Устройство для оптической фильтрации изображения

 

Устройство может применяться для решения задач оптической пространственной фильтрации, в частности , при реставрации фотографической фонограммы.,Целью изобретения является уменьшение поперечных размеров устройства, его удешевление. и упрощение. Устройство содержит одну линзу, которая используется как для прямого, так и для обратного преобразования фазы. Изображение, записанное на транспаранте, проектируется вдоль оптической оси коллимированного источника, расположенной под некоторым углом к оптической оси линзы. Прошедшее через линзу изображение системой двух зеркал, между которыми расположен пространственный фршьтр, переводится на другую оптическую ось, расположенную под тем же углом.к оптической оси линзы, и пройдя ее, фиксируется регистратором, расположенным, как и транспарант, в передней фокальной плоскости линзы. Такая конструкция позволяет уменьшить поперечные размеры устройства, упростить его и удешевить. 1 ил. (Л to to о Од ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я) 4 G 06 С 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ

СР(у..-,„-, „

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ " - Е1."Я (21) 3731501/24-24 (22) 03.05.84 (46) 30.03.86. Бюл. 12 (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский кинофотоинститут (72) А. А. Лапидес (53) 681.3(О88,8) (56) Гудмен Дж. Введение в Фурьеоптику. М3, Мир, 1 970, с, 221-224.

Авторское свидетельство НРБ

В 28522, кл, С 02 В 9/64, 1 979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛ11 ОПТИЧЕСКОЙ

ФИЛЬТРАЦИИ. ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Устройство может применяться для решения задач оптической про= странственной фильтрации, в частности, при реставрации фотографической фонограммы.,Целью изобретения является уменьшение поперечных размеров устройства, его удешевление, ÄÄSUÄÄ 1 221665 А и упрощение. Устройство содержит одну линзу, которая используется . как для прямого, так и для обратно.го преобразования фазы, Иэображение, записанное на транспаранте, проектируется вдоль оптической оси коллимированного источника, расположенной под некоторым углом к оптической оси линзы. Прошедшее через линзу изображение системой двух зеркал, между которыми расположен пространственный фильтр, переводится на другую оптическую ось, расположенную под тем же углом .к оптической оси линзы, и пройдя ее, фиксируется регистратором, расположенным, как и транспарант, в передней фокальной плоскости линзы. Такая конструкция позволяет уменьшить поперечные раз- ( меры устройства, упростить его u удешевить. 1 ил.

1221665

Изобретение относится к ус гройствам, в которых математические операции выполняются с помощью оптических элементов, и может быть использовано при решении задач пространственной оптической фильтрации (реставрация, корреляционный анализ, вычитание изображений и т.д.), в частности при реставрации фотографической фонограммы.

Цель изобретения — уменьшение поперечных размеров устройства, его удешевление и упрощение.

На фиг, 1 представлена оптическая схема устройства; на фиг. 2 — схема хода лучей в устройстве.

Устройство для оптической фильтрации изображений содержит источник I света, коллиматор 2, оптический элемент прямого-обратного преобразования Фурье, выполненный в виде пропускающего элемента, например, в ви- . де тонкой линзы 3, транспарант 4, на котором записано корректируемое изображение, пространственнь1й фильтр

5, регистратор 6, первое 7 и второе 8 отражающие зеркала, корректируемое изображение 9, откорректированное изображение 10.

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1 света преобразуется коллиматором 2 в плоскую волну, которая освещает корректируемое иэображение 9, записанное на транспаранте 4.

Плоская волна распространяется в направлении, параллельном прямой, соединяющей центр корректируемого изображения 9 и центр 0 линзы 3.

Так как корректируемое изображение

9 смещено на расстояние Ц от оптической оси 00„, удовлетворяющее условию

d =И о > то направление распространения плоской волны составляет угол о с оптической осью 00». Плоская волна дифрагирует на корректируемом изображении 9 (на фиг. 2 представлены только лучи, не испытавшие дифракции) . В отсутствие зеркала 7 в задней фокальной плоскости линзы 3 преобразования Фурье сформировался бы спектр предметра с центром в точ-.. ке A„ (эта точка совпадает с центром сходимости параллельного пучка, распространяющегося под углом Ы к оптической оси). Так как d — угол, образованный оптической осью 00, и

5

1О

50 прямой, соединяющей центры линзы 3 преобразования Фурье и одното из зеркал (например 7), центр зеркала 7 лежит на побочной оптической оси линзы 3 преобразования Фурье, вдоль которой распространяется плоская волна от коллиматора 2, Расстояние от центра зеркала 7 (8) до оси 00» составляет Г t> 6 / (1+

+ sin oL) поэтому расстояние от центра 0 линзы 3 преобразования Фурье до центра зеркала 7 (8) составГ ляет величину а так как (,1+ 5 Ы)CoqOL расстояние от центра зеркала 7 до (" (3 4 5ру ) т ° e ° равно

