Устройство для обработки изображений Советский патент 1981 года по МПК G06K9/76 G03H1/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

1

Изобретение относится к голографии, в частности к устройствам позволяющим выполнять различные типы операций Над изображениями.

Известно устройство для обработки изображений , состоящее из двух сферических линз, расположенных на оптической оси, причём задняя фокальная плоскость первой линзы совпадает с передней фокальной плоскостью второй линзы и здесь же стоит фильтр, а в передней фокальной гогоскости первой линзы и в задней фокальной плоскости второй линзы стоят перпендикулярно оптической оси два плоских полупрозрачных зеркала. Работа устройства осношлвается на использований обратной рптической связи,позволякккей синтезировать обработку изображений по ряду алгоритмов 1.1.

Иедостаток данного устройства заключается в том, что дл«на когерентное тй используемого источника света должна бмть не менее 8-ми фокусных расстояний используемых сферических линз

Кроме того,, оно имеет ограйкченные функциональные возможности - ограниченный круг опергщий по обработке изображений, который определяется воз можностями синтеза модуляционных ха.рактеристик пространственных фил.ьтров, включаемых в прямую цепь и цепь обратной связи. .

Известно устройство для обработки изображений, содержащее расположенные на одной оптической оси и оптически связанные между собой входное полу.прозрачное зеркало,сферическую преобразующую лИнзу, пространственный фильтр, сферическую восстанавливаю- щую линзу и выходное полупрозрачное зеркало. В плоскости Фурье-преобра.зования наисодртся два фильтра прямей и обратной связи, а в передней фокальной плоскости первой линзы Н в задней фокальной.плоскости .второй линзы - два плоских полупрозрачтлх зеркала, наклоненные к оптической оси так, чтобы часть света, отрази.вшаяся от второго полупрозрачного зеркала,проиша за киутый путь в устройстве.и, отразившись от первого полупрозрачного зеркала, совпала с первонач;альным путем света, причем свет проходит линзы на прлмом и обратном пути в параксиальной области С2.

А Недостатки устройства заключаются в большой требуемой длине когерентности излучения используемого источ- , ника света, что обусловлено длиной замкнутого пути в устройстве, равной восьми фокусным расстояниям при рав ных фокусных расстояниях у обеих линз, а также в ограниченном круге операций по обработке изображений, что,связано с ограниченными возможностями синтеза модуляционных характеристик пространственных фильтров, включаемых в прямую цепь и в цепь об ратной связи, и с необходимостью про хождения луча в параксиальной области лйнз, что не дает возможности обрабатывать изображения с широким спе тром. Цель изобретения - уменьшение дли ны когерентности излучения источника света при расширении функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем что в устрюйство для обработки изображений, содержащее расположенные на одной оптической оси и оптически связанные мейсду собой входное полупрозрачное зеркало, сферическую преобразующую линзу, пространственный фильтр, сферическую восстанавливающую линзу и выходное полупрозрачное зеркало, введены полупрозрачные зеркала, первое из которых размещено между преобразумщей линзой и ее задн фокальной плоскостью, а второе между восстанавливающея линзой и ее передней фокальной плоскостью и две оптические системы, каждая из Которы состоит из размещенных на одной оптической оси и оптически связанных между собой пространственного филътра, oтpaжateльнoгo зеркала и сферической линзы,; причем во второй системе сферическая лйнза;располоясена перед отражательным зеркалом и прост ранственным фпльтром, в первой из упс етнутых систем оптически связано первое полупрозрачное зеркало с вход ным полупрозрачным зеркалом, а во второй - выходное зеркало с пблупрозрачгаш зё мсалом. Такое устройство имеет две езави симые петли о атяой связи, первая из которых включает на одной оптичес кой оси первое попупрозрачное зеркало, простра1}ствениый фильтр, отражательное зерссалр, сферическую линзу, входное по уирозрачйое зеркало и щ)е обраэую сую ли14зу, а вторая - ваходяо п9лущ С13рачное зеркалбу отражатеяь-ное заркапо, сферическую линзу, проcTpatKiTeiettittM фильтр, второе полупрозра ное и восстаиавливаюatyto причем дйнжц, входяше в каШЕУ{о tief обратабй связи, Идентич ны АРУ г фугу. Длина пути в каждой из йетельр&раТной связи равна четырем (Я4м pac ;тoяниям лимз1, входй1цей в петл)& обратной связи. Так как петли: обратной связи нез висима друг от друга, длина когерент Hoclrie в одйой из них не влияет на длину когерентности в другой, позтому длина когерентности в устройстве равна четырем фокусным расстояниям линзы, если все линзы в устройстве одинаковые. Таким образом, данное устройство снижает требование к минимальной длине когерентности источника в два раза. В отличие от известного устройства в описываемом устройстве передаточная характеристика рпределяется не двумя, а трёмй про стран ствё нными фильтрами, два из которых стоят в цепи обратной связи, а третий - в прямой ветви. Таким образом, расширяется возможность синтеза передаточной характеристики устройства, а позтому и обработки изображений. Устройство также дает возможность обрабатывать изображения с широким спектром, так как частотнь5е плоскости прямого и обратного хода лучей--пространственно разнесены. На чертеже изображена оптическая схема описываемого устройства. Устройство содержит входнфе полу- прозрачное зеркало 1 сферическую преобразукиаую линру 2, пространственный фильтр 3, сферическую восстайавливающую линзу 4, выходное полупрозрачное зеркало 5, расположенные на одной оптической оси, причем каждая из линз 2 и 4 охвачена петлей обратной свйзи, линза 2-е помощью прлупрозрачного зеркала &, пространственного фильтра 7, отражающего зеркала 8, .сферической линзы 9 и полупрозрачного зеркала 1, расположенных на одной оптической оси, линза 4 - с помощью полупрозрачного зеркала 5, сферического зеркала 10, отражающего зеркала 11, пространственного фильтра 12,- полупрозрачного зеркала 13, расположенfojx на одной оптической оси, , , ; - . Устройство работает следующим образом. На вход :устр1Ойства подается параплелышй пучок когерентного света. На полупроