Оптическая информационно-поисковая система Советский патент 1993 года по МПК G06K9/76 G11C11/42 

со

с

Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование при разработке систем поиска информации прикладного характера позволяет расширить область применения за счет обеспечения структурированного многоуровневого диалогового поиска. В оптической информационно-поисковой системе реализуются четыре режима работы: запись голограмм описания тематических полей, запись голограмм образцов страниц (микрофильмов), поиск образцов страниц по запросам, воспроизведение найденных страниц. За счет структуризации данных на основе смыслового содержания документов массива и сочетании с обеспечением возможности формирования запросов в реальном масштабе времени в системе обеспечивается оперативный диалоговый поиск информации по ее содержанию в больших массивах первичных документов. 4 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к оптическим информационно-поисковым системам.и может быть использовано при разработке систем прикладного характера с использованием отражения электромагнитных волн.

Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения структурированногомногоуровневогодиалогового поиска.

На фиг. 1 изображена структурная схема оптической информационно-поисковой системы; на фиг.2-4 временные диаграммы режимов работы системы.

Оптическая информационно-поисковая система, изображенная на фиг.1, содержит источник когерентного излучения 1, расширитель пучка 2, первый поляризатор 3, первый дефлектор 4, первый телескопическо-оптический блок 5, первой

полупрозрачное зеркало б, второй поляризатор 7, первую линзу 8, блок смены микрофильмов 9, топографический трехмерный накопитель (ГТН) 10 с блоком управления регистрацией голограмм 11, второй телескопическо-оптический блок 12, второе полупрозрачное зеркало 13, фотоприемник 14, измеритель величины тока 15, блок синхронизации 16, блок формирования напряжения отклонения предметного и опорного лучей 17,18 и поляризации 19, вторую линзу 20, отражающий элемент 21, третий поляризатор 22, третью линзу 23, второй дефлектор 24, отклоняющий элемент 25, четвертую линзу 26, экран 27, блок задания начальных адресов 28, первый-пятый блоки постоянной памяти 29-33, первый-пятый блоки оперативной памяти 34-38, первый-третий регистры 39-41, первый-третий компараторы 42-44, аналого-цифровой преобразоваСОСл СЬ О Ю 00

СлЗ

ель (АЦП) 45, блок переключения напряжеия поляризации 46, блок отображения виуальной информации 47, третий елескопическо-оптический блок 48, протранственно-частотный модулятор 49.

Источник когерентного излучения 1 выполнен в виде лазера.

Расширитель пучка 2 может быть выполнен в виде телескопическо-цптической сисемы (телескопа). .

Поляризаторы 3, 7 и 22 могут быть выполнены из электрооптических и жидкокриталлических элементов, при подаче на которые соответствующих напряжений поляризации плоскость поляризации света может поворачиваться на 90°.

Первый 4 и второй 24 дефлекторы могут быть акустооптическрго или электрооптического типов и должны обеспечивать синхронную адресацию световых пучков в любую позицию ГТН 10 со временем переключения 1 МКС.

Полупрозрачные зеркала 1 и 13 - каждое служит для расщепления светового пучка на два равномощных пучка.

Отражающий элемент 21 предназначен для отклонения пучка.

Линзы 20 и 22 идентичны и дают общее увеличение - 1.

Линзы 8 и 26 обеспечивают фокусировку параллельных световых пучков в плоскости записи голограмм на ГТН 10. ГТН 10 может быть выполнен на основе электрооп- тической среды, допускающей оптическую оперативную запись, считывание и стирание голограммы, - например, такой средой может быть кристалл ниобита лития, легированного железом.

Блок управления регистрацией голограмм 11 предназначен для фиксации сформированных голограмм в соответствующих позициях ГТН 10.

Телескопическо-оптические блоки 5,12,

48предназначены для формирования плоской волны заданных размеров,

Дифракционная решетка 25 служит в качестве пассивного отклоняющего устройства.

Блок смены микрофильмов 9 представляет собой известное электромеханическое устройство иродвижки ленты микрофильмов с датчиком, регистрирующим момент окончания ленты.

Пространственно-частотный модулятор

49может быть выполнен по одной из известных схем оптических управляемых транспарантов.

Блок отображения визуальной инфор

мации 47 может быть выполнен в виде устройства распечатки текстов в алфавите и

шрифтах, аналогичных записанным на голограмме текстов.

