Анализатор изображений

1 С 06 Е 3/О ТЕНИЯ нисевий и з Опс с Извест оптоэлектро 1 ий располо электричес оптическог ий из блока ныи анализаенные после- и связанные изображе- управления тор, содер довательно блок синте ния, состо 41 й "ф %СОЮЗ СОВЕТСКИХСоиИДЛИСТИЧЕСКИХф РЕСПУБЛИКГ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРЬ ЙЗч 815, кп. С 06 Е:5/00, 1976.Блок А.С., Крупицкий Э.И Куков В.В, Оптико-электронный аналиизоЬражений на основе Формированимножества линейных Функционаловтико-электронные методы оЬработкиизображений Л.: Наука, 19 Ь 2,с. 70 - 85, рис. Ч (прототип). Изобретение отно обработке информации ражений, телевидения использовано для эфф рования изоЬражений,систем черно-Ьелогоцифрового телевидени Фонии, в системах Фа зи, в частности, в изображений, использ рования изображений ем.ится к оптическойпередачи изоЬи может Ьыть ективного кодидля создания и цветного я, в видеотелексимильной свя" истемах передачи ующих метод кодис преоЬразовани 5 О 1755268 А 1(57) Использование:кодирование изоЬржений, создание систем черно-белогои .цветного цифрового телевидения,видеотелефония, системы факсимильнойсвязи. Сущность изоЬретения: анализатор изображения содержит источниккогерентного излучения, коллиматор,Ьлок ввода изображения, блок форми"рования управляющих импульсов, мультипликатор изображений, два электрооптических затвора, полупрозрачноезеркало, блок логарифмирования, блоквычисления спектральных коэффициентов. 1 з.п,ф-лы, Ч ил. излучающей матрицы и самой матрицы излучающих элементов, совмещенной с матрицей Фотоприемников, блок синтеза ма"сок, сумматор, блок анализа.Наиболее близким к предлагаемомуявляется анализатор изображений,содержащий расположенные последовательно и оптически связанные оптический квантовый генератор, коллиматор,Ьлок ввода иэображений, мультипликатор изображений, блок транспарантов, блок интегрирующих линз,Ьлок фотоприемников, электрическиевыходы которого подключены к входамЬлока канальных усилителей, выходыпоследнего подключены к входам электронного коммутатора, управляющий5 1 О 15 20 25 ЭО 35 40 45 50 55 вход которого подключен к первому выходу Ьлока управления и выход подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого подключен к второму выходу блока управления, выход которого через блок согласования подключен к входу перфоратора, другой вход последнего соединен с третьим выходом блока управления, выход которого является выходом устройства.К недостаткам прототипа и аналогичных устроииств относится получение в результате разложения анализируемого изоЬражения по некоторой системе ортогональных функций коэффи" циентов разложения, по которым затруднительно синтезировать исходное изображение из-эа сложности реализации операций сложения изоЬражений оптическими методами.Цель изобретения - расширение области примененяя анализатора изобра" жений посредством логарифмирования анализируемого изображения по интенсивности и дальнейшего разложения полученного изображения по системе ортогональных функций.Указанная цель достигается тем, что в анализатор изображений, содержащий расположенные последовательно и оптически связанные источник когерентного излучения, коллиматор, блок ввода изображения и мультиплексор изображений, каждая пара из Эп выходов которого оптически связана с соответствующей парой входов соответствующего из п каналов блока задания базисных функций, 2 п выходов которого церез блок оптических интеграторов попарно оптически связаны с входами и каналов блока фотоприемников, первый и второй выходы Ьлака формирования управляющих импульсов подключены соответственно к электрическим входам "Считывание" и "Запись" Ьлока ввода иэображения, введены первый электрооптический затвор, Ьлок вычисления спектральных коэффициентов и расположенные на оптической оси анализатора изображений второй электро- оптический затвор, полупрозрацное зеркало и оптический блок логарифмирования изоЬражения, расположенный между выходом блока ввода изображения и входом мультипликатора.