Устройство для преобразования оптической информации из декартовой системы координат в полярную

 

ОЦ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К 4ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ti)964665 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.03.81 (21) 3256759/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07. 10, 82. Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 07, 10 . 82 (5 l ) M. Кл.

6 06 6 9/00

3Ьеударстееиный комлтет

СССР ао делам изобретение и открытий (53) УДК 681. 3 (088. 8) (72) Автор: изобретения

ЗСЕСОЮЗЫя

В.Л.Пержу

11 АТЕ11 Т110ХЕХ111111;С Кл и скои Революцйи зе БИБЛИОТЕКА

Московский ордена Ленина и ордена Октяб авиационный институт им. Серго Орджоник (71) Заявитель (4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ ИЗ ДЕКАРТОВОЙ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ

В ПОЛЯРНУЮ

Изобретение относится к области оптических средств вычислительной . техники и может быть использовано в пиктографических аналоговых вычислительных системах.

Известно устройство для преобразования .оптической информации из декартовой системы координат в полярную,содержащее входной транспара +т, оптические формирующие системы, два электронно-оптических преобразователя, и генератор импульсов, соединенный с управляющим входом одного электронно-оптического преобразователя, причем каждая формирующая система выполнена в виде волоконно-оптического блока (13

Недостатками данного устройства являются низкая точность преобразования и ограниченность функциональных ао возможностей.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для преобразования коорди2 нат опти ческой и нформации, содержащее первый источник света, оптически связанный через транспарант с входной оптической информацией с входом телекамеры, выход которой . соединен с первым входом оптического модулятора, второй вход которого оптически связан с выходом второго источника света, а выход модулятора света связан с первы,1 входом блока оптического отклонения, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами счетно-решающего блока, а выход блока оптического отклонения оптически связан с входом выходного транспаранта Г2 1.

Недостатком известного устройства является то, что входные массивы. информации состоят из высокоинформативной части (например, объекта) и низкоинформативной части (например, фона). При этом яркостное распределение фона ниже яркостного распреде964665 ления обье кт а и быстродей ст вие устройства не велико.

Дпя устранения этого недостаткац еле сообр as но о суще ст влят ь преобразование координат только высокоинформативной части входной, оптической информации.

Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение устройства. 30

Поставленная цель достигается . тем, что в устройство, содержащее первый источник света, выход которого оптически связан через коллиматор с входным транспарантом, счет- 1З но-решающий блок, второй источник света, оптический модулятор,,выход которого оптически связан с первым входом блока оптического отклонения, второй и третий входы которого сое.динены с первым и вторым выходами счетно-решающего блока, а выход блока оптического отклонения оптически связан с выходным транспарантом, выход которого является оптическим выходом д устройства, введены блок управления, оптический затвор, элемент НЕ-ИЛИ, две группы элементов И, пороговый оптрон, две матрицы Фатоприемников и светоделитель, вход которого оптичес- З ки связан с выходам входного транспаранта, а первый и второй выходы светоделителя оптически связаны с сигнальными входами соответственно первой и второй матриц фотоприемников, первый и второй электрические входы

35 которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления и с сигнальными входами элементов И первой и второй групп, выход

40 первой .матрицы фотоприемников соединен с электрическим входом оптического модулятора, сигнальный вход которого оптически связан с выходом оптического затвора, электрический

45 вход которого соединен с выходом окончания процесса вычисления счетно-решающего блока и с прямым входом элемента НЕ-ИЛИ, си гнал ьный вход оптического затвора связан с выходом второго источника света, выход второй .матрицы фотоприемников соединен через пороговый оптрон с инвертирующим входом элемента HE-ИЛИ и с управляющими входами элементов И первой и второй групп, выходы которых соединены с соответствующими входами счетно-решающего блока, а выход элемента HE-ИЛИ соединен с входом блока ф управления, который выполнен в виде двух дешифраторов„двух счетчиков, элемента И, элемента НЕ, триггера и генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера, нулевой вход которого соединен через элемент НЕ с единичным входом триггера, который является входом блока управления, выход элемента И соединен с входом первого счетчика, первый выход которого соединен с входом первого дешифратора, выход которого является первым выходом блока управления, а второй выход первого счетчика соединен через .второй счет чик с входом второго дешифратора, выход которого является вторым выходом блока управления.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для преобразования оптической информации из декартовой системы координат в полярную содержит первый источник 1 света, выход которого оптически связан через коллиматор 2 с входным транспарантом

