)造出高效的光學(xué)相關(guān)器來實現(xiàn)光學(xué)模式識別.第一個聯(lián)合變換相關(guān)器（JTC）Weaver和Goodman在1966年提出的缺乏必要的接口設(shè)備，處于一種停滯的狀態(tài)1984年Yu和Lu報道一種實時可編程接口的JTCJTC在不同的光學(xué)信息處理應(yīng)用中扮演了重要的角色.光學(xué)相關(guān)圖像識別發(fā)展始于40年代晚期和50年代4光學(xué)圖像識別應(yīng)用防偽技術(shù)條碼技術(shù)計算機指紋掃描儀指紋確認2秒如美國Identix公司的指紋掃描設(shè)備在用一個右手指正確匹配上接近100%。軍事上，導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)等醫(yī)學(xué)上，特定細胞識別、計數(shù)光學(xué)圖像識別應(yīng)用防偽技術(shù)5二維條碼二維條碼卡一維條碼條碼技術(shù)二維條碼二維條碼卡一維條碼條碼技術(shù)6手持二用激光掃描器手持激光掃描器讀取設(shè)備：向激光、CCD發(fā)展條碼技術(shù)手持二用激光掃描器手持激光掃描器讀取設(shè)備：向激光、CCD發(fā)展7條碼技術(shù)的特點條碼技術(shù)的特點1、簡單。條碼符號制作容易，掃描操作簡單。2、信息采集速度快。條碼掃描錄入信息的速度是鍵盤錄入的20倍。3、采集信息量大。一次可以采集幾十位字符的信息。4、可靠性高。誤碼率百萬分之一，首讀率可達98％以上。5、靈活、實用。6、自由度大。7、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、成本低。條碼技術(shù)的特點條碼技術(shù)的特點82、光學(xué)相關(guān)器相關(guān)定理2、光學(xué)相關(guān)器相關(guān)定理9光學(xué)相關(guān)器構(gòu)成平行光僅當輸入信號f(x，y)＝參考信號g(x，y)時，光強的積分c(0，0)才達到極大值．由此可以判定圖形f(x，y)和g(x，y)的相似性．光學(xué)相關(guān)器構(gòu)成平行光僅當輸入信號f(x，y)＝參考信號g(10參考信號可以沿x或y方向平移，例如可以通過計算機控制的步進電機實施平移，從而相關(guān)峰的積分強度就是g(x,y)的位置(,)的函數(shù)，測得的相關(guān)函數(shù)c(,)將指示輸信號f(x,y)與參考信號g(x,y)是否相同，并給出它們精確重合時的位置。平行光可用相干或非相干光。這一識別過程把輸入與參考信號g(x，y)的相似性度量轉(zhuǎn)化為一點的強度測量．平行光參考信號可以沿x或y方向平移，例如可以通過計算機控制的步進電11討論f(x,y)和g(x,y)必須準確地疊合，以產(chǎn)生最大的積分強度峰．一旦兩個圖形有所錯位，它們就不再準確地重合，從而探測到的強度峰迅速消失，f(x,y)就不能被識別。討論f(x,y)和g(x,y)必須準確地疊合，以產(chǎn)生最大的122、局限性僅能判別兩個完全一樣方位相同的圖形，倘若一個圖形相對于另一個圖形轉(zhuǎn)過一個角度，或二者的比例有所不同，即便兩個圖形相同，此相關(guān)器是無法識別的。易識別印刷體字符，卻無法識別手寫體字符．可識別人臉的照片，但對真人的臉部的識別卻無能為力2、局限性133、VanderLugt(范得勒)相關(guān)器VanderLugt相關(guān)器實時VanderLugt相關(guān)器VanderLugt相關(guān)器小型化旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器比例不變VanderLugt相關(guān)器3、VanderLugt(范得勒)相關(guān)器VanderL14（1）范德勒光學(xué)相關(guān)器基本原理VLC復(fù)數(shù)濾波器的記錄VLC識別ffff輸入平面f(x,y)傅立葉變換平面

T（u,v)輸出平面yxuvF-1（1）范德勒光學(xué)相關(guān)器基本原理ffff輸入平面傅立葉變換平面15（1）（4）g(x,y)yxvuff圖4。3G(u,v)R(u,v)A、VLC復(fù)數(shù)濾波器的記錄（1）g(x,y)yxvuff圖4。3G(u,v)R(u,v16B、VLC識別濾波過程成像過程ffff輸入平面f(x,y)傅立葉變換平面

T（u,v)輸出平面yxuvF-1B、VLC識別濾波過程ffff輸入平面傅立葉變換平面輸出平17（2）實時范德勒光學(xué)相關(guān)器VLC基本裝置采用液晶光閥及電視顯示終端的基本光學(xué)系統(tǒng)實際應(yīng)用舉例（2）實時范德勒光學(xué)相關(guān)器VLC基本裝置18A、

VanderLugt相關(guān)器基本裝置應(yīng)用上面的圖像識別系統(tǒng)可以進行：

1.參考圖像g(x,y)的匹配濾波器的拍攝

2。輸入圖像f(x,y)的辨認輸入顯微物鏡準直物鏡付氏透鏡A、VanderLugt相關(guān)器基本裝置19在這個圖像識別系統(tǒng)中，如f(x,y)使用透明片輸入，則為非實時化的。對于實時圖象識別，可用透視型空間光調(diào)制器（SLM）來輸入圖形（例如液晶顯示器LCD）。事先用CCD實時拍攝物體，并通過圖像處理器把被拍攝的物體像顯示在LCD上．輸入顯微物鏡準直物鏡付氏透鏡在這個圖像識別系統(tǒng)中，如f(x,y)使用透明片輸入，則為非20Acronym

英文首字母縮寫詞LLens透鏡PHPinHole針孔BSBeamSplitter分束器MMirror反光鏡OBObjectBeam物光束RBReferenceBeam參考光束MSFMatchedSpatialFilter匹配濾波器VLCVanderLugtCorrelator萬德勒相關(guān)器ADArrayDetector探測列陣CCDCharge-CoupledDevice電荷耦合器件LCDLiquidCrystalDisplay液晶顯示(屏)SLMSpatialLightModulator空間光調(diào)制器LCLVLiquidCrystalLightValve液晶光閥CMOSComplementaryMetal-OxideSemiconductor

互補型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管Acronym英文首字母縮寫詞L21B、采用液晶光閥及電視顯示終端的基本光學(xué)系統(tǒng)B、采用液晶光閥及電視顯示終端的基本光學(xué)系統(tǒng)22C、實際應(yīng)用舉例C、實際應(yīng)用舉例23（3）范德勒光學(xué)相關(guān)器的小型化光學(xué)成像導(dǎo)引頭制導(dǎo)原理（3）范德勒光學(xué)相關(guān)器的小型化光學(xué)成像導(dǎo)引頭制導(dǎo)原理24用于圖像識別的相干光學(xué)相關(guān)系統(tǒng)用于圖像識別的相干光學(xué)相關(guān)系統(tǒng)25光學(xué)信息處理第六章光學(xué)圖像識別課件26光學(xué)信息處理第六章光學(xué)圖像識別課件27CompactVanderLugtCorrelator（1）CompactVanderLugtCorrelator28CompactVanderLugtCorrelator（2）CompactVanderLugtCorrelator29CompactVanderLugtCorrelator（3）CompactVanderLugtCorrelator30（4）旋轉(zhuǎn)不變范得勒光學(xué)相關(guān)器引言圓諧函數(shù)旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器（4）旋轉(zhuǎn)不變范得勒光學(xué)相關(guān)器引言31A、引言A、引言32如何實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不變范得勒光學(xué)相關(guān)器？實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不變的方法圓諧函數(shù)、梅林變換、綜合鑒別函數(shù)(SDF)如何實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不變范得勒光學(xué)相關(guān)器？實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不變的方法33在輸入函數(shù)為園(對稱)函數(shù)f（r）的極特殊情形下，容易實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不變識別；但一般輸入函數(shù)都不是園函數(shù)。rB、圓諧函數(shù)在輸入函數(shù)為園(對稱)函數(shù)f（r）的極特殊情形下，容易實現(xiàn)34極坐標中有關(guān)光場函數(shù)的表達式0r.原輸入函數(shù)原點處的相關(guān)輸入函數(shù)旋轉(zhuǎn)φ角后極:直:極坐標中有關(guān)光場函數(shù)的表達式0r.原輸入函數(shù)原點處的相關(guān)輸35C、旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器將輸入函數(shù)f(x,y)用極坐標表為f(r，)，并用園諧函數(shù)展開：旋轉(zhuǎn)角后輸入函數(shù)可表為在原點（0，0)的自相關(guān)可表為C、旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器將輸入函數(shù)f(x,y36將（1）式代入（4）式：將（1）式代入（4）式：37(5)式所示的相關(guān)函數(shù)包含了各級圓諧函數(shù)分量的貢獻，當旋轉(zhuǎn)角變化時，顯然不滿足旋轉(zhuǎn)不變的條件．當參考信號中包含多個(大于一個)圓諧函數(shù)分量時相關(guān)輸出是旋轉(zhuǎn)可變的．(5)式所示的相關(guān)函數(shù)包含了各級圓諧函數(shù)分量的貢獻，38當參考信號中僅包含一個(某一級)圓諧函數(shù)分量時就是否可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不變？