Фотоприемник 14 служит для преобразования оптического сигнала в электрический и может быть выполнен, например, в виде одного фотодиода или нескольких соединенных последовательно или параллельно фотодиодов.

Измеритель величины тока 15 выполня0 ется в виде обычного измерителя тока или напряжения с малой инерционностью и высокой чувствительностью.

Экран 27 предназначен для проектирования на него восстановленной голограммы

5 с целью визуального просмотра.

Блоки формирования напряжений отклонений лучей 17 и 18, а также поляризации 19 могут быть выполнены по.известным схемам цифроаналоговых преобразовате0 лей.

Блок задания начальных адресов 28 задает по сигналам извне режимы работы системы, начальное состояние связанных с ним блоков, ввод текстов запросов в систе5 му и может быть выполнен в виде ЭВМ.

Блок синхронизации 16 представляет собой генератор серий синхроимпульсов, работающий в трех режимах.

Блоки постоянной и оперативной памя0 ти 29-38, регистры 39-41, компараторы 42- 44, аналого-цифровой преобразователь 45 выполнены в виде элементов электронно- вычислительной техЦики.

Блок переключения напряжения поля5 ризации 46 может быть выполнен в виде блока постоянной памяти, определяющей соответствующие напряжения поляризации. .

При этом в блок оперативной памяти 38

0 может встраиваться долговременная память для хранения адресов позиций голограмм релевантных документов.

Оптическая информационно-поисковая система работает следующим образом.

5 Существует четыре режима работы системы: запись голограмм описаний тематических полей, запись голограмм образов страниц (микрофильмов), поиск образов страниц по запросам, воспроизведение

0 найденных страниц. Управление работой системы, а именно переключение режимов работы, задание начальных условий работы блоков 17, 18, 19, 47, 36, 38, 6. ввод текста запроса в систему осуществляется извне

5 вводом сигналов в блок задания начальных условий 28.

8 режиме записи голограмм описаний тематических полей начальное состояние блоков формирования напряжений отклонения предметного и опорного лучей 17, 18

соответствует задаваемому из блока 28 адресу позиции ГТН 10, с которой предполагается последовательно начать запись голограмм описаний тематических полей, блока формирования напряжений поляризации 19 так, чтобы предметная и опорная волна проходила к ГТН 10, блока отображения визуальной информации 47 так, чтобы пространственно-частотный модулятор 49 не вносил бы модуляционных искажений, то есть был бы прозрачным для опорного луча. При этом лента микрофильмов в блоке смены микрофильмов 9 устанавливается по первому кадру записи, а пространственно- частотный модулятор 49 может быть исключен из схемы. В этом режиме создаваемый источником когерентного излучения 1 пучок {световая волна), расширенный расширителем пучка 2, пройдя через поляризатор 3, отклоняясь дефлектором 4, и усиленный те- лескопическо-оптическим блоком 5 расщепляется на две части с помощью полупрозрачного зеркала 6. Часть световой волны в качестве опорной с помощью первой линзы 20, отражающего элемента 21, проходя через третий поляризатор 22, третью линзу 23, отклоняясь дефлектором 24. отклоняющим элементом 25 направляется, фокусируясь с помощью четвертой линзы 26, в требуемую позицию ГТН 10. Другая часть светового пучка, прошедшая через полупрозрачное зеркало 6, проходя беспрепятственно через второй поляризатор 7, фокусируясь первой линзой 8, и промодули- рованная образом установленного кадра микрофильма 9, попадает в соответствующую позицию ГТН 10, совпадающую с позицией опорного пучка.

Запись голограмм описаний тематических полей осуществляется в следующей последовательности (см. фиг.2). По сигналу из блока синхронизации 16 из первого блока постоянной памяти 29 считывается в первый блок оперативной памяти 34 список адресов записи ГТН 10, начиная с адреса, заданного при инициации начальных адресов. По сигналу из блока 16 в первый блок оперативной памяти 34 первый из считанных адресов поступает одновременно на вход блоков формирования напряжений отклонения опорного и предметного лучей 18, 17, инициируя, тем самым, отклонение этих лучей дефлекторами 24 и 4. По сигналу из блока 16 инициируется работа блока управления регистрацией голограмм 11, в результате чего установленный образ кадра микрофильма фиксируется на соответствующей позиции ГТН 10. Далее работа системы в рассматриваемом режиме

осуществляется в циклическом порядке: по сигналу из блока 16 блоком смены микрофильмов 9 устанавливая очередной кадр, из первого блока оперативной памяти 34 сле- 5 дующий адрес списка одновременно поступает на вход блоков 18, 17 формирования напряжений отклонения лучей, затем осуществляется проявление записи блоком 11. Циклическая запись прекращается по сиг0 налу, поступающему из блока 9 смены микрофильмов в блок 28, регистрирующему завершение записи кадров заправленной ленты.

