Способ считывания, передачи и воспроизведения трехмерного изображения и устройство для его осуществления
Изобретение относится к технике получения, передачи и обработки трехмерной оптической информации и может быть использовано для создания систем объемного телевидения, трехмерных индикаторов, в робототехнике - для систем технического зрения, для объемной визуализации предметов, расположенных внутри замкнутых объемов и недоступных непосредственному наблюдению, а также в устройствах обработки оптической информации. Целью изобретения является повышение информативности передачи изображения за счет уменьшения 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 осуществления данного принципа после деления светового пучка от объекта на N пучков в пространстве оптическое преобразование каждого IJ - го пучка в плоскость считывания, считывание, передачу его интенсивности в плоскость воспроизведения, воспроизведение и преобразование в пространство изображений через IJ-ю диафрагму осуществляют последовательно, за счет чего снимаются ограничения на пропускную способность канала связи. Для реализации способа излучения последовательно пропускают через IJ-ю ячейку управляемого транспорта 5, собирают объективом 6 на торец волоконно-оптического жгута 1, а с его выходного торца преобразуют объективом 9 через IJ-ю ячейку транспаранта 10 в пространство изображений. Для синхронизации работы транспарантов используются два синхрогенератора 7 и 11 с каналом 3 передачи синхросигналов. Для инвертирования трехмерного изображения плоскость считывания совмещают с плоскостью воспроизведения. 2 с.4 з.п. ф-лы, 5 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ ф
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)4 С 02 В 27/22
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
I "!З С;А
И ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21 ) 4149631/24-1 0 (22) 18,06,86 (46) 23.12.89. Бюл. 47 (72) Р. Г. Лысенко, С. B. Свечников и С.В,йиршов (53) 778.534,1(088.8) (56) Кольер P., Беркхарт К,, Лин Л.
Оптическая голография. — М.: Мир, 1973, с. 648.
Кучикян Л ° Н. <физическая оптика волоконных световодов. — М.: Энергия, 1979, с. 7 -76 °
Дудников I0 A. и др. Растровые сис" темы для получения объемных изображений. — Л;: Машиностроение, 1986, Патент Великобр .тании !." 1273062, кл. G 02 В 27/22, 1972.
„„SU„„1531059 А 1
2 (54) СПОСОБ СЧИТЕ!ВЛНИЯ, ПЕРЕДАЧИ И
ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ТРЕХИЕРНОГО ИЗОБРЛЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОС)ЦЕСТВЛ ЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике получения, перелачи и обработки трехмерной оптической информации и может быть использовано для создания систем объемного телевидения, трехмерных индикаторов, в робототехнике,- для систем технического зрения, для объемной визуализации предметов, расположенных внутри замкнутых объемов и недоступных непосредственному наблюдению, а также в устройствах обработки оптической информации. Нелью изобретения является повышение информа1531059
20 тианасти передачи изображения за счет умен:пе) ил потерь информации по пространственной, спектральной и временной координатам оптического сигнала, Рс»овным принципом, положенным в основу изобретения, явллется 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
N пучков в пространстве оптическое преобразование каждого ij-го пучка в плоскость считывания, считывание, передачу его интенсивности в плоскость воспроизведения, воспроизведеИзобретение относится к технике полученил, передачи и обработки трехмерной оптической информации и может быть использовано длл создания систем объемного телевидения, трехмерных ин- 30 дикаторов, в робототехн ке - длл систем технического эренил, длл объемной визуализации предметоо, расположенных внутри замкнутых объемол и недоступных непосредс тоеы)ому наблюдению, а также а устройствах обработки оптической информации, Пель изобретенил — повышение информативности при передаче трехмерных изображений. 40
На фиг.1 показана схема, поясняющая способ с итывания, передачи и воспроизведения трехмерного иэображения; на фиг.2 - схема передачи пучка излучения по ед1ничному соетоводу;,15 на фиг.3 - схема передачи пучка излучения.через многожильный когерентный световод (волоконный жгут); на фиг ° 4устройство считывания, передачи и воспроизведения TpexMepHoit оптической 50 информации; на фиг.5 — входной и выходной преобразователи.