代入(5)式，得到相關(guān)輸出

相關(guān)函數(shù)的強度它與目標圖形的旋轉(zhuǎn)角無關(guān)，因而是旋轉(zhuǎn)不變的．

當參考信號中僅包含一個(某一級)圓諧函數(shù)分量時就是否可以實現(xiàn)39ItisaconstantindependentofthetargetorientationItisaconstantindependento40光學(xué)信息處理第六章光學(xué)圖像識別課件41(5)比例不變VanderLugt相關(guān)器比例不變又稱尺度縮放不變，意思是說目標圖形f(x,y)與參考圖形相似時，仍有相關(guān)峰輸出．比例不變范德勒相關(guān)器(5)比例不變VanderLugt相關(guān)器比例不變42結(jié)論：直角坐標系中的“縮放”相當于對數(shù)坐標系中的“平移”。

坐標的對數(shù)變換：

xlnx2xln2x=lnx+ln23xln3x=lnx+ln3------------------------NxlnNx=lnx+lnN直角坐標系對數(shù)坐標系A(chǔ)、直角坐標和對數(shù)坐標結(jié)論：直角坐標系中的“縮放”相當于對數(shù)坐標系中的“平移”。43直角坐標系中的“縮放”相當于對數(shù)坐標系中的“平移”。B、比例不變范德勒相關(guān)器設(shè)目標圖形為引入下面的變量代換：圖形函數(shù)借助于宗量、表為當原函數(shù)f(x,y)進行a倍的縮放時，直角坐標系中的“縮放”相當于對數(shù)坐標系中的“平移”。B、比例44討論原來的圖形函數(shù)與比例縮放后的圖形函數(shù)的相關(guān)，相關(guān)峰的位移(-1，-1)指示了縮放的系數(shù)系統(tǒng)的輸入信號為f(+1，

+1)MSF為變換后的參考信號f(

，)ffff輸入平面f(+1，

+1)傅立葉變換平面

T（u,v)輸出平面yxuvF-1討論原來的圖形函數(shù)與比例縮放后的圖形函數(shù)的相關(guān)，相關(guān)峰的位移45對數(shù)變換實現(xiàn)方法：電子學(xué)的方法實現(xiàn)光學(xué)方法：光學(xué)坐標變換器用實現(xiàn)用變焦鏡(ZOOM)（機械的動作），非并行處理器對數(shù)變換實現(xiàn)方法：464、聯(lián)合變換相關(guān)器起源基本原理4、聯(lián)合變換相關(guān)器起源47（1）、光學(xué)聯(lián)合變換相關(guān)器起源最早是由Weaver和Goodman，以及Rau提出來的（1）、光學(xué)聯(lián)合變換相關(guān)器起源最早是由Weaver和G48（2）、基本原理透鏡后焦面的振幅分布為（2）、基本原理透鏡后焦面的振幅分布為49透鏡后焦面的圖形的光強（聯(lián)合功率譜）分布為透鏡后焦面的圖形的光強（聯(lián)合功率譜）分布為50是f(x，y)的自相關(guān)是f(x，y)的自相關(guān)51第二項為它可以表為它正是f(x，y)和g(x，y)的相關(guān)，只是在軸上平移一2a．第二項為52第三項正是g(x,y)和f(x，y)的相關(guān)，在軸上平移2a距離：第四項為g(x,y)的自相關(guān)．它與第一項重疊在輸出平面中心附近，可以稱之為0級項，它們不是信號．在f＝g相同的情況下，o2＝o3的函數(shù)形式相同．出現(xiàn)一對亮斑。第三項正是g(x,y)和f(x，y)的相關(guān)，在53兩個互相關(guān)項o2和o3為一級項，是我們尋求的相關(guān)輸出信號。它們在輸出平面上沿軸分別平移2a和-2a．在f和g相同的情況下，o2和o3的函數(shù)形式相同．出現(xiàn)一對亮斑。輸入功率譜圖b,c的中心部分已被擋去請看下面的說明圖：兩個互相關(guān)項o2和o3為一級項，是我們尋求的相關(guān)輸545、實時聯(lián)合變換相關(guān)器特點記錄和逆變換兩個過程之間，有一個用平方律探測器把聯(lián)合變換的復(fù)振幅譜轉(zhuǎn)換為功率譜的中介過程早期的聯(lián)合變換相關(guān)器實時聯(lián)合變換相關(guān)器發(fā)展實現(xiàn)方法5、實時聯(lián)合變換相關(guān)器特點55（1）、早期聯(lián)合變換相關(guān)器聯(lián)合變換譜記錄：感光膠片記錄經(jīng)過顯影、定影處理后，膠片的透過率近似正比于聯(lián)合變換的功率譜相關(guān)：膠片用透鏡進行逆變換，獲得相關(guān)輸出．這不是實時的處理.（1）、早期聯(lián)合變換相關(guān)器聯(lián)合變換譜記錄：56（2）、實時聯(lián)合變換相關(guān)器發(fā)展1981年，Pichon和Huignard實時記錄聯(lián)合變換的功率譜第一次用光折變晶體BSO(B12SiO20)．1984年，Yu和Lu實時可編程JTC方案平方律探測器LCLV在輸入平面上采用計算機控制的磁光空間光調(diào)制器(MOSLM)1985年Loiseaux等實現(xiàn)實時平方律轉(zhuǎn)換BSO液晶光閥(LCLV)．（2）、實時聯(lián)合變換相關(guān)器發(fā)展1981年，Pichon和571987年，Yu等液晶電視(LCTV)電尋址SLM，用在輸入面和譜面．計算機控制、CCD檢測（平方率探測器記錄輸入信號的聯(lián)合變換功率譜），探測信號再由LCTV顯示出來，并有CCD探測相關(guān)輸出。CCD探測面積10mm*10mm，包含512*512像素，分辨率達到51.2lp/mm。當時LCTV僅120*240像素，因此有效分辨率12lp/mm。特點:（1）未采用長焦變換透鏡，JTC相當緊湊；

