Оптический фильтр

 

1 1

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ и АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (») е "- 7 - 44 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено03„11.72 (21) 1842 ?18/25 (23) Приоритет - P2) 16.12,71 (31)5 P 6 02 Ъ /1 59701 (33) ГДР (Ч) М. Кл, аг 02 Р, 5/28

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам наооретеннй н открытий (43) Опубликовано 05.05.77Рюллетен

1 (45) Дата опубликования описания 07.07.77

1 (53) УДК 772,99 (088.8) Иностранцы

Экхард Кох и Курт Франке (ГДР) (72) Авторы изобретения

Иностранное предприятие ФЕБ КОМБИНАТ РОБОТРОН" (ГДР) (7 l) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к оптике, а именно к оптическим фильтрам для переработки информации.

Известны оптические фильтры для пере работки .информации; полученные голографическим методом, например голографические корреляционные фильтры. В них фиксируется интенсивность волнового поля, образующегося при наложении отображения Фурье объекта на косопадающую плоскую. опорную волну, так что фильтр представляет собой модулированную сетку.

На выходе устройств обработки информации при использовании таких фильтров, кроме распределений яркости, получают корреляционную фигуру находящегося на входе объекта и объекта, зафиксированного на фильтре. Пространственное положение этой корреляционной фигуры зависит, кроме положения объекта, также и от направления опорной волны. Направление опорной волны вы бирают таким образом, ч то в плоскости оценки корреляционную фигуру получают отдельно от других распределений света. Максимум корреляционной ригуры соответствует максимальной перекрываемой поверхности, которая получа.ется при наложении рассматриваемого объекта содержащегося в фильтре. Если в фильтре содержишься. тот же самый обьект который рассматривается, то вследствие полного перекрытия максимум интенсивности корреляционной фигуры будет особенно велик. Это можно использовать при

1р распознавании, если неизвестный объект фильтровать фильтрами всевозможных объектов, определить наибольшую величину максимумами всех получившихся корреляционных фигур и, таким образом, опознать объект, принадлежащий к классу содержащихся в данном фильтре объектов.

Но определить однозначно объект можно лишь тогда, когда корреляционный максимум будет поделен на общую интенсивност». солержашегося в фильтре объекта, причем фильтры могут меняться либо последовательно во времени, либо экспонироваться одновременно, причем в последнем случае луч от обьекта должен делить25 ся на несколько лучей.

557344

Известны также многократные фильтры, получаемые путем экспозиции нескольких простых фильтров один на другой. Основные сетки простых фильтров, экспонируемых один на другой, должны при этом дск". таточно отличаться друг от друга, чтобы корреляционные фигуры опознаваемых зна ков и знаков фильтров были разнесены по месту.

Однако корреляционные максимумы в щ филь трах подобных объектов (например,D и Ц ) имеют лишь небольшие отличия, так как степень перекрытия подобных объектов различается мало. Распознавание частично воз< ! можно лишь после деления на общую яркость 15 объекта фильтра или после дифференипирова-1 .ния. Необходимо также отделять максимум

:корреляционных фигур от его окружения, òàz как это окружение в общем случае не содержит типично объектной информации, и ,.поэтому будет лишь снижать возможности ! распознавания.

Кроме того известны согласованньж,оп- тические фильтры, на которых обозначейа ицтенсивность, получающаяся при наложении й5 наклонно пацающейЪлоской волны на част.ное отображение Фурье одного объекта, и интенсивно ти отображения .Фурье другого объекта. Такие фильтры обеспечивают луч,шее. распознавание объектов. Недостатком х,Ю являются большие потери йнтенсивности. света за счет добавочного затемнения фильтра и обусловленное этим ограничение примене-.

ЪИя многократных фильтров.

Ближайшим техническим решением к прер435 ноженному авляется оптический фильтр для переработки информации, имеющий совокупность областей Фурье спектров. llasorros» . нания объектов с:помощью таких фильтров

:можно использовать только центры или не - 40 большую часть (область) вокруг центров корреляционных фигур. При этом теряется инвариантность оценки по сдвигу.

Целью изобретения является обеспечение инвариантной оценки по сдвигу объекта и 45 улучшение распознавания обьекта в оптичес ких системах обработки информации.

Для достижения пели контуры совокуп:ности областей фурье-спектров определяют из соотношения (P; /р ) 3 "Р, т 50 где F™- спектр Фурье определенным приз»

3 оМ.

;каком М го объекта, У„- спектр Фурье

jz rо объекта без етого признака М; 1,хпо:ложительные постоянные числа,. большйе или равные единице, причем каждая соответству- Ь ющая признаку М область имеет светооткло няющий элемент

Оптический фильтр состоит из областей, не обязательно взаимосвязанных, но соотве ствующих признаку и содержащих главную информацию об этом признаке. Главная информация о признаке состоит в том, что объект с этим признаком по сравнению с объектом без этого признака вызывает осо бенно большую интенсивность в плоскостях отображения Фурье, Подобным же образом главная информация о признаке .может заключаться также в особенно малой интен= сивности. Оба варианта одинаковы, и оба осуществимы на фильтре.

