Оптико-электронное устройство для обработки оптической информации

Авторы патента:

G06G9 - Аналоговые вычислительные машины (аналоговые оптические вычислительные устройства G06E 3/00; компьютерные системы, основанные на специфических вычислительных моделях G06N)

(li)972531

Союз Советских

Социалистических

Республик синие

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. синд-вувЂ” (22) Заявлено 03. 04. 81 (21) 3269885/18-24 (51)М. Кл.

G 06 G Ч/00 с присоединением заявки %в

Государственный комитет

СССР (23) ПриоритетвЂ”

Опубликовано 07. 11.82. Бюллетень йЪ 41 ва делен изобретений н открытий (53) УДК 681.3 (088, 3) Дата опубликования описания 07. 11 .82 (72) Автор изобретения

В. Л. Пержу

Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (7I ) Заявитель (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ

ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к оптическим средствам вычислительной техники и может быть использовано в пиктографических аналоговых вычислительных системах, в системах вычисления координат.

Известно оптико-электронное устройство для обработки оптической информации, предназначенное для многоканальной оптической обработки сигналов, содержащее источник когерентного света, коллиматор, ограничитель аппертуры, пространственный модулятор света, перед которым установлен бинарный фазовый транспарант растрового типа, интегрирующую линзу и блок съема результатов обработки (1 1.

Недостатком этого устройства является низкая точность из-за наличия фоновых шумов.

Известно также устройства, содержащее блок формирования оптической информации, оптически связанный с

5поком сканирования и соединенный с блоком привода, блок формирования характерных признаков, вход которого подключен к блоку фотоэлектрического преобразования, а выход соединен с блоком. выработки сигнала рассогласо5 вания, подключенным к блоку памяти, блок управления, соединенный с блоками сравнения, блоком принятия решения и блоком привода (? ).

Недостатками данного устройства являются низкие быстродействие и надежность, обусловленные наличием электромеханических узлов в устройстве.

Наиболее близким к изобретению техническим решением являе ся устройство, предназначенное для многоканальной обработки оптических сигналов, содержащее коллимированный источник света, транспарант с входной оптической инар формацией, первый блок преобразования координат, выход которого оптически . связан с входом светоделителя, один выход которого связан с оптическим входом второго блока преобразования

97253 кооРдинат, а другой выход светоделителя связан с входом оптического затвора, управляющий вход которого соединен с электрическим входом определе" ния координат, а выход оптического затвора связан с оптическим входом блока определения координат, выход которого соединен с первым входом регистра кодов и с электрическим входом первого блока преобразования оптической информации, выход которого оптически связан через второй блок преобразования координат оптической информации с входом блока оптической корреляции, другой вход которого сое- 1 динен через блок формирования эталонных функций, другой выход которого соединен с вторым входом регистра кодов, выход блока оптической корреляции оптически связан с входом бло- go ка анализа, первый выход которого соединен с входом блока эталонных функций, а второй выход блока анализа соединен с третьим входом регистра

8BBRlOTCR BblXO 25 дами устройства (3 1.

Недостатками известного устройства являются низкое быстродействие и конс>руктивная сложность. Низкое быстродействие объясняется последова- зо тельным принципом организации вычислений вЂ” обработки информации. конст« руктивная сложность устройства обусловливается наличием большого числа входящих в устройство блоков и их сложностью.

Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение устройства.

Повышение быстродействия достигается путем предварительной нормализации входной оптической информации и последующей ее параллельной обработкой по всем эталонным фильтрам блока корреляции. Упрощение устройства достигается путем рационального построения функциональной схемы и за счет исключения двух блоков преобразования координат оптической информации, блока формирования эталонных фильтров, 50 блока эталонных функций, блока анализа.

Поставленная цель достигается тем, что в оптико-электронное устройство для обработки оптической информации, содержащее коллимированный источник света, первый транспарант с входной оптической информацией, блок преобразования координат, первый светодели1 ф тель, первый выход которого оптически связан через первый оптический затвор с оптическим входом блока определения координат, первый выход которого соединен с входом первого разряда регистра кодов, и блок оптической корреляции, введены блок управления, вычислительный блок, первый и второй блоки вычисления координат, линейка пороговых фотопреобразователей, оптический собирательный блок, матрица пороговых оптронов, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой оптические затворы, три полупрозра >ных и два отражающих зеркала, второй транспарант, первая и вторая матрицы элементов И, второй и третий светоделители, причем вход второго светоделителя оптически связан с выходом коллимированного источника света, первый выход второго светоделителя связан с оптическоим входом второго оптического затвора, электрический вход которого соединен с электрческим входом третьего оптического затвора и с первым и вторым выходами блока управления, второй выход второго светоделителя оптически связан через первый транспарант с входом третьего светоделителя, первый выход которого связан с оптическим входом четвертого оптичсского затвора, электрический вход которого соединен с третьим выходом блока управления и с управляющими входами первой и второй матриц элементов И, выход четвертого оптического затвора оптически связан с входом второго блока вычисления координат, первый выход которого соединен с первым входом блока управления, а второй и третий выходы второго блока вычисления координат соединены соответственно с входами второго и третьего разрядов регистра кодов и с сигнальным входом первой и второй матриц элементов И, вь>ходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами вычислительного блока, второй выход третьего светоделителя связан с оптическим входом пятого оптического затвора, электрический вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, выход пятого оптического затвора связан с первым входом первого полупрозрачного зеркала, второй вход которого оптически связан с выходом третьего оптического затвора, оптический вход которого связан через второй транспарант с

972531 выходом второго полупрозрачного зеркала, первый вход которого оптически связан с выходом второго оптического затвора, второй вход второго полупрозрачного зеркала оптически связан 5 через пару отражающих зеркал с выходом шестого оптического затвора, первый электрический вход которого соединен с пятым выходом блока управления, с электрическим входом первого оптического затвора и с электрическим входом блока определения координат, первый выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй выход блока определения координат соединен с первым входом блока управления, второй электрический вход шестого оптического затвора соединен с электрическим входом седьмого оптического затвора, с первым элек-Ю трическим входом первого блока вычисления координат, второй вход которого является синхровходом устройства, и с шестым выходом блока управления, выход первого полупрозрачного зеркала оптически связан с оптическим входом блока преобразования координат, первый и второй электрические входы которого соединены соответственно с седьмым и восьмым выходами блока управления зв и с третьим и четвертым входами вычислительного блока, первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым электрическими входами блока преобразования координат, пятый 3 электрический вход которого соединен с третьим выходом вычислительного блока и с вторым входом блока управления, третий вход которого связан .с синхровходом устройства, а девятый выход блока упраления соединен с шесTblM электрическим входом блока .преобразования координат, выход которого оптически связан с входом первого светоделителя, второй выход которого связан с оптическим входом седьмого оптического затвора, выход которого связан с оптическим входом первого блока вычисления координат, первый выход которого соединен с первым входом блока управления, второй выход первого блока вычисления координат соединен с входом четвертого разряда регистра кодов и с вторым входом вычислительного блока, а третий выход

$$ первого светеделителя оптически связан с входом третьего полупрозрачного зеркала, первый выход которого связан с оптическим входом шестого оптического затвора, второй выход третьего полупрозрачного зеркала связан с оптическим входом восьмого оптического затвора, электрический вход которого соединен с десятым выходом блока управления, а выход восьмого оптического затвора оптически связан через последовательно установленные на одной оптической оси блок оптической корреляции, матрицу оптранов и оптический собирательный блок с входом линейки пороговых фотопреобразователей, выходы которой соединены с пятым входом регистра кодов, выходы которого являются выходами устройства, а кроме того,тем, что первый блок вычисления координат выполнен в виде двух управляемых матричных . транспарантов, двух оптических собирательных систем, линейки пороговых фотоприемников, порогового фотоприемника, элемента ИЛИ, генератора тактовых импульсов, nepsoA и второй матриц элементов И, двух элементов НЕ-И, двух счетчиков, двух дешифраторов и светоделителя, вход .которого является оптическим входом блока, а первый и второй выходы светоделителя связаны с оптическими входами первого и второго управляемых матричных транспарантов, электрический вход первого управляемого матричного транспаранта соединен с сигнальным входом первой матрицы элементов И и с выходом первого дешифратора, вход которого через первый счетчик соединен с выходом первого элемента НЕ-И, а выход первого управляемого матричного транспаранта оптически связан через первую оптическую собирательную систему с входом линейки пороговых фотоприемников, выходы которой через элемент ИЛИ соединены с инверсным входом первого элемента HK-И, с первым прямым входом второго элемента НЕ-И и с управляющим входом первой матрицы элементов И, выход которой соединен с первым электрическим входом второго управляемого матричного. транспаранта, второй электрический вход которого соединен через второй дешифратор с сигнальным входом второй матрицы элементов И и через второй счетчик " с выходом вто-. рого элемента. НЕ-И, а выход второго управляемого матричного транспаранта оптически связан через вторую оптическую собирательную систему с входом порогового фотоприемника, выход которого соединен с первым выходом

