纹理方向检测的光学实现方法研究

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1、纹理方向检测的光学实现方法研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：余道喜指导教师：韩亮副教授专业：信号与信息处理学科门类：工学重庆大学通信工程学院二O一六年四月ResearchonOpticalRealizationofTextureDirectionDetectionAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByDaoxiYuSupervisor:Assoc.Prof.Lia

2、ngHanSpecialty:SignalandInformationProcessingCollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2016中文摘要摘要图像是以光感等方式记录物体场景信息的承载体，纹理是图像的本质属性之一，是进行图像分析处理的重要基础。纹理本身具有方向性、周期性、随机性等视觉特征，其中，纹理方向表征的是图像区域内灰度模式分布排列的统计规律，因而纹理方向检测是研究纹理属性的重要方面。相比于电子信息处理，光学信息处理具有并行性、高速

3、性、大容量性的优势，然而，纹理方向检测的光学实现方法目前还没有出现。本文主要聚焦于纹理的方向性规律、空频域特性、图像能量属性以及光学信息处理方法的特点，研究纹理“基元”分布排列的方向与能量间的关系、光学信息处理系统的特性，分析两者数学模型间的联系，形成基于能量测度的纹理方向检测光学实现方法。纹理图像经傅里叶变换，相同方向纹理的频率成分会在频谱中过零频点有规律地重新分布排列，并且分布排列的方向与纹理方向呈垂直关系，因此纹理方向与频率成分的能量分布情况存在着相互联系。方向滤波器具有频谱方向选择性，依据滤波器的频谱划分和生成结构，分别获得理想方向滤波器和具

4、有平移不变性与良好频谱加权特性的非理想方向滤波器。根据光学4f系统的信息处理过程和限制要求，得到适合光学信息处理的光学方向滤波器形式。方向纹理图像进行光学方向滤波后，由结果图像的光强大小可以获知频率成分的能量分布情况，进而根据空频域方向间的垂直关系得到纹理方向。为了减小纹理方向检测误差，采用了能量值矢量加的方法来进行方向矫正。为此，本文首先介绍了纹理的空频域特性和现有纹理方向检测方法以及光学方向滤波器的设计方法，通过对比理想与非理想方向滤波器的纹理方向检测效果，选择出所采用的滤波器形式；接着阐述了基于能量测度的纹理方向检测方法，通过光学条件下的仿真对

5、比分析，对该方法的正确性和有效性进行了验证；然后，结合方向纹理的能量分布特征和光学方向滤波器，得到纹理方向检测的光学实现途径；最后，通过搭建实际的光学系统，对纹理方向检测光学实现方法的可行性进行了验证。关键词：纹理方向检测，能量，光学方向滤波器，光学4f系统I英文摘要ABSTRACTImageisthecarrierwhichrecordstheinformationofobjectsceneintheformoflightperception,textureistheessentialattributesofimageandtheimportant

6、basisforimageanalysisandprocessing.Textureitselfhasthecharacteristicsofdirection,periodicityandrandomness.Amongthem,texturedirectionisthestatisticalregularitiesofgrayscaledistributionarrangementinimageregions.Sotexturedirectiondetectionisthepropermeaningforresearchingtextureatt

7、ributes.Comparedwiththeelectronicinformationprocessing,opticalinformationprocessinghastheadvantagesofparallelism,highspeedandlargecapacity.However,theopticalmethodoftexturedirectiondetectionhasnotyetappeared.Thisthesismainlyfocusesonthetexturedirectionregularity,spatialfrequenc

8、ycharacteristics,energypropertiesofimageandthefeatures