（2）用CCD探測功率譜，從而在第二次傅里葉變換前可以用各種數(shù)字處理技術(shù)提高系統(tǒng)的性能。

目前：光電混合系統(tǒng)1987年，Yu等58（3）、實現(xiàn)方法—基于楊氏干涉理論

楊氏條紋包絡(luò)（3）、實現(xiàn)方法—基于楊氏干涉理論楊氏條紋包絡(luò)59

楊氏條紋功率譜的包絡(luò)（二維）功率譜示意圖楊氏條紋功率譜的包絡(luò)（二維）功率譜示意圖60（2）楊氏條紋的傅立葉反變換包含兩個亮斑(+1級和-1級衍射)及

0級(直流)光斑．這兩個亮斑即相關(guān)峰．將3，4代入2得到自相關(guān)斑分別出現(xiàn)在（-2a,0）,(0,0)，(2a,0)三處。各相關(guān)峰的包絡(luò)（2）楊氏條紋的傅立葉反變換包含兩個亮斑(+1級和-1級衍射61功率譜的包絡(luò)包絡(luò)有所改變？例如功率譜的范圍超過CCD的探測面，僅一部分功率譜被檢測仍能觀察到相關(guān)峰。相關(guān)峰的包絡(luò)功率譜的包絡(luò)包絡(luò)有所改變？例如功率譜的范圍超過CCD的探測面62JTC的優(yōu)點是：參考圖形簡單，存儲在計算機中，并用LCTV顯示．探測聯(lián)合變換功率譜是非線性處理過程選擇功率譜的一部分來產(chǎn)生楊氏條紋．（對相關(guān)峰的形狀并不特別感興趣）采用短焦距傅里葉變換透鏡＋放大透鏡，系統(tǒng)總長度可大大縮短．JTC的優(yōu)點是：63JTC的缺點功率譜受輸入平面上所有信號和噪聲的影響強烈地依賴信號和噪聲的特性很難設(shè)計一個非線性函數(shù)來優(yōu)化功率譜的探測．JTC的缺點64(4)聯(lián)合變換相關(guān)器的應(yīng)用目前的研究重點光電混合聯(lián)合變換相關(guān)器結(jié)構(gòu)典型應(yīng)用(4)聯(lián)合變換相關(guān)器的應(yīng)用目前的研究重點65A、目前研究光電混合聯(lián)合相關(guān)器輸入圖像處理有坐標對數(shù)變換網(wǎng)、迭代參考圖像技術(shù)、邊緣提取、互補編碼參考圖像、位置編碼技術(shù)、基于綜合識別函數(shù)的條紋調(diào)制法等聯(lián)合功率譜的處理有功率譜二值化法、振幅補償法、條紋調(diào)制法、二元相關(guān)峰值強度控制技術(shù)等輸出平面處理統(tǒng)計學(xué)測試法、軟閾值法A、目前研究光電混合聯(lián)合相關(guān)器66應(yīng)用領(lǐng)域字符識別研究自適應(yīng)實時多目標跟蹤的研究機器視覺中的應(yīng)用研究車載聯(lián)合變換相關(guān)器的路標識別研究在機器視覺和防偽技術(shù)中的應(yīng)用研究三維跟蹤的研究噪聲對相關(guān)識別影響研依大小排列不透明微粒的研究光纖檢測中的應(yīng)用研究等。應(yīng)用領(lǐng)域67B、光電混合聯(lián)合相關(guān)器結(jié)構(gòu)聯(lián)合圖像的獲取部分圖像輸入部分光學(xué)聯(lián)合變換相關(guān)處理部分輸出信息探測接收部分計算機分析、控制和決策部分B、光電混合聯(lián)合相關(guān)器結(jié)構(gòu)聯(lián)合圖像的獲取部分圖像輸入部分光學(xué)68三種基本結(jié)構(gòu)三種基本結(jié)構(gòu)69C、應(yīng)用示例C、應(yīng)用示例70指紋識別指紋識別71破損指紋識別破損指紋識別72實時二次曝光散斑術(shù)實時二次曝光散斑術(shù)73汽車牌照光電混合聯(lián)合變換識別牌照的預(yù)處理字符的識別牌照的整體監(jiān)控汽車牌照光電混合聯(lián)合變換識別牌照的預(yù)處理74汽車牌照光電混合聯(lián)合變換識別汽車牌照光電混合聯(lián)合變換識別75光學(xué)信息處理第六章光學(xué)圖像識別課件76光學(xué)信息處理第六章光學(xué)圖像識別課件77旋轉(zhuǎn)不變聯(lián)合變換相關(guān)器（a）輸入圖像包含一系列“A”散步在其它字母中；（b）不論取向如何，每個字母“A”產(chǎn)生一個相關(guān)斑。參考g(x,y)從0到360度旋轉(zhuǎn)，每隔一度取一個相關(guān)，得到（b）。旋轉(zhuǎn)不變聯(lián)合變換相關(guān)器（a）輸入圖像包含一系列78光學(xué)信息處理第六章光學(xué)圖像識別課件79小結(jié)圖像識別光學(xué)相關(guān)器VanderLugt相關(guān)器VanderLugt相關(guān)器實時VanderLugt相關(guān)器VanderLugt相關(guān)器小型化旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器比例不變VanderLugt相關(guān)器聯(lián)合變換相關(guān)器實時聯(lián)合變換相關(guān)器小結(jié)圖像識別80

