第七章全息存储的应用前景 由于数据读出的高度并行性和可能的全光学 无运动部件存取方式,光学全息存储将同时 具有容量大、数据传输速率高、随机存取时 间短三项优点,此外还具有冗余度高的特点 全息存储关系数据库、全息数字数据存储的 新颖结构、模式识别与相关器、关联存储器、 三维全息存储盘
第七章 全息存储的应用前景 ◼ 由于数据读出的高度并行性和可能的全光学 无运动部件存取方式，光学全息存储将同时 具有容量大、数据传输速率高、随机存取时 间短三项优点，此外还具有冗余度高的特点。 ◼ 全息存储关系数据库、全息数字数据存储的 新颖结构、模式识别与相关器、关联存储器、 三维全息存储盘
7,1.1全息存储关系型数据库 ■输入/输出通道是目前数据库系统的瓶颈。全息存 储器的高度并行性、整页存储、整页读出特点, 可解决数据库系统的瓶颈。 关系型数据一般是平面格式文件或表格形式,每 行对应一条记录,而列则给出数据的属性。这样 的二维数据格式与全息存储的页面式格式非常吻 人 ■数据库系统中大多数的数据恢复操作是基于查询 的,即根据内容进行读取,而不是按照物理地址 全息存储器恰好可以提供全部数据库的快速内容 搜索
7.1.1 全息存储关系型数据库 ◼ 输入/输出通道是目前数据库系统的瓶颈。全息存 储器的高度并行性、整页存储、整页读出特点， 可解决数据库系统的瓶颈。 ◼ 关系型数据一般是平面格式文件或表格形式，每 行对应一条记录，而列则给出数据的属性。这样 的二维数据格式与全息存储的页面式格式非常吻 合。 ◼ 数据库系统中大多数的数据恢复操作是基于查询 的，即根据内容进行读取，而不是按照物理地址。 全息存储器恰好可以提供全部数据库的快速内容 搜索
全息关系型数据库的光学系统 小息 图 潜望镜 两种读出方式:SF 线性平移台 S1激光器 基于地址的数据 L i VBS 读出; 参考光束生成子系统 基于内容的数据 La 读出。 L 4 L CCD ↓Ro 图像光東探测 SLM 图像光束生成子系统 参考光束探测
全息关系型数据库的光学系统 示意图 两种读出方式： ➢基于地址的数据 读出； ➢基于内容的数据 读出
71.3全息数据存储的新颖结构 优点: 光电子SLM/ 在这一模块中由于采用共轭读 参考光束 出方式,衍射光逆向经过信号光 束记录时所通过的路径,不需要 额外的再现光路和成像系统,因 BaTiO3 此模块内元件可以互相紧挨着放 置,有助于减少系统的造价 共轭方式还校正了线性位相畸 变。 液晶光束偏转器 每个像元具有存储、光探测和 共轭参考光東 调制功能;具有动态刷新功能 图7.3紧凑型集成化的角度复用全息存储模块
7.1.3 全息数据存储的新颖结构 优点： ➢在这一模块中由于采用共轭读 出方式，衍射光逆向经过信号光 束记录时所通过的路径，不需要 额外的再现光路和成像系统，因 此模块内元件可以互相紧挨着放 置，有助于减少系统的造价。 ➢共轭方式还校正了线性位相畸 变。 ➢每个像元具有存储、光探测和 调制功能；具有动态刷新功能
波长复用全息数字数据 存储系统 可以自动存储、恢cD 复数字数据; 主计算机 能够降低存储器的 成本,使存储器更 Linbo 加紧凑 输助计算机 SLM S λ/2S 示波器
波长复用全息数字数据 存储系统 可以自动存储、恢 复数字数据； 能够降低存储器的 成本，使存储器更 加紧凑
7.2.2模式识别与相关器 用一幅存储的图像照射晶体,就会产生一个近似于 参考光束的光束。用一块透镜可把此光波聚焦在 个小斑点上,它的侧向位置由上述角度决定,因而 这一侧向位置显示了输入图像的身份。 如果用来照射晶体的图像不属于存储模式库,结果 将得到多个参考光束,因而就有多个聚焦光点。每 个光点的亮度与输入的图像同每一个存储模式之间 的相似程度成比例。即光点阵列就是依据输入图像 与存储的图像的识别和分类。实现模式识别。 可以充分发挥光学的高速并行处理能力,克服通常 光学模式识别系统中串行按位存储器产生的数据通 过瓶颈
7.2.2 模式识别与相关器 ◼ 用一幅存储的图像照射晶体，就会产生一个近似于 参考光束的光束。用一块透镜可把此光波聚焦在一 个小斑点上，它的侧向位置由上述角度决定，因而 这一侧向位置显示了输入图像的身份。 ◼ 如果用来照射晶体的图像不属于存储模式库，结果 将得到多个参考光束，因而就有多个聚焦光点。每 个光点的亮度与输入的图像同每一个存储模式之间 的相似程度成比例。即光点阵列就是依据输入图像 与存储的图像的识别和分类。实现模式识别。 ◼ 可以充分发挥光学的高速并行处理能力，克服通常 光学模式识别系统中串行按位存储器产生的数据通 过瓶颈
全息匹配滤波器制作和 相关识别原理 FTL FTL 记录介质 f f FTL:傅里叶变换透镜
全息匹配滤波器制作和 相关识别原理
全息匹配滤波器制作和 相关识别原理 这种相关检测一般包括两个步骤。第一步用全息方 法制作匹配滤波器H(μ,U),匹配滤波器定义为与目标信号 g(x,y)的频谱G(p,y复共轭的空间滤波器,即H(,) G‘(H,)。将目标信号g(x,y)放在输入平面P1,上,在P2平面放 置记录介质并引入平行参考光束记录傅里叶变换全息图。在线性 记录条件下,全息图的复振幅透过率t(,)正比于曝光光强,即 t(u, v)oc IG(u, v)+ Aexp(- j2rufsin0)2 oc A2+G(u, v)2+AG*(u, v)exp(-j2Tufsin0) +AG(u, v)exp(j2rufsinB) (7-9) 式中第三项是我们所要求的匹配滤波函数,多出的线性相位因子 将使相关输出函数在P3平面上的位置偏离开中心原点
全息匹配滤波器制作和 相关识别原理
全息匹配滤波器制作和 相关识别原理 第二步是进行相关识别,此时设位于P1平面的输入信号为 f(x,y),由目标信号和其它信号组成,全息图复位于P2平面上, 挡掉参考光,则全息图的输出为t(,y)F(p,y);经过透镜FTL2作 逆傅里叶变换,在P3平面上的场分布亦由三项组成,其中第一项 对称于像面坐标原点分布,第二项是以点(一 fine,0),为中心 分布的卷积函数,第三项是以点(fsin,0)为中心分布的相关函 数,既包含了目标信号的自相关,又包含了目标信号与其它信号 的互相关,这正是我们所需要的。可以根据是否出现自相关峰值 以及它的位置判断输入信号中是否存在目标信号及其在输入平面 的位置
全息匹配滤波器制作和 相关识别原理
小车制导中全息存储光学 相关器示意图 FTL FTLy SLM SF 石At记录介质 CCD 信号光束4 参考光束 至计算机 实时视频输入
小车制导中全息存储光学 相关器示意图