采用光学相关的高精度亚像元像移测量新方法

光学联合变换相关方法是测量空间相机亚像元像移的有效手段,测量精度是决定其性能的关键指标.在介绍了光学联合变换相关方法进行空间相机像移测量基本原理的基础上,提出了采用光-数字混合的结构形式实现光学联合变换相关器的工作过程.利用数字处理单元完成对相关输出图像的局部计算,获得互相关峰的升采样图像,从而提高对互相关峰的检测精度...     

基于频域数字散斑相关方法的面内微位移测量

使用传统数字散斑相关方法对物体面内微小位移进行测量时,由于受到噪声影响和算法本身的局限,会出现测量精度低、数据处理速度慢等问题。针对以上缺点,应用频域数字散斑相关方法,通过散斑记录和MATLAB软件编程,实现了物体面内微小位移的测量。这种方法不但弥补了传统数字散斑相关方法的不足之处,而且简化了一般光学测量过程中的反复调校过程。理论分析及实验结果表明,应用频域数字散斑相关方法测微位移的系统结构简单、处理速度快、精度高,能够达到微米级,相对误差小于1%。     

基于分形插值的频域散斑相关法面内位移测量

针对传统频域数字散斑相关法在测量物体面内位移测量精度较低的问题,提出一种基于分形插值的频域数字散斑相关法。该方法在频域数字散斑相关法的基础上,引入Hanning窗函数对图像进行滤波处理,克服了图像边缘效应对最终位移值的影响;同时利用散斑图像的子区域与整幅图像在结构形态和灰度特征的自相似性,采用分形插值的方法进行亚像素插值,进而能精确定位相关点,得到更精确的亚像素位移值。实验结果表明:该方法保持了频域散斑相关法的测量速度,且将测量的绝对误差降低在0.01~0.03 pixel以内,并进一步通过刚体平移实验测试了算法的可靠性。     

基于梯度法的数字散斑图像相关亚像素搜索算法

数字散斑图像相关法是对全场位移和应变进行测量的十分有用的无损检测技术.设计精确的亚像素搜索算法是提高测量精度的关键问题.研究了数字散斑图像相关技术的基本原理,在梯度法的基础上,提出了一种基于梯度法的变步长的亚像素搜索算法并应用到相关搜索中,通过对模拟散斑图的位移分析证明了该算法的可靠性和稳定性,并对刚体平移实验进行了测...     

数字散斑三维重建中散斑特性分析

详细介绍了基于数字散斑相关技术的三维重建方法,包括双目立体视觉基本原理以及散斑三维重建基本流程。重点分析了整像素对应点查找方法以及基于牛顿-拉弗逊迭代的亚像素插值算法,实现了散斑亚像素级三维重建。针对数字散斑相关计算模型,分析了影响相关系数的因素,并围绕相关系数计算和亚像素同名点插值精度两方面重点分析了二值随机散斑和灰度随机散斑的三维重建效果。通过设计不同尺寸颗粒的散斑图案和采用不同大小的相关计算窗口,分别对平面陶瓷板和陶瓷标准球进行了三维重建精度分析。实验结果表明,二值散斑能获得更高的重建精度。     

基于群体智能边缘提取算法的联合变换相关器

为提取联合变换相关器输入面图像的边缘,改善相关器的识别效果,提出了一种基于群体智能的图像特征提取方法,并将其应用于联合变换相关器的输入面图像预处理中.实验结果表明该算法有效提取了图像的边缘,锐化了相关峰,提高了联合变换相关器的目标识别能力.群体智能计算机并行算法与联合变换相关器光学并行系统相结合,为实现实时高效的光电混合目标识别系统奠定了坚实的理论基础.     

高速高精度体全息光学相关器

体全息光学相关器基于体光栅的布拉格选择性,在记录介质的共同体积中利用角度复用存储多幅图像。相关计算时,输入一幅图像可以并行输出所有的相关点,每个相关点的强度代表输入图像与对应库图像之间的内积值。分析了提高体全息光学相关器运算精度和速度的关键技术。总结了近年来采用散斑调制技术降低相关通道串扰,采用二维随机交错方法消除图案依赖行为,采用多样本并行估计方法提高并行运算精度,采用读写分离结构实观系统小型化集成等体全息光学相关器技术方面的研究进展。目前体全息光学相关器已经实现超过7500通道的并行运算能力,运算速度达到138GHz。系统在遥感图像匹配、指纹识别等领域的成功应用证明了其高速高精度运算能力。     

基于人工神经网络的多路光学相关器相关峰的实时识别

提出一种应用人工神经网络根据多路光学相关器相关面输出图像识别目标的方法．运用统计规律确定相关峰的位置，不但把自相关峰作为目标特征，还将互相关峰也引入了识别，并通过神经网络实现相关峰复杂特征的抽取．该方法能有效地排除目标背景干扰和器件性能波动的影响，实现了对目标的实时识别     