Г1,1о /(1 + sin,cE) расстоянию от центра зеркала 7 до оптической оси 00

Так как угол между плоскостью зеркала 7 и перпендикуляром из центра зеркала 7 на оптическую . ось 00» есть(- — 1 -t), а в данном устройстве

П! 2-d р = — указанный угол составляет 2 п12+ А величину равную величине угла (p + d.) между плоскостью зеркала 7 и побочной оптической осью

0А . Это означает, что луч, распространяющийся вдоль OA „ после отражения от зеркала 7,. распространяется вдоль перпендикуляра, опущенного из центра зеркала 7 на оптическую ось 00„ . Это означает, что изображение точки А„ в зеркале 7 лежит на оптической оси 00„, а пространственный спектр корректируемого изоб-. ражения лежит вокруг этой точки, причем ось 00 лежит в плоскости прост1 ранственных частот. В этой плоскости установлен пространственный фильтр

5, который корректирует пространственный спектр.

Зеркало 8 установлено симметрично зеркалу 7, поэтому.откорректированное изображение 10 оказывается расположенным на регистраторе 6 симметрично корректируемому изображению 9.

Все параметры устройства определяются величинами F и о1.. Также как и во всех устройствах оптической фильтрации параметр C следует выбирать по воэможности большим, чтобы увеличить масштаб пространственного спектра (а, следовательно, и пространственного фильтра 5). Ha napa12216 5 метр d в данном устройстве наложено ограничение агс о "JFC<9 (0,3. Левое неравенство определяется размерами корректируемого изображения 9 и совместно с условием cl = F t;: означает, что линейньпi размер г изображения 9 не должен превосходить величины cl (в противном случае произойдет частичное перекрытие корректируемого

9 и откорректированного 10 изображе- 10 ний) . Правое неравенство означает, что угол с1. должен быть достаточно малым. Пространственный спектр формируется не в фокальной плоскости, а на сфере радиуса F с центром в О, 15

При малых углах ol это различие несущественно и этим отличием можно пренебречь. При больших о, например при М )0,3, появляющиеся искажения необходимо дополнительно компен- щ сировать.

В данном устройстве погрешности определяются точностью используемых юстировочных приспособлений и допустимым уровнем искажений в откоррек- 25 тированном иэображении.

Юстировкой с помощью обычно используемых в оптических исследованиях манипуляторов (линейная точность порядка 10 мкм, угловая — порядка 30 нескольких минут) можно добиться пренебрежимо малых искажений. Неточность или невозможность юстировки одних оптических элементов может быть компенсирована дополнительной подъюстировкой других. Например, пусть одно из зеркал, например 7,, установлено под углом p,, отличаYt 2-oL ющимся от на некоторую малую

40 величину. Это приводит к смещению ,пространственнога спектра от оси 00 1 в сторону, Соответственно придется сместить и пространственный фильтр 5.

Кроме того, откорректированное изображение 10 сместится в плоскости в сторону, что может быть скомпенсировано соответствующим смещением средств-отображения откорректированного иэображения. Аналогично неточность установки корректируемого изображения 9 (например, смещение его иэ плоскости vp) может быть скомпенсирована соответствующим смещением средств отображения откорректированного изображения. При таком смещении откорректированное изображение получают с некоторым увеличением или уменьшением.

Применение предлагаемого устройства для создания макета рестраврации фонограмм позволяет отказаться от создания крайне сложного, дорогого устройства сопряжения скоростей протяжки пленок и, таким образом, обеспечивает выполнение поставленной цели.

Формула изобретения

Устройство для оптической фильтрации изображения, содержащее оптический элемент прямого-обратного преобразования Фурье, в передней фокальной плоскости которого симметрично

его оптической оси установлены регистраторы и транспарант, на котором записано корректируемое изображение, вход транспаранта через коллиматор оптически связан с выходом источника света, на оптической оси оптического элемента прямого-обратного преобразования Фурье установлен пространственный фильтр, .о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью уменьшения .поперечных Размеров устройства, его удешевления и упрощения, в него введены первое и второе отражающие зеркала, установленные симметрично относительно оптической оси оптического .элемента прямого-обратного преобразования Фурье, который выполнен в виде пропускающего элемента, главная плоскость которого перпендикулярна плоскости установки пространственного фильтра, который расположен между главной и задней фокальной плоскостями пропускающего элемента, а также между первым и вторым отражающими зеркалами, причем выход транспаранта через главную точку пропускающего элемента связан с входом первого отражающего зеркала, выход которого через пространственный фильтр связан с входом второго отражающего зеркала, выход которого через главную точку пропускающего элемента связан с входом регистратора.

1221665

01.Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ.19!4/55

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

Составитель Ю. Козлов

Редактор Н. Воловик Техред Н,Бонкало Корректор А.Обручар