[发明专利]一种光电混合匹配滤波相关器

摘要

本发明涉及一种光电混合匹配滤波相关器。利用嵌入式处理器实时计算目标图像的二值频谱，并与提前制作好的二值匹配滤波器点乘求取滤波后的图像，然后将其送入至空间光调制器，利用光学2f系统完成傅立叶逆运算，从而得到相关结果。本发明采用光学2f系统，因而光路简单，像差小，体积小，速度快。前级光学2f系统改为由电学的方法实现，克服了空间光调制器对图像大小的限制，从而能够能够进行1：N识别。

主权项

1.一种光电混合匹配滤波相关器，包括图像传感器（1），嵌入式处理器（4），空间光调制器（6），准直激光束（5），傅里叶透镜（7），光电探测器（8），其特征在于，图像传感器（1）连接嵌入式处理器（4），空间光调制器（6）位于傅里叶透镜（7）之前，傅里叶透镜（7）位于光电探测器（8）之前；嵌入式处理器（4）将外部存储器中的匹配滤波器读入内存，在进行1：N识别时，首先探测器（1）采集目标图像（2），嵌入式处理器（4）对其进行预处理后求其频谱，对频谱进行二值化处理，其次嵌入式处理器（4）从内存中读出匹配滤波器，与二值化后的频谱点乘后送入空间光调制器（6），在准直激光束（5）的调制下，通过傅里叶透镜（7）进行傅立叶逆运算，在其焦平面上得到相关结果，由探测器（8）接受并传递回嵌入式处理器，嵌入式处理器（4）进行相关计算后输出结果（3）；依据所用空间光调制器的不同，计算分相位型空间光调制器和振幅型空间光调制器两种，具体内容如下：（Ⅰ）相位型空间光调制器设参考图像依次为，，，，对应的偏移因子依次为，，，，计算机依次求取参考图像频谱的复共轭为，，，，将图像频谱的复共轭与相应偏移因子依次相乘，然后求和得匹配滤波器为(4)嵌入式处理器实时计算目标图像频谱(5)嵌入式处理器将匹配滤波器和目标频谱点乘，然后输入至相位型空间光调制器，利用光学傅立叶透镜完成傅立叶逆运算，输出相关结果(6)其中“” 为卷积，“”为相关，从（6）式可以看出，输出结果中只有目标图像和模板图像之间的相关项，只要模板图像中有与目标图像相同的图像，就会在相应点出现明亮的光斑；（Ⅱ）振幅型空间光调制器设参考图像依次为，，，，对应的偏移因子依次为，，，，计算机依次求取参考图像频谱的复共轭为，，，，将图像频谱的复共轭与相应偏移因子依次相乘，然后求和得匹配滤波器为(7)嵌入式处理器实时计算目标图像频谱(8)嵌入式处理器将匹配滤波器和目标频谱点乘(9)取式（9）实部，得到识别所需功率谱(10)然后将式（10）相关项输入至振幅型空间光调制器，利用光学傅立叶透镜完成傅立叶逆运算，输出相关结果(11)其中“”为卷积，“”为相关，从式（11）可以看出，输出结果中只有目标图像和模板图像之间的相关项，只要模板图像中有与目标图像相同的图像，就会在相应点出现明亮的光斑，从而能够进行1：N识别。