有关模式识别的改进制造技术

公开了一种检测在一个场景中的一种已知类型的一个或者多个图象存在的装置，它包括数字输入设备和光学输出设备。数字输入设备包括一个摄取设备，它把一个摄取的图象传送给第一电子处理设备以产生一个相应于该场景图象的傅立叶变换的场景模式。然后把这一模式以数字方式与相应于一个参考图象的傅立叶变换的一个或者多个参考模式组合。然后使用结果模式调制一个光束，该光束可以被聚焦以执行提供信息的逆傅立叶变换。在一个优选的安排中，在一个空间光调制器上显示该组合模式。还公开了一个“智能”空间光调制器，它包括一个光调制设备阵列，每一设备包括一个检测器和至少一个象素，从而入射在检测器上的光产生一个输出信号，使该信号用于控制调制介质的状态。通过合适的处理，可以使“智能”ＳＬＭ衰减要么低于一定强度的光，或者仅超过一定强度的光，用作一个可饱和的吸收器。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模式识别方法和装置的改进，特别涉及为检测场景中参考物体的存在和/或位置的改进的方法和装置。它也涉及其它专利技术。模式识别具有广泛应用，例如在工业中。需要模式识别方案(scheme)的一个情景的例子是检测在繁忙街道上的汽车的类型和位置。其它的例子有工业生产线、安全系统、车辆识别、指纹和面孔识别等。这种处理对人来说当提供有识别车辆类型的图表和街道视野清楚时是微不足道的。然而，通过提供摄像机观看场景和计算机模式识别的处理的自动化却是一个复杂的处理，特别当照度变化和/或车辆特别模糊时。检测在一个场景的图象内的一个预定已知物体存在的方法是寻找物体和景象之间的相关。这可以通过直接使用该物体和图象实现，但是在许多场合在傅立叶域内处理有关数据效率更高，亦即通过处理物体和图象的空间频率分量。数学上说，这些处理通过“卷积定理”相关。在上面的例子中，参考物体(我们将总指参考为物体，景象为图象)可以是放在一个清楚的背景上的汽车，或者是在一条灌装线上的一个瓶子的形状等。在这些例子中，景象分别可以包括一个交通队列或者灌装线。为在许多日常应用中有用，常常需要有多于一个的参考物体，例如不同模型的汽车。此外，可能需要使用参考物体几个斜角取向和比例来复盖所有可能的方面。在现有技术中，已经提议使用光学系统执行物体和图象之间的相关处理。这在60年代首先由A.Vander Lugt建议。该系统使用透镜固有的傅立叶变换特性。附附图说明图1表示一个典型的光学Vander Lugt类型的概要。该系统包括一个光摄像机1，它摄取输入场景的图象并驱动一个空间光调制器(SLM)2显示一个相应于摄取的图象的掩码(mask)。在该专利中，使用词“掩码”说明在SLM上显示的模式，该模式一般可以包括振幅和/或相位信息。一个相干的激光束通过一个适当的光束扩展器以产生一个宽的相干光束，该光束通过SLM 2传播。原来的Vander Lugt产品(工件)使用固定的全息图，而不是SLM，SLM在当时不可用。位于透镜前焦点平面内的SLM 2的输出通过透镜传播，并在透镜的后焦点平面内形成掩码的傅立叶变换，在后焦点平面处它撞击一个第二SLM 4。为使景象与参考物体相关，由SLM 4形成的掩码包括参考物体的傅立叶变换的相位共轭。通过第二SLM，SLM 4，传播的光，由第二透镜5进行傅立叶变换，在透镜5的后焦点平面处它由输出摄像机6摄取。。如果在图象和参考之间存在强相关，则在透镜5的后焦点平面内的模式中产生一个明显的亮尖峰。这一尖峰的位置由在场景图象中的参考物体的位置决定。通常在焦点平面的原点处也能观察到一个大的尖峰，这是由于场景和参考(亦即总强度)的组合傅立叶变换模式的DC空间频率分量和/或通过SLM的象素之间空隙的未调制光的泄漏。上述经典光学Vander Lugt方案有几种固有缺点。两个透镜和SLM的光学对准非常关键，因此系统对振动有很高的灵敏性。另外，光路径的长度非常长，导致系统庞大而昂贵。另外，所述系统在相似的物体之间不像在实际系统中经常希望的那样有区别，例如不容易区分“E”和“F”。自从Vander Lugt的原始公开以来，设计和出版了它的方案的许多变种。本专利技术的一个目的是改进在现有技术模式识别方案中存在的一些问题。相信在本申请中使用的一些术语的讨论是有帮助的。作为本申请的一部分并在权利要求前出现的附录1讨论一些术语。