Способ считывания, передачи и воспроизведения трехмерного изображения и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G02B27/22 

ел

со

ел

СО

тионости пепедачи изображения за счет у сньнюния потерь информации по пространственной, спектральной и временной координатам оптического сигнала. Основным принципом, положенным в основу изобретения, является последовательность представления информации о пространственных характеристиках объектов в виде набора распреде- леиий интенсивности падающего излучения на заданную поверхность в зависимости от угла падения для множества точек заданной поверхности. Лля осуние и преобразование в пространство изображений через ij-ю диафрагму осуществляют последовательно, за счет чего снимаются ограничения на пропускную способность канала связи. Л.ля реализации способа излучение последовательно пропускают через ij-ю ячейку управляемого транспаранта 6, собирают объективом на торец волоконно- оптического жгута 1, а с его выходного торца преобразуют объективом 9 через ij-ю ячейку транспаранта 10 в пространство изображений. Лля синхро

Изобретение относится к технике получения, передачи и обработки трехмерной оптической информации и может быть использовано для создания систем объемного телевидения, трехмерных индикаторов, в робототехнике - для систем технического зрения, для объемной визуализации предметов, расположенных внутри замкнутых объемов и недоступных непосредственному наблюдению, а также в устройствах обработки оптической информации. Целью изобретения является повышение информативности передачи изображения за счет уменьшения потерь информации по пространственной, спектральной и временной координатам оптического сигнала. Основным принципом, положенным в основу изобретения, является последовательность представления информации о пространственных характеристиках объектов в виде набора распределений интенсивности падающего излучения на заданную поверхность в зависимости от угла падения для множества точек заданной поверхности. Для осуществления данного принципа после деления светового пучка от объекта на N пучков в пространстве оптическое преобразование каждого IJ - го пучка в плоскость считывания, считывание, передачу его интенсивности в плоскость воспроизведения, воспроизведение и преобразование в пространство изображений через IJ-ю диафрагму осуществляют последовательно, за счет чего снимаются ограничения на пропускную способность канала связи. Для реализации способа излучения последовательно пропускают через IJ-ю ячейку управляемого транспорта 5, собирают объективом 6 на торец волоконно-оптического жгута 1, а с его выходного торца преобразуют объективом 9 через IJ-ю ячейку транспаранта 10 в пространство изображений. Для синхронизации работы транспарантов используются два синхрогенератора 7 и 11 с каналом 3 передачи синхросигналов. Для инвертирования трехмерного изображения плоскость считывания совмещают с плоскостью воспроизведения. 2 с.4 з.п. ф-лы, 5 ил.

ществления данного принципа после де- низации работы транспарантов испольления светового пучка от объекта на N пучков в пространстве оптическое преобразование каждого ij-ro пучка в плоскость считывания, считывание, передачу его интенсивности в плоскость воспроизведе(ил, воспроизведе20

зуются два синхрогенератора 7 и 11 с каналом 3 передачи синхросигналов. Для инвертирования трехмерного изображения плоскость считывания совмещают с плоскостью воспроизведения. 2 с., 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике получения, передачи и обработки трехмерной оптической информации и может быть использовано для создания cиcтe объемного телевидения, трехмерных ин- дикаторов, в робототехнике - для систем технического зрения, для объемной визуализации предметов, расположенных снутри замкнутых объемоп и недоступных непосредственному наблюдению, а также а устройствах обработки оптической информации.

Цель изобретения - повышение информативности при передаче трехмерных изображений.

На фиг.1 показана схема, поясняющая способ считывания, передачи и воспроизведения трехмерного изображения; на фиг.2 - схема передачи пучка излучения по единичному световоду, на фиг.З - схема передачи пучка излучения, через многожильный когерентный световод {волоконный жгут); на фиг. устройство считывания, передачи и воспроизведения трехмерной оптической информации; на фиг.З - входной и выходной преобразователи.

На схеме (фиг.1) 1-3 совокупность точек, образующая трехточечный трехмерный объект, 4 - совокупность приемных элементов, индексом i обозначен i-й, индексом j - j-й приемные элементь, 5 - объектив, 6 - заданная приемная поверхность для рас

зуются два синхрогенератора 7 и 11 с каналом 3 передачи синхросигналов. Для инвертирования трехмерного изображения плоскость считывания совмещают с плоскостью воспроизведения. 2 с., 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

5

0

д

пределений освещенности, I i, 2 i, З i - точки поверхности, Е(х) )- распределение интенсивности в плоскости считывания для i-ro элемента, I j, 2j, точки поверхности, Е(х) j - распределение интенсивности для j-ro элемента, направление передачи распределений интенсивности; 8 - излучающая поверхность для распределения интенсивности, , ZS, - точки поверхности, соответствующие переданному 1-му распределению интенсивности, а , , З) - j-му рас- пределению, 9 - объектив, 10 - сово- 0 купност ) излучающих элементов, 1 , ,3 - совокупность точек, образующая изображение трехточечного трехмерного объекта.

