Disseny i construcció d'un correlador òptic dual integrant les arquitectures de VanderLugt i de transformades conjuntes

Abstract

[cat] En aquesta tesi s'explica el treball de disseny i construcció d'un processador òptic que combina las dues arquitectures típiques de los muntatges de correlació òptica, la de VanderLugt i la de transformades conjuntes. Aquest correlador òptic dual utilitza pantalles de cristall líquid per mostrar les imatges, raó per la qual s'ha hagut de realitzar un procés de caracterització d'aquests dispositius optoelectrònics abans de ser utilitzats en els muntatges. Una altra característica del correlador final que s'ha construït és l'optimització de la longitud total mitjançant l'ús de parells de lents convergent-divergent, és a dir l'efecte teleobjectiu. En la primera part del treball s'ha realitzat un estudi genèric de les pantalles de cristall líquid analitzant-ne el funcionament i les configuracions de treball. Aquest estudi s'ha aplicat a les pantalles que s'empraran en els muntatges i que han estat extretes de videoprojectors comercials. Després d'analitzar els dispositius s'ha passat a analitzar els dos tipus d'arquitectures començant per la del correlador de transformades conjuntes amb el qual s'han realitzat diferents processos de reconeixement d'objectes. En aquests processos s'ha utilitzat un nou mètode amb el qual s'obté un únic terme de correlació centrat en el pla de sortida. Pel que fa al sistema de VanderLugt, s'han construït diversos muntatges de correlador convergent utilitzant la pròpia electrònica dels videoprojectors i una única targeta digitalitzadora o gràfica per controlar les pantalles. També s'ha proposat una variació del filtre de fase clàssic prenent només el valor absolut de la fase ja que les propietats de modulació d'algunes de les pantalles ho requerien. Finalment s'ha dissenyat el correlador òptic dual que combina las dues arquitectures tenint en compte els factors d'escala i amb l'objectiu d'utilitzar la mínima longitud requerida per la grandària de les imatges i els pixelats de les pantalles. S'ha realitzat una anàlisis matemàtica de tots els element implicats en les longituds del muntatge i els resultats obtinguts s'han adaptat al material disponible. Una vegada construït, s'han dut a terme diferents processos de correlació òptica amb ambdós sistemes per comprovar el funcionament del muntatge. Al final de la tesi s'apunta la feina que queda a realitzar per poder desenvolupar un processador òptic petit i ràpid per identificar objectes mitjançant qualsevol perspectiva.

[eng] The main target of this thesis has been the design and building of an optical processor to perform optical correlations combining the two classical architectures: the VanderLugt correlator and the joint transform correlator (JTC). This work can not be reduced to the optical design, therefore the study of the displaying systems, the optimisation of the total length of the correlation, the choice of the images, . have to be included. We have selected two different liquid crystal displays (LCDs), CGA and VGA ones, as displaying devices. First, we have analysed the LCD studying their operating behaviour. This study has been implemented to the panels that we have used in our optical set-up, which have been removed from commercial video projectors Once the display have been analysed, we have studied the two optical architectures we want to build. The first one has been the JTC. We have proposed a method to obtain a single centred correlation term using this correlator. This method has been tested successfully with two different kind of LCDs. After the JTC, we have designed a converging VanderLugt correlator where a single frame-grabber and a single electronics address the two required panels to display the images. Due to the poor performance of one of the LCDs (the VGA ones), we have had to adapt the classical phase-only filter to an only-positive phase filter. Finally we have designed the dual optical correlator optimising the total length of the system by using telephoto systems and choosing the required lenses. This calculus has been done taking into account the pixels of the panels and the size of the images used. This optical system has been built and we have carried out some experimental correlations showing good results.