小波变换在光学信息处理中的应用.pdf

华中师范大学
硕士学位论文
小波变换在光学信息处理中的应用
姓名:陈艳燕
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:张国平

⑧信息处理中的一个具体而又典型的应用椿文对用小波滤波系统进行光学图像摘要变换。讣波母函数经伸缩和平移运算而得到的一组函数系列是小波分析的基函息处理的物理基础,实际上就是光的传播规俸恼戮咛宸治隽斯獾拇úス二、光的衍射现象与小波变换的本质相似性。挑的衍射理论是研究光学信硕士学垃论丈疚南晗附樯芰诵〔ū浠坏幕纠砺酆托灾剩氐阈鹗隽诵〔ū浠坏亩喾镜”。辨率特性和带通滤波特性,分析了光的衍射现象与小波变换之间的内在的联系,提出了广义小波变换的概念,为光学小波分析奠定了理论基础,给出了一维和二维信号小波变换的光学实现方法,用小波变换分析了光学滤波系统,证实了小波变换用于光学信息处理的可行性和优越性。作为光学小波交换在光学特定信息的提取作了较深入的研究,结合视觉计算理论,提出了一种双光路的信息提取模型,给出了计算机模拟结果和实验结果。本文主要由以下几个部分组成:一、小波分析的基本理论。主要介绍了小波变换的定义、性质。小波分析换是一种全局的变换,小波变换是一种在时域沼和频域均具有局域性的数,相对于傅里叶变换的基函数是正、余弦函数甘,小波分析的基不是唯一的。小波变换具有多分辨率分析的性质,对应于不同的伸缩因子和位移因子,小波变换能对信号的任何时间占段、任何频率段进行任何精度直媛的分析,在非平稳信号ㄋ布湫藕的分析中具有很大的优越性,分析时,在信号的低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率,在高频部分则具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率,被誉为“数学显微中所表现出来的特征,与小波变换相比,具有相似性。文章在这一部分对普通意义上的小波变换的概念进行了扩展,提出了广义小波变换的概念。属于时频分析杂诳占淦德市藕攀强掌捣治的一种,区别于传统傅里叶变、≮,
⑧系统,并结合视觉计算理论,选择了适合的小波母函数一瞥陕美剩盒〔ū浠光学信息处理喾直媛剩〔瞬ǎ囟ㄐ畔⑻崛四、恍学小波滤波系统用于图像特定信息的提取。一般文献介绍的用数值现,这是光学小波变换的理论依据夕文章在这一部分介绍了小波变换的光学实是任何频率局部。因此恼略谡狻ú糠痔岢隽艘桓鏊ǖ〔瞬ü庋硕士学位论文三¨小波变换用于光学信息处理。用小波变换处理光学信息,主要的是应用小波的多分辨特性,小波变换的定义是一相关运算,很容易在光学系统中实现方法,包括二维光学相关器实现一维小波变换,以及几种实现二维图像小波变换的常用方法,并用小波变换分析了光学滤波系统,实现了小波滤波。计算方法实现小波变换都是用于图像的边缘提取。图像的边缘含有丰富的高频成分,对模式识别根重要。但人们对一幅图像感兴趣的不仅仅是边缘,即可能波模片,对输入图像进行了不同尺度下的信息提取,得到了期望的输出。这是小波变换在光学信息处理中的典型应用,文中还提出一种结合计算机的光电混合处理系统,具有光学处理和数字处理的双重优点。〔玈:
⑧瑆甒瑆甌、、—/—瓺琲/琫畆,琣...,琲疭.¨篍:
⑧畉硕士学位论文襝琧蚼,畐勰.·、.,膕,甋琲..瑃、衍甀、、.,,,.琣.,Ⅵ
第一章绪论礓士哮ヂ壑现代社会是一个高度信息化的社会。信息文化已经渗透到社会生活的各个方面,影响和改变着人们的生活、学****和工作方式。信息的重要性已被人们普遍认识。信息资源己被认为是现代社会的战略资源。现代科学技术的高度发展已使信息的产生、获取、传播及处理等技术手段不断提高,更快、更多地掌握信息的要求越来越高,这对科学技术的发展提出了更高的要求。可以说,光学信息处理技术和小波变换正是这一要求的产物。与其它形态的信号处理相比,光学信息处理具有高度并行和大容量等特点。在信息社会里,人要有效地生活,必须拥有足够的信息。然而,现有的电子通信网络和信息处理工具已远不能适应人们对信息需求剧增的要求。相反,以光子作为信息载体的通信和信息处理技术却展现出电子所不能比拟的某些优越性。光通讯技术和光学信息处理技术迅速发展的原因之一是由于光子作为信息载体的光子信息系统物理本质上的优越性“’。“。比如:·极好的并行性,易于三维并行互连及并行处理,能克服冯·诺依曼结构的电子计算机的瓶颈效应,特别有利于图像信息的处理、传输。·超高速,光子能以接近速度的极限在介质和自由空间中传播,能有效的克服时钟歪斜和弛豫效应等问题,光开关器件的响应速度理论值为。比电子开关器件—高出鍪考兑陨希虼斯庾有畔⑾低车运算速度要大大超出现有的电子信息系统。·小尺寸,由于光波波长短,光子信息系统的几何尺寸将大大缩小。虽然现在所接触的激光器,透镜,光学平台等又笨又大,但利用分子束外延技术能加工制造出达到原子精度的光学芯片,如逻辑门、透镜、反射镜、而人