Оптическое устройство для обработки информации

 

ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси лазер, монохроматический формирователь, содержащий микрообъектив, точечную диафрагму и коллимирующий объектив, транспарант , первый.Фурье-преобразующий объектив , амплитудно-фазовый фильтр пространственных частот, второй Фурьепреобразующий объектив и первый фотоприемный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности-и скорости измерений , в него введены первый и второй усилители, блок сравнения, электро- . привод, отсчетный блок, цифровой индикатор и измерительньп канал, состоящий из двух подканалов, первый из которых расположен на основной оптической оси и включает регулируемую щелевую диафрагму, расположенную в,частотной плоскости второго Фурье-преобразующего объектива, и проектирующий объектив, а второй подканал расположен на дополнительной оптической оси, ориентированой под углом к основной, и включает светоделитель, размещенный между вторым Фурье-преобразующим объективом и регулируемой щелевой диафрагмой, щелевую диафрагму с неизменяемой шириной щели, объектив и второй фотоприемньп блок, при этом выходы первого и второго фотоприемных блоков соответственно через первый и второй усилители подключены соответственно к первому и второму входам блика |ИЖА сравнения, выход которого подключен к входу электропривода, выход которого подключен к входу отсчетного блока, пёрвьш и второй выходы кото« рого подключены к входам соответ-ственно цифрового индикатора и со регулируемой щелевой диафрагмы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

О9) SU (ll l 1 11 G 06 G 9/00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3611167/24-24 (22) 17.06.83 (46) 23.10.84 Бюл. № 39 (72) И.Н.Спиридонов и А.С.Прибыловский (53) 681.32(088.8) (56) 1. Гопкинс Р.И. и др.; Измерение и распределение энергии в оптических изображениях. — В кн. "Оценка качества оптического изображения".

М., Геодезиздат, 1959, с. 197-214.

2. Корзенко О.Н., Голущенко В.К.

Улучшение качества фотоизображений с помощью оптической обработки.

"Зарубежная радиоэлектроника", 1974, ¹ 8, с. 84-97 (прототип). (54) (57) ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси лазер, монохроматический формирователь, содержащий микрообъектив, точечную диафрагму

-и коллимирующий объектив, транспарант, первый. Фурье-преобразующий объектив, амплитудно-фазовый фильтр пространственных частот, второй Фурьепреобразующий объектив и первый фотоприемный блок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности-и скорости измерений, в него введены первый и второй усилители, блок сравнения, электропривод, отсчеткый блок, цифровой индикатор и измерительный канал, состоящий из двух поцканалов, первый из которых расположен на основной оптической оси и включает регулируемую щелевую диафрагму, расположенную в частотной плоскости второго

Фурье-преобразующего объектива, и про ектирующий объектив, а второй подканал расположен на дополнительной оптической оси, ориентированой под углом к основной, и включает светоделитель, размещенный между вторым Фурье-преобразующим объективом и регулируемой щелевой диафрагмой, щелевую диафрагму с неизменяемой шириной щели, объектив и второй фотоприемный блок, при этом выходы первого и второго фотоприемных блоков соответственно через первый и вто рой усилители подключены соответствен но к первому и второму входам блОка сравнения, выход которого подключен к входу электропривода, выход которого подключен к входу отсчетного блока, первый и второй выходы которого подключены к входам соответ- . ственно цифрового индикатора и регулируемой щелевой диафрагмы.

1120373

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а более конкретно к устройствам для определения разрешающей способности (PC) аэрофотоснимков, и может быть исполь. зовано в приборах оптической обработки информации.

Нри аэрофотосъемке в результате действия различных факторов (таких, как термобарические аберрации, атмос- 1О ферная дымка и т.п.) происходит искажение оптической передаточной функции (ОПФ) системы атмосфера— объектив — фотоматериал. В результате разрешающая способность фото- 15 снимка снижается, что приводит к уменьшению вероятности распознавания малоразмерных объективов. Иоэтому при обработке фотоснимков измеряют их разрешающую способность. го

Известно устройство для оценки

РС по точечным объектам, которое может быть использовано для измерения

РС фотоснимка, состоящее из источника излучения, формирующей оптичес- 25 кой системы, набора кольцевых диафрагм и фотоприемного устройства jlj .

Однако использование набора кольцевых диафрагм обуславливает требование высокой прецизионности к измери- 30 тельному узлу и делает устройство неудобным в эксплуатации. Кроме того, возникают сложности с измерением малых световых потоков, а время, затрачиваемое на графические и вычислительные работы, велико.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ко, герентно-оптическое устройство для пространственно-частотной фильтрации, содержащее последовательно рас" положенные на одной оптической оси лазер, формирующую оптическую систему, транспарант, первый Фурье-преобразующий объектив, амплитуднофазовый фильтр пространственных ;.астот, второй Фурье-преобразующий объектив и фотоприемное устройство j2) .

Однако известное устройство предназначено только для улучшения качества фотоснимков, обладает низкой степенью автоматизации и требует определенной перестройки для выполнения операции измерения РС.

Целью изобретения является повышение точности и скорости измерений.

