基于体全息相关存储系统一维Walsh变换的信号处理方法

摘要

本发明属于基于体全息相关存储系统一维Walsh变换的信号处理领域，其特征在于，把Walsh矩阵以全息图的形式存储在体全息存储器中，制作成一维Walsh变换器，然后把输入信号输入该变换器，探测输出信号的强度即可得到输入信号的一维Walsh变换结果，从而分析信号的特征。本发明用于信号处理中，具有速度快、处理量大、精度较高的优点。

主权项

1、基于体全息相关存储系统一维沃尔什(Walsh)变换的信号处理方法，其特征在于，该方法是在一个体全息相关存储系统中依次按以下步骤实现的：步骤(1)，计算机(100)把空间光调制器(103)P×Q大小的幅面平均分为N块，使每个子块内包含P×Q/N个象素，并对N个子块编号；步骤(2)，按以下步骤，用计算机(100)对N维Walsh矩阵W进行处理，生成2N幅二值化的基图像：步骤(2.1)，生成N维Walsh矩阵，记为W，其每一行为一个基，共有N个基：B1，B2，……，BN，每个基又包含N个元素，记为Bi(1)，Bi(2)，……Bi(N)，其中i表示基的序号，括号内为所述元素的序号，步骤(2.2)，把步骤(2.1)中所述的第1个基B1处理为两幅二值化图像，该两幅图像分别分为N个子块：D1+(1)，D1+(2)，……，D1+(N)和D1-(1)，D1-(2)，……，D1-(N)。若Walsh矩阵中第1个基B1的元素B1(j)为+1，则D1+(j)全部元素为亮象素，D1-(j)全部元素为暗象素，j＝1，2，……，N，j为相应子块的编号；若Bi(j)为-1，则D1+(j)全部元素为暗象素，D1-(j)全部元素为亮象素，步骤(2.3)，重复步骤(2.2)，对N个基进行同样操作，得到2N幅基图像D1+，D2+，……DN+和D1-，D2-，……，DN-；步骤(3)，计算机(100)把步骤(2)得到的2N幅基图像上载到空间光调制器(103)；步骤(4)，同时打开快门(1091)和(1092)，使激光器(101)输出的激光束经过偏振分光棱镜(102)分为两束，一束通过快门(1091)、一维平移工作台(106)上的透镜(1084)和反射镜(1072)，并通过透镜(1085)形成参考光(112)射入全息存储器件(105)；另一束通过透镜(1081)和(1082)、快门(1092)、载有基图像的空间光调制器(103)、漫射器(110)后入射到反射镜(1071)，反射后经过透镜(1083)形成物光(111)射入全息存储器件(105)，该物光(111)和参考光(112)在全息存储器件中干涉，将此幅基图像记录在全息存储器件(105)中，通过角度复用技术，可将多幅基图像记录到全息存储器件(105)中，使全息相关存储系统成为一个一维Walsh变换系统；步骤(5)，把待处理的N点输入信号的幅值f₁，f₂，…，f_N输入计算机中，写成N维向量形式f＝[f₁ f₂…f_N]′；步骤(6)，对步骤(5)得到的向量进行处理，生成二值化数据图像I，其步骤如下：步骤(6.1)，找出f的最大元素，记为f_m，将f表示为 $f=f_m{\left[\begin{array}{cccc}\frac{f_1}{f_m}& \frac{f_2}{f_m}& ···& \frac{f_N}{f_m}\end{array}\right]}^{\prime },$步骤(6.2)按照步骤(1)中的方法把空间光调制器的幅面分成N个子块：I(1)，I(2)，……，I(N)，步骤(6.3)，子块I(i)中亮象素数量为j＝1，2，……，N，其余象素为暗象素，步骤(6.4)，子块I(1)，I(2)，……，I(N)构成数据图像I；步骤(7)，用计算机(100)把数据图像I上载到空间光调制器(103)；步骤(8)，打开快门(1092)，关闭快门(1091)，打开激光器(101)，输入的激光束依次经过偏振分光棱镜(102)、透镜(1081)和(1082)、快门(1092)、上载数据图像I的空间光调制器(103)，经反射镜(1071)反射后经过透镜(1083)后，射入全息存储器件(105)，和步骤(4)中记录在全息存储器件(105)中的多幅基图像发生干涉，在CCD(104)上可以探测到所得的衍射光。所得衍射光是一个点阵，每个光点亮度的平方根正比于输入图像与相应基图像的内积值。记基图像Di+对应光点亮度的平方根为pp(i)，基图像Di-对应光点亮度的平方根为pm(i)，i＝1，2，……，N为基的序号，则对向量f做一维Walsh变换所得向量g为 $g\propto \left[\begin{array}{c}\mathrm{pp}\left(1\right)-\mathrm{pm}\left(1\right)\\ \mathrm{pp}\left(2\right)-\mathrm{pm}\left(2\right)\\ ·\\ ·\\ ·\\ \mathrm{pp}\left(N\right)-\mathrm{pm}\left(N\right)\end{array}\right].$