Устройство для преобразования изображения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 в) С 06 6 9 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯн датоснов свидетельству.,(21) 3579253/24-24(56) 1. Патент США У 3665097,кл. 178-6, опублик. 1972,2, Оог 11 гг О. апс 1 Ьапг 1 Р. Ап орг.са 1/орало-е 1 есггопдса 1 ЬУЬгЫ ягягеш Гог поп-соЬегепг Гд 1 гег 1 щ оГ шалея. 1 пгегпаг 1 опа 1 Сопйегепсе оп Оргхса 1 Сошрцг 1 п 8 1 п ВеяеагсЬ апй Эече 1 оршепг, Ч.яе 8 гай, 1977, р. 93, ,фиг.9 (прототип).г(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащее источниквходного изображения, установленныйв передней фокальной плоскости коллиматора, выход которого оптически связан С входом светоделителя, первыйвыход которого через последовательноустановленные первый зрачковый транс,.801124 45 А парант и первую фокусирующую линзу связан с входом первого матричного фотопреобразователя, а второй выход светоделителя через последовательно установленные второй зрачковый транспарант и вторую фокусирующую линзу - с входом второго матричного фотопреобразователя, выходы первого и второго матричных фотопреобразователейчерез соответствующие первый и второй видеоусилители соединены соответст-венно с первым.и вторым входами блока вычитания, который выходом соединен с входом выходного видеоконтроль.ного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности Е устройства, в него введен селективный ур светофильтр, установленный между кол- Ч 14 лиматором и входом светоделителя, а первый и второй зрачковые транспа- "Ф% ранты выполнены в виде корректирую- Я . щих фазовых пластин с переменной оптической толщиной в радиальном направлении.Изобретение относится к автомати- ке, а именно к устройствам оптической обработки информации, и может быть использовано для преооразования коррекции и улучшения качества изображений ак в системах обработки видеоинформации, так и в системах передачи изображений по каналам. связи.Известно устройство для преобра О зования изображения, содержащее первый и второй транспаранты, содержание которых сравнивается (например, как при коррелированной, перекрестной и согласованной фильтрации) пу тем сложения светового потока, проходящего через первый транспарант, со световым потоком, прошедшим через второй транспаранти циклического смещения по фазе между этими лучами с помощью модулятора, и далее фильтруется и подается на счетно-решающийблок 1 ,Недостатком этого устройства является низкая точность преобразованияи ограниченные функциональные возможности.Наиболее близким к данному изобретению является устройство для пре 30образования изображений, содержащееоптический проецирующий элемент, светоделитель, на выходе которого уста.новлены два фокусирующих элемента,снабженные зрачковыми транспарантами, и два телевизионных датчика, каж дый из которых подключен к своемуусилителю видеосигнала, выходы усилителей подключены к блоку вычитания,а выходной сигнал поступает на видеоконтрольный блок. Зрачковые транспаранты выполнены в виде диафрагм 2Однако такое устройство характеризуется недостаточной точностью. выполнения преобразований,Цель изобретения - повышение точ" 45ности устройства.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для преобразованияизображения, содержащее источниквходного иэображения, установленный 50в передней фокальной плоскости колли"матора, выход которого оптическисвязан с входом светоделителя, первый выход которого через последовательно установленные первый зрачковый 55транспарант и первую фокусирующуюлинзу связан с входом первого матрич."ного фотопреобразователя, а второй выход светоделителя через последовательно установленные второй зрачковыйтранспарант и вторую фокусирующуюлинзу - с входом второго матричногофотопреобразователя, выходы первогои второго матричных фотопреобразователей через соответствующие первый ивторой видеоусилители соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычитания, который выходомсоединен с входом выходного видеокон"трольного блока, введен селективныйсветофильтр, установленный междуколлиматором и входом светодегчтеля,а первый и второй зрачковые транспаранты выполнены в виде корректирующих фазовых пластин с переменной оптической толщиной в радиальном направлении,На фиг,1 представлена блок-схемаустройства для преобразования изображения; на фиг.2 - типичная частотная характеристика фильтрации; нафиг.3 - радиальные сечения профиляпервого Т+(Г) и второго Т-(г) зрачко-.вых транспарантов.Устройство содержит источник 1входного изображения, расположенныйв передней фокальной плоскости коллиматора 2, селективный светофильтр 3,светоделитель 4, первый 5 и второй 6зрачковые транспаранты, первую 7 ивторую 8 фокусирующие линзы, первый9 и второй 10 матричные фотопреобразователи, первый 11 и второй 12 видеоусилители, блок вычитания 13,первый вход которого неинвертирующий,а второй - инвертирующий, и выходнойвидеоконтрольный блок 14.Возможности выполнения пространственной фильтрации в некогерентныхоптических системах ограничиваютсятем, что импульсный отклик или функция рассеяния точки (ФРТ) таких систем является положительной функцией.Частотная характеристика фильтрациисоответствует оптической передаточной функции (ОПФ), которая определяется как функция автокорреляции входного зрачка, Как и всякая автокорреляционная функция, ОПФ имеет максимум на нулевой частоте, а ее значение на любой частоте, не равной нулю,меньше этой максимальной величины.4В то же время для выполнения широкого класса задач обработки изображений представляет интерес реализациячастотных характеристик общего вида,з 1124имеющих двухпелярный импульсный отклик и позволяющих получать такиелинейные преобразования, как обратнаясвертка, полосовая фильтрация, дифференцирование и прочее. 