1.體全息圖像庫(kù)的基本概念和優(yōu)點(diǎn)
體全息存儲(chǔ)其具有高存儲(chǔ)容量、高冗余度、頁(yè)面式讀寫(xiě)、抗電磁干擾能力強(qiáng)、并行工作數(shù)據(jù)傳輸速率高、隨機(jī)存取時(shí)間短等諸多優(yōu)點(diǎn),采用體全息技術(shù)在記錄介質(zhì)的共同體積重存儲(chǔ)多幅圖像,可以用來(lái)建立大型的體全息圖像庫(kù)(或模式庫(kù)).有研究者將全息存儲(chǔ)器僅作為圖像數(shù)據(jù)庫(kù),再現(xiàn)的圖像作為相關(guān)器的輸入.在這種情況下,雖然存儲(chǔ)器的讀出具有很高的速度,但每次只能完成一幅圖像與模板之間的相關(guān)運(yùn)算.全息存儲(chǔ)器也可以位于4f系統(tǒng)的濾波器位置,作為匹配濾波器數(shù)據(jù)庫(kù),如果用復(fù)用技術(shù)在記錄介質(zhì)的同一體積中存儲(chǔ)多個(gè)傅里葉變換全息圖,那么一幅輸入圖像可以同時(shí)與所有存儲(chǔ)的圖像進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,從而極大地提高處理速度.這是體全息圖像庫(kù)的主要應(yīng)用方向.
用一幅輸入圖像來(lái)照射共同體積復(fù)用的體全息存儲(chǔ)器,結(jié)果得到多個(gè)參考光束,因而就有多個(gè)聚焦光斑.每個(gè)光斑的光強(qiáng)度分布反映輸入圖像與每個(gè)存儲(chǔ)模式之間的相似程度.換句話說(shuō),光斑陣列就是依據(jù)輸入圖像與存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)庫(kù)之間的相似度對(duì)輸入圖像進(jìn)行編碼,據(jù)此可以完成對(duì)輸入圖像的識(shí)別和分類.在這個(gè)系統(tǒng)中,模式就是光學(xué)圖像,模式類就是光學(xué)圖像的集合,即圖像庫(kù).模式識(shí)別就是確定待識(shí)別的光學(xué)圖像屬于模式類中哪個(gè)模式的分類過(guò)程.當(dāng)全息存儲(chǔ)器中記錄的全息圖使傅里葉變換全息圖時(shí),這些全息圖相當(dāng)于相干光學(xué)相關(guān)器中的匹配濾波器,而輸入圖像與存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)庫(kù)之間的相似度是根據(jù)相關(guān)運(yùn)算得到的.這種光學(xué)相關(guān)器有時(shí)也成為內(nèi)存處理器.
采用大量的體全息存儲(chǔ)器作為模式數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)如下.
(1)記錄在體全息圖像庫(kù)中的圖像均采用頁(yè)面存儲(chǔ)和讀出的工作方式,一次課并行讀出一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)面,可以充分發(fā)揮光學(xué)的高速并行處理能力,克服通常光學(xué)模式識(shí)別系統(tǒng)中串行按位存儲(chǔ)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過(guò)瓶頸.
(2)體全息存儲(chǔ)具有高冗余度,既不會(huì)由于記錄介質(zhì)局部的缺陷和損傷引起信息丟失.
(3)存儲(chǔ)器既是存儲(chǔ)介質(zhì),又是相關(guān)運(yùn)算的功能器件.全息存儲(chǔ)器可以直接輸出數(shù)據(jù)頁(yè)或圖像的光學(xué)再現(xiàn),利用適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)可將存儲(chǔ)在整個(gè)全息存儲(chǔ)器中的全部圖像信息同時(shí)與給定的輸入圖像進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,完全并行地進(jìn)行面向圖像的檢索和識(shí)別功能,
(4)系統(tǒng)的尋址速度快,平均數(shù)據(jù)訪問(wèn)時(shí)間可降到毫秒級(jí)或更低.
(5)有利于對(duì)重構(gòu)出來(lái)的圖像直接進(jìn)行光學(xué)數(shù)據(jù)處理.
由于有這些優(yōu)勢(shì),人們對(duì)基于體全息存儲(chǔ)器的模式識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行了大量的研究.
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