Устройство для вычитания изображений

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Соеетскик Социалистических Республик(22) Заявлено 241079 . (21) 2831013/18-24 Р 1) М КЛ с присоединением заявки Мо(23) Приоритет С 06 С 9/00 Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИТАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ Изобретение относится к приборостроению, а более конкретно к .аналоговым оптическим вычислителям, и может быть использовано для вычитания изображений в реальном масшта. бе времениИзвестно устройство, основанное на использовании пространственного модулятора света совместно с поляри" зующим расщепителем пучка, линзовой системой, связанной со входным изображением и источниками света.Наибблее близким к предлагаемому является устройство, содержащее поляриэующий расщепитель пучка, источ- ник света, коллиматор, два простран-. ственных модулятора света, .четверть- волновую пластинку, установленную перед одним из модуляторов, два объектива, оптически связанных со входными изображениями и пространственными модуляторами света, координатно-чувствительный приемник, установленный в выходной плоскости устройства.Недостатком этих устройств является низкое отношение сигнал/помеха из-за наличия светлого фона, на котором наблюдается разностное изобра жение, что существенно снижает его контраст и, следовательно, ухудшаеткачество работы всего устройства.Причиной этого .является то, что суммирование негативного и позитивногоизображений происходит непосредственно в плоскости координатно-чувствительного приемника, т.е, суммируютраспределение интенсивностей света,.описывающие негативное и позитивноеиэображения, а это и приводит к появлению светлого фона, что особенноотрицательно сказывается при вычитании сложных изображений.Цель изобретения - увеличение от ношения сигнал/помеха и контрастностиустройства. Поставленная цель достигается тем,что в устройство для вычитания изоб- .20,раженийсодержащее источник света,оптически связанный со входом коллиматора выход которого оптическисвязан с первым входом поляриэующегорасщепителя пучка, первый выход ко торого через компенсационную четвертьволновую пластину связан с выходом,первого пространственного мбдуляторасвета, вход которого через первыйобъектив оптически связан с первым 30 оптическим входом устройства, входвторого объектива оптически связан со вторым оптическим входом устройства, а выход второго объектива связан со входом второго пространственного Модулятора света, третий объектив,.й координатно-чувствительный Фотоприемник, установленный в выход - ной плоскости устройства, введен анализатор изображения, а поляриэующий расщепитель пучка выполнен в виде поляризатора, оптически связанного с первым входом светоделителя, первый и второй выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами поляриэующего расщепителя пучка, вход поляризатора является первым входом поляриэующего расщепителя пучка, а второй вход свето- делителя - его вторым входом, между светоделителем и вторым пространственным модулятором света установлен третий объектив, причем анализатор изображения установлен .между вторым выходом поляризующего расщепителя пучка и входом координатно-чувствительного фотоприемника.На чертеже приведена принципиаль ная схема устройства для вычитания изображений.Устройство содержит источник 1 света, коллиматор 2, поляризующий расщепитель пучка 3, выполненный в виде светоделителя 4 и поляризатора 5, пространственные модуляторы света б, 7, первый и второй оптичес" кие входы устройства 8, первый и второй объективы 9 и 10, компенсационная четвертьволновая пластина 11 ( /4 - длина волны источника 1 света), третий объектив 12, координатно-чувствительный фотоприемник 13 и анализатор 14.Устройство работает следующим образом..Вычитаемые изображения, являющиеся входами устройства 8, проектируются соответствующими объективами 9 и 10 на входы пространственных модуляторов, света б и 7 и создают на них распределения интенсивности света, описываемые выражениями 3 (х,у) и 35 (х,у), При этом модуляторы б и. 7 становятся эквивалентными фазовым пластинкам, вносящим разность фаэ между обыкновенным и не" обыкновенным лучами считывающего пучка. света равную: для модулятора б б (х,у)л, 3 (х,у), а для модулятора 7 У (х,у) Д (х,у). Пучок считываацего света, формируемый коллиматором 2, проходит черезоляриэатор 5, светоделитель 4, четвертьволновую пластину 11 и попадает на модуля- тор б. При этом происходит Фаэовая модуляция считывающего пучка света, которая вследствие наличия четверть- волновой пластины 11 пропорциональна распределению интенсивности света д олном иэображении, негативном по отношению к другому иэображению.