Оптическая информационно-поисковая система

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЗОБ РЕТЕ ЕНТ К ОО (,Ь С 0 ОО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(54) ОПТИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИОННОПОИСКОВАЯ СИСТЕМА(57) Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование при разработке систем поиска информации прикладного характера позволяет расшиИзобретение относится к вычислительной технике, в частности к оптическим информационно-поисковым системам,и может быть использовано при разработке систем прикладного характера с использованием отражения электромагнитных волн,Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения структурированного многоуровневого диалогового поиска,На фиг.1 изображена структурная схема оптической информационно-поисковой системы; на фиг.2-4 временные диаграммы режимов работы системы,Оптическая информационно-поисковая система, изображенная на фиг.1, содержит источник когерентного излучения 1, расширитель пучка 2, первый поляризатор 3, первый дефлектор 4, первый телескопическо-оптический блок 5, первой1836698 55 6 06 К 9/76, 0 11 С 11/42 рить область применения за счет обеспечения структурированного многоуровневого диалогового поиска. В оптической информационно-поисковой системе реализуются четыре режима работы; запись голограмм описания телэтических полей, запись голограмм образцов страниц (микрофильмов), поиск образцов страниц по запросам, воспроизведение найденных страниц. За счет структуризации данных на основе смыслового содержания документов массива в сочетании с обеспечением возможности формирования запросов в реальном масштабе времени в системе обеспечивается оперативный диалоговый поиск информации по ее содержанию в больших массивах первичных документов. 4 ил. полупрозрачное зеркало 6, второй поляризатор 7, первую линзу 8, блок смены микрофильмов 9, голографический трехмерный накопитель (ГТН) 10 с блоком управления регистрацией голограмм 11, второй телескопическо-оптический блок 12, второе полчпрозрачное зеркало 13, фотоприемник 14, измеритель величины тока 15, блок синхронизации 16, блок формирования напряжения отклонения предметного и опорного лучей 17, 18 и поляризации 19, вторую линзу 20, отражающий элемент 21, третий поляризатор 22, третью линзу 23, второй дефлектор 24, отклоняющий элемент 25, четвертую линзу 26, экран 27, блок задания начальных адресов 28, первый - пятый блоки постоянной памяти 29-33, первый - пятый блоки оперативной памяти 34 - 38, первый-третий регистры 39-41, первый - третий компараторы 42-44, аналого-цифровой преобразова 183669 Дтель (АЦП) 45, блок переключения напряжения поляризации 46, блок отображения визуальной информации 47, третийтелескопическо-оптический блок 48, пространственно-частотный модулятор 49, 5Источник когерентного излучения 1 выполнен в виде лазераРасширитель пучка 2 может быть выполнен в виде телескопическо-оптической системы (телескопа). 10Поляризаторы 3, 7 и 22 могут быть выполнены из электрооптических и жидкокристаллических элементов, при подаче нэкоторые соответствующих напряжений поляризации плоскость поляризации света 15может поворачиваться на 90.Первый 4 и второй 24 дефлекторы могутбыть акустооптического или электрооптического типов и должны обеспечивать синхронную адресацию световых пучков в 20любую позицию ГТИ 10 со временем пере-ключения " 1 мкс,Полупрозрачные зеркала 1 и 13 - каждое служит для расщепления светового пучка на два равномощных пучка, 25Отражающий элемент 21 предназначендля отклонения пучка.Линзы 20 и 22 идентичны и дают общееувеличение - 1.Линзы 8 и 26 обесг;ечивают фокусировку параллельных световых пучков в плоскости записи голограмм на ГТН 10, ГТН 10может быть выполнен на основе электрооптической среды, допускающей оптическуюоперативную запись, считывание и стирание голограммы, - например, такой средойможет быть кристалл ниобита лития, легированного железом.Блок управления регистрацией голограмм 11 предназначен для фиксации сформированных голограмм в соответствующихпозициях ГТН 10.Телескопическо-оптические блоки 5, 12,48 предназначены для формирования плоской волны заданных размеров, 45,цифракционнэя решетка 25 служит вкачестве пассивного отклоняющего устройства.Блок смены микрофильмов 9 представляет собой известное электромеханическое 50устройство продвижки ленты микрофильмов с датчиком, регистрирующим моментокончания ленты.