429400

) Приоритет сударственныи комитетоеота Министров СССРпо делам изооретенийн открытий 53) УДК 681.335.Опубликовано 25.05.74. Бюллетень1 Дата опубликования описания 18.10.74 72) Авторы изобретения(71) Заявитель ордена Ленина авиационный институим. Серго Орджоникидзе Московск(54) ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ КОНТУРОВ БИНАРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙИзобретение относится к вычислительнои технике и может быть использовано для предварительной обработки графической информации с целью устранения или сокращения ее избыточности путем выделения контуров. Вы деление контуров бинарных изображений необходимо при решении задач по распознаванию образов, а также при передаче изображений по каналам связи,Известны оптические устройства для выде ления контуров бинарных изображений, содержащие матрицу фотоприемников, источник когерентного света, коллиматор, амплитудные делители, транспарант с исходным изображением, фазовую пластинку и дефлектор. 15Принцип действия этих устройств основан на сканировании исходного изображения световым пучком для реализации одного из последовательных алгоритмов выделения контуров, вследствие чего время обработки изобра жения в них зависит от количества элементов разложения данного изображения. Это ведет к резкому снижению быстродействия устройства при большом числе элементов разложения изображения, а при малом их числе соответствен но снижается точность передачи изображения.Цель изобретения - создание устройства для выделения контуров бинарных изображений, допускающего параллельную, одновременную обработку всех элементов разложения 30 изображения, благодаря чему повышается быстродействие и точность устройства.Для этого устройство содержит шесть промежуточных транспарантов, две отклоняющие системы и два размножителя, первый из которых установлен на пути второй части основного пучка между вторым оптическим затвором и первой отклоняющей системой, второй размножитель установлен между второй отклоняющей системой и тремя промежуточными транспарантами, стоящими последовательно после третьего оптического затвора на пути второго пучка света, а четвертый, пятый и шестой промежуточные транспаранты установлены последовательно между четвертым оптическим затвором и матрицей фотоприемников. Устроиство осуществляет параллельную обработку изображений, что делает время, затрачиваемое на выделение контуров бинарного изображения, независимым от количества элементарных участков изображения. Следовательно обеспечивается высокое быстродействие устройства при неограниченно большом числе элементов разложения, т, е. при высокой точности передачи исходного изображения. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 изображен транспарант с исходным бинарным изображением, обозначеннымбуквой А; на фиг, 3 - промежуточное изображение, обозначаемое буквой В; на фиг, 4 - второе промежуточное изображение, обозначаемое буквой С; на фиг, 5 - выходное контурное изображение, обозначаемое буквой Д.Устройство содержит источник 1 когерентного света, излучение которого формируется в световой пучок равномерной пространственной интенсивности с помощью коллиматора 2. На пути этого пучка света установлены амплитудные делители 3 и 4 для получения четырех световых пучков, направленных параллельно. Переключение пучков и управление длительностью световых импульсов осуществляется оптическими затворами 5 - 8, установленными на пути каждого пучка.Транспарант с исходным изображением 9, установлен на пути первого (основного) светового пучка между амплитудными делителями 3 и 4, Размножители 10 и 11, установленные на пути первого и второго световых пучков, служат для получения трех одинаковых изображений, информацию о которых несут в себе данные пучки.Отклоняющая система 12 обеспечивает передачу трех поступающих на нее изображений на жестко установленные на пути второго светового пучка промежуточные транспаранты 13 - 15, причем на один из транспарантов изображение должно, передаваться без сдвига, на вторую - со сдвигом вверх на один элемент разбиения изображения, на третий - изображение должно передаваться со сдвигом вниз на один элемент разбиения. Отклоняющая система 16 передает изображение, переносимое вторым пучком света, на жестко установленные на пути третьего светового пучка промежуточные транспаранты 17 - 19 также без сдвига, со сдвигом влево на один элемент разбиения изображения и со сдвигом вниз на один элемент разбиения.Фазовая пластинка 20, служит для создания разности фаз между пучками света, равной 180. Дефлектор 21 отклоняет первую часть основного светового пучка на матрицу фотоприемников 22, установленную на пути третьего светового пучка.Устройство работает следующим образом. Коллимированное излучение источника 1 когерентного света с помощью амплитудного делителя 3, представляющего набор полупрозрачных и отражающих зеркал, разделяется на три пучка света: первый (основной) и два отщепленных (второй и третий). Первый пучок света попадает на транспарант с исходным изображением 9, на котором нанесена графическая информация, Носителем информации может быть фото- или кинопленка, перфокарта, пластина из фотохромного или любого другого оптического материала, позволяющего представлять бинарное изображение в виде прозрачных и затемненных элементарных участков, При этом принято, что зачерненным элементам разбиения исходного изображения соответствуют .