Сканирующее устройство для распознавания прямых линий и краев изображений Советский патент 1980 года по МПК G02F1/29 

Изобретение относится к сканирующим устройствам для распознавания прямых линий и краев изображений и может быть использовано в системах автоматической обработки изображений Известны устройства анализа изображения, в которых используются преобразователи формы светового потока. С целью автоматического анализа опти ческого изображения в этих устройствах осуществляется параллельное или последовательное считывание информации. При параллельном методе в кач естве преобразователей свет-сигнал используются фоточувствительные матрицы ij . Однако наличие ошибки от дискретности и разброс чувствительности между элементами снижают качество анализа изображения. Для уменьшения ошибки от дискретности необходимо сократить расстояние между элементами, но при этом увеличивается величина взаимовлияния между элементами и усложняется технология изготовления матрицы. Поэтому для уменьшения ошибки от дискретности применяют специальные мозаичные световоды, которые располагаются между матрицей фотоприемников и проецируемым изобра жением. Приемный торец такого световода состоит из плотно прилегающих друг к другу ячеек, излучательные торцы которых разведены к соответствунддим элементам матрицы. Разброс чувствительности между элементами матрицы устраняется путем соответствующего подбора коэффициентов усиления усилителей. При последовательном методе считывания в качестве преобразователей свет-сигнал широкое применение находят фотоприемники с большими фоточувствительными площадями. Однако таким приемникам присуща неравномерность чувствительности по площади. В процессе сканирования световой поток попадает на участки с разной чувствительностью, в результате чего появляется паразитная модуляция информационного сигнала. Устранение указанного недостатка осуществляется применением специальных световодов, при помощи которых световой поток равномерно распределяется по всей рабочей площс ди светопреобразователя. Конструктивно такие световоды могут быть выполнены монолитными и волоконными. Наиболее близким по технической .сущности к предлагаемому является устройство для распознавания пря14ых линий и краев изображений, которое содержит объектив, сканирующий диск с прорезями, матрицу фотоприемникрв блок обработки информации и группу интегрирующих элементов в виде трапеци)бвидных световодов. Приемные торцы интегрирующих элементов расположены непосредственно за сканирующим диском и имеют форму прямоугольных линеек, прилеганнцих друг к другу протяженными сторонами. По мере движения щелевой апертуры, которая пересекает линейки, осуществляется счи тывание изображения параллельно по строкам и последовательно в каждой строке. Тем самым реализуется метод параллельно-последовательного скани° рования. Световоды, пpимeняe вJe в этом устройстве, по своей структуре могут быть монолитные, выполненные из оптического материгша, или в виде полой конструкции, или волоконные, изготовленные из оптических волокон, собранных в пучки . Однако применение монолитных световодов ограничено их жесткостью, а в результате низкой конструкционной способностью. Особенно это проявляется в многокансшьных оптических системах, где на каждый канал исполь зуется один или несколько световодов разведение иэлучательных сторон которых для согласования с фоточувствительньвки площадкгинш светопреобразователей связано с большими труднос тями и увеличением габаритов. Гибкость волоконных световодов является основным преимуществом по сравнению с монолитными, что позволяет улучшить конструкционные возможности уст ройства 3 целом и уменьшить его габа риты. Однако волоконные световоды Характеризуются неравномерностью све топропускания, обусловленной их стру турой и внутренними дефектами и приводят к увеличению аппаратурных шумов, снижающих эффективность устройства ангтиза изображений. При ска нировании изображений прямоугольной, щелью по приемным торцам световодов перем дается световое пятно с ярко выраженными рраницёши и размерами соизмеримыми с диаметром волокон и величиной дефектов. Следовательно, изобргикеиие, передаваемое волокон.ными световодами в процессе сканирования, будет промодулировако в соответствии с неравнсжерностью свето пропускания. В этсм устройстве для преобразования формы светового пото ка и передачи его к фотоприемникам используются однотипные световоды, которые могут быть выполнены монолит ными или из стекловолокна. В первом случае увеличиваются габариты устройства, во втором - вносятся искажения в передаваемое изображение, Цель изобретения - устранение влияния неравномерностей светопропускания световодов на передаваемое изображение и обеспечение их гибкости . Для достижения этой цели в известном устройстве интегрирующие элементы выполнены составными, состоящими из попарно притертых друг к другу частей, причем первая по ходу светового луча часть выполнена монолитной, а вторая - из стекловолокна. На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство. Оно содержит объектив 1, сканирующий элемент 2 со щелью, группу трапециевидных монолитных световодов 3, группу волоконных световодов 4, матрицу 5 фотоприемников, блок - 6 обработки информации. Устройс-гво работает следуквдим образом. Изображение, предназначенное для анализа, проецируется объективом 1 на рабочую поверхность сканируняцего элемента 2, за которым, напротив проецируемого на него изображения,находятся входные торцы трапециевидных световодов 3. Последние размещены таким образом, что их протяженные стороны направлены перпендикулярно плоскости элемента 2. Световой поток, промодулированный анализируемым изображением, проходит через щель на сканирующем элементе и разделяется по длине щели на число потоков равных числу световодов. Дальнейшее прохождение светового потока проходит по монолитным световодам с последующим переходом в соответствующие волоконные световоды 4, которые в свою очередь оптически связаны с соответствующими фотоприемниками 5. По величине сигналов каждого фотоприемника блок обработки выдает информацию об этом изображении. Таким образом, световой поток в виде узкой прямоугольной щели с четкими границами сканирует по приемным торцам монолитных световодов, у которых дефекты, присущие волоконным световодам, отсутствуют и передаваемое изображение не искажается. По мере прохождения светового пятна пр фокону оно расфокусируется и увеличивается в размерах. На фиг. 2 показана схема хода лучей в устройстве, где S - плоскость в которой находится изображение; О - объектна; S- плоскость, на которую проецируется изображение, она же соответствует рабочей плоскости сканирующего элемента; S - плоскость приемных торцов монолитных световодов; Sj - плоскость излучательных торцов монолитных световодов, в той