亚像素数字散斑相关测量的曲面拟合法研究

研究了亚像素数字散斑相关测量中整像素搜索窗口、拟合窗口、散斑尺寸等因素对曲面拟合法测量精度的影响.采用二元二次多项式曲面拟合方法,利用计算机生成的模拟散斑图像,对水平位移分别为0.1,0.3,0.5,0.7,0.9pixel的图像进行了研究.结果表明,最佳搜索窗口为31×31～51×51 pixels,最佳拟合窗口为3×3 pixels,散斑图的平均散斑尺寸为2 pixel时,能较容易地实现相对误差小于5%的目标.而在高斯噪声免疫力方面,0.9 pixel以上的位移具有较强的免疫力.在散斑相关测量精度要求不是很高(＞1 μm)的情况下,曲面拟合法是一种非常适合的方法.     

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.     

实时自适应阈值二值化联合变换相关器

提出了采用参考图像功率谱为阈值的自适应阈值二值化联合变换相关器 ( BJTC)的方法。和传统的联合变换相关器结果比较 ,自适应阈值法对于输出的相关峰值、信噪比等主要参数都有明显提高。对这种方法进行了理论分析和计算机模拟 ,并给出了光学实验结果 ,为自适应阈值二值化联合变换相关器的实用化奠定了基础。     

数字散斑联合变换相关法测量微小位移的研究

提出一种利用联合变换相关法对位移前后的散斑图像实现数字相关运算,通过相关峰的距离与散斑图所携带的位移信息之间的关系,测量物体的面内位移量。通过对全场的位移计算,得出对散斑图像先做限幅预处理后,再进行边缘提取,有效减弱了影响相关峰的不利因素,提高了相关点的精确性。对同一组散斑图进行匹配滤波相关运算和联合变换相关运算,把得到的全场位移矢量图进行比较,得出两者测量的结果是一致的。     

基于小波多尺度综合的低对比度目标识别

光电混合联合变换相关器能够对目标进行自动探测识别和跟踪。为使联合变换相关器对低对比度目标进行有效探测与识别,提出了一种基于小波多尺度综合的边缘提取新方法,对输入图像进行预处理。计算机模拟实验和光学实验证明,该方法使相关器在输入图像对比度低、信噪比较低时仍然能够产生较强的相关峰输出,扩展了光电混合联合变换相关器的应用范围。     

使用功率谱相减的实时联合变换相关器作多目标检测

提出一种使用功率谱相减的实时联合变换相关器作多目标检测。使用这种方法，输入面有两套联合图像。在第二套联合图像中，参考图像是对比度反转的。使用衍射光栅对这两套联合功率谱作相减处理，这种方法可大大抑制输出面的直流项及不想要的伪相关峰，增强相关峰的强度、锐度和峰噪比，提高抗噪声干扰的能力，从而提高对多目标检测的准确度。给出对具有灰度级的多目标输入景物的计算机模拟结果和光学实验结果。实验结果证实了该系统设计及性能分析的正确性。     

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.     

基于光学相关的亚像元像移测量方法研究

为了对高帧频采集的低信噪比图像进行亚像元配准,使用了光学联合变换相关的方法对相邻两帧图像进行相关运算,测量出相对像移量.给出了使用该方法测量像移的原理和离焦影响,并采用两种预处理方法对不同景物图像的亚像元像移进行了仿真测量.结果表明,通过对联合变换相关器的输入面采用拉普拉斯卷积核进行边缘提取,对功率谱采用均值进行二值化处理,亚像元像移的测量均方差小于0.2个像元,并且测量精度对离焦不敏感.     

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.     

基于多通道体全息相关器的二维离散沃尔什变换

利用体全息相关器(VHC)可以完成多通道内积运算的特性,通过将待变换函数和二维沃尔什(Walsh)函数分别编码成输入图像和存储图像,提出了一种基于多通道体全息相关器的二维离散Walsh变换(DwT)方法.此方法可以快速、并行对输入函数做二维离散Walsh变换,并具有很大的速度提升潜力.利用散斑调制和随机交错方法可以提高运算精度.经验证,实验结果与理论值吻合.     

基于相移功率谱相减的二元联合变换相关识别

提出基于相移联合功率谱相减的二元联合变换相关识别的新方法：制作特殊的半波片，采用π相移技术，将零级功率谱从联合功率谱中去掉，并进行二值化。与经典联合相关变换和二元联合相关变换相比，基于相移功率谱相减的二元联合相关变换，使输入面的空间带宽得到更充分的利用，还得到了更高、更尖锐的相关峰，更大的相关信噪比，提高了相关识别能力。给出了相应的计算机模拟和光学实验结果。