ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР1 БИ6/: Советский патент 1972 года по МПК G06E3/00 G06G7/19 

Изобретение относится к информационной технике, в которой извлечение существенных признаков из изображения и сопоставление этих признаков с заложенной в памяти информацией осуществляется с помощью корреляторов оптического типа, наиример, в навигационных устройствах, в читающих автоматах и т. д.

Известны устройства, позволяюп;ие расиознавать с большой скоростью изображения на основе принципов оптической корреляции. Одним из основных элементов таких устройств являются размножители изображений, превращающие исследуемое изображение во множество идентичных копий. В таких устройствах размиожение осуществляется с помощью мозаики линз волоконного преобразователя, системы полупрозрачных зеркал или призм.

Однако изготовление этих устройств требует большой затраты труда, применения больщого количества линз, зеркал, призм, что суо;ественно усложняет конструкцню оптического коррелятора, увеличивает его вес, габариты и стоимость.

С целью упрощения схемы оптического коррелятора, содержащего размножитель изображении, увеличения быстродействия считывания информации и улучшения качества воспроизведения исследуемого изображения в

предлагаемом корреляторе меняется оптически непрозрачпый транспорант с группой отверстий малого диаметра, что позволяет отказаться от использования .волоконного преобразователя, сложной мозаики линз, зеркал, иризм. Изготовление такого размножителя выгодно отличается от известных малой трудоемкостью. Наибольшее значение сигнала, пропорциональное взанмной корреляционной

функции сравниваемых изображений, выделяется в снстеме с номощью простой быстродействующей схемы параллельного тина.

На фиг. 1 показана блок-схема оптического коррелятора; на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая принцип размножения исследуемого образа и на фиг. 3 - принципиальная схема блока принятия решений.

Предлагаемый коррелятор оптического типа состоит из устройства / воспроизведения исследуемого изображения, размножителя 2, представляющего транспарант с группой отверстий малого диаметра, накопительной части устройства 3, в которой предварительно занесено некоторое число эталонных изображений, блока фотодатчиков 4, состоящего из матрицы фотодиодов, например типа ФД-3, число которых равно количеству эталонных изображений, блока принятия решений 5, указывающего класс, к которому принадлежит

исследуемый образ, н лентопротяжного механизма 6.

Способ распознавания образов основан на установлении корреляционных оценок сходства сравниваемых изображений,

С помощью устройства воспроизведения 1 исследуемый образ проектируется иа размножитель 2, с помощью которого получаем множество идентичных копий. Сравнение копий исследуемого образа со всем множеством эталонных, храннмых в накопительной части коррелятора 3, осуществляется с помощью потока излучения от осветителя на лампе аакаливания, нроходящего через каждую нару сопоставляемых изображений. Вычисление взаимных корреляциоиных, функций исследуемого образа со всем мнол еством эталонных для каждого фнксироваиного ноложения образа осуществляется практически мгновенно. При совпадении исследуемого образа с одним из эталонов взаимная корреляциоппая функция принимает нанбольшее значение, и сигнал, снимаемый с соответствуюн 1,его диода матрицы, пропорциональны значенню функции корреляции, максимален.

В качестве размножителя изображенги используется оптически иепрозрачный транспарант с группой отверстнй малого диаметра.

Принцип размиожения изображений с помощью оптически пепрозрачиого транснаранта с кольцевой структурой поясняется фнг. 2. Чпсло отверстий в транснаранте выбирается равным колнчеству запомненных эталонных изображений. ПрН1мененпе такого размножителя cyniecTBenno упрои ает схему коррелятора, его изготовление и практически не искажает изображение исследуемого образа, что трудно достигается (иутем усложнепня оитической системы) при использовании самых высококачественных лииз и зеркал.

Онтически канал коррелятора, вклк)чак)иип устройство / воспроизведения исследуемого образа, размножитель 2, накои1ггельную часть устройства 3, может быть реализован по одной 113 следуюн1.11х функциональных схем.

Первый ва)иант - безлиизоньй, когда световой поток от источника иадает непосредственно на пленку с исследусыым образом. С иомощью трансиаранта исследуемый образ размножается на идентичные конин н н иакопнтельной части устройства сравиивается со всем множеством запомненных образов.

