Патент ссср 388279

 

О Il И С А H И Е 388279

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ьюа Советскйп

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 09.XI.1971 (№ 1712326/18-24) с присоединением заявки ¹вЂ”

Приоритет

Опубликовано. 22.VI.1973. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 23.Х.1973

M. Кл. G 06k 9/00

G 06g 7/19

G Обд 9/00

Комитет по пепам изобретений н открытий прн Совете Ыинистров

СССР

УДК 621.391.19 (088.8) Авторы изобретения

Э. И. Крупицкий, А. С. Блок, Л. П. Карпов, В. В. Кулико и О. M. Зюзии

Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М. A. Бонч-Бруевича

Заяви гель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ

Изобретение относится к системам оптической обработки информации и может быть использовано при построении оптико-электронных распознающих систем, в системах согласованной оптической фильтрации изображений и т. д.

Известно устройство для распознавания образов, содержащее источни к когерентного света, световой поток от,которого расширяется коллиматором для освещения траасспаранта, на котор ом записало обрабатьпваемое изображение; голограмму (Френеля) матрицы точечных источников когерентного света, осуществляющую мультипликацию пространственных спектров обрабатываемого изображения; сложную оптическую маску с записью

Фурье-голограмм эталонов; линзу, осуществляющую обратное преобразование Фурье; матрицу фотодетекторов для регистрации величин авто- или взаимокорреляционных функций.

Известное устройство позволяет решить задачу обнаружения заранее известных изображений, а также производить вычисление значений взаимокорреляционных функций между изображением и набором эталонных изображений, записанных на сложной оптической маске в виде неперекрывающихся голограмм их спектров. Значения взаимокорреляционных функций могут быть использованы как признаки распознаваемого изображения при построении распознающих систем.

Однако в многоканальных голографических коррслягорах с параллельной обработкой, к которым относится и известное устройство, наблюдаются большие потери света, вследствие чего невозможно их применение для решения задач, требующих использование большого числа каналов (порядка нескольких тысяч). Применение в этих случаях голографических корреляторов с последовательной обработкой ведет к значительному понижению быстродействия.

Кроме того, в известном устройстве не предусмотрена возможность записи сложной оптической маски, что значительно усложняет юстировку и затрудняет обеспечение надежной работы коррелятора.

20 Цель изобретения — увеличение числа каналов обработки и в повышение надежности работы устройства.

Цель доститается тем, что устройство содержит блок отклонения светового луча, рас25 положенный на оптической оси между светоделительным узлом и коллиматором, вторую голограмму матрицы точечных источников, подвижную диафрагму, оптически связанные с линзой опорного луча, и блок управления и

30 синхронизации, один выход которого связан с блоком отклонения .светового луча, другой с подвижной диафрагмсй.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Оно содержит источник 1 когерентн ого света; светоделительный узел 2, выполненный, например, в виде полупрозрачного зеркала; блок 8 отклонения светового потока, позволяющий изменять в заданных пределах угол падения плоской, световой волны на транспарант с обрабатываемым изображением; коллиматор, состоящий из линз 4 и 5; транспарант 6 с распознаваемым изображением; голо|грамму 7 Френеля матрицы точечных источников когерентного света, осуществляющую мультипликацию спектров обрабатываемого изображения; набор сложных,оптичеоких масок 8, каждая из которых, представляет собой, например, фотопластинку с записью непекрывающихся Фурье-голограмм определенного числа эталонов; набор линз 9, осуществляющий обратное преобразование Фурье светового потока, прошедшего через каждую из,масок 8; набор фотодетекторов 10, число которых равно числу масок и месторасположение которых в плоскости регистрации строго определено для данного угла падения плоского опорного пучка во время записи маски; плоское зеркало 11; линзу 12 опорного луча,,преобразующую;плоский волновой фронт в сферический; голограмму 18 Френеля, позволяющую получить набор плоских опорных волн для записи голограмм эталонов; подвижную диафрагму 14, позволяющую перемещать плоский опорный световой пучок, не изменяя угла его падения на светочувствительный материал, на котором регистрируются голограммы эталонов; блок 15 управления и синхронизации, управляющий работой и синхронизирующий механизмы перемещения блока отклонения светового потока и подвижной диафрагмы.

Запись сложных оптических, масок осуществляется последовательно. Перед началом записи светочувствительный материал помещают в <частотную плоскость (например, в положение I). Свет от источника 1 когерентного света попадает на светоделительный узел 2, где световой поток делится на две части. Одна часть светового потока через блок отклонения светового потока попадает на коллиматор и далее на транспарант 6 с записью эталонного изображения, модулируется им и попадает на голограмму Френеля матри, .цы точечных источников когерентного света, в результате чего в частотной плоскости голограммь(Френеля образуется совокупность пространственных спектров эталонного .изображения. Если светочувствительный материал находится в положении 1 в частотной плоскости голограммы, то на него проецируется ,один, пространственный спектр эталонного изображения. Блок отклонения светового пучка последовательно меняет угол падения плоской световой волны, промодулированной транспарантом 6 на голограмму 7, вследствие чего изменяется положение пространственного спектра эталонного изображения в плоскости регистрации голограммы.