3, счетно-решающий блок 4, второй источник 5 света, оптический модулятор

6, выход которого оптически связан с первым входом блока 7 оптического отклонения, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами счетно-решающего блока 4, а выход блока 7 оптического отклонения оптически связан с выходным транспарантом 8, блок 9 управления, оптический затвор 10, элемент - НЕИЛИ 11, две группы элементов И 12, 13, пороговый. оптрон 14, две матрицы фотоприемников 15, 16 и светоделитель 17, выход которого оптически связан с выходом входного транспаранта 3, а первый и второй выходы светоделителя 17, оптически связаны с первыми входами соответствующих матриц фотоприемников 1.4, 15 и 16, вторые и третьи входы которых соединены соответственно с первыми и вторыми выходами блока 9 управления и с сигнальными входами первой

12 и второй 13 групп элементов И, выход первой матрицы фотоприемников.

15 соединен .с электрическим входом оптического модулятора 6, сигнальный вход которого оптически связан с выходом оптического затвора 10, электрический вход которого соеди65

5 9646 нен с выходом окончания процесса вычисления счетно-решающего блока 4 и с прямым входом элемента НЕ-ИЛИ 11, а сигнальный вход оптичеСкого затвора 10 связан с выходом второго источника 5 света, выход второй матрицы фотоприемников 16 соединен через ключевой оптрон 14 с инвертирующим входом элемента НЕ-ИЛИ 11 и с управляющими входами первой 12:и 10 второй 13 групп элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами счетно-решающего блока

4, а выход элемента НЕ-ИЛИ 11:соеди- нен с входом блока 9 управления, 15 который выполнен в виде двух дешиф раторов 18 и 19, двух счетчиков 20-

21,.элемента И 22, элемента НЕ 23, триггера 24 и генератора 25 .тактовых импульсов, выход которого подключен 2о к первому входу элемента И 22, второй вход которой соединен с единичным выходом три г гера 24, нулевой вход которого соединен через элемент НЕ 23 с единичным входом триг- 2s гера 24, который является входом блока 9 управления, выход элемента И 22 соединен с входом первого счетчика

20,,первый выход которого соединен с входом первого дешифратора 18,, щ выход которого является первым выходом блока 9 управления, а второй выход первого счетчика 20 соединен через второй счетчик 21 с входом второго дешифратара 19, выход которого является вторым выходом блока 9 управления.

Блок 7 оптического отклонения выполняют либо в виде дефлектора, либо в виде коллиматора с управляемым мат- «» ричным транспарантом.

В качестве источников 1 и 5 света, используют либо когерентные, либо некогерентные источники света. В качестве входного 3 и выходного 8 транспарантов используют фото- или кинопленку, пластины из Фотохромного или любого другого оптического материала.

Иатрицы фотоприемников 15 и 16

50 являются идентичными друг другу по всем параметрам и служат для преобразования входной оптической информации в электрические сигналы. Каждый фоточувствительный элемент (фотопри емник) матриц. 15 и 16 функциониру5S ет в режиме непосредственно отсчета, при котором выходной сигнал фотоприемника в каждый момент времени пропорционален интенсивности падающего на него оптического сигнала.

Группа элементов И 12, 13 является матрицами логических схем И, состоящих из одной строки.

Счетно-решающий блок 4 предназначен для вычисления зависимостей ;=yÄ (x ;) 1,=Чд()(;,у;)., (1) где х„, у,, - координаты точек.элементов входной оптической информации; координаты точек преобразованной оптической информации, В частном случае преоразования оптической информации из декартовых координат в полярные счетно решающий блок 4 для каждой точки (x„, у;) вычисляет зависимости

У1

»,= (x ° ю }"; ;=иесЬ» — „ ). (2I

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии оптический затвор 10 - закрыт.

Излучение первого источника 1 света, пройдя через коллиматор 2 и входной транспарант,3; на котором записана входная оптическая информация, модулируется этим транспарантом 3 по соответствующему закону и подается на вход светоделителя 17, с помощью которого разделяется на два равноценных световых пучка. Световые пучки с .выходов светоделителя 17 подаются на сигнальные входы первой и второй матриц Фотоприемников 15 и 16.

