Влияние дополнительной фазовой модуляции амплитудных жидкокристаллических ПВМС на характеристики распознавания изображений в инвариантном оптико-цифровом корреляторе
Гончаров Д.С., Евтихиев Н.Н., Краснов В.В., Пономарев Н.М., Стариков Р.С.

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия

Аннотация:
В работе представлены результаты измерения характеристик дополнительной фазовой модуляции серийного амплитудного жидкокристаллического пространственно-временного модулятора света HoloEye LC 2002. Получена зависимость величины вносимого фазового сдвига данного жидкокристаллического пространственно-временного модулятора от поданного на него сигнала, определяющего амплитудное пропускание. Выполнено математическое моделирование работы инвариантного дифракционного оптико-цифрового коррелятора на базе жидкокристаллического пространственно-временного модулятора с фазовым сдвигом, зависящим от амплитуды в соответствии с измеренными ранее данными. Для обеспечения инвариантности корреляционного распознавания использованы два типа корреляционных фильтров – оптимальный компромиссный фильтр с максимальной средней высотой корреляционного пика и фильтр с минимумом шума и энергии корреляции. Предложен метод оптимизации корреляционных фильтров с целью компенсации ошибки распознавания, обусловленной наличием дополнительной фазовой модуляции, позволяющий в ряде случаев не только компенсировать, но и уменьшить ошибку распознавания.

Ключевые слова:
оптико-цифровой коррелятор, ЖК ПВМС, интерференция, инвариантный корреляционный фильтр.

Цитирование:
Гончаров, Д.С.
Влияние дополнительной фазовой модуляции амплитудных жидкокристаллических ПВМС на характеристики распознавания изображений в инвариантном оптико-цифровом корреляторе / Д.С. Гончаров, Н.Н. Евтихиев, В.В. Краснов, Н.М. Пономарев, Р.С. Стариков // Компьютерная оптика. – 2019. – Т. 43, № 2. – С. 200-208. – DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-2-200-208.

Литература:

