Способ считывания, передачи и воспроизведения трехмерного изображения и устройство для его осуществления

(54) С ВОСПРО ЖЕНИЯ ВЛЕНИЯ (57) И ол че Свечнико рт К Лин Л М.: Мир, скал оптика в Энергия,Растровые сис" емных изображеие, 1986.ии " 1273062,клТ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(56) Кольер Р., БеркхаОптическая голография,1973, с. 648,Кучикян ЛН. изичелоконных световодов. -1979, с. 7-76.Дудников Я,Л, и др,темы для получения объний. - Л;: МашичостроенПатент ВеликобоитанС 02 В 27/22, 197 ОСОБ СЧИТЕВЛНИЯ, ПЕРЕДЛЧИ И ЗВЕДЕНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ИРОБРЛУСТРОПСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТзобретение относится к технике и у ния, передачи и обработки трех мерной оптической инФормации и может быть использовано для создания систе объемного телевидения, трехмерных ин дикаторов, в робототехнике,- для сис тем технического зрения, для объемной визуализации предметов, расположенных внутри замкнутых объемов и недоступных непосредственному наблюдению, а также в устройствах обработ ки оптической инФормации. Целью изоб ретения является повышение информа1531059 5 10 15 20 тианасти передачи изображения за счет умен ше ил потерь информации по пространственной, спектральной и временной координатам оптического сигнала, основным принципом, положенным в основу изобретения, является последовательность представления информации о пространственных характеристиках объектов в виде набора распределений интенсивности падающего излучения на заданную поверхность в зависимости от угла падения для множества точек заданной поверхности. Для осуществленил данного принципа после деления светового пучка от объекта на И пучков в пространстве оптическое преобразование каждого Ц-го пучка в плоскость считывания, считывание, передачу его интенсивности в плоскость воспроизведения, воспроизведе- с Изобретение относится к технике полуценил, передачи и обработки трехмерной оптицеской информации и может быть использовано длл создания систем объемного телевидения, трехмерных ин дикаторов, в робототехнике - длл систем технического эренил, длл объемной визуализации предметов, расположенных внутри замкнутых объемол и недоступных непосредственному наблюдению, а также а устройствах обработки оптической информации,Пель изобретенил - повышение информативности при передаче трехмерных изображений. 0На фиг.1 показана схема, поясняющая способ ситыванил, передачи и воспроизведения трехмерного иэображения; на фиг.2 - схема передачи пучка излучения по ед 1 ничному световоду, 5 на фиг.3 - схема передачи пучка излучения.через многожильный когерентный световод (волоконный жгут); на фиг.1- устройство считывания, передачи и воспроизведения трехмерной оптической 50 информации; на фиг.5 - входной и выходной преобразователи.На схеме (фиг.1) 1-3 - совокупность точек, образующая трехточечный трехмерный объект, ч - совокупность приемных элементов, индексом 1 обозначен 1-й, индексом 1 - 1-й приемные элементы, 5 - объектив, 6 - звданнал приемная поверхность для расние и преобразование в пространствоизображений через 11-ю диафрагму осуществляют последовательно, за счетчего снимаются ограничения на пропускную способность канала связи, Дляреализации способа излучение последовательно пропускают через Ц -ю ячейку управляемого транспаранта 6, собирают объективом на торец волоконнооптического жгута 1, а с его выходного торца преобразуют объективом 9через 11-ю ячейку транспаранта 10 впространство изображений. Для синхронизации работы транспарантов используются два синхрогенератораи 11 сканалом 3 передачи синхросигналов.Для инвертирования трехмерного иэображения плоскость считывания совмещают с плоскостью воспроизведения.2 с., 1 з.