Голографическое устройство вб1деления произвольных изображений из известного мешающего фона

Союз СовескисО Д И С А Н И ЕСОцнсмюФСтич 6 СкиХРвспублнкИ 3 ( ) Б Р Я Т Е Н и Я Зависимое от авт. свплссльстваЗаявлсо 08.1. У, 1019-4520 2 к) М. Кл. 6 03 с 9/08 с присоединением здлвсиосударственный коиитетСоввта Министров СССРво делан ивобретенийа открытий риорит Опубликовано 12.Х.1973. Бюллетсць41вая опсаия 14 Л.1974772,99(088,8 ата опублик Г. 1 Т 3 Авторызобретеия И. Крупицки и Г. Х. фридман адский электротехнический институт связ им. проф. М, А. Бонч-Бруевича аявитель ец ГОЛОГРАФ ИЧ ЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ВЫДЕЛЕН ИЯРОИЗВОЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ИЗ ИЗВЕСТНОГОМЕШАЮЩЕГО ФОНА Предлагаемое устройство может бытьспользовацо в системах оптической обрбо информации, и,в частности для выделе 5 и обнаружения произвольных изобраткеий, которые могут появиться ца зарасезвсстом фоновом изображении, выступающем в поли помехи.Существующее устройство выделеил произвольцых изображсий из ысцаогцсго фод, характеристики которого зарасс извсстш, основано ца принципе амплитудной прострдцствеццо-частотой фильтрации и состо:т з следующих элементов: источника когсрепцосвста, коллиматоря и траспдраптя писыо выделяемого изображения и мешаюпего фона; линзы, формирующей простраствсццо.частотцый спектр Фурье, входного изображеция; амплитудного трацспдрата 1 Век), прозрачность которого мецястсл по заранее определенному закону; линзы, совершающей обратное преобразование спектра в изображеиие; светочувствительного материала, ца котором регистрируется отфильтроваос зображеие. Если амплитудно-частотный ссктр фона известен и це перекрывается суцествсцо со спектром выделяемого изобрджсия, то фоц может быть заметно ослаблен без ущерба для качества выделяемого изобрджецил с помощью трацспарацта, устацовлецого в частотой плоскости. Для этой цели прозрачность трасаранта делают малой в областях, соотвстствуоцих основным пространственным частотам спектра мешаощсго фона. Описанюс выше устройство эквивдлстцо полосовымдм,пудо-частотным фильтрам, используемь дл 5 Выдслсцил элсктричсскпх сГдлОВ зомск.Если спектр вьдсллсмого изображеия существео перекрывается со спектром фод, 10 то эффектвцо отфильтровать его с помощьюизвестного устройства, е удается. Это ограичивает возможостп использования устройства.Цель пзобрстсил - создас устройства, 15 позволлощего Выделять произвольысзображсия из известного меш;попего фона даже в том случае, когдах дмплтулио-частотцые спсктпы полностью псрекрываютсл, при этом, одако, требуется полое заддцис фоно ВОГО изооражс 5 Достигастсл это путем использовация двухкдскддного голографического устройства.ПсрВВй каска, этоГО устроств прсдстВЛ 5 ст 25 собой голографческий режскторцый фильтр,строеццы 1 на мсшающй фоц ие проп 1 скд 0 и сГОд Вход ВтороГО каскада. 11 д вход второго каскада проходит только выделяемое изображение, цо в сльцо скажеом ЗО виде. Для его восстаовлеия используетсявторой каскад, представляющий собой голографический корректирующий фильтр.В устройстве режекторный фильтр Выполнен в виде сочетания согласованного с фоном голографического фильтра и пространственного селектора, роль которого выполяет непрозрачная пластина, перекрывающая корреляционный максимум яркости, образуюшпйся на выходе фильтра. Согласованный с фоном голографический фильтр является известным устройством, основанным на исользованпп Фурье-голограммы фонового изображения. Корректирующий фильтр может быть реализован по-раз 11 ому. В предложенном устройстве в качестве такого фильтра также исользуется согласованный с фоном голограф ческий фильтр, идентичный предыдущему.