  1. Lugt, A.V. Signal detection by complex spatial filtering / A.V. Lugt // IEEE Transactions on Information Theory. – 1964. – Vol. 10. – P. 139.
  2. Vijaya Kumar, B.V.K. Correlation pattern recognition / B.V.K. Vijaya Kumar, A. Mahalanobis, R.D. Juday. – Cambridge, U.K.: Cambridge University Press, 2005. – 390 p.
  3. Vijaya Kumar, B.V.K. Recent advances in correlation filter theory and application / B.V.K. Vijaya Kumar, J.A. Fernandez, A. Rodriguez, V.N. Boddeti // Optical Pattern Recognition XXV. – 2014. – Vol. 9094. – 909404.
  4. Ravichandran, G. Minimum noise and correlation energy optical correlation filter / G. Ravichandran, D. Casasent // Applied Optics. – 1992. – Vol. 31, Issue 11. – P. 1823-1833.
  5. Vijaya Kumar, B.V.K. Optimal trade-off synthetic discriminant function filters for arbitrary devices \ B.V.K. Vijaya Kumar, D. Carlson, A. Mahalanobis \\ Optics Letters. – 1994. – Vol. 19. – P. 1556.
  6. Johnson, O.C. Optimization of OT-MACH filter generation for target recognition / O.C. Johnson, W. Edens, T. Lu, T.-H. Chao // Proceedings of SPIE. – 2009. – Vol. 7340 – 734008.
  7. Evtikhiev, N.N. Synthesis and research of LPCC invariant correlation filters for pattern recognition / N.N. Evtikhiev, P.A. Ivanov, A.S. Lyapin, B.M. Reyzin, A.V. Shevchuk, S.I. Sirotkin, R.S. Starikov, A.V. Zaharcev // Proceedings of SPIE. – 2005. – Vol. 5851 – P. 242-245.
  8. Lin, T.H. Optimization of a multi-stage ATR system for small target identification / T.H. Lin, T. Lu, H. Braun, W.K. Edens, Yu. Zhang, T.-H. Chao, C. Assad, T.L. Huntsberger // Proceedings of SPIE. – 2010. – Vol. 7696. – 76961Y.
  9. Evtikhiev, N.N. Variants of minimum correlation energy filters: comparative study / N.N. Evtikhiev, D.V. Shaulskiy, E.Yu. Zlokazov, R.S. Starikov // Proceedings of SPIE. – 2012. – Vol. 8398 – 83980G.
  10. Fernandez, J.A. Zero-aliasing correlation filters for object recognition / J.A. Fernandez, V.N. Boddeti, A. Rodriguez, B.V.K. Vijaya Kumar // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. – 2015. – Vol. 37, Issue 8.
  11. Gardezi, A. Comparison of spatial domain optimal tradeoff maximum average correlation height (OT-MACH) filter with scale invariant feature transform (SIFT) using images with poor contrast and large illumination gradient / A. Gardezi, T. Qureshi, A. Alkandri, R.C.D. Young, P.M. Birch, C.R. Chatwin // Proceedings of SPIE. – 2015. – Vol. 9477 – 947706.
  12. Tehsin, S. Improved maximum average correlation height filter with adaptive log base selection for object recognition / S. Tehsin, S. Rehman, A.B. Awan, Q. Chaudry, M. Abbas, R. Young, A. Asif // Proceedings of SPIE. – 2016. – Vol. 9845. – 984506.
  13. He, E.J. Masked correlation filters for partially occluded face recognition / E.J. He, J.A. Fernandez, B.V.K. Vijaya Kumar, M. Alkanhal // 2016 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing. – 2016. – P. 1293-1297.
  14. Smereka, J.M. Stacked correlation filters / J.M. Smereka, V.N. Boddeti, B.V.K. Vijaya Kumar. – In: Deep Learning in Biometrics / ed. by M. Vatsa, R. Singh, A. Majumdar. – Chap. 8. – Boca Raton: CRC Press, 2018. – 328 p.
  15. Dallas, W.J. Computer-generated holograms / W.J. Dallas. – In: The computer in optical research: Methods and applications / ed. by B.R. Friede. – Berlin: Springer, 1980. – p. 297-367.
  16. Evtikhiev, N.N. Realisation of invariant holographic filters with the linear phase coefficient in a Van der Lugt correlator / N.N. Evtikhiev, S.N. Starikov, E.Yu. Zlokazov, S.I. Sirotkin, R.S. Starikov // Quantum Electronics. – 2008. – Vol. 38, Issue 2. – P. 191-193.
  17. Evtikhiev, N.N. LPCC invariant correlation filters: Realization in 4-f holographic correlator / N.N. Evtikhiev, S.N. Starikov, S.I. Sirotkin, R.S. Starikov, E.Yu. Zlokazov // Proceedings of SPIE. – 2008. – Vol. 6977 – 69770C.
  18. Evtikhiev, N.N. Invariant correlation filter with linear phase coefficient holographic realization in 4-F correlator / N.N. Evtikhiev, S.N. Starikov, D.V. Shaulskiy, R.S. Starikov, E.Yu. Zlokazov // Optical Engineering. – 2011. – Vol. 50, Issue 6. – 065803.
  19. Evtikhiev, N.N. MINACE filter realization as computer generated hologram for 4-f correlator / N.N. Evtikhiev, D.V. Shaulskiy, E.Yu. Zlokazov, R.S. Starikov // Proceedings of SPIE. – 2013. – Vol. 8748 – 87480O.
  20. Shaulskiy, D.V. MINACE filter: Variants of realization in 4-f correlator / D.V. Shaulskiy, N.N. Evtikhiev, R.S. Starikov, S.N. Starikov, E.Yu. Zlokazov // Proceedings of SPIE. – 2014. – Vol. 9094 – 90940K.
  21. Shaulskiy, D.V. Variants of light modulation for MINACE filter implementation in 4-F correlators / D.V. Shaulskiy, N.N. Evtikhiev, E.Yu. Zlokazov, S.N. Starikov, R.S. Starikov, E.K. Petrova, D.Yu. Molodtsov // Proceedings of SPIE. – 2015. – Vol. 9598. – 95980T.
  22. Chao, T.-H. Grayscale optical correlator for CAD/CAC applications / T.-H. Chao, T. Lu // Proceedings of SPIE. – 2008. – Vol. 6977. – 697704.
  23. Manzur, T. Optical correlator based target detection, recognition, classification, and tracking / T. Manzur, J. Zeller, S. Serati // Applied Optics. – 2012. – Vol. 51. – P. 4976.
  24. Evtikhiev, N.N. Model of an invariant correlator with liquid-crystal spatial light modulators / N.N. Evtikhiev, S.N. Starikov, E.D. Protsenko, E.Yu. Zlokazov, I.V. Solyakin, R.S. Starikov, E.A. Shapkarina, D.V. Shaulskiy // Quantum Electronics. – 2012. – Vol. 42, Issue 11. – P. 1039-1041.
  25. Chao, T.-H. High-speed optical correlator with custom electronics interface design / T.-H. Chao, T. Lu // Proceedings of SPIE. – 2013. – Vol. 8748. – 874803.
  26. Chao, T.-H. High-speed optical processing using digital micromirror device / T.-H. Chao, T. Lu, B.P. Walker, G.F. Reyes // Proceedings of SPIE. – 2014. – Vol. 9094. – 909402.
  27. Xu, P. Planar optical correlators integrated with binary optical lens / P. Xu, C. Hong, G. Cheng, L. Zhou, Z. Sun // Optics Express. – 2015. – Vol. 23. – P. 6773-6779.
  28. Monjur, M.S. Experimental demonstration of the hybrid opto-electronic correlator for target recognition / M.S. Monjur, S. Tseng, M.F. Fouda, S.M. Shahriar // Applied Optics. – 2017. – Vol. 56. – P. 2754-2759.
  29. Ikeda, K. Optical correlation-based cross-domain image retrieval system / K. Ikeda, H. Suzuki, E. Watanabe // Optics Letters. – 2017. – Vol. 42. – P. 2603.
  30. Jridi, M. One lens optical correlation: Application to face recognition / M. Jridi, T. Napoléon, A. Alfalou // Applied Optics. – 2018. – Vol. 57. – P. 2087.
  31. Bondareva, A.P. Measurement of characteristics and phase modulation accuracy increase of LC SLM "HoloEye PLUTO VIS" / A.P. Bondareva, P.A. Cheremkhin, N.N. Evtikhiev, V.V. Krasnov, R.S. Starikov, S.N. Starikov // Journal of Physics: Conference Series. –2014. – Vol. 536, Issue 1. – 012011.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20