基于体全息图像库的模式识别算法.pdf

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1、第卷第期中国激光，年月，文章编号：（）基于体全息图像库的模式识别算法周雁，陶世荃，王大勇，江竹青（北京工业大学应用物理系，北京）提要定义了特征识别向量并提出了图像识别模板的概念，在此基础上发展了相关系数的算法，对存有幅图像的体全息图像库所进行的模式识别实验表明此算法能够有效地提高识别准确率。关键词体全息，模式识别，相关系数中图分类号；文献标识码，，，（，，），，，，，，体全息存储器具有高存储容量、并行工作页面有几乎相同的平均强度，同时要求存储器中全息图式读写、数据传输速率高等诸多优点［］。这些优的衍射效率非常均匀。如果这些条件得不到满足，点使得体全息存储器在光

2、学模式识别、光学神经网则很容易造成误判。本文为了在全息图衍射效率不络、光学互连、联想存储等领域中有着广阔的应用前够均匀的情况下提高识别准确率，提出了图像识别景［，］。模板的概念并在此基础上研究了适当的识别算法。利用基于体全息存储器的光学相关器对光学图像进行识别的系统受到了研究人员的极大关识别算法的研究注［，］。多数系统是将大量的参考模板图像存储在体全息存储器中，构造体全息图像库（这些构造体全采用特征识别向量对识别算法进行研究。首先息图像库时所使用到的图像在本文中被称为库内图构造一个有幅图像的体全息图像库，例如采用纯像，未使用到的图像称为库外图像），然后根据待识

3、角度复用技术将幅图像用个不同角度的参考光别图像与上述每幅图像的再现相关峰强度大小和位存储在介质的同一空间区域，构成图像库。输入待识置来判断该待识别图像是体全息图像库中的哪一幅别图像，它将与库中的幅图像进行相关，再现出库内图像，还是库外图像。这种只是根据再现相关个参考光点，即相关峰。这个相关峰构成一个峰强度大小来进行识别的方式，被称为直接识别。相关峰序列，将其中每个相关峰的强度值（，直接识别是最简单的识别方式，可以发挥光学⋯，）作为识别特征，写成一个列向量!｛，，⋯，｝，称作输入图像的特征识别向量处理所具有的高速并行优势。但它要求所有图像具收稿日期：；收到修改稿

4、日期：基金项目：北京市科技新星项目和国家计划资助项目。作者简介：周雁（—），男，北京市人，硕士，现主要从事光通信产品研发与销售。本文通信联系人王大勇，：中国激光卷（，简写为）。在本ì···ü文的各种识别算法研究中，都将使用特征识别向量。ï···ïïï在我们的初步实验中，存储幅全息图建立体í···ý全息图像库，输入待识别图像后，再现出的相关ï···ïïï峰序列中各相关峰的强度值示于图。由图中可见，î···þ若采用直接识别方式，由于待识别图像的再现相（，⋯，；，⋯，）（）关峰最大值出现在“”的位置上，故图像将被判图像识别模板的特征是对角线元素不一定是第为第幅库内图

5、像。而实际上，图像是建立体全列中的最大元素，但一定是第行中的最大元素。息图像库时所用的第幅图像，采用直接识别的方从图像识别模板出发进行了多种识别算法的研究。式造成误判。这是由于建立体全息图像库时，因为!"识别算法的研究种种因素，各幅全息图的衍射效率不够均匀，造成再［］对多种识别算法的正确识别率进行了比较，现相关峰序列中的各个相关峰强度不均匀，致使某其基本过程是利用识别算法计算出待识别图像的特些图像，如第幅图像，与体全息图像库中第幅图征识别向量与图像识别模板中特征识别向量之间的像的自相关强度比与第幅图像的互相关强度还度量值，再根据预设定的阈值进行判别。以偏差度要

6、低，从而得到错误判决结果。实验中，采用直接识量算法为例，当待识别图像输入识别系统后，得别的方式，用幅库内图像进行识别，只有幅被到再现相关峰序列，经过特征提取，获得特征识别向准确地识别出来，识别准确率为：而当输入库量，再经过向量偏差处理过程，选取偏差识别向量中外图像时，它总会被判定为图像库中的某一幅，这时最大的元素，如果该元素超过阈值，就根据出现的位的识别准确率是。置来判定图像是体全息图像库中的哪一幅。采用偏差度量方法，将幅库内图像输入识别系统，有幅被正确地识别出来，识别准确率为；而当用幅库外图像进行识别时，这幅图像都被判为不是体全息图像库中的图像，其识别准确率

7、达到。采用其他的识别算法的处理过程与偏差度量基本相似。将库内图像和库外图像各幅分别输入识别系统，各自的识别准确率见表。从表可见，图全息图像库（幅图像）中第幅图像重构的采用特征识别模板后，以上各种算法的识别准确率相关峰序列均高于直接识别，但仍不够满意。为此我们进一步研究了相关系数识别。!#相关系数识别由于直接识别仅考虑比较相关峰的强度大小，相关系数（）是标准化的从而忽略了相关峰强度因衍射效率波动而产生的变协方差，不带有量纲，非常适合于进行模式之间相互化。要提高识别准确率必须同时关注以上两个因关联程度的度量。在存有幅全息图的体全息图素。下面我们提出图像识别模板的概

8、念。基于该模像库中，两幅图像的特征识别