Устройство для оптической фильтрации изображения

Изобретение относится к устройствам, в которых математические операции выполняются с помощью оптическихэлементов, и может быть использованопри решении задач пространственнойоптической фильтрации (реставрация,корреляционный анализ, вычитаниеизображений и т,д.), в частности приреставрации фотографической фонограммы.Цель изобретения - уменьшение поперечных размеров устройства, егоудешевление и упрощение,На фиг, 1 представлена оптическаясхема устройства; на фиг. 2 - схемахода лучей в устройстве.Устройство для оптической фильтрации изображений содержит источник 1света, коллиматор 2, оптический элемент прямого-обратного преобразования Фурье, выполненный в виде пропускающего элемента, например, в ви-,де тонкой линзы 3, транспарант 4,на котором записано корректируемоеизображение, пространственнь 1 й фильтр5, регистратор 6, первое 7 и второе 8отражающие зеркала, корректируемоеизображение 9, откорректированноеизображение 10,Устройство работает следующим образом.Излучение источника 1 света преобразуется коллиматором 2 в плоскуюволну, которая освещает корректируемое иэображение 9, записанное натранспаранте 4,Плоская волна распространяется внаправлении, параллельном прямой,соединяющей центр корректируемогоизображения 9 и центр 0 линзы 3.Так как корректируемое изображение9 смещено на расстояние 4 от оптической оси 00, удовлетворяющее условиюд: Иото направление распространения плоской волны составляет уголо с оптической осью 00. Плоскаяволна дифрагирует на корректируемомизображении 9 (на фиг. 2 представлены только лучи, не испытавшие дифракции) . В отсутствие зеркала 7 взадней фокальной плоскости линзы 3преобразования Фурье сформировалсябы спектр предметра с центром в точ-ке Д (эта точка совпадает с центромсходимости параллельного пучка, распространяющегося под углом Ы к оптической оси). Так как с - угол, образованный оптической осью 00, и51 О1520 25 30 35 40 4550 55 рать по воэможности большим, чтобыувеличить масштаб пространственногоспектра (а, следовательно, и пространственного фильтра 5). На парапрямой, соединяющей центры линзы 3преобразования фурье и одного из зеркал (например 7), центр зеркала 7лежит на побочной оптической Осилинзы 3 преобразования Фурье, вдолькоторой распространяется плоскаяволна от коллиматора 2,Расстояние от центра зеркала 7+ зп Ы), поэтому расстояние отцентра 0 линзы 3 преобразования Фурье до центра зеркала 7 (8) составГляет величину а так как(1+ 5 Ы)Сод,расстояние от центра зеркала 7 доточки д: - (- ) теравноГ 1,1 Ю/(1 + зп,с) расстоянию от центра зеркала 7 до оптической оси 00Так как угол между плоскостью зеркала 7 и перпендикуляром из центра зеркала 7 на оптическую . ось 00 есть(- - Р), а в данном устройствеП 2-Юр = - указанный угол составляетп 12+ Авеличинуравную величине угла (+ д,) между плоскостью зеркала 7 и побочной оптической осью 0 А . Это означает, что луч, распространяющийся вдоль ОАпосле отражения от зеркала 7, распроотраняется вдоль перпендикуляра, опущенного из центра зеркала 7 на оптическую ось 00, Это означает, что изображение точки А в зеркале 7 лежит на оптической оси 00, а пространственный спектр корректируемого изоб-. ражения лежит вокруг этой точки, причем ось 00 лежит в плоскости пространственных частот. В этой плоскости установлен пространственный фильтр 5, который корректирует пространственный спектр.Зеркало 8 установлено симметрично зеркалу 7, поэтому.откорректированное изображение 10 оказывается расположенным на регистраторе 6 симметрично корректируемому изображению 9.Все параметры устройства определяются величинами Г и о 1 Также как и во всех устройствах оптической фильтрации параметр Г следует выбиметр,4 в данном устройстве наложено ограничение агсо "(Г л с 0,3, Левое неравенство определяется размерами корректируемого изображения 9 и совместно с условием д = Г со означает, что линейный размер г изображения 9 не должен превосходить величины с (в противном случае произойдет частичное перекрытие корректируемого 9 и откорректированного 10 изображе О ний) . Правое неравенство означает, что угол с 1. должен быть достаточно малым, Пространственный спектр формируется не в фокальной плоскости, а на сфере радиуса Р с центром в О, 15 При малых углах Ы это различие несущественно и этим отличием можно пренебречь. При больших о, например при о )0,3, появляющиеся искажения необходимо дополнительно компен- щ сировать.В данном устройстве погрешности определяются точностью используемых юстировочных приспособлений и допустимым уровнем искажений в откоррек тированном иэображении.Юстировкой с помощью обычно используемых в оптических исследовани" ях манипуляторов (линейная точность порядка 10 мкм, угловая - порядка ЗО нескольких минут) можно добиться пренебрежимо малых искажений. Неточность или невозможность юстировки одних оптических элементов может быть компенсирована дополнительной подъюстировкой других. Например, пусть одно из зеркал, например 7 установлено под углом р , отлича 7/2-Фющимся от на некоторую малую40 величину. Это приводит к смещению ,пространственнога спектра от оси 00 1в сторону, Соответственно придетсясместить и пространственный фильтр 5,Кроме того, откорректированное изображение 1 О сместится в плоскости в сторону, что может быть скомпенсировано соответствующим смещениемсредств отображения откорректированного иэображения. Аналогично неточность установки корректируемого изображения 9 (например, смещение его иэплоскости РР) может быть скомпенсирована соответствующим смещением средств отображения откорректированного изображения. При таком смещении откорректированное изображение получают с некоторым увеличением или уменьшением.Применение предлагаемого устройства для создания макета рестраврации фонограмм позволяет отказаться от создания крайне сложного, дорогого устройства сопряжения скоростей протяжки пленок и, таким образом, обеспечивает выполнение поставленнойцели.формула изобретенияУстройство для оптической фильтрации изображения, содержащее оптический элемент прямого-обратного преобразования Фурье, в передней фокальной плоскости которого симметрично его оптической оси установлены регистраторы и транспарант, на котором записано корректируемое изображение, вход транспаранта через коллиматор оптически связан с выходом источника света, на оптической оси оптического элемента прямого-обратного преобразования фурье установлен пространственный фильтр, .о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью уменьшения .поперечных Размеров устройства, его удешевления и упрощения, в него введены первое и второе отражающие зеркала, установленные симметрично относительно оптической оси оптического элемента прямого-обратного преобразования фурье, который выполнен в виде пропускающего элемента, главная плоскость которого перпендикулярна плоскости установки пространственного фильтра, который расположен между главной и задней фокальной плоскостями пропускающего элемента, а также между первым и вторым отражающими зеркалами, причем выход транспаранта через главную точку пропускающего элемента связан с входом первого отражающего зеркала, выход которого через пространственный фильтр связан с входом второго отражающего зеркала, выход которого через главную точку пропускающего элемента связан с входом регистратора.