На схеме (фиг.1) 1-3 - совокупность точек, образующая трехточечный трехмерный объект, 4 - совокупность приемных элементов, индексом 1 обозначен 1 й, индексом 1 — 1-й приемные элементы, 5 - объектив, 6 - заданная приемная поверхность для расние и преобразование в пространство изображений через ij-ю диафрагму осуществляют последовательно, за счет чего снимаются ограничения на пропускную способность канала связи, Для реализации способа излучение последовательно пропускают через ij lo ячейку управляемого транспаранта 6, собирают объективом на торец волоконнооптического жгута 1, а с его выходного торца преобразуют объективом 9 через ij -ю ячейку транспаранта 10 в пространство изображений. Для синхронизации работы транспарантов используются два синхрогенератора 7 и 11 с каналом 3 передачи синхросигналов.
Для инвертирования трехмерного иэображения плоскость считывания совмещают с плоскостью воспроизведения.
2 с., 4 з.п. ф-лы, 5 ил. пределений освещенности, 1 i 2 i
3 i — точки поверхности, Е(х) 1 в распределение интенсивности в плоскости !, считывания для i-co элемента, 1 j, 2 j, 3 1- точки поверхности, Е(х) 1 распределение интенсивности для j-го элемента, 7-- направление передачи распределений интенсивности, 8 - излучающая поверхность длл распределенил интенсивности, 1"i, 2"i, 3" точки поверхности, соответствующие переданному i-му распределению интенсивности, а 1", 2 j, 3 j - j -му распределению, 9 - объектив, 10 - совой купност, излучающих элементов, 1
2 ", 3 " - совокупность точек, образующая изображение трехточечного трехмерного объекта.
Па схеме (фиг.2), где показана передача пучка излучения по единичному световоду 11 — единичный светооод, 12 — входной пучок излучения, 13 - выходной конус излучения, угол падения входного пучка, угол
"раскрыва" выходного конуса.
На схеме (фиг,3), которая иллюст рирует передачу пучка излучения через многожильный когерентный светооод (волоконный жгp т), 14 - волоконный жгут.
Усгр()йство считывания, передачи и воспроизведения трехмерной оптической информации (фиг.4) содержит волос
l(c)l )ый жгут 1, блок 2 считывания, 15310 канал 3 передачи с хросигналов, блок воспроизведения, объектив 5, управляемый транспарант 6, синхрогенератор 7 входного преобразователя, объектив 9, управляемый транспарант 10, синхрогенератор 11 выходного преобразователя, трехмерный объект 13, иэображение 14 трехмерного объекта °
Входной и выходной преобразователи содержат усилитель 8 яркости изображения входного преобразователя, усилитель 12 яркости или рассеивающий элемент выходного преобразователя. 15
На элемент i (фиг.1) из совокупности приемных элементов 4 попадают пучки лучей 1i 2i 3 i характеризующие угловое распределение интенсивности для i-го элемента при воздей- 20 ствии излучения трехмерного трехточечного объекта, образованного совокупностью точек 1-3. Совокупность приемных элементов 4 является в данном примере совокупностью элементов управ-25 ляемого транспаранта, последовательно устанавливаемых в режим пропускания излучения. После прохождения объектива 5 пучки лучей 1i, 2, 31.образуют на заданной поверхности 6 коор»
30 динатное распределение освещенности
E,.(x), соответствующее угловому распределению интенсивности для i-го элемента в плоскости транспаранта 4.
Аналогично пучки лучей 1j, 2j, 3! образуют на заданной поверхности 6 рас- 35 пределение освещенности Е (х), соответствующее угловому распределению интенсивности для j-го элемента в плоскости транспаранта 4.