В режиме записи голограмм страниц

5 (микрофильмов) документов (далее по тексту - страницы) начальное состояние блока формирования напряжений поляризации 19 обеспечивает прохождение предметного и блокировку объектного лучей. При этом на0 чальное состояние блока отображения визу- альнойинформации47и

пространственно-частотного модулятора 49 аналогично начальному состоянию рассмотренного выше режима и в процессе работы

5 не изменяется. Как фильтр 49 так и полупрозрачное зеркало 13 в этом режиме могут быть исключены.

В этом режиме выделяются три шага: шаг определения тематических областей за0 писываемой страницы, шаг определения свободных адресов в области и шаг записи страницы по определенным на первом шаге областям. На первом шаге предметный пучок света, модулируясь образом записывае5 мого кадра, фокусируясь первой линзой 8 на одной из выбранных голограмм описаний тематических полей ГТН 10, коррелирует с этой голограммой и результат корреляции, расширяясь и увеличиваясь второй телеско0 пическо-оптической системой 12, проходя через второе полупрозрачное зеркало 13,. регистрируется фотоприемником 14. По величине измеренного блоком 15 тока фотоприемника определяется степень

5 корреляции записываемой страницы кадра с соответствующей тематической областью, конечное число которых, выбираемое эвристически, служит для перехода ко второму шагу - шагу записи кадра. На втором шаге

0 осуществляется переключение второго 7 и третьего 35 поляризаторов таким образом, чтобы разблокировать объектную и заблокировать предметную волну. Сканируя позиции голограмм по определенным на первом

5 шаге областям непромодулированным лучом и оценивая степень корреляции соответствующих голограмм описаний тематических полей 10, аналогично с вышеописанным порядком, определяются адреса позиций голограмм, свободные от

записей, т.е. позиции, на которые можно записывать очередные страницы, На третьем шаге осуществляется переключение второго поляризатора 7 с целью разблокировки предметного луча. На этом шаге предметный и объектный лучи используются в том же назначении, что и в выше рассмотренном режиме.

Запись голограмм страниц осуществляется а следующей последовательности (см. фиг.З). По сигналу из блока синхронизации 16 из первого блока постоянной, памяти 29 считывается в первый блок оперативной памяти 34 полный список адресов описаний тематических полей ГТН 10. По каждому из серии сигналов, поступающих из блока синхронизации 16 во второй блок оперативной памяти 35, на его выходе инициируется очередной адрес сканирования ГТН 10, в результате чего в первом регистре 39 голограммы по этому адресу о ГТН 10 сопоставляется величина сигнала фотопрйемни- ка 14, которая сравнивается в компараторе 42 с величиной порога второго блока постоянной памяти 30 и по результату сравнения адрес записывается во второй регистр 40. По адресу, записанному во второй регистр 40, из третьего блока постоянной памяти 31 в третий блок оперативной памяти 36 записывается перечень, полей адресов страниц ГТН 10, сопоставленных с адресами описаний тематических полей, определенных на шаге определения тематических областей записываемой страницы, По завершении серии импульсов из блока синхронизации 16 во второй блок оперативной памяти 35 на блок переключения напряжений поляризации 46 поступает сигнал из блока 16 на блокировку второго поляризатора 7 и дебло- кировки поляризатора 22. Далее в третий блок оперативной памяти 36 поступает из блока 16 серия импульсов, инициирующих сканирование ГТН 10 по адресам, записанным в третий блок оперативной памяти 36, а результате чего по каждому сравнению в третий регистр 41 записывается тройка чисел, состоящая из адреса описания тематического поля, соответствующей ему страницы и величины сигнала фотбприем- ника, поступающего из АЦП 45. Эта вёличи- на сигнала сравнивается во втором компараторе 43 с пороговой величиной четвертого блока постоянной памяти 32 и по результату сравнения записывается в четвертый блок оперативной памяти 37. По завершении серии импульсов в третий блок оперативной памяти 36 на блок 46 поступает сигнал переключения напряжения поляризации, в результате чего деблокируется предметный луч, проходящий через второй

