Сканирующее устройство для распознавания прямых линий и краев изображений

 

Союз Соаетския

Социалнстнческик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11,1278 (21) 2695624/18-25 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 1509.80. Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 150980

<Я)М. Кл.

G 02 F 1/29

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытн и (53) УДК 550. 83 (088.8) (72) Авторы изобретения

М.М.Глянц, Л.К.Измайлова, A.A.Ëóêåíþê, Б.В.Осыка и A.Ï.Øèìêèâ

Специальное конструкторско-технологическое бюро геофизического приборостроения Физико-механического института АН Украинской ССР (71) Заявитель

,54) СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ

ПРЯМЫХ ЛИНИИ И КРАЕВ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Изобретение относится к сканирующим устройствам для распознавания прямых линий и краев изображений и может быть использовано в системах автоматической обработки изображений.

Известны устройства анализа изображения, в которых используются преобразователи формы светового потока.

С целью автоматического анализа оптического изображения в этих устройствах осуществляется параллельное или последовательное считывание информации. При параллельном методе в качестве преобразователей свет-сигнал используются фоточувствительные матрицы (11 .

Однако наличие ошибки от дискретности и разброс чувствительности между элементами снижают качество анализа изображения. Для уменьшения ошибки от дискретности необходимо сократить расстояние между элементами, но при этом увеличивается величина взаимовлияния между элементами и усложняется технология изготовления матрицы. Поэтому для уменьшения ошибки от дискретности применяют специальные мозаичные световоды, которые располагаются между матрицей фотоприемников и проецируемым изобра2 жением. Приемный торец такого световода состоит из плотно прилегающих друг к другу ячеек, излучательные торцы которых разведены к соответ5 ствующим элементам матрицы. Разброс чувствительности между элементами матрицы устраняется путем соответствующего подбора коэффициентов усиления усилителей.

При последовательном методе считывания в качестве преобразователей свет-сигнал широкое применение находят фотоприемники с большими фото15 чувствительными площадями. Однако таким приемникам присуща неравномерность чувствительности по площади.

В процессе сканирования световой поток попадает на участки с разной

20 чувствительностью, в результате чего появляется параэитная модуляция информационного сигнала. Устранение указанного недостатка осуществляется применением специальных световодов, 25 при помощи которых световой поток равномерно распределяется по всеЯ рабочей площади светопреобраэователя.

Конструктивно такие световоды могут быть выполнены монолитными и воло30

763836

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для распознавания прямьнс линий и краев изображений, которое содержит объектив, сканирующий диск с прорезями, матрицу фотоприемников, блок обработки информации и группу интегрирующих элементов в виде трапециевидных световодов. Приемные торцы интегрирующих элементов расположены непосредственно за сканирующим диском и имеют форму прямоугольных линеек, прилегающих друг к другу протяженными сторонами. По мере движения щелевой апертуры, которая пересекает линейки, осуществляется считывание изображения параллельно по строкам и последовательно в каждой строке. Тем самым реализуется метод параллельно-последовательного сканирования. Световоды, применяегзге в этом устройстве, по своей структуре щ могут быть монолитные, выполненные из оптического материала, или в виде полой конструкции, или волоконные, изготовленные из оптических волокон, собранных в пучки Я .

Однако применение монолитных све товодов ограничено их жесткостью, а в результате низкой конструкцконной способностью. Особенно это проявля- 3g ется в многоканальных оптических системах, где на каждый канал исполь зуется один или несколько световодов, разведение излучательных сторон которых для согласования с фоточувствительными площадками светопреобразователей связано с большими трудностями и увеличением габаритов. Гибкость волоконных световодов является основным преимуществом по сравнении с монолитными, что позволяет улучшить конструкционные возможности устройства в целом и уменьшить его габариты. Однако волоконные световоды характеризуются неравномерностью светопропускания, обусловленной их струк-45 турой и внутренними дефектами и приводят к увеличению аппаратурных шумов, снижающих эффективность устройства анализа изображений. При сканировании изображений прямоугольной. .щелью по приемным торцам световодов перемещается световое пятно с ярко выраженными рраиицами и размерами соизмеримыми с диаметром волокон и величиной дефектов. Следовательно. иэображение, передаваемое волокон.ными световодами в процессе сканирования, будет промодулировано в соответствии с неравномерностью светопропускания. В этом устройстве для преобразования форьиа светового пото- 46 ка и передачи его к фотоприемникам используются однотипные световоды, которые могут быть выполнены монолитными или иэ стекловолокна. В первом случае увеличиваются габариты уст- 65 ройства, во втором — вносятся искажения в передаваемое изображение.

