Устройство для обработки оптической информации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1166150 9) О НИЕ ИЗОБРЕТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Патент США3885143,кл, 235 в 1, б 06 (з 9/00, опублик. 1976.2. Авторское свидетельство СССР964667, кл. б 06 б 9/00, 1981 (прототип).3. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М., Советскоерадио, ч. 2, 1968, с. 350.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее последовательно установленные на общей оптической оси коллимированный источник света, пространственный модуляторсвета, электрический вход которого является информационным входом устройства,первый и второй Фурье-преобразующие элементы, между которыми в их общей фокальной плоскости установлен пространственно- частотный фильтр, плоское отражающее зеркало, установленное нормально к общей оптической оси устройства, регистрирующий блок и светоделитель, оптический выход которого нормальный к общей оптической оси устройства, связан с входом регистрирующего блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обработки стохастического сигнала путем увеличения отношения сигнал/шум, плоское отражающее зеркало установлено в задней фокальной плоскости второго Фурье-преобразующего элемента, а в передней фокальной плоскости первого Фурье-преобразующего элемента установлен пространственный модулятор света, меж - э ду которым и коллимированным источником света на общей оптической оси устройства установлен светоделитель.Изобретение относится к вычислительной технике, а. именно к устройствам, в которых математические операции выполняются с помощью оптических элементов.Известны оптические вычислительные устройства, содержащие последовательно установленные и оптически связанные друг с другом источники коллимированного оптического излучения, пространственный модулятор света, соединенный с источником информации, первый оптический элемент для выполнения преобразования Фурье, пространственно-частотный фильтр, второй оптический элемент для выполнения преобразования Фурье и регистрирующий блок.Недостатком данных устройств является небольшой динамический диапазон, ограниченный динамическим диапазоном среды, на которой зафиксирован пространственно-частотный фильтр. Кроме того, эти устройства реализуют алгоритмы, не являющиеся оптимальными при решении задачи обнаружения стахостических сигналов с заданной корреляционной функцией на фоне аддитивного шума, так как они предназначены для обнаружения детерминированных сигналов.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для обработки оптической информации, содержащее последовательно установленные на общей оптической оси коллимированный источник света, пространственный модулятор света, соединенный с источником информации, светоделитель, первый Фурье-преобразующий элемент, пространственно-частотный фильтр и второй Фурье- преобразующий элемент, причем пространственно-частотный фильтр установлен в общей фокальной плоскости первого и второго Фурье-преобразующих элементов, плоское отражающее зеркало, установленное задней фокальной плоскостью второго Фурье-преобразующего элемента, нормальной общей оптической оси устройства, и регистрирующий блок, вход которого связан с выходом светоделителя, нормальным к общей оптической оси устройства 12.Это устройство реализует алгоритм обработки, не являющийся оптимальным при решении задачи обнаружения стохастических сигналов с заданной корреляционной функцией на фоне аддитивного шума. Указанный недостаток приводит к уменьшению вероятности обнаружения сигнала при фиксированном уровне вероятности ложной тревоги. Целью изобретения является повышение точности обработки стохастического сигнала путем увеличения отношения сигнал/шум,Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для обработки оптической информации, содержащем последовательно- установленные на общей оптической оси коллимированный источник света, простран 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ственный модулятор света, электрический вход которого является информационным входом устройства, первый и второй Фурье- преобразующие элементы, между которыми в их общей фокальной плоскости установлен пространственно-частотный фильтр, плоское отражающее зеркало, установленное нормально к общей оптической оси устройства, регистрирующий блок и светоделитель,оптической выход которого нормальный к общей оптической оси устройства, связан с входом регистрирующего блока, плоское отражающее зеркало установлено в задней фокальной плоскости второго Фурье-преобразующего элемента, а в передней фокальной плоскости первого Фурье-преобразующего элемента установлен пространственный модулятор света, между которым и коллимированным источником света на общей оптической оси устройства установлен светоделитель.На чертеже представлена схема устройства для обработки оптической информации.Устройство содержит коллимированный источник 1 света, на оптической оси которого размещены светоделитель 2, один из выходов которого связан с входом регистрирующего блока 3 (например, фотоприемника), а второй - с пространственным модулятором света 4, первый Фурье-преобразующий элемент 5 (например, линза), в фокальной плоскости которого установлен пространственно-частотный фильтр 6, находящийся в то же время в фокальной плоскости второго Фурье-преобразующего элемента 7, на котором, в плоскости оптически сопряженной с пространственным модулятором 4 света, установлено плоское отражающее зеркало 8.Устройство работает следующим образом, Обрабатываемый сигнал записывается на пространственном модуляторе 4 света. Световой пучок от источника 1, проходя через модулятор 4, модулируется и попадает на первый Фурье-преобразующий элемент 5, который выполняет над ним преобразование Фурье. Фурье-образ обрабатываемого сигнала фильтруется пространственно-частотным фильтром 6. Второй Фурье-преобразующий элемент 7 осуществляет преобразование Фурье над произведением спектра сигнала и функции амплитудного коэффициента пропускания фильтра 6. Результат преобразования формируется в плоскости зеркала 8, которое заставляет световой пучок пройти повторно все элементы в обратном направлении. При этом световой пучок попадает на светоделитель 2 и направляется на регистрирующий блок 3.Если 1(х, у) - наблюдаемая реализация смеси стохастического сигналаи аддитивного шумар, Й(У,р ) = Ь(Ч, /4) частотная характеристика оптического фильтра, которая определяется в зависимо11 бб 150 Составитель Ю. Козлов Редактор Н. Пушненкова Техред И. Верес Корректор М. Самборская За к аз 4313/46 Тираж 7 0 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП сПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4сти от корреляционных функций сигнала и шума, а 11 (У,р ) - частотная характеристика пространственно-частотного фильтра 6, то сигнал на выходе блока 3, т, е. фотоприемника пропорционален величине Л 1(х, у) =Н(х - ц, у - Ч)(хХ(х. у) 1(иУ) дхдудцдЧ, (1) которая представляет собой логарифм функционала отношения правдоподобия 3. Таким образом, устройство реализует оптимальный алгоритм обработки стохастического сигнала и позволяет получить максимально возможную вероятность более точного обнаружения сигнала при фиксированном уровне вероятности ложной тревоги.Новая компоновка устройства - установка светоделителя 2 на общей оптической оси между коллимированным источником 1 света и пространственным модулятором 4 света, а также установка зеркала 8 в плоскости, оптически сопряженной с выходной плоскостью пространственного модулятора 4 света, выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как реализуется оптимальный алгоритм обработки стохастического сигнала.Предлагаемое устройство может быть использовано, в частности, для оптимальной обработки электрических сигналов,