Всесою _|пдтейтнп'^;;х^^^^^^^^;

 

332474

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 07.VI1.1970 (№ 1464188!18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 14Л!1.1972. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 29.IV.1972

М. Кл. б 06@ 9/00 йомитет по делам изобретений и открытий ири Совете Министров

СССР

УДК 681.337.519.2 (088.8) Авторы изобретения Г. А. Воскобойник, E С. Нежевенко, П. Е. Твердохлеб и Ю. В. Чугуй

Заявитель Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения АН СССР

ОПТИЧЕСКИЙ КОГЕРЕНТНЫЙ КОРРЕЛЯТОР

Йзобретение относится к области вычислительной техники и может найти применение при создании устройств для оптической ооработки информации, которые находят широкое применение при распознавании изображений, при выполнении информационно-поисковых работ, при сжатии информации и т. д.

Известный коррелятор, состоящий из лазера, коллиматора, объективов прямого и обратного преобразований Фурье, комплексно сопряженного фильтра и фотоприемника, позволяет получить амплитудное распределение света, пропорциональное функции взаимной корреляции предъявляемого и эталонного изображений. При этом максимальное значение функции взаимной корреляции изображений определяет их меру близости. Недостатком этого коррелятора является то, что определяемая мера близости зависит от масштаба одномерных сигналов, задаваемых на диапозитивах в виде изображений контурной линии постоянной толщины.

Цель изооретения — устранение указанного недостатка.

Эта цель достигается благодаря тому, что диапозитив с контурным изображением одномерного сигнала помещается в рамку, которая вращается вокруг оси, соответствующей аргументу функции. В плоскости, перпендикулярной оси вращения, расположены датчи. ки импульсов начала и конца рабочего цик-. ла, а к выходу фотоприемника подключены пиковый детектор и аналого-цифровой преобразователь, которые работают совместно с

5 датчиками импульсов.

Схема предложенного коррелятора приведена на чертеже. Коррелятор содержит лазер 1, коллиматор 2, объектив 8, вращающуюся рамку с диапозитивом 4, на основании

10 которой установлены датчики синхроимпульсов 5 и 6, соответственно начала и конца рабочего хода, шторку 7 для перекрытия опорной волны, объектив 8 для прямого преобразования Фурье, комплексно-сопряженный

15 фильтр 9, объектив 10 для обратного преобразования Фурье, фотоприемник 11 с диафрагмой, пиковый детектор 12 и аналого-цифровой преобразователь 18. Расстояние между объективом и плоскостью диапозитива равно

20 фокусному расстоянию, а комплексно сопряженный фильтр 9 и фотоприемник 11 размещены соответственно в задних фокальных плоскостях объективов 8 и 10. Задняя и передняя фокальные плоскости объективов 8 и

25 10 совмещены.

Коррелятор работает следующим образом.

Перед началом процесса сравнения изготовляется ряд комплексно сопряженных фильтров. Для этой цели используются кон30 турные изображения сигналов. Изготовление

332474

5 ю

15 го г5 зо

60 фильтров производится путем регистрации на фотоматериале, помещаемом в плоскость комплексно сопряженного фильтра, картины интерференции плоской опорной волны, создаваемой объективом 8, и сигнальной волны, соответствующей двумерному преобразованию Фурье эталонного изображения, При этом масштаб последнего по оси ординат поворотом рамки 4 уменьшается до величины, характеризующей нижний фиксированный предел изменения масштаба одномерных сигналов. При повороте диапозитива на угол а изменение масштаба сигнала происходит за счет того, что размеры его ординат уменьшаются по закону cos а.

При сравнении одного из эталонных изображений с отличающимся по масштабу предъявляемым изображением опорный пучок перекрывается шторкой 7, а рамка с диапозитивом 4 приводится во вращение двигателем. Фотоприемник в этом случае воспринимает световой . сигнал, соответствующий значению функции взаимной корреляции изображений при их нулевом сдвиге. При некотором угле поворота рамки масштабы сравниваемых изображений совпадают, и напряжение на выходе фотоприемника 11 принимает максимальное. значение. Это значение напряжения фиксируется с помощью пикового детектора и измеряется аналого-цифровым преобразователем.

Изображения сравниваются в пределах рабочего хода рамки 4, начало и конец которого определяется двумя синхроимпульсами.

В качестве датчиков синхроимпульсов могут быть использованы фотоприемники в паре с осветительными лампочками. В моменты начала и конца рабочего хода на фотоприемнике поочередно подаются кратковременные световые импульсы. Импульс напряжения, поступающий с датчика 5 на вход пикового детектора 12, подключает его к выходу фотоприемника 11. По окончании рабочего хода второй импульс с датчика б отключает пиковый детектор от фотоприемника и одновременно запускает аналого-цифровой преобразователь 18. Измерение максимального значения напряжения производится в течение холостого хода рамки. После этого аналогоцифровой преобразователь формирует импульс возврата пикового детектора в исходное состояние.

Уменьшение масштаба изображения указанным способом приводит, в частности, к таким нежелательным явлениям, как уменьшение толщины линии контура. Это, в свою очередь, приводит к погрешностям в определении меры близости, которые тем больше, чем меньше угол составляет отрезок контурной линии с осью аргумента и чем больше диапа4 зон изменения масштаба. Однако для изображений с большим удельным весом вертикальных линий возникающими погрешностями можно пренебречь, так для контурных линий с углом наклона 75 это отличие при изменении масштаба в 1,4 раза (45 ) составляет

1,5 /О. Эти условия хорошо подходят к изображениям инфракрасных спектров, представляющим собой совокупность полос, близких к вертикальным. Кроме того, так как горизонтальные и близкие к ним участки этих спектров малоинформативны, то их можно исключить из изображения с помощью непрозрачной маски в плоскости комплексно сопряжен. ного фильтра.

Источником погрешности при определенич меры близости следует также считать и дефокусировку изображения, возникающую при повороте рамки с диапозитивом 4. Это приводит к тому, что корреляция фактически осуществляется между френелевскими (размытыми) изображениями. Как известно, степень отклонения френелевского изображения от геометрического характеризуется волновым параметром, максимальное значение которого для данной схемы коррелятора

)/ 0 Х соя а/d = a, где D — размер диапозитива по оси ординат;

Х вЂ” длина волны света; а — максимальный угол поворота рамки в пределах рабочего хода; d — толщина линии контура. Условием малой дефокусировки будет a((l, Оно может быть выполнено путем соответствующего подбора параметров.

Предмет изобретения

Оптический когерентный коррелятор изображений одномерных функций, состоящий из оптически связанных лазера, коллиматора, рамки с диапозитивом, объектива для прямого преобразования Фурье, комплексно-сопряженного фильтра, объектива для обратного преобразования Фурье и фотоприемника, отличаюи1ийся тем, что, с целью обеспечения независимости определяемой меры близости от масштаба сравниваемых одномерных функций, заданных на диапозитивах в виде изображения контурной линии постоянной толщины, рамка с диапозитивом выполнена вращающейся вокруг оси, соответствующей аргументу функции, на основании рамки размещены первый и второй датчики синхроимпульсов, а к выходу фотоприемника подключен пиковый детектор и аналого-цифровой преобразователь, связанные соответственно с первым и вторым датчиками синхроимпульсов.

Составитель В. )Ковинский

Редактор В. Левятов Техред А. Камышникова Корректоры: M. Коробова и Л. Корогод

Заказ 1020/5 Изд. № 357 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2