Способ определения пространственного смещения распознаваемого изображения и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G06K9/00 

Щиг.1

коэффициента масштабного рассогласования, а также повьшение точности и быстродействия устройства, его реализующего. Способ определения пространственного смещения распознаваемого изображения основан на прямом Фурье- преобразовании прошедшего излучения, формировании спектра элементарных оптических сигналов, фильтрации его, обратном Фурье-преобразовании результирующего сЯектра элементарных оптических сигналов и формировании корреляционного оптического сигнала. При освещении транспаранта выделяют на нем два различных фрагмента распознаваемого изображения, а при прямом

и обратном Фурье-преобразованиях осуществляют деление волнового фронта оптического сигнала. Устройство, которое реализует предложенный способ, содержит излучатель 1, коллиматор 2, транспарант 4 входного изображения, Фурье-объективы 6 и 9, зталонный транспарант 7, позиционньй чувствительньй

фотоприемник 10. В способе достигается реализация параллельной обработки информации при определении смещения распознаваемого изображения, его при- . менения, а из конструкции устройства

исключаются движущиеся части и электромеханические узлы. 2 с.п. фг-лы, 2 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к способам определения пространственного смещения распознаваемого изображения и устройствам для их реализации. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности и расширение области применения способа за счет обеспечения возможности определения коэффициента масштабного рассогласования, а также повышение точности и быстродействия устройства, его реализующего. Способ определения пространственного смещения распознаваемого изображения основан на прямом Фурье-преобразовании прошедшего излучения, формировании спектра элементарных оптических сигналов, фильтрации его, обратном Фурье-преобразовании результирующего спектра элементарных оптических сигналов и формировании корреляционного оптического сигнала. При освещении транспорта выделяют на нем два различных фрагмента распознаваемого изображения, а при прямом и обратном Фурье-преобразованиях осуществляют деление волнового фронта оптического сигнала. Устройство, которое реализует предложенный способ, содержит излучатель 1, коллиматор 2, транспорант 4 входного изображения, Фурье-объективы 6 и 9, эталонный транспорант 7, позиционный чувствительный фотоприемник 10. В способе достигается реализация параллельной обработки информации при определении смещения распознаваемого изображения, его применения, а из конструкции устройства исключаются движущиеся части и электромеханические узлы. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области автоматчики и вычислительной техники, а именно к способам определения прост-- ранственного смещения распознаваемого изображения и устройствам для их реализации.

Целью изобретения является повыше- ние быстродействия, точности и расширение области применения способа за счет возможности определения коэффициента масштабного рассогласования и повьш1ение точности и быстродействия устройства, его реализующего.

На фиг. 1 изображена схема, няющая принцип определения пространственного смещения распознаваемого изображения; на фиг. 2 - оптическая схема устройства, реализующего пред- ложенньй способ.

Устройство содержит излучатель 1, коллиматор 2, две внеосевые апертур- ные диафрагмы 3, транспарант 4 входного изображения, делитель 5 волнового фронта, первый Фурье-объектив 6, эталонный транспарант 7, второй делитель 8 волнового фронта, второй Фурье-объектив 9 и прзиционно-чув ствительный фотоприёмник 10.

Способ осуществляют следующим образом.

Пусть Е(х, у) и , у) - распределение освещенности соответственно в эталонном и распознаваемом изоб- ражениях, отличающихся друг от друга только за счет наличия линейных (/5х, йу) , углового ( tf 5) и масштабного

5

30

40

55

45

50

(Л/i 0,02) рассогласований (фиг. 1). Осуществляют независимую оптическую корреляцию двух различных фрагментов распознаваемого изображения с эталонным изображением, причем величины смещения геометрических центров выделенных фрагментов от геометрического центра всего сравниваемого изображения выбирают из условия, что подобные им участки не выходят за пределы эталонного изображения:

|х,, (1 ) -f Jsin4 « + + (1 -лЭг«) Т cosM - x,

1У1.гИСУв (1 ) -M cosif«- - Cxgd -4/5„)-г J sin ч уи -dy,

где 2 X 2 у - размеры эталонного изображения, обусловленные наличием кадровой рамки (кадрового окна); . Л х, ду , dif-; максимально возможные линейные, угловое и масштабное рассогласования ; между сравниваемым и эталонным изображением;

2 г - диаметр каждого из вьщеленных фрагментов, которьй выбирается из энергетических соображений с учетом информатив4/Ь

W

51597887

ной емкости изображения.

Смещение корреляционных откликов в соответствующих корреляционных полях определяется величинами смещения геометрических центров выделенных фрагментов распознаваемого изображения (с освещенностями Е (х, у), (х, у) относительно подобных им участков эта- Q лонного изображения (с освещенностями Е; Сх у), Е ; (х, у). Из фиг. 1

ЛХ т X,

y,u sinK

ulb+ 1.

-у-И - ()

+ I

(| arctg

(bx, -AxQCy, - y ) - (y, - y, )(x, - xQ (YJ y-f) /) ( ЛУ,) (y,-y, )-(лх,-)х,)(х,-х,)

.fl- лГ ( - J - (y. - y.)

P J(Xj - X, + ax, -ax,) + (y, -y ay, -j y,

Наличие аналитических зависимостей между смещениями корреляционных откликов и величинами линейных, углового и масштабного рассогласований позволяет проводить их определение параллельно, что приводит к увеличению быстродействия и точности предложенного способа, а также к расширению области за счет возможности определения коэффициента масштабного рассогласования.

Устройство, реализующее предложенный способ работает следующим образом. Волновой фронт, сформированный излучателем 1, пройдя через коллиматор 2, преобразуется в плоскую волну, которая затем последовательно модулируется внеосевьми диафрагмами 3, транспарантом 4 входного изображения и первым делителем 5 волнового фронта. В задней фокальной плоскости первого Фурье- объектива 6 формируются два разнесенных и не перекрьшающихся (в геометрическом приближении) волновых фронта, комплексные амплитуды каз 1;ого из которых пропорциональны Фурье-объективу от амплитудного коэффициента пропускания выделенных фрагментов транспаранта 4. Установленные в задней фокаль-:. ной плоскости первого Фурье-объектива

ду - у, COS If - х, sin If .

V V + 1

1Л/Ц- 1

X,

У

ax + у.sin Ч - X, cos cf .

1 - ,

ay - y,cos f - Хд sintjp .ЛР + 1

r откуда можно получить

+ I);

5

0

о

S

5

6 эталонный транспарант 7 и второй делитель 8 волнового фронта модулируют казвдый из полученных волновьк фронтов таким образом, что распределение поля в задней фокальной плоскости второго Фурье-объектива 9, передний фокус которого совмещен с задним фокусом первого Фурье- о6ъектива 6, в первом дифракционном порядке описывается суперпозицией разнесенных и не перекрывающихся (в геометрическом приближении) функций взаимной корреляции коэффициентов пропускания вьщеленных фрагментов входного транспаранта и идентичных (подобных) им участков эталонного транспаранта, т.е. транспаранта, с которого по предложенной схеме был записан голографический фильтр эталонного изображения. При малых угловых () и масштабных (л 0,02) рассогласованиях функции взаимной корреляции имеют резкие максимумы, причем корреляционные поля разнесены за счет наличия в схеме второго делителя 8 волнового фронта. Величины смещений корреляционных откликов в соответствующих корреляционных полях однозначно связаны с величинами рассогласований между сравниваемыми изображениями соотношениями. Вторичная обработка информации и вычисление величин линейных, углового и масштабного рассогласований между изображениями осуществляется в электронном тракте, входным устройством которого является позиционно-чувствительный фотоприемник 10.

Таким образом, повьш1ение точности и быстродействия предложенного устройства достигается за счет отсутствия в его конструкции движущихся частей и электромеханических узлов.

Формула изобретения

осуществляют деление волнового фронта оптического сигнала.

2. Устройство для определения пространственного смещения распознаваемого изображения, содержащее последовательно расположенные, оптически связанные излучатель и коллиматор, транспарант входного изображения, оптически связанные первый Фурье-объектив и эталонный транспарант, оптически связанные второй Фурье-объектив и по- зиционно-чувствительный фотоприемник, выход которого является выходом устройства, причем транспарант входного изображения размещен в передней фокальной плоскости первого Фурье-объ- ектива, эталонный транспарант размещен в задней фокальной плоскости первого Фурье-объектива и передней фокальной плоскости второго Фурье- объектива, а позиционно-чувствительный фотоприемник размещен в задней фокальной плоскости второго Фурьеобъектива, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит две внеосевые апертурные диафрагмы, расположенные в передней фокальной плоскости первого Фурье- объектива между коллиматором и транспарантом входного изображения и оптически связанные с ними первый делитель волнового фронта, расположенной между транспарантом входного изображения и первым Фурье-объекти- вом и оптически связанный с ними, и второй делитель волнового фронта, расположенный между эталонным транспарантом и вторым Фурье-объективом и оптически связанный с ними.