Другая часть светового потока попадает на зеркало 11, далее плоская волна света с помощью линзы 12 преобразуется в сферическую, которая попадает на голограмму Френеля 18, в результате чего на выходе голограммы образуется совокупность плоских световых .волн, идущих под разными углами. Подвижная диафрагма 14 вырезает участок плоского опорного пучка необходимой плошади..При перемещении диафрагмы в плоско15 сти, параллельной плоскости голограммы

Френеля, меняется положение плоской опорной волны, причем угол ее падения в пределах фотоносителя, расположенного, например, .в положении 1, не меняется.

Процесс записи сложных оптических масок происходит следующим образом, При подаче во вторую плоскость изобра>кения эталона систему юстируют так, чтобы пространственный спектр изображения р азме25 щался, например, в верхнем углу фотопластинки. Подвижную диафрагму устанавливают таким образом, чтобы плоский опорный пучок .попадал в ту же область на фотопластинке. Затем пластинку экспонируют. При пода 0 че следующего эталонного изображения включают блок управления и синхронизации.

Угол падения плоской волны на транспарант

6 меняют таким образом, чтобы записываемые на фотопластинке голограммы Фурье

55 эталонов не перекрывались. Одновременно подвижную диафрагму 14 перемещают таким образом, чтобы плоский опорный пучок попадал в ту область на фотопластинке, где в данный момент находится пространственный

40 спектр эталонного изображения. Фотопластинку снова экспонируют, Далее процесс повторяют до тех пор, пока на пластинке не будет записано необходимое число голограмм

Фурье эталонов. После этого другую фото45 пластинку помещают в положение Il и процесс записи оптической маски повторяют снова. Таким образом изготавливают N оптических масок, на каждой из которых записано п голограмм Фурье эталонов (вообще говоря

50 всех n+iV голограмм эталоно в:можно записать на одной фотопластинке достаточной площади, однако в этом случае при необходимости замены части эталонов приходится менять весь набор n+N эталонов). Важным яв55 ляется то обстоятельство, что в процессе изготовления каждой оптической маски угол падения плоской опорной волны на фотопластинку остается постоянным.

Перед началом работы устройства для раз60 познавания образов предварительно изготовленный набор сложных оптических масок 8 неподвижно устанавливают в частотной плоскости и производят юстировку устройства.

Канал для создания набора плоских опорных волн отключают от устройства, для чего

388279

5 из него выводят полупрозрачное зеркало 2, При подаче во входную плоскость транспаранта б с распознаваемым изображением включают блок управления и синхронизации и блок отклонения светового потока. Блок отклонения светового потока последовательно изменяет угол падения промодулированной транспарантом плоской опорной волны на голограмму Френеля, осуществляющую мультипликацию спектров .обрабатываемого изображения в плоскости оптических масок 8. В результате этого световое поле, соответствующее пространственному спектру обрабатываемого изоора>кения, одновременно сканирует все N оптических масок из набора. При этом пространственный спектр обрабатываемого изобра>кения последовательно совмещается с галограммами эталонов на каждой маске.

Линзы 9 совершают преобразование Фурье светового потока, прошедшего через оптические маски 8, а фотодетекторы 10, каждый из которых расположен в строго о пределенном месте в плоскости регистрации относительно каждой из оптических масок 8 (месторасположение фотодетектора определяется углом падения плоской опорной волны .в процессе записи голограмм эталонов), регистрируют световые поля, пропорциональные значениям функции взаимной корреляции обрабатываемого изобра>кения и эталонов, Эти величины могут быть использованы в соответствии с назначением устройства.

После смены транспаранта цикл обработки повторяют.

Предмет изобретения

Устройство для распознавания образов, со10 держащее источник когерентного света, оптически связанные коллиматор, транспарант с распознаваемым изображением, первую голограмму матрицы точечных источников, оптические маски, выполненные в виде голо15 грамм эчалонов, набор линз обратного преобразования Фурье, набор фотодетекторов по числу масок и оптически связанные с источником когерентного света светоделительный узел, зеркало и линзу опорного луча, отли20 чающееся тем, что, с целью увеличения количества канало в обработки информации, устройство содержит блок отклонения светового луча, расположенный на оптической .оси между светоделительным узлом и коллиматором, 25 вторую голограмму матрицы точечных источников, подвижную диафрагму, оптически связанныс с линзой опорного луча, и блок управления и синхронизации, один выход которого связан .с блоком отклонения светового луча, 30 другой — с подви>кной диафрагмой.