专利名称：基于jtc的高精度光电混合像移测量装置及其方法
技术领域：
本发明属于光电检测技术领域，涉及用于图像配准和像移测量的光学联合变换相 关方法和测量装置。
背景技术：
近年来光学相关的研究发展十分迅速，从较早的匹配滤波器(Vander LugtCorrelator)到联合变换相关器(Joint Transform Correlator-JTC)，从纯光学系统 发展到计算机控制的光电混合系统。联合变换相关器既有光学的并行处理、大容量和高速 度的优点，又有计算机处理的灵活性及可编程性。因此，联合变换相关器已经被广泛的应用 于机器视觉、目标跟踪、物体监测、光学计算等诸多领域。同样，联合变换相关器也可以被应 用在遥感领域，通过这种有效的技术手段和装置可以进行图像配准、超分辨率影像重建和 相机成像过程的像移测量。但是，这也对光学联合变换相关技术提出了新的要求，如高精度 的影像错位测量性能、测量装置小型化和实时或准实时性等。联合变换相关器的工作过程可以分成两步，即联合变换功率谱的记录和功率谱的 相关读出。典型的联合变换相关器结构如
图1所示。在进行两幅影像像移测量或配准时，首 先将参考影像fr (X，y)和被测影像ft (χ, y)加载到空间光调制器SLM13上，中心位置分别为 (-a,0), (a，0)，如图2所示。为表述方便，用三角符号代表两幅图像中的共同景物(其中， 实线三角14代表参考图像，实线三角15代表当前图像，虚线三角16代表当前理想图像)， 两幅图像间沿x、y方向的错位或像移分别为SX、3 7，则相关器的输入1(^7)可表示为i (x, y) = fr(x, y-a) +ft (χ+ δ χ, y+a+ δ y)激光器发出得单色相干光经准直后照射到SLM13上，经输入图像i (X，y)调制后通 过傅立叶透镜FL14完成第一次傅里叶变换，得到其频谱函数T (u，ν)T (u，v) = Fr (u，ν) exp (_2i π av) +Ftexp {2i π [u δ χ+ (a+ δ y)v]}T (u, ν)的功率谱 函数为
权利要求
1.一种基于JTC的高精度光电混合像移测量装置，包括激光器、设置在该激光器光路 上的准直镜、设置在该准直镜的出射光路上的空间光调制器SLM、设置在空间光调制器SLM 的出射光路上的傅立叶透镜和用于接收该傅立叶透镜的出射光线的CCD器件，其特征在 于该装置还包括连接于所述CCD器件的输出端的用于结合联合变换功率谱数据进行局部 离散傅立叶变换计算、来获得互相关峰邻域的升采样影像的数字处理单元。
2.根据权利要求1所述的基于JTC的高精度光电混合像移测量装置，其特征在于所 述数字处理单元是FPGA。
3.一种基于JTC的高精度光电混合像移测量方法，其特征在于该方法包括步骤1)通 过参考影像和被测影像在SLM上的放置坐标和傅立叶变换的基本属性确定在两幅影像无 错位情况下一个理想互相关峰在相关输出面上的坐标。然后，根据被测影像相对于参考影 像的错位的变换范围开窗计算以这个理想互相关峰为中心的局部相关输出数据，并初步确 定实际互相关峰在相关输出面上的坐标；步骤2、、以实际互相关峰为中心计算局部相关输出数据，实现该相关输出数据的k倍 升采样局部傅立叶变换，从而得到实际互相关峰在Ι/k个像元精度下的坐标位置，并与理 想互相关峰坐标进行比较，获得参考影像和被测影像在Ι/k个像元精度下的配准数据或像 移数据。
4.根据权利要求3所述的基于JTC的高精度光电混合像移测量方法，其特征在于所 述k倍升采样局部傅立叶变换是通过离散傅立叶变换矩阵乘法或分数傅立叶变换实现的。
全文摘要
本发明涉及一种基于JTC的高精度光电混合像移测量装置，包括激光器、设置在该激光器光路上的准直镜、设置在该准直镜的出射光路上的空间光调制器SLM、设置在空间光调制器SLM的出射光路上的傅立叶透镜和用于接收该傅立叶透镜的出射光线的CCD器件，该装置还包括连接于所述CCD器件的输出端的用于结合联合变换功率谱数据进行局部离散傅立叶变换计算、来获得互相关峰邻域的升采样影像的数字处理单元。本发明只需要一套光学傅立叶变换装置，有利于缩小整个检测装置的体积、成本，降低系统的复杂性，所提出的互相关峰检测技术能够在不增加计算量的情况下获得互相关峰的高分辨率内插数据，实现对影像间错位或像移的高精度检测。
文档编号G01B11/00GK102062572SQ20091021893
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月13日 优先权日2009年11月13日
发明者姚大雷, 易红伟, 李旭阳, 李英才, 赵惠, 马臻 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所