Объектив 12 проектирует с сохранениемМасштаба изображение модулятора бв плоскость модулятора 7, при отражении от которого также происходитФазовая модуляция считывающего пучкасвета пропорциональная распределению интенсивности света, создаваемому на модуляторе 7 одним изображением. Отраженный от модулятора 7считывающий пучок света собираетсяобъективом 12 в плоскость координатно-.чувствительного фотоприемника 13,перед которым установлен анализатор14, скрещенный с поляризатором 5 ипреобразующий Фаэовую модуляцию счи 5 тывающего пучка света в амплитуднуюмодуляцию. Таким образом, распределе.ние интенсивности света в плоскостикоординатно-чувствительного фотоприемника 13 описывается выражениемо, Зх,м):гЗ -Ыпд(хузЬд(х,)- с.обад(х,у)созе(х,уЦгде ь - коэффициент светопропускания оптической схемы уст 25 ройства,3 - интенсивность излученияисточника 1 света.Если вычитаемые иэображения оди,наковы, т.е. 3, (х,у) = 3 (х,у)ЗО 3 (х,у) то д (х,у) = д 5 (ху)- .Юо (х,У), а,3(х,у) =Зо 151 п ф (х,у) - с 05 до (ху)1 = О.Следовательно одинаковые изображения полностью вычитаются, и в плосЗ кости координатно-чувствительногофотоприемника 13 свет отсутствует.Это явление может быть использованопри регулировкеи юстировке устройства, при этом последние выполняютсяпроще и надежнее по сравнению с иэвестнйм устройством, в котором приодинаковых изображениях плоскостькоординатно-чувствительного фотоприемника 13 должна быть равномерноосвещена, Если оба изображения раз 45 личны, т.е. Э, (х,у Ф 7 (х,у), тод, (х,у) Ф д (х,у), допустим, что3(х, У) - Зо (х, У) + Эф (хо Уо ),где 3 (хо.,у ) - локальные измененияодного изображе ния,30 происшедшие в точкес координатами (хо уо)а Э (ХУ)ф 5(Х,У)+851428 Из этого выражения следует, что распределение интенсивности света .в плоскости координатно-чувствительного фотоприемника 13 пропорционально . локальным. отличиям вычитаемых иэображений, т.е разности изображений, которая наблюдается на темном фойе.Таким образом,. разработанное устройство позволяет осуществлять операцию вычитания иэображений в реальном масштабе времени, причем раэностное иэображение наблюдается на темном фоне, что существенно повышает его контраст и отношение сигнал/помеха. Формула изобретения Устройство для вычитания изображений, содержащее источник света, оптически.связанный со входом коллиматора, выход которого оптически связан с первым входом поляризующего расщепителя пучка, первый выход которого через компенсационную четвертьволновую пластину связан с выходом первого пространственного модулятора света, вход которого через первый объектив оптически связан с первым оптическим входом устройства, вход второго объектива оптически связан со вторым оптическим входом устройства, а выход второго объектива связан со входом второго пространственного модулятора света третий объектив и координатно-чувстви-тельный фотоприемник, установленныйв выходной плоскости устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с5 целью увеличения отношения сигнал/помеха и контрастности устройства, внего введен анализатор изображения,а поляриэующий расщепитель пучка выполнен в виде поляризатора, оптичес.ки связанного с первым входом светоделителя, первый и второй выходыкоторого являются соответственнопервым и вторым выходами поляризующего расщепителя пучка, вход поля-1ризатора является первым входом поля 5 ризующего расщепителя пучка, а второй вход светоделителя - его вторымвходом, между светоделителем и вторымпространственным модулятором светаустановлен третий объектив, причем20 анализатор иэображения установленмежду вторым выходом поляризующегорасщепителя пучка и входом координатно-чувствительного фотоприемника.Источникй информации,р 5 принятые во внимание при экспертизе1. Кейсесент Д, Пространственные, модуляторы света. ТИИЭР, т. 65, 1977,Р 1, с. 185-186, рис. 9.2. Магов Е. апб Сг 1 пЬе 1 д д. 5 оЬгостоп оГ 1 вадев п 1 гЬ 1 псоЬегепй1 й 1 ов 1 по 1 оп 1 п геа й 1 ве ",Арр 1 еборс 11 ь, 1977 эе 1 16, Р 12, р. 3087,у-д, 2. ВНИИПИ Эаказ 6361/70Тираж 745 Подписное Филиал ППП фПатентф, ужгород, ул.Проекты