ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ВБ1ДЕЛЕНИЯ ПРОИЗВОЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ИЗ ИЗВЕСТНОГО МЕШАЮЩЕГО ФОНА Советский патент 1973 года по МПК G03C9/08 

1

Предлагаемое устройство может быть использовано в системах онтической обработки информации, и ,в частности для выделения п обнаружения произвольных изображен1 й, которые люгут появиться на заранее извеети1)м фоновом изображеини, Выстуиаюндем в роли помехи.

Существуюихее устройство -выделеиня произвольных изображеиий из мешающего фона, характеристики которого заранее и.звестны, основано на принципе амнлитудной пространственно-частотной фильтрации и состоит из следующих элементов; источника когерентного света, коллиматора и транспаранта с записью выделяемого изображения и мешающего фона; линзы, формирующей простраиствеино-частотный спектр Фурье .входного изображения; амплитудного трансиаранта (маскн), прозрачность которого меняется по заранее определегиюму закону; линзы, соверщаюи1еГ1 обратное преобразование спектра в изображение; светочувствительного материала, на котором регистрируется отфильтрованное изображение. Если амплитудно-частотный снектр фона известен и не перекрывается сущеетвенио со спектром выделяемого изображения, то фон может быть за.метно ослаблен без ущерба для качества выделяе.мого изображения с помощью транспаранта, установленного в частотной илоскости. Для этой цели прозрач2

ность транспаранта делают малой в областях, соответствующих основным пространственным частотам снектра .мешающего фона. Описанное -выше устройство эквивалентно иолосовым амплитудно-частотным фильтрам, используе.мым для выделення электрнческих снгналов из помех.

Если спектр выделяемого изображеиня сущестпеиио иерекрывается со спектром фоиа,

то эффективно отфильтравать его с помои1ыо известного устройства, не удается. Это ограничивает возможности иснользовання ycTpoiiства.

Цель изобретения-созданне устройства,

нозволяюндего выделять произвольные изображения из известного мещаюи1его фона даже в том случае, когда их амилитудно-частотные спектпы полностью перекрываются, при этом, однако, требуется полное задание фонового изображения.

Достигается это иутем использова1И1я двухкаскадного голографического устройства. Первый каскад этого ycTpoiicTBa представляет

собой голографнческий режекторный фил15тр, «настроенный на мешающий фон н не иропускаюиип его иа вход второго каскада. Г1а вход Второго каскада проходит только выделяемое изображеиие, но в сильно искаженном

виде. Для его восстановления используется

второй каскад, представляющий собой голографический корректирующий фильтр.

В устройстве режекториый фильтр выполнен в виде сочетания согласованного с фоном голографического фильтра и пространственного селектора, роль которого выполяет непрозрачная пластина, перекрывающая корреляционный максимум яркости, образующийся на выходе фильтра. Согласованный с фоном голографический фильтр является известным устройством, основанным на использовании Фурье-голограм мы фоиового изображения. Корректирующий фильтр может быть реализован по-разному. В иредложеином устройстве в качестве такого фильтра также используется согласованный с фоном голографический фильтр, идентичный нредыдущему.

Если фон имеет сиектр близкий к ра вномерному, то такой фильтр обеспечивает почти онтимальную коррекцию искажений, вносимых иервым согласов.аиным фильтроам. Если же сиектр сильно отличается от равномерного, то достаточно нри изготовлении Фурье-голограммы фонового изображення, используемой в корректирующем фильтре, осуществить коррекцию амплитудно-частотного сиектра с помощью соолветствующего транспаранта, устанавливаелюго иеред регистрирующей средой.

На чертеже представлена схема устройства выделения произвольных изображений из известного мешающего фона, где 1 - источ1Н К когерентного света; 2, 3 - линзы коллиматора; 4 - трансиараит с заиисью выделяемого изображения и мешающего фона; 5 - голографический режекторный фильтр, «настроенный на мешающий фои; 6-линза, реализующая прямое преобразование Фурье; 7-трансиарант с записью Фурье-голограммы изображения мешающего фона; 8-линза, реалнзующая обратное преобразование Фурье; 9 - непрозрачная диафрагма с отверстием; 10--непрозрачный диск, выполняющий роль пространст1венного селектора и могущий неремещаться нри поиске корреляциониого максимума фоиового изображения; 11---корректнрующий голографический фильтр; 12-лииза, реализующая прямое нреобразовапие Фурье; 13 - траиспарант е записью Фурье-голограммы изображения меша1он;его фона; 14 --- линза, реализующая обратное иреобразованне Фурье; 15 - непрозрачная диафрагма с отверстием, выделяющая нолезный световой нучок; 16 - светочувствительный материал для регистрации выделяемого изображения; 17-плоскость, в которой находится трансиарант 4; 18 - выходная нлоскость режекторпого фильтра; 19 - плоскость изображения транснаранта 13; 20--.выходная плоскость корректируюн1,его фильтра.

