Способ оптической обработки изображений Советский патент 1988 года по МПК G02F1/135 

Изобретение относится к оптоэлект- ронике и может быть использовано для целей оптической обработки изображений путем вьщеления в них объектов И деталей с периодически изменяющейся с неизвестной или заранее заданной частотой яркостью.

Целью изобретения является повыше- йие селективности выделения в регист- |рируемом изображении объектов с пери- |одически изменякщейся яркостью. I На фиг.1 условно- показана переори- |ентация молекул жидкого кристалла в Переменном электрическом поле, имею- Йем поперечную составляющую (на краю освещенной детали объекта); на фиг,2 Переориентация в условиях, когда частота изменения яркости объекта сов |г1адает с частотой питающего напряже- 1ия; на фиг.З - график изменения a mлитy 5ы оптического отклика фото- чувствительной структуры при измене- яии частоты питающего напряжения для |)бъекта с периодически изменяющейся Яркостью.

На фиг. I - 3 обозначены: I -- фо- . ironолупроводник; 2 - жидкий кристалл; 3 - электрод; 4 - считьшающий световой поток; F - частота питающего напряжения; F - частота изменения {яркости.

Способ реализуют следующим обра™ йом.

На жидкокристаллическую структуру; Содержащую слой фотополупроводника J и гомеотропно ориентированный слой жидкого кристалла 2, проецируют регистрируемое изображение, содержа- йее мерцающие о бъекты. Одновременно к электродам 3 структзфы прикладывают знакопеременное питающее напряжение. При этом в слое жидкого кристалла 2 структуры на границах деталей изображения возникает поперечная сое- тавлякядая электрического поля, напрев Ленная перпецдикулярно исходной гоме- отропной ориентации жидкого кристалла и менякздаяся во времени с частотой питающего напряжения F.

Флексоэлектрический эффект в этом йоперечном поле приводит к деформации 5заспределения директора молекул., т,е К модуляции света, прежде всего его фазы, и (или) поляризации. При несовпадении частот мерцания вьщеляемых объектов с частотой питакяцего напряжения поперечное поле знакопеременное В областях изображения с градиентами

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

яркости, т.е. на границах ярких деталей. В этом случ ае молекулы жидкого кристалла отклоняются от исходного положения () в обе стороны в плоскости, образованной продольной и поперечной компонентами электрического поля, т.е. в пределах -5 е Г 0, где в- угол, отсчитываемый от нормали (фиг.1). При этом оптический отклик относительно невелик, поскольку набег фазы света пропорционален квадрату среднего угла наклона молекул, равного нулю.

При совпадении частоты питающего напряжения с частотой изменения яркости выделяемых объектов, а также при совпадении во времени максимума яркости с максимумом питающего напряжения отклик структуры при считывании многократно возрастает, так как поперечное поле на границах ярких мерцающих объектов уже не знакопеременное, а однополярное, пульсирующее. Движение молекул в поле такого потенциала носит асимметричный характер (в . С. 9 fi в , Фи1ч2). Одновременно значительно воз- растает набег фазы, а следовательно, и оптический отклик. Аналогично возрастает оптический отклик для случаев кратности частоты питающего напряжения и частоты мерцания выделяемых объектов (фиг.З). Для возникновения оптического отклика существенно, чтобы диэлектрическая анизотропия жидкого кристалла бьша минимальной, поскольку переход Фредерикса, происходящий в противном случае, может привести к сш-скению выходного сигнала. При отсутствии нужной фазировки амплитуда оптического отклика также снижается .

Пример. Способ был реализован на структуре, в которой полупроводником монокристалл силиката висмута толщиной 200-300 мкм. Жидким кристгшлом служила смесь азоксисоеди- нений с равными компонентами тензора-. диэлектрической проницаемости, т.е. ЕО О, и фпексоэлектрическим коэф- . фициентом е -1 -63-1, 10 дин/см, тол- шина которого составляет 10-15 мкм. Жидкий кристалл ориентировался гомеотропно добавкой лецитина. При совпадении частоты питающего напряжения F с частотой изменения яркости F происходило увеличение амплитуды OT-J клика в 43 раза при F 108 Гц. Полная ширина пика оптического отклика, т.е. величина, обратная селективности, составила 2-3 Гц (фиг.З). Пики наблюдались также на частотах питания, кратных частоте изменения яркости, т.е. при F пР, где п 2 3,4, при постепенном уменьшении амплитуды отклика (для частот питания , больших 500 Гц, фотопроводник практически нефоточувствителен). Частота питающего напряжения могла быть перестроена в пределах 10-500 Гц.

