Способ определения пространственного смещения распознаваемого изображения и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК А 1 19) 01) 5 С 6 К 9/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР МИТЕТТНРЫТИЯМ РЕТЕН ЬСТВ автомаПИСАНИЕ И ВТОРСКОМУ СВИДЕ(56) Белоглазов И. Н., Тарасенко В.П. Корреляционно-экстремальные системы, М.: Советское радио, 1974, с. 92.Василенко Г. И., Цибулькин Л. М. Голографические распознавающие устройства. М.: Радио и связь, 1985, с. 286,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО СМЕЩЕНИЯ РАСПОЗНАВАЕМОГО ИЗОБРАМБНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ(57) Изобретение относитс тике и вычислительной те но к способам определения венного смещения распозна ражения и устройствам для ции. Цель изобретения - п стродействия и точности и области применения способ обеспечения возможности о хнике, а именпространстваемого изобих реализаовышение бы" расширение а за счет пределения3 159788 коэффициента масштабного рассогласования, а также повышение точности и быстродействия устройства, его реализующего. Способ определения простран 5 ственного смещения распознаваемого изображения основан на прямом Фурье- преобразовании прошедшего излучения, формировании спектра элементарных оптических сигналов, фильтрации его, 10 обратном Фурье-преобразовании результирующего спектра элементарных оптических сигналов и формировании корреляционного оптического сигнала. При освещении транспаранта выделяют 15 на нем два различных фрагмента распоз наваемого иэображения, а при прямом и обратном Фурье-преобразованиях осуществляют деление волнового фронтаоптического сигнала. Устройство, которое реализует предложенный способ,содержит излучатель 1, коллиматор 2,транспарант 4 входного изображения,фурье-объективы 6 и 9, эталонный транспарант 7, позиционный чувствительныйфотоприемник 10. В способе достигается реализация параллельной обработкиинформации при определении смещенияраспознаваемого изображения, его применения, а из конструкции устройстваисключаются движущиеся части и электромеханические узлы. 2 с.п. ф-лы,2 ил.У.т,ч. 4 Гуф (1 - д/ьти) р 3 соа Ч- - Сх,(1 -йр,.)-г 3 зхп Ч-ау, 40 Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, аименно к способам определения пространственного смещения распознаваемогоизображения и устройствам для их реализации,Целью изобретения является повышение быстродействия, точности и расырение области применения способа за.счет возможности определения коэффициента масштабного рассогласования иповышение точности и быстродействияустройства, его реализующего. З 5На фиг. 1 изображена схема, поясняющая принципопределения пространственного смещения распознаваемогоизображения; на фиг. 2 - оптическаясхема устройства, реализующего предложенный способ.Устройство содержит излучатель 1,коллиматор 2, две внеосевые апертурные диафрагмы 3, транспарант 4 вход- .ного изображения, первый делитель 5 4."волнового фронта, первый Фурье-объектив 6, эталонный транспарант 7, второй делитель 8 волнового фронта, второй Фурье-объектив 9 и позиционно-чувствительный фотоприемник 10.Способ осуществляют следующим образом.Пусть Е (х, У) и Е(хр У) - распределение освещенности соответственно в эталонном и распознаваемом изображениях, отличающихся друг от другатолько за счет наличия линейных (Лх,ду), углового (( 5 ф) и масштабного(В ( 0,02) рассогласований (фиг. 1).Осуществляют независимую оптическуюкорреляцию двух различных фрагментовраспознаваемого изображения с эталонным иэображением, причем величинысмещения геометрических центров выделенных фрагментов от геометрическогоцентра всего сравниваемого изображения выбирают из условия, что подобныеим участки не выходят за пределы эталонного изображения:хс У о (1 ЛДд ) 1 ф 81 п ++ х,(1 -др,) -рх соз ,- дх,где 2 х в 2 у - .размеры эталонногооизображения, обусловленные наличиемкадровой рамки (кадрового окна);ах , ау,д в :,максимально возможбные линейные, угловое и масштабноерассогласования;между сравниваемыми эталонным изображением;2 г - диаметр каждого извыделенных фрагментов, который выбирается из энергетических соображенийс учетом информатив(у, - у) + (х, - х,)г - (ау - ду,)(у, -у,)-(д х,-дх,)(х,-х,) м несены о делиы 1 КОВ ВГХ ПОЛЯХ мй расыми изоб -жения.Смещение корреляционных откликов в соответствующих корреляционных полях определяется величинами смещения геометрических центров выделенных фрагментов распознаваемого иэображения (с освещенностями Е, (х, у), Е, (х, у) относительно подобных им участков эта- О лонного изображения (с освещенностями Е (х у), Е" ,(х, у) .