Оптико-электронное корреляционное устройство Советский патент 1986 года по МПК G06G9/00 G01S17/66 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам корреляционного слежения за объектом, и может быть использовано, Нсшример, в качестве активного сенсора в системах управления движением робота.

Целью изобретения является повьше ние точности вычисления корреляционной функции изображения априорно не- известного объекта.

На чертеже представлена функциональная схема оптико-электронного устройства для слежения за объектом Оптико-электронное устройство содержит расположенные на оптической оси лазер 1, коллиматор 2, первый управляемый оптический транспарант 3, входной светоделитель 4, сосогоящий из полупрозрачного 5 и отражательного 6 зеркал, формирователь 7 перевернутого изображения, состоящий из хгинз 8 и 9, первый Фурье-преобразу- ющий элемент 10, второй управляемый оптический транспарант 11, считывающий светоделитель 12, второй Фурье- преобразующий элемент 13 и двумерный фотоприемник 14. С лазером 1 и с управляемыми транспарантами 3 и 11 связан импульсный источник питания 15, один из выходов которого связан также с источником 16 подсвета объекта. Изображение объекта 17 проектируется на первый транспарант 3 объективом 18.

Устройство работает следующим образом.

Источник подсвета 16, запускаемый от импульсного блока питания 15, периодически освещает объект наблюдения 17, Объектив 18 формирует изображение объекта Е(х,у) на фотопрово дящем слое транспаранта 3, .работающего в покадровом реж:име преобразования некогерентного изображения в когерентное . Двумерный когерентный сигнал, сформированный лазером 1, коллиматором 2 и транспарантом 3, делится полупрозрачным зеркалом 5 на два изображения, смещенных относительно оптической оси первого Фурье-преобразующего элемента 10 на половину его апертуры. При этом второе изображение поступает на вход формирователя 7 перевернутого оптического изображения, выполненного например, из двух одинаковых линз 8 и 9, установленных на двойном фокусном расстоянии одна от другой.

Таким образом, на входе коррелятора с совместным преобразованием (на элементе 10) сравниваются два изображения E,x,y-d) и Е(-х, -y+d), г де d - половина апертуры второго транспаранта 11„ В фокальной плоскости элемента 10 формируются два оптических сигнала с. комплексными амплитудами, пропорциональными Фурьеобразам G.(,ч( и 0.(-ч), -ciJ),

х е сравниваемых изображений. Результат интерференции этих сигналов записывается на. втором управляемом оптическом транспаранте I G, ( Ч, Ч) + G, (-Ы, -.J,) --lG,+iG,l4 G, (cJ,,aJ)Gf (-и),.

0

-ageJ-ViJ + G, (.J,,J) G, (-. -)e - v2 , .

т.е. р ;1 истрируется обобщенная голо- 1 рамма, которая затем считывается когерентным пучком от светоделителя 12. В выходной плоскости коррелятора возникает сложная картина в центре, прошэрциональная автокорреляционным ф /нкциям Е Е, , Е Е , и двух светлых областей, находящихся на расстоянии 4 d одна от другой и представляющих собой автосвертки Е, (x,y)i (-x,--y)E(x,y) Е (-х,-у) ,

0 ,у) ;-. Е(-х,-у)Е (х,у) Е(-х,-у) т.к. при коэффициенте увеличения устройства формирования перевернутого изобра :ения, равном 1, изображения Е и E.J идентичны Е Е Е, но

5 развернуты на 180° одно относительно другого. Если изображение Е(х,у) обладает сшшетрией, т.е. Е(х,у) E (XvJ Е (У-,-у), то автосвертки идентичны автокорреляциям:

0

Е(х,у) Е (-х,-у)Е(х,у) . (х,у); Е(х,у) Е(-х,-у)Е(х,у) . Е(х,у). В случае, когда центр изображения объекта, на входе транспаранта 3 рас- положен строго на оптической оси, центры последних автокорреляционных откликов смещены от основной оптической оси на расстояние ,,0; У&ых - 2с. При появлении рассогла- 50 сования 5 т.е. смещении изображения объекта на величины ( +.дх , ta У, ) пропорциональные угловому смещению объекта по азимуту дv и углу места 40, изображения Е. и Е на входе 55 элемента 10 смещаются в противоположных напран лениях. Это приводит к тому, что центры автокорреляций будут смещены на величину, пропорциональ У« вы. -.

У.ых i2d-±ay, . Ин- тенсивность пика и его координаты измеряются двумерным фотоприемником 14 и подаются на управление перемеще нием оси визирования.

Формула изобретения

1, Оптико-электронное корреляцион кое устройство, содержащее расположенные последовательно лазер, коллиматор, первый управляемый оптический транспарант, первый Фурье-преобразу- ющий элемент, второй управляемый оптический транспарант, считывающий светоделитель, второй Фурье-преобра- зующий элемент и двумерный фотоприемник, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вычисления корреляционной функции изображения априорно неизвестного объекта, в устройство введены объек- ,тив, входной светоделитель, состоящий из полупрозрачного и отражательного зеркал, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами входного светоделителя, формнРедактор М.Циткина

Составитель Г.Зелинский

Техред Л.Олейник Корректор В.Бутяга

Заказ 3920/53 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д.4/5

Проиявопственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

)0

44681 4

рователь перевернутого изображения, источник подсвета объекта и импульсный источник питания, при этом объектив размещен на фокусном расстоя- 5 НИИ перед первым управляемыъ оптическим транспарантом, выход которого оптически связан с входом, входного светоделителя, первый выход которого через формирователь перевернутого изображения оптически связан с нижней половиной входной апертуры первого .Фурье-преобразующего элемента, второй выход входного светоделителя оптически непосредственно связан с верхней половиной входной апертуры первого Фурье-преобразующего элемента, а первый, второй, третий и четвертый выходы импульсного источника питания электрически соединены соответственно с первым и вторым управляемыми транспарантами, с лазером и источником подсвета объекта.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что формирователь перевернутого изображения состоит из двух одинаковых линз, установленных на двойном фокусном расстоянии друг от друга.

15

20

25

Изобретение может быть использовано в качестве активного сенсора в системах управления движением робота. Цель изобретения состоит в повышении точности слежения за априорно неизвестным объектом. Устройство содержит когерентный коррелятор с совместным преобразованием, на вход которого с объектива, первого управляемого оптического транспаранта, входного светоделителя и формирователя перевернутого изображения проектируется прямое и повернутое на 180 изображение объекта. 1 з.п.ф-лы 1 ил. Q е