Второй вариаит - оптпческий канал коррелятора с конденсаторной линзой, размещенной перед размножителем и позволяющей легко нзменять масщтаб изображения исследуемого образа в плоскости сравнения.

Третий вариант, когда траиснарант 2 для размножения изображе1тя помен1,ен неносредствеино перед источпнком излучения, а исследуемый образ иосле конденсаторной линзы.

Для распознования движущихся образов в корреляторе предусмотрен лентопротяжный механизм, состоящий из двух кареток, редуктора, электродвигателя 7 и генератора опорных напряжений 8. При движении пленки сигналы с матрицы фотодиодов достигают максимального значения в то время, когда смещение исследуемого образа относительно эталоиа по оси перемещения отсутствует, опознавапне исследуемого образа производится иа основе определения максимума сигналов, занесенных в ячейку памяти блока принятия решений (см. фиг. 1) по одному из алгоритмов слепого иоиска. Схема, реализующая этот

алгоритм нроста, обладает больщим быстродействием (см. фиг. 3) н состоит из ячеек памяти на конденсаторах 9, логнческой схемы, выиолиениой на днодах W, н импульсных трансформаторах //, нанример типа МИТ-2,

ключа спроса 12, усилителя-ограничителя J3, триггера 14 Шмидта и ключей сброса 15. Сигналы с матрицы фотодатчиков, пропорциональные функции взаимной корреляции сравниваемых образов, заносятся в ячейки памяти

Я каждой из которой поставлен в соответствие вполне определенный образ. В то время, когда смещение образа отсутствует на электронный ключ 12 нопадает импульс отрицательной полярности с усилителя-ограиичителя 13.

Привязка к центру кадра исследуемого об)аза в момент отсутствия смещения осуществляется с помощью генератора 8 опорных напряжений, сочленного с валом электродвигателя 7 лентопротяжного механизма 6 (см. фиг. 1 и 3).

Частота пгшряжепия согласоваиа с размером кадра и скоростью протяжки. Отрицательный импульс (пмпульс опроса), поступающий на ключ 12, коммутирует логическую схему иа диодах 10 н трансфор.маторах 11 выделения максимума. Ток протекает только че1)ез тот днод логическо схемы, который подключен к ячейке с нанбольщим сигналом.

В |)езультате на выходе соответствующему этому диоду импульсного трансфор.матора возникает импульс тока, который поступает иа схему индикации (или регистрации) опознанного образа. В связн с тем, что выделение

максимального сигнала от всех ячеек памяти производи гея одновременно (параллельно) нрактическн исключается ошибка, обусловленная подобием опознаваемых образов (знаков). Сброс конденсаторов 9 для каждоIo исследуемого образа при двнженни ленты осуществляется посредством временной задержкп импульса сброса, снимаемого с триггера Шмидта, относнтельно импульса опроса. Временная задержка определяется выбором

уровня срабатывания триггера Шмидта и выбирается меиьщей четверти времени прохождення пленки ио исследуемому образу.

Макет предлагаемого устройства показал полную работоспособность при скорости протяжки ленты до 200 образов в минуту.

Предмет изобретения

1. Оптнческ1П1 коррелятор, содержащий устройство воспроизведения изображений, оптически связанный с размпожителем изображепий, иакоиите.илюе устройство, соединенное с блоком фотодатчиков, подключенным к блоку принятия , соединенному через генератор онорного напряжения с ле ггоиротяжным механизмом, отличающийся тем, что, с целью уирощения коррелятора, в нем размножитель нзображеннй выполнен в виде оптически непрозрачного транспаранта с грЗПпой отверстий.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличепня быстродействия при опознавании движуни1хся изображепий, в нем блок принятия решенпй выполпен в виде параллельной структуры, содержащей в каждом канале электронный ключ с входным запомипающим конденсатором, общую многовходовую схему выделення максимума с ключом опроса, соединенным с усилнтелем-ограннчителем, нодключенным к триггеру Шмидта и к генератору опорного нанряженпя.

Фиг. 5