поляризатор 7. Далее в четвертый блок оперативной памяти 37 поступает серия импульсов из блока 16, по каждому из которых на блоки формирования напряжений отклонения лучей 17 и 18 поступает адрес записи очередной голограммы, а затем срабатывает блок управления регистрации голограмм 11, фиксирующий зту голограмму в ГТН 10. По завершении считывания адресов четвер0 того блока оперативной памяти 37 на блоки 9 поступает сигнал смены кадра ленты микрофильмов. Приведенная последовательность циклически повторяется до завершения ленты микрофильмов, призна5 ком чего, как и в предыдущем режиме, служит аналогичный сигнал из блока 9 в блок 28.

В режиме поиска образов страниц по запросам начальное состояние блока поля0 ризации 19 обеспечивает прохождение луча по контуру, с которым сопрягается пространственно-частотный модулятор, при этом луч, направленный на поляризатор 7, блокируется им. В этом режиме выделяется

5 три шага работы: формирование оптического образа запроса, поиск тематических областей запроса, поиск страниц. На первом шаге на вход блока задания начальных адресов 28 вводится текст запроса и по сигна0 лу из этого блока текст запроса выдается в блок отображения визуальной информации 47 для отображения через телескопическо- оптическую.систему48 на пространственно- частотный модулятор 49. На втором шаге

5 пучок света, модулируясь образом запроса, представленным на пространственно-частотном модуляторе 49, фокусируясь четвертой линзой 26 на одной из выбранных голограмм описания тематических полей

0 ГТН 10, коррелирует с этой голограммой, а результат корреляции, расширяясь и усиливаясь вторым телескопическо-оптическим блоком 12, проходя через второе полупрозрачное зеркало 13, регистрируется фото5 приемником 14. По величине измеренного блоком 15 тока фотоприемника определяется степень корреляции текста запроса с соответствующей тематической областью, эвристический выбор конечного числа кото0 рых служит для перехода к следующему шагу - шагу поиска страницы в выбранных тематических попях ГТН 10. На третьем шаге осуществляется сканирование адресов страниц, соответствующих тематическим

5 полям, выбранным на втором шаге, и по степени корреляции образа запроса с образом страницы определяются требуемые страницы.

Поиск страниц после реализации первого шага осуществляется в следующей синхронизованной последовательности (фиг.4). По сигналу из блока синхронизации 16 из первого блока постоянной памяти 29 считывается во второй блок оперативной памяти 35 полный список адресов описаний тематических полей ГТН 10. По каждому из серии сигналов, поступающих из блока синхронизации 16 во второй блок оперативной памяти 35, на его выходе инициируется очередной адрес сканирования ГТН 10, в результате чего в первом регистре 39 этому адресу сопоставляется величина сигнала с фотоприемника 14, которая сравнивается в первом компараторе 42 с величиной порога второго блока постоянной памяти 30 и по результату сравнения адрес записывается во второй регистр 40. По адресу, записанному во второй регистр 40, из третьего блока постоянной памяти 31 в третий блок оперативной памяти 36 записывается перечень полей адресов страниц ГТН 10, сопоставленных с соответствующими им адресами описаний тематических полей. На третьем шаге в третий блок оперативной памяти 36 поступает из блока 16 серия импульсов, инициирующих сканирование ГТН 10 по адресам, записанным на втором шаге в третий блок оперативной памяти 36, в результате чего по каждому сравнению в третий регистр 41 записывается тройка чисел, состоящая из адреса описания тематического поля, адреса соответствующей ему страницы и величины сигнала фотоприемника, поступающего из АЦП 45. Далее величина сигнала в третьем компараторе 44 сравнивается с величиной порога пятого блока постоянной памяти 33 и по результату сравнения записывается в долговременную память, встроенную в блок оперативной памяти 38.

В режиме воспроизведения записей, найденных в режиме поиска, начальное состояние блока поляризации обеспечивает прохождение луча по контуру объектного луча режима записи, при этом луч, направленный на третий поляризатор 22, блокируется им. Воспроизведение записей осуществляется в следующем порядке. По сигналу извне в блок задания начальных адресов 28 инициируется считывание очередного (начиная с первого) адреса из пятого блока оперативной памяти 38, адрес поступает на блок формирования напряжений отклонений опорного и предметного лучей 18, 17, в результате чего луч направляется на воспроизводимую голограмму и на экране 27 представляется ее прообраз.