изображений, второй электрооптический затвор расположен между выходом источника когерентного излучения и коллиматором, выход которого и выход первого электро- оптического затвора через полупрозрачное зеркало оптически связаны с информационным входом блока ввода изображения, электрический вход "Считывания" которого соединен с управляющиМ входом второго электрооптицеского затвора и с входом "Запуск" блока вычисления спектральных коэффициентов, вход "Сброс" которого подключен к второму выходу Ьлока формирования управляющих импульсов, третий выход которого соединен с управляющим входом первого электрооптического затвора, оптический вход которого соединен с инФормационным входом анализатора изображений, каждая пара выходов и каналов блока фотоприемников электрически подключена к соответствующим информационным входам каждого из п каналов блока вычисления спект" ральных коэффициентов, выходы которого является выходами анализатора изоЬражений, причем блок ввода изображения выполнен в виде расположенных последовательно и оптически связанных полупрозрачного зеркала, первого поляризатора, запоминающего электрооптического кристалла и второго поляризатора выход которого является оптическим выходом блока, первый вход полупрозрачного зеркала является информационным оптическимвходом блока, а второй вход череззеркало полного отражения, коллиматор и электрооптицеский затвор связан с выходом лазера, первый электрод запоминающего электрооптицескогокристалла через размыкающий койтакт первого реле электрически подключен к первому выходу блока питания и через замыкающий контакт первого релеподключен к шине нулевого потенциала, а управляющий вход электрооптического затвора через замыкающийконтакт второго реле соединен свторым выходом блока питания, третийвыход которого объединен с выходамиобмоток первого и второго реле,вторыми электродами запоминающего электрооптического кристалла и подклюцен к шине нулевого потенциала,входы обмоток первого и второго реле являются управляющими электрическими входами блока ввода изображения соответственно "Считывание" и "Запись".В предлагаемом техническом решении за счет логарифмирования анализируемого изображения по интенсивности и дальнейшего разложения полученного изображения по системе ортогональных 10 функций определяются коэффициенты разложения С по которым можно синтезировать изображение. путем выполнения легкореализуемой оптическими 15 методами операции оптического умножения.Для этого предлагается анализируемое изображение Е (х,у) представлять в следующем виде 20Е(х,у)= Ц а, (1) .с;6(х,где П - символ произведения;а - основание степенной Функции,например, а = е, основаниенатурального логарифма,После логарифмирования (1) пооснованию имеем ф (х,у) = , (4)Г,(х, ); (х ф у)макстем самым. значения Функций Ч;(х, у) 50 нормируются к интервалу Е +1, -11, Исходя из (Ч), для реализации знакопеременных функций Ч);(х, у) предлагается их представлять в следующем виде 55 Ч, (х, у)+1 Ц); (х,у)+1 2 2 (5) и11(х,у) = 1 п Е (х,у) =С, Е,(х,у), (2):1где 0 (х, у) - прологарифмированноеанализируемое изображение,В устройстве предлагается ис пользовать системы ортонормированных функций, для которых) 1 Й; (х, у)1 сЕхйу = 1. (3)вКроме того, так как из свойства 40 ортогональности следует, цто каждую функцию Г; (х, у) можно умножить (разделить) на любую числовую кокс" танту, то каждую Ы.,(х, у) разделим на ее максимальное знацение, взятое.по абсолютной величине, т.е. где .Р;(х,у) - функция, противоположная ц), (х,у).-Р, (х, г)+1Гакил образом . функцииФ2Ч; (х,у)+1и - -- реализуются в виде2 двух амплитудных транспарантов с функциями пропускания, образующими пару Функций негатив-позитив ипринимающими значения от нуля до единицы.