Устройство для оптической обработки информации

СОЮЗ СОВЕТСНИХщваоманаРЕСПУБЛИК ЗСЮ С 06 а 9/00 юддищеавы ноап,и,По ДКЛДМ ИЗ 0 ВЩтИНИй и отЮ ЦтЮОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН олографичес"Советское(71) Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола (53) 681.333(088.8)(56) 3. Василенко Г.И. Гкое опознавание образов.радио", 3977,2. Авторское свидетельство СССР В 964666, кл. С 06 С 9/00, 1981 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРИАЦИИ, содержащее последовательно расположенные на оптической оси источник монохроматического излучения, конденсорную линзу, отражательный пространственно- частотный фильтр, снабженный корректирующей микроапертурой, первый фурье-преобразующий элемент, отражающий пространственный модулятор 80 ь 125 3 А света, который оптически связан через первый фурье-ыреобраэующий элемент, отражательный пространственно"частотный фильтр и второй фурье-пре"образующий элемент с входом регистрирующего блока, причем первый и второй фурье-преобразующие элементы выполнены в виде зеркальных сегментов, электрический вход отражающегопространственного модулятора светаявляется входом устройства, а выходрегистрирующего блока - выходом уст.фройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, .с целью повышения точности, в него введен модулятор света,расположенный между источником монохроматического излучения и конденсорной линзой, второй фурье-преобра"зующий элемент снабжен механизмомдвухкоординатного перемещения перпендикулярно оптической оси, а региатрирующий блок выполнен в видеинтегратора.1 1125635 1Изобретение относится к аналоговой разующий элемент отражающийвычислительной технике, а именна кустройствам, в которых математичес- оптически связан через первый Фурьекие операции выполняются с помощью преобразующий элемент, отражательныйоптических элементов. 5 пространственно-частотный фильтр иИзвестно устройство для оптичес- второй Фурье-преобразующий элемент ской обработки информации, в котором входом регистрирующего блока причемФдля получения взаимно корреляцион- первый и второй Фурье-преобразующиеной функции используется согласован- элементы выполнены в виде зеркальный голографический фильтр 1 1 , 10 ных сегментов, электрический вход отОднако температурные и механичес- ражающего пространственного модулякие воздействия на элементы оптичес- тора света является входом устройсткой схемы оказывают сильное влияние ва., а выход регистрирующего блока -на точность вычислений, выходом устройства, введен модуляторНаиболее близким к изобретению по 15 света, расположенный между источникте хнической сущности и достигаемому монохроматического излучения и коно никомрезультату является устройство для денсорной линзой, второй Фурье-преоптической обработки информации, со-. образующий элемент снабжен механизмомдержащее последовательно расположен- двухкоординатного перемещения первые на оптической оси источник моно пендикулярно оптической оси, а рехроматического излучения, конденсор- гистрирующий блок выполнен в виденую линзу, отражательный пространст- . интегратора.венно-частотный фильтр, снабженный На чертеже представлена схемакорректирующей микроапертурой, первый устройства.Фурье-преобразующий элемент, отражаюДщнй пространственный модулятор света устройство содержит размещенныеЭкотор й оптически связан через первый н оптической оси источник 1 монохроФурье-преобразующий элемент отража матического излучения 1, модулятор 2;Этельный пространственно-частотныйсвета, конденсорную линзу 3, отражафильтр и второй Фурье-преобразующий З 0 тельный пространственно-частотныйэлемент, с входом регистрирующегофильтр 4, первый Фурье-преобразуюблока, причем первый и второй Фурье- щий элемент 5, выполненный в видепреобразующие элементы выполнены в зеркального элемента, отражающийвиде зеркальных сегментов, электри- пространственный модулятор 6 света,ческий вход отражающего пространст- второй Фурье-преобразующий элемент35Увенного модулятора света является также выполненный в виде зеркальноговходом устройства, а выход регистри- сегмента 7, снабженный механизмом 8рующего блока - выходом устройст- двухкоордннатнога перемещения, и рева 2,гистрирующнй блок 9.Однако известное устройство харак- , УСТРойство Работает следУЮЩИМ40 бтеризуется недостаточно высокойточностью низкое отношение сиг- . Луч света от источника 1, проходянал/шум), невысоким коэффициентом модулятор 2, фокусируется конденсориспользования энергии светового поной линзой 3 и через отверстие фильттока, которые обусловлены самой голо- ра 4 попадает на первый зеркальный45графической формой записи фильтра, сегмент 5, который коллнмирует лучособенно отражательного.