Оптико-электронное устройство для сравнения изображений

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соыетсккк

Соцкалисткческии республик

< >943770 (5! )М. Кл.

G 06 G 9/00 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.05.80 (2I ) 2925783/18-24 с присоединением заявки М (23)ПриоритетОпубликовано 15.07.82. Бюллетень № 26

Гееударстеенный кемитет

СССР

IIo делам изобретений и открытий (53) Уд К 68 1. .333(088.8) Дата опубликования описания 18.07.82

B. И. Алексеев, В. А. Козинчук, Б. В. Непок и A. И. Балабанов (72) Авторы изобретения (7I) Заявктель (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ.Изобретение относится к области обработки оптической информации, а точнее к области сравнения оптических изображений, и может быть использсвано при определении координат местоположения ска5 нерного изображения при быстропротека юшем корреляционном анализе опти.ческих изображений, при экстремальном регулировании с использованием оптических полей положения обьек- >0 та.

Известен оптический голографический коррелятор, в котором сканерное изобракение фиксируется на прозрачном транспаранте, а эталонное изображение или его 5 распознаваемые фрагменты предварительно фиксируются в виде Фурье-голограммы.

Путем перемешения луча лазера по изображению или путем механической смены голограмм при одновременном измерении корреляционного сигнала устанавливается момент совпадения двух иэображений или их фрагментов (1).

Недостаток такого устройства - обязательная запись на прозрачном транспаранте одного из сравниваемых изображений и необходимость оптико-механического перемещения дуча лазера или механической смены голограмм, что также ограничтй ает быстродействие и точность работ коррелятора, Наиболее близок к предЛоженному устройству электронный коррелятор, содержаший линейку приборов с зарядовой связью (ПЗС), в которых хранятся электрические сигналы. Обьедтнение этих ПЗС с МОПтранзисторами, проводимость которьас изменяется эа счет внешнего напряжения, позволяет выполнить перемножение электрических сигналов и их суммирование, что и дает на выходе прибора корреляционну» функцию Г 21.

Электронный коррелятор работает с электрическими сигналами и имеет огра ниченную память хранения сигнала по обьему и времени.

Бель изобретения - увеличение скорости выполнения операции сравнения оптичес,ных изображений, т.е. повышение быстроце йс твия.

Указанная цель достигается тем, что в оптико-электронное устройство цля сравнения изображений, содеркашее блоки памяти, выполненные в вице блоков приборов с заряцовой связью, информационные входы которых обьецинены и подключены к блоку ввода иэображения, вход которого является вхоцом устройства, блок оптической памяти, вход которого соецинен с первым выходом блока сканирования и поворота эта-15 лонного иэображения, второй выход которого подключен к первому управлявшему вхоцу блока выделения максимумов, втоpoN управляющий вход которого подключен к первому выход генератора тактовых им о пульсов, второй выход которого соединенс управляющими входами блоков памяти, информационные входы блока выцеления максимумов соединены с выхоцами соответствующих сумматоров, ввецены блоки суммируюших резисторов, блоки фоторезисторов и сьетовоцы, выход блока оптической памяти соецинен с оптическими входами блоков фоторезисторов, посредством световодов, электрические сходы .бль-ЗО ков фоторезисторов соецинены соответственно с вькоцами соответствующих блоков памяти, а выхоцы блоков фоторезисторов поцключены к соответствующим входам соответствующих блоков суммирующих резисз5 торов.

Пре цлагаемое оптико-электронное уст« ройство цля сравнения изображений позволяет отказаться от регистрации на прозрачном транспаранте сканерного изобра-" жения, а перемещение элементов этого изображения с помощью ПЗС«ячеек обеспечивает повышение быстродействия и точности выполнения операции корреляции, При менение параллельно работакицих линеек

ПЗС, число которых определяется возможной ве жчиной смешения фрагментов сканерного иэображения, а также мгновенное преобразование эталонного оптического иэображения в изменение проводимости фо 50 торезисторов увеличивает скорость выполнения операции корреляции. Использование . оптической памяти на микрофишах или голограммах уменьшает физический обьем блока памяти, упрощает и ускоряет IIpo«55 цесс поиска нужного фрагмента эталонного изображения. Предлагаемая оптическая память позволяет также осуществить при

3 943770 необходимости поворот эталонного оптического изображения.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство состоит из блоков памяти выполненных в вице блоков приборов с зарядовой связью (линеек) ПЗС 1, блоков фоторезисторов (или других аналогичных элементов) 2, например фоточувствительных МОП-транзисторов, в которых оптический сигнал преобразуется в изменение проводимости, блоков суммирующих резисторов 3, сумматоров 4, световоцов

5 (с планшайбами), блока оптической памяти 6, генератора тактовых импульсов 7, блока сканирования и поворота эталонного изображения 8; блока выделения максимумов 9, выполняки его 6ункцию блока распознавания фрагмента (строк) наблюдаемой картины и опрецеления их коорцинат, блока 10 ввода изображения.