第六章光學(xué)圖像識別圖像識別光學(xué)相關(guān)器VanderLugt相關(guān)器VanderLugt相關(guān)器實時VanderLugt相關(guān)器VanderLugt相關(guān)器小型化旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器比例不變VanderLugt相關(guān)器聯(lián)合變換相關(guān)器實時聯(lián)合變換相關(guān)器第六章光學(xué)圖像識別圖像識別811、圖像識別什么是光學(xué)圖像識別光學(xué)圖像識別的發(fā)展光學(xué)圖像識別應(yīng)用1、圖像識別什么是光學(xué)圖像識別82光學(xué)圖像識別模式識別模式：一些供模仿用的、完美無缺的標本（廣義）。模式識別：識別出特定客體所模仿的標本。光學(xué)模式識別相關(guān)方法頻譜平面相關(guān)器(FrequencyPlaneCorrelator,簡稱FPC)聯(lián)合變換相關(guān)器(JointTransformCorrelator，簡稱JTC)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法光學(xué)圖像識別模式識別83光學(xué)相關(guān)圖像識別發(fā)展始于40年代晚期和50年代1960年Cutrona提出，利用透鏡進行傅立葉變換.1964VanderLugt在年提出復(fù)空間濾波，相關(guān)識別真正引起普遍關(guān)注的開發(fā)了各種技術(shù)、結(jié)構(gòu)和算法，構(gòu)造出高效的光學(xué)相關(guān)器來實現(xiàn)光學(xué)模式識別.第一個聯(lián)合變換相關(guān)器（JTC）Weaver和Goodman在1966年提出的缺乏必要的接口設(shè)備，處于一種停滯的狀態(tài)1984年Yu和Lu報道一種實時可編程接口的JTCJTC在不同的光學(xué)信息處理應(yīng)用中扮演了重要的角色.光學(xué)相關(guān)圖像識別發(fā)展始于40年代晚期和50年代84光學(xué)圖像識別應(yīng)用防偽技術(shù)條碼技術(shù)計算機指紋掃描儀指紋確認2秒如美國Identix公司的指紋掃描設(shè)備在用一個右手指正確匹配上接近100%。軍事上，導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)等醫(yī)學(xué)上，特定細胞識別、計數(shù)光學(xué)圖像識別應(yīng)用防偽技術(shù)85二維條碼二維條碼卡一維條碼條碼技術(shù)二維條碼二維條碼卡一維條碼條碼技術(shù)86手持二用激光掃描器手持激光掃描器讀取設(shè)備：向激光、CCD發(fā)展條碼技術(shù)手持二用激光掃描器手持激光掃描器讀取設(shè)備：向激光、CCD發(fā)展87條碼技術(shù)的特點條碼技術(shù)的特點1、簡單。條碼符號制作容易，掃描操作簡單。2、信息采集速度快。條碼掃描錄入信息的速度是鍵盤錄入的20倍。3、采集信息量大。一次可以采集幾十位字符的信息。4、可靠性高。誤碼率百萬分之一，首讀率可達98％以上。5、靈活、實用。6、自由度大。7、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、成本低。條碼技術(shù)的特點條碼技術(shù)的特點882、光學(xué)相關(guān)器相關(guān)定理2、光學(xué)相關(guān)器相關(guān)定理89光學(xué)相關(guān)器構(gòu)成平行光僅當輸入信號f(x，y)＝參考信號g(x，y)時，光強的積分c(0，0)才達到極大值．由此可以判定圖形f(x，y)和g(x，y)的相似性．光學(xué)相關(guān)器構(gòu)成平行光僅當輸入信號f(x，y)＝參考信號g(90參考信號可以沿x或y方向平移，例如可以通過計算機控制的步進電機實施平移，從而相關(guān)峰的積分強度就是g(x,y)的位置(,)的函數(shù)，測得的相關(guān)函數(shù)c(,)將指示輸信號f(x,y)與參考信號g(x,y)是否相同，并給出它們精確重合時的位置。平行光可用相干或非相干光。這一識別過程把輸入與參考信號g(x，y)的相似性度量轉(zhuǎn)化為一點的強度測量．平行光參考信號可以沿x或y方向平移，例如可以通過計算機控制的步進電91討論f(x,y)和g(x,y)必須準確地疊合，以產(chǎn)生最大的積分強度峰．一旦兩個圖形有所錯位，它們就不再準確地重合，從而探測到的強度峰迅速消失，f(x,y)就不能被識別。討論f(x,y)和g(x,y)必須準確地疊合，以產(chǎn)生最大的922、局限性僅能判別兩個完全一樣方位相同的圖形，倘若一個圖形相對于另一個圖形轉(zhuǎn)過一個角度，或二者的比例有所不同，即便兩個圖形相同，此相關(guān)器是無法識別的。易識別印刷體字符，卻無法識別手寫體字符．可識別人臉的照片，但對真人的臉部的識別卻無能為力2、局限性933、VanderLugt(范得勒)相關(guān)器VanderLugt相關(guān)器實時VanderLugt相關(guān)器VanderLugt相關(guān)器小型化旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器比例不變VanderLugt相關(guān)器3、VanderLugt(范得勒)相關(guān)器VanderL94（1）范德勒光學(xué)相關(guān)器基本原理VLC復(fù)數(shù)濾波器的記錄VLC識別ffff輸入平面f(x,y)傅立葉變換平面

