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小型集成化和优异稳定的识别性能是光学相关器发展的两个关键,本实验室提出利用纯相位数字微透镜代替物理透镜构成平面集成2f光学相关器,以压缩体积、提高了系统的集成度,但识别率有所降低。为提高系统的识别性能,考虑到OTSDF匹配滤波器在光学相关器的畸变不变识别应用中良好的识别效果,本文提出基于小波变换的OTSDF滤波器(W_OTSDF)算法,对其进行了优化设计,将优化设计的W_OTSDF滤波器应用于平面集成2f光学相关识别系统开展理论和实验研究,利用小波变换的多尺度与带通滤波特性,提高了系统进行相关识别的相关输出峰值强度和信噪比(SNR)。数值仿真验证了该优化设计方案的可行性,实验上搭建实际光路在空间光调制器(SLM)上加载该匹配滤波器,实现了对待识别目标的畸变不变识别。本论文的主要研究工作如下:(1)将小波变换与OTSDF相结合,提出了W_OTSDF滤波器的优化设计算法。通过对小波变换和匹配滤波的理论分析,设计了适合平面集成2f光学相关识别系统,能提高对畸变不变目标识别的效果的W_OTSDF滤波器算法。(2)建立了平面集成2f光学相关器的仿真模型。基于平面光学传递函数理论和平面集成2f光学相关器系统结构参数限制,确定了系统的结构参数,建立了系统的MATLAB仿真模型,利用菲涅耳衍射和透镜的相位调制特性模拟了平面集成2f光学相关器的识别过程。(3)将本文提出的W_OTSDF滤波器算法应用于平面集成2f光学相关器中,自编程序模拟分析结果表明,优化后的W_OTSDF滤波器比原OTSDF滤波器具有更好的识别效果。W_OTSDF滤波器在识别旋转、缩放、旋转缩放同时存在的畸变目标时,峰值相关能量比(PCE)、峰值旁瓣比(PSR)、SNR整体性能指标与OTSDF滤波器识别性能指标相比均有较大提高。同时对W_OTSDF滤波器的性能改善的机理进行了分析。(4)搭建了平面集成2f光学相关器的等效实验光路,实验结果与仿真分析基本一致。在SLM上加载设计的W_OTSDF滤波器来验证滤波器对畸变目标的识别效果,实验结果表明:对[-48°,+44°]范围内的旋转畸变目标、[60%,148%]的缩放畸变目标以及同时存在旋转角度为[-32°,+36°]和缩放尺度[72%,134%]的畸变目标,该匹配滤波器都有较好的识别能力。本文优化设计的W_OTSDF滤波器较OTSDF滤波器在峰值相关能量比(PCE)、峰值旁瓣比(PSR)、SNR整体性能指标均有较大提高,具有更好的识别效果,有利于提高集成化相关器系统的识别能力,该滤波器的优化设计方案可普遍适用于平面集成化光学相关器系统,对光学模式识别领域的发展和推进光学相关器的实用化有一定的研究意义及应用价值。