УСТРОЙСТВО КОГЕРЕНТНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ФИЛЬТРАЦИИ Советский патент 1971 года по МПК G06F17/14 G06K9/00 

Изобретение относится к устройствам распознавания образов, а именно к системам согласованной оптической фильтрации изображений.

Известно устройство когерентной оптической фильтрации изображений, содержащее источник когерентного света, коллиматор для равнОМерного освещения входного транспаранта, транспарант, на котором записывается сигнальная функция в виде светового распределения, содержащая изображения опознаваемых символов, линзу, осуществляющую прямое преобразование Фурье, в результате которого в частотной плоскости образуется спектр сигнальной функции; оптический фильтр; линзу, с помощью которой производится обратное преобразование Фурье и формирование в выходной плоскости фильтрованного сигнала; преобразователь светового поля в электрический сигнал, обеспечивающий возможность регистрации заданных изображений.

В случае опознавания более чем одного заданного изображения, необходима механическая смена фильтров-голограмм с помощью лентопротяжных механизмов (или вращающихся дисков), причем точность установки кадра в лентопротяжных механизмах должна быть не хуже 0,02 мм.

известных заранее изображений, произвольно расположенных по входной плоскости.

Известное устройство отличается необходимостью предварительного изготовления набора согласованных фильтров, что довольно трудоемко, требует отдельной установки и занимает много времени. К установке согласованного фильтра в частотной плоскости относительно оптической оси предъявляются жесткие

требования (особенно сильно ухудшаются избирательные свойства фильтрующего устройства при смещениях согласованного фильтра перпендикулярно оптической оси). Кроме того, настройка узла, осуществляющего смену

фильтров, - трудоемкая и довольно сложная операция.

Цель изобретения-снижение трудоемкости и сложности изготовления согласованных фильтров и улучщение избирательности устройства фильтрации.

Это достигается тем, что между колламатором и первой фокальной плоскостью установлен переключатель светового потока, в первой фокальной плоскости дополнительно размещены транспаранты эталонов и непрозрачная маска диафрагмами, а во второй фокальной плоскости линзы-преобразователя расположен прозрачный светочувствительный мазаписи и стирания согласованных фильтровголограмм.

В качестве переключателя светового потока можно применить непрозрачную маску с фигурным вырезом определенных размеров или дефлектор оптического излучения. Как пример реализации устройства рассмотрим вариант, в котором использована непрозрачная маска с фигурным вырезом.

На фиг. 1 показан общий вид устройства, где 1 - источник когерентного света, 2, 3 - линзы коллиматора; 4 - непрозрачная маска; 5 - фигурный вырез; 6 - лентопротяжные механизмы; 7--диафрагма; 5 -транспарант с сигнальной функцией; 9 - транспарант с эталонными изображениями; 10 - линза, выполняющая прямое преобразование Фурье; 11 - прозрачный светочувствительный материал; 12 - линза, выполняющая обратное преобразование Фурье; 13 - преобразователь двумерного светового потока. На фиг. 2 дано схематическое изображение непрозрачной маски с диафрагмами, где 14 - окно, соответствующее транспаранту сигнальной функции; 15 - окно, соответствующее транспаранту эталонного изображения; 16 - диафрагма, предназначенная для создания точечного источника света.

Источник когерентного света 1 коллимируется линзами 2, 3. Перед входной плоскостью Р1 размещена непрозрачная маска 4 с фигурным вырезом 5. Она последовательно перекрывает и пропускает световой поток, падающий на входную плоскость PL Форма выреза в маске, его размеры и место расположения зависят от размещения во входной плоскости Р1 диафрагмы 7, служащей для создания точечного источника света, транспаранта 8 сигнальной функции и транспаранта 9 с эталонными изображениями. Расположение транспарантов и диафрагмы {см. фиг. 2) является ориентировочным. Смена транспарантов производится лентопротяжными механизмами 6. С помощью линзы 10 последовательно производится запись фильтра-голограммы на прозрачном светочувствительном материале 11 и операция фильтрации. Светочувствительный материал, допускающий многократность цикла записи и стирания, размещен в частотной плоскости Р2. В случае обнаружения заданного образа линза J2 образует в выходной плоскости РЗ выходной световой сигнал, регистрируемый преобразователем 13.