Далее блок 9 управления вырабатывает первую; пару двоичных кодов по координатам х и у, которые подаются на сигнальные входы обеих групп элементов И 12, 13, а также на вто-рые и третьи входы матриц фотоприемников 15> 16,нвыбирают" и считывают сигналы с первых элементов (Фотоприемников ) этих матриц.

Электрический сигнал с выхода первой матрицы фотоприемников 15 посту. пает на вход оптического модулятора 6 и устанавливает его в определенное рабочее состояние.

Электрический сигнал с выхода второй матрицы фотоприемников 16 поступает на вход порогового оптрона 14.

Высокоинформативные составляющие оптической информации, содержащиеся на выходе входного транспаранта

3, а следовательно, и на выходе вто7 9646 рой матрицы фотоприемников ll6, поэлементно выделяются пороговым оптроном 14, порог срабатывания которого соответствует ее высокоинформативному элементу оптической информации на входном транспаранте 3, а одновременно и на входе матрицы фотоприемников 16.

Пусть первый элемент входной оптической информации является высоко- 1р информативным. Тогда на выходе порогового оптрона 14 будет электрический сигнал высокого уровня (т.е. "1 "}, который, пройдя через инверсный вход элемента НЕ-ИЛИ 11, трансформирует- >s .ся в сигнал низкого уровня ("0") и поступает на вход блока 9 управления, блокируя тем самым выработку следующей пары двоичных кодов этим блоком. .Одновременно сигнал высокого уров- рр ня с выхода порогового оптрона 14 поступает на управляющие входы оЬеих групп элементов И 12, 13 и открывает их.

Двоичные коды с обоих выходов бло- 5 ка 9 управления поступают через открытые по управляющим входам обеих групп элементов И 12, 13 на соответствующие входы счетно-решающего бло,ка 4, который выполнит над ними требуемое функциональное преобразование.

Результатом преобразования будут новые двоичные коды по координатам и 1, причем

35 ф.=Ч„(х,, .); y.=Ì {х;,,.) (3)

Полученные двоичные коды через первый и второй выходы счетно-решающего блока 4 подаются на соответ40 ствующие второй и третий входы блока

7 оптического отклонения и устанавливают его в определенное рабочее .состояние. По окончании процесса работы счетно-решающего блока 4 на его выходе окончания процесса вычисления

45 формируется электрический сигнал, который поступает на первый вход оптического затвора 10 и открывает его, l

8 результате этого световой пучок .с выхода второго источника 5 света, проходит через открытый оптический затвор 10 на вход оптического модуля тора 6, которым модулируется до определенного уровня :яркости, соответствующего уровню яркости первого элемента входной оптической информации. Лромодулированный световой пучок с выхода оптического модулятора 6 поступает на вход блока 7, которым от клоня ется в соответ ст вии с выражениями (3 ) в требуемую точку выходного транспоранта 8 и записывается на нем.

Таким образом, происходит преобразование координат первого элемента входной оптической информации.

Одновременно электрический сигнал с выхода окончания процесса вычисления счетно-решающего блока 4 поступает через элемент НЕ-ИЛИ 11 на вход блока 9 управления, Под воздействием входного сигнала блок 9 управления выработает следую- . щую пару двоичных кодов и процесс преобразования координат следующего элемента входной оптической информации повторится аналогично вышеописанному в первом такте.

В случае, если элемент входной оптической информации не является высокоинформативным, то на выходе порогового оптрона 14 сигнала высокого уровня ("1") не будет, обе группы элементов И 12, 13 будут закрыты по управляющим входам, и процесса преобразования координат этого элемента не произойдет. Сигнал с выхода порогового оптрона 14 поступит через инверсный вход элемента НЕ-ИЛИ 11 на вход Ьлока управления, в результате блок 9 выработает следующую пару двоичных кодов.

Яналогично вышеописанному происходит преобразование координат всех остальных элементов входной оптической информации.

Рассмотрим работу блока 9 управленйя. 8 исходном состоянии счетчики

20 и 21 сброшены, триггер 24 находится в единичном состоянии, а элемент

И 22 открыт по второму входу.,По сигналу запуска генератор 25 тактовых импульсов вырабатывает первый импульс, который поступает через элемент И 22 на вход первого счетчика

20. На первом выходе счетчика 20 образуется двоичный код, обозначающий порядковый номер поступившего на его вход импульса.

