基于近化學(xué)計量比Mg-Fe-LiNbO3晶體的體全息相關(guān)識別技術(shù)研究.pdf

1、體全息存儲技術(shù)以其存儲密度高、存儲容量大、數(shù)據(jù)傳輸速率高、數(shù)據(jù)搜索時間短等優(yōu)勢成為一種頗具潛力的海量信息存儲技術(shù)。而基于體全息存儲的相關(guān)識別技術(shù)是一種新興的光學(xué)模式識別技術(shù)。具有并行性和快速性的特點(diǎn)，在軍事制導(dǎo)及目標(biāo)識別等方面具有重要的研究價值及應(yīng)用前景。本論文以近化學(xué)計量比 Mg:Fe:LiNbO3晶體為存儲介質(zhì)，在已有的理論和研究基礎(chǔ)上，提出了若干適用于體全息相關(guān)識別的算法，推進(jìn)體全息識別系統(tǒng)的實用化進(jìn)程。
　　目前制約體全息

2、存儲及相關(guān)識別技術(shù)的關(guān)鍵仍然在于獲取高性能、高質(zhì)量的光折變材料。同成分 LiNbO3晶體難以滿足體全息存儲對其光折變性能的要求，而且在強(qiáng)光照射下容易發(fā)生光致散射。為此本文利用頂部籽晶法，通過優(yōu)化晶體生長的工藝參數(shù)(原料配比、溫場等)，研制出大尺寸、組分均勻、抗光損傷能力強(qiáng)的近化學(xué)計量比 Mg:Fe:LiNbO3晶體。測試結(jié)果顯示：晶體中的[Li]/[Nb]比在49.7~49.8％之間，確定了 Mg在晶體中的閾值濃度為2~3mol%之間，

3、提出了摻雜離子的占位模型，晶體的頭尾居里溫度差在2?C以內(nèi)，晶體的抗光損傷能力達(dá)到104W?cm-2，衍射效率超過60%，響應(yīng)時間達(dá)到亞秒級。表明近化學(xué)計量比 Mg:Fe:LiNbO3晶體具有更好的光學(xué)均勻性和體全息存儲特性，較同成分 LiNbO3晶體有顯著提高，為提高體全息相關(guān)識別系統(tǒng)的讀出圖像質(zhì)量打下堅實的基礎(chǔ)。
　　為了進(jìn)一步降低體全息相關(guān)識別系統(tǒng)對全息圖衍射效率均勻性的要求并提高識別率，采用基于特征識別向量的方法進(jìn)行識別判

4、斷，該方法需要對相關(guān)峰光斑進(jìn)行自動定位。為此，以鄰域熵目標(biāo)檢測為基礎(chǔ)，提出了一種基于鄰域方差增長的相關(guān)峰光斑定位算法。首先選擇大小合適的兩鄰域，通過計算兩個鄰域的方差增長數(shù)值來而不是熵增長值來進(jìn)行目標(biāo)檢測和定位，同時解決了鄰域熵進(jìn)行目標(biāo)檢測受背景亮度影響的問題。針對1024?768像素大小的相關(guān)讀出圖像，算法定位比較準(zhǔn)確，且平均耗時<4s。
　　針對大樣本問題，提出了基于自適應(yīng)多尺度邊緣的體全息相關(guān)識別算法，使原始圖像之間的直接相

5、關(guān)轉(zhuǎn)化為特征邊緣之間的相關(guān)，提高了相關(guān)峰的銳度。首先依據(jù)噪聲和邊緣在小波變換域的Lipschitz指數(shù)的差異性，定義多尺度邊緣相關(guān)函數(shù)，對模極大值點(diǎn)進(jìn)行檢測；然后依據(jù)類內(nèi)方差最小化這一準(zhǔn)則自適應(yīng)的確定二值化的雙閾值，避免人為因素的干擾。以 AR人臉庫中圖像作為原始圖像，實現(xiàn)了1000幅全息圖的存儲與相關(guān)識別，對于庫內(nèi)圖像識別準(zhǔn)確率達(dá)到了99.50%，對于500幅庫外圖像都能夠準(zhǔn)確的判斷為非庫內(nèi)圖像。
　　提出了一種加權(quán)二維 Fis

6、herface方法對訓(xùn)練樣本進(jìn)行特征提取和重構(gòu)，來解決體全息相關(guān)識別所面臨的小樣本問題。算法首先使用二維主成分分析方法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮降維，使得壓縮后的信息能夠最大限度的表達(dá)原始輸入信息；然后根據(jù) Fisher準(zhǔn)則在降維后的空間進(jìn)行特征提取，使投影后的模式樣本在新的子空間中類間離散度和類內(nèi)離散度的比值最大，即模式在該空間具有最佳的分離性，從而達(dá)到提取分類信息的效果。最后根據(jù)這些最具分離性的特征和最具表達(dá)性的特征對原始圖像進(jìn)行重構(gòu)，將原