Способ определения координат объекта в поле зрения и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке оптических изображений и прикладному телевидению и может быть использовано для создания систем технического зрения роботизированных комплексов. Цель изобретения - повышение точности способа определения координат объекта в поле зрения . Предлагаемый способ основан на реализации последовательности действий при корреляционном сравнении эталонных изображений с изображением поля зрения и отличается регистрацией комплексно-сопряженного фильтра изображения поля зрения и одновременным сравнением с ним следующего кадра поля зрения системы и эталонных изображений объектов корреляционными методами, причем сравнение может осуществляеться на различных длинах волн. Устройство для реализации способа состоит из первого источника излучения, первого коллиматора, пространственного модулятора света, первой Фурье-линзы, реверсивного блока регистрации, второй Фурье-линзы, телевизионного датчика, второго источника излучения, второго коллиматора , транспаранта, содержащего эталонные изображения, и анализатора корреляционных сигналов. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил. со С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I I) (я)ю G 06 К 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4709470/24 (22) 23.06.89 (46) 23.03.92. Бюл. hh 11 (72) Ф.М,Субботин и С.А,Чунин (53) 681.327(088.8) (56) Василенко Г.И., Цибулькин Л.М. Голографические распознающие устройства,—

M. Радио и связь, 1985, c,291 — 300. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ

ОБЪЕКТА В ПОЛЕ ЗРЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к обработке оптических изображений и прикладному телевидению и может быть использовано для создания систем технического зрения роботизированных комплексов. Цель изобретения — повышение точности способа определения. координат объекта в поле зрения. Предлагаемый способ основан на реаИзобретение относится к обработке оптических изображений и прикладному телевидению и может быть использовано для создания систем технического зрения (CT3) роботизированных комплексов, работающих в оптическом диапазоне длин волн.

Целью изобретения является повышение точности способа.

На чертеже представлена оптическая схема устройства, реализующего способ определения координат.

Устройство содержит первый источник

1 когерентного излучения, коллиматор 2, формирующий плоский фронт когерентного излучения, пространственно-временной лизации последовательности действий при корреляционном сравнении эталонных изображений с иэображением поля зрения и отличается регистрацией комплексно-сопряженного фильтра изображения поля зрения и одновременным сравнением с ним следующего кадра поля зрения системы и эталонных изображений объектов корреляционными методами, причем сравнение может, осуществляеться на различных длинах волн. Устройство для реализации способа состоит из первого источника излучения, первого коллиматора, пространственного модулятора света, первой Фурье-линзы, реверсивного блока регистрации, второй

Фурье-линзы, телевизионного датчика, вто рого источника излучения, второго коллиматора, транспаранта, содержащего эталонные иэображения, и анализатора корреляционных сигналов. 2 с. и 1 з.п,ф-лы, 1 ил. модулятор 3 света, осуществляющий модуляцию излучения иэображениями поля зрения, Фурье-линзу 4, осуществляющую прямое преобразование Фурье, реверсивный блок 5 регистрации, Фурье-линзу 6, осуществляющую обратное преобразование

Фурье, телевизионный датчик 7, второй источник 8 когерентного излучения, второй коллиматор 9, формирующий плоский фронт излучения, транспарант 10, содержащий эталонные изображения, анализатор 11 корреляционных сигналов. Второй источник излучения установлен соосно с первым, Транспарант 10 установлен соосно с модулятором 3 света и характеризуется кольце1721616 вым расположением эталонных изображений. Модулированные фронты излучений источников 1 и 8 распространяются соосно и пространственно разделены, а апертура

Фурье-линзы не ограничивает апертуры фронтов излучений. Длины волн излучений источников 1 и 8 в общем случае не совпадают.

Устройство, реализующее способ определения координат, работает следующим образом.

Коллиматор 2 формирует плоский фронт излучения источника 1. Излучение делится амплитудно на предметный и опорный пучки. Предметный модулируется модулятором

3 исходным изображением поля зрения и из данного пучка формируется Фурье-линзой 4 спектр, который интерферирует с опорным пучком. Результат интерференции регистрируется блоком 5 регистрации, образуя согласованный фильтр. Одновременно формируется плоский фронт дополнительного излучения коллиматором 9, из которого пространственным делением (центральная часть) формируются дополнительный опорный и предметный кольцевой пучки, Предметный пучок модулируется транспарантом 10, Фурье-преобразующей линзой 4 формируется Фурье-спектр эталонов, который пространственно совмещается с зарегистрированным фильтром, На модуляторе 3 формируется последующий кадр изображения поля зрения системы, им модулируется основной предметный пучок и формируется Фурье-спектр линзой

4, который пространственно совмещается с зарегистрированным блоком 5 фильтром.