Таким образом, предлагаемый спо-. соб позволяет с высокой селективност выделять из изображений объекты с периодически изменяющейся яркостью, поскольку при одинаковой средней яркости объекта оптический отклик на границах объектов во много раз выше, чем вне и внутри них.

При использовании предлагаемого способа по сравнению с прототипом достигается увеличение селективности более, чем на порядок, поскольку дагя известного случая оптический отклик представляет собой гладкую зависимость от частоты изменения яркости от 10 Гц до 500 Гц и даже выше, т.е. с шириной не менее 500 Гц, при зтом положение средней частоты не может быть изменено, т.е. нельзя перестраиваться на объекты с различной частотой. В предлагаемом способе ширина регистрируемого оптического отклика составляет около 2-3 Гц в диапазоне частот 20-500 Гц, Спедовательно, по сравнению с прототипом достигается

увеличение на два порядка селективности вьоделения объектов с периодически изменяющейся яркостью. этом пределы перестройки в данном случае определяются чувствительностью полупроводника, в частности при использовании арсенад а галлия в качестве фотопроводника зти пределы 1 - 40 кГц и т.д.

Формулаизобретения

Способ оптической обработки изображений, заключающийся в том, что регистрируемое изображение проецируют на фоточувствительную жидкокристаллическую структуру, одновременно прикладывают к ней знакопеременное

питающее напряжение и оптически считывают результат обработки, о т л и- ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьппения селективности выделения в регистрируемом изображе1ши его элементов с периодически изменяющейся яркостью, в фоточувствительной структуре жид1сий кристалл с равными между собой компонентами тензора диэлектрической проницаемости и с отличным от

нуля фпексоэлектрическим коэффициентом ориентиру1 эт гомеотропно, при этом частоту питающего напряжения вы- бирают кратной частоте изменения яркости выделяемого элемента изображе- ния, а максимум питающего напряжения совмещают во времени с максимумом яркости элемента.

Изобретение относится к опто- электронике и может быть использовано для оптической обработки изображений путем выделения объектов с периодически изменяющейся яркостью. Цель изобретения - повышение селективности вьщеления в изображениях объектов с периодически изменяющейся яркостью (освещенностью), т.е. выделения объектов с частотой мерцания в возможно более узкой полосе частот. Оптическую обработку изображений путем выделения объектов с периодически изменяющейся яркостью производят при проецировании регистрируемого изображения на фоточувствительную структуру с жидким кристаллом, к которой прикладашают знакопеременное питающее напряжение. Сущность изобретения состоит в том, что в жидком кристалле используют флексоэлектрический эффект при этом жидкий кристалл выбирают с малой (нулевой) диэлектрической анизотропией. Жидкий кристалл ориентируют гомеотропно. Питающее напряжение совмещают по частоте с частотой мерцания объекта (или кратной частотой) и фазу его выбирают так, чтобы максимум импульса напряжения совпадал с максимумом импульса света от объекта. При оптическом считывании в условиях совпадения упомянутых частот оптический отклик увеличивается по амплитуде в 43 раза в структуре, включающей силикат висмута толщиной 200-300 мкм, контактирующий с жидким кристаллом в виде смеси азоксисоединений с анизотропией диэлектрической проницаемости, равной нулю,и флексоэлектричес- ,КИМ коэффициентом,равным 10 дин/см. При сканировании частоты питающего напряжения в диапазоне Ю-ЗОО Гц на кратных частоте мерцания объектов частотах возникают пики оптического отклика шириной 2-3 Гц, что свидетельствует о повышении селективности на два порядка. 3 ил. с (О (Л 4 О со ел

/

////////У/// ///

(риг i

}И («

V/X////

///////

а

if гп

т

сриг.2