5Общий подход к задаче синтезачастотных характеристик общего видав некогерентной системе пргдусматривает выполнение свертки входногоиэображения с двумя положительными 1 Оимпульсными откликами и вычитанияполученных изображений. Укаэанныеимпульсные отклики представляют собой реализацию отдельно положительной и отрицательной (по модулю) части 15биполярного импульсного отклика, соответствующего частотной характеристике преобразования.Таким образом, задача сводится кполучению импульсных откликов с заданными характеристиками в виде ФРТнекогерентной оптической системы,При этом, результат вычитания изображений адекватен свертке входногоизображения с биополярным импульсным д 5откликом.Устройство работает следующим образом,Излучение от источника 1 входногоизображения, расположенного в передней фокальной плоскости коллиматора2, проходит через селективный светофильтр 3 и попадает на светоделитель14. После светоделителя 4 проходящееизлучение с помощью первого 5 зрач- З 5кового транспаранта и первой 7 фокусирующей линзы формируется в изобра-.жение на входе первого 9 матричногофотопреобразователя, а отраженноеизлучение через второй 6 зрачковый 40транспарант, вторую фокусирующуюлинзу создает .изображение на входевторого 10 матричного фотопреобразователя.Видеосигналы с выходов фотопреобразователей 9 и 10 поступают на входы усилителей 11 и 12 соответственно,а с их выходов - на неинвертирующийи инвертирующий входы блока вычитания 13. Выходной сигнал блока вычита ния 13 направляется. в видеоконтроль-.ный блок 14, в котором формируетсярезультирующее изображение.Входные изображения могут бытьпредставлены в виде фотоизображений 55на пленке или фотобумаге, а также ввиде самосветящихся изображений, например, на экране электроннолучевой трубки, При использовании реальныхсцен в виде удаленных объектов проецирующий элемент - коллиматор 2 -может отсутствовать, В качестве матричных фотопреобразователей 9 и 1 Овозможно использование, например,видиконов или их твердотельных аналогов ПЗС-матриц.Использование в устройстве зрачковых транспарантов 5 и 6, выполненных в виде корректирующих пластин спеременной оптической толщиной (фиг,3)позволяет реализовать с высокой точностью широкий класс характеристикпреобразования. В связи с тем, чтотакие фазовые транспаранты 5 и 6не обладают ахроматизмом, необходимо ограничение спектрального диапазона, которое выполняется селективным светофильтром 3.С помощью предлагаемого устройства выполняются преобразования изображений на основе методов линейнойфильтрации. Наиболее общим случаемявляется преобразование с частотнойхарактеристикой вида, которая обеспечивает усиление высоких и подавление низких частот (фиг.2). Импульсныйотклик, связанный с частотной характеристикой преобразованием Фурье,является в этом случае двуполярным.Устройство выполняет преобразование посредством свертки изображенияс двуполярным импульсным откликом,При этом в одном канале, где установлен.первый 5 транспарант Т+(г),производится сверткаположительнойчастью импульсного отклика, а в другом канале, где установлен второй 6транспарант Т-(г), осуществляетсясвертка с модулем его отрицательнойчасти. Ядром преобразования в каждоманале является функция рассеяния,определяемая совокупностью характеристик зрачковых транспарантов 5 и 6и фокусирующих линз 7 и 8 соответственно. Разность функций рассеянияобоих каналов соответствует импульсному отклику,Расчет распределения фазы или иначе оптической толщины зрачковых транспарантов 5 и 6 сводится к расчету деформации волнового фронта, которая дает необходимую функцию рассеяния, На фиг.2 приведена типичная частотная характеристика фильтрации изображения, которая реализуется устройством, Ось ординат соответству 11243ет коэффициенту передачи К на пространственных частотах М в мм",На фиг.3, в соответствии с приведенной частотной характеристикой, даны радиальные. сечения профиля эрачко- .5 вых транспарантов 5 и 6 Т+ и Т-(г) обоих каналов устройства, где г- радиус зрачкового транспаранта, мм, Т- толщина профиля пластин, мкм.0По специально разработанной программе быпи рассчитаны фазовые характеристики. зрачковых транспарантов 5 и 6, соответствующие заданной частотной характеристике (фиг,2) и используемые 15 совместно с линзами 7 и 8, причем расчет сделан с учетом отсутствия .аберраций. 45 бВ результате реализации .обоих каналов данного устройства была получена результирующая частотная характеристика, соответствующая рассчетному профилю зрачковых транспарантов 5 и б, спектральному диапазону, определяемому светофильтром 3, и параметраи фокусирующих линз 7 и 8. В результате получено, что реальная частотная зависимость достаточно точно отражает ход требуемой характеристики (фиг,2).Таким образом, предлагаемое уст-. ройство позволяет повысить точность при реализации требуемой частотной характеристики фильтрации по сравнению с приближенным характером фильтрации в прототипе,1124345 7 дФи,2 ИЮО ГкмПркврансвденнар частота 10 РаИ1 Х 20 25 Узрочкобого щрансааранта Составитель Ю.Козловедактор С.Тимохина Техред М.Кузьма фКорректор учар Заказ 82 сное омит.4/5 тент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 филиал 4/40 . Тирах 698ВНИИПИ Государственногйо делам изобретений 13035, Москва, Ж, Ра Подта СССРтий