После передачи полученных распределений освещенности в направлении, указанном стрелкой 7, до излучающей поверхности 8 и включения соответствующих элементов транспаранта 10 получают трехмерное иэображение трех- 45 мерного объекта, образованное совокупностью точек 1", 2 ", 3 " . Для геометрического построения изображения достаточно только двух распределений: 1. го и J-ãо, что отражено на Фиг.1, промежуточные точки: li, (° (, Н. и, И, 2, 3 i, 1, 2, 3 характеризуют прохождение излучения для формирования углового распределения интенсив/ ности i-го излучающег о элемента. Аналогичное назначени» имеют точки 1j, 2 !, 3 j, 1" 2 3 J для g-ãî излучающего элемента.
59
1 .ак видно из фиг.1, трехл1ернос изображение 1", 2 ", 3 " является псевдоскопичес.ким по отношению к самому объекту 1", 2", 3 ", т,е. его глубина инвертирована (точка 3 " по отношению к точкам 1 и 2 " изображения и точка 3 по отношению к точкам 1 и 2 объекта имеют противоположное расположение), Для получения трехмерного изображения, ортоскопического по отношению к считываемол у, согласно предлагаемому способу осуществляют инверсию считываемого или воспроизводимого изображений.
Свойство инвертирования глубины изображения предлагаемым способом считывания, передачи и воспроизведения трехмерной оптической информации можно использовать непосредственно для решения задачи инвертирования> иллюстрацией которой может служить фиг.l при совмещении плоскостей 6 и 8.
Изменение направления лучей в соответствии с фиг.1, падающих и исходящих иэ такой плоскости, можно в простейшем варианте достичь размещением в этой плоскости рассеивающего элемента. Двойное преобразование объемного изображения по предлагаемому способу позволяет получить объемное изображение, ортоскопическое считываемому.
Устройство (фиг.4) работает следующим образом.
Излучение, рассеянное и излученное объектом 13, попадает на блок 2 считывания, в выходной плоскости которого (на входном торце световолоконного жгута 1) последовательно формируются распределения интенсивности, соответствующие включенным элементам транспаранта 6. Включение-выключение элементов транспаранта определяется сигналами управления, поступающими от синхрогенератора 7. Объектив 5 служит для согласования размеров управляемого транспаранта с входным торцом волоконного жгута 1. По волоконному жгуту 1 сформированные рас" пределения освещенностей передаются в плоскость воспроизведения блока воспроизведения. Одновременно по каналу 3 передачи синхросигналов передается информация о номере передаваемого распределения интенсивности (о номере включенного элемента управляемого преобразователя формирует сигнал включения аналогичного эле153105Я
1О эа с:и
У Г. r; 0 ((-. 3 (3 а
C 1)i Го» ((Г)l >РО(., !
Ва Т . Г(СИ c . . 1 „К ) ПЛСс: ." ГО Устгоi. C \ С СИ . () и С. (C М . I C, Г (1 ", IC 1 i- П1
Л(о с T! .
r1 r р.с(, ». I ции вс.. ф0 13 (1
1 1! Т Е и Г I in: !;
jl .. i 1! ;ll
Г (1, ВаЮ. (1"i i) 1 ф (- р -) О (»С (, 1! — (Г(С(СГ,) -:,;..., ."; .. т::. („:-»у 1 )Р. <
: ьхо,,;, . во (F») Q(i) 3 jul ут<) 1
Псойдя, 1 > h Т ИВ 1 Г бЛОК13 БРС(1 ро!ЛЗ !