T（u,v)輸出平面yxuvF-1（1）范德勒光學(xué)相關(guān)器基本原理ffff輸入平面傅立葉變換平面95（1）（4）g(x,y)yxvuff圖4。3G(u,v)R(u,v)A、VLC復(fù)數(shù)濾波器的記錄（1）g(x,y)yxvuff圖4。3G(u,v)R(u,v96B、VLC識別濾波過程成像過程ffff輸入平面f(x,y)傅立葉變換平面

T（u,v)輸出平面yxuvF-1B、VLC識別濾波過程ffff輸入平面傅立葉變換平面輸出平97（2）實時范德勒光學(xué)相關(guān)器VLC基本裝置采用液晶光閥及電視顯示終端的基本光學(xué)系統(tǒng)實際應(yīng)用舉例（2）實時范德勒光學(xué)相關(guān)器VLC基本裝置98A、

VanderLugt相關(guān)器基本裝置應(yīng)用上面的圖像識別系統(tǒng)可以進行：

1.參考圖像g(x,y)的匹配濾波器的拍攝

2。輸入圖像f(x,y)的辨認輸入顯微物鏡準直物鏡付氏透鏡A、VanderLugt相關(guān)器基本裝置99在這個圖像識別系統(tǒng)中，如f(x,y)使用透明片輸入，則為非實時化的。對于實時圖象識別，可用透視型空間光調(diào)制器（SLM）來輸入圖形（例如液晶顯示器LCD）。事先用CCD實時拍攝物體，并通過圖像處理器把被拍攝的物體像顯示在LCD上．輸入顯微物鏡準直物鏡付氏透鏡在這個圖像識別系統(tǒng)中，如f(x,y)使用透明片輸入，則為非100Acronym