Осуществляя разложение прологарифмированного анализируемого изображения У (х,у) по системе ортонормированных функций Ц,(х,у), представленных в виде (5) в предлагаемом устройстве, получаем коэфФициенты разложения С,1 ГФ(х,ч)+1=;-рК,11 Ф Ь (х,у) (-4 - -дхйу2 -кЦа йх,у)( ---- ху, (б)Ц) (х. )+1М фоК (7);1(хну)максПо полученным таким образом коэфФициентам С; можно синтезироватьанализируемое изображение. Для этогонеобходимо выполнить операцию оптического умножения и функций ес;Е; (х,чкоторая легко реализуется в оптических системах,На Фиг.1 и 2 соответственнопредставлены блок-схемы анализатораизображений и блока ввода изображения; на Фиг.3 и 1 .- примеры конкретного выполнения блока вычисленияи блока управления.Днализатор изображения содержитисточник 1 когерентного излучения,коллиматор 2, блок 3 ввода изображения, блокформирования управляющ)им импульсов, мультипликатор 5 изображений, блок 6 за 1)ания базисныхФункций, блок 7 оптических интеграторов, блок 8 фотоприемников,. второйэлектрооптический затвор 9, полупрозрачное зеркало 10, первый электробптический затвор 11, блок 12 логарифмирования, блок 13 вычисленияспектральных коэффициентов.Блок 3 (фиг.2) содержит полупрозрачное зеркало 1 поляризатор 15,запоминающий электрооптический кристалл 1 б, поляризатор 17, зеркало 18полного отражения, коллиматор 19,затвор 20 электрооптический, лазер21, реле 22, блок 23 питания, реле24.Блок 13 предназначен для определения коэффициентов разложения в соответствии с выражением (7) и можетбыть выполнен, например, как пока-зано на фиг.3, Он содержит и идентичных вычислителей 25, в составкоторых входят усилители 26 и 27,группы элементов И 28, 29, аналогоцифровые преобразователи (АЦП) 30и 31, вычислитель 32, делитель 33,элемент ИЛИ 34, элемент ИЛИ-НЕ 35,элемент ИЛИ 36, Ьлок 37 памяти.Блок 4 предназначен для синхро".низации работыэлементов устройства и может быть выполнен, например, как показано на фиг.4. Блок4 содержит триггеры 38 " 40, элементы 41 - 43 задержки,Блок 12 логарифмирования изображения предназначен для логарифми- .рования анализируемого изображенияпо интенсивности и может быть реализован, например, на основе двухэлектродного электролюминесцентногоусилителя, коэффициент усилениякоторого изменяется по закону логарифма.Мультипликатор 5 изображений пред"назначен для мультипликации изображений и может быть реализован, напри"мер, на дифракционных решеткахсложного профиля,Блок 8 фотоприемников предназначен для преобразования световыхпотоков в электрические сигналы иможет Ьыть реализован, например,матрицей Фотодиодов.Устройство раЬотает следующимоЬразом.Перед началом раЬоты элементыустройства находятся в исходномсостоянии: все триггеры Ьлока 4,вычитатели и делители вычислителей25 переведены в нулевое состояние,блок 3 готов к записи анализируемогоизоЬражения. На оптический входустройства подано анализируемоеизображение, например, от обьективадатчика изображений.При поступлении на информационный вход устройства сигнала "Пуск",например, от кнопки или от управляющей ЦВИ, триггер 38 (фиг.4) переходит в единичное состояние и сиг 55 из 2 и выходов мультипликатора 5поступают на входы каналов блока 6задания базисных Функций. В результате этого на первом и втором выходахкаждого иэ и каналов блока 6 получаем нал с его прямого выхода поступает на элемент 41 задержки, время задержки которого равно времени, необходимому для записи анализируемого изображения в блоке 3. Также этот сигнал (фиг.1) через соответствующий выход блока 4 поступает на затвор 11. В результате этого входное изоб 10 ражение с оптического входа устройства через открытый затвор 11,полупрозрачное зеркало 1 О поступаетна вход блока 3. С входа блока 3(Фиг.2) анализируемое изображение 15 через полупрозрачное зеркало 14и поляризатор 15 поступает наэлектрооптический кристалл 16 ифиесируется в нем.