Цель изобретения — устранейие влияния неравномерностей светопропускания световодов на передаваемое изображение и обеспечение их гибкости

Для достижения этой цели в известном устройстве интегрирующие элементы выполненй составными, состоящими из попарно притертых друг к другу частей, причем первая по ходу светового луча часть выполнена монолитной, а вторая — из стекловолокна.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство.

Оно содержит объектив 1, сканирующий элемент 2 со щелью, группу трапециевидных монолитных световодов 3, группу волоконных световодов 4, матрицу 5 фотоприемников, блок-6 обработки информации.

Устройство работает следующим образом.

Изображение, предназначенное для анализа, проецируется объектйвом 1 на рабочую поверхность сканирующего элемента 2, за которым, напротив проецируемого на него изображения,находятси входные торцы трапециевидных световодов 3. Последние размещены таким образом, что их протяженные стороны направлены перпендикулярно плоскости элемента 2. Световой поток, промодулированный анализируемым изображением, проходит через щель на сканирующем элементе и разделяется по длине щели на число потоков равных числу световодов. Дальнейшее прохождение светового потока проходит по монолитным световодам с последующим переходом в соответствующие волоконные световоды 4, которые в свою очередь оптически связаны с соответствующими фотоприемниками 5. По величине сигналов каждого фотоприемника блок обработки выдает информацию об этом изображении. Таким образом, световой поток в виде узкой прямоугольной щели с четкими границами сканирует по приемным торцам монолитных световодов, у которых дефекты, присущие волоконным световодам, отсутствуют и передаваемое изображение не искажается. По мере прохождения светового пятна по фокону оно расфокусируется и увеличивается в размерах.

На фиг. 2 показана схема хода лучей в устройстве, где 5 — плоскость, в которой находится изображение; О— объектив; S» — плоскость, на которую проецируется изображение, она же соответствует рабочей плоскости сканирующего элемента; 5 — плоскость приемньас торцов монолитных световодов; S< — плоскость иэлучательных торцов монолитных световодов, в той

763836

we плоскости находятся приемные торцы волоконных световодов.

Для примера в плоскости 5 расположены две точки А и В, находящиеся на определенном расстоянии друг от друга. Эти точки проецируются объективом О на рабочую поверхность элемента 2, S, в которой происходит сканирование их иэображений прямоугольной щелью. При прохождении изображением расстояния 5 „ 5 „, что соответствует длине монолитного световода, оно расфокусируется и, следовательно, точки в плоскости S превращаются в пятна с размытыми краями, границы которых .соответствуют А А

И Ц и В, В

Кроме того, расстояния между соответствующими точками изображения в плоскости S увеличиваются по сравнению с плоскостью 5 . Аналогичное преобразование происходит и. со световым потоком, прошедшим через сканирующий элемент и имеющим форму узкой прямоугольной щели. Таким образом, по приемному торцу волоконного световода сканирует световое пятно, промодулированное анализируемым изображением и имеющее форму прямоугольной щели с размытыми краями и увеличенными размерами в горизонтальной плоскости. По вертикали световое пятно ограничивается размерами монолитных световодов, благодаря чему устраняется взаимовлияние каналов в оптической части устройства. Увеличение размеров светового пятна и размыв его границ в значительной мере снижает влияние неравномерности светопропускайия присущей волоконным световодам.

Таким образом, предложенная конструкция интегрирующих элементов устройства сочетает в себе преимущества монолитных и волоконных световодов, благодаря чему устраняется влияние неравномерностей светопропускания световодов на передаваемое изображение при обеспечении их гибкости, что приводит к повышению конструкционной способности устройства, повышению его чувствительности и, в конечном счете, к повышению эффективностй оптического анализа. Предложенное устройство может быть широко использовано в системе автоматической обработки иэображений.

Формула изобретения

Сканирующее устройство для распознавания прямых линий и краев изображений, содержащее оптически связанно ные объектив, сканирующий элемент со щелью, группу интегрирующих элементов в виде сборки световодов, и маТрицу фотоприемников, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью устранения влияния неравномерностей светопропускания световодов на передаваемое изображение при обеспечении их гибкости, интегрирующие элементы состоят из попарно притертых друг к

Нругу частей, причем первая по ходу светового луча часть выполнена моно" литной, а вторая — из стекловолокна.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Катыс Г.П. Автоматическое сканирование. N., "Машиностроение", 19б9.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2818008/18-24, 4О кл. 6 02 Г 1/29, 1977 (прототип).

763836

Составитель Е.Городничев

Ред С.Патрушева Техред E.Ãàâðèëåùêî Корректор И.Муска

&e

Заказ 6599/15 Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4