97253> блока, с управляющим входом второй матрицы элементов И и с инверсным входом второго элемента HE-И, второй прямой вход которого соединен с прямым входом первого элемента НЕ-И и и с выходом генератора тактовых импульсов, первый вход которого соединен с входом блока, второй вход является синхровходом блока, а выход второй матрицы элементов И является 10 вторым выходом первого блока вычисления координат, кроме того, второй блок вычисления координат выполнен в виде двух аналого-цифровых преоб" разователей, элемента И и координатно-чувствительного фотоприемника, вход которого является оптическим входом второго блока вычисления координат, а первый и второй выходы соединены с соответствующими входами 20 первого аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого является третьим выходом второго блока вычисления координат, третий и четвертый выходы координатно-чувствитель- ного фотоприемника соединены с соответствующими входами второго аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого является вторым выходом второго блока вычисления 30 координат,. а вторые выходы первого и второго аналого -цифровых преобразоватеней являются соответственно первым и вторым входами элемента И, выход которого является первым выходом вто- З рого блока вычисления координат, причем координатно-чувствительный фотоприемник выполнен в виде полупроводниковой пластины с точечным цент ральным и кольцевым наружным электро- дами, между которыми включен источник . постоянного напряжения, и двух пар четвертькруговых контактов, расположенных симметрично по отношению к центру полупроводниковой пластины, выходы первой пары противолежащих четвертькруговых контактов являются первым и вторым выходами координатночувствительного фотоприемника, а выходы второй пары противолежащих четвертькруговых контактов являются третьим и четвертым выходами координатно"чувствительного фотоприемника, кроме того, блок управления выполнен в виде генератора задающих импульсов, 55 вход которого является синхровходом блока, первого, второго, третьего и четвертого элементов,И, первого и второго элементов ИЛИ, двух дифференцирующих элементов, первого и второго триггеров, элемента с односторонней проводимостью, двух счетчиков и регистра сдвига, выходы разрядов которого,с первого по шестой являются соответственно третьим, четвертым, шестым, первым, пятым и вторым выходами блока,.а первые выходы обоих счетчиков являются соответственно седьмым и восьмым выходами блока, второй выход первого счетчика блока соединен с первым входом второго счетчика, второй выход которого соединен с девятым выходом блока управления, с вторым входом второго счетчика, с первым входом первого счетчика и через элемент с односторонней проводимостью - с единичным входом первого триггера, а также через первый дифференцирующий элемент - с первым входом блока управления, второй вход первого счетчика соединен с нулевым входом второго триггера, и с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а второй вход четвертого элемента И соединен с единичным выходом второго триггера, единичный вход которого соединен с выходом второго дифференцирующего элемента и с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с вторым входом блока управления, а второй вход второго элемента И соединен с выходом второго элемента ИЛИ и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора задающих импульсов и с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом первого триггера, а выход первого элемента И соединен с нулевым входом первого триггера и с входом регистра сдвига, выходы первого, третьего и пятого разрядов которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго дифференцирующего элемента, выходы разрядов второго, четвертого и шестого регистра сдвига соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго элемента ИЛИ, причем седьмой выход регистра сдвига является десятым выходом блока управления, кроме того, блок преобразования координат выполнен в виде телекамеры, источника света, коллимированного источника коге- .

972

10 рентного света, двух оптических затворов, оптического модулятора, дефлектора, полупрозрачного зеркала и выходного транспаранта, причем оптический вход телекамеры является оптичес- 5 ким входом блока преобразования координат, первый и второй электрические входы которого соединены соответственно с первым и вторым электрическими входами телекамеры, выход которой соединен с электрическим входом оптического модулятора, оптический вход которого связан через первый оптический затвор блока с выходом источника света, выход оптического модулятора связан с оптическим входом дефлектора, первый и второи электрические входы которого являются третьим и четвертым входами блока преобразования координат, выход дефлектора оптичес- 20 ки связан с первым входом полупрозрачного зеркала, второй вход которого оптически связан с выходом второго оптического затвора, оптический вход которого связан с выходом коллимированного источника когерентного света, причем электрические входы первого и второго оптических затворов являются соответственно пятым и шестым электрическими входами блока преобрвзова- 30 ния координат, а выход. полупрозрачного зеркала оптически связан через выходной транспарант с выходом блока преобразования координат.

На фиг. 1 представлена блок-схема 33 оптико-электронного устройства для обработки информации; на фиг. 2схема второго блока вычисления координат; на фиг, 3 " схема блока определения координат; на фиг. 4 - график g0 поясняющий процесс вычисления коор-. динат.

Устройство содержит коллимированный источник 1 света, входной транспарант 2 с входной оптической информацией, блок 3 преобразования координат, первый светоделитель 4, блок 6 определения координат, регистр 7 кодов, блок 8 оптической корреляции, .блок 9 управления, вычислительный блок 10, первый !1 и второй 12 блоки

1вычисления координат, линейку 13 по" роговых фотопреобразователей, оптический собирательный блок 14, матрицу 15 пороговых оптронов, второй 16, третий 17, че1 вертый 18, пятый 19, шестой 20, седьмой 21 и восьмой 22 оптические затворы,.полупрозрачные зеркала 23-25, отражающие зеркала

531 10

26, второй транспарант 27, первую 28 и вторую 29 матрицы элементов И, второй 30 и третий 31 светоделители, синхровход 32. устройства.

Первый блок 11 вычисления координат (фиг. 1) содержит управляемые матричные транспаранты 33 и 34, оптические собирательные системы 35 и

36, линейку 37 пороговых фотоприемников, пороговый фотоприемник 38, элемент ИЛИ 39, генератор 40 тактовых импульсов, первую 41 и вторую 42 матрицы элементов И, первый 43 и второй

44 элементы НЕ-И, первый 45 и второй

46 счетчики, первый 47 и второй 43 дешифраторы и светоделитель 49.

Блок 9 управления (фиг. 1) содержит генератор 50 задающих импульсов, первый 51, второй 52, третий 53 и четвертый 54 элементы И, первый 55 и второй 56 элементы ИЛИ, первый 57,и второй 58 дифференцирующие элементы, первый 59 и второй 60 триггеры, регистр 61 сдвига, элемент 62 с однбсторонней проводимостью, первый 63 и второй 64 счетчики блока 9 управления.

Блок 3 преобразования координат (фиг. 1) содержит телекамеру 65, источник 66 света, коллимированный источник 67 когерентного света, первый

68 и второй 69 оптические затворы блока 3, оптический модулятор 70, дефлеКтор 71, полупрозрачное зеркало 72, выходной транспарант 73.

Кроме того, устройство содержит линзы 74 и 75 Фурье-преобразователя узел 76 голографических наложенных эталонных фильтров блока 8 оптической корреляции.

Схема второго блока 12 вычисления координат (фиг. 2) содержит первый 77 и второй 78 аналого-цифровые преобразователи,.элемент И 79, координат" но-чувствительный фотоприемник 80 с четвертькруговыми контактами, который включает полупроводниковую пласти" ну 81, точечный центральный электрод

82, кольцевой наружный электрод 83, источник 84 постоянного напряжения и четвертькруговые контакты 85-88.

Схема блока 6 определения координат (фиг. 3) содержит оптические затворы 89-91, элемент 92 задержки, =ветоделитель 93, оборачивающую призму 94, источники 95 и 96 когерентно; го света, полупрозрачное зеркало 97, промежуточные транспаранты 98 и 99, элементы .(линзы) 100- 102 Фурье-пре11 9725 обоазователя, телекамера 103, огра- ничитель 104 уровня сигнала, узел 105 нормализации, управляемый транспарант

106, дифференцирующий фильтр 107, фотоприемник 108, аналого-цифровой, % преобразователь 109, выходной вычислитель 110.

Кроме того, на фиг. 1 обозначены выходы 111-120 и входы 121 и 122 блока 9 управления. 10

Блок 8 оптической корреляции выполнен в виде двух линз Фурье-преобразователя 74 и 75 и узла 76 голографических наложенных эталонных фильтров, причем вход первой линзы 74 Фу- И рье-преобразователя является оптическим входом блока 8 оптической корреляции, а выход первой лианы 74 Фурьепреобразователя оптически связан через последовательно расположенные узел 20 голографических наложенных эталонных фильтров 76 и вторую линзу 75 фурье-преобразователя с выходом блока

8 оптической корреляции.