Для согласования действия всех элементов предлагаемого устройства необходим блок электронного управления, в котором вырабатываются электрические сигналы, управляющие работой отдельных узлов (на чертеже не показан).

Устройство работает следующим образом. Прежде всего установим, что при работе предлагаемого устройства маска 4, последовательно перекрывающая я пропускающая световой поток, может занимать три определенных положения:

I - световой поток перекрыт;

П - световой поток падает на транспарант с эталоном и диафрагму (запись согласованного фильтра-голограммы);

III-световой поток падает на транспарант с сигнальной функцией (операция фильтрации).

Перед началом фильтрации блок электронного управления устанавливает маску в положение I, тем самым световой поток в плоскости Р1 перекрыт и не проходит к плоскости Р2. При подаче во входную плоскость Р1 первого кадра с сигнальной функцией одновременно подается первый эталон из набора опознаваемых изображений и соответствующим способом подготавливается для записи прозрачный светочувствительный материал //, расположенный в частотной плоскости Р2. Затем маска переводится в положение II. Световой поток падает на транспарант 9 и диафрагму 7, проходит через лннзу 10 и фиксируется на светочувствительной поверхности материала 11, образуя фильтр-голограмму. Время экспозиции выбирают, исходя из чувствительности материала. Фильтр-голограмма автоматически занимает свое оптимальное положение (полностью отсутствуют сдвиги относительно оптической оси). Затем блок электронного управления переводит маску в положение 1П, и световой поток проходит через транспарант с сигнальной функцией.

Линза 10 осуществляет преобразование Фурье от светового распределения, имеющегося на выходе транспаранта. Далее на световое распределение воздействует согласованный фильтр-голограмма, расположенный в плоскости Р2. Линза 12 производит обратное преобразование Фурье светового распределения, прошедщего через согласованный фильтр.

После линзы 12 образуются три световых потока в соответствии с особенностями фильтра-голлограммы. Один из потоков, яв ляющийся полезным, с помощью преобразователя 13 двумерного светового потока преобразуется в одномерный электрический сигнал, несущий необходимую информацию. При наличии искомого изображения на транспаранте сигнальной функции в выходной плоскости образуется яркостная отметка, фиксируемая преобразователем 13. Если опознавание изображения с помощью фильтра, полученного с первого эталона, не происходит, маска устанавливается -в положении I, согласованный фильтр стирается, и подается второе изображение. Затем маска переводится в положение II, записывается новый фильтр-голограмма, и повторяется процесс фильтрации. При отсутствии искомого изображения на транспаранте сигнальной функции в случае перебора всех эталонных изображений для анализа в фильтрующее устройство подается следующий кадр и т. д. Результаты фильтрации обрабатываются электронными системами и регистрируются.

Предмет изобретения

1. Устройство когерентной оптической фильтрации, содержащее источник когерентного света, коллиматор, линзы прямого и обратного преобразования Фурье светового потока, транспаранты сигнальных функций, расположенные в первой фокальной плоскости, и преобразователь двумерного выходного светового потока, отличающееся тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления согласованных фильтров и улучшения избирательности устройства фильтрации, между коллиматором и первой фокальной плоскостью установлен переключатель светового потока, в первой фокальной плоскости дополнительно размещены транспаранты эталонов и непрозрачная маска с диафрагмами, а во второй фокальной плоскости линзы-преобразователя расположен прозрачный светочувствительный материал для многократного цикла записи и стирания согласованных фильтров-голограмм.

2. Устройство по ц. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, в качестве переключателя светового потока применен дефлектор оптического излучения.

tSiiz.Z

73