По истечении времени задержки 20 элемента 41 задержки (Фиг,4) сигналс его выхода переводит триггер 38в нулевое состояние, а триггер39 - в единичное. Сигнал с прямоговыхода триггера 33 поступает напервый выход Ьлока 4, а также навход элемента 42 задержки, время задержки которого равно времени,необходимому для определения коэфФицентов разложения, По сигналус первого выхода блока 4 в блоке3 (фиг,2) срабатывает реле 22, егоразмыкающий контакт размыкается, азамыкающий - закорачивает электроды кристалла 16. В результате этого, 35 в блоке 3 образуется позитивное изображение анализируемого изображения.Одновременно с этим световой потокот источника 1 излучения (фиг.1)проходит через открытый затвор 9, 40 расширяется коллииатором 2, проходит через полупрозрачное зеркало1 О, в блрке 3 модулируется по ампли"туде анализируемым изображением,пройдя последовательно (фиг,2) полу прозрачное зеркало 14, кристалл 16,помещенный между скрещенными поляризаторами 15 и 17, и с выхода блока 3 поступает на вход блока 12 логариф"мирования. После логарифмирования по50 интенсивности в блоке 12 световой поток поступает на вход мультипликатора 5.Оптические сигналы с каждой парыанализатора изображений .посредством логарифмирования анализируемого изображения и дальнейшего разложения полученного изображения по системе ортогональных функций, в5 него введены первый электрооптический затвор, блок вычисления спектральных коэффициентов и расположенные на оптйцеской осй анализатора изображений второй электрооптичес" кий затвор, полупрозрачное зеркало и оптический блок логарифмирования изображения, расположенный между выходом блока ввода изображения и входом мультипликатора изображений, второй электрооптический затвор рас" положен между выходом источника когерентного излучения и коллиматором, выход которого и выход первого 2 О электрооптического затвора через полупрозрачное зеркало оптически связаны с информационным входом блока ввода.изображения, электрический вход "считывание" которогосоедйнен с 25 .управляющим входом второго электро- оптического затвора и с входом "Запуск" блока вычисления спектраль" ных коэффициентов, вход "Сброс" которого подключен к второму выходу блока формирования управляющих импульсов, третий выход которого соединен с управляющим входом первого электрооптического затвора, оптический вход. которого соединен с З 5 информационным входом анализатора изображений, каждая пара выходови каналов блока фотоприемников электрически подключена к соответствующим информационным входам каждо го из и каналов блока вычисления спектральных коэффициентов, выходы которого являются выходами анализатора изображений.2. Анализатор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок ввода изображения выполнен в виде рас" положенных последовательно и оптически связанных полупрозрачного зеркала, первого поляризатора, запоминающего электрооптического кристалла и второго поляризатора, выход которого является оптическим выходом блока, первый вход полупрозрачного зеркала является информационным оптическим входом блока, а второй вход через зеркало полного отражения, коллиматор и электрооптический затвор связан с выходом лазера, первый электрод запоминающего электрооптического кристалла через размыкающий контакт первого реле. электрически подключен к первому выходу блока питания и через замыкающий контакт первого реле-к шине нулевого потенциала, а управляющий вход электрооптического затвора через замыкающий контакт второго реле соединен с вторым выходом блока питания, третий выход которого объединен с выходами обмоток первого и второго реле, вторым электродом запоминающего электрооптического кристалла и подключен к шине нуле-. вого потенциала, входы обмоток первого и второго реле являются управляющими электрическими входами блока ввода изображения соответственно "Считывание" и "Запись".1755268 игА оставитель И.Зайцевехред М;Моргентал Корректор О.Густи Редактор КасардВИЮФ тиетафа роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Заказ 2 В ВНИИПИ Г 93 Тиражосударственного комитета 113035, Москва, Ж Подписное изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Раушская наб., д. 4/5.