英文首字母縮寫詞LLens透鏡PHPinHole針孔BSBeamSplitter分束器MMirror反光鏡OBObjectBeam物光束RBReferenceBeam參考光束MSFMatchedSpatialFilter匹配濾波器VLCVanderLugtCorrelator萬德勒相關(guān)器ADArrayDetector探測列陣CCDCharge-CoupledDevice電荷耦合器件LCDLiquidCrystalDisplay液晶顯示(屏)SLMSpatialLightModulator空間光調(diào)制器LCLVLiquidCrystalLightValve液晶光閥CMOSComplementaryMetal-OxideSemiconductor

互補型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管Acronym英文首字母縮寫詞L101B、采用液晶光閥及電視顯示終端的基本光學(xué)系統(tǒng)B、采用液晶光閥及電視顯示終端的基本光學(xué)系統(tǒng)102C、實際應(yīng)用舉例C、實際應(yīng)用舉例103（3）范德勒光學(xué)相關(guān)器的小型化光學(xué)成像導(dǎo)引頭制導(dǎo)原理（3）范德勒光學(xué)相關(guān)器的小型化光學(xué)成像導(dǎo)引頭制導(dǎo)原理104用于圖像識別的相干光學(xué)相關(guān)系統(tǒng)用于圖像識別的相干光學(xué)相關(guān)系統(tǒng)105光學(xué)信息處理第六章光學(xué)圖像識別課件106光學(xué)信息處理第六章光學(xué)圖像識別課件107CompactVanderLugtCorrelator（1）CompactVanderLugtCorrelator108CompactVanderLugtCorrelator（2）CompactVanderLugtCorrelator109CompactVanderLugtCorrelator（3）CompactVanderLugtCorrelator110（4）旋轉(zhuǎn)不變范得勒光學(xué)相關(guān)器引言圓諧函數(shù)旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器（4）旋轉(zhuǎn)不變范得勒光學(xué)相關(guān)器引言111A、引言A、引言112如何實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不變范得勒光學(xué)相關(guān)器？實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不變的方法圓諧函數(shù)、梅林變換、綜合鑒別函數(shù)(SDF)如何實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不變范得勒光學(xué)相關(guān)器？實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不變的方法113在輸入函數(shù)為園(對稱)函數(shù)f（r）的極特殊情形下，容易實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不變識別；但一般輸入函數(shù)都不是園函數(shù)。rB、圓諧函數(shù)在輸入函數(shù)為園(對稱)函數(shù)f（r）的極特殊情形下，容易實現(xiàn)114極坐標中有關(guān)光場函數(shù)的表達式0r.原輸入函數(shù)原點處的相關(guān)輸入函數(shù)旋轉(zhuǎn)φ角后極:直:極坐標中有關(guān)光場函數(shù)的表達式0r.原輸入函數(shù)原點處的相關(guān)輸115C、旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器將輸入函數(shù)f(x,y)用極坐標表為f(r，)，并用園諧函數(shù)展開：旋轉(zhuǎn)角后輸入函數(shù)可表為在原點（0，0)的自相關(guān)可表為C、旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器將輸入函數(shù)f(x,y116將（1）式代入（4）式：將（1）式代入（4）式：117(5)式所示的相關(guān)函數(shù)包含了各級圓諧函數(shù)分量的貢獻，當旋轉(zhuǎn)角變化時，顯然不滿足旋轉(zhuǎn)不變的條件．當參考信號中包含多個(大于一個)圓諧函數(shù)分量時相關(guān)輸出是旋轉(zhuǎn)可變的．(5)式所示的相關(guān)函數(shù)包含了各級圓諧函數(shù)分量的貢獻，118當參考信號中僅包含一個(某一級)圓諧函數(shù)分量時就是否可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不變？

代入(5)式，得到相關(guān)輸出

相關(guān)函數(shù)的強度它與目標圖形的旋轉(zhuǎn)角無關(guān)，因而是旋轉(zhuǎn)不變的．

當參考信號中僅包含一個(某一級)圓諧函數(shù)分量時就是否可以實現(xiàn)119ItisaconstantindependentofthetargetorientationItisaconstantindependento120光學(xué)信息處理第六章光學(xué)圖像識別課件121(5)比例不變VanderLugt相關(guān)器比例不變又稱尺度縮放不變，意思是說目標圖形f(x,y)與參考圖形相似時，仍有相關(guān)峰輸出．比例不變范德勒相關(guān)器(5)比例不變VanderLugt相關(guān)器比例不變122結(jié)論：直角坐標系中的“縮放”相當于對數(shù)坐標系中的“平移”。