Второй блок 12 вычисления коорди- ЭЗ нат (фиг. 2) выполнен в виде двух аналого-цифровых преобразователей 77 и 78, элемента И 79 и координатночувствительного фотоприемника 80 с четвертькруговыми контактами 85-88, м! вход которого является оптичес! им входом второго блока 12 вычисления координат, а первый и второй выходы соединены с соответствующими входами первого аналого-цифрового преобразователя 77, перв !й выход которого является третьим выходом второго блока

12 вычисления координат, третий и четвертый выходы координатно-чувствительного фотоприемника 80 соединены < с соответствующими входами второго аналого-цифрового преобразователя 78, первый выход которого является вторым выходом второго блока 12 вычисления координат, а вторые выходы первого

77 и второго 78 аналого-цифровых преобразователей являются соответственно первым и вторым входами элемента

И 79, выход которого является первым выходом второго блока 12 вычисления координат, причем координатно-чувствительный фотоприемник 80 с четвертькруговыми контактами выполнен в виде полупроводниковой пластины 81 с точечным центральным 82 и кольцевым наружным 83 электродами, между которыми включен источник 84 постоянного напряжения, и двух пар четвертькруговых монтактов 85 и 86, 87 и 88, располо31

12 женных симметр:!чно по отношению к центру полупроводниковой пластины на расстоянии, не превышающим длину дрейфа неосновных носителей тока, выходы первой пары противолежащих четвертькруговых контактов 85 и 86 являются пегвым и вторым выходами координатно-чувствительного фотоприемника 80, а выходы второй пары противолежащих четвертькруговых контактов 87 и 88 являются третьим и чет-, вертым выходами координатно-чувствительного Фотоприемника 80.

Блок 6 определения координат (фиг. 3) выполнен в виде трех оптических затворов 89-91, элемента 92 задержки, светоделителя 93, оборачивающей призмы 94, двух источников 95 и 96 когерентного света полупрозрач-! ного зеркала 97, промежуточных транспарантов 98 и 99, элементов (линз)

100-102 фурье-преобразователя, телекамеры 103, ограничителя 104 уровня сигнала, узла 105 нормализации, управляемого транспаранта 106, дифференцирующего фильтра 107, фотоприемника 108, аналого-цифрового преобразователя 109 и выходного вычислителя110. Оптический вход блока б определения координат связан с оптическим входом первого оптического затвора

89, электрический вход которого соединен с электрическим входом второго оптического затвора 90, с первым выходом элемента 92 задержки, вход ко" торого соединен с электрическим входом блока 6 определения координат, а второй выход элемента 92 задержки соединен с вторым входом телекамеры

103. Выход первого оптического затвора 89 оптически связан с входом светоделителя 93, первый выход которого оптически связан с первым входом полупрозрачного зеркала 97, второй выход светоделитепя 93 оптически связан через оборачивающую призму 94 с вторым входом полупрозрачного зеркала 97, третий вход которого оптически связан с выходом второго оптического затвора 90, оптический вход которого связан с выходом первого источника 95 когерентного света. Выход полупрозрачного зеркала 97 оптически связан через промежуточный транспарант 98 и первый элемент 110

Фурье-преобразователя с первым входом телекамеры 103, первый выход которой соединен через последовательно дргпопоженные ограничитель 104 уровня

Преобразование (1) необходимо для того, чтобы свести влияние поворота изображения объекта к сдвигу последнего, что позволит в последующих тактах работы устройства определить угол поворота Ео изображения объекта и произвести нормализацию изображения пу" тем сдвига функции f()<, g ).

В начальный период времени второго такта работы устройства единичный сигнал на третьем выходе 113 блока 9 управления преобразуется в нулевой сигнал, но при этом формируется единичный сигнал на четвертом выходе 114 блока 9 управления. В результате это" .го четвертый 18 оптический затвор за- крывается. Закрываются также по управляющим входам матриц элементов И 28 и 29, препятствуя прохождению информации с neysoro и второго вхо13 9725 сигнала и узел 105 нормализации с электрическим входом управляемого транспаранта 106, оптический вход которого связан с выходом третьего оптического затвора 91, электрический s вход которого соединен с вторым выходом телекамеры 103, а оптический вход третьего оптического затвора 91 связан с выходом второго источника 96 когерентного света ° Выход управлямого транспаранта 106 оптически связан через последовательно расположенные второй элемент 101 Фурье-преобразователя, второй промежуточный транспарант 99, дифференцирующий фильтр 107 и третий элемент 102 Фурье-преобразователя с входом фотоприемника 108, выход которого соединен через аналого-цифровой преобразователь 109 с входом выходного вычислителя 110, первый и второй 20 выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами блока 6 определения координат.

Устройство (фиг. 1) работает потактно следующим образом. 8 исходном состоянии все оптические затворы 5, l6-22 закрыты.

8 первом такте работы устройства с помощью второго блока 12 вычисления координат производится вычисле- 30 ние сдвигов и Х, дУ по координатам

Х и Y энергетического центра высокоинформативной части входной оптической информации {изображения объекта). относительно геометрического центра транспаранта 2 (центра поля зрения).

По сигналу запуска блок 9 управления вырабатывает управляющий сигнал на своем третьем выходе 113 ° По этому сигналу открывается четвертый

18 оптический затвор и по управляющим входам открываются матрицы элементов И 28 и 29. Излучение колли" мированного источника l света поступает на вход второго светоделителя 304 и далее со второго выхода этого све" тоделителя 30 поступает на вход первого транспаранта 2 с входной оптической информацией и модулируется им по соответствующему закону. Световой пучок с выхода первого транспаранта

2 поступает далее на вход третьего светоделителя 31, которым разделяется на два равноценных световых пучка.

Световой пучок с первого выхода третьего светоделителя 31 по оптическоЮ му каналу поступает через открытый четвертый 18 оптический затвор на вход второго блока 12 вычисления ко31 14 ординат. Данный блок вычисления ко" ординат позволяет определить сдвиги дХ, ьУ по осям Х и У энергетического центра высокоинформативной части входной оптической информациц относительно центра первого транспаранта 2 с входной оптической информацией. Двоичные коды, несущие в себе информацию о сдвигах а Х, аУ центра изображения объекта относительно центра поля зрения, с второго и третьего выходов второго блока 12 вычисления координат поступают на входы второго и третьего разрядов регистра кодов 7„ где записываются, и через открытые по управляющим входам матрицы элементов И 28 и 29 - на первый-и второй входы вычис" лительного блока 10. Сигнал об окончании процесса работы второго блс ка

12 вычисления координат с первого выхода этого блока поступает на первый вход 121 блока 9 управления.

Во втором такте работы устройства при совместном фу кционировании блока

3 преобразования координат, вычислительного блока 10 и блока 9 ynpasneния произво-«rc. центрирование изображения объекта в соответствии с информацией о его местоположении, поступившей с второго и третьего выходов блока 12 через матрицы элементов И 28 и 29 на первый и второй входы вычислительного блока 10,и одновременное преобразование входного изображения из декартовой системы координат (Х и Y) в полярную систему координат ($ „ ) r(X, V) +(y„, „). (1) ((Х; + дХ) + (У„+ьУ) ) (2) 25 (Y;+aY

arctg(Х Х где Х, Y; вЂ” двоичные коды, поступающие на третий и четвертый входы вычислительно- зф го блока 10 и характеризующие координаты элементов входного изображения (Х, Y) (т. е. изображения в декартовых коорди- З натах);

4 Х, аУ вЂ” двоичные коды, поступающие на первый и второй входы блока 10 и характеризующие сдвиги энерге-щ тического центра изображения объекта относи" тельно геометрического центра поля зрения; „, 1.„, вЂ” двоичные коды на первом и втором выходах вычислительного блока 10.

Новые двоичные коды с первого и второго выходов вычислительного блска 10 поступают на третий и четвертый электрические входы блока 3 преобразования координат, а сигнал об окончании процесса функционирования вычислительного блока 10 с его третьего выхода поступает на шестой вход блока 3 преобразования координат.

При этом в соответствии с информацией, поступившей на входы блока 3, про,изводится преобразование координат

15 9725 дов вычислительного блока 10 на входы второго и третьего разрядов регистра 7 кодов.