На схеме (фиг.2), где показана передача пучка излучения по единичному световоду 11 - единичный световод, 12 - входной пучок излучения, 13 - выходной конус излучения, tf- угол падения входного пучка, угол раскрыва выходного конуса.

На схеме (фиг.З). которая иллюст-- рирует передачу пучка излучения через многожильный когерентный световод (волоконный ) , - волоконный жгут.

Усгрийство считывания, передачи и воспроизведения трехмерной оптической информации (фиг. 4) содержит воло5

5

icoi.HoiH жгут. 1, блок 2 считывания4

канал 3 передачи ci HxpocnrtianoB, бло t воспроизведения, объектив 5, управляемый транспарант 6, синхрогенера- тор 7 входного преобиазователя, объектив 9, управляемый транспарант 10, синхрогеиератор 11 выходного преобразователя, трехмерный объект 13, изображение И трехмерного объекта.

Входной и выходной преобразователи содержат усилитель 8 яркости изображения входного преобразователя, усилитель 12 яркости или рассеивающий элемент выходного преобразователя .

На элемент i (фиг.1) из совокупности приемных элементов k попадают пучки лучей 1i, 2i, 3i, характеризующие угловое распределение интенсивности для i-ro элемента при воздействии излучения tpexMepHoro трехточечного объекта, образованного совокупностью точек 1-3. Совокупность приемных элементов 4 является в данном примере совокупностью элементов упраляемого транспаранта, последовательно устанавливаемых в режим пропускания излучения. После прохождения объектива 5 пучки лучей Ь, 2i, 3i .обрадуют на заданной поверхности 6 коор динатное распределение освещенности Ej(x), соответствующее угловому распределению интенсивности для i-ro элемента в плоскости транспаранта , Аналогично пучки лучей j, 2j, 3j образуют на заданной поверхности 6 распределение освещенности Еу(х), соответствующее угловому распределению интенсивности для j-ro элемента в плоскости транспаранта 4.

После передачи полученных распределений освещенности в направлении, указанном стрелкой 7, до излучающей поверхности 8 и включения соответствующих элементов транспаранта 10 получают трехмерное изображение трехмерного объекта, образованное совокупностью точек 1 , 2 , 3 . Для геометрического построения изображения достаточно только двух распределений: i.-ro и j-ro, что отражено на Фиг . 1 , промежуточные точки: 1

3 i характеризуют

прохождение излучения для формирования углового распределения интенсивности i-ro излучающего элемента. Аналогичное назначение имеют точки I j, 2 |, З , , 2 |, для j-ro излучающего элемента.

Как видно из Фиг,1, трехмерное

изображение 1

3

является

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

псевдоскопичес.ким по отношению к самому объекту I , 2 , 3 , т.е. его глубина инвертирована (точка 3 по отношению к точкам 1 и 2 изображения и точка 3 по отношению к точкам 1 и 2 объекта имеют противоположное расположение). Лля получения трехмерного изображения, ортоскопи- ческого по отношению к считываемому, согласно предлагаемому способу осуществляют инверсию считываемого или воспроизводимого изображений.

Свойство инвертирования глубины изображения предлагаемым способом считывания, передачи и воспроизведения трехмерной оптической информации можно использовать непосредственно для решения задачи инвертирования, иллюстрацией которой может служить фиг.1 при совмещении плоскостей 6 и 8.

Изменение направления лучей в соответствии с фиг.1, падающих и исходящих из такой плоскости, можно в простейшем варианте достичь размещением в этой плоскости рассеивающего элемента. Двойное преобразование объемного изображения по предлагаемому способу позволяет получить объемное изображение, ортоскопическое считываемому.

Устройство (фиг.) работает следующим образом.

Излучение, рассеянное и излученное объектом 13, попадает на блок 2 считывания, в выходной плоскости которого (на входном торце световоло- конного жгута 1) последовательно формируются распределения интенсивности, соответствующие включенным элементам транспаранта 6. включение-выключение элементов транспаранта определяется сигналами управления, поступающими от синхрогенератора 7. Объектив 5 служит для согласования размеров управляемого транспаранта с входным торцом волоконного жгута 1. По волоконному жгуту 1 сформированные распределения освещенностей передаются в плоскость воспроизведения блока воспроизведения. Одновременно по каналу 3 передачи синхросигналов передается информация о номере передаваемого распределения интенсивности (о номере включенного элемента управляемого преобразователя формирует сигнал включения аналогичного элеcCij: i- . , „- т;-;- 1:0 л ме .

Ь ХО, .: С ,: : Ч tJf).nOKOHHO -O Ж утп 1 ,

пройдя с ьектип 1C Сиюка воспооиз- вс/ .сния, :Ьорм1.|рует углслюе оаспреле- лоние М111Я г;лл данного вкгючен- HOi о H. f-i.LHTa траяспаромта, анало- nii-.Mioe :: тызaf; oчy. В iipouecce фор- г .ирог.../- | 1 я о : ,-и- ого мзооражения 1 j oGiiCKTo 13 на ,С блока 4 воспро- и 3 Е С; , с V- J м: п о с л ел о U а т р л ь н о в о с с т а н а в - ли . я у. ;и:сппг.г ,Рленип излу- -iiji.. . / Г пссх элементов управляом.о- Г -у . icn-;; -и та 1 О .

