Способ определения пространственного смещения распознаваемого изображения и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к способам определения пространственного смещения распознаваемого изображения и устройствам для их реализации. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности и расширение области применения способа за счет обеспечения возможности определения коэффициента масштабного рассогласования, а также повышение точности и быстродействия устройства, его реализующего. Способ определения пространственного смещения распознаваемого изображения основан на прямом Фурье-преобразовании прошедшего излучения, формировании спектра элементарных оптических сигналов, фильтрации его, обратном Фурье-преобразовании результирующего спектра элементарных оптических сигналов и формировании корреляционного оптического сигнала. При освещении транспорта выделяют на нем два различных фрагмента распознаваемого изображения, а при прямом и обратном Фурье-преобразованиях осуществляют деление волнового фронта оптического сигнала. Устройство, которое реализует предложенный способ, содержит излучатель 1, коллиматор 2, транспорант 4 входного изображения, Фурье-объективы 6 и 9, эталонный транспорант 7, позиционный чувствительный фотоприемник 10. В способе достигается реализация параллельной обработки информации при определении смещения распознаваемого изображения, его применения, а из конструкции устройства исключаются движущиеся части и электромеханические узлы. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

7 .А1 (19) (11) (51)5 С 6 К 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Х

4Риг./

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2i) 4343387/24-24 (22) 05.11.87 (46) 07. 10.90. Бюл. 1(- 37 (71) МГТУ им. Н. 3. Баумана (?2) Д. В. Зубков, В. Ф. Койсин и О. В. Рожков (53) 681.327(088.8) (56) Белоглазов И. Н., Тарасенко В.П.

Корреляционно-экстремальные системы, M.: Советское радио, 1974, с. 92.

Василенко Г. И., Цибулькин Л. М.

Голографические распознавающие устройства. И.: Радио и связь, 1985, с. 286.

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО СМЕЩЕНИЯ РАСПОЗНАВАЕМОГО ИЗОБРАМБНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к способам определения пространственного смещения распознаваемого изображения и устройствам для их реализации. Цель изобретения - повышение бы" стродействия и точности и расширение области применения способа за счет обеспечения возможности определения

3 159788 коэффициента масштабного рассогласования, а также повышение точности и быстродействия устройства, его реализующего. Способ определения простран5 ственного смещения распознаваемого изображения основан на прямом Фурьепреобразовании прошедшего излучения, формировании спектра элементарных оптических сигналов, фильтрации его, 10 обратном Фурье-преобразовании результирующего спектра элементарных оптических сигналов и формировании корреляционного оптического сигнала.

При освещении транспаранта выделяют 15 на нем два различных фрагмента распоз» наваемого иэображения, а при прямом и обратном Фурье-преобразованиях осуществляют деление волнового фронта оптического сигнала. Устройство, которое реализует предложенный способ, содержит излучатель 1, коллиматор 2, транспарант 4 входного изображения, Фурье-объективы 6 и 9, эталонный транспарант 7, позиционный чувствительный фотоприемник 10. В способе достигается реализация параллельной обработки информации при определении смещения распознаваемого изображения, его применения, а из конструкции устройства исключаются движущиеся части и электромеханические узлы. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1У1, 1 4СУ (1 dp) -раисов ср

Сх (1 й(Ь„,)-r ) sin „„-4У

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, а именно к способам определения прост ранственного смещения распознаваемого изображения и устройствам для их реализации.

Целью изобретения является повышение быстродействия, точности и распи рение области применения способа засчет возможности определения коэффициента масштабного рассогласования и повышение точности и быстродействия устройства, его реализующего ° 35

На фиг. 1 изображена схема, поясняющая принцип определения простран ственного смещения распознаваемого изображения; на фиг. 2 - оптическая схема устройства, реализующего предложенный способ.

Устройство содержит излучатель 1, коллиматор 2, две внеосевые апертурные диафрагмы 3, транспарант 4 вход- . ного изображения, первый делитель 5 4- волнового фронта, первый Фурье-объектив 6, эталонный транспарант 7, второй делитель 8 волнового фронта, второй Фурье-объектив 9 и позиционно-чувствительный фотоприемник 10.

Способ осуществляют следующим образом.

Пусть Е (x, y) и Е (х, y) — распределение освещенности соответственно в эталонном и распознаваемом изоб- 55 ражениях, отличающихся друг от друга только за счет наличия линейных (dx, Ciy), углового (P (5 ) и масштабного (hP < 0,02) рассогласований (фиг. 1).

Осуществляют независимую оптическую корреляцию двух различных фрагментов распознаваемого изображения с эталонным иэображением, причем величины смещения геометрических центров выделенных фрагментов от геометрического центра всего сравниваемого изображения выбирают из условия, что подобные им участки не выходят за пределы эталонного изображения:! х1 < уо (1 - hP®) -p7sinq+

+ х О (1 - др,„) -р) х eos с — д х где 2 x 2 у — .размеры эталонного

D о изображения, обусловленные наличием кадровой рамки (кадposoro окна);

h z, ау,dq †:,максимально возмож4 ные линейные, угловое и масштабное рассогласования; между сравниваемым и эталонным изображением;

2 r — диаметр каждого из выделенных фрагментов, который выбирается из энергетических соображений с учетом информатив5 1597887 ной емкости изобраоткуда можно получить

4x„+ y,v sin4 — x, cos4

4x = x +

4» Г, »» 2 (у лу,)(» У вЂ” » У,) + (dx — d» )(» (y у ) + (» — „)г

» i »

Г 2 (d» — а»)(» у, — » у )+Qy — -, у )(, i (у - )i + (»» )Л J(i++ 1);

° 2» (В» » )(у y») — (y — »,)(» — » ) lf arctic (У вЂ” у.,) + (», — » ) — (ау, — ду ) (у -y» )-(» —, » ) (» жения.