Пространственно-частотный модулятор49 может быть выполнен по одной из известных схем оптических управляемых транспарантов,Блок отображения визуальной информации 47 может быть выполнен в виде устройства распечатки текстов в алфавите и шрифтах, аналогичных записанным на голограмме текстов,Фотоприемник 14 служит для преобразования оптического сигнала в электрический и может быть выполнен, например, в виде одного фотодиода или нескольких соединенных последовательно или параллельно фотодиодов,Измеритель величины тока 15 выполняется в виде обычного измерителя тока или напряжения с малой инерционностью и высокой чувствительностью.Экран 27 предназначен для проектирования на него восстановленной голограммы с целью визуального просмотра.Блоки формирования напряжений отклонений лучей 17 и 18, а также поляризации 19 могут быть выполнены по.известным схемам цифроаналоговых преобразователей.Блок задания начальных адресов 28 задает по сигналам извне режимы работы системы, начальное состояние связанных с ним блоков, ввод текстов запросов в систему и может быть выполнен в виде ЭВМ,Блок синхронизации 16 представляет собой генератор серий синхроимпульсов, работающий в трех режимах.Блоки постоянной и оперативной памяти 29-38, регистры 39-41, компарэторы 42- 44, аналого-цифровой преобразователь 45 выполнены в виде элементов электронно- вычислительной техники.Блок переключения напряжения поляризации 46 может быть выполнен в виде блока постоянной памяти, определяющей соответствующие напряжения поляризации,При этом в блок оперативной памяти 38 может встраиваться долговременная память для хранения адресов позиций голограмм релевантных документов,Оптическая информационно-поисковая система работает следующим образом,Существует четыре режима работы системы: запись голограмм описаний тематических полей, запись голограмм образов страниц (микрофильмов), поиск образов страниц по запросам, воспроизведение найденных страниц. Управление работой системы, а именно переключение режлмов работы, задание начальных условий работы блоков 17, 18, 19, 47, 36, 38, 6, ввод текста запроса в систему осуществляется извне вводом сигналов в блок задания начальных условий 28,В режиме записи голограмм описаний тематических полей начальное состояние блоков формирования напряжений отклонения предметного и опорного лучей 17, 18соответствует задаваемому из блока 28 адресу позиции ГТН 10, с которой предпола.гается последовательно начать запись голограмм описаний тематических полей, блока формирования напряжений поляризации 19 так, чтобы предметная и опорная волна проходила к ГТН 10, блока отображения визуальной информации 47 так, чтобы пространственно-частотный модулятор 49 не вносил бы модуляционных искажений, то есть был бы прозрачным для опорного луча. При этом лента микрофильмов в блоке смены микрофильмов 9 устанавливается по первому кадру записи, а пространственно- частотный модулятор 49 может быть исключен из схемы. В этом режиме создаваемый источником когерентного излучения 1 пучок (световая волна), расширенный расширителем пучка 2, пройдя через поляризатор 3, отклоняясь дефлектором 4, и усиленный телескопическо-оптическим блоком 5 расщепляется на две части с помощью полупрозрачного зеркала 6. Часть световой волны в качестве опорной с помощью первой линзы 20, отражающего элемента 21, проходя через третий поляризатор 22, третью линзу 23, отклоняясь рефлектором 24, отклоняющим элементом 25 направляется, фокусируясь с помощью четвертой линзы 26, в требуемую позицию ГТН 10. Другая часть светового пучка, прошедшая через полупрозрачное зеркало 6, проходя беспрепятственно через второй поляризатор 7. фокусируясь первой линзой 8, и промодулированная образом установленного кадра микрофильма 9, попадает в соответствующую позицию ГТН 10, совпадающую с позицией опорного пучка,Запись голограмм описаний тематических полей осуществляется в следующей последовательности (см, фиг.2). По сигналу из блока синхронизации 16 из первого блока постоянной памяти 29 считывается в первый блок оперативной памяти 34 список адресов записи ГТН 10, начинал с адреса, заданного при инициации начальных адресов. По сигналу из блока 16 в первый блок оперативной памяти 34 первый иэ считанных адресов поступает одновременно на вход блоков формирования напряжений отклонения опорного и предметного лучей 18, 17, инициируя, тем самым, отклонение этих лучей дефлекторами 24 и 4, По сигналу из блока 16 инициируется работа блока управления регистрацией голограмм 11, в результате чего установленный образ кадра микрофильма фиксируется на соответствующей позиции ГТН 10, Далее работа системы в рассматриваемом режиме 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 осуществляется в циклическом порядке: по сигналу из блока 16 блоком смены микрофильмов 9 устанавливая очередной кадр, из первого блока оперативной памяти 34 следующий адрес списка одновременно поступает на вход блоков 18, 17 формирования напряжений отклонения лучей. затем осуществляется проявление записи блоком 11, Циклическая запись прекращается по сигналу, поступающему из блока 9 смены микрофильмов в блок 28, регистрирующему завершение записи кадров заправленной ленты.