Как признаки можно рассматривать характерные,детали распознаваемого объекта или сами объекты. Для определения признака можно использовать следующие критерии: положение характерных деталей внутри объектов, количество одинаковых харак терных деталей в одном объекте, масштаб признаков, ориенташпо признаков, Кроме то го, могут определяться различно выполненные детали одним и тем же признаком.

Поскольку для закрепления относящихся к признакам областей фильтра производится сравнение отображений Фурье каждого обьекта с каждым Фурье-спектром других объектов, выделенные для признаков области фильтра определяются лишь с учетом об; щности объектов. Концентрация пятен в плоскости оценки в определенных случаях с определяет величину возможных смещений объекта и необходимость учета положения характерных деталей. внутри объекта определения признака. Если опознавае:мые объекты отличаются только положением отдельных отличительных частей (де ;таней) внутри объекта (К. и Т), то цри правильной rio фазе передачи через фильтр

I получают световые пятна в плоскостч оцен.ки,которые отличаются в соответствии с

-. положениями признаков в объектах. Сдвиг объектов на разность положения признаков приводит z неправильной индикации Если же положение светового пятна, .относящегося к интересующему признаку, измеряет ся относительно положения светового,пят; на, относящегося к другим прйзнакам, ста: новится возможным любое смещение объ екта, :Однако это;применимо лишь в слу1 чае, когда световые пятна достаточно малы по размеру. Есливследствие,большой протяженности положение пятна не может быть зарегистрировано с достаточной точ- ностью, то признаки в объекте должны оп1 ределяться с учетом положения характерных деталей в объекте, В этом случае можно объект сдвигать достаточно сильно; если фотоприемники достагочно велики, чтобы охватить также сдвинутце световые пят нае

Для регистрации колйчества несколвки одинаковых характерных деталей в одном

557344

Составитель E. Халатова

Редак гор Т. Орловская Техред H. дсталош Корректор Л, Василевская, Заказ 844/58 Тираж, 628 Подписное

UHHHFIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент . r. Ужгород, ул. Проектная, 4 объекте расположение нескольких одинаковых характерных деталей с учетом Их взаимного положения должно быть опреде лено как самостоятельный признак. Если количество одинаковых характерных деталей не представляет интереса, то все их сочетания определяются как один признак.

В таком смысле характерные детали или объекты различного масштаба или ориентации могут быть опознаны раздельно, если !0 он@ назначаются как самостоятельные признаки. Они могут быть опознаны, если они, несмотря на различные масштабы или ориентацию, заданы как один признак. Каждой области, соответствующей каждому признакУ.)$ принадлежит определенное количество фото)приемников, которые регистрируют свет с помощью имеющихся на фильтре светоотклоняющих элементов.

При построении предложенного оптичес- щ кого фильтра уделяется внимание тем областям, в которых спектры Фурье объектов с определенным признаком по сравнению со спектрами Фурье объектов без такого приз,нака имеют превышение на определенную ве-йи личину. Указанное условие может выполнять,ся во всех точках или поинтегрально в оп-, ределенной области. !

Поточечное сравнение производится пу,тем образования отношения,: классы всех возможных объектов делятся в отношении

4 признака на два класса tto критерию наличй или отсутствия этого признака в объекте, причем сам признак добавляется как объект. первого класса. ; — представляет)отоб- 85 ражение Фурье л -го объекта, который co-..

mo держит rn -й признак, a P — отображение

Фурье j --го объекта без этого признака. ,Теперь этому признаку приписывается та область, в которой справедливо выражение 40

fF,„- IF>)>7,;„-причем . — положительные пос тоянные числа„ большие или равные еди нице.

Чем:больХпими вибираются эти постоянные величины, тем меныце получается по 45 данному признаку область, Интегральное сравнение может производиться по выражению где Х, У вЂ” координаты плоскости фильтра; „- относящаяся к признаку определя-

Р1 емая область, х 3 — положитепьш е постоян1,J ные, которые могут быть равны .нулю. При этом области, принадлежащие различным признакам, могут,прекрываться, Преимушество предложенного фильтра состоит в том, что посредством определения областей, относящихся к признакам, и посредством выполнения этих областей с отклоняющими элементами при большой степени инвариантности к смещению объекта при их распознавании повышается,надежность распознавания объектов при меньшем количестве фильт ров.

ФорМ ла изобретения

Оптический фильтр для переработки ин формации,: имеющий совокупность областей (Фурье-спектров, о л и ч а ю щ и и с it тем, что, с целью обеспечения инвариант пой оценки по сдвигу объекта, контуры совокупности области Фурье-спектров определены из соотношения п М J где г. — спектр Фурье t - -того объекта

;1 . определенным признаком М, F о » »спектр Фурье g-го ооъекта

К без этого признака М, F- — положительные постоянные чие1,К ла, большие или разные единице, причем каждая соответствующая признаку М-область снабжена светоотклоняющим. элементом.