Устройство для оптической обработки информации

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ, содержащее последовательно расположенные на оптической оси источник монохроматического излучения, коидёнсорную линзу , отражательный пространственночастотный фильтр, снабженный корректирующей микроапертурой, первый Фурье-преобразующий элемент, отражающий пространственный модулятор света, который оптически связан через первый Фурьё-преобразующий элемент , отражательный пространственночастотный шьтр и второй Фурье-преобразукщий элемент с входом регистрирующего блока, причем первый и второй Фурье-преобразующие элементы выполнены в ввде зеркальных сегментов , электрический вход отражающего пространственного модулятора света является входом устройства, а выход регистрирующего блока - выход М4 уст ррйства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности , в него введен модулятор света, расположенный между источником монохр 1атического излучения и конденсорной линзой, второй Фурье-преобразующий элемент снабжен механизмом двухкоординатного перемещения перпендикулярно оптической оси, а реги-f стрирукяций блок выполнен в виде интегратора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ФЮЛНО

PECflVSJNH @ С. 06 G 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРИТЬЙ н aglOpcHENIV СВИДВТВЛЬСГВУ (2!) 363884I/24-24 (22) 29.08.83 (46) 23.1f.84. Бюл. F 43 (72) Б.И. Спектор (7f) Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола (53) 681.333(088.8) (56) f. Василенко Г.И. Голографическое опознавание образов. "Советское радио", 3977.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 964666, кл. G 06 G 9/00, 198f (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ ИНФОРИАЦИИ, содержащее последовательно расположенные на оптической оси источник монохроматического излучения, конденсорную линзу, отражательный пространственночастотный фильтр, снабженный корректирующей микроапертурой, первый

Фурье-преобразующий элемент, отражающий пространственный модулятор

Я0ь! 125 3 A света, который оптически связан через первый Фурье-преобразующий элемент, отражательный пространственно" частотный фильтр и второй Фурье-npe" образующий элемент с входом регистрирующего блока, причем первый и второй ФУрье-преобразующие элементы выполнены в виде зеркальных сегментов, электрический вход отражающего пространственного модулятора света является входом устройства, а выход регистрирующего блока — выходом уст ройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, .с целью повышения точности, в него введен модулятор света, расположенный между источником моно- Е хроматического излучения и конденсорной линзой, второй Фурье-преобразующий элемент снабжен механизмом двухкоординатного перемещения перпендикулярно оптической оси, а реги Q стрирующий блок выполнен в виде интегратора.

1- 1125635 2

Изобретение относится к аналоговой разующий элемент отражающий вычислительной технике, а именна к устройствам, в которых математичес- оптически связан через первый Фурьекие операции выполняются с помощью преобразующий элемент, отражательный оптических элементов. пространственно-частотный фильтр и

Известно устройство для оптичес- второй Фурье-преобразующий элемент с кой обработки информации, в котором входом регистрирующего блока причем

Ф для получения взаимно корреляцион- первый и второй Фурье-преобразующие ной функции используется согласован- элементы выполнены в виде зеркальный голографический фильтр f1 ). 10 ных сегментов, электрический вход отОднако температурные и механичес- ражающего пространственного модулякие воздействия на элементы оптичес- тора света является входом устройсткой схемы оказывают сильное влияние ва., а выход регистрирующего блока— на точность вычислений. выходом устройства, введен модулятор

Наиболее близким к изобретению по 15 света, расположенный между источник те хнической сущности и достигаемому монохроматического излучения и коно ником результату является устройство для денсорной линзой, второй Фурье-преоптической обработки информации, со-. образующий элемент снабжен механизмом держащее последовательно расположен- двухкоординатного перемещения первые на оптической оси источник моно- 20 пендикулярно оптической оси, а рехроматического излучения, конденсор- гистрирующий блок выполнен в виде ную линзу, отражательный пространст- . интегратора. венно-частотный фильтр, снабженный На чертеже представлена схема корректирующей микроапертурой, первый устройства.

Фурье-преобразующий элемент, отражаю-25 щнй пространственный модулятор света устройство содержит размещенные

t который оптически связан через первый н оптической оси источник 1 монохроурье- еобраэ щ и элемент отража- матического излучения 1 модулятор 2;

Э тельный пространственно-частотный света, конденсорную линзу 3, отражаф ьтр и второй Ф рье-преобраз щ и 30 тельный пРостРанственно-частотный элемент, с входом регистрирующего фильтр 4, первый Фурье-преобразуюблока, причем первый и второй Фурье- щий элемент 5, выполненный в виде преобразующие элементы выполнены в зеРкального элемента, отРажающий виде зеркальных сегментов, электрипространственный модулятор 6 света, ческий вход отра его ространст- второй Фурье-преобразующий элемент

3S

У венного модулятора света является также выполненный в виде зеркального входом устройства, а выход регистри- сегмента 7, снабженный механизмом 8 р щего блока - выходом устройст- двУхкооРДннатнога пеРемеЩениЯ, и Рева (2$ гистрирующнй блок 9.