Полученный код через дешифратор

18 подается на первый выход блока

9 управления.

Так как на второй счетчик 21 импульсов еще не поступало, то на его выходе будет нулевой код.

Если на входе блока управления присутствует высокий уровень напряФормула изобретения 1, 45

1. Устройство для преобразования оптической информации из декартовой системы координат в полярную, содержащее первый источник света, выход которого оптически связан через кол50 лиматор с входным транспарантом, счетно-решающий блок, второй источник света, оптический модулятор, .выход которого оптически связан с первым входом блока оптического отклонения, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами счетно-решающего блока, а выход блока on9 9646 ,жения (т,е. "1") триггер 24 остается в единичном состоянии. Генератор

25 тактовых импульсов выработает следующий импульс, который через открытый по второму входу элемент И 22 поступит на вход счетчика 20, в результате чего на выходах блока управления будут новые двоичные коды.

При поступлении на вход блока 9 управления, нулевого сигнала триггер 24 перебросится в нулевое состояние, элемент И 22 закроется по второму входу, в результате чего формирования .новых двоичных кодов в блоке

9 управления не произойдет.

Максимальное число импульсов М, которое может быть записано в сче г- . чик 20, равно числу элементов в строке матрицы фотоприемников 15 или матрицы фотоприемников 16. При поступле-2р нии на вход счетчика 20 (И+1) импульса, этот счетчик переводится в нулевое состояние, а о его второго выхода на вход счетчика 21 поступает импульс, формируя, на его выходе новый двоичный код.

Максимальное. число импульсов N, которое может быть записано в счетчике 21, определяется числом строк матриц фотоприемников l5 и 16. 5В

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет преоЬразовать оптическую информацию из одной системы координат в другую с высоким Ьыстродействием и более простыми сред35 ствами. Повышение быстродействия устройства достигается за счет пре- . образования координат только высокоинформативной части входной оптической информации, а упрощение устройства достигается за счет исключения телекамеры..

10 ти ческого отклонения оптически связан с выходным транспарантом, выход которого является оптическим выходом устройства, о т л и ч а ю щ е. е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в него введены Ьлок управления, оптический затвор, элемент HE-ИЛИ, две группы элементов И, пороговый оптрон, две матрицы фотоприемников и светодели-, тель, вход которого оптически связан с выходом входного транспаранта, а первый и второй выходы светоделителя оптически связаны с сигнальными входами соответственно первой и второй матриц фотоприемников, первый и второй электрические входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления и с сигнальными входами элементов И первой и второй групп, выход первой матрицы фотоприемников соединен с зле ктрическим входом оптического модулятора, сигнальный вход которого оптически связан с выходом оптического.затвора, электрический вход которого, соединен с выходом окончания процесса вычисления счетно-решающего блока и с прямым входом элемента

НЕ-ИЛИ, сигнальный вход оптического затвора связан с выходом второго источника света, выход второй матрицы фотоприемников. соединен через пороговый оптрон с инвертирующим входом элемента НЕ-ИЛИ и с управляющими входами элементов И первой и второй групп, выходы которых соединены с соответствующими входами счетнорешающего блока, а выход элемента

НЕ-ИЛИ соединен с входом блока управления.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в нем блок управления содержит два дешифратора, два счетчика, элечент И, элемент

НЕ, триггер и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера, .нулевой вход которого соединен через элемент HE c единичным входом триггера, который делится входом Ьлока управления, выход элемента И соединен с. входом первого счетчика, первый выход которого соединен с входом первого дешифратора, выход которого является первым выходом блока управления, второй выход первого счетчика соеди12

1. Авторское свидетельство CCCP 643914, кл. G 06 G 9/.00, 1977.

2. Патент СИА и 4073010, кл. 315 364, 1978.

11 964665 нен через второй счетчик с входом второго дешифратора, выход которого является вторым выходом блока управления °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Составитель О.Козлов

Редактор Г.Волкова Техред Л. Пекарь Корректор E.Ðîøêî

Заказ 7 32/30 Тираж 731 11одпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений-и открытий

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