[发明专利]一种光学扫描全息三维物体实时识别系统及方法

说明书

本发明公开一种光学扫描全息三维物体实时识别系统及方法，包括激光器、空间滤波器、第一透镜、第一分束镜、声光移频器、第一反光镜、第一快门、第二反光镜、第二透镜、第二快门、第二分束镜、二维扫描振镜、物体、第三透镜、光电探测器、带通滤波器、乘法器、低通滤波器、计算机、空间光调制器、光致聚合物、第四透镜、CCD。本发明光学扫描全息在记录三维物体信息时对系统的稳定性要求较低，且记录的全息图信噪比高，能够提高三维物体的识别效率；本发明减少识别过程对计算机的依赖，且通过实验实现三维物体的实时识别，增加其应用的可能性；光学扫描全息技术能够实时记录三维物体的振幅和相位信息，实现真正意义上的三维物体实时识别。

技术领域

本发明涉及光学扫描全息技术领域，具体涉及一种光学扫描全息(opticalscanning holography)三维物体实时识别系统及方法。

背景技术

三维物体识别技术可用于3D显微镜，医学成像和识别，机器人视觉以及光学遥感等领域，相比传统二维图像识别，三维物体识别具有识别灵敏度高的优势。由于一般的光学系统记录的物体信息只包含强度信息，而不包含物体相位信息，进而只能对物体二维信息进行处理，因此不能直接实现三维物体的识别。

光学扫描全息(OSH)是由美国弗吉尼亚理工大学Ting-Chung Poon教授等人提出的一种特殊数字全息技术。该技术可以实现非相干实时记录，通过对物体进行一次二维光学外差扫描即可获取三维对象的全部数据信息，且OSH可有效避免传统全息术存在的孪生像、零级斑等问题，具有实时性好、分辨率高等特点。

文献“Optical image recognition of three-dimensional objects”提出了一种基于双光瞳光学外差扫描的三维图像识别技术，并通过仿真的方法验证所提方法的可行性；文献“Three-Dimensional Image Matching Using Two-Dimensional OpticalHeterodyne Scanning”利用纯相位全息信息和维格纳分布进行三维图像匹配识别，并通过仿真验证所提方法的可行性。但该过程的数据计算量较大，实验较为困难，且对计算机的依赖较强。

文献“基于微透镜阵列的实时三维物体识别”利用微透镜阵列多视角成像特点，将三维物体的深度信息转化为二维透射像阵列的角度信息，并利用光学二维图像识别技术，实现对三维物体的识别。但该光学系统利用微透镜成像只是记录了三维物体的强度信息而未记录相位信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学扫描全息三维物体实时识别系统及方法。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种光学扫描全息三维物体实时识别系统，沿着光路依次包括：激光器、空间滤波器、第一透镜、第一分束镜；

第一分束镜之后分成两个光路，即第一透射光路、第一反射光路；沿着第一透射光路依次包括声光移频器、第一反光镜、第一快门；沿着第一反射光路依次包括第二反光镜、第二透镜、第二快门；

之后，第一光路和第二光路分别垂直的进入第二分束镜；

第二分束镜之后再次分成两个光路，即第二透射光路、第二反射光路；沿着第二透射光路依次包括空间光调制器、光致聚合物、第四透镜、CCD；沿着第二反射光路依次包括二维扫描振镜、物体、第三透镜、光电探测器；

光电探测器依次连接带通滤波器、乘法器、低通滤波器；

空间光调制器、CCD、低通滤波器分别与计算机连接。

激光器出射光光轴方向与空间滤波器中心保持一致，空间滤波器与第一透镜之间的距离为第一透镜的焦距长；

二维扫描振镜与第二透镜之间的距离为第二透镜的焦距长；

物体和光电探测器分别置于第三透镜的前焦面和后焦面上；