Оптический коррелятор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск ик

Социалистичесник

Республик

< ц902035 (6l ) Дополнительное к авт. сена-ву (22) Заявлено 06.06. 80 (21) 293878 /18-24 с присоеяинением заявки J4 (28) Приоритет

Опубликовано 30.01.82. бюллетень М 4

Дата опубликования описания 30.0 !.82 (53)NL. Кл. G 06 G 9/00

1!1еуаерстеенне1Х квинтет

СССР но делам нзебретеннй и еткрытнХ (53) УДК68!.333 (088.8) (72) Авторы изобретения

А.Я.Паринский, fo.À.Ïoêðîâñêèé и (7l ) Заявитель

Тульский политехнический инсти (54) ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР

15

Изобретение относится к вычислительной технике и приборостроению, в частности к аппаратурным средствам корреляционного анализа иэображений, и.может быть использовано для применения в тех отраслях науки и тех. ники, где ставится задача определения взаимного соответствия двух изображений, например, в системах распознавания образов, оптических процессорах.

Известный оптический коррелятор содержит последовательно расположенные источник света, объектив, исследуемое и эталонное изображение в виде фотодиапоэитивов, фотоприемник, фотокатод которого совмещен с плоскостью корреляционного поля (1) .

Однако в связи с большими затратами времени на изготовление фото" диапозитивов текущих изображений и наличием электромеханических устройств смены диапозитивов изображении существующие оптические корреляторы не позволяют выполнять оперативный корреляционный анализ в реальном времени.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство оптической обработки некогерентных изображений с последующим преобразованием в когерентное на основе управляемых транспарантов (УТ). то устройство содержит расположенные на одной оси

УТ рефлекторного типа с оптической адресацией для записи текущего изображения и эталонного изображения в виде записи пространственно-чар.òoòHîãо спектра, анализатор корреляционного поля в виде телевизионной камеры на! видиконе или приборе с зарядовой связью, а также лазер с оптической системой и пзляриэационным делителем пучка (2 .

Однако чувствительность по отношению к различию сравниваемых изображений ограничена. Это объясняется

15 ве

40 е.

50 слоя HMGBT вид

+ф е1р . ар« f f ) E (з,р) Г ((а )(тз Цйзду, Ф где 1 и ) — параметры различия те" кущего иэображения относительно эталонного.

3 90 тем, что корреляция сигналов изображений выполняется в нереэонансной среде. Кроме того, известное устройство отличается конструктивной сложностью установки с высокой точностью транспарантов как по оси, так и перпендикулярно к ней. Неточность юстировки должна быть не более 10 мкм, кроме того отличается по масштабу, углу поворота и среднему уровню яркости, что ограничивает возможность использования известного кореллятора на подвижных системах.

Цель изобретения — повышение чувствительности и быстродействия коррелятора по отношению к различию сра ниваемых изображений при одновременном упрощении конструкции увеличения е жесткости и обеспечении нормализации текущего изображения по масштабу, углу поворота и средней яркости.

11оставленная цель достигается тем, что в оптический коррелятор содержа1 щий первый и второй объективы, оптические входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелятора, выходы объективов оптически связаны со входами соответственно первого и второго электроннооптических преобразователей с катушками фокусировки и переноса ишображения, на выходных плоскостях электронно-оптических преобразователей установлены управляемые рефлекторного типа транспаранты соответственно текущего и эталонного изображения, фотоприемник, электрический выход которого соединен со входом блока выделения максимума, выход которого подкл:очен к первому входу компаратора, второй вход которого со динек с источником изменяемого напряжения, введены равносторонний треугольный резонатор, блок автомати ческой регулировки входного сигнала и неуправляемый рефлектор, совмещенный с фотослоем фотоприемника, размещенный в одной из вершин резонатора, в двух других вершинах которо" го установлены управляемые транспаранты, выход компаратора через блок автоматической регулировки входного сигнала соединен со входом катушки фокусировки и переноса изображения I первого электронно-оптического преобразователя.

Равносторонний треугольный резонатор выполнен в виде монолитного блока из диэлектрика с притертыми управляемыми транспарантами и неуправляемым зеркалом.

На чертеже представлено устройство, общий вид.