прозрачные элементарные уча 429400 60 В/ВЛВ=С А=С=Д,(2) (3) 65 5 10 15 20 25 30 З 5 40 45 50 55 4стки (элементы) транспаранта. На фиг. 2 также элементы обозначены крестиками.После прохождения транспаранта с исходным изображением 9 первый световой пучокпревращается в набор параллельных элементарных световых пучков, образующихся в техместах, где на исходном изображении записаны единицы. Затем он поступает на амплитудный делитель 4, где расщепляется на две части (будем называть их первой и второй частями основного пучка света), каждая из которых несет в себе информацию об исходномбинарном изображении.С помощью оптических затворов 5 - 8 обеспечивается работа устройства в три такта,В первом такте открыт оптический затвор 5,остальные оптические затворы закрыты. Первый пучок света, пройдя размножитель 10 иотклоняющую систему 12, осуществляет запись исходного бинарного изображения на трипромежуточных транспаранта 13 - 15 соответственно без сдвига, со сдвигом вверх на одинэлемент разбиения и со сдвигом вниз на одинэлемент. Затем оптический затвор 5 закрывается.Во втором такте открыт оптический затвор6, пропускающий второй пучок света, С помощью второго светового пучка осуществляется логическая операция И над изображениями промежуточных транспарантов 13 - 15.За промежуточным транспарантом 15 элементарные световые пучки будут присутствоватьтолько в тех местах, где на всех трех транспарантах были прозрачные участки. Работу устройства во втором такте можно описать следующим выражением:А/ А/А= В, (1)где А - исходное бинарное изображение;В - промежуточное изображение, получающееся за промежуточным транспарантом 15;стрелки с цифрами означают сдвиг изображения на соответствующее количество элементовразбиения в направлении, указанном стрелкой(фиг. 2 и 3),Далее второй пучок, уже несущий в себеинформацию об изображении В, через размножитель 11 и отклоняющую систему 16 производит запись этого изображения на промежуточные транспаранты 17 - 19 соответственнобез сдвига и со сдвигом влево и вправо наодин элемент разбиения. На этом второй тактработы устройства заканчивается, оптическийзатвор 6 закрывается.В третьем такте открыты оптические затворы 7 и 8. Работа устройства в этом такте описывается выражениями: где С - промежуточное изображение, образующееся за промежуточным цранспарантом519 (см, фиг. 4); Д - выходное контурное изображение (см. фиг. о).Операция И по выражению (2) производится третьим световым пучком при прохождении им промежуточных транспарантов 17 - 19.С помощью дефлектора 21 первая часть основного светового пучка, которая несет в себе информацию об исходном изображении А, отклоняется на ма 1 рицу фотоприемников 22, на 10 которую поступает также третий пучок света, так что пересечение этих пучков происходит в одноименных элементарных участках, Благодаря разности фаз, равной 180, между данными световыми пучками, создаваемой пла стинкой 20, происходит взаимное гашение элементарных пучков света в тех местах, где они присутствуют в Обоих оптических каналах. Таким образом осуществляется операция Сложение по модулю 2. На выходе матрицы 20 фотоприемников 22 получается выходное контурное бинарное изображение.Промежуточные транспаранты 13, 14, 15, 17, 18 и 19 должны быть изготовлены из оптиче ского материала, работающего на пропускание и допускающего оперативную перезапись информации (например, фотохромные материалы). При соответствующем выборе материала носителя промежуточных транспаран тов можно получить время выделения контуров бинарного изображения с любым числом элементов разложения в данном устройстве, равным времени, .затрачиваемому сканирующим устройством или универсальной ЦВМ на 35 обработку одного элемента разложения изображения с той же целью.Предмет изобретенияОптическое устройство для выделения контуров бинарных изображений, содержащее матрицу фотоприемников, источник когерентного света и последовательно установленные за ним коллиматор, первый амплитудный делитель для разделения излучения на три световых пучка, на пути первого (основного) из которых установлены транспарант с исходным изображением и второй амплитудный делитель для разделения первого пучка света на две части, четыре оптических затвора, установленные соответственно на пути каждого пучка света, после первого из которых, стоящего на пути первой части основного пучка, установлены фазовая пластинка и дефлектор, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, оно содержит шесть промежуточных транспарантов, две отклоняющие системы и два размножителя, первый из которых установлен на пути второй части основного пучка между вторым оптическим затвором и первой отклоняющей системой, второй размножитель установлен между второй отклоняющей системой и тремя промежуточными транспарантами, стоящими последовательно после третьего оптического затвора на пути второго пучка света, а четвертый, пятый и шестой промежуточные транспаранты установлены последовательно между четвертым оптическим затвором и матрицей фотоприемников.429400 оставитель Т. Ничипорови рректор А. Васильев Гонча ред 3, Тараненк еда, Сяпуно Типография,Заказ 2707/15 Изд.860 ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений Москва, Ж, Раушская