Устройство для вычитания изображений

 

ОП HCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ВТИЗЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<л851428 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 24.1079 . (21) 2831013/18-24 с присоединением заявки N9 (23) Приоритет

Опубликовано 340781, Ьюллетемь Йо 28

Дата опубликования описания 200781 (51)М. Кл З

С 06 С 9/00

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиии и открытий (53) УДК 681. 33 (088. 8) (72) Автор изобретения

С. В. Рудаков (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ВЫЧИТАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Изобретение относится к приборостроению, а более конкретно к аналоговым оптическим вычислителям, и может быть использовано для вычитания изображений в реальном масштабе времени °

Известно устройство, основанное на использовании пространственного модулятора света совместно с поляризующим расщепителем пучка, линзовой системой, связанной со входным изображением и источниками света.

Наибблее близким к предлагаемому является устройство, содержащее по-. ляриэующий расщепитель пучка, источ- ник света, коллиматор, два простран-. ственных модулятора света, .четвертьволновую пластинку, установленную перед одним из модуляторов, два объектива, оптически связанных со входными изображениями и пространственными модуляторами света, координатно-чувствительный приемник, установленный в выходной плоскости устройства.

Недостатком этих устройств является низкое отношение сигнал/помеха из-за наличия светлого фона, на котором наблюдается разностное изобра. жение, что существенно снижает его контраст и, следовательно, ухудшает качество работы всего устройства.

Причиной этого является то, что суммирование негативного и позитивного изображений происходит непосредственно в плоскости координатно-чувствительчого приемника, т.е. суммируют . распределение интенсивностей света,. описывающие негативное и позитивное иэображения, а это и приводит к появлению светлого фона, что особенно отрицательно сказывается при вычитании сложных изображений.

Цель изобретения - увеличение от15 ношения сигнал/помеха и контрастности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычитания изоб- .

20,ражений,,содержащее источник света, оптически связанный со входом колли. матора, выход которого оптически . связан с первым входом поляриэующего расщепителя пучка, первый выход которого через компенсационную четвертьволновую пластину связан с выходом .первого пространственного мбдулятора света, вход которого через первый объектив оптически связан с первым

30 оптическим входом устройства, вход

851428 второго объектива оптически связан со вторым оптическим входом устройства, а выход второго объектива связан со входом второго пространственного модулятора света, третий объектив..й координатно-чувствительный фотоприемник, установленный в выход >ной плоскости устройства, введен анализатор изображения, а поляриэующий расщепитель пучка выполнен в виде поляризатора, оптически связанного с первым входом светоделителя, первый и второй выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами поляриэующего расщепителя пучка, вход поляризатора является первым входом поляриэующего расщепителя пучка, а второй вход светоделителя - ezo вторым входом, между светоделителем и вторым пространственным модулятором света установлен третий объектив, причем анализатор изображения установлен .между вторым выходом поляризующего расщепителя пучка и входом координатно-чувствительного фотоприемника.

На чертеже приведена принципиаль ная схема устройства для вычитания изображений.

Устройство содержит источник 1 света, коллиматор 2, поляризующий расщепитель пучка 3, выполненный в виде светоделителя 4 и поляризатора 5, пространственные модуляторы света 6, 7, первый и второй оптические входы устройства 8, первый и второй объективы 9 и 10, компенсационная четвертьволновая пластина 11 (/4 - длина волны источника 1 света), третий объектив 12, координатно- чувствительный фотоприемник 13 и анализатор 14.

Устройство работает следующим образом. .Вычитаемые изображения, являющиеся входами устройства 8, проектируются соответствующими объективами

9 и 10 на входы пространственных модуляторов, света б и 7 и создают на них распределения интенсивности света, описываемые выражениями

3» (х,у) и Эр (x,у). При этом модуляторы б и. 7 становятся эквивалентными фазовым пластинкам, вносящим раз ность фаэ между обыкновенным и необыкновенным лучами считывающего пучка света равную: для модулятора

6 < {x,y) 3» (х,y), а для модулятора 7(P< (х,y) Зр (х,y) . Пучок считываккцего света, формируемый коллиматором 2, проходит через поляризатор

5, светоделитель 4, четвертьволновую пластину 11 и попадает на модуля- тор б. При этом происходит фаэовая модуляция считывающего пучка света, которая вследствие наличия четвертьволновой пластины 11 пропорциональна распределению интенсивности света одном иэображении, негативном по отношению к другому иэображению.

