[发明专利]一种实现体全息相关器多重分组相关通道的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过相位编码在光学相关器(体全息相关器)中实现多重分组相关通道的方法，可用于图像、数据页的相关运算、检索、匹配等，属于光学信息处理领域。

背景技术

光学相关器通常是基于透镜的傅里叶变换性质构建的。Vander Lugt光学相关器是一种常见的利用4-F透镜系统(附图1所示为体全息相关器的原理图，透镜系统见附图1中的101和103)构建的光学相关器，这种光学相关器可以在输出面上给出两幅图像的互相关函数分布，具有高速、高并行的优点。但是，这种光学相关器本质上仍然是单通道的，一次输入只能完成两幅图像之间的相关运算，给出这两幅图像的相似度度量。

体全息相关技术来源于体全息存储与光学相关器技术，附图1所示的体全息相关器由输入图像100，傅立叶变换透镜101，体全息存储材料102，逆傅立叶变换透镜103，体全息相关器的输出面104，和存储在102中的库图像105组成。体全息相关技术通过角度复用存储技术在具有一定厚度的体全息存储材料102中存储多幅图像105的傅里叶变换谱，构成一个多重滤波器，并用此多重滤波器替换了Vander Lugt光学相关器中的空间滤波器板，这样体全息相关器就可以将输入的图像100与存储在材料中的多幅图像(库图像)同时进行互相关运算(多通道并行相关)。理论分析表明，通过增加材料厚度、离焦存储、散斑调制等方法，体全息相关器输出面104上的光场分布可近似表示为：

g(xc,yc)∝Σm=-MM∫dx0dy0f′(x0,y0)fm*(x0,y0);]]>

从上式可以看出，体全息相关器实质上是一个多通道的并行光学相关器。每个通道在输出面上输出一个相关点，其亮度代表输入图像与该通道中存储图像的之间内积值。由于一个相关点在输出面上占的面积很小，这就使得在一定的通道间隔下，输出面上可以并行无串扰地输出各通道的相关结果。与传统光学相关器相比，体全息相关器可以并行的输出一幅输入图像与几千幅存储图像的内积值，在内容检索、模式识别、导航等领域具有广泛的应用潜力。

体全息相关器采用二维角度复用技术存储库图像。受输出相关点尺寸的限制，在保证相关点间无串扰的前提下，存储材料中单点所能容纳的相关通道数量有限，亦即实际所允许的库图像的存储位置是有限的。通过减小相关点尺寸和增加探测器靶面面积理论上可以提供更多相关通道，但这种方法会增加系统的复杂度和成本，对器件性能也提出了很高要求，所能取得的改进效果也是有限的。

一种在结构上与本发明类似的技术是散斑调制技术。散斑调制技术广泛应用于体全息存储及相关系统中，该技术将一全息漫射器放在物光光路中，激光照射后由其产生的散斑场可以调制物光信号，匀化谱面光强分布，并且具有显著抑制相关输出旁瓣的作用，可以减小通道间隔，增加输出面上可容纳的相关点数。