二维光学图像的快速采集与特征识别研究

武汉轻工大学毕业设计设计题目：二维光学图像的快速采集与特征识别研究姓名：李凯学号：101204221院(系)：电气与电子工程学院专业：电子信息科学与技术指导教师：李鸣2014年6月3日目录摘要........................................................................................................................................IAbstract..................................................................................................................................II第一章引言..........................................................................................................................1第二章空间滤波的傅里叶变换..........................................................................................32.1空间滤波的基本理论............................................................................................32.2空间滤波概念.........................................................................................................32.3二维傅里叶变换和空间频谱................................................................................42.4透镜的二维傅里叶变换........................................................................................42.5三透镜系统............................................................................................................52.6空间滤波的傅里叶分析........................................................................................6第三章基于电动平移台的二维光学图像采集系统.......................................................103.1系统的设计和硬件组成.......................................................................................103.2系统开发与控制程序的设计................................................................................113.2.1添加AutoCP模式实现自动保存bmp图像.............................................113.2.2添加AutoSP模式实现自动保存灰度数据............................................133.3系统测试...............................................................................................................143.4总结......................................................................................................................15第四章分数傅里叶变换的光学图像识别........................................................................164.1分数傅里叶变换光学相关器及其发展..............................................................164.2光学分数傅里叶变换..........................................................................................164.3分数相关模式识别..............................................................................................174.4传统相关和分数相关的比较...............................................................................184.5分数阶对分数相关信号的影响..........................................................................194.6分数相关对畸变图像的识别...............................................................................204.7小结.......................................................................................................................21结束语.................................................................................................................................22致谢.....................................................................................................................................23参考文献.............................................................................................................................24I摘要本论文主要是研究二维光学图像的快速采集与特征识别，分别讲述二维光学图像采集及相关的图像处理。二维光学图像的快速采集利用二维移动平台和图像采集卡的组合使用，在VC++6.0程序开发环境下开发了系统的自动控制程序，精确控制每次图像采集的坐标，实现了保存指定位置的光强分布图像和保存指定位置光强分布对应的灰度值两种模式的功能，然后把得到的不同位置的图像在图像处理软件中拼接成大幅图像。图像特征研究则是通过理论分析和数值计算研究了分数傅里叶变换相关识别性能。在匹配滤波方法基础上，对传统相关和分数相关输出信号特性进行了比较；分析了分数阶对分数相关信号的影响；对存在畸变的图像进行了分数相关识别模拟计算分析并通过光学实验验证。关键词：图像；电位移动平台；图像信息处理；分数傅里叶变换；CCDIIAbstractThispaperisafastacquisitionandfeaturerecognitionof2Dimage,respectively,abouttwodimensionalopticalimageacquisitionandimageprocessing.Twodimensionalopticalimageacquisitionusingcombinedtwo-dimensionalmobileplatformsandimageacquisitioncard,automaticcontrolprogramofthesystemdevelopedinVC++6.0programmingenvironment.precisecontrolofeachsamplinglocation,thegraysavespecifythelocationoftheintensitydistributionofimageandsavethespecifiedlocationintensitydistributioncorrespondingtothevaluefunctionofthetwomodesthen,thedifferentpositionsoftheimageaccordingtoitspositionintheimageprocessingsoftwarearesplicedintoabigimage.ResearchonimagefeatureistheperformanceoffractionalFouriertransformcorrelationrecognitionisstudiedbytheoreticalanalysisandnumericalcalculation.BasedonMatchedfilteringmethod,comparedwiththetraditionalcorrelationandfractionalcorrelationoutputsignalcharacteristics;analysisoftheimpactoffractionalorderoffractionalcorrelationsignal;theimagedistortionoffractionalcorrelationrecognitionsimulationanalysisbyopticalexperiments.Keywords:Image;Potentialmobileplatform;Image-information-processing;FractionalFourierTransform;CCD1第一章引言视觉是人类从外界获得讯息的必要手段，人类由视觉获得讯息的重要来源是图像，大概有百分之七十的讯息是通过人眼的图像而获得的。所谓的“图”，是分布对象传输或反射的光；人类通过视觉系统对外来的图像信息进行处理，在脑海中形成记忆和了解。记忆虽是看不见摸不着，但它是客观存在的，了解却是人的感觉，两者构成了图像。因此，在图像处理时不可以把图像形象认为是阴影或颜色的二维或三维空间变化的光分析。图像处理就是把图像所包含的信息进行加工处理，来满足人们的视觉心理或行为的应用需求。光学图像处理的历史已经有一个多世纪，光学图像处理技术迅速发展是在1960年红宝石激光这一相干光源被发明之后，它是近年来现代信息处理技术中的重要组成部分，在现代光学中占据着很重要的地位[1]。现代光学发展史上的三件大事：全息照相术的发明，光学传递函数概念的建立，以及激光的发明。它们是光学信息处理的基础，光学图像处理的主要依据是透镜的傅里叶变换。事实上，早