光学相关模式识别以光学傅里叶变换为基础,相对于传统的数字模式识别方法,具有高速运算、并行处理且不受输入图像尺寸限制等优点,在军事、工业等领域具有广泛的应用前景。匹配滤波光学相关识别中,相关峰值对目标的尺度缩放、角度旋转等变化非常敏感。为了实现目标的畸变不变识别,论文研究了Vander Lugt型光学相关器中匹配滤波器的设计、光学显示和相关识别实验等问题。主要研究内容有:首先,建立摄影成像模型,定量分析了目标的尺度缩放、面内角度旋转、视角变化和灰度分布对相关输出的影响,并给出训练样本选取所满足的畸变间隔条件。其次,在总结传统综合鉴别函数滤波器设计方法的基础上,重点研究了优化折中综合鉴别函数(OTSDF)滤波器的训练样本和参数选取、分类识别特性、噪声和背景抑制特性,提出匹配滤波器的设计方案,并用OTSDF滤波器实现了四类目标在0~360°视角变化范围内的分类识别。针对传统匹配滤波器算法对复杂背景中目标识别率低的问题,提出一种基于频谱分析的最小背景能量优化折中综合鉴别函数(MBE-OTSDF)滤波器,可有效抑制固定背景噪声干扰,提高相关输出信噪比。在此基础上,研究了云层背景目标和地面机场目标的匹配滤波器设计和相关识别特性。为了解决空间光调制器与匹配滤波器的动态范围不一致问题,根据最小欧氏距离投影原理,在实测空间光调制器振幅和相位调制特性的基础上,提出常规匹配滤波器的映射编码算法和OTSDF滤波器的优化查表算法。利用2f相关识别系统,进行了光学相关识别实验,验证了OTSDF滤波器设计和编码方法的有效性。最后建立了匹配滤波相关识别的误差模型,根据仿真结果,分析了复位误差、部分匹配误差和定位误差对相关输出的影响。