坐標的對數(shù)變換：

xlnx2xln2x=lnx+ln23xln3x=lnx+ln3------------------------NxlnNx=lnx+lnN直角坐標系對數(shù)坐標系A(chǔ)、直角坐標和對數(shù)坐標結(jié)論：直角坐標系中的“縮放”相當于對數(shù)坐標系中的“平移”。123直角坐標系中的“縮放”相當于對數(shù)坐標系中的“平移”。B、比例不變范德勒相關(guān)器設(shè)目標圖形為引入下面的變量代換：圖形函數(shù)借助于宗量、表為當原函數(shù)f(x,y)進行a倍的縮放時，直角坐標系中的“縮放”相當于對數(shù)坐標系中的“平移”。B、比例124討論原來的圖形函數(shù)與比例縮放后的圖形函數(shù)的相關(guān)，相關(guān)峰的位移(-1，-1)指示了縮放的系數(shù)系統(tǒng)的輸入信號為f(+1，

+1)MSF為變換后的參考信號f(

，)ffff輸入平面f(+1，

+1)傅立葉變換平面

T（u,v)輸出平面yxuvF-1討論原來的圖形函數(shù)與比例縮放后的圖形函數(shù)的相關(guān)，相關(guān)峰的位移125對數(shù)變換實現(xiàn)方法：電子學(xué)的方法實現(xiàn)光學(xué)方法：光學(xué)坐標變換器用實現(xiàn)用變焦鏡(ZOOM)（機械的動作），非并行處理器對數(shù)變換實現(xiàn)方法：1264、聯(lián)合變換相關(guān)器起源基本原理4、聯(lián)合變換相關(guān)器起源127（1）、光學(xué)聯(lián)合變換相關(guān)器起源最早是由Weaver和Goodman，以及Rau提出來的（1）、光學(xué)聯(lián)合變換相關(guān)器起源最早是由Weaver和G128（2）、基本原理透鏡后焦面的振幅分布為（2）、基本原理透鏡后焦面的振幅分布為129透鏡后焦面的圖形的光強（聯(lián)合功率譜）分布為透鏡后焦面的圖形的光強（聯(lián)合功率譜）分布為130是f(x，y)的自相關(guān)是f(x，y)的自相關(guān)131第二項為它可以表為它正是f(x，y)和g(x，y)的相關(guān)，只是在軸上平移一2a．第二項為132第三項正是g(x,y)和f(x，y)的相關(guān)，在軸上平移2a距離：第四項為g(x,y)的自相關(guān)．它與第一項重疊在輸出平面中心附近，可以稱之為0級項，它們不是信號．在f＝g相同的情況下，o2＝o3的函數(shù)形式相同．出現(xiàn)一對亮斑。第三項正是g(x,y)和f(x，y)的相關(guān)，在133兩個互相關(guān)項o2和o3為一級項，是我們尋求的相關(guān)輸出信號。它們在輸出平面上沿軸分別平移2a和-2a．在f和g相同的情況下，o2和o3的函數(shù)形式相同．出現(xiàn)一對亮斑。輸入功率譜圖b,c的中心部分已被擋去請看下面的說明圖：兩個互相關(guān)項o2和o3為一級項，是我們尋求的相關(guān)輸1345、實時聯(lián)合變換相關(guān)器特點記錄和逆變換兩個過程之間，有一個用平方律探測器把聯(lián)合變換的復(fù)振幅譜轉(zhuǎn)換為功率譜的中介過程早期的聯(lián)合變換相關(guān)器實時聯(lián)合變換相關(guān)器發(fā)展實現(xiàn)方法5、實時聯(lián)合變換相關(guān)器特點135（1）、早期聯(lián)合變換相關(guān)器聯(lián)合變換譜記錄：感光膠片記錄經(jīng)過顯影、定影處理后，膠片的透過率近似正比于聯(lián)合變換的功率譜相關(guān)：膠片用透鏡進行逆變換，獲得相關(guān)輸出．這不是實時的處理.（1）、早期聯(lián)合變換相關(guān)器聯(lián)合變換譜記錄：136（2）、實時聯(lián)合變換相關(guān)器發(fā)展1981年，Pichon和Huignard實時記錄聯(lián)合變換的功率譜第一次用光折變晶體BSO(B12SiO20)．1984年，Yu和Lu實時可編程JTC方案平方律探測器LCLV在輸入平面上采用計算機控制的磁光空間光調(diào)制器(MOSLM)1985年Loiseaux等實現(xiàn)實時平方律轉(zhuǎn)換BSO液晶光閥(LCLV)．（2）、實時聯(lián)合變換相關(guān)器發(fā)展1981年，Pichon和1371987年，Yu等液晶電視(LCTV)電尋址SLM，用在輸入面和譜面．計算機控制、CCD檢測（平方率探測器記錄輸入信號的聯(lián)合變換功率譜），探測信號再由LCTV顯示