По сигналу с четвертого выхода 114 блока 9 управления открывается пятый з

19 оптический затвор, и оптическая информация с второго выхода светоделителя 31 поступит через открытый пятый 19 затвор и полупрозрачное зеркало 23 на оптический вход блока пре- >о образования координат 3 устройства.

Затем блок 9 управления вырабатывает первую пару двоичных кодов, которые с седьмого 117 и восьмого 118 выходов этого блока поступают на первый и второй электрические входы блока

3 преобразования координат и на третий и четвертый входы вычислительного блока 10, который производит вычисления в соответствии со следующим алго- 2о ритмом:

31 16 первого элемента входной информации.

Одновременно сигнал с третьего выхода блока 10 поступает на второй вход 122 блока 9 управлений, в результате чего блок 9 выработает следующую пару двоичных кодов и процесс преобразования координат аналогично описанному повторится для следующего элемента входной оптической информации, а затем и для всех остальных ее элемен" тов.

В третьем такте работы устройства с помощью первого блока ll вычисления координат производится вычисление угла поворота 8О изображения объекта относительно своего эталонного положения.

В данном такте работы блок 9 управления вырабатывает сигнал на сво" ем девятом выходе 119. Этот сигнал поступает на шестой электрический вход блока 3 преобразования координат, в результате чего информация с выхода блока 3 подается по оптическому каналу на вход первого светоделителя 4. Одновременно блок 9 управления формирует единичный сигнал на своем шестом выходе 116, который поступает на второй электрический вход шестого оптического затвора 20, электрический вход седьмого оптического затвора 21 и электрический вход первого блока вычисления координат 11, открывает эти затворы и одновременно служит запускающим импульсом для первого блока 11 вычисления координат 11.

Оптическая информация представленная в полярных координатах, с второго выхода первого светоделителя 4 поступает через открытый седьмой оптический затвор 21 на оптический вход первого блока 11 вычисления координат. По сигналу запуска первый блок 11 вычисления координат начинает функционировать и вычисляет параметр Оо следующим образом. Поскольку во втором такте работы устройства входное изображение f (Х, Y) из декартовой системы координат гыло преобразовано в полярную систему координат f („, $ ), то параметр

6О вычисляется путем определения положения крайнего левого максимума функции f („, g ) по оси у (фиг. 4).

Двоичный код, соответствующий величине 8р, с второго выхода первого ,блока 11 вычисления координат подается на вход третьего разряда регистра

, „= En «, (ф) „= L)), > () Световой пучок, несущий в себе

1 информацию об изображении f (, g< ), с второго выхода первого светоделителя 4 поступает через открытый шес" той оптический затвор 20, отражающие зеркала 26 и полупрозрачные зеркала

24 на второй транспарант 27 и реги- стрируется на нем. Световой пучок с первого выхода первого светоделителя

9725 кодов 7, где записываются, а также на второй вход вычислительного блока

10. Сигнал об окончании работы первого блока 11 вычисления, координат с его первого выхода поступает на первый вход 121 блока 9 управления.

Параллельно с работой блока 11, оптическая информация f((<, „ ) с третьего выхода первого светоделителя

4 поступает через полупрозрачное зер- 10 кало 25, открытый шестой оптический затвор 20, отражающие зеркала 26 и полупрозрачное зеркало 24 на второй транспарант 27 и записывается на нем.

Это связано с необходимостью исполь" 15 зования информации о а („, 1„ ) в следующем такте работы устройства.

В четвертом такте работы устройства производится нормализация изображения объекта относительно поворо- 2о та путем сдвига функции изображения, представленной в полярных координатах f (, 1„ 1, на величину 80 по координате 1„ и одновременное преобразование изображения из полярной си- 25 стемы координат „, „ в логарифмическую полярную систему координат

Тг (>, 1 вЂ” л,л,l »

Преобразование (3) необходимо для того, чтобы свести воздействие изменения масштаба изображения по оси („ к эквивалентному сдвигу последнего с целью определения изменения масштаба.

Пусть „= а,, где а1 вЂ” изменение масштаба входного изображения объекта относительно своего эталонного изображения. Тогда $g = 9n)

=Епа„+Ел =), +, где =dna„.

В начальный период времени четвертого такта работы устройства по сигналу, поступившему с первого выхода блока 11 на первый вход 121 блока 9 управления, последний вырабатывает единичный сигнал только на первом своем выходе ill. В результате этого шестой и седьмой оптические затворы

20 и 21 закрываются, а второй и тре" тий оптические затворы 16 и 17 открываются. Световой пучок с первого выхода светоделителя 30 поступает через открытый второй оптический затвор 16, SS через полупрозрачное зеркало 24 - на второй транспарант 28, модулируется им по соответствующему закону и далее поступает через открытый третий опти31 18 ческий затвор 17 и через полупрозрачное зеркало 23 на вход блока 3 преобразования координат. Затем блок 9 управления вырабатывает первую пару двоичных кодов, которые c его седьмого 117 и восьмого 118 выходов поступают на первый и второй электрические входы блока 3 преобразования координат и на первый и второй входы вычислительного блока 10. В этом такте работы устройства вычислительный -блок

10 производит вычисления в соответствии со следующим алгоритмом: где1 „, ; вЂ” двоичные коды, поступающие на третий и четвертый входы вычислительного блока 10, 8в - двоичный код, поступающий на второй вход блока 10; . вЂ” двоичные коды на nep 2l 1 21 вом и втором выходах блока 10.

В дальнейшем работа устройства в четвертом такте аналогична работе устройства во втором такте.

В пятом такте работы устройства с помощью блока 6 определения координат производится вычисление изменения масштаба входного изображения объекта относительно своего эталонного изображения, причем величина изменения масштаба представляется в виде fg = lпа„, где а „ - масштаб, В этом такте работы формируется еди" ничный сигнал только на пятом выходе

ll5 блока 9-управления, который поступает на второй электрическии вход шестого оптического затвора 20, на электрический вход первого оптического затвора 5 и открывает эти зат.воры, а также поступает на электрический вход блока 6 определения координат, и служит для него запускающим сигналом. !

19 9725

4 поступает через открытый первый оптический затвор 5 на оптический вход блока 6 определения координат. В процессе функционирования блок 6 вычис° ляет величину изменения масштаба 5 входного изображения объекта относительно .своего эталонного изображения.

Величина в виде двоичного кода поступает с первого выхода блока 6 на вход четвертого разряда регистра кодов 7, где записывается, а также на первый вход вычислительного блока 10, а сигнал, являющийся признаком окончания работы блока 6, с его второго выхода поступает на первый вход 121 блока 9 управления.

На этом пятый такт работы устройства заканчивается.

В шестом такте работы устройства производится нормализация иэображения 26 объекта относительно изменения масш" таба путем сдвига изображения, представленного в логарифмических полярных координатах f< g на величину

1 па1 по координатe II2 . (, g2) 25

«f (f 7g. В этом такте работы устройства первоначально формируется единичный сигнал на втором выходе 112 блока 9 управления. При этом дальнейшая работа устройства в шестом такте 30 аналогична работе устройства в четвертом такте с той лишь разницей„ что- вычислительный блок 10 функционирует в соответствии со следующим алгоритмом: 55

33i f/ 50" 2„, 6п с1, l5, = L2 (2

rpe f ., . вЂ” двоичные коды на третьем и четвертом входах вычислительного блока 10; вЂ” двоичный код на первом входе блока 10;

$ ., . вЂ” двоичные коды на первом и втором выходах блока 10.

В седьмом такте работы устройства производится автоматическая классификация нормализованного ранее изображении f (f,, g> ) объекта. В этом такте работы устройства формируется сигнал на десятом выходе 120 блока 9 управления, который поступает на электрический вход восьмого оптичес.кого затвора 22 и открывает его. Одновременно по сигналу с девятого вы" хода 119 блока 9 управления оптическая информация с выхода блока 3 преоб31 20, разования координат подается на вход

nepaoro светоделителя 4 и далее с его третьего выхода через полупрозрачное ,зеркало 25 и открытый восьмой оптический затвор 22 подается на вход блока 8 оптической корреляции, где выпол} няется операция согласованной фильтрации нормализованного ранее изображения объекта f (f,.y3 ) с наложенными эталонными голографическими фильтрами 76.

Результатом согласованной фильтрации является сложный световой отклик в виде бинарного светового кода, содержащегося в яркостном распределении корреляционного поля на выходе блока 8 оптической корреляции.

Бинарный световой код будет характеризовать классификационный объект.

Яркостное распределение светового поля с выхода блока 8 корреляции по" ступает нэ вход матрицы пороговых оптронов 15, которая позволяет выделить бинарный световой код.

