光学信息处理 第六章 光学图像识别
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由此可以判定图形 f(x，y)和 g(x，y)的相似性．
平行光
参考信号可以沿x或y方向平移，例如可以通过计算机控制的步进电 机实施平移，从而相关峰的积分强度就是 g(x,y)的位置(,)的函 数，测得的相关函数c(,)将指示输信号f(x,y)与参考信号g(x,y)是 否相同，并给出它们精确重合时的位置。平行光可用相干或非相干 光。 这一识别过程把输入与参考信号g(x，y)的相似性度量转化为一点 的强度测量．
对于实时图象识别，可用透视型空间光调制器（SLM）来输入图形（例如液 晶显示器 LCD）。事先用CCD实时拍摄物体，并通过图像处理器把被拍摄 的物体像显示在LCD上．
L PH BS M OB RB MSF VLC AD CCD LCD SLM LCLV CMOS
Acronym 英文首字母缩写词
Lens
采用液晶光阀及电视显示终端的基本光学 系统
实际应用举例
A、 Vander Lugt 相关器基本装置
输入
显微物镜 准直物镜
付氏透镜
应用上面的图像识别系统可以进行： 1. 参考图像 g(x,y)的匹配滤波器的拍摄 2。输入图像 f(x,y)的辨认
输入
显微物镜 准直物镜
付氏透镜
在这个图像识别系统中，如f(x,y) 使用透明片输入，则为非实时化的。
（1） （4）
g(x,y) y
图4。3
G(u,v) v
x
u
R(u,v)
f
f
R(u, v) exp(iau) , a 2 sin
(2),(3)
滤波过程 成像过程
输入平面 f(x,y) y
x
f
傅立叶变换平面
T（u,v)
L1
L2
v
u
f
f
输出平面
F-1F(u, v)T (u, v)
•••
f
VLC基本装置
1. f(x,y)和 g(x,y)必须准确地叠合，以产生 最大的积分强度峰．
• 一旦两个图形有所错位，它们就不再准确 地重合，从而探测到的强度峰迅速消失， f(x,y) 就不能被识别。
2、局限性
仅能判别两个完全一样方位相同的图形，倘若 一个图形相对于另一个图形转 过一个角度， 或二者的比例有所不同，即便两个图形相同， 此相关器是无法识 别的。
模式识别
模式：一些供模仿用的、完美无缺的标本（广义）。 模式识别：识别出特定客体所模仿的标本。
光学模式识别
相关方法
频谱平面相关器(Frequency Plane Correlator,简称FPC) 联合变换相关器(Joint Transform Correlator，简称JTC)
神经网络方法
在f (x, y)和g(x, y)均为实数时，可进一步简化为:
c(, ) f (x, y)g(x , y )dxdy (1)
当 0时，c( 0,0 ) f (x, y)g(x, y)dxdy (2)
平行光
仅当输入信号 f(x，y)＝参考信号g(x，y)时，光强的 积分c(0，0)才达到极大值．
始于40年代晚期和50年代 1960年Cutrona 提出，利用透镜进行傅立叶变换. 1964 Vander Lugt在年提出复空间滤波，相关识别
真正引起普遍关注的
开发了各种技术、结构和算法，构造出高效的光学相关 器来实现光学模式识别.
第一个联合变换相关器（JTC）
Weaver和Goodman在1966年提出的 缺乏必要的接口设备，处于一种停滞的状态
1984年Yu和Lu报道一种实时可编程接口的JTC
JTC在不同的光学信息处理应用中扮演了重要的角色.
