[發(fā)明專利]模式匹配裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680052707.0
• 申請日: 2006-12-12
• 公開（公告）號: CN101371489A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發(fā)明（設計）人: A·C·萊溫
• 申請（專利權）人: 秦內蒂克有限公司
• 主分類號: H04L7/04
• 分類號: H04L7/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;張志醒

技術領域

本發(fā)明涉及用于模式識別，即使搜索數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)的相關的電子裝置，特別涉及為了執(zhí)行模式匹配將時態(tài)數(shù)據(jù)流轉換為并行數(shù)據(jù)模式的電子裝置。

背景技術

模式識別涉及通過將(多個)已知的參考對象與輸入的數(shù)據(jù)比較，識別例如文本或圖像的輸入的數(shù)據(jù)中一個或多個已知的對象的過程。自發(fā)的執(zhí)行模式識別的一種理想方式是通過相關的數(shù)學運算。

模式識別用于很多領域，從詢問數(shù)據(jù)庫來定位特定的搜索項到基于生物統(tǒng)計的識別系統(tǒng)和二維圖像中的目標識別。通常使用適當?shù)鼐幊痰奶幚砥鳎瑢⒁阎膮⒖紨?shù)據(jù)串與要搜索的數(shù)據(jù)比較來識別出匹配，數(shù)字地執(zhí)行搜索。一個示例是互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎，其將一個或多個輸入?yún)⒖荚~與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)比較以識別出匹配。

然而，當搜索非常大量的數(shù)據(jù)時，基于軟件的模式識別技術可能很慢或者要求很大的處理能力。還有當以高數(shù)據(jù)率，例如以電信數(shù)據(jù)傳輸率接收數(shù)據(jù)時，基于軟件的系統(tǒng)可能不能以該速度執(zhí)行相關。

稱為匹配濾波器或者相關器的光學模式識別系統(tǒng)也是已知的，并且可以用于匹配空間模式。最早的這種方案之一是Vander?Lugt光學匹配濾波器，在A?Vander?Lugt的“Signal?detection?by?complex?spatialfiltering”，IEEE?Trans.Inf.Theory?IT-10，p139-145(1964)中有所描述。該系統(tǒng)使用光學結構來將場景的傅里葉變換乘以參考圖案的共軛傅里葉變換，之后對組合的圖案進行傅里葉逆變換。如果參考和圖像之間存在強的相關，在系統(tǒng)的后焦面上形成尖銳的亮峰。從而該系統(tǒng)將觀察的圖像與參考圖像比較，并且指示是否存在相關，并且，如果是，指示它在哪里發(fā)生，即系統(tǒng)識別目標在場景中的存在和(多個)位置。更新的光學模式識別系統(tǒng)電子地執(zhí)行場景和參考圖案的傅里葉變換(FT)，并在一個空間光調制器(SLM)上顯示該組合的FT，從而簡化和加速該操作，例如參見國際專利申請WO?00/17809中描述的相關器。這種光學模式識別系統(tǒng)對于觀測的場景等中的目標識別可以工作良好，但是對于搜索數(shù)據(jù)庫，它們要求用要被搜索的數(shù)據(jù)或者組合的數(shù)據(jù)和參考模式更新SLM。即使用快速SLM，SLM的更新速度也限制后面的應用的相關的速度。注意，作為這里所使用的，術語相關器將被認為包括基于匹配濾波器的系統(tǒng)。

最近，已經(jīng)提出將光學相關的益處應用到高速模式匹配。我們共同未批的專利申請PCT/GB2005/004028和GB0423093.4描述了一種相關器裝置，其使用快速相位調制和并行光學處理來允許高速度相關。

圖1示出該快速光學相關器的第一實施例。該相關器對時態(tài)或順序輸入數(shù)據(jù)流2工作。該數(shù)據(jù)流例如可以是調幅二元光信號，諸如電信中所使用的，并且可以從要搜索特定數(shù)據(jù)的存在的數(shù)據(jù)庫流出。調幅輸入信號2由光電探測器4檢測。檢測的數(shù)據(jù)被用于控制相位調制器6，該相位調制器6調制穩(wěn)定激光器8的相位，以產(chǎn)生時態(tài)二進制相位調制光信號。高速相位調制器在電信領域存在，并且可以處理非常高的輸入數(shù)據(jù)速率。然而數(shù)據(jù)可以任何形式輸入，例如它可以作為調幅電信號到達，并且這些可以直接用來控制相位調制器6。

該相位調制的光數(shù)據(jù)信號被劃分到多個光信道。在該實施例中，每個光信道包括一長度的光纖14₁-14_N，盡管也可以使用其他光波導。每條光纖光信道具有不同的延遲長度，每條光纖相比在前一條光纖具有一增加的延遲，該延遲等于系統(tǒng)的比特速率。從而在該多條光纖14的輸出處，第一光纖將輸出等價于一個特定比特的相位調制信號，而具有增加的延遲的下一條光纖，將輸出前一比特的相位調制信號，以此類推。因此每條光纖的輸出將是信號中的不同比特。因此該裝置將時態(tài)光信號轉換為并行光相位信號。也可以使用光纖以外的光延遲裝置。

每條光纖14的輸出由透鏡28導向到相位調制空間光調制器(SLM)18的一部分上。相位調制空間光調制器18顯示對應于至少一個參考模式(或者其倒轉)的相位調制模式—該參考模式對應于所搜索的某些參考數(shù)據(jù)。

因此，離開SLM的信號的任一光信道的相位，將是對于輸入數(shù)據(jù)的該特定比特施加的相位調制和對參考模式的該部分施加的相位調制的組合。在輸入數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)之間沒有相關的情況下，得到的光信號中不同信道的相位將隨機變化，因此，該信號將具有變化相位的波前。然而，在參考模式與輸入數(shù)據(jù)確切匹配的情況下，結果將是所有光信道具有相同的相位，或者說將產(chǎn)生平面的波前。