Оптоэлектронный коррелятор изображения Советский патент 1992 года по МПК G06F3/00 

Изобретение относится к технике опто- электронной обработки информации, а более конкретно к устройствам оптоэлектронных корреляторов и систем обработки аналоговой информации в реальном масштабе времени, и может быть использовано для распознавания образов, слежения за объектами или фильтрации сигналов, задаваемых в форме оптического изображения и т.п.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей путем обработки полутоновых изображений.

На чертеже приведена схема коррелятора.

Коррелятор содержит множительно-за- поминающий блок, состоящий из фоторези- стивного слоя 1 и терморезистивного слоя 2, помещенных между пленочными электродами 3 и 4, причем один из них - электрод 4 прозрачен для светового потока, эти слои нанесены на прозрачную подложку 5. Терморезистивный слой 2 имеет тепловой контакт с теплоотводящим элементом 6.-Между электродами 3 и 4 приложено напряжение питания.

Проекционный блок б в режиме записи фокусирует опорное изображение на поверхности фоторезистивного слоя 1. К электродам 3 и 4 прикладывается напряжение записи U 1. После записи питающее напряжение снижается до величины рабочего напряжения U 2, а проекционный блок фокусирует на поверхности слоя 1 второе (сравниваемое) изображение.

Оптоэлектронный коррелятор работает следующим образом (фиг. 2).

Исходное состояние устройства Стирание. Коррелятор может неограниченно

-ч ся

о

долго находиться в этом состоянии, которое достигается при двух режимах работы.

А. В темноте (при отсутствии изображения на приборе). Напряжение питания может быть приложено.

Б. При отсутствии (малом уровне) питающего напряжения, На прибор может проецироваться изображение.

При отсутствии питающего изображения ток через структуру не течет. В темноте сопротивление фоторезистивного(ФР) слоя 1 также достаточно велико, чтобы ток через структуру не тек. В обоих случаях мощность в объеме терморезистивного (ТР) слоя 2 не выделяется и его температура уравнивается с температурой теплоотводящего элемента 6, т е. становится одинаковой по площади. В режиме Запись опорного изображения к коррелятору прикладывается определенное напряжение питания (U 1), а на ФР-слой 1 при помощи проекционного блока 7 проецируется изображение. Сопротивление освещенных участков ФР-слоя 1 падает и через них и расположенные под ними участки ТР-слоя 2 начинает течь ток. Протекание тока вызывает (в соответствии с законом Джоуля Ленца) выделение мощности, что ведет к нагреву соответствующих участков ТР-слоя 2. Нагрев, зависящий от величины протекающего тока, определяется сопротивлением участков ФР-слоя 1, т.е. зависит от величины освещенности его поверхности. Таким образом, опорное изображение преобразуется в эквивалентное ему распределение нагретых участков ТР-слоя 2, Поскольку сопротивление ТР-слоя 2 однозначно определяется их температурой, то температурному портрету опорного изображения соответствует адекватная картина распределения сопротивления ТР-слоя 2.

Коррелятор обладает определенным внутренним усилием, поскольку протекающий ток вызывает нагрев терморезистора и, соответственно, уменьшение его сопротивления, что уменьшает общее сопротивление протекающему току и (при постоянном питающем напряжении) увеличение тока. Этот процесс стабилизируется при каком-то значении тока, определяемом остаточным сопротивлением ФР-слоя 1 и крутизной зависимости сопротивления ТР-слоя 2 от температуры.

Возникающий в результате записи опорного изображения перегрев имеет динамический характер, так как при возникно- вении градиента температур между соседними участками ТР-слоя 2 начинается процесс теплопередачи, ведущий к выравниванию температур, т е. стиранию записанного изображения Из-за малой толщины и большой площади теплопроводящие свойства ТР-слоя 2 весьма энизтропны, и отдача тепла от перегретых участков происходит в основном теплоотводящему элементу 6. Скорость выравнивания температуры (т.е. время сохранения записи) зависит от физических свойств ТР-слоя 2: теплоемкости и теплопроводности,

Отдача тепла в обратном (через ФР- слой 1) направлении невелика, так как можно использовать ФР-слой 1, и подложку 5 с малой теплопроводностью.

Собственно Рабочий режим наступает после записи изображения. Этот режим имеет несколько различий при использовании прибора в качестве либо коррелятора двух изображений, либо автокоррелятора. Напряжение питания снижают до уровня (U2), обеспечивающего протекание через структуру малого измерительного тока, не вызывающего существенного выделения мощности в объеме ТР-слоя 2, а на ФР-слой 1 проецируют второе (сравниваемое) изображение. Теперь значение суммарного тока, протекающего через прибор, определяется суммой токов через элементарные участки, а в каждом из них ток определяется последовательно

соединенными сопротивлениями ФР-слоя 1 (зависящего от проецируемого в данный момент изображения) и ТР-слоя 2, сопротивление которого определяется перегревом, возникшим при записи опорного изображения (фиг. 3).

I / / d I dx dy ;

х у

40

d |

а офр d ftp

«офр + d tfrp

45 ОФР f 1 (Фсрзв); ovp h (Фопорн);

х у

d офр d grp 1 .

„ I1 j Ux Ov -

d офр + d Отр

IX Uy

U//

х у

d fl(t cpaBH) d h (Фопорн) . d f 1 (Фсравн) + d 12(ФопоРн) °X dy

55

Таким образом, суммарный ток пропорционален интегралу свертки двух изображений - опорного и сравниваемого.

При работе в режиме эвтокоррелятора, т.е. при определении измерений во времени одного, непрерывно проецируемого изображения, после записи изображения его не убирают, а напряжение питания снижают до уровня (U2). Стирание изображения в этом случае происходит отключением напряжения питания.

Формула изобретения

Оптоэлектронный коррелятор изображения, содержащий источник питания и расположенные последовательно на оптической оси проекционный блок и множи- тельно-запоминающий блок, состоящий-из последовательно нанесенных на прозрач0

5

ную подложку первого прозрачного элект рода, фоторезистивного слоя и второго электрода, причем электроды подключены к выходам источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей путем обработки полутоновых изображений, в него введен теплоотво- дящий элемент, между фоторезистивным слоем и передней поверхностью второго электрода множительно-запоминающего блока размещен терморезистивный слой, обладающий отрицательной температурной зависимостью, а задняя поверхность второго электрода непосредственно присоединена к поверхности теплоотводящего элемента.

Изобретение относится к технике опто- электронной обработки информации. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей оптоэлектронного коррёТТятора путём обработки полутоновых изображений. В оптоэ- лектронный коррелятор введен теплоотводящий элемент, а между фоторе- зистивным слоем и передней поверхностью второго электрода множительно-запомина- ющего блока размещен терморезистивный слой, обладающий отрицательной температурной зависимостью. Задняя поверхность второго электрода непосредственно присоединена к поверхности теплоотводящего элемента. 3 ил.

: ,, .

, .

« .

f Г i Л i Т « „I

:-..;: :.... . . . . « у

Фиг. 1

Ф

изображение

и

4 4

- 8езразличное сос/яояяие

Фиг. 2

//ЗУ$ООМЈ№/Ј

т Фр-мое(2)

Нялряже/а/е Путная

Фие.З