Голографическое вычислительное устройство

 

Использование: в оптоэлектронных устройствах распознавания образов. Сущность: в голографическом устройстве последовательно оптически расположены дополнительная регистрирующая среда, первый Фурье-объектив, согласованный фильтр, амплитудный корректирующий фильтр, второй Фурье-объектив, режекторный фильтр и основная регистрирующая среда. При этом каждая из регистрирующих сред снабжена соответствующими элементами формирования опорных и считывающих пучков излучения, а источник излучения оптически связан с одной из регистрирующих сред. Осуществление итерационной процедуры фильтрации позволяет увеличить точность вычислений. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам когерентной оптической обработки информации и голографии и может быть использовано при построении нейронно-подобных вычислительных систем, в частности систем, работающих по принципу ассоциативной памяти. Известно устройство для выделения изображений на известном мешающем фоне, содержащее последовательно установленные на общей оптической оси источник когерентного излучения, коллиматор, трансплантат с записью изображения и фона, первый Фурье-преобразующий элемент, согласованный с фоном фильтр, второй Фурье-преобразующий элемент, амплитудный режекторный фильтр, третий Фурье-преобразующий элемент, голографический корректирующий фильтр, четвертый Фурье-преобразующий элемент. Данное устройство позволяет выделять изображения любых, в том числе неизвестных, объектов с пространственно частотным спектром, перекрывающимся со спектром фона. Однако, аберрации, присущие каждому оптическому элементу, приводят к ухудшению качества выделенного изображения необходимость изготовления корректирующего голографического фильтра является дополнительным источником ошибок. Наиболее близким по технической сущности является голографическое устройство выделения изображений неизвестных объектов из известного мешающего фона, содержащее последовательно установленные на общей оптической оси источник когерентного излучения, коллиматор, входной блок модуляции излучения, первый Фурье-объектив, в спектральной плоскости которого установлен составной пространственный фильтр, второй Фурье-объектив, в спектральной плоскости которого установлен режекторный фильтр, и регистрирующую среду, снабженную элементами формирования опорного и считывающего пучков излучения, при этом составной пространственный фильтр выполнен в виде примыкающих друг к другу согласованного фильтра и амплитудного корректирующего фильтра. Данное устройство позволяет исключить ошибки вычислений, обусловленные искажением волнового фронта, вносимыми оптическими элементами. Исключены ошибки, связанные с изготовлением корректирующего голографического фильтра. Однако, из-за совпадения областей определения изображений объектов, подлежащих выделению, и фона, корректное решение задачи невозможно и в восстановленном изображении всегда будут присутствовать ослабленные фрагменты фона, что приведет к снижению точности вычислений. Целью настоящего изобретения является повышение точности вычислений. Поставленная цель достигается тем, что в голографическом вычислительном устройстве, содержащем последовательно установленные на общей оптической оси источник когерентного излучения, коллиматор, входной блок модуляции излучения, первый Фурье-объектив, в спектральной плоскости которого установлен составной пространственный фильтр, второй Фурье-объектив, в спектральной плоскости которого установлен режекторный фильтр, и регистрирующую среду, снабженную элементами формирования опорного и считывающего пучков излучения, при этом составной пространственный фильтр выполнен в виде примыкающих друг к другу согласованного фильтра и амплитудного корректирующего фильтра, входной блок модуляции излучения выполнен в виде дополнительной регистрирующей среды, снабженной дополнительными элементами формирования опорного и считывающего пучков излучения. На чертеже изображена принципиальная схема одного из возможных вариантов построения устройства. Луч света, формируемый источником когерентного излучения 1, расщепляется блоком светоделителей 2 и 3 на два опорных и два считывающих пучка, а каллиматор 4 формирует параллельный пучок света для освещения реверсивной регистрирующей среды 5. Обрабатываемое изображение вводится в устройство с помощью реверсивной регистрирующей среды 5. Фурье-преобразующий блок состоит из первого Фурье-преобразующего элемента 6, согласованного фильтра 7, помещенного в его спектральную плоскость, амплитудного корректирующего фильтра 8 и второго Фурье-преобразующего элемента 9. В фокальной плоскости второго Фурье-преобразующего элемента 9 установлен амплитудный режекторный фильтр 10, а за ним реверсивная регистрирующая среда 11. Реверсивные регистрирующие среды 5 и 11 освещаются взаимно сопряженными опорными и считывающими пучками, формируемыми светоделителями 2 и 3, системой зеркал 12 и коллиматорами 13. Для вывода результата вычислений может использоваться либо среда 5, либо специально введенное между средой 5 и первым Фурье-преобразующим объективом 6 полупрозрачное зеркало 14. Изображение, представляющее собой суперпозицию полезного и паразитного изображений, либо полезное (подлежащее восстановлению) изображение, зашумленное паразитным, вводится в устройство с помощью реверсивной регистрирующей среды 5. В результате прохода через устройство в прямом и обратном направлениях, в плоскости 5 восстанавливается полезное изображение и ослабленное паразитное. Суперпозиция этих двух изображений с помощью опорного пучка записывается в виде голограммы на среде 5, а затем восстанавливается считывающим пучком и снова вводится в устройство. В результате второго цикла прохода в плоскости 5 снова восстанавливается полезное изображение и паразитное, ослабленное в еще большей степени. Процедура продолжается до достижения требуемой степени ослабления паразитного изображения, в результате чего в восстановленном изображении присутствует только полезное изображение. Применение данного устройства позволяет повысить точность вычислений за счет организации итерационной процедуры нахождения решения некорректной задачи. (56) Авторское свидетельство СССР N 380186, кл. G 03 C 9/08, 1965. Авторское свидетельство СССР N 226547, кл. G 03 H 1/16, 1984.

Формула изобретения

ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно расположенные на оптической оси источник когерентного излучения, коллиматор, входной блок модуляции излучения, первый Фурье-объектив, в спектральной плоскости которого установлен составной пространственный фильтр, второй Фурье-объектив, в спектральной плоскости которого установлен режекторный фильтр, и регистрирующую среду, снабженную элементами формирования опорного и считывающего пучков излучения, при этом составной пространственный фильтр выполнен в виде примыкающих друг к другу согласованного фильтра и амплитудного корректирующего фильтра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вычислений, входной блок модуляции излучения выполнен в виде дополнительной регистрирующей среды, снабженной дополнительными элементами формирования опорного и считывающего пучков излучения.

РИСУНКИ

Рисунок 1