Устройство работает следующи.м образом.

Плоско-иараллельиый световой пучок, формируемый коллиматорОМ 2, 3, просвечивает в плоскости 17 транспарант 4 с заиисью выделяемого изображения и известного мешающего фона. Далее нространственно--модулированный световой нучок проходит через rojioграфически срилыр, согласованный с фоновым изображением и состоящий из линз 6, 8 и трансиараита-гологра.имы 7. В соопветствии с известной теорией согласованных оитических филыров суммарный свечовой ноток в плоскости 18 будет содержать три ко.мпоиенты; одна из них представляет соОой нучок света, распространяющийся (ВДОль оси и соответствует постоянной составляюнд,ей трансиаранта /, а две другие являются дифракциоиными пучками света, раснространяющимися иод некоторЫМИ углами +6 и -У к оси системы. Юлько один из этих боковых пучков является полезным, чю онределяечся условиями изгоювления голограммы (углом падения онорного пучка равным +в или -6). В данном случае предполагается, чю полезным является верхний нучок (+fc), который и выделяется с помощью диафрагмы 9. Ытот пучок в свою очередь содержит две составляющие, одиа из которых, распределенная по отверстию диаqiparMbi 9 (несфокусировапная), соотве1ствует выделяемому изображению, а другая, сфокусированная в некоторо точке отверстия, будет соо1ветствовать изображению фона. Расиределепие яркости сфокусированной компопеиты определяется фуикциеи автокорреляции фона и ирактически имеет резко выраженный максимум, вблизи которого сосредоточена большая часть энергии пучка. Перекрывая этот максимум с иомощью непрозрачного диска 10, можпо добиться почти полного подавления режекции мешающего фона. Ввиду очень малых размеров требуемого диска, его затеняющее дегютвие мало сказывается на прохождении через отверстие песфокусироваиной составляющей, несущей информацию о выделяемом произвольпом изображении, Таким образом, позади плоскости 18 будет распространяться световой пучок, соответствуюHuui только выделяемому изображепию. Однако для окончательного выделения изображения необходимо скомпеисировать искажения, BHeceinn ie трапспараптом 7, с записью Фурьеголограммы фонового изображения. С этой целью светово пучок вторично пропускается через голографический фильтр, согласованный с изображением мешающего фопа. Этот фильтр также состоит из нары преобразующих Л1Н13 12, 14 и трапспараита-голограммы 13. Цроцесс комиенсании искажений можпо пояснить следующим образом. Система из линз 8 и 12 проектирует изображение, записанное на транспаранте 7, в нлоскость 19, где оно накладывается на изображение, записанное на транспаранте 13. В результате происходит как бы перемножение двух Фурье-голограмм фонового изображения. Поскольку i-олограмма есть сумма двух комнлексно-сопряженных слагаемых, то в процессе перемножения образуются два вещественных положительных слагаемых, пропорциональных произведепию амплитудно-частотных спектров фона, записанных на транспарантах 7 и 13. Фактически,

благодаря наличию лиаф1К1гмь 9, образуется только одно 113 этих слагаемых, которое и оиредсляет ко:;ффициеит передачи системы. В силу BCiueci вен нести и положи ельности этого сла1аемо 0 фазовые искажеиия полиостью компенсируются. Амилитудные же искажения будут отс тс;винать в двух случаях;

1)если акпуппудио-частотый снектр фона А(а)х,Ыу) блнзок к равномерному;

2)если ири изготовлении транспаранта 13 с заиисью Фурье-голограммы фона осуществляется коррекция спектра с помои ью транспаранта, проиуска 1ие которого меняется по закону /l((i).v, о)у).

На выходе корректирующего фильтра в илоскости 20 будут присутствовать три световых пучка, один из которых распространяется вдоль оси и соответствует неискаженному выделяемому изображению. Два других пучка являются мешающими и распространяются под углами -в и -29 к осп системы. Полезный пучок выделяется с помощью диафрагмы 1G и Г1ос: нает иа светочувств1ггельны1 1 материал, где происходит запись выделенного изображения.

& Предмет изобретения

1.Голографическое ycTpoiiCTBo выделения пронзвольных изображеиш из известного мегнающего фона, содержаи;ее источник когерентного свечя, ко.1лиматор, транспарант с записью выделяемого изображения и фона, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения эффективности, устронсгво выпо.шено двухкаскадным, первый каскад которого иредставляет couoii режекторньп фильтр, а второй - корректирующий голографический фильтр.

2.Устройство по и. 1, о т л и ч а ю И1, е е с я тем, что ре кекторпьи| филь1j) состоит из гологра1)ического фи-льтра, в выходной плоскости которого успиювлен селектор, вынолиенньп в внде непрозрачно: пластины.