В режиме записи голограмм страниц микрофильмов) документов (далее по тексту - страницы) начальное состояние блока формирования напряжений поляризации 19 обеспечивает прохождение предметного и блокировку обьектного лучей, При этом начальное состояние блока отображения визуальной информации 47 и пространственно-частотного модулятора 49 аналогично начальному состоянию рассмотренного выше режима и в процессе работы не изменяется. Как фильтр 49 так и полупрозрачное зеркало 13 в этом режиме могут быть искл.ючены.В этом режиме выделяются три шага: шаг определения тематических областей записываемой страницы, шаг определения свободных адресов в области и шаг записи страницы по определенным на первом шаге областям. На первом шаге предметный пучок света, модулируясь образом записываемого кадра, фокусируясь первой линзой 8 на одной из выбранных голограмм.описаний тематических полей ГТН 10, коррелирует с этой голограммой и результат корреляции, расширяясь и увеличиваясь второй телескопическо-оптической системой 12, проходя через второе полупрозрачное зеркало 13 регистрируется фотоприемником 14. По величине измеренного блоком 15 тока фотоприемника определяется степень корреляции записываемой страницы кадра с соответствующей тематической областью, конечное число которых, выбираемое звристически, служит для перехода ко второму шагу - шагу записи кадра. На втором шаге осуществляется переключение второго 7 и третьего 35 поляризаторов таким образом, чтобы разблокировать обьектную и заблокировать предметную волну. Сканируя позиции голограмм по определенным на первом шаге областям непромодулированным лучом и оценивая степень корреляции соответствующих голограмм описаний тематических полей 1 О, аналогично с вышеописанным порядком, определяются адреса позиций голограмм, свободные от5 10 40 50 записей, т.е, позиции, на которые можно записывать очередные страницы, На третьем шаге осуществляется переключение второго поляризатора 7 с целью разблокировки поедметного луча, На этом шаге предметный и обьектнь 1 й лучи используются в том же назначении, что и в вьше рассмотренном режиме.,Запись голограмм страниц осуществляется в следующей последовательности (см. фиг,3). По сигналу из блока синхронизации 16 из первого блока постоянной памяти 29 считывается в первый блок оперативной памяти 34 полный список адресов описаний тематических полей ГТН 10, По каждому из серии сигналов, поступающих иэ блока синхронизации 16 во второй блок оперативной памяти 35, на его выходе инициируется очередной адрес сканирования ГТН 10, в результате чего в первом регистре 39 20голограммы по этому адресу о ГТН 10 сопоставляется величина сигнала фотоприемника 14, которая сравнивается в компараторе 42 с величиной порога второго блока постоянной памяти 30 и по результату сравнения адрес записывается во второй регистр 40,По адресу записанному во второй регистр 40, из третьего блока постоянной памяти 31 в третий блок оперативной памяти 36 записывается перечень полей адресов страниц ГТН 10, сопоставленных с адресами описаний тематических полей, определенных на шаге определения тематических областей записываемой страницы, По завершении серии импульсов из блока синхронизации 16 во второй блок оперативной памяти 35 на блок переключения напряжений поляризации 46 поступает сигнал из блока 16 на блокировку второго поляризатора 7 и деблокировки поляризатора 22. Далее в третий блок оперативной памяти 36 поступает из блока 16 серия импульсов, инициирующих сканирование ГТН 10 по адресам, записанным в третий блок оперативной памяти 36, а результате чего по каждому сравнению в третий регистр 41 записывается тройка чисел, состоящая иэ адреса описания тематического поля, соответствующей ему страницы и величины сигнала фотоприемникэ, поступающего из АЦП 45. Эта величина сигнала сравнивается во втором компараторе 43 с пороговой величиной четвертого блока постоянной памяти 32 и по результату сравнения записывается в четвертый блок оперативной памяти 37, По завершении серии импульсов в третий блок оперативной памяти 36 на блок 46 наступает сигнал переключения напряжения поляризации, в результате чего деблокируется предметный луч, проходящий через второй поляризатор 7. Далее в четвертый блок оперативной памяти 37 поступает серия импульсов из блока 16, по каждому из которых на блоки формирования напряжений отклонения лучей 17 и 18 поступает адрес записи очередной голограммы, а затем срабатывает блок управления регистрации голограмм 11, фиксирующий эту голограмму в ГТН 10. По завершении считывания адресов четвертого блока оперативной памяти 37 на блоки 9 поступает сигнал смень 1 кадра ленты микрофильмов, Приведенная последовательность циклически повторяется до завершения ленты микрофильмов, признаком чего, как и в предыдущем режиме, служит аналогичный сигнал из блока 9 в блок 28.