Устройство содержит многомодовый равносторонний треугольный резонатор с активной средой, выполненный в виде монолитного блока 1 из диэлектрика, например кварца, два отражателя которого представляют управляемые транспаранты рефлекторного типа соответственно текущего — 2 и эталонного — 3 изобракенийиз светомодулирующего материала, обладающего электронной чувствительностью. Эталонное изображение проецируется с помощью оптической системы на фотокатод 4 электронно-оптического преобразователя (ЭОИ). На баллоне ЭОПа эталонного изображения размещены фокусирующие катушки и катушки 5 переноса. С неуправляемым рефлектором 6 совмещен фоточувствительный слой фотоприемника 7, выход которого соединен с блоком 8 выделения максимума, соединенного с компаратором 9, электрически связанного с блоком 10 автоматической регулировки входного сигнала. Сигнал с блока 10 подается на катушки 11 фокусировки переноса изображения второго ЭОПа, на фотокатод 12 которого поступает сигнал текущего изображения.

При проецировании эталонного и текущего иэображений на соответству" ющие фотокатоды ЭОПа и переносе их на управляемые транспаранты 2 и 3 (рефлекторы) в плечах многомодового активного резонатора возбуждаются поля, распределение которых повторяет пространственную форму коэффициента отражения соответствующих рефлекторов. В плоскости третьего рефлектора 6 (плоскости фоточувствительного слоя фотоприемника анализатора) имеет место интерференция полей текущего и эталонного изображений. Если область интерференции в плоскости фотослоя приемника имеет прямоугольную форму со сторонами

2а н 2, то общее выражение для тока анализатора корреляционного

902035

В блоке 8 вычисляется максимум корреляционной функции и сравнивается с пороговым уровнем. При превышении порогового уровня на выход выдается решение об идентификации текущего изображения эталонному.

Если сигнал корреляции меньше порогового уровня, то выдается решение на блок 10 по масштабу, углу поворота и средней яркости.

Повьппение чувствительности предлагаемого коррелятора к различию изображений обусловлено резонансным свойством устройства, Можно показать, что .выигрьпп по чувствительности по сравнению с известными составит I(раз

ЯЛ

К д aL где 8= — — добротность резонатора, A- длина волны генерации активного резонатора (лазера); -- длина контура резонатора, g потери на рефлекторах резонатора за один проход.

Открытые резонаторы кольцевого типа с общей суммой потерь в контуре порядка двух-трех процентов имеют добротность порядка 10 -10, . При и и

Q =3 10, L =500 мм, Л =0,5 мкм, и =0,02 выигрыш, К=100.

Таким образом, предлагаемая конструкция обеспечивает выигрыш на

2 порядка в чувствительности.

Выполнение открытого резонатора с активной средой в виде монолитного блока обеспечивает жесткость устройства в условиях работы на подвижных объектах. Кроме того, наличие блока автоматической регулировки входного сигнала расширяет возможности применения коррелятора при анализе в реальном времени, что повьппает в конечном счете быстродействие устройства.

Формула изобретения

1. Оптический коррелятор, содержащий первый и второй объективы, on10

45 тические входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелятора, выходы объективов оптически связаны со входами соответственно первого и второго электронно-оптических преобразователей с катушками фокусировки и переноса изображения, на выходных плоскостях электронно-оптических преобразовате" лей установлены управляемые рефлекторного типа транспаранты соответственно текущего и эталонного изображения, фотоприемник, электрический выход которого соединен со входом блока выделения максимума, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с источником изменяемого напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и быстродействия, в оптический коррелятор введены равносторонний треугольный резонатор, блок автоматической регулировки входного сигнала и неуправляемый рефлектор, совмещенный с фотослоем фотоприемника, размещенный в одной из вершин резонатора, в двух других вершинах которого установлены управляемые транспаранты, выход компаратора через блок автоматической регулировки входного сигнала соединен со входом катушки фокусировки и переноса изображения первого электронно-оптического преобразователя.

2. Коррелятор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что равносторонний треугольный резонатор вы» полнен в виде монолитного блока из диэлектрика с притертыми управляеьыми транспарантами и неуправляемым зеркалмю.

Источники информации, принятые во вникание при экспертизе

l. Жовинский В.Н. и Арховский В.Ф.

Корреляционные устройсгва. М., "Энергия", 1974, с. 284.

2. Передача и обработка информации голографическими методами. Под ред. С.Б.1 уревича. И., "Советское радио", 1978, с. 203 (прототип}.

902035

Составитель В.Жовинский

Редактор H. Ковалева Техред И. Гafipy Корректор С.Шекмар

Заказ 12386 бО Тираж 731 Подписное

ВНИИ1Б Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, )К-35, Раушская наб., д. 4/S

Филиал 111111 "I(атент", r: Ужгород, ул. Проектная, 4