п. ф-лы,5 ил. пределений освещенности, 1 д, 2 1,3- точки поверхности, Е(х) 1 в распределение интенсивности в плоскости/,считывания для -го элемента, 1 1,2 1, 3 1- тоцки поверхности, Е(х)1распределение интенсивности для 1-гоэлемента,направление передачираспределений интенсивности, 8 - излучающая поверхность длл распределенил интенсивности, 1"1, 2"1, 3"точки поверхности, соответствующиепереданному 1-му распределению интен 1 вности а 1 1 2 1 3 1 - 1-му распределению, 9 - объектив, 1 О - совойкупност, излучающих элементов, 123 - совокупность точек, образующая изображение трехточечноготрехмерного объекта.На схеме (фиг.2), где показанапередача пучка излучения по единичному световоду 11 - единичный светоеод, 12 - входной пучок излучения,13 - выходной конус излучения, Чугол падения входного пучка, угол"раскрыва" выходного конуса.На схеме (фиг,3), которая иллюстрирует передачу пучка излучения через многожильный когерентный световод (волоконный жгт), 1 ч - волоконный жгутУсгрйство считывания, передачи ивоспроизведения трехмерной оптицеской информации (фиг.ч) содержит волоскомый жгут 1, блок 2 сцитыванил,15310канал 3 передачи с -хросигналов, блоквоспроизведения, объектив 5, управляемый транспарант 6, синхрогенератор 7 входного преобразователя, объектив 9, управляемый транспарант 1 О,синхрогенератор 11 выходного преобразователя, трехмерный объект 13,изображение 14 трехмерного объекта.0 ходной и выходной преобразователи содержат усилитель 8 яркости изображения входного преобразователя,усилитель 12 яркости или рассеивающий элемент выходного преобразователя, 15На элемент 1 (фиг.1) из совокупности приемных элементов 4 попадаютпучки лучей 1, 21, 3характеризующие угловое распределение интенсивности для 1-го элемента при воздействии излучения трехмерного трехточечного объекта, образованного совокупностью точек 1-3. Совокупность приемных элементов 4 является в данномпримере совокупностью элементов управ ляемого транспаранта, последовательно устанавливаемых в режим пропускания излучения, После прохождения объектива 5 пучки лучей 1, 2, 3 .образуют на заданной поверхности 6 коор30динатное распределение освещенностиЕ,(х) соответствующее угловому распределению интенсивности для д-гоэлемента в плоскости транспарантаАналогично пучки лучей 1, 21, 3 образуют на заданной поверхности 6 рас- З 5пределение освещенности Е (х), соответствующее угловому распределениюинтенсивности для 1-го элемента вплоскости транспарантаПосле передачи полученных распределений освещенности в направлении,указанном стрелкой 7, до излучающейповерхности 8 и включения соответствующих элементов транспаранта 10 получают трехмерное изображение трехмерного объекта, образованное совокупностью точек 1", 2 ", 3 ф, Длягеометрического построения изображения достаточно только двух распределений; 1.-го и 1-го, что отраженона Фиг.1 промежуточные точки: 1/ (, Н, , И,2 , 312 , 3характеризуютпрохождение излучения для Формирования углового распределения интенсивности 1-го излучающег о элемента. аналогичное назначени имеют точки 11,2 1, 3 1, 1 1, 21, 3" для 1-го излучающего элемента..ак видно из Фиг.1, трехмеросиэображение ф , 2 ", 3" являетсяпсевдоскопичес.ким по отношению к самому объекту ф, 2", 3", т,е. егоглубина инвертирована (точка 3 " поотношению к точкам 1 и 2 " изображения и точка 3 по отношению к точкам 1 и 2 объекта имеют противоположное расположение), Для получениятрехмерного изображения, ортоскопического по отношению к считываемому,согласно предлагаемому способу осуществляют инверсию считываемого иливоспроизводимого изображений.Свойство инвертирования глубиныизображения предлагаемым способомсчитывания, передачи и воспроизведения трехмерной оптической информацииможно использовать непосредственнодля решения задачи инвертированияиллюстрацией которой может служитьфиг. при совмещении плоскостей 6 и 8.Изменение направления лучей в соответствии с Фиг.1, падающих и исходящих иэ такой плоскости, можно впростейшем варианте достичь размещением в этой плоскости рассеивающегоэлемента, Двойное преобразование объемного изображения по предлагаемомуспособу позволяет получить объемноеизображение, ортоскопическое считываемому,Устройство (фиг.4) работает следующим образом.