Оптический коррелятор

Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Оптический коррелятор»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( февраль 2007 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) Эта статья может быть слишком технической, чтобы ее могло понять большинство читателей . Пожалуйста, помогите улучшить его, чтобы он был понятен неспециалистам , не удаляя технических деталей. ( Май 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Оптический коррелятор представляет собой оптический компьютер для сравнения двух сигналов посредством использования преобразования Фурье свойства линзы . ^[1] Обычно используется в оптике для отслеживания и идентификации целей.

Введение [ править ]

Коррелятор имеет входной сигнал, который умножается некоторым фильтром в области Фурье. Примером фильтра является согласованный фильтр, который использует взаимную корреляцию двух сигналов.

Взаимная корреляция или корреляция плоскость, из 2D - сигнала с IS${\ Displaystyle с (х, у)}$${\ Displaystyle я (х, у)}$${\ Displaystyle ч (х, у)}$

${\ displaystyle c (x, y) = я (x, y) \ otimes h ^ {*} (- x, -y)}$

Это может быть выражено в пространстве Фурье как

${\displaystyle C(\xi ,\eta )=I(\xi ,\eta )H^{*}(-\xi ,-\eta )}$

где заглавные буквы обозначают преобразование Фурье того, что обозначает строчная буква. Таким образом, корреляция может быть вычислена путем обратного преобразования Фурье результата.

Реализация [ править ]

Согласно теории дифракции Френеля , выпуклая линза с фокусным расстоянием производит точное преобразование Фурье на расстоянии позади линзы от объекта, расположенного на расстоянии перед линзой. Чтобы комплексные амплитуды умножались, источник света должен быть когерентным и, как правило, от лазера . Входной сигнал и фильтр обычно записываются на пространственный модулятор света (SLM).${\displaystyle f}$${\displaystyle f}$${\displaystyle f}$

Типичное расположение - коррелятор 4f . Входной сигнал записывается в ПМС, который освещается лазером. Это преобразование Фурье с помощью линзы, а затем модуляция с помощью второго SLM, содержащего фильтр. Результат снова преобразуется Фурье с помощью второго объектива, и результат корреляции фиксируется камерой.

Дизайн фильтра [ править ]

Многие фильтры были разработаны для использования с оптическим коррелятором. Некоторые из них были предложены для устранения аппаратных ограничений, другие были разработаны для оптимизации функции качества или для обеспечения инвариантности при определенных преобразованиях.

Соответствующий фильтр [ править ]

Согласованный фильтр увеличивает отношение сигнала-шум и просто получен при использовании в качестве фильтра преобразования Фурье опорного сигнала .${\displaystyle r(x,y)}$

${\displaystyle H(\xi ,\eta )=R(\xi ,\eta )}$

Только фазовый фильтр [ править ]

Фильтр только фазы ^[2] легче реализовать из-за ограничения многих SLM, и было показано, что он более дискриминантный, чем согласованный фильтр.

${\displaystyle H(\xi ,\eta )={\frac {R(\xi ,\eta )}{\left\vert R(\xi ,\eta )\right\vert }}}$

Ссылки [ править ]