Если фон имеет спектр близкий к ранолСрному, то такой фильтр обеспечивает почти оптимальную коррекцию искажений, восимых первым согласованным филыром. Если ке спектр сильно отличается от равномерного, то достаточно при изготовлении Фурье-голограммы фонового изображени 51, используемой в корректиру ющем фильтре, осуществить коррекцию амплитудно-частотого спектра с помощью соответствующего трансаранта, устанавливаемого перед регнстрируощей средой.Па чертеже представлена схема устройства Выделени 51 произВОлы)ых изображсниЙ из Известного мешающего фона, где 1 - источник когсрентного света; 2, 3 - линзы коллиматора; 4 - транспарант с записью выдел)1 емого изображения и мешающего фона; 5 - голографический режекторный фильтр, настроенный на мешающий фон; 6 - линза, реализующая прямое преобразование Фурье; 7 - транспарант с записью Фурье-голограммы изображения мешающего фона; 8 - линза, реализующая обратное преобразование Фурье; 9 - непрозрачная диафрагма с отверстием; 10 -- непрозрачный диск, выполняющий роль нространственного селектора и могущий перемещаться нри поиске корреляционного максимума фонового изображения; 11- -корректирующий голографический фильтр; 12 - линза, реализующая прямое преобразование Фурье;13 - транспарант с записью фурье-голограм,мы изображения мешающего фона; 14линза, реализующая обратное преобразоваш)е Фурье; 15 - непрозрачная диафрагма с отверстием, выделяющая полезный световой пучок; 16 - светочувствительный материал для регистрации выделяемого изображения;17 - плоскость, в которой находится транспарант 4; 18 - выходная плоскость режекторпого фильтра; 19 - плоскость изобрикення транспаранта 13; 20 ,выходная плоскость корректирующего фильтра.Устройство работает следующим образом.Плоско-параллельный световой пучок, формируемый коллиматором 2, 3, просвечивает в плоскости 17 транспарант 4 с записью выделяемого изображения и известного мешающего фона. Далее пространственно-модулированный световой пучок проходит через голо- графически 11)иль 1 р, сог) асованныи с фоноВым изооражениел 1 и состОЯщий из линз О, 8 и транснаршгга-голограммы 7. В соответствии 5 С ИЗВЕСТ 1 ЮЙ 1 СОРНЕИ СОГЛс 1 С 013 с 1 ННЫХ ОНПЧЕских фи ьров суммарный све)овой поток в нлоскостн 18 будет содержать три колшоненты; одна из них представляет сооой пучоксьета, распространяющинся вдоль оси и соответ ствуетостов)шой составлощей транспаранта ), а две другие являются дифракциошЫми пучками света, распространя)ощимися од некоторьРл)и )глали +О и - О к оссистемы.10 лько Одн из э 1 их Ооковых пучк 013 51 вл 51 е)с 5 15 полезны л 1, ч 1 0 013 едел 5101 с 51 ) сл ОВи 51 ми из ГООвления 1 оло)раммы 1)глом надения опорного пучка равным +О или - О). Вданнол 1 слу)ав НРСДолсаЕ 1 С 51, Ч 10 ПОЛЕЗНЫМ 51 В,51 Е 1 СЯ верхнии пучок (+О), который и выделяется с 20 омощыо диафрагмы 9, Этот пучок в своюОЧЕРЕДЬ СОДЕРЖИ 1 ДВЕ СОС 1 авл 5110 ЩИЕ) Одпс 1 ИЗ КО)ОР 11 Х 13 асЦ)0,1 ЕЛЕННс 151 ПО 01 ВЕРСГИЮ Диа 1 ррагмы 9 1 несфокусиров 1)иная), соответствует выделяемому изображению, а другая, сфо кусированная в некоторон точке отверстия, будет соо)иетствовать изображению фона, 1 аспределение яркости сфокусированной компое 1 пы определяется функцнсЙ автокоррсляции фона и практически имеет резко вырс)женный 30 максимум, вблизи которого сосредоточенабольшая часть энергии пучка. 