Бинарный световой код с выхода

1 матрицы пороговых оптронов 15 поступает далее на вход оптического собирательного блока 14 и отклоняется им на вход линейки 13 пороговых фотопреобразователей, которой преобразуется в бинарный электрический код.

Полученный бинарный электрический код с выхода линейки 13 фотопреобразователей поступает на вход упомянутого разряда регистра 7 кодов и записывается там. На этом работа устройства заканчивается.

Блок 9 управления устройства работает потактно следующим образом.

В исходном состоянии первый триггер 59 находится в единичном состоянии, а второй триггер 60 - в нулевом состоянии, первый элемент И 51 открыт по первому входу, а элементы И 52-54 закрыты по обоим входам, оба счетчика 63 и 64 сброшены, а в регистре 61 сдвига записана единица в нулевом разряде, так что на выходах с первого по седьмой регистра 61 сдвига нули.

В первом такте работы блока 9 управления по синхросигналу запуска генератор 50 задающих импульсов вырабатывает первый импульс, который проходит через открытый по первому входу первый элемент И 51 на вход регистра 61 сдвига, в результате чего двоичный код в регистре 61 сдвига

972531 сдвигается вправо на один разряд.

При этом на выходе первого разряда регистра 61 сдвига появится единичный сигнал, который подается на третий выход 113 блока 9 управления и через первый элемент ИЛИ 55 и второй дифференцирующий элемент 53 - на единичный вход второго триггера 60 и устанавливает его в единичное состояние. В результате четвертый элемент 1О

И 54 откроется по второму входу.

Сигнал с выхода элемента И 51 поступит также на нулевой вход первого триггера 60 и установит его в нулевое состояние, предотвратив дальнейшее прохождение импульсов через элемент И 51.

Во втором такте работы блока 9 на первый вход 121 этого блока посту-; пает электрический сигнал, который 20 проходит далее через первый дифференцирующий элемент 57 на единичный вход первого триггера 59 и устанавливает его в единичное состояние. В результата этого первый элемент И 51 откры- 25 вается по первому входу и через него проходит следующий импульс с выхода генератора 50 задающих импульсов.

Сигнал с выхода элемента И 51 сбрасывает первый триггер 59, тем самым эа- зо крывая по первому входу элемент И 51, и также проходит на вход регистра 61 сдвига, сдвигая записанную в нем единицу на один разряд вправо. В результате этого появится единичный сигнал на выходе второго разряда регистра

61 сдвига. Единичный сигнал с выхода

aToporv разряда регистра 61 сдвига поступит ча четвертый выход 114 блока 9 управления и одновременно через ф второй элемент ИЛИ 56 - на вторые входы второго и третьего элементов

И 52 и 53 и откроет их по этим входам.

Так как на первом входе элемента И 52 единичного сигнала в данный момент времени нет, то он останется закрытым по этому входу, Электрический импульс с выхода генератора 50 задающих имплуьсов поступит через открытый по первому входу элемент И 53 и открытый по второму входу элемент И 54 на второй вход первого счетчика 63 и формирует на его первом выходе двоичный код, обозначающий номер поступившего íà его вход импульса. Двоичный

SS код с первого выхода первого счетчика 63 поступает на седьмой выход 117 блока 9 управления.. Электрический импульс, поступивший на второй вход 122 блока 9 управления, проходит через открытый по второму входу элемент

И 52 и устанавливает второй триггер

60 в единичное состояние> в реэульта" те чего открывается по первому входу элемент И 54 и на второй вход первого счетчика 63 проходит очередной импульс с выхода генератора 50 задающих импульсов через открытый по первому входу третий элемент И 53.

Максимальное число .импульсов, которое может быть записано в первом счетчике 63, равно И и соотгатстяуа1 числу элементов разложения в строка телекамеры 65 блока 3 преобразования координат устройства.

При поступлении (И + 1) импульса на вход первого счетчика 63, этот счетчик возвращается в исхолно-.. состояние, и на его втором,-:.„,.оде формируется импульс, который пос упает на первый вход второго счетчика 64.

В результате на первом выходе второго счетчика 64 формируется новый. двоичный код, поступающий на восьмой выход 118 блока 9 управления.

Максимальное число импульсов, которое может быть записано во втором счетчике 64, равно N и соответст у.-т числу строк в телекамере 65 блока 3 преобразования координат устройства. При поступлении (й + t) импульса на первый вход второго счетчика 64, на его втором выходе формируется электрический импульс, который поступает одновременно íà девятый выход 119 блока 9 управления на соответствующие входы счетчиков 63 и 64 и сбрасывает их, а также через элемент 62 с односторонней проводимостью - на единичный вход первого триггера 59 и устанавливает его в единичное состояние. Элемент 62 вклю" чен таким образом, что он препятствует прохождению электрических импульсов положительной полярности с вы" хода первого дифференцирующего элемента 57 на вторые входы счетчиков, 63 и 64 и на девятый выход 119 блока .

9 управления. На этом второй такт работы блока 9 управления заканчивается.

В третьем такте работы блока 9 генератор 50 задающих импульсов вырабатывает очередной импульс, который проходит через открытый по первому входу первый элемент И 51. Сигнал с выхода элемента И 51 поступает на нулевой вход первого триггера 59 пе31 24

23 9725 реводит его в нулевое состояние, .тем самым закрывая по первому входу элемент И 51 ° Одновременно сигнал с выхода элемента И 51 поступает на вход регистра 61 сдвига и сдвигает записан-з ную в нем единицу еще на один разряд вправо. В результате на выходе третьего разряда регистра 61 сдвига появится единичный сигнал, который поступит на шестой выход 116 блока 9 и через 1В элемент ИЛИ 55 и дифференцирующий элемент 58 - на единичный вход второго триггера 60, устанавливая его в единичное состояние. При этом четвертый элемент И 54 открывается по пер- 15 вому входу, элементы И 52 и 53 закрываются по вторым входам, так как на выходе элемента ИЛИ 56 - нулевой сигнал.

В четвертом такте работа блока 9 20 управления аналогична работе во втором такте. При этом двоичные коды формируются на седьмом 117 и восьмом

118 выходах блока 9, а единичные сигналы Формируются на первом 111 и де- f5 вятом 119 выходах блока 9 управления.

В пятом такте работа блока 9 управления аналогична работе этого блока в третьем такте. При этом формируется единичный сигнал на пятом выходе 115 Зо блока 9 управления.

В шестом такте работа блока 9 аналогична работе этого блока в четвертом или втором такте.

При этом двоичные коды формируются и на .седьмом 1 17 и восьмом 118 выходах блока 9 управления, а единичные сигналы формируются на втором 112 и девятом 119 выходах этого блока.

В седьмом такте работа блока 9 о управления аналогична работе в пятом, третьем или первом такте работы блока

9 управления. Единичный сигнал Формируется при этом на десятом 120 выходе блока 9.

На этом работа блока 9 управления устройства заканчивается.

Блок 3 преобразования координат устройства функционирует следующим образом. В исходном состоянии оптичес-® кие затворы 68 и 69 закрыты. На оптический вход блока 3 преобразования координат по оптическому каналу подается входная двумерная оптическая информация, которая проецируется на оптический вход телекамеры 65. На втоа рой и третий входы телекамеры 65 с

nepeoro и второго электрических вхо" дов блока 3 преобразования координат поступает первая пара двоичных кодов, которая позволяет произвести считывание первого элемента массива оптической информации на первом входе телекамеры 65. Электрический сигнал, пропорциональный яркости первого элемента входной оптической информации, поступает с выхода телекамеры 65 на электрический вход оптического модулятора 70 и устанавливает его в соответствующий рабочий режим. Одновременно на первый и второй электрические входы дефлектора 71 с третьего и четвертого электрических входов блока 3 преобразования координат поступает другая пара двоичных кодов и устанавливает его в определенное рабочее состояние. Причем двоичные коды, поступающие соответственно на первый и второй электрические входы телекамеры 65 и двоичные коды, поступающие на первый и второй электрические в оды дефлектора 71, связаны функциональными зависимостями (2) или (4), или (5).

Затем по сигналу с пятого входа блока 3 преобразования координат открывается оптический затвор 68, и излучение источника 66 света проходит через оптический затвор 68, оптический модулятор 71, где модулируется до определенного уровня яркости, соответствующего яркости первого элемента входной оптической информации, и далее отклоняется дефлектором 71 через полупрозрачное зеркало 72 в требуемую точку выходного транспаранта

73, где и записывается. После этого оптический затвор 68 закрывается. Таким образом осуществляется преобразование координат первого элемента входного массива двумерной оптической инФормации, Аналогично производится преобразование всех остальных элементов входной оптической информации.

