Способ оптической обработки изображений

 

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для оптической обработки изображений путем выделения объектов с периодически изменяющейся яркостью. Цель изобретения - повышение селективности вьщеления в изображениях объектов с периодически изменяющейся яркостью (освещенностью), т.е. выделения объектов с частотой мерцания в возможно более узкой полосе частот. Оптическую обработку изображений путем выделения объектов с периодически изменяющейся яркостью производят при проецировании регистрируемого изображения на фоточувствительную структуру с жидким кристаллом, к которой прикладашают знакопеременное питающее напряжение. Сущность изобретения состоит в том, что в жидком кристалле используют флексоэлектрический эффект при этом жидкий кристалл выбирают с малой (нулевой) диэлектрической анизотропией . Жидкий кристалл ориентируют гомеотропно. Питающее напряжение совмещают по частоте с частотой мерцания объекта (или кратной частотой) и фазу его выбирают так, чтобы максимум импульса напряжения совпадал с максимумом импульса света от объекта. При оптическом считывании в условиях совпадения упомянутых частот оптический отклик увеличивается по амплитуде в 43 раза в структуре, включающей силикат висмута толщиной 200-300 мкм, контактирующий с жидким кристаллом в виде смеси азоксисоединений с анизотропией диэлектрической проницаемости , равной нулю,и флексоэлектричес- ,КИМ коэффициентом,равным 10 дин/см. При сканировании частоты питающего напряжения в диапазоне Ю-ЗОО Гц на кратных частоте мерцания объектов частотах возникают пики оптического отклика шириной 2-3 Гц, что свидетельствует о повышении селективности на два порядка. 3 ил. с (О (Л 4 О со ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5))4 G 02 F 1 135

° »»» ««, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4055978/24-25 (22) 16.04.86 (46) 15.06.88. Бюл. Р 22 (71) Физический институт им. П.Н.Лебедева (72) Н.В.Волков, В.В.Козенков, И.Н,Компанец, А»В.Парфенов и В.Г.Чигринов (53) 535.8 (088 ° 8) (56) Петров М.П. и др, Фоточувствительные электрооптические среды в . голографии и оптической обработке информации. Л.: Наука 1983, с. 238254.

Авторское свидетельство СССР

У 1100629, кл. С 06 G 9/00,,1984 ° (54) СПОСОБ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использова.но дпя оптической обработки изображений путем вьщеления объектов с периодически изменяющейся яркостью, Цель изобретения — повышение селективности вьщеления в изображениях объектов с периодически изменяющейся яркостью (освещенностью), т.е. выделения объектов с частотой мерцания в возможно более узкой полосе частот.

Оптическую обработку изображений путем вьщеления объектов с периодически изменяющейся яркостью производят

„„SU„„1403005 А 1 при проецировании регистрируемого изображения на фоточувствительную структуру с жидким кристаллом, к которой прикладывают знакопеременное питающее напряжение. Сущность изобретения состоит в том, что в жидком кристалле используют флексозлектрический эффект

7 при этом жидкий кристалл выбирают с малой (нулевой) диэлектрической анизотропией. Жидкий кристалл ориентируют гомеотропно. Питающее напряжение совмещают по частоте с частотой мер, цания объекта (или кратной частотой) и фазу его выбирают так, чтобы максимум импульса напряжения совпадал с максимумом импульса света от объекта.

При оптическом считывании в условиях совпадения упомянутых частот оптический отклик увеличивается по амплитуде в 43 раза в структуре, включающей силикат висмута толщиной 200-300 мкм, контактирующий с жидким кристаллом в виде смеси азоксисоединений с анизотропией диэлектрической проницаемости, равной нулю,и флексоэлектричес-4 .ким коэффициентом, равным 10 дин/см.

При сканировании частоты питающего напряжения в диапазоне 10-500 Гц на кратных частоте мерцания объектов частотах возникают пики оптического отклика шириной 2-3 Гц, что свидетельствует о повышении селективности на два порядка. 3 ил.

1 403005

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для целей оптическбй обработки изображений путем выделения в них объектов и деталей с периодически изменяющейся с неизвестной или заранее заданной частотой яркостью.

Целью изобретения является повышение селективности выделения в регист- 10 рируемом изображении объектов с периодически изменяющейся яркостью.

На фиг.1 условно показана переори ентация молекул жидкого кристалла в переменном электрическом ноле, имеющем поперечную составляющую (на краю освещенной детали объекта}; на фиг.2— переориентация в условиях, когда частота изменения яркости объекта сов1 адает с частотой питающего напряжеия; на фиг.3 — график изменения амплитуды оптического отклика фоточувствительной структуры при изменеии частоты питающего напряжения для объекта с периодически изменяющейся 25 яркостью.

На фиг.1 — 3 обозначены: 1 — фо1ополупроводник; 2 - жидкий кристалл; 3 — электрод; 4 — считывающий световой поток; F — частота питающего 30 напряжения; F — частота изменения

1яркости.

Способ реализуют следующим обра-. зом.