根据第一方面，本专利技术提供一种检测在一个场景中已知预定类型的一个或者多个物体存在的装置，包括；用于产生相应于一个场景的摄取的场景图象的设备；数字输入设备，包括第一电子处理设备，用于处理至少一部分摄取的场景图象数据集以产生一个相应于至少一部分场景图象的傅立叶变换的一个场景模式，用于存储一个或者多个参考模式的存储设备，每一参考模式包括各参考图象的傅立叶变换；和第二处理设备，它用于电子组合场景模式与一个参考模式来产生一个组合的模式；和一个光学输出设备，它用于产生一个从组合模式导出的光束。第一和第二处理设备可以是一个公共的处理器。根据另一方面，本专利技术包括图象或模式识别装置，它具有一个电子组合处理器；用于给组合处理器输入表示一个场景模式的数字信号的数字场景输入设备；用于给组合处理器输入表示一个参考模式的数字信号的数字参考模式输入设备；和光学输出设备和光变换设备；组合设备用于数字组合输入场景和参考模式以产生一个组合的模式和用于发送一个信号给光学输出设备，后者用于依赖于组合模式产生一个光输出，该光输出被供给光学变换设备，光学变换设备用于傅立叶变换、或逆傅立叶变换组合模式。在这一阶段参考图15(以及附录1的术语表)是有帮助的，图15列出一些要采用的术语。“图象”是真实的事情，场景图象和参考图象(其可能在系统中未提供)。“模式”是傅立叶变换(或类傅立叶变换)，例如场景模式和参考模式。称图象模式和参考模式的相乘为“组合模式”。参考模式可以是一个综合判别式函数。光学输出设备可以包括一个空间光调制器，它用于依赖组合模式和光源产生一个掩码，光源用于产生由空间光调制器调制的光束。该装置还可以包括一个第二光电变换设备，它用于依赖于已经由空间光调制器调制的光的空间模式产生一个输出信号。该调制光随后可以由透镜进行傅立叶变换。因此，根据第一优选版本的装置包括一个数字输入设备，它执行第一阶段的傅立叶变换，其在Vander Lugt模式中是由光学执行的；和一个光学输出设备，其执行第二傅立叶变换。优选参考模式数字化存储，要么电子的、或者光学的、磁的或其它方式。它们例如可以是不同“形状”的模式和不同大小，以及表示不同的数据。摄取的场景模式可以与一组参考模式(或一组参考模式的子集)结合。“组”可以包括所有存储的与要识别的特定物体(或事情)相关的参考模式。场景图象可以包括一个视觉图象，或可以包括一个从另一输入例如从一个X射线望远镜得到的两维的数据阵列，或由任何传感器或传感器阵列检测到的信号(例如非可见谱、或甚至声音或超声)的两维阵列。“场景”也可以包括其它更一般的数据(不一定要表示一个图片)，可以不是两维的，可以例如是数据串，诸如由计算机或通信系统或在一定场合从存储器产生。在每种场合，术语“图象”的意义相应不同。该装置可以用于以实时方式检测一个场景中的参考物体的存在。例如，这可以意味着在摄取一个场景图象的几分之一秒内产生一个输出，使得操作员看不到延迟。每秒可以执行5000次相关或更多。每秒可以执行10,000，或20,000、40,000、60,000、80,000、100,000或更多，和每秒可以执行由任何上述数字说明的在高和/或低端的速度范围内的一些相关。两维数字和光学处理的混合组合提供一些比Vander Lugt相关器好的优点。Vander Lugt方案当然是静态方案，然而预见到新系统通常是动态的-无论是场景还是被使用的参考数据将随时间非常快地变化。新系统消除了在Vander Lugt方案中存在的光学对准和稳定性的困难，因为傅立叶变换数据的相乘是用电方式执行，而不是用光学方式。因此这在来自场景的输入和参考输入之间基本上是完美的“对齐”。第二，它允许在处理图象和参考模式中很大程度的灵活性，例如可以以任意位精度执行组合。第三，光学部件的数目大大减少。这可以减小设备的长度/大小，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测在一个场景中一个或多个已知预定种类的图象的设备，包括：用于产生相应于一个场景的场景图象的设备；数字输入设备，包括：第一电子处理设备，它用于处理至少一部分场景图象以产生一个相应于至少部分场景图象的傅立叶变换的一个场景模式，用于存储一个或多个参考模式的存储设备，每一参考模式包括各参考图象的傅立叶变换；第二处理设备，用于电子组合场景模式与参考模式以产生一个组合模式；和光学输出设备，用于产生一个从组合模式导出的光输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：MF路易斯，RA威尔逊，BS洛万斯，RCD杨，
申请(专利权)人：英国国防部，
类型：发明
国别省市：GB[英国]