Смещение корреляционных откликов в соответствующих корреляционных полях определяется величинами смещения геометрических центров выделенных фрагментов распознаваемого иэображения (c освещенностями Е, (х, у), Е," (х, у) относительно подобных им участков эта- О лонного изображения (с освещенностями

Е (x, у), Е",(х, у) .

Из фиг. 1

Наличие аналитических зависимостей между смещениями корреляционных откликов и величинами линейных, углового и масштабного рассогласований позволяет проводить их определение парал..35 лельно, что приводит к увеличению быстродействия и точности предложенного способа, а также к расширению области за счет возможности определения коэффициента масштабного рассогласования.

Устройство, реализующее предложенный способ работает следующим образом.

Волновой фронт, сформированный излучателем 1, пройдя через коллиматор 2, преобразуется в плоскую волну, кото- 45 рая затем последовательно модулируется внеосевыми диафрагмами 3, транспарантом 4 входного изображения и первым делителем 5 волнового фронта. В задней фокальной плоскости первого Фурье- о объектива 6 формируются два разнесенных и не перекрывающихся (в геометрическом приближении) волновых фронта, комплексные амплитуды каждого из которых пропорциональны Фурье-объективу от амплитудного коэффициента пропускания выделенных фрагментов транспаранта 4, Установленные в задней фокаль- .. ной плоскости первого Фурье-объектива

4 у " у соз ср - х, sin y .

ДУ = У 46++1

4х + у sing — х соз q

4Х2 = х2 +

I

4/3 +

4у — у cos V- x sing

4у = у +

Д

6 эталонный транспарант 7 и второй делитель 8 волнового фронта модулируют каждый из полученных волновых фронтов таким образом, что распределение поля в задней фокальной плоскости второго

Фурье-объектива 9, передний фокус которого совмещен с задним фокусом пер вого Фурье объектива 6, в первом дифракционном порядке описывается супер-позицией разнесенных и не перекрывающихся (в геометрическом приближении) функций взаимной корреляции коэффициентов пропускания выделенных фрагментов входного транспаранта и идентичных (подобных) им участков эталонного транспаранта, т.е ° транспаранта, с которого по предложенной схеме был записан голографический фильтр эталонного изображения. При малых угловьи (9<5 ) и масштабных (4р (0,02) рассогласованиях функции взаимной корреляции имеют резкие максимумы, причем корреляционные поля разнесены за счет наличия в схеме второго делителя 8 волнового фронта. Величины смещений корреляционных откликов в соответствующих корреляционных полях однозначно связаны с величинамй рассогласований между сравниваемыми изоб—

1597887 у/

Фиг. 2 ражениями соотношениями. Вторичная обработка информации и вычисление величин линейных, углового и масштабного рассогласований между иэображениями осуществляется в электронном трак5 те, входным устройством которого является позиционно-чувствительный фотоприемник 10.

1О

Таким образом, повышение точности и быстродействия предложенного устройства достигается за счет отсутствия в его конструкции движущихся частей и электромеханических узлов.

Формула изобретения

1. Способ определения пространственного смещения распознаваемого изоражения, основанный на освещении транспаранта с распознаваемым изображением, прямом Фурье-преобразовании прошедшего излучения и формировании спе-ктра элементарных оптических сигна- 25 лов, фильтрации его, обратном Фурьепреобразовании результирующего спектра элементарных оптических сигналов и формировании корреляционного оптического сигнала, по положению которого судят о пространственном смещении распознаваемого изображения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, точности и расширения области применения

35 за счет возможности определения коэффициента масштабного рассогласования,. при освещении транспаранта выделяют на нем два различных фрагмента распознаваемого изображения, а при пря- 4О мом и обратном Фурье-преобразованиях осуществляют деление волнового фронта оптического сигнала.

2. Устройство для определения про— странственного смещения распознаваемого изображения, содержащее последовательно расположенные, оптически связанные излучатель и коллиматор, транспарант входного изображения, оптически связанные первый Фурье-объектив и эталонный транспарант, оптически связанные второй Фурье-объектив и позиционно-чувствительный фотоприемник, выход которого является выходом устройства, причем транспарант входного изображения размещен в передней фокальной плоскости первого Фурье-обь-. ектива, эталонный транспарант размещен в задней фокальной плоскости первого Фурье-объектива и передней фокальной плоскости второго Фурьеобъектива, а позиционно-чувствительный фотоприемник размещен в задней фокальной плоскости второго Фурьеобъектива, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит две внеосевые апертурные ди— афрагмы, расположенные в передней фокальной плоскости первого Фурьеобъектива между коллиматором и тран спарантом входного изображения и оптически связанные с ними первый делитель волнового фронта, расположенный между транспарантом входного изображения и первым Фурье-объективом и оптически связанный с ними, и второй делитель волнового фронта, расположенный между эталонным транспарантом и вторым Фурье-объективом и оптически связанный с ними.