ф и направляет его на светомодулирующую поверхность модулятора 6 света,ности и увеличение коэффициента ис" на который поступает обрабатываемоепользования энергии светового потока, изображение. Промодулированный свето 50вои пучок возвращается отражающейПоставленная цель достигаетсяповерхностью модулятора 6 света натем, что в устройство, содержащее первый зеркальный сегмент 5 и в видепоследовательно расположенные на оп- Фурье-образа фо кусируется нм на оттической оси источник монохроматичес- ражающую поверхность пространственнокого излучения, конденсорную линзу 55 частотного фиды 41 ра , которыи в струкотражательный пространственно-частот-. туре устройств а выполняет функцииный фильтр, снабженный корректирующей предобработки изображений, в частносмикроапертурой, первый Фурье-преоб- ти может выполнятья ь операции оконту3ривания, улучшения качества и др,Затем луч снова отражается и попадает на поверхность второго зеркального сегмента 7, который выполняет обратное преобразование Фурье и направляет его на регистрирующий блок 9,который формирует результат обратного Фурье преобразования во входнойплоскости блока 9. Приэтом, когдана модулятор 2 подается сигнал, соот Оветствующий значению интенсивности водной из точек эталона, зеркальныйсегмент 7, снабженный механизмом 8двухкоординатного перемещения, устанавливается в положение, соответствующее этой точке эталонав результате чего в выходной плоскости блока 9происходит соответствующее смещение.и модуляция входного изображения.А сумма таких смещений дает в коиечном итоге взаимно корреляционнуюфункцию. При этом блок регистрациидолжен обладать возможностью накопления или интегрирования информации.Причем, можно оценить характерные Ивремена накопления. Это время должнобыть равно произведению времени,затрачиваемому механической системойна единичный шаг на размерность эталона. 30Существуют задачи, в которых количество таких перемещений не превыша,ет нескольких сотен. Тогда при существующих в настоящее время шаго"вых двигателях с характерными час-тотами Ю-бО кГц общее время не пре 35вышает 20-40 мс что согласуется свременем накопления стандартныхвидиконов,В случае больших размерностейэталона, содержащих 0 -10 элемен 3 Ф 40тарных смещений, в качестве регистрирующего блока возможно применениефоторегистрирующих материалов илилюминофоров с большой помятью илициФровой памяти. За счет новой совокупности конструктивных элементов предлагаемого 6устройства функции пространственно 50 б 35 4частотного фильтра 4 сводятся к предварительной обработке изображенияс целью выделения постоянной составляющей входного изображения, оконтуривания и др., что в конечном итогевлияет на величину отношения сигнал/ шум в выходной корреляционной плоскости, Предварительное оконтуривание и устранение постоянной .составляющей приводит к значительномуобострению корреляционных пиков, чтооблегчает их последующее детектирование.В сулчае, когда условия решаемойзадачи не связаны с ограничениемно времени, есть возможность ещебольшего повышения точности устройства за счет воэможности обойти проблемы, связанные с конечным динамическим диапазоном модулятора 2.В этом случае модулятор выполняетсябистабильным, например, в виде электромеханического устройства (затвора) с максимальным динамическим диапазоном, а экспозиция, т.е. время,которое он открыт, устанавливается пропорционально значению интенсивности в данной точке эталона. При этомподвижный сегментво время экспозиции остается неподвижен, В качестве регистрирующего блока могут бытьиспользованы Фоторегистрирующие материалы, обладающие большой памятью (например, фотопленка).Дополнительным преимуществом предлагаемого технического решения является возможность вычисления корреляционных функций с "гибким эталоном , т.е, поскольку эталон Формируется последовательными сдвигами элемента 7, а управление этими сдвигами и модулятором 2 находится "в руках исследователя, то можно в процессе обработки вводить различные коррекции формы эталона. В этом случае эталон находится в памяти вычислительной машины, на магнитной ленте и т.д. и может оперативно подвергаться различного рода искажениямВНЩШИ Заказ 8542/38 Тираж 698 Подписшое Филиал ППП Ъееатф, г.Уагород, ул.Проектная, 4