防伪技术
条码技术
计算机指纹扫描仪
指纹确认2秒 如美国Identix公司的指纹扫描设备在用一个
右手指正确匹配上接近100%。
军事上，导弹制导系统等 医学上，特定细胞识别、计数
一维条码
透镜
Pin Hole
针孔
Beam Splitter
分束器
Mirror
反光镜
Object Beam
物光束
Reference Beam
参考光束
Matched Spatial Filter
匹配滤波器
Vander Lugt Correlator
万德勒相关器
Array Detector
5、灵活、实用。
6、自由度大。
7、设备结构简单、成本低。
相关定理
c(x, y) f (x, y) g(x, y) f *( ,)g(x , y )dd
c(x, y) f (x, y) g(x, y) f *( x, y)g(,)dd
可改写为 c(, ) f (x, y) g(x, y) f *(x, y)g(x , y )dxdy
输入平面 f(x,y) y
x
傅立叶变换平面
T（u,v)
L1
L2
v
u
百度文库
f
f
f
输出平面
F-1F(u,v)T (u,v)
•••
f
A、VLC复数滤波器的记录
T (u, v) G(u, v) R(u, v) 2 G(u, v) exp[iau] 2 G(u, v) 2 1 G(u, v) exp[ iau] G*(u, v) exp[iau]
二维条码
二维条码卡
读取设备：向激光、CCD发展
手持激光扫描器
手持二用激光扫描器
条码技术的特点 1、简单。条码符号制作容易，扫描操作简单。 2、信息采集速度快。条码扫描录入信息的速度是键盘录入 的20倍。 3、采集信息量大。一次可以采集几十位字符的信息。 4、可靠性高。误码率百万分之一，首读率可达98％以上。
图像识别
光学相关器
Vander Lugt相关器
Vander Lugt相关器 实时Vander Lugt相关器 Vander Lugt相关器小型化 旋转不变Vander Lugt相关器 比例不变Vander Lugt相关器
联合变换相关器
实时联合变换相关器
什么是光学图像识别 光学图像识别的发展 光学图像识别应用
易识别印刷体字符，却无法识别手写体字符．
可识别人脸的照片，但对真人的脸部的识别却 无能为力
Vander Lugt相关器 实时Vander Lugt相关器 Vander Lugt相关器小型化 旋转不变Vander Lugt相关器 比例不变Vander Lugt相关器
基本原理
VLC复数滤波器的记录 VLC识别
平行光
参考信号可以沿x或y方向平移，例如可以通过计算机控制的步进电 机实施平移，从而相关峰的积分强度就是 g(x,y)的位置(,)的函 数，测得的相关函数c(,)将指示输信号f(x,y)与参考信号g(x,y)是 否相同，并给出它们精确重合时的位置。平行光可用相干或非相干 光。 这一识别过程把输入与参考信号g(x，y)的相似性度量转化为一点 的强度测量．
对于实时图象识别，可用透视型空间光调制器（SLM）来输入图形（例如液 晶显示器 LCD）。事先用CCD实时拍摄物体，并通过图像处理器把被拍摄 的物体像显示在LCD上．
L PH BS M OB RB MSF VLC AD CCD LCD SLM LCLV CMOS
Acronym 英文首字母缩写词
Lens
采用液晶光阀及电视显示终端的基本光学 系统
实际应用举例
A、 Vander Lugt 相关器基本装置
输入
显微物镜 准直物镜
付氏透镜
应用上面的图像识别系统可以进行： 1. 参考图像 g(x,y)的匹配滤波器的拍摄 2。输入图像 f(x,y)的辨认
输入
显微物镜 准直物镜
付氏透镜
在这个图像识别系统中，如f(x,y) 使用透明片输入，则为非实时化的。
（1） （4）
g(x,y) y
图4。3
G(u,v) v
x
u
R(u,v)
f
f
R(u, v) exp(iau) , a 2 sin
(2),(3)
滤波过程 成像过程
输入平面 f(x,y) y
x
f
傅立叶变换平面
T（u,v)
L1
L2
v
u
f
f
输出平面
F-1F(u, v)T (u, v)
•••
f
VLC基本装置