Таким образом осуществляется корреляционное сравнение двух спектров с фильтром, результатом которого является формирование двух корреляционных сигналов — основного, с максимальной амплитудой, опознавания всего поля зрения, и дополнительного, с меньшей амплитудой, опознавания одним эталоном объекта в исходном поле зрения системы. При равенстве длин волн источников направления распространения основного и дополнительного корреляционных сигналов совпадают, так как восстанавливается основной опорный пучок. При разных длинах волн угол распространения пучков корреляционных сигналов определяется их разностью и положением опознающего эталона в пространстве по отношению к оптической оси.

После выполнения обратного

Фурье-преобразования Фурье-линзой

6 в ее фокальной плоскости формируются корреляционные сигналы, считываемые телевизионным датчиком 7. Анализатор 11

10

15 реверсивной среде фильтр, формируется

20 Фурье-спектр эталона линзой 4, который интерферирует с ранее сформированным

45 сигналов корреляционной плоскости определяет наличие сигналов корреляции по трем последовательно применяемым признакам: поиск сигналов с максимальной амплитудой; поиск слабого сигнала в области, радиус которой определен разностью длин волн основного и дополнительного источников; определение координаты сигнала с максимальной амплитудой на данном радиусе. Определение полярной координаты дополнительного сигнала однозначно определяет опознающий эталон, так как оптические оси основного и дополнительного пучков совпадают и основной корреляционный сигнал находится на этой оси, После выделения опознающего эталона выделяется часть дополнительного пучка, его содержащая, стирается существующий на дополнь:тельным опорным пучком и результат интерференции вновь регистрируется.

Полученный фильтр пространственно совмещается с существующим спектром последующего кадра поля зрения системы.

Результат корреляционного сравнения

Фурье преобразуется линзой 6 и корреляционный сигнал считывается датчиком 7, а анализатор 11 определяет координаты объекта в поле зрения СТЗ во втором кадре, Предлагаемый способ и устройство для

его реализации позволяют повысить достоверность получаемых результатов {точность определения координат) за счет увеличения отношения сигнал/помеха в корреляционной плоскости. Использование пространственно-временного разнесения сигналов корреляции также повышает достоверность определяемых координат.

Формула изобретения

1. Способ определения координат объекта в поле зрения, заключающийся в

Фурье-преобразовании оптического сигнала объекта в поле зрения, модуляции преобразованного сигнала согласованным фильтром эталонного изображения, обратном Фурье-преобразовании промодулированного сигнала и определение координат объекта по положению максимума корреляционного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, предварительно формируют комплексносопряженный фильтр изображения поля зрения, формируют оптические сигналы объекта в поле зрения и эталонных изображений объектов, формируют спектры оптических сигналов их Фурье-преобразованием, модулируют спектральные составляющие оптических сигналов комп1721616

50

Составитель С. Бабкин

Техред М.Моргентал

Корректор М, Шароши

Редактор О. Хрипта

Заказ 954 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 лексно-сопряженным фильтром, формируют оптические сигналы обратным Фурьепреобразованием, выделяют объект по максимальной суммарной амплитуде корреляционных сигналов от изображения поля 5 зрения и от одного из эталонных изображений и формируют согласованный фильтр эталон ного изображения, соответствующий выделенному объекту;

2. Способ по п.1, отличающийся 10 тем, что корреляционные сигналы для изображения поля зрения и эталонных изображений формируют на разных длинах волн.

3. Устройство для определения координат объекта в поле зрения, содержащее по- 15 следовательно расположенные оптически связанные первый источник излучения, первый коллиматор, пространственно-временной модулятор света, первую Фурье-линзу, М реверсивный блок регистрации, вторую

Фурье-линзу и телевизионный датчик, а также анализатор корреляционных сигналов, вход которого соединен с выходом телевизионного датчика, а выход является информационным выходом устройства, при этом выход первого коллиматора оптически связан с входом реверсивного блока регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены последовательно расположенные оптически связанные второй источник излучения, второй коллиматор и оптический транспарант в виде библиотеки эталонных изображений, выход, которого оптически связан с входом первой Фурье-линзы, при этом выход второго коллиматора оптически связан с входом реверсивного блока регистрации.