图像小波变换的光学实现

论文摘要

传统的小波变换由于高计算量问题限制了其在图像压缩领域的广泛应用,光学小波变换集合了光信息处理和小波变换的优点,具有极好的并行性、超高速、大容量等光信息系统物理本质上的优越性,为图像数据压缩提供了一个有效途径。但是目前光学小波变换系统的精度还不高,要在光学上实现高分辨率图像数据压缩,必须进一步提高其精度。光学小波变换应用于图像数据压缩的关键问题是光学处理系统的精度问题。本文在系统地阐述光学信息处理和光学小波变换的基本理论与发展趋势的基础上,结合课题组的前期工作,给出了单尺度光学小波变换系统构成,研究了制约光学小波变换系统精度的误差因素,给出了高精度的系统定位方法和完整的系统调节过程。在此基础上,构建了优化后的光学小波变换实验系统,进行了系统实验,取得了较好的实验的结果,采用峰值信噪比(PSNR)衡量成像质量,取常见的10幅图像做输入,平均PSNR达到24dB。系统所得的光学小波变换实验结果也由课题组其他成员成功用于图像数据压缩。另外,本文还研究了多通道光学小波变换系统,就目前的实验设备和条件,设计了验证实验,并给出了实验结果,证明了方案的可行性。无论是单尺度系统还是多通道系统,都是单色光照明的相干光处理系统,都存在相干噪声较大的问题,在抑制相干噪声方面还值得深入研究,以进一步提高系统精度。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 小波理论与图像压缩
• 1.3 光学信息处理的发展
• 1.4 光学小波变换的发展
• 1.5 本文的研究意义和主要内容
• 1.6 论文章节安排
• 2 光学信息处理与光学小波变换
• 2.1 引言
• 2.2 傅里叶光学
• 2.2.1 标量衍射理论
• 2.2.2 透镜的傅里叶变换特性
• 2.3 光学相关处理
• 2.3.1 常见的相干光学相关方法
• 2.3.2 相干光学相关的应用
• 2.3.3 光学4f 系统
• 2.4 光学小波变换
• 2.4.1 光学小波变换理论
• 2.4.2 常见光学小波变换实现方案
• 2.5 本章小结
• 3 单尺度光学小波变换系统
• 3.1 系统构成
• 3.2 误差分析
• 3.2.1 焦面定位误差的影响
• 3.2.2 谱面中心定位的影响
• 3.3.3 角度偏差的影响
• 3.3 光路调节
• 3.3.1 莫尔条纹定焦
• 3.3.2 谱面中心定位
• 3.3.3 像面定位
• 3.3.4 角度测试
• 3.4 系统实验
• 3.4.1 系统调节过程
• 3.4.2 误差衡量
• 3.4.3 系统实验结果
• 3.4.4 存在问题和改进
• 3.5 本章小结
• 4 多通道光学小波变换系统
• 4.1 多通道光学小波变换理论
• 4.1.1 常见的多通道小波变换系统
• 4.1.2 基于 Dammann 光栅和多参考匹配滤波器的多通道小波变换系统
• 4.1.3 二维物谱的复制
• 4.1.4 Dammann 光栅测试实验
• 4.2 系统方案
• 4.3 多通道光学小波变换实验
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 参加的课题
• B. 发表的论文
• C. 国家发明专利
• D. 论文中用到的标准测试图
• E. 光学小波变换系统实物照片