Число ПЗС в блоке 1 несколько больше числа элементов в сравниваемом фрагменте (строке) изображения. Число бло- ков ПЗС определяется возможным смеше. нием фрагментов (строк) наблюцаемой картины относительно строк эталонного изображения.

Устройспю работает слецукшим образо м.

Сигналы первой строки текущего сканерного изображения 10 оцноьременно вводятся во все блоки ПЗС 1, имеющие отводы неразрушаюшего считывания сиг нала с кажцого элемента блока. В этот момент на фоторезисторы блока 2 через планшайбу световоца 5 поступают строки эталонного оптического изображения, сигь налы от элементов строки под возцействием напряжения генератора тактовых импульсов 7 перемещаются по элементам блока ПЗС 1.

Изменение напряжения на плавающей циффузионной области, вызываемое проходящим зарядным пакетом, детектируется истоковым повторителем, нагрузкой которого является фоторезистор 2 или фоточувствительный МОП-транзистор.

Провоцимостью фоторезисторов или нагрузочного транзистора можно управлять с помаяью оптического си нала от элемента строки эт алони ого изображения.

Изменение тока, протекающего через транзисторы или через транзистор и.фотореэистор 2, является прсизведением этой управляемой проводимости и изменения напряжения, индуцирова нного заря цом в

5 943770 6 плавающей диффузионной области. Токи, эаться от использования дорогостоящих фопропорцисяальные произведениям, посту- торегистраторов к дефицитных фотоносиtlaToT на блок 3 суммирующих резисторов, телей, а также от применения. сложных и

Выходы блока 3 соединены с входом сум- дорогостоящих вычислительных комплексов. матора 4, откуда снимается сигнал, пропорцион вльный значению взаимокорреляционной функции двух сравниваемых строчек. Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

При перемещении под действием генератора 7 электрических зарядсе, вырабв- Оптик - лзктронное У тр ко-элзк онное ст ойство для сратыввемых сигналами первой строки, вью 1о внения изображений, сод, рж ений со е жвшее блоки паходные сигналы сумматоров 4 изменяют мяти, выполненные в виде олненные в виде блоков приборов ся. В блоке 9 фиксируются их максимвтп с зарядовой связью, информационные входы ные значения с отметкой о том, на ка- которых обьединены и подключены к блоком такте они получены. Затем максимал ку ввода изображений, вход которого явные значения сумматоров 4 сравниваются ляется входом устройства, блок оптичесдруг с другом. Наибольшее из максимвль- кой памяти, вход которого соединен с лерных значений соответствует совпадению вым выходом блока сканирования и пово первой строки сканируемого изобрвжеиия рота эталонного иэображения, второй выи строки эталонного иэображения, т.е. Ход которого подключен к первому Управслучаю автокорреляции двух сравниваемых в ляюшему входу блока выдзления максимустрочек. По координатам эталонной строки „„,в второй управляющий вход которого с учетом ее смешения относительно ска- подключен к первому выходу генератора нируемой строки блоком 9 выдаются коор- . актовых импульсов, второй выход котородинаты первой строки сквнерного иэобра- г соединен с управлявшими входами бложения. Ecim в процессе сканирования so памяти, информационные входы блока можей поворот сканера относительно наб- выделения максимумсв соединены с вылюдаемой картины, то сждует прсаесс ygдами соответствующих сумматоров, o гсравнения строк повторить для поверну - л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью го эталонного изображения, для чего s повышения бы= тродействкя, в устройство устройстве предусмотрена воэможность по-М,,веданы блоки суммирующих резисторов, ворота изображения блоком 6 или планшай- блоки фоторезисторсю Я световоды, выход бы световодов 5. блока оптической памяти соединен с

После сравнения максимальных значе- ч и а блоков ф ТО и ний o"a a сУмматоров 4 дли повернУ- - os посредством световодов, эл ктркчесР тых и неповеРнутого положений иэобРаже-.. Зв sxogaa б ков фото эисторс сны соответственно с выходамк соответстдинаты сканерного изображения. вующих блоков памяти, а выходы блоков фоторвзисторов подклю ю ы к соответстройство для сравнений иэображений "o срв- . м в дам соответству „й боков внению с существующими оптическими кор-. и реляторами обладает большим быстродей

Источники информации, ствием, так как в нем используется одновременное сравнение фрагмента сканер- .цринятые во внимание при экспержэе ного иэображения с несколькими фрагмен- 1. Васимкко Г, И. Голографическое тами эталонного изображения и отсутству-» опознавание образов. М. СоЬ. Радио, ет этап регистрации сквнерного иэображе- 1977, с, 285. ния на прозрачном транспаранте. Отсутс ь- 2. Полупрсводниковые формирователи

НИ Р ГосНИЫИПР вке этапа предварительной регистрации сигналов иэображения, НИР, ос сквнерного изображения позволяет отка- 1979, с. 293 (протожп).