Устройство для многоканальной обработки двумерных сигналов Советский патент 1983 года по МПК G06G9/00 G06K9/76 

Изобретение отнсюится к области оптической обриботки информации. Оно может найти применение в системах автоматического распознавания образов и при созаании узлов оптических-; вычислительных машин. Известные устройства многоканальной обработки сигналов строятся на базе многократного повторения оаноканальных устройств с использованием принципа мультипликации. Муль типликация сигналов на основе элементов классической и растровой оптики облацае громоздкостью и значительными потерям энергии за счет поглощения в покрытиях оптических элементов. Кроме того, здесь требуется поиск необходимого положения двумерного сигнала на входе устройства обработки, который в настоящее время выполняется с помощью механического привода Cl } Таким образом, известные устройства не позволяют производить обработку сигналов в реальном времени, громоздки и ненадежны из-за наличия узлов с механическим приводом. . Цель изобретения заключается в упрощении аппаратурного рещения при .сохранении скорости обработки двумерны сигналов. Достигается это тем, что во входную плоскость устройства подается не сам сигнал, а его голограмма, причем входные сигналы на голограмме регистрируются при различных углах наклона опорного пучка. Для реконструкции с голограммы записанных сигналов применен узел электрооптического отклонения излучения. При совпадении считыва ющего пучка с положением опорного, при котором записывалась голограмма для конкретного сигнала, происходит восстановление изображения этого сигнала. Амплитудно-фазовое распределение непосредственно на выходе голограммы преобразуется с помощью набора дифракционных решеток в дискретный набор волн. Каждая пара дифракционных решеток, представляющая единую систему, поворачивает входное изображение на дискретный уголЧ, при котором значение, функции корреляции соседних изображений изменяется в пределах допустимого. В зависимости от сложности конфи гурации изображения угол Ч выбирается в пределах единиц градусов. Число дифракционных решеток для осуществления поворота изображения в диапазоне 360 будет равно k 277/V. При этом поворо выполняется одновременно, т.е. происхо54 дит параллельная мультипликация взаимно повернутых относительно друг друга положений входного изображения. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - устройство части системы дифракционных рещеток, выполненных на единой подложке. Устройство состоит из оптического квантового генератора (ОКГ) 1; коллиматора 2; узла 3 электрооптического отклонения излучения; блока 4 управляющего напряжения; транспаранта-голограммы 5; мультипликатора 6; преобразующих 7,9; оптического согласованного фильтра 8; системы направленных разветвителей на .основе микроволноводов с синфазной локальной связью 10 и фотоприемника 11. Луч оптического квантового генератора 1 прохоцит через коллиматор 2, в задачу которого вхоаит расщирение пучка до требуемых размеров и формирование плоской волны. Сколлимиро- ванное излучение лазера поступает в узел 3 электрооптического отклонения излучения, который управляется напряжением с блока 4. Транспарант 5 представляет голограмму, на которой под различными углами наклона опорного пучка были записаны входные изображения. При освещении голограммы сканируемым лазерным светом послецователь- но во времени восстанавливаются амплитудно-фазовые распределения, формирующие действительные изображения записанных на голограмме сигналов. Каждое амплитудно-фазовое распределение, восстанавливаемое в фиксированный момент времени, падает на мультипликатор 6, выполненный в виде набора различно ориентированных дифракционных рещеток. На фиг. 2 показан участок из четырех -рещеток, каждая из которых формирует одно и то же изображение, повергнутое относительно соседнего на дискретный угол . При. этом площадь набора рещеток должна соответствовать размерам транспаранта-голограммы 5 и вписываться в площадь апертуры преобразующей линзы 7. После линзы 7 Фурье-спектры от всех взаимно пове1 нутых изображений поступают на оптический согласованный фильтр 8, на котором зарегистрированы Фурье-спектры эталонных образцов. Фурье-спектр каждого эталонного изображения записывается на своей несущей пространственной частоте, т.е. при опрецеленном угле наклона опорного пучка. Линза 9 совершает обратное преобразование Фурье. При совпацении Фурьеспектра сравниваемого изображения с Фурье-спектром эталонного изображения в выходной плоскости линзы- 9 формируется корреляционный сигнал в вице яркостного пятна. Так как изображения с выхода набора цифракционнь1х решеток .поступают на различные участки линзы 7, то корреляционные пят}1а в общем случае возникают на различных участках выхоцной плоскости линзы 9, причем каждому изо ражению, записанному на голограмме, будет соответствовать вполне определен ный участок выходной плоскости линзы 9, Соответствующий выбор углов наклона опорного пучка, под которым записываются Фурье-спектры эталонных изображений на согласованном фильтре 8 позволяет уменьшить разброс корреляционных пятен различных изображений. 5 44 Результат совпадения сравнительного и эталонного изображений, получаемый в виде корреляционного пятна, выводится на фотоприемник 11с помощью системы направленных разветвителей с локальной синфазной связью, причем выход основного тракта оптически связан с входом фотоприемника 11. Применение подобной системы подачи результата корреляции на фотоприемник 11 обусловлено свойством инвариантности к смещению образа в когерентно-оптических системах обработки информации, т.е. каждому положению изображения на входе системы соответствует свое однозначное положение яркостного пятна на выходе системы. Таким образом предлагаемое изобретение позволяет осуществить многоканальную обработку информации в реальном масщтабе времени и значительно упростить конструкцию этого устройства по сравнению с устройствами аналогичного назначения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ДВУМЕРНЫХ СИГНАЛОВ, состояш.ее из послецователь- но расположенных на оптической оси оптического квантового генератора, коллиматора, линзы цля прямого преобразования Фурье, оптического согласованного фильтра, линзы цля обратного преобразования Фурье и фотоприемника, о т л и — ч ающе е с я тем, что, с целью упрощения устройства при сохранении быстродействия, устройство содержит расположенные последовательно на оптической оси межцу коллиматором и Л1шзой для прямого преобразования Фурье узел отклонения луча, транспарант-голограмму с входными сигналами и мультипликатор, выполненный в виде набора различно ориентированных дифракционных решеток.9(Л•^СлЭ4^Vuz.I3 \ S 6 7 8 9

Фиг.2