Из фиг. 1 Наличие аналитических зависимостеи между смещениями корреляционных откликов и величинами линейных, углового и масштабного рассогласований позволяет проводить их определение парал лельно, что приводит к увеличению быстродействия и точности предложенного способа, а также к расширению области за счет возможности определения коэффициента масштабного рассогласования,Устройство, реализующее предложенный способ работает следующим образом. Волновой фронт, сформированный излучателем 1, пройдя через коллиматор 2, преобразуется в плоскую волну, которая затем последовательно модулируется внеосевыми диафрагмами 3, транспарантом 4 входного изображения и первым делителем 5 волнового фронта. В задней фокальной плоскости первого фурье- объектива 6 формируются два разнесенных и не перекрывающихся (в геометрическом приближении) волновых фронта, комплексные амплитуды каждого из которых пропорциональны Фурье-объективу от амплитудного коэффициента пропускания выделенных фрагментов транспаранта 4, Установленные в задней фокаль- . ной плоскости первого Фурье-объектива Ьу - у сов с- х, зп,ду, = у+ д)х + у здп(1 - х соз(ДХ 2 =Х 2+1/Д/ + 6 эталонный транспарант 7 и второй де литель 8 волнового фронта модулируют каждый из полученных волновых фронтов таким образом, что распределение поля в задней фокальной плоскости второго 5Фурье-объектива 9, передний фокус которого совмещен с задним фокусом пер вого Фурье объектива 6, в первом дифракционном порядке описывается супер позицией разнесенных и не перекрывающихся (в геометрическом приближении) функций взаимной корреляции коэффициентов пропускания выделенных фрагментов входного транспаранта и идентичных (подобных) им участков эталонного транспаранта, т.етранспаранта, с которого по предложенной схеме был записан голографический фильтр эталонного изображения. При малых угловьи ( И 5 ф) и масштабных (ар (0,02) рассогласованиях функции взаимной корреляции имеют резкие максим причем корреляционные поля р за счет наличия в схеме втор теля 8 волнового фронта. Вел смещений корреляционных откл соответствующих корреляционн однозначно связаны с величин согласований между сравнивае1597887 1 О 15 20 30 35 40 у/ ражениями соотношениями. Вторичнаяобработка информации и вычисление величин линейных, углового и масштабного рассогласований между иэображениями осуществляется в электронном тракте, входным устройством которого является позиционно.чувствительный фотоприемник 10. Таким образом, повышение точности и быстродействия предложенного устройства достигается за счет отсутствия в его конструкции движущихся частей и электромеханических узлов. Формула и з о б р е т е н и я 1. Способ определения пространственного смещения распознаваемого изоражения, основанный на освещении транспаранта с распознаваемым изображением, прямом Фурье-преобразовании прошедшего излучения и формировании спектра элементарных оптических сигналов, фильтрации его, обратном Фурье- преобразовании результирующего спектра элементарных оптических сигналов и формировании корреляционного оптического сигнала, по положению которого судят о пространственном смещении распознаваемого изображения, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, точности и расширения области применения за счет возможности определения коэффициента масштабного рассогласования, при освещении транспаранта выделяют на нем два различных фрагмента распознаваемого изображения, а при прямом и обратном Фурье-преобразованиях осуществляют деление волнового фронтаоптического сигнала.2. Устройство для определения про -странственного смещения распознаваемого изображения, содержащее последовательно расположенные, оптически связанные излучатель и коллиматор, транспарант входного изображения, оптически связанные первый Фурье-объективи эталонный транспарант, оптическисвязанные второй Фурье-объектив и позиционно-чувствительный фотоприемник,выход которого является выходом устройства, причем транспарант входногоизображения размещен в передней фокальной плоскости первого Фурье-обь-.ектива, эталонный транспарант размещен в задней фокальной плоскостипервого фурье-объектива и переднейфокальной плоскости второго Фурьеобъектива, а позиционно-чувствительный фотоприемник размещен в заднейфокальной плоскости второго Фурьеобъектива, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностии быстродействия устройства, оно содержит две внеосевые апертурные ди -афрагмы, расположенные в переднейфокальной плоскости первого Фурьеобъектива между коллиматором и транспарантом входного изображения и оптически связанные с ними первый делитель волнового фронта, расположенный между транспарантом входногоизображения и первым Фурье-объективом и оптически связанный с ними, ивторой делитель волнового фронта,расположенный между эталонным транспарантом и вторым Фурье-объективом иоптически связанный с ними,