Излучение, рассеянное и излученное объектом 13, попадает на блок 2считывания, в выходной плоскости которого (на входном торце световолоконного жгута 1) последовательно Формируются распределения интенсивности,соответствующие включенным элементамтранспаранта 6. Включение-выключениеэлементов транспаранта определяетсясигналами управления, поступающимиот синхрогенератора 7. Объектив 5служит для согласования размеров уп"равляемого транспаранта с входнымторцом волоконного жгута 1. По волоконному жгуту 1 сформированные рас"пределения освещенностей передаютсяв плоскость воспроизведения блокавоспроизведения. Одновременно по каналу 3 передачи синхросигналов передается информация о номере передаваемого распределения интенсивности(о номере включенносо элемента управляемого преобразователя Формируетсигнал включения аналогичного эле 151059, 11, . .1; в а су1;) г .ф . р с . б;) 1 т ,11 ,1с ), Г-а Г 1 П).д,), ; дт .)З);,)Рь", , . ,Ро. О:ОИ 1 О )ь )тс) 1Пг айдя "):КТИс) 1 Г бЛОКс) 1 ВОСПООИЗ -4в","нР,:.":г)сл)рует углаяОР гдспрРЛРпг ние Тл,1 я г)и паннага вкгюценНО) ) -)с.,Тс) Тр)1 ПдрсТ 1 Тс, с)1 дЛО Гс) ТЫЗ. Мау. 1 ;ргсцЕССГ )ОО Ира;.,:.); д О п,еОГО ИэаарджЕНИя 14 объекта 13 нд вьходе блока 4 воспро- ИЗБЕ . ) ОСЛЕДСасТРЛЬНО ВОССТаН.)В И:д )ппа 1)с; . -Прсг.дЛЕНИя Иэпу, 1, 1 с Г РСЕХ ОГ 1 ЕМЕНТОБ уГ 1 рдвляЕМОг).;т д)1Г. 5),СПОГ . устс Г ОдГ,: Г . пчЭЛЕНЕТ 3) С1)О,),: ,);1 г;)сж.:1 ЛГ) Г), П Л ,)с 1ВП)цкс В )Г ) 1;Р 1)-) ., .-Л :;Н,Х,),-",)О) .; . ; 1; . КОс ПРОГ р; эовдие квжд ,0 11- Го пучка Плкс Г КГ)Сть СЦИтЫВднил, СЧИтЫВаниеИ Г Рап ЦУ РаСПРЕДЕ.г)ЕНЯ ИНтЕНСИВОСТИ КсДжДДГ 0,1-ГО ПУЦКа Па КаНаЛУсвязи с сохрсднением ега пространственлого положения в плоскость восграизгедения, воспроизведение и оптцескае поеобраэовдние переданногораспределения пучкА в пространствоиэображений через 11-ю ЛиаФрагмуразмером аХ , о т л и ч а ю ц и йс я тем, что, с целью увеличенияинформативности, оптическое преобразование каждого 11-го луцка в плоскость считывания, считывание, передачу его распределения интенсивностипо каналу связи, воспроизведение ипреабаазование в пространство изобра)1 ениЙ через 1-ю диарагму производят последовательно во времени и так,чтобы в плоскостях считывания и воспроизведения з 1-е сечение пучка быломаксимально.2. Гпособ по и.1, о т л и ц а юц и й с ) тем, цта, с цепы; иОертиравания изобретения, васпраизвепсниеОптцеское преобрдэовдн)ле в прострднтпа иэображений кдндого Ц-гапу кд пооэводят непосредственно пасла .ч;,т ывания,3, стра)лства с итывания, передачи:а:,1)ОО)зв)еде 11 я трехмерного изобраГгл 1 г). Сапер)наыее блок считывания,дл пердачи ин)1)орлсдции, блок васГ,Г)Г)11;гРдеия, о т л и ч а ю ц е е с яте 1, то блок сцитывания выполне) Лг 11;С ЕДаВДтЕЛЬНО УСтДНОВЛЕННЬГХл Гула управляемого мдтри),ого ТО )ДНТ Д С ПОДКЛЮЧЕННЫМ К НЕМ)синхраГРнердтар 01 и Объектива,пеоедаци инФормации выполненрегуляпнага вг)локонно-аптичесс )" тд, Охал)Ой и выходной торцыТГР.,1-0 Г)ДСПОЛажЕ,Ы СаатВЕтСтВЕННО, "-1 тях считывания 1 воспроиэц кя, бп.)к воспроизведения выпал Г 1 1 иде последовательно установ;.-). х абьектва и амплитудного уп- Г г) емаго дтОицлОго транспаранта с Гадклюце 1 ым к нему вторым синхро.1-.1. Од)тара л, д обд синхрогенераторд ОЕДс 1 РНН спРУГ С ЛОУ, ОМ Ка)ДПСМ ПЕ 11 Д Д .)1Х ) 0 .11 Г Н Д Л С) В .Оа 1 ства ГО Г. ), 0 т л и ц ЕТ 11, ЦТО В ПЛОСКасти. с) г,;г;,1 с ПСОЕД ТОРЦОМ ВОЛОКОННО т )Го жгута установлРн усили.т сг)ст зобрд) ений.5. Устройство по п,3, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в плоскости воспроизведения после торца волоконно-оптического жгута установлен усилитель яркости изображений. б, Устройство по п.3, о т и и ч аю щ е е с я тем, что в плоско-ти воспроизведения после торца. волоконно-оптического жгута установлен рассеивающий элемент.Подписно ельский комбинат Патент, г.ужгород, ул.Гагарина, 19 Производственно-издд Заказ 7953/8 ВН 1 ИП 1 Гос удар Тираж 513венного комитет113035, Москва,по изобретениям и о-35, Раушская наб.,рытиям при ГКНТ СССР 1/5