Однако известное устройство харак- УСТРойство Работает следУющи

40 теризуется недостаточно высокой точностью (низкое отношение сиг- . Луч света от источника 1, проходя нал/шум), невысоким коэффициентом модулятор 2, фокусируется конденсориспользования энергии светового поной линзой 3 и через отверстие фильттока, которые обусловлены самой голо- ра 4 попадает на первый зеркальный

45 графической формой за си фи ьтра, сегмент 5 который коллнмирует луч особенно отражательного. и направляет его на светомодулируюцель изобретения — повышение точ- щУю поверхность модулЯтоРа 6 света, ности и увеличение коэффициента исна который поступает обрабатываемое пользования энергии светового потока. изображение. Промодулированный свето 50 вои пучок возвращается отражающей

Поставленная цель достигается поверхностью модулятора 6 света на тем, что в устройство, содержащее первый зеркальный сегмент 5 и в виде последовательно расположенные на оп- Фурье-образа фо кусируется нм на оттической оси источник монохроматичес- ражающую поверхность пространственнокого излучения, конденсорную линзу 55 частотного фильт 4 .

1 pa,.которыи в струкотражательный пространственно-частот-. туре устройств а выполняет функции ный фильтр, снабженный корректирующей предобработки изображений, в частносмикроапертурой, первый Фурье-преоб- ти может выполнять я ь операции оконту3 ривания, улучшения качества и др.

Затем луч снова отражается и попадает на поверхность второго зеркального сегмента 7, который выполняет обратное преобразование Фурье и направ- ляет его на регистрирующий блок 9, который формирует результат обратного Фурье преобразования во входной плоскости блока 9. При этом, когда на модулятор 2 подается сигнал, соот- 30 ветствующий значению интенсивности в одной из точек эталона, зеркальный сегмент 7, снабженный механизмом 8 двухкоординатного перемещения, устанавливается в положение, соответствующее этой точке эталона,,в результате чего в выходной плоскости блока 9 происходит соответствующее смещение .и модуляция входного изображения.

А сумма таких смещений дает в коиеч- 20 ном итоге взаимно корреляционную функцию. При этом блок регистрации должен обладать возможностью накопления или интегрирования информации.

Причем, можно оценить характерные 2S времена накопления. Это время должно быть равно произведению времени, затрачиваемому механической системой на единичный шаг на размерность эталона. 30

Существуют задачи, в которых количество таких перемещений не превыша,ет нескольких сотен. Тогда при существующих в настоящее время шаговых двигателях с характерными час- тотами 30-60 кГц общее время не пре35 вышает 20-40 мс„ что согласуется с временем накопления стандартных видиконов.

В случае больших размерностей эталона, содержащих 30 -10 элемен3 Ф 40 тарных смещений, в качестве регистрирующего блока возможно применение фоторегистрирующих материалов или люминофоров с большой помятью или цифровой памяти.

635 4 частотного фильтра 4 сводятся к предварительной обработке изображения с целью выделения постоянной составляющей входного изображения, оконтуривания и др., что в конечном итоге влияет на величину отношения сигнал/ шум в выходной корреляционной плоскости. Предварительное оконтуривание и устранение постоянной составляющей приводит к значительному обострению корреляционных пиков, что облегчает их последующее детектирование.

В сулчае, когда условия решаемой задачи не связаны с ограничением но времени, есть возможность еще большего повышения точности устройства за счет воэможности обойти проблемы, связанные с конечным динамическим диапазоном модулятора 2.

В этом случае модулятор выполняется бистабильным, например, в виде электромеханического устройства (затвора) с максимальным динамическим диапазоном, а экспозиция, т.е. время, которое он открыт, устанавливается пропорционально значению интенсивности в данной точке эталона. При этом подвижный сегмент 7 во время экспозиции остается неподвижен. В качестве регистрирующего блока могут быть использованы фоторегистрирующие материалы, обладающие большой памятью (например, фотопленка).

Дополнительным преимуществом предлагаемого технического решения является возможность вычисления корреляционных функций с "гибким этан лоном, т.е. поскольку эталон формируется последовательными сдвигами элемента 7, а управление этими сдвигами и модулятором 2 находится "в ру-!! ках исследователя, то можно в процессе обработки вводить различные коррекции формы эталона. В этом случае эталон находится в памяти вычислительной машины, на магнитной ленте и т.д. и может оперативно подвергаться различного рода искажениям (изменениям} .!

3а счет новой совокупности конструктивных элементов предлагаемого устройства функции пространственно50

ВНИИПИ Заказ 8542/38 Тираж 698 Подписиое

Филиал ППП *йатеит", r.Уигород, ул.Проектная, 4