;апл;-;; -лс :: пс рсдами синхросиг на- лог С Т rjxo, о .; вмхол юму преобра- зопате;;:о iin -i , )чет меняться Е запис;1: : С;:- )емсми устГ Оигл Г;0 1 j-: ;, / -от построення c, iiixno eiici:r I роь 7. Ни г реобразо- Бат :псй 2 : i. ко. а: т пяого, или ка naccv: : Л10го устройс гЗ-т, Г риненение :асси змой си-:: ;.;;)Г -мсратора, вс г,о:1ь::1 :гс:: -дч : ; . тоебуSJ i. iv4lj,, ; ОППсЮатуГ ,,-. .: f;.vM vi , слсяопа т ельио , ре:, (. i . f:, меньшем объс -ю . Г)c le/ ;a V .-. i - моч- i-io г,С .;.; :. r;iiT ь : . L .;

сьетовг-п , В э1О - сру-.-:0 / г -- -.ii

СИГН.ЛС З па с Р Г; .-;,;; :i , ; .; ; ПОСТ , ..

.пС - . Ч-;- .о-пого П |: .; )

pd J с . . . 1 i . , - с .

мто , :п.-1 ifOfP ., Си ,vi. i l. V С; ... :;- : р;: 1- ЦИи и ncj. . ...IL: - ,.L-i . ;;., u- .il.n:..- форм; / У;.;; ., -i: : . I O ;.):,,: i ;; . ; ...i ИНТгнС - HOC i M rnu ; -: ; Л:. :- vLM itl ИЗйТ СЛ ,-::, -. -. ;. .; ,., : ,,p.Ж НИР, ЛЧЗЛ . ГМ- 1 . Ч К: R; ,; I

уси.питспь 12 fip -pc v- 111 jp. ; : b X)КЭ ч Г :р :il i ; . ПС: .,

Лл;- t:i р.ги. и:;:: И : : 1 ;.. . ;

потерь по углам по л-- ни г по г рп г:м,;|.; с нулевыми .1 палеммп i :.::

и Д.ПЯ ncr. : . ;; I -- .IJ ieH ; I г :: Г ;j ;г,|-1:1ранта cr),.: iiet i . с .сн7рг( 1;:чь1М1. в варианте -тпС Кп носпро кзпг-яопии (фиг. 5) испол:. porco .irijjoiKi u элемент 1 1.

, I. M.. vi : . . ,; . li

BOCi :рои; -и.;.,. 1 ;м;1 f.,. : - . ;:. w;-t-tL n , Пг. лк ;j:oi .: п- .ч СН -: POI j

ПуМКг Н ПГГ)Г iiffiirffie иа :: ЭЛ Ч,Н г ных iiy tiM -.;; rM jiOp.-, - -,, с ;i i l 4iji:KnC7

iprof iDaзовасие кажд т о ij-fo пучка n плоскость считывания, считывание и горслачу распределен 1Я интенсивности каждого ij-ro пучка по каналу связи с сохранением его пространственного положения в плоскость воспроизведения, воспроизведение и оптическое преобразование переданного распределения пучки в пространство изображений через ij-ю диафрагму размером зХ, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения информативности, оптическое преобразование каждого ij-ro пучка а плоскость считывания, считывание, передачу его распределения интенсивности по каналу связи, воспроизведение и преобразование в пространство изображений через ij-ю диафрагму производят последовательно во времени и так чтобы в плоскостях считывания и чос- произведения ij-e сечение пучка было .максимально.

2,Способ по п, 1 , о т л и ч а 10 - щ и -Л с р тем, что, с целью инвертирования изобретения, воспроизведение : : оптическое преобразоЕан -1с в прост- .тро изображений каждого ij-ro

пу ка ПРОИЗВОДЯТ непосредственно после счи1ыца1-1ия,

пос/ .едовательно установленных т in/;i тулного уп завляемого матри .чюго TfiK-rfi.-ii.iai-iTa с подключенным к нему г ср гьг синхрогенератором и объектива

: :- - п передачи информации выполнен , регулярного оолоконно-оптичес.( с. , пходной и выходной торцы

.nop i M o пасположемь соответственно ,- гипскогтях сч1-1тывания и воспроиз;i .rv Hir, бпок воспроизведения выпо.п- I Ci п виде последовательно устаноз- iCi Mi x объектива и амплитудного уп г ч- гяемого матпичного транспаранта с подключенным к нему вторым синхро- rjii jpaTopoM, а оба cs iHxporeHepaTopa 1:оелинеьи: дРУг с другом каналом пе- |1 ;Л.З - ч ci чхпосигналов.

i. ; г по ист во по п.З, о т л и и а м . и с тем, что в плоскости ...чи r.ir.r.n: . перед торцом волоконно- :)1Т1 J f сс-го чгута установлен усили- (О.Г1- т- изобрам ений.

Фиг.1

1531059

Фиг.}