В режиме поиска образов страниц по запросам начальное состояние блока поляризации 19 обеспечивает прохождение луча по контуру, с которым сопрягается пространственно-частотный модулятор, при этом луч, направленный на поляризатор 7, блокируется им, В этом режиме выделяется три шага работы: формирование оптического .образа запроса, поиск тематических областей запроса, поиск страниц, На первом шаге на вход блока задания начальных адресов 28 вводится текст запроса и по сигналу из этого блока текст запроса выдается в блок отображения визуальной информации 47 для отображения через телескопическооптическую систему 48 на пространственно- частотный модулятор 49. На втором шаге пучок света, модулируясь образом запроса, представленным на пространственно-частотном модуляторе 49, фокусируясь четвертой линзой 26 на одной иэ выбранных голограмм описания тематических полей ГТН 10, коррелирует с этой голограммой, а результат корреляции, расширяясь и усиливаясь вторым телескопическо-оптическим блоком 12, проходя через второе полупрозрачное зеркало 13, регистрируется фотоприемником 14. По величине измеренного блоком 15 тока фотоприемника определяется степень корреляции текста запроса с соответствующей тематической областью, эвристический выбор конечного числа которых служит для перехода к следующему шагу - шагу поиска страницы в выбранных тематических полях ГТН 10, На третьем шаге осуществляется сканирование адресов страниц, соответствующих тематическим полям, выбранным на втором шаге, и по степени корреляции образа запроса с образом страницы определяются требуемые страницы,Поиск страниц после реализации первого шага осуществляется в следующей синх 183669815 20 25 30 35 40 50 ронизовзнной последовательности (фиг,4), По сигналу иэ блока синхронизации 16 иэ первого блока постоянной памяти 29 считывается ао второй блок оперативной памяти 35 полный список адресов описаний тематических полей ГТН 10. По каждому из серии сигналов, поступающих из блока синхронизации 16 во второй блок оперативной памяти 35, нэ его выходе инициируется очередной адрес скэнировзния ГТН 10, а результате чего в первом регистре 39 этому адресу сопоставляется величина сигнала с фотоприемника 14, которая сравнивается а первом компзрэторе 42 с величиной порога второго блока постоянной памяти 30 и по результату сравнения адрес записывается во второй регистр 40, По адресу, записанному во второй регистр 40, из третьего блока постоянной памяти 31 в третий блок одеративной пэмяти 36 записывается перечень полей адресов страниц ГТН 10, сопостэвленных с соответствующими им адресами описаний тематических полей. Нз третьем шаге в третий блок оперативной памяти 36 поступает из блока 16 серия импульсов, инициирующих сканирование ГТН 10 по адресам, записанным нэ втором шаге в третий блок оперативной памяти 36, в результате чего по каждому сравнению в третий регистр 41 записывается тройка чисел, состоящая иэ адреса описания тематического поля, адреса соответствующей ему страницы и величины. сигнала фотоприемника, поступающего из АЦП 45. Далее величина сигнала в третьем компэрэторе 44 сравнивается с величиной порога пятого блока постоянной памяти 33 и по результату сравнения записывается в долговременную память, встроенную в блок оперативной памяти 38,В режиме воспроизведения ээписей, найденных в режиме поиска, начальное со-. стояние блока поляризации обеспечивзет прохождение луча по контуру обьектного луча режима записи, при этом луч, направленный нз третий поляризатор 22, блокируется им. Воспроизведение записей осуществляется в следующем порядке, По сигналу извне в блок задания начальных адресов 28 инициируется считывание очередного (начиная с первого) адреса иэ пятого блока оперативной памяти 38, адрес поступает нз блок формирования напряжений отклонений опорного и предметного лучей 18, 17, а результате чего луч направляется нз воспроизводимую голограмму и нз экране 27 представляется ее прообраз.