На жидкокристаллическую структуру„ содержащую слой фотополупроводника

35 и гомеотропно ориентированный слой жидкого кристалла 2, проецируют реГистрируемое изображение, содержащее мерцающие объекты. Одновременно к электродам 3 структуры прикладывают знакопеременное питающее напряжение. При этом в слое жидкого кристалла 2 структуры на границах деталей

Изображения возникает поперечная сос- „ тавляющая электрического поля, направЛенная перпендикулярно исходной гомеотройной ориентации жидкого кристалла и меняющаяся во времени с частотой питающего напряжения Fa

Флексоэлектрический эффект в этом поперечном поле приводит к деформации распределения директора молекул., т.е, к модуляции света, прежде всего его фазы, и (или} поляризации. При несовПадении частот мерцания выделяемых

55 объектов с частотой питающего напряжения поперечное поле знакопеременное в областях изображения с градиентами яркости, т.е. на границах ярких деталей. В этом случае молекулы жидкого кристалла отклоняются от исходного положения (8 = 9 ) в обе стороны в плоскости, образованной продольной и поперечной компонентами электрического поля, т.е. в пределах -8,„(8 (6 где 8 — угол, отсчитываемый от нормали (фиг.1). При этом оптический отклик относительно невелик, поскольку набег фазы света пропорционален квадрату среднего угла наклона молекул, равного нулю.

При совпадении частоты питающего напряжения с частотой изменения яркости выделяемых объектов, а также при совпадении во времени максимума яркости с максимумом питающего напряжения отклик структуры при считывании многократно возрастает, так как поперечное поле на границах ярких мерцающих объектов уже не знакопеременное, а однополярное, пульсирующее. Движение молекул в поле такого потенциала

lt I носит асимметричный характер (8 с 8(6 фиг.2) . Одновременно значительно возрастает набег фазы, а следовательно, и оптический отклик, Аналогично возрастает оптический отклик дпя случаев кратности частоты питающего напряжения и частоты мерцания выделяемых объектов (фиг.3). Для возникновения оптического отклика существенно, чтобы диэлектрическая анизотропия жидкого кристалла была минимальной, поскольку переход Фредерикса, происходящий в противном случае, может привести к снижению выходного сигнала.

При отсутствии нужной фазировки амплитуда оптического отклика также снижается.

Пример. Способ был реализован на структуре, в которой полупроводниКоМ служил монокристалл cHJIHKBTB висмута толщиной 200-300 мкм. Жидким кристаллом служила смесь аэоксисоединений с равными компонентами тензора-. диэлектрической проницаемости, т.е, Et„ = О, и фпексоэлектрическим коэффициентом е = -е = 10 дин/см, толщина которого составляет 10-15 мкм.

Жидкий кристалл ориентировался гомеотропно добавкой лецитина. При совпадении частоты питающего напряжения

Р с частотой изменения яркости F происходило увеличение амплитуды отклика в 43 раза при F, = 108 Гц.

Полная ширина пика оптического откли1403005 ка, т.е. величина, обратная селективности, составила 2-3 Гц (фиг.3).

Пики наблюдались также на частотах питания, кратных частоте изменения

5 яркости, т.е. при F = пР, где и 2, 3,4, при постепенном уменьшении амплитуды отклика (для частот питания

1 больших 500 Гц, фотопроводник практически нефоточувствителен). Часто- IO та питающего напряжения могла быть перестроена в пределах 10-500 Гц.

Таким образом, предлагаемый спо-. соб позволяет с высокой селективностью вьщелять из изображений объекты с 15 периодически изменяющейся яркостью, поскольку при одинаковой средней яркости объекта оптический отклик на границах объектов во много раэ вьнпе, чем вне и внутри них. 20

При использовании предлагаемого способа по сравнению с прототипом достигается увеличение селективности . более, чем на порядок, поскольку для известного случая оптический отклик 25 представляет собой гладкую зависи" мость от частоты изменения яркости от 10 Гц до 500 Гц и даже выше, т.е. с шириной не менее 500 Гц, при этом положение средней частоты не может 30 быть изменено, т..е, нельзя перестраиваться на объекты с различной частотой. В предлагаемом способе ширина регистрируемого оптического отклика составляет около 2-3 Гц в диапазоне частот 20-500 Гц. С яедовательно, по сравнению с прототипом достигается увеличение на два порядка селективности вьщеления объектов с периодически изменяющейся яркостью. При этом пределы перестройки в данном случае ,определяются чувствительностью полупроводника, в частности при использовании арсенада галлия в качестве фотопроводника эти пределы 1

40 кГц и т.д.

Формула изобретения

Сяособ оптической обработки изображений, заключающийся в том, что регистрируемое изображение проецируют на фоточувствительную жидкокристаллическую структуру, одновременно прикладывают к ней знакопеременное питающее напряжение и оптически считывают результат обработки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения селективности вьщеления в регистрируемом иэображении его элементов с периодически .изменяющейся яркостью, в фоточувствительной струк-. туре жидкий кристалл с равными между собой компонентами тензора диэлектрической проницаемости и с отличным от нуля фпексоэлектрическим коэффициентом ориентируют гомеотропно, при этом частоту питающего напряжения вы бирают кратной частоте изменения яркости выделяемого элемента изображения, а максимум питающего напряжения совмещают во времени с максимумом яркости элемента.

1403005

Составитель А. Гусев

Техред Л.Сердюкова

Корректор Л.Пилипенко

Редактор А.Лежнина

Заказ 2856/37 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.у д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4