Устройство для восстановления изображения удаленных объектов Советский патент 1988 года по МПК G06K9/00 

i

Изобретение «тиоситч-я к области автоматики н вьпшслительной техники, а именно к устройствам для восстановления изображения удаленных объек тов.

Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения восстановления изображения объекта в реальном времени,

На чертеже изображена оптическая схема устройства для восстановления изображения удаленньк объектов.-..

Устройство имеет первый и второй Фурье-объективы 1 и 2, светоделитель 3, первьш и второй фазосдвигающие щтинья 4 и 5, первый и второй све- тоотражатели 6 и 7, фазосдвигающий элемент 8 со случайным пропусканием и регистратор 9о

Устройство работает следующим образом

Фурье-объектив 1 направляет падающую волну на светоделитель 3,рас- щепляю1дий волну на два пучка равной интенсивности, которые поворачивают ся светоотражателями 6 и 7 вокруг взаимно перпендикулярных осей. В каждом плече устройства установлены фазосдвигающие клинья 4 и 5, откло- няющие световые лучи в направлении оси X и Y соответственно. На пути одного пучка протягивается элемент 8, вносящий случайную фазовую задержку /2, постоянную по сечению пучка и изменяемую между экспозициями. На чертеже S г изображения удаленного источника, образующиеся в фокусе Фурье-объективов 1 и 2; S, и S. - их изображения, создаваемые светоотражателями S и находятся в фокальной плоскости Фурье-объектива 2, так, что на его выходе в каждом из двух интерферирующих пучков восстанавливается лучевая структура входного поля. Вместо Фурье-объективов можно использовать телескопические системы, меняющие сечение пучка или, если в таком изменении нет необходимосч и, работать вообще без Фурье-объективов. Значения интенсивности в интерференционной картинке на В11гходе прибора фиксируются регистратором У.

Введем п плоскостях входного и выходного чрачков системы координат (х,у) г и (х ,у ) г соответственно с iia fiJTOM на оптической оси, ориентп|)|1в,-и1ные таким образом, что

поле на ныходо ycTiifn icTna н момент П1)емр.нп t задае 1 ся мьп ажением

,- /- N 1 /,. - S iky f fit

К (г i t)-(K(r,t:)e

ikx

+ K(-r , t)e ),

(1)

где F,(r ,t) F,(x,y,t) - поле в соответствующей точке входной плоскости. Фазовые набеги kx, ky и вносятся фазосдвигающими клиньями 4 и 5 и элементом 8. Обьмно предполагается, что среда распространения искажает лишь фазу световой волны, так, что

Е ( ,t) E,(t) , (2)

- где ЕдСг) поле на входе Фурье--

объектива 1, каким оно было бы в отсутствие искажений; Ч С, t) - случайное поле, обусловленное флуктуациями оптической плотности атмосферы. Обозначим через

I IE. (r,t)/l const

(3)

уровень интенсивности в точках входного зрачка, ) ир(г) - модуль и фазу нормированной комплексной функ- 1ЩИ когерентности (КФК) неискаженного поля, определяемые соотношением

1„ (2 r)exp(i Q(2))

E,(-r,t) Е (f, t).

(4)

С учетом (1)-(4) интенсивность в плоскости регистрации оказьшается равной

I. (г , t) Е(Г , t)E (r ,t)

-7- (Е(- , t)E(-, t) +

+ E(-r , t)E(r, t) exp(ik(y-x)+

+i)+ ЕЧ-Г , t)E(r, t),exp(-ik(y- -x)-ip+ Eds t) E (f, t) -|- l+jJ(2r) cos(e(2r)+k(y-x) + +(t) + P(-r,t)- 4(r,t))J .(5)

Произведение интенсивностяй н двух оточетных точках выходной плоскости, усредненное по ансамблю pea . i(7; )1(г; )

i 1

Изобретение относится к автома- тике и вычислительной технике, а именно к устройствам для восстановления изображения удаленных объектов, Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет обеспечения восстановления- изображения объекта в реальном времени. Цель достигается тем, что устройство, содержащее первый 1 и второй 2 Фурье-объективы, светоделитель 3, регистратор 9 и два светоотража- теля 6, 7, имеет первый фазосдвигаю- щий клин 4, расположенный между светоделителем и первым светоотражате- лем и оптически связанный с ними, и последовательно расположенные оптически связанные второй фазосдвигаю- щий клин 5 и фазосдвигающий элемент 8 со случайным пропусканием, размещенные между светоделителем и вторым светоотражателем и оптически связанные с ними. Расширение области применения достигается за счет эффективного алгоритма обработки оптической информации, экономящего время и память ЭВМ, что дает возможность восстановить изображение удаленного объекта в г реальном временИо 1 ил. S (Л

4-|- .(2, ).j,(. сок(й(2г, )- - e(2,)+k ()-k(,)) + 0( ),(6)

где D - дисперсия величины Ч ()- -Ч1(г )+4)(-f )(-Г2 ) - может быть сделана сколь угодно малой сближением отсчетных точек; D# - дисперсия случайной фазы (J(t). Фаза с

большой дисперсией ()/ / 1) вводит л

у

ся для подавления третьего и последующих шумовых слагаемых в (6).

Будем фиксировать интенсивность в тех точках выходной плоскости, гд разность фаз интерферирующих пучков вносимых фазосдвигающими клиньями 4 и 5, составляет Tf/Z. В этих точка (6) принимает вид

,2

(; )1( ) «- 1

+ (2r, )/.(2r)sin(0(2, ) - -6()).

При тех же условиях для среднего квадрата и средней интенсивности имеем:

f( ). i.jfl|f-). ),

l(r

lo 2

В результате могут быть найдены модуль КФК и последовательные приращения фазы КФК по формулам

Устройство для восстановления изображения удаленных объектов, содержащее оптически связанные последовательно расположенные первый Фурье-обьектив и светоделитель, оптически связанные, последовательно расположенные регистратор и второй Фурье-объектив, оптически связанный со светоделителем, и два светоотра- 1жателя, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения восстановления изображения объекта в реальном времени, оно содержит пер- Bbtfi фазосдвигающий клин, расположен- Hbtfi между светоделителем и первым светоотражателем и оптически связан-

J(2t)

2())

0(2г, ) -е(2г, )

Редактор Л.Гратилло

Положенные оптически, связанные вто- 45 рой фазосдвигающий клин и фазосдвигающий элемент со случайным пропусканием, расположенные между светоделителем и вторьм светоотражателем и оптически связанные с ними.

Составитель А.Морозов

Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай

5

0

0

5

0

0

5

Восстановление изображения, т.е. определение распределения яркости ь плоскости удаленного некогерентного источника, осуществляется путем спектрального преобразования найденной комплексной функции когерентности.

Таким образом, расширение области применения предлагаемого устройства достигается за счет эффективности алгоритма обработки оптической ин- формадии, экономящего время и память ЭВМ, что дает возможность восстановить изображение удаленного объекта в реальном масштабе времени.

Формула изобретения

Устройство для восстановления изображения удаленных объектов, содержащее оптически связанные последовательно расположенные первый Фурье-обьектив и светоделитель, оптически связанные, последовательно расположенные регистратор и второй Фурье-объектив, оптически связанный со светоделителем, и два светоотра- 1жателя, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения восстановления изображения объекта в реальном времени, оно содержит пер- Bbtfi фазосдвигающий клин, расположен- Hbtfi между светоделителем и первым светоотражателем и оптически связан-