第16卷
第3期2004年3月HIGHPOWERLASERAND文章编号10012432220040320301204
强激光与粒子束Vol15No3PARTICLEBEAMSMar2004
一种基于光学干涉原理的图像分割方法Ξ易亨瑜12叶一东2吕百达1
1四川大学激光物理与化学研究所四川成都6100642中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900摘要介绍
了基于光学干涉原理的图像分割理论算法。在计算机上模拟一个均匀相干光源、一个滤波器和一个接收屏。选择强度2相位的转换曲线将输入图像的强度信息转化成伪相位信息并显示在滤波器上。利用光源照明滤波器上的相位图在接收屏上得到其干涉条纹。再通过选择阈值对干涉图进行分割得到二值图从而实现输入图像的边缘分割。计算结果表明该方法得到的图像轮廓与Sobel算子效果相当。与实验结果对比分析可得改善硬件并实现良好的分割效果的关键在于控制光源的相干长度或增大液晶的点阵间隔并利用CCD相机和计算机相连对干涉图进行二值化。关键词干涉图像分割边缘检测Sobel算子
中图分类号O4361
文献标识码A
f目标图像的分割是目标识别过程中的一个关键环节其分割质量和速度将直接影响目标识别性能传统的边缘检测常借助微分手段得到强度的梯度轮廓。由于在输入图像中目标内部的灰度值一般是连续变化的而在其边界处灰度变化则存在相对较大的突变故在数学上可以利用求导的方法来检测之后再选择合适的阈值进行分割便能得到目标的轮廓。本文介绍了一种基于光学干涉原理的图像分割算法它可以转化成光学硬件来实现其功能。与计算机处理相比光学处理具有并行、快速等特点。文献1报道利用液晶来实现图像边缘的实时增强但效果不理想我们则根据边缘分割理论并通过模拟计算阐述和分析了将光学干涉原理用于图像分割的过程及其对效果的影响因素。1双光束干涉在杨氏双缝干涉试验中由滤波器上两狭缝出来的光在屏上得到明暗相间的条纹图如图1a。如果控制实验参数使干涉图样上只有三条亮条纹如图1b。再通过阈值分割对干涉图进行二值化得到了图中两条暗条纹的边缘轮廓从而在光学上实现了两狭缝的图像分割。
fFig11stripes图1
Two2beami
terfere
ceamaltiplei
terfere
cestripesbtwodark
双缝干涉a多个干涉条纹b两个暗条纹基于这个理论设fxy与rxy是二维滤波器上任意相邻两点的复振幅
函数其干涉结果hxy为hxyfxyrxy2FxyexpiφxyRxyexpixy2Fxy2Rxy22FxyRxycosφxyxy1假设该滤波器对光r