Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Design of compact joint transform correlator

Chao Fan

College of Information Science and Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China 

Download this article

Abstract. To improve the quality of images taken with spatial cameras, we measure sub-pixel shifts between two adjacent images, using a joint transform correlator (JTC). First we describe the principles of measurements of the image shifts based on the JTC. Then, considering discrete pixel-like structures of a CCD and a spatial light modulator, we discuss relationships among the parameters of JTC components, issuing from the sampling theorem and the Fourier optics principles. Following from these points, we select the devices needed and design the Fourier lens to construct a compact JTC. Finally, we build the experimental platform and estimate the efficiency of measurements of the image shifts. The results show that sub-pixel image shifts can be measured very accurately, with the errors being less than 0.1 pixel under condition that the image shifts are within 1 pixel

Keywords: joint transform correlator, image shifts, optical measurements, compact design

PACS: 42.15.Eq 
UDC: 535.8
Ukr. J. Phys. Opt. 18 55-65
doi: 10.3116/16091833/18/1/55/2017
Received: 24.11.2016

Анотація. Для поліпшення якості знімків просторових камер ми вимірюємо субпіксельні зсуви між двома сусідніми зображеннями, використовуючи корелятор спільного перетворення (КСП). Спочатку ми описуємо принципи вимірювання зсувів зображень на основі КСП. Далі з урахуванням дискретної піксельно-подібної будови ПЗС і просторового модулятора світла обговорено зв’язки між параметрами компонентів КСП, що випливають із теореми дискретизації та принципів фур’є-оптики. На цій підставі обрано необхідні прилади і розраховано лінзу Фур'є для побудови компактного КСП. Нарешті, створено необхідну експериментальну базу і оцінено ефективність вимірювань зсувів зображень. Результати засвідчили, що субпіксельні зсуви зображень можна виміряти з досить високою точністю. Похибки є меншими за 0,1 піксель за умови, що зсуви зображень перебувають у межах до 1 пікселя.
REFERENCES
  1. Chiu C W, Chan P C and Wu D Y, 2007. Optimal design of magnetically actuated optical image stabilizer mechanism for cameras in mobile phones via genetic algorithm. IEEE Trans. Magn. 43: 2582–2584. doi:10.1109/TMAG.2007.893320
  2. Hyun Choi, Jong-Pil Kim, Myeong-Gyu Song, Wan-Chin Kim, No-Cheol Park, Young-Pil Park, and Kyoung-Su Park, 2008. Effects of motion of an imaging system and optical image stabi-lizer on the modulation transfer function. Opt. Express. 16: 21132–21141. doi:10.1364/OE.16.021132
  3. Thomas B, Miffre A, David G, Cariou J P, and Rairoux P, 2012. Remote sensing of trace gases with optical correlation spectroscopy and lidar: Theoretical and numerical approach. Appl. Phys. B. 108: 689–702. doi:10.1007/s00340-012-5040-7
  4. Thomas B, David G, Anselmo C, Cariou J-P, Miffre A, and Rairoux P, 2013. Remote sensing of atmospheric gases with optical correlation spectroscopy and lidar: First experimental results on water vapor profile measurements. Appl. Phys. B. 113: 265–275. doi:10.1007/s00340-013-5468-4
  5. Elbouz M, Alfalou A, Brosseau C, Ben Haj Yahia N, Alam M S, 2015. Assessing the performance of a motion tracking system based on optical joint transform correlation. Opt. Commun. 349: 65–82. doi:10.1016/j.optcom.2015.03.020
  6. Michael J, 2000. The influence of SLM pixel size and shape on the performance of optical correlators and optical memories. Proc. SPIE. 4089: 198–207. doi:10.1117/12.386832
  7. Robert M Bunch, Jeffrey A Davis, Don M Cottrell, Ethan A Merrill, 2005. Effects of sampling and binarization in the output of the joint Fourier transform correlator. Opt. Eng. 29: 1094–1100. doi:10.1117/12.55701 
  8. Joewono W, 2015. Noise-robust low-contrast retinal recognition using compression-based joint wavelet transform correlator. Opt. Las. Techol. 74: 97–102. doi:10.1016/j.optlastec.2015.05.002
  9. Isha M, Sudheesh K R and Naveen K N, 2014. Cryptanalysis of an image encryption scheme based on joint transform correlator with amplitude- and phase-truncation approach. Opt. Las. Eng. 52: 167–173. doi:10.1016/j.optlaseng.2013.06.015
  10. Qian Yixian, Hong Xueting, Miao Hua, 2013. Improved target detection and recognition in complicated background with joint transform correlator. Optik. 124: 6282–6285. doi:10.1016/j.ijleo.2013.05.008
  11. Leonard I, Alfalou A, Alam MS, Arnold-Bos A, 2012 Adaptive nonlinear fringe-adjusted joint transform correlator. Opt. Eng. 51: 098201. doi:10.1117/1.OE.51.9.098201
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics