Введение к работе
Диссертация посвящена разработке и исследованию оптических методов формирования поля правлений и поля пространственных частот в задачах интерпретации и анализа изображений со руктурной избыточностью.
Актуальность темы. Существует ряд линейных и нелинейных процедур обработки изображений, торые наиболее оперативно решаются оптическими методами и средствами Когерентные тические системы могут быть эффективно использованы для решения широкого круга задач, язанных с получением, преобразованием и обработкой фурье-спектров, корреляционных функций ;верток.
Над Фурье-образом двумерных оптических сигналов можно производить различные тематические операции методами пространственной фильтрации. Например, одной из наиболее ггересных операций для оптической обработки информации является преобразование координат ображения (Брингдал О. 1974г.). Однако оптические устройства в настоящее время еще не ладают эффективными средствами выполнения логических операций и оперативным вводом-[водом данных. Поэтому техническая реализация оптических методов обработки информации уществляется путем создания гибридных оптико-цифровых систем.
Среди множества изображений, имеется широкий класс изображений со структурной быточностью (Сойфер В.А., Храмов А.Г. 1996г.). К ним можно отнести дактилограммы, ггерферограммы и кристаллограммы. Подобные изображения можно условно разделить на малые кальные области, в каждой из которых имеется сетка контурных полос (чередование темных и етлых линий) определенных направления и периода Цель обработки таких изображений в том, обы заменить сетку полос в локальной области двумя числами, пропорциональными углу наклона териоду полос, т.е. полем направлений и полем пространственных частот.
Обычные методы одноканальной когерентной пространственной фильтрации не позволяют стичь этой цели, а позволяют только частично или полностью устранить из изображения полосы.
Поэтому актуальным является разработка методов многоканальной когерентной юстранственной фильтрации с целью выделения на изображении областей с равным наклоном >лос и вычисления поля направлений и поля пространственных частот.
Цель работы. Разработка и исследование методов оптического формирования поля направлений толя пространственных частот для создания оптико-цифрового устройства для оперативного ализа контурных изображений со структурной избыточностью.
Задачи исследования.
-Разработка, моделирование и исследование методов оптического формирования поля правлений и поля пространственных частот, с помощью секторных дифракционных
пространственных фильтров.
-Сравнение различных методов оптических идентификации дактилограмм и выбор наиб&г эффективного метода в натурном эксперименте.
-Исследование эффективности применения поля направлений, сформированного оптическ методом в задаче распознавания дактилограмм.
-Исследование эффективности применения поля направлений и по ля пространственных част в задачах восстановления фазы падающего света по интерферограмме.
-Разработка и исследование оптической реализации преобразования Хоу-Радона.
Научная новизна.
Исследован новый метод многоканальной когерентной пространственной фильтрации Фур] спектра контурных изображений примененный для оптической селекции углов наклона сетки пол на изображении.
Экспериментально исследован оптико-цифровой метод формирования поля направлений л изображений со структурной избыточностью, основанный на применении Фурье-коррелятор фазовым пространственным фильтром в виде секторных дифракционных решеток.
В оптическом эксперименте доказана высокая эффективность (надежное распознавания>0.95) применения поля направлений в задаче распознавания дактилограмм.
Методами компьютерного моделирования исследована возможность применения оптичес сформированных поля направления и поля частот в задачах восстановления фазы света интерферограмме и показано, что данный метод обеспечивает точность восстановления фа достаточную для практического использования, в случае, если отношение сигнал/шум > 1.
Разработана новая оптическая схема интегрального преобразования Хоу-Радона, котор использует более простые в расчете и изготовлении дифракционные оптические элементы, сравнению, с известными реализациями.
На защиту выносятся:
метод оптического формирования поля направлений изображения, основанный многоканальной угловой фильтрации в частотной плоскости Фурье-коррелятора с помощью фазове пространственного фильтра, состоящего из секторных дифракционных решеток, и результа численного и экспериментального исследования эффективности этого метода;
метод идентификации дактилограмм, основанный на применении метода оптическо формирования поля направлений, и экспертного построения вектора признаков, с помощі коэффициентов разложения по ортогональным базисам;
метод восстановления фазы когерентного светового поля по его интерферограмме, основанш на применении оптически сформированных поля направлений и поля пространственных частот
метод оптической реализации преобразования Хоу-Радона
Практическая ценность работы. Разработанные методы оптического формирования по направлений и поля частот позволяют создать эффективные системы распознавания контурні изображений, работающие в режиме реального времени. Разработанный метод идентификаці дактилограмм по полю направлений может использоваться для быстрого распознавай! дактилограмм. Разработанный метод восстановления фазы световой волны по ее интерферограмі позволяет создать автоматическое устройство для анализа формы волнового фронта в задач адаптивной оптики, атакже в задачах контроля поверхностей при оптических измерениях.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на XXV школ симпозиуме по когерентной оптике и голографии (Ярославль, 1997), а также на международн'
5 нференциях: IV российско-германская по Распознаванию образов и анализу изображений (Валдай, 96), по Распознаванию образов (Вена, 1996), на международном симпозиуме по информационным тическим наукам и технологиям (Москва, 1997).
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и иска литературы (50 наименований), изложена на 95 страницах текста, содержит 42 рисунка.