) в(",сн>(я,:".Г)см! рует yr ncяое pacf HQ! (1 - ) >Л> Тс) ) 1! 1!I(".Пapr3i>ITri, с))(апо Г(l - F 1(:. 1 Ы Зс -.. >in)! )» . i3 (Ро! ГСГ Г <„>QP л иро,-,::. я n! -,".- ):Ого I)ann)pa» f), 1 - Ta 1().,-)и, .-.:-,: . пс реда )!) Синхросиг Нала(« -, (;::,1 ((,» в))хоg)IQI(у преобра— зояа те:;1 (1;-I;l,i;,i .Пг <ожет меняться! )()>1 ПРИМЕНЕ((И: )Т Г )СТРОРН()Я 7. 11 r ПЕГбраЭО;),, . 1i(ОГQ ><Л!Л К, (; 1 с..; I j P! <." С ) Е и и Е (: р""-Qpa (-т Fi ебy.1 (, .:"П..(> (1,: "1 >1, С) ЕД 3Г 1l ЕЛЬ>(Г), Р(,.1», : (: . () (!3((Ь(((ЕЛ(! 1 1 Га.; - . - (. 1 .(3 можГ 1>РТО>, 1, 11, ); 0>t,- (,; 0 .) 1.(: I > 110 !! ). <1 С!; Г i<-,,n,.,1 1>с) Г 0<31 ус,(литов ь 1..:, . l» p 1 ка r jГ ПОТЕРЬ ПО, ГГ(с hl;)с, - I!(> » 1 1 1, Г>« >l F.". C!»,lilИ Г:) ) .1 f .3J Г-((1() ДПЯ Q -- H .. °, ), ",i l(,;!,I ; с ; ):, (1 ранта -;О (, 1. iir iii > с >(Tet), (1!,, 111 "л(| B варианте -.() r: (<оспр::! зя(3 .:((!) (C;>((. ) Н, )ОГ y; Г Г .S: r-Г )Г -.1" !i,i, элема(<3! 3 )01 (10 1, - :, .. i 1 I ж ((,ЛГ(Ei, Jlh»,"... i Л i(! . < С(Н () 1 П;И(<с, (; 1)!"): (Р lr 1 (: >i 1 .:.Л("(> >ЛЫ,! (1 -",,: > !1 (", (,, (: !l! i . К <-. с ()<)Рг)Г р BQBа) (ле ка)кд, 0 1 j - "Q пучка П>К ГК;Сть СчИтЬ)ВанИЯ, СЧИтЫВаНИЕ и г "p Ру ка пс>оиэводят непосредстве>IHQ flncле <.чи3 ывания, ") . "<.тройство с((ить(вания, передачи ! Q: iipFjf!çãJеде((ия трехмерного иэобраГе((>)я. c<)J,Qp>) : ..(<Р l .cJ..РдnвaTеRüHQ уста)lîвленных ), (Л ГУЛ) О(О УПРа ВЛЯЕмОГО МатРИ, ,:.-I Q т) х счнт вания воспроиэ,. ц к)Г, t(nv, воспроизведения выпол) г () (<идс. последовательно установх Обьектива и амплитудного упГ Рf ) е»nin )(атг)ичного транспара)лта с Родключе..(f!!!) к нему вторым синхроГ -, (0-торс l, а оба синхрогенера тора па J<>(>I <-! >»1 ЛРУГ С ЛР У О(Л Ка 1 < а П СМ l ) B I i r. Д =. -1 i С 1 Х ) О С 11 Г Н а Л С) В . I вг ЙСTЦО (in Г(. ), О Т Л И 14 Tt )1, i!TO В ПЛОСКОСТИ пс(3ед Top(10M вОлокОнно 1((31 i ("(Г 0 Hl "Ta УСТаНОВЛРН УСИЛИ ;ОСT(1 изобрал ений. 1531059 5. Устройство по п.3, о т л и ч alo щ е е с я тем, что в плоскости воспроизведения после торца волоконно-оптического жгута установлен усилитель яркости иэображений. 6, Устройство по п.3, о т и и ч ающе е с я тем, что в плоско ти воспроизведения после торца- волоконно-оптического жгута установлен рассеивающий элемент. Составитель д.Вольнов Техред N.Õîäàèè t Корректор Т.Малец Редактор Н,Тупица Заказ 7953/48 Тираж 513 Подписное ВН!1ИГ!Н осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035> Москва, Ж-35, Раушская í 1Ci д. 4/5 Производстве>:но-издательский комбинат Патент > г.ужгород, ул. Гагарина, 101