Затем по сигналу с шестого входа блока 3 открывается оптический затвор

69,Коллимированное излучение источника 67 когерентного света проходит через открытый оптический затвор 69 и через полупрозрачное зеркало 72, поступает на выходной транспарант 73 с преобразованным иэображением, моду" лируется этим транспарантом по соответствующему закону и далее поступает на выход блока 3 преобразования координат.

На этом работа блока 3 преобразования координат заканчивается.

25 9725

Первый блок 11 вычисления коордйнат устройства работает следующим образом.

Двумерный массив оптической информации со входа первого .блока 11 вы- 5 числения координат поступвет.на вход светоделителя 49, которым разделяется на два равноценных световых пучка.

Полученные световые пучки с первого и второго выходов светоделителя 49 поступают на соответствующие оптические входы первого 33 и второго 34 управляемых матричных транспарантов, представляющих собой набор светоклапанных элементов. 13

Управляемые матричные транспаранты 33 и 34 идентичны по всем параметрам. Отличие между ними состоит толь" ко в том, что первый управляемый матричный транспарант 33 позволяет произвести сканирование оптической информации по строкам, а второй управляемый матричный транспарант 34 позволяет произвести сканирование оптической информации по столбцам (т. е ° по элементам выбранной строки). В первоначальный момент времени все свето- . клапанные элементы управляемых матричных транспарантов 33 и 34 являются непрозрачными (закрытыми} для свето- ЗО вых пучков на их оптических входах.

В результате этого на выходах линейки 37 пороговых фотоприемников и порогового фотоприемника 38 электрических сигналов sblcoKoro ypoBHR не будет

Следовательно, первый элемент НЕ-И 43 будет открыт по инверсному входу, а второй элемент НЕ-И 44 будет закрыт по второму прямому входу, и первая матрица элементов И 41 также будет закрыта по управляющему входу.

Так как на выходе порогового фотоприемника 38 электрического сигнала высокого уровня нет, то второй элемент НЕ-И 44 будет открыт по инверсному входу, вторая матрица элементов

И 42 будет закрыта по управляющему входу, и нз выходах первого блока 11 вычисления координат сигналов не будет. SO

По сигналу запуска, поступающему с электрического входа блока 11., генератор 40 тактовых импульсов вырабатывает первый импульс, который поступает через открытый по инверсному входу первьф элемент НЕ-И 43 на вход счетчика 45. На выходе этого счетчика формируется двоичный код, обозначающий номер поступившего на

31 26 его вход импульса. Максимальное число импульсов К, которое может быть записано в первом счетчике 45, равно числу строк первого управляемого матричного транспаранта 33. Двоичный код с выхода счетчика 45 поступает через первый дешифратор 47 на электрический вход первого управляемого матричного транспаранта 33 и позволя" ет выбрать и открыть элементы первой строки этого транспаранта. Световые пучки с оптического входа первого управляемого матричного транспаранта

33, несущие s себе информацию -об элементах первой строки оптической информации, через открытые светоклапанные элементы транспаранта поступают нз вход оптической собирательной системы 35, которая выполнена в виде системы цилиндрических линз, и позьоляет отклонить световые пучки с выхода управляемого матричного транспаранта

33 на соответствующие входы линейки

37 пороговых фотоприемников.

Если среди элементов первой строки оптической информации нет высокоинформативных элементов (т. е. элементов объекта, яркость которых выше яркости элементов фона), тогда на выхода линейки 37 пороговых фотоприемников электрических сигналов высокого уровня не будет. Следовательно, первый элемент НЕ-И 43 останется открытым по инверсному входу, и с генератора

40 тактовых импульсов через этот элемент пройдет импульс на вход первого счетчика 45, что приведет к выбору и анализу второй строки первого управляемого матричного транспаранта

33 °

В случае, если один или несколько элементов какой-либо строки оптической информации являются высокоинформативными, на соответствующих выходах элементов линейки 37 пороговых фотоприемников возникнут единичные электрические сигналы, которые через элемент ИЛИ 39 закроют по инверсному входу элемент НЕ-И 43 и одновременно откроют по второму прямому входу второй элемент НЕ-И 44, и по управляющему axon - первую матрицу элементов

М 41. Двоичный код с выхода первого дешифратора 47 поступит через матрицу элементов И 41 на первый электрический вход второго управляемого матричного транспаранта 34 и позволит выбрать соответствующую строку этого транспаранта. Одновременно электри27 9725 ческий импульс с выхода генератора 40 тактовых импульсов поступает через открытый по инверсному и второму прямому входам элемент НЕ-И 44 на вход второго счетчика 46, на выходе кото- Ф рого формируется двоичный код, обозначающий номер поступившего на вход счетчика 46 импульса.

Максимальное число eL, которое может быть записано во втором счетчике

46," равно числу элементов в строке управляемого матричного транспаранта

34. Двоичный код с выхода второго счетчика 46 поступает через в.второй дешифратор 48 на второй электрический вход второго управляемого матрич-. ного транспаранта 34 и позволяет выбрать первый столбец этого транспаранта. Таким образом, будет выбран и открыт светоклапанный элемент, который находится на пересечении первогостолбца и требуемой строки управляемого матричного .транспаранта 34. Элементарный световой пучок. несущий в себе информацию об одном элементе on- >> тической информации, проходит через открытый светоклапанный элемент второго управляемого матричного транспаранта 34 и далее с помощью второй оптической собирательной системы 36 ЗО отклоняется на вход порогового фотоприемника 38.

Если первый элемент выбранной строки не является высокоинформативным, то на выходе порогового фотоприемника 38 электрического сигнала высокого уровня не будет. Второй элемент НЕ-И

44 остается открытым по инверсному входу и на вход второго счетчика46 пройдет очередной импульс, что приве- ео дет к выбору и анализу второго элемента строки оптической информации.

Такой процесс продолжается до тех пор, пока не будет обнаружен высокоинформативный элемент оптической информации. В случае обнаружения высокоинформативного элемента, на выходе порогового фотоприемника 38 появится электрический сигнал высокого уровня„ который поступает на инверсный вход второго элемента НЕ-И 44 и закроет его по этому входу, предотвратив дальнейшее прохождение импульсов на вход второго счетчика 46.

Одновременно сигнал с выхода фотоприемника 38 поступит на первый выход первого блока 11 вычисления координат и на управляющий вход второй матрицы элементов И 42 и откроет ее. В ре31 28 зультате двоичный код с выхода второго счетчика 46 поступит через вторую матрицу элементов И 42 на второй выход первого блока 11 вычисления коррдинзт.

На этом работа первого блока 11 вычисления координат заканчивается.

Второй блок 12 вычисления координат (фиг. 2) устройства работает следующим образом.

На вход этого блока подается входной двумерный массив оптической информации, содержащий высокоинформативную часть (объект) и низкоинформативную часть (фон), Далее входной массив оптической информации проецируется на вход координатно-чувствительного фотоприемника 80, в котором между центральным точечным 82 и кольцевым наружным 83 электродами полупроводниковой пластины 81 с помощью источника

84 постоянного напряжения создано тянущее радиальное электрическое поле.

При проецировании массива оптической информации на полупроводниковую пластину 81 внутри контактов 85-88 в освещенных участках полупроводниковой пластины 81 будут возникать неравновесные носители тока, которые под действием радиального электрического поля начнут двигаться по радиусам по направлению к кольцевому электроду

83 и будут достигать определенных участков контактов 85-88. Если высокоинформативная часть входной оптической информации находится в центре фотоприемника 80 (т. е. энергетический центр иэображения объекта совпадает с геометрическим центром фотоприемника 80), на выходах всех контактов 85-88 разности потенциалов не будет. Следовательно, и на выходах фотоприемника 80 электрического напряжения не будет.

При сдвиге изображения объекта в каком-либо направлении на выходах первого 85 и второго 86,.третьего 87 и четвертого 88 контактов появятся разности потенциалов, пропорциональные сдвигам энергетического центра изображения объекта по двум взаимно перпендикулярным направлениям Х и У.Полученные электрические напряже" ния с соответствующих выходов фотоприемника 80 подаются на соответству" ющие входы аналого-цифровых преобразователей 77 и 78 и преобразуются в ,двоичные коды„ несущие в себе инфор мацию о сдвигах изображения объекта

sslhh(opsÎ) т (и,и„)= р еер()с(Ф(е)),и2)-и (21,.е))}, (6) где q0 â€,постоянная.