11 ерекрывая этот максимум с помощью непрозрачного диска 10, можно добиться почти полного подавлешчи режекции мешающего фона. Ввиду 35 очень малых размеров требуемого диска, егозатеняющее действие мало сказывается на прохождешш через отверстие несфокусированной составляющей, несущей информацию о выделяемом произвольном изображении, Та ким образом, позади плоскости 18 будет расПРОС 1 РсН 5 ТЬС 51 СВЕТОВОИ ПУЧОК, СООТВЕТСТВУ 10- щий только выделяемому изображению, Однако для окончательного выделения изображения необходимо скомпенсировать искажения, 45 внесеншяе транспарантом 7, с записью Ф)рьеголограммы фонового изображения. С этой целью световой пучок вторично пропускается через голографический фильтр, согласованный с изображением мешающего фона. Этот 50 фильтр также состоит из пары преобразующихлинз2, 14 и транспаранта-голограммы 13.Гроцесс компенсации искажений можно пояснить следующим образом. Система из линз 8 и 12 проектирует изображение, записанное 55 на транспаранте 7, в плоскость 19, где ононакладывается на изображение, записанное на транспаранте 13. В результате происходит как бы перелНожение двух Фурье-голограмм фонового изображения. Поскольку голограм ма есть сумма двух комплексно-сопряженныхслагаемых, то В процессе перемножения образуются два веществснных пОлОжительНЫХ Слагаемых, пропорциональных произведению амплитудно-частотных спектров фона, записан ных на транспарантах 7 и 13. Фактически,Предмет изобретен и я 77 Г11 71 Составитель Е. ХалатоваРелактор Т. Жиляева Техред Т. Ускова Корректор Н. Аук аказ О 273ЦИИИПИ Иад, 17 о 295сударственного по делам изо Москва, Ж,Т )а, 523омитета Совега Миниетенгй и открытийаушская наб., д. 4/5 Поди исносров СССР Типография, пр. Сапунова, 2 благодаря наличию дидфрдг,1 ы 9, обрдзуе)ся только одно из этих сла 1 асмых, которое и определяет 1;о.ффициепт передачи системы. Б си) вси;сс) всииости и положительости этого сла 1 ысмого фдзовые искажения полностью 5 комиНе)1);1 о) с 51. Лмп)итуные )кс искажения буду"г отслс)1)овыть в двух случаях;1) если ы"Л 1 гутво-честоть 1 спектр фоня А(о) ш) близок к равномерному;2) если при изготовлеиии траиспдрантд 13 10 с записьо Фурье-голограммы фона осущсствляеся коррекция спектра с помощью трапспарата, пропуска пие которого меняется по закону А (о) о.11 а выходе корректирующего фильтра в пло скости 2 д будут присутствовать три световых пучка, оЛин из которых распространяется вдоль оси и соогветствует неискаженному выделяемом изображсиию. Двд других пучка являются мегиыюцими и распространяются 2 о под углями -6 и -20 к оси систе лы, Г 1 олезиый пучок выделяется с помощью диафрдгмы 16 и пос.;1 аст иа светочувспитсльи 1 малгс риал, где происходи) запись выделешого изоорджспия. 1. Гологрдфисскоустройство выделения 1)роизвольиьх изоор)жсии из извес) о 1 о м- шыющего фоны, содержащее источник когерентного света, коллиматор, транспарант с записью выделяемого изображения и фона, отличающееся тем, что, с целью увели вия эффек 1 ивпости, устройство выполцсио двухкаскддш.)м, первый каскад которого прелс) двл 51 т собой рсжскторпый (1)и)ьр, я в орой - коррек)ирующш голографический филь гр.2. Устройство по и, 1, отличающееся тем,:1 то ржскторпый фильтр состоит из голо рдфичсского фильтря, в выходной плоскости которого ус 1 ио 1)ле 1 селектор, выполиснпый в ьи,)е пеирозрачпой пластины.