Таким образом, за счет структуризации данных на основе смыслового содержания

документов массива в сочетании с обеспечением возможности формирования запросов в реальном масштабе времени обеспечивается оперативный диалоговый поиск по содержанию в больших массовых первичных документов, что существенно расширяет функциональные возможности подобных систем.

10

Формула изобретения

Оптическая информационно-поисковая система, содержащая установленные последовательно по направлению распространения излучения источник когерентного излучения, расширитель пучка, первый поляризатор, первый дефлектор, первый теле- скопическо-оптический блок, первое полупрозрачное зеркало, второй поляризатор, первую линзу, блок смены микрофильмов, топографический трехмерный накопитель, второй телескопическо оптический блок, второе полупрозрачное зеркало и фотоприемник, выход которого соединен

с входом измерителя величины тока, установленные последовательно по направлению распространения излучения и оптически сопряженные с первым полупрозрачным зеркалом вторую линзу, отражающий элемент, третий поляризатор, третью линзу, второй дефлектор, отклоняющий элемент и четвертую линзу, оптически сопряженную с голографическим трехмерным накопителем, оптически сопряженный

с вторым полупрозрачным зеркалом экран, блок управления регистрацией голограммы, выход которого подключен к входу гологра- фического трехмерного накопителя, блок синхронизации, блок формирования напряжения отклонения предметного луча, блок формирования напряжения отклонения опорного луча, блок формирования напряжения поляризации, первый-третий выходы которого соединены с входами

соответственно первого-третьего поляризаторов, выходы блоков формирования напряжения отклонения предметного луча и опорного луча подключены к входам соответственно первого и второго дефлекторов,

отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения структурированного многоуровневого диалогового поиска, в систему введены блок задания начальных адресов,

первый-пятый блоки постоянной памяти, первый-пятый блоки оперативной памяти, первый-третий регистры, первый-третий компараторы, аналого-цифровой преобразователь, блок переключения напряжения

поляризации и установленные последовательно по направлению распространения излучения блок отображения визуальной информации, третий телескопическо-опти- ческий блок и пространственно-частотный модулятор, расположенный на оптической оси между четвертой линзой и топографическим трехмерным накопителем, первый вход блока задания начальных адресов управляющим входом системы, выход блока смены микрофильмов соединен с вторым входом блока задания начальных адре- сов.первый-четвертый выходы которого подключены к первым входам соответственно блока формирования напряжения поляризации, блока формирования напряжения отклонения предметного луча, блока формирования напряжения отклонения опорного луча и пятого блока оперативной памяти, пятый и шестой выходы блока задания начальных адресов соединены с входами соответственно блока отображения визуальной информации и блока синхронизации, пер- вый-восьмой выходы которого подключены соответственно к входу первого блока постоянной памяти, первому входу первого блока оперативной памяти, входу блока управления регистрацией голограммы, входу блока смены микрофильмов, первым входам второго и третьего блоков оперативной памяти, входу блока переключения напряжения поляризации и первому входу четвертого блока оперативной памяти, первый и второй выходы первого блока постоянной памяти соединены с вторыми входами соответственно первого и второго блоков оперативной памяти, выходы первого, четвертого и пятого и первые выходы второго и третьего блоков оперативной памяти объединены и подключены к вторым входам блока формирования напряжения отклонения предметного луча и блока формирования напряжения отклонения опорного луча, выход измерителя величины тока соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первым входам первого и третьего регистров, второй выход второго блока оперативной памяти соединен с вторым входом первого регистра, выход которого и выход второго блока

постоянной памяти подключены к первому и второму входам первого компаратора, выход которого через второй регистр соединен с входом третьего блока постоянной памяти, выход которого подключен к второму

входу третьего блока оперативной памяти, второй выход которого соединен с вторым входом третьего регистра, первый выход которого и выход четвертого блока постоянной памяти подключены к первому и

второму входам второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом четвертого блока оперативной памяти, второй выход третьего регистра и выход пятого блока постоянной памяти подключены к первому и второму входам третьего компаратора, выход которого соединен с вторым входом пятого блока оперативной памяти, выход блока переключения напряжения поляризации подключен к второму входу блока формирования напряжения поляризации.

1

eg

Т

i f

WceK .

/.

i Hi

нкгек # &