29 9725 по осям Х и Y во входной плоскости.

Двоичные коды с первых выходов первого 77 и второго 78 аналого-цифровых преобразователей поступают соответственно на второй и.третий выходы второго блока 12 вычисления координат. Сигналы об окончании процессов преобразования с вторых выходов аналого"цифровых преобразователей 77 и

78 поступают на соответствующие вхо- 10 ды элемент- И 79, выход которого является первым выходом второго блока

12 вычисления координат.

Блок 6 определения координат работает следующим образом. 15

В исходном состоянии оптический затвор 89 открыт, а оптические затворы 90 и 91 закрыты. Световой пучок, несущий в себе информацию, описываемую Функцие f (g2 y2) f ()+3о y) 20 где - постоянная, равная 1па1, подается с оптического выхода дается с оптического входа блока 6 определения координат через открытый затвор 89 на вход светоделителя 93, которым разделяется на два равноценных световых пучка, расстояние между центрами которых составляет величину (2а) (величина а больше максимального размера функции f (j + Ij, g )) . Одно- 30 временно с второго входа блока 6 определения координат на вход элемента 92 задержки поступает электрический сигнал. Оптическая информация с первого выхода светоделителя 93 поступает че- 3g рез полупрозрачное зеркало 97 на первый вход транспаранта 98 и записывается ° Оптическая информация со второго выхода светоделителя 93 поступает на вход оборачивающей призмы 94, в результате чего на выходе призмы 94 получим зеркальное отображение входной оптической информации, т, е. получим оптическую информацию, описываемую функцией f (- 7 0,- ), которая затем подается через полупрозрачное зеркало 97 на второй вход транспаранта 93 и также записывается, Таким образом на транспаранте 98 получим сумму двух функций

50 (< - о )+ (1 + 1 - ) °

4ерез некоторый момент времени определяемый первым временем сраба тывания элемента 92 задержки, появляИ ется электрический сигнал на первом выходе этого элемента, который поступает на электрический вход оптического затвора 89, закрывая его, и на

31 30 электрический вход оптического затвора 90, открывая этот затвор. Коллимированный пучок когерентного света от источника 95 света поступает через открытый оптический затвор 90 и полупрозрачное зеркало 97 на транспарант 98, модулируется им по соответствующему закону и далее через элемент 100 (линзу) Фурье-преобразователя поступает на оптический вход те" лекамеры 103. В результате на оптическом входе телекамеры 103 получим световое распределение, характеризующее преобразование фурье суммы двух

Функций

Г(и,w2)= 2)р (и,ие )) (1 ° Gas(2è (+ (ä+ Ф)-2Ф(и,и, ))1,, (Е }

1 где о, ч),„ - пространственные астоты

* Фурье-плоскости; е (ж u> )" Фаза функции преобразо1 е1 вателя Фурье от f (j, y), причем ф (Ы,(22, )=О.

Затем через время Т е. появляется

2 1 электрический сигнал на втором выходе элемента 92 задержки, который поступает на электрический вход телекамеры 103 и служит для нее сигналом запуска. Видеосигнал с первого выхода телекамеры 103 поступает на вход нелинейного ограничителя 104 уровня сигнала. Сигнал на выходе ограничителя

104 ояисывается следующим выражением ци и )= D(вЂ” "- )елр(2р(Ф(и(,и )-w (i ) ia)j}, 1 () с =я,(ш ) = c05 "(С(ш )1, 1 и = О; Ф 1; + Я.;...

С(w()= -1<сое(2и (еес Ф)2 (Р (и,и2))

-2Ф ((22, <)j, I где R вЂ” - величина уровня ограничения.

Сигнал, описываемый (7) с выхода ограничителя 104, поступает на вход узла 105 нормализации, в качестве которого используется триггер. Сигнал на выходе узла 105 нормализации описывается следующей функцией: ЙТ(ш,щ ) 400 операторов.

Формула изобретения

8 («) Ю

«(+ б) (10 ) 3! 9725

Сигнал с выхода узла 105 нормализации поступает на электрический вход управляемого транспаранта 106, формирующего преобразованную в соответствии с выражениями (7) и (8) оптическую информацию.

По окончании процесса сканирования телекамерой 103 оптической информации на ее входе, с второго выхода телекамеры 103 на электрический вход опти- 1© ческого затвора 91 поступает электрический сигнал, открывающий этот затвор.

Коллимированное излучение источника

96 когерентного света поступает через оптический затвор 91 на оптический 1$ вход управляемого транспаранта 106, модулируется им по соответствующему закону и далее с помощью элемента (линзы) 101 отображается на транспаранте 99. 20

Первый дифракционный максимум функции(8), получаемый на транспаранте 99, будет описываться следующей функцией: т„ (и,w )=sin(q )ехр()(Ф(и и )- в

- (1."Щ <)

Конструкция транспаранта 99 такова, что на месте первого дифракционного максимума имеется отверстие, через которое проходит .светово1 пучок, несущий в себе информацию î первом дифракционном максимуме.

Световой пучок .с информацией, описываемой Функцией (9), подается далее через дифференцирующий фильтр

107 и элемент (линзу) 102 на вход фотоприемника 108. В результате этого на входе Фотоприемника 108 получим информацию> описываемую следующим 4в выражением:

ЗФ(ы,ш ) д„, (- ) о с . х дахр()(Ф(ш,и )-(11,+аф: так как фаза Ф(м, <и )= О, то на входе фотоприемника 108 получим распределение, описываемое функцией (+fp+ a ), Аналоговый сигнал с выхода фотоприемника 108, пропорциональный ве31 32 личине (о + d ), поступает на вход аналого-цифрового преобразователя

109, преобразуется им в двоичный код и далее поступает на вход выходного вычислителя 110. Вычислитель 110 позволяет вычислить величину fo lna

Э которая в виде двоичного кода с первого выхода вычислителя 110 поступает на первый выход блока 6 определения координат. Электрический сигнал с второго выхода вычислителя 110, свидетельствующий об окончании процесса вычисления, а следовательно,.и об окончании работы всего блока 6 определения координат, поступает на второй выход этого блока.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обрабатывать оптическую информацию с высоким быстро" действием и в то же время является более простым..

Упрощение устройства достигается путем рационального построения функциональной схемы устройства и за счет исключения двух блоков преобразования координат оптической информации, блока формирования эталонных фильтров, блока эталонных функций и блока анализа.

Принципиальная работоспособность оптико-электронного устройства для обработки оптической информации под.тверждена моделированием режимов рабо ты отдельных блоков и устройства в целом на ЭВИ типа EC-1033, причем программа моделирования составлена на языке "Фортран-4" и содержит около

1. Оптико-электронное устройство для обработки оптической информациИ, содержащее коллимированный источник света, первый транспарант с входной оптической информацией, блок преобразования координат, первый светоделитель, первый выход которого оптически связан через первый оптический затвор с оптическим входом блока определения координат, первый выход которого соединен с входом первого разряда регистра кодов, и блок оптической

972531

34 корреляции, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в него введены блок управления, вычислительный блок, первый и второй блоки вычис-% ления координат, линейка пороговых фотопреобразователей, оптический собирательный блок, матрица пороговых оптронов, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой оп- 0 тические затворы, три полупрозрачных . и два отражающих зеркала, второй транспарант, первая и вторая матрицы элементов И, второй и третий светоделители, причем вход второго светодели- З теля оптически связан с выходом коллимированного источника света, первый выход второго светоделителя связан с оптическим входом второго оптического затвора, электрический вход которого 20 соединен с электрическим входом третьего оптического затвора и с первым и вторым выходами блока управления, второй выход второго светоделителя оптически связан через первый транс- 2 парант с входом третьего светоделителя„ первый выход которого связан с оптическим входом четвертого оптического затвора, электрический вход которого соединен с третьим выходом Зо

:блока управления и с управляющими

1входами первой и второй матриц эле1 ментов И, выход четвертого оптического затвора оптически связан с входом второго блока вычисления координат, первый выход которого соединен с первым выходом блока управления, а второй и третий выходы второго блока вычисления координат соединены соответственно с входами второго и третьего разрядов регистра кодов и с сигнальным входом первой и второй матриц элементов И, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами вычислительного блока, второй выход третьего сеетоделителя связан с оптическим входом пятого оптического затвора, электрический вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, выход пятого оптического затвора связан с первым входом первого полупрозрачного зеркала, второй вход которого оптически связан с выходом третьего оптического затвора, оптический вход которого связан