же плоскости находятся приемные торцы волоконных световодов.

Для примера в плоскости S расположены две точки А и В, находящиеся на определенном расстоянии друг от друга. Эти точки проецируются объективом О на рабочую поверхность элемента 2, S, в которой происходит сканирование их изображений прямоугольной щелью. При прохождении изображением расстояния 5ц S j , что соответствует длине монолитного световода, оно расфокусируется и, следовательно, точки в плоскости S превращаются в пятна с размытыми краями, границы которых соответствуют А , А

и в; в . .

Кроме того, расстояния между соответствующими точками изображения

в плоскости S

увеличиваются по

сравнению с плоскостью 5 . Аналогичное преобразование происходит исо световым потоком, прошедшим через сканирующий элемент и имеющим форму узкой прямоугольной щели. Таким образом, по приемному торцу волоконного световода сканирует световое пятно, промодулированное анализируемым изображением и имеющее форму прямоугольной щели с размытыми краями и увеличенными размерами в горизонтальной плоскости. По вертикали световое пятно ограничивается размерами монолитных световодов,.благодаря чему устраняется взаимовлияние каналов в оптической части устройства. Увеличение размеров светового пятна и размыв его границ в значительной мере снижает влияние неравномерности светопропускания присущей волоконным световодам.

Таким образом, предложенная конструкция интегрирующих элементов устройства сочетает в себе преимущества монолитных и волоконных световодов , благодаря чему устраняется влияние неравномерностей светопропускания световодов на передаваемое изображение при обеспечении их гибкости, что приводит к повышению конструкционной способности устройстваJ повышению его чувствительности и, в конечном счете, к повышению эффективности оптического анализа. Предложенное устройство может быть широко использовано в системе автоматической обЪаботки изображений.

Формула изобретения

Сканирующее устройство для распознавания прямых линий и краев изображений, содержащее оптически связанные объектив, сканирующий элемент со щелью, группу интегрирующих элементов в Ёиде сборки световодов, и матрицу фотоприемников, отличающееся тем, что, с цельюустране5 ния влияния неравномерностей светопропускания световодов на передаваемое изображение при обеспечении их гибкости, интегрирующие элементы состоят из попарно притертых друг к цругу частей, причем первая по ходу

0 светового луча часть выполнена монолитной, а вторая - из стекловолокна.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Катыс Г.П. Автоматическое сканирование. М., Машиностроение, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2518005/18-24,

кл. G 02 F 1/29, 1977 (прототип).