Таким образом, эз счет структуризации данных нз основе смыслового содержания документов массива а сочетании с обеспечением возможности формироазния эзпросов в реальном масштабе времени обеспечивается оперативный диалоговый поиск по содержанию в больших массовых первичных документов, что существенно расширяет функциональные возможности подобных систем,Формула изобретения Оптическая информационно-поисковая система, содержащая установленные последовательно по направление рзспрострзнения излучения источник когерентного излучения, расширитель пучка, первый поляризатор, первый дефлектор, первый телескопическо-оптический блок, первое полупрозрачное зеркало, второй поляризатор, первую линзу, блок смены микрофильмоа, голографический трехмерный накопитель, второй телескопическо-оптический блок, второе полупрозрачное зеркало и фотоприемник, выход которого соединен с входом измерителя величины тока, установленные последовательно по напрэолению распространения излучения и оптически сопряженные с первым полупрозрачным зеркалом вторую линзу, отражающий элемент, третий поляризатор, третью линзу, второй дефлектор, отклоняющий элемент и четвертую линзу, оптически сопряженную с голографическим трехмерным накопителем, оптически сопряженный с вторым полупрозрачным зеркалом зкрзн, блок управления регистрацией голограммы, выход которого подключен к входу гологрэфического трехмерного накопителя, блок синхронизации, блок формирования нэпряженил отклонения предметного луча, блок формирования напряжения отклонения опорного луча, блок формирования нэпряжения поляризации, первый - третий выходы которого соединены с входами соответственно первого-третьего поляризаторов, выходы блоков формирования напряжения отклонения предметного луча и опорного луча подключены к входэм соответственно первого и второго дефлекторов,о т л и ч э ю щ э я с я тем, что, с целью расширения области применения зэ счет обеспечения структурированного многоуроанеаого диалогового поиска, в систему введены блок задания начальных адресов,пероый - пятый блоки постоянной памяти,первый - пятый блоки оперативной памяти, первый - третий регистры, первый-третий компэрэторы, аналого-цифровой преобрэзоаэтель, блок переключения напряжения поляризации иустановленные последоаэ 1836698 12тельно по направлению распространения излучения блок отображения визуальной информации, третий телескопическо-оптический блок и пространственно-частотный модулятор, расположенный на оптической оси между четвертой линзой и голографическим трехмерным накопителем, первый вход блока задания начальных адресов управляющим входом системы, выход блока смены микрофильмов соединен с вторым входом блока задания начальных адресов,первый-четвертый выходы которого подключены к первым входам соответственно блока формирования напряжения поляризации, блока формирования напряженияотклонения предметного луча, блока формирования напряжения отклонения опорного луча и пятого блока оперативной памяти, пятый и шестой выходы блока задания начальных адресов соединены с входами соот-. ветственно блока отображения визуальной информации и блока синхронизации, первый-восьмой выходы которого подключены соответственно к входу первого блока постоянной памяти,. первому входу первого блока оперативной памяти, входу блока управления регистрацией голограммы, входу блока смены микрофильмов, первым входам второго и третьего блоков оперативной памяти, входу блока переключения напряжения поляризации и первому входу четвертого блока оперативной памяти, первый и второй выходы первого блока постоянной памяти соединены с вторыми входами соответственно первого и второго блоков оперативной памяти, выходы первого, четвертого и пятого и первые выходы второго и третьего блоков оперативной памяти обьединены и подключены к вторым входам блока фор мирования напряжения отклонения предметного луча и блока формирования напряжения отклонения опорного луча, выход измерителя величины тока соединен с входом аналого-цифрового преобразовате ля, выход которого подключен к первым входам первого и третьего регистров, второй выход второго блока оперативной памяти соединен с вторым входом первого регистра, выход которого и выход второго блока 15 постоянной памяти подключены к первомуи второму входам первого компаратора, выход которого через второй регистр соединен с входом третьего блока постоянной памяти, выход которого подключен к второму 20 входу третьего блока оперативной памяти,второй выход которого соединен с вторым входом третьего регистра, первый выход которого и выход четвертого блока постоянной памяти подключены к первому и 25 второму входам второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом четвертого блока оперативной памяти, второй выход третьего регистра и выход пятого блока постоянной памяти подключены к перво му и второму входам третьего компаратора,выход которого соединен с вторым входом пятого блока оперативной памяти, выход блока переключения напряжения поляризации подключен к второму входу блока фор мирования напряжения поляризации.аказ 3021 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауПодписноетениям и открытиям при ГКНТ СССская наб 4/5