Для достижения поставленной цели ,в устройство, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси лазер, монохроматический формирователь, содержащий микрообъектив, точечную диафрагму и коллимирующий объектив, транспарант, первый

Фурье-преобразующий объектив, ампли-, тудно-фазовый фильтр пространственных частот, второй Фурье-преобразующий объектив и первый фотоприемныи блок, введены первый и второй усилители, блок сравнения, электропривод, отсчетный блок, цифровой индикатор и измерительный канал, состоящий из двух подканалов, первый из которых расположен.на основной оптической оси и включает регулируемую щелевую диафрагму, расположенную в частотной плоскости второго Фурье-преобразующего объектива и проектирующий объектив, а второй подканал расположен на дополнительной оптической оси, ориентированной под углом к основной, и включает светоделитель, размещенный между вторым Фурье-преобразующим объективом и регулируемой щелевой диафрагмой, щелевую диафрагму с неизменяемой шириной щетпл, объектив и второй фотоприемный блок, при этом выходы первого и второго фотоприемных блоков соответственно через первый и второй усилители подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения, выход которого подключен к входу электропривода, выход которого подключен к входу отсчетного блока, первый и второй выходы которого подключены к входам соответственно цифрового индикатора и регулируемой щелевой диафрагмы.

На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит расположенные последовательно на основной оптической оси лазер 1, монохроматлческий формирователь состоящий из микрообъектива 2, точечной диафрагмы 3 и коллимирующего объектива 4, транспарант 5, например, в виде фотоснимка со "скачком плотности", первый Фурьепреобразующий объектив 6, амплитудно-фазовый фильтр 7 пространственных частот, второй Фурье-преобразующий объектив 8, регулируемую щелевую диафрагму 9, проектирующий объектив 10, фотоприемный блок 11, усизплтель 12, блок 13 сравнения, блок управления регулируемой щелевой диафрагмой, состоящий из электропривода 14 и от1120

373

8!2

J Пхх1ххх

ОЛ=

J h(xj3x о (6) (э "125@ 1 (р х э (2) 3 счетного блока 15 (выполненного, например, в виде микрометрического винта), цифровой индикатор 16, а также светоделитель 17 и последовательно расположенные на дополнительной опти- 5 ческой оси (ориентированной под углом к основной) щелевую диафрагму 18 с неизменяемой шириной щели, объектив 19, фотоприемный блок 20 и усилитель 21. 10

Устройство работает следующим образом.

Транспарант 5 в виде фотоснимка со

"скачком плотности " освещается плоской монохроматической волной све- 15 та от лазера t, сформированной монохроматическим формирователем (оптическим блоком), содержащим микрообъектив 2, точечную диафрагму 3 и коллимирующий объектив 4.

В частотной плоскости первого

Фурье-преобразующего объектива 6 фор.мируется волновой фронт, амплитуда которого с точностью до постоянного множителя определяется выражением 25. ях =р{ф(х11п сз ях1" „1 ц х1х (1) где A (4 1 — амплитуда волновог о фронта в частотной плоскости первого

Фурье-преобразующего объектива, ф() — коэффициент амплитудпропускания фо 35 тоснимка, F (((x))- оператор Фурье-прео б р аз ов ания, о Я1 — дельта-функция

Дирака, 40 х — пространственная частота, h(9х) — одномерная .оптическая передаточная функция системы атмосфера-объектив.пленка.

Коэффициент амплитудного пропускания 1 фильтра 7 описывается формулой

50 где 4э — пространственная частота.

Амплитуда волнового фронта А (4 ) за фильтром 7 определяется с точностью до постоянного множителя. выражением

Л А1п М Ю-4(, . (З1

В частотной плоскости второго Фурье-преобразующего объектива 8 формируется волновой фронт, амплитуда которого пропорциональна ФРЛ системы атмосфера-объектив-пленка

А(х) = F(h(3„)3 = (к } (4) где h(X) — ФРЛ системы атмосфераобъектив-пленка.

Щелевая диафрагма 9 установлена с полным раскрытием щели, величина которой определяется минимальным значением измеряемой РС. Объектив 10 строит изображение выходного зрачка второго Фурье-преобразующего объекЪ тива 8 в плоскости фотоприемного блока 11,(например, фотокатбда ФЭУ).

Регистрируя это распределение и обрабатывая сигнал с помощью электрических блоков, получаем РС фотоснимка в соответствии с формулой

К э (61 где Й - PC фотоснимка, — коэффициент;

3 — ширина линии, отсекающей от ФРЛ системы атмосфераобъектив-пленка ЗОБ энергии.

При этом определяется из уравнения

С этой целью сигнал с фотоприемного блока 11 через усилитель 12 поступает на вход блока 13 сравнения, на второй вход которого одновременно поступает опорный сигнал с фотоприемного блока 20. С выхода блока 13 сравнения сигнал, пропорциональный отношению величин сигналов на первом и втором его входах, поступает на вход блока управления регулируемой щелевой диафрагмой, при этом

I включается электропривод.14, связанный с микрометрическим винтом отсчетного блока 15. При уменьшении сигнала, поступающего с фотоприемного блока 11, по сравнению.с опорным сигналом в 3,3 раза с блока сравнения на электропривод поступает сигнал

1120373

Составитель А.Баранов

ТехРед М.Тепер Корректор С.Черни

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 7745/38

Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

"Остановка" (например, размыкается реле). Значение ширины щели диафрагмы 9 и обратно пропорциональная этой величине PC фотоснимка отображаются на индикаторе 16.

Для ввода эталонного сигнала используется вторая (дополнительная) часть измерительного канала, состоящая из светоделителя 17, с помощью которого частотная плоскость второго

Фурье-преобразующего объектива 8 измеЛ няет свое положение в пространстве, установленной в этой плоскости диафрагмы 18 с неизменяемой шириной щели, размеры которой совпадают с исходными значениями щели диафрагмы 9, объектива 19, фотоприемного блока 20 и усилителя 21, которые установлены и работают аналогично объективу 10, фотоприемному блоку 11 и усилителю 12 основной части измерительного канала.

Изобретение позволяет улучшить качество фотоснимков, а также повысить оперативность определения разрешающей способности фотоснимка по сравнению с известными устройствами.