1. f(x,y)和 g(x,y)必须准确地叠合，以产生 最大的积分强度峰．
• 一旦两个图形有所错位，它们就不再准确 地重合，从而探测到的强度峰迅速消失， f(x,y) 就不能被识别。
2、局限性
仅能判别两个完全一样方位相同的图形，倘若 一个图形相对于另一个图形转 过一个角度， 或二者的比例有所不同，即便两个图形相同， 此相关器是无法识 别的。
模式识别
模式：一些供模仿用的、完美无缺的标本（广义）。 模式识别：识别出特定客体所模仿的标本。
光学模式识别
相关方法
频谱平面相关器(Frequency Plane Correlator,简称FPC) 联合变换相关器(Joint Transform Correlator，简称JTC)
神经网络方法
在f (x, y)和g(x, y)均为实数时，可进一步简化为:
c(, ) f (x, y)g(x , y )dxdy (1)
当 0时，c( 0,0 ) f (x, y)g(x, y)dxdy (2)
平行光
仅当输入信号 f(x，y)＝参考信号g(x，y)时，光强的 积分c(0，0)才达到极大值．
始于40年代晚期和50年代 1960年Cutrona 提出，利用透镜进行傅立叶变换. 1964 Vander Lugt在年提出复空间滤波，相关识别
真正引起普遍关注的
开发了各种技术、结构和算法，构造出高效的光学相关 器来实现光学模式识别.
第一个联合变换相关器（JTC）
Weaver和Goodman在1966年提出的 缺乏必要的接口设备，处于一种停滞的状态
1984年Yu和Lu报道一种实时可编程接口的JTC
JTC在不同的光学信息处理应用中扮演了重要的角色.
防伪技术
条码技术
计算机指纹扫描仪
指纹确认2秒 如美国Identix公司的指纹扫描设备在用一个
右手指正确匹配上接近100%。
军事上，导弹制导系统等 医学上，特定细胞识别、计数
一维条码
透镜
Pin Hole
针孔
Beam Splitter
分束器
Mirror
反光镜
Object Beam
物光束
Reference Beam
参考光束
Matched Spatial Filter
匹配滤波器
Vander Lugt Correlator
万德勒相关器
Array Detector
5、灵活、实用。
6、自由度大。
7、设备结构简单、成本低。
相关定理
c(x, y) f (x, y) g(x, y) f *( ,)g(x , y )dd
c(x, y) f (x, y) g(x, y) f *( x, y)g(,)dd
可改写为 c(, ) f (x, y) g(x, y) f *(x, y)g(x , y )dxdy
输入平面 f(x,y) y
x
傅立叶变换平面
T（u,v)
L1
L2
v
u
百度文库
f
f
f
输出平面
F-1F(u,v)T (u,v)
•••
f
A、VLC复数滤波器的记录
T (u, v) G(u, v) R(u, v) 2 G(u, v) exp[iau] 2 G(u, v) 2 1 G(u, v) exp[ iau] G*(u, v) exp[iau]
二维条码
二维条码卡
读取设备：向激光、CCD发展
手持激光扫描器
手持二用激光扫描器
条码技术的特点 1、简单。条码符号制作容易，扫描操作简单。 2、信息采集速度快。条码扫描录入信息的速度是键盘录入 的20倍。 3、采集信息量大。一次可以采集几十位字符的信息。 4、可靠性高。误码率百万分之一，首读率可达98％以上。
图像识别
光学相关器
Vander Lugt相关器
Vander Lugt相关器 实时Vander Lugt相关器 Vander Lugt相关器小型化 旋转不变Vander Lugt相关器 比例不变Vander Lugt相关器
联合变换相关器
实时联合变换相关器
什么是光学图像识别 光学图像识别的发展 光学图像识别应用
易识别印刷体字符，却无法识别手写体字符．
可识别人脸的照片，但对真人的脸部的识别却 无能为力
Vander Lugt相关器 实时Vander Lugt相关器 Vander Lugt相关器小型化 旋转不变Vander Lugt相关器 比例不变Vander Lugt相关器
基本原理
VLC复数滤波器的记录 VLC识别