Объектив 12 проектирует с сохранением

Масштаба изображение модулятора б в плоскость модулятора 7, при отра» жении от которого также происходит фазовая модуляция считывающего пучка света, пропорциональная распределению интенсивности света, создаваемому на модуляторе 7 одним изображением. Отраженный от модулятора 7 считывающий пучок света собирается объективом 12 в плоскость координатно-.чувствительного фотоприемника 13, перед которым установлен анализатор

14, скрещенный с поляризатором 5 и преобразующий фаэовую модуляцию считывающего пучка света в амплитудную модуляцию. Таким образом, распределение интенсивности света в плоскости координатно-чувствительного фотоприемника 13 описывается выражением

3(x,g)=i3„t:»-6ind„(xmas<>d<(x,Q)с.обад „(х,у)созе(х,ф, где ь — коэффициент светопропускания оптической схемы уст25 ройства, интенсивность излучения источника 1 света.

Если вычитаемые иэображения оди.наковы, т.е. 3< (x,у) = 3y (x,у)

ЗО Д (х,у) то д » (х,у) = д (х;у) Гр (х .,уД) à a (х .,y) = З, Pl

s incog (х,у) - cos ä (х,у)1 = О.

Следовательно, одинаковые изображения полностью вычитаются, и в плоскости координатно-чувствительного фотоприемника 13 свет отсутствует.

Это явление может быть использовано при регулировке и юстировке устройства, при этом последние выполняются проще и надежнее по сравнению с иэвестнйм устройством, в котором при одинаковых изображениях плоскость координатно-чувствительного фотоприемника 13 должна быть равномерно освещена. Если оба изображения раз45 личны, т.е. 3< (х,y Ф J (х,у), то

+» (х,у) Ф +s,(х,y). Допустим, что

J„{x y) -,30 (x y) + 3 (xpyo) где 3 (хо.,у ) — локальные изменения одного изображе ния, $O происшедшие в точке с координатами (х,, у„) а Л (х, у) 3 (x, у)<

» Д (х, у„), где 3 (х»,у,< ) — локальные изменения другого изображения, происшедшие в точке с координатами (х„,у„ ).

Тогда можно записать:

da(x,y) - á4 (x,у) + <Р (xp yp ), d (х,у-) = do (х,у) + О " (х, у )

Следовательно, в этом случае

3 (х,у) Ф 3р )1 - sin(dо (x,у) +

+ « < (xoyo )) х s i nld0 (x, у) + СР (x

+ p (x» y» )))®%Gpss (xpyp)(p (xi g< ) 851428

Из этого выражения следует, что распределение интенсивности света .s плоскости координатно-чувствительного фотоприемника 13 пропорционально . локальным. отличиям вычитаемых иэображений, т.е.. разности изображений, которая наблюдается на темном фойе.

Таким образом,. разработанное устройство позволяет осуществлять операцию вычитания иэображений в реальном масштабе времени, причем раэностное иэображение наблюдается на темном фоне, что существенно повышает его контраст и отношение сигнал/помеха.

Формула изобретения устройство для вычитания изображений, содержащее источник света, оптически.связанный со входом коллиматора, выход которого оптически связан с первым входом поляризующего расщепителя пучка, первый выход которого через компенсационную четвертьволновую пластину связан с выходом первого пространственного модулятора света, вход которого через первый объектив оптически связан с первым оптическим входом устройства, вход второго объектива оптически связан со вторым оптическим входом устройства, а выход второго объектива связан со входом второго пространственного модулятора света > третий объектив и координатно-чувствительный фотоприемиик установленный в выходной плоскости устройства, о т л и ч а в щ е е с я тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/по меха и контрастности устройства, в него введен анализатор изображения, а поляриэующий расщепитель пучка выполнен в виде поляризатора, оптичес .ки связанного с первым входом све» тоделителя, первый и второй выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами поляризующего расщепителя пучка, вход поляf ризатора является первым входом поля5 ризующего расщепителя пучка, а второй вход светоделителя — его вторым входом, между светоделителем и вторым пространственным модулятором света установлен третий объектив, причем

Щ анализатор иэображения установлен между вторым выходом поляризующего расщепителя пучка и входом координатно-чувствительного фотоприемника.

Источникй информации, р5 принятые во внимание при экспертизе

1. Кейсесент Д, Пространственные, модуляторы света. ТИИЭР, т. 65, 1977, 9 1, с. 185-186, рис. 9.

2. Магов Е. and Crinbeig J. Sub

1 гос ов оГ images ni th incoherent

i tluminol ion in real t ime",Appl led

opt i l s, 1977 se i 16, Р 12, р. 3087,.

f-д. 2.

ВНИИПИ Эаказ 6361/70

Тираж 745 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,:4