S5 через второй транспарант с выходом второго полупрозрачного зеркала, первый вход которого оптически связан с выходом второго оптического затвора, второй вход второго полупрозрачного зеркала оптически связан через пару отражающих зеркал с выходом шестого оптического затвора, первый электрический вход которого соединен с пятым выходом блока управления, с электрическим входом первого оптического затвора и с электрическим входом блока определения координат, первый выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй выход блока определения координат соединен с первым входом. блока управления, второй электрический вход шестого оптического затвора соединен с электри" ческим входом седьмого оптического затвора, с первым электрическим входом первого блока вычисления коор-, динат, второй вход которогс является синхровходом устройства, и с шестым выходом блока .управления, выход первого полупрозрачного зеркала оптически связан с оптическим входом блока преобразования координат, первый второй электрические входы которого соединены соответственно с седьмым и восьмым выходами блока управления и с третьим и четвертым входами вычислительного блока, первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым электрическими входами блока преобразования координат, пятый электрический вход которого соединен с третьим выходом вычислительного блока и с вторым входом блока управления, третий вход которого связан с синхровходом устройства, а девятый Bbl ход блока управления соединен с шестым электрическим входом блока преобразования координат, выход которого оптически связан с входом первого светоделителя, второй выход которого связан с оптическим входом седьмого оптического затвора, выход которого связан с оптическим входом первого блока вычисления координат, первый выход которого соединен с первым входом блока управления, второй выход первого блока вычисления координат соединен с входом четвертого разряда регистра кодов и с вторым входом вычислительного блока, а третий выход первого светоделителя оптически свя" зан с входом третьего полупрозрачного зеркала, первый выход которого свя" зан с оптическим входом шестого оптического затвора, второй выход третье- . го полупрозрачного зеркала связан с оптическим входом восьмого оптическо972531 го затвора, электрический вход которого соединен с десятым выходом блока управления, а выход восьмого оптического затвора оптически связан через последовательно установленные на 3 одной оптической оси блок оптической корреляции, матрицу оптронов и оптический собирательный блок с входом линейки пороговых фотопреобразователей, выходы которой соединены с 10 пятым входом регистра кодов, выходы которого являются выходами устройства.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что первый блок 13 вычисления координат выполнен в виду двух управляемых матричных транспарантов, двух оптических собирательных систем, линейки пороговых фотоприемников, порогового фотоприемника, эле- 20 мента ИЛИ, генератора тактовых импульсов, первой и второй матриц элементов И, .двух элементов HE-И, двух счетчиков, двух дешифраторов и светоделителя, вход которого является on- 2$ тическим входом блока, а первый и второй выходы светоделителя связаны с оптическими входами первого и второго управляемых матричных транспарантов, электрический вход первого управля- 30 емого матричного транспаранта соединен с сигнальным входом первой матрицы элементов И и с выходом первого дешифратора, вход которого через первый счетчик соединен с выходом перво- 33 го элемента НЕ-И, а выход первого управляемого матричного транспаранта оптически связан через первую оптическую собирательную систему с входом линейки пороговых фотоприемников, выходы ко" торой через элемент ИЛИ соединены с инверсным входом первого элемента

НЕ-И, с первым прямым входом второго элемента НЕ-И и с управляющим входом первой матрицы элементов И, выход ко- 43 торой соединен с первым электрическим входом второго элемента НЕ-И и с управляющим входом первой матрицы элементов И, выход которой соединен с первым электрическим входом второго управляемого матричного транспаранта, второй электрический вход которого соединен через второй .дешифратор с сигнальным входом второй матрицы элементов И и через второй счетчик - с

5S выходом второго элемента HE-И, а выход второго управляемого матричного транс паранта оптически связан через вторую оптическую собирательную систему с входом порогового фотоприемника, вы" ход которого соединен с первым выходом блока, с управляющим входом второй матрицы элементов И и с инверсным входом второго элемента НЕ-И, второй прямой вход которого соединен с прямым входом првого элемента HE-И и с выходом генератора тактовых импульсов, первый вход которого соединен с входом блока, второй вход является синхровходом блока, а выход второй матрицы элементов И является вторым выходом первого блока вычисления координат.

3. Устройство по и. 1, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что второй блдк вычисления координат выполнен в виде двух аналого-цифровых преобразователей, элемента И и координатно-чувствительного фотоприемника, вход которого является оптическим входом второго блока вычисления координат, а первый и второй выходы соединены с соответствующими входами первого аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого является третьим выходом второго блока вычисления координат, третий и четвертый выходы координатно-чувствительного фотоприемника соединены с соответствующими входами второго аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого является вторым выходом второго блока вычисления координат, а вторые выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей являются соответственно первым и вторым входами элемента И, выход которого является первым выходом второго блока вычисления координат, причем координатно-чувствительный фотоприемник выполнен в виде полупроводниковой пластины с точечным центральным и кольцевым наружным электродами, между которыми включен источник постоянного напряжения, и двух пар четвертькруговых контактов, расположенных симметрично по отношению к центру полупроводниковой пластины, выходы пер-. вой пары противолежащих четвсртькруговых контактов являются первым и вторым выходами координатно-чувствительного фотоприемника, а выходы второй пары противолежащих четвертькруговых контактов являются третьим и четвертым выходами координатно-чувствительного фотоприемника.

4. Устройство по и. 1, о т л ивЂ” ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен в виде генератора

972531

38 задающих импульсов, вход которого является синхровходом блока, nepeoro, второго, третьего и четвертого элементов И, первого и второго элементов ИЛИ, двух дифференцирующих эле- S ментов, первого и второго триггеров, элемента с односторонней проводимостью двух счетчиков и регистра сдвига, выходы разрядов которого с первого по шестой являются соответственно третьим,16 четвертым, шестым, первым, пятым и вторым выходами блока, а первые выходы обоих счетчиков являются соответственно седьмым и восьмым выходами блока, второй выход первого счетчика бло- ка соединен с первым входом второго счетчика, второй вход которого соединен с девятым выходом блока управления, с вторым входом второго счетчика,. с первым входом первого счетчика и 2О через элемент с односторонней проводимостью - с единичным входом первого триггера, а также через первый .дифференцирующий элемент вЂ” с первым входом блока управления, второй вход первого счетчика соединен с нулевым входом второго триггера и с выходом четвертого элемента И, первый вход, которого соединен с выходом третьего элемента

И, а второй вход четвертого элемента 30

И соединен с единичным выходом второго триггера, единичный вход которого соединен с выходом второго дифференцирующего элемента и с выходом второго элемента И, первый вход которого з соединен с вторым входом блока управления, а второй вход второго элемента

И соединен с выходом второго элемента ИЛИ и с первым входом третьего эле мента И, второй вход которого соеди- щв нен с выходом генератора задающих импульсов.и с первым входом .первого элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом первого триггера, а выход первого элемента И соединен с нулевым входом первого триггера и с входом регистра сдвига, выходы первого, третьего и пятого разрядов которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами первого So элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго дифференцирующего элемента, выходы разрядов второго, четвертого и шестого регистра сдвига соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго эле" мента ИЛИ, причем выход седьмого раз" ряда регистра сдвига является десятым выходом блока управления.

5. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок преобразования координат выполнен в виде телекамеры, источника света, колли:мированного источника когерентного света, двух оптических затворов, оптического модулятора, дефлек-о;.а, полупрозрачного зеркала и выходного транспаранта, причем оптический в од телекамеры является оптически>: вхсдо блока преобразования координат, .- ьрзый и второй электрические входы кот .poro соединены соответственно с : ео- .ым и вторым электрическими входами тела,<амеры, выход которой соед;;нен с элеи трическим входом оптического модулятора, оптический вход котороro связан через первый оптический затвор блока с выходом источника света, Bbl ход оптического модулятора связан с оптическим входом дефлектора, первый и второй электрические входы которого являются третьим и четвертым входами блока преобразования координат, выход дефлектора оптически связан с первым входом полупрозрачного зеркала, второй вход которого оптически связан с выходом второго оптического затвора, оптический вход которого связан с выходом коллимированного источника когерентного света, причем электрические входы первого и второгп оптических затворов являются соответственно пятым и шестым электрическими входами блока преобразования координат, а выход полупрозрачного зеркала оптически связан через выходной транспарант с выходом блока преобразования координат.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидедетельство СССР

N 680611, кл. С 06 G 9/00, 1978.

2. Патент США, и 3882464, кл. 340-146,3, опублик. 1975 °

3. Casasent О., Psaltis О. Ми1tiple- invaraiant space varaiant opt1"

cal processers, - "Appl. 0pt"., ч. 4, р. 655-659.