Сканирующее устройство для распознавания прямых линий и краев изображений

Союз Соаетския Социалнстнческик РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11763836(22) Заявлено 11,1278 (21) 2695624/18-25с присоединением заявки Мо(51)м, к,з 0 02 Г 1/29 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий,54) СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ПРЯМЫХ ЛИНИЙ И КРАЕВ ИЗОБРАЖЕНИЙИзобретение относится к сканирующим устройствам для распознаванияпрямых линий и краев изображений иможет быть использовано в системахавтоматической обработки изображений.Известны устройства анализа изображения, в которых используются преобразователи формы светового потока,С целью автоматического анализа оптического изображения в этих устройствах осуществляется параллельное илипоследовательное считывание информации. При параллельном методе в качестве преобразователей свет-сигналиспользуются фоточувствительные матрицы 11,Однако наличие ошибки от дискретности и разброс чувствительностимежду элементами снижают качествоанализа изображения. Для уменьшенияошибки от дискретности необходимосократить расстояние между элементами, но при этом увеличивается величина взаимовлияния между элементамии усложняется технология изготовления матрицы. Поэтому для уменьшенияошибки от дискретности применяютспециальные мозаичные световоды, которые располагаются между матрицейфотоприемников и проецируемым изобра 2жением. Приемный торец такого световода состоит из плотно прилегающихдруг к другу ячеек, излучательныеторцы которых разведены к соответ ствующим элементам матрицы. Разбросчувствительности между элементамиматрицы устраняется путем соответствующего подбора коэффициентов усиления усилителей.10 При последовательном методе считывания в качестве преобразователейсвет-сигнал широкое применение нахо"дят фотоприемники с большими фото чувствительными площадями. Однакотаким приемникам присуща неравномерность чувствительности по площади.В процессе сканирования световойпоток попадает на участки с разной 20 чувствительностью, в результате чегопоявляется параэитная модуляция информационного сигнала. Устранениеуказанного недостатка осуществляетсяприменением специальных световодов, 25 при помощи которых световой потокравномерно распределяется по всеЯ рабочей площади светопреобраэователя.Конструктивно такие световоды могутбыть выполнены монолитными и воло- ЭО коннымиНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для распознавания прямья линий и краев изображений, которое содержит объектив, сканирующий диск с прорезями, матрицу Фотоприемников, блок обработки информации и группу интегрирующих элементов в виде трапецизвидных световодов. Приемные торцы интегрируквих элементов расположены непосредственно за сканирую" щим диском и имеют Форму прямоугольных линеек, прилегающих друг к другу протяженными сторонами. По мере движения щелевой апертуры, которая пересекает линейки, осуществляется считывание изображения параллельно по строкам и последовательно в каждой строке. Тем самым реализуется метод параллельно-последовательного скани. рования. Световоды, применяегже в этом устройстве, по своей структуре 2 О могут быть монолитные, выполненные из оптического материала, или в виде полой конструкции, или волоконные, изготовленные кз оптических волокон, собранных в пучки 21.25 Однако применение монолитных сне товодов ограничено их жесткостью, а в результате низкой конструкцконной способностью. Особенно это проявля- ЗО ется в многоканальных оптических системах, где на каждый канал исполь зуется один или несколько световодов, разведенке кзлучательных сторон которых для согласования с Фоточувствительными площадками светопреобразователей связано с большими трудностями и увеличением габаритов. Гибкость волоконных световодов является основным преимуществом по сравнении с монолитными, что позволяет улучшить конструкционные возможности устройства в целом и уменьшить его габариты. Однако волоконные световоды характеризуются неравномерностью светопропускания, обусловленной их структурой и внутренними дефектами и приводят к увеличению аппаратурных шумов, снижающих эффективность устройства анализа изображений. При сканировании изображений прямоугольной. .щелью по приемным торцам световодов перемещается снетовое пятно с ярко выраженными Рракицамк и размерамк соизмеримыми с диаметром волокон к величиной дефектов. Следовательно. иэображение, передаваемое волоконными световодами в процессе скани" рования, будет промодулкровано в соответствии с неравномерностью светопропускания, В этом устройстве для преобразования Форьщ светового пото- Ю ка и передачи его к Фотоприемникам используются однотипные световоды, которые могут быть выполнены монолитными или кэ стекловолокна. В первом случае увеличиваются габариты уст ройства, во втором - вносятся искажения в передаваемое изображение.Цель изобретения - устранейие влияния неравномерностей светопропускания световодон на передаваемое изображение и обеспечение их гибкости.Для достижения этой цели в изнестном устройстве интегрирующие элементы выполненй состанными, состоящими из попарно притертых друг к другу частей, причем первая по ходу светового луча часть выполнена монолитной, а вторая - из стекловолокна.На Фиг, 1 схематически изображено предлагаемое устройство.Оно содержит объектив 1, сканирующий элемент 2 со щелью, группу трапециевидных монолитных снетонодов 3, группу волоконных светонодон 4, матрицу 5 фотоприемников, блок.б обработки информации. Устройство работает следующимобразом.Изображение, предназначенное дляанализа, проецируется объектйвом 1на рабочую поверхность сканирующегоэлемента 2, за которым, напротив проецируемого на него изображения,находятси входные торцы трапециевидныхснетоводов 3. Последние раэмещеытаким образом, что их протяженныестороны направлены перпендикулярноплоскости элемента 2, Световой поток,промодулиронанный анализируемымизображением, проходит через щель насканирующем элементе и разделяетсяпо длине щели на число потоков равных числу световодов. Дальнейшее прохождение светового потока проходит помонолитным световодам с последующимпереходом в соответствующие волоконные световоды 4, которые в свою очередь оптически связаны с соответствующими Фотоприемниками 5. По величине сигналов каждого фотоприемникаблок обработки выдает информацию обэтом изображении. Таким образом, световой поток в виде узкой прямоугольной щели с четкими границами сканирует по приемным торцам монолитныхсветоводов, у которых дефекты, присущие волоконным световодам, отсутствуют и передаваемое изображениене искажается. По мере прохождениясветового пятна по фокону оно расфокусируется и увеличивается н размерах,На Фиг. 2 показана схема хода лучей в устройстве, где 5 - плоскость, в которой находится изображение; О - объектив; 5 - плоскость, на которую проецируется изображение, она же соответствует рабочей плоскости сканирующего элемента; 3 - плоскость пркемньщ торцов монолитных световодов; Ь" - плоскость иэлучательных торцов монолитных световодов, в тойже плоскости находятся приемные торцы волоконных световодов.Для примера в плоскости 5 расположены две точки А и В, находящиесяна определенном расстоянии друг отдруга. Эти точки проецируются объективом О на рабочую поверхность элемента 2, 5, в которой происходитсканирование их иэображений прямоугольной щелью. При прохождении изображением расстояния 5 5, что соответствует длине монолитного световода, оно расфокусируется и, следовательно, точки в плоскости 5" превращаются в пятна с размытыми краями,границы которых .соответствуют А АИ Ци В, ВКроме того, Расстояния между соответствующими точками изображенияв плоскости 5 увеличиваются посравнению с плоскостью 5 . Аналогичное преобразование происходит исо световым потоком, прошедшим черезсканирующий элемент и имеющим формуузкой прямоугольной цели. Таким образом, по приемному торцу волоконного световода сканирует световоепятно, промодулированное анализируемым изображением и имеющее формупрямоугольной щели с размытыми краями и увеличенными размерами в горизонтальной плоскости. По вертикалисветовое пятно ограничивается размерами монолитных световодов, благодаря чему устраняется взаимовлияниеканалов в оптической части устройства. Увеличение размеров световогопятна и размыв его границ в значительной мере снижает влияние неравномерности светопропускайия присущей волоконным световодам,Таким образом, предложенная конструкция интегрирующих элементов устройства сочетает в себе преимущества монолитных и волоконных светово" дов, благодаря чему устраняется влияние неравномерностей светопропускания световодов на передаваемое изображение при обеспечении их гибкости, что приводит к повышению конструкционной способности устройства, повышению его чувствительности и, в конечном счете, к повышению эффективностй оптического анализа. Предложенное устройство может быть широко исполь" зовано в системе автоматической обработки иэображений.Формула изобретенияСканирующее устройство для распознавания прямых линий и краев изображений, содержащее оптически свяэай ные объектив, сканирующий элемент сощелью, группу интегрирующих элементов в виде сборки световодов, и маТ- рицу фотоприемников, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью устранения влияния неравномерностей светопропускания световодов на передаваемое изображение при обеспечении их гибкости, интегрирующие элементы состоят из попарно притертых друг к цругу частей, причем первая по ходу светового луча часть выполнена моно" литной, а вторая - из стекловолокна.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Катыс Г.П. Автоматическое сканирование. М., "Машиностроение",19 б 9.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2518005/18-24,40 кл. С 02 Г 1/29, 1977 (прототип),Тираж 569 ПИ Государстве о делам иэобре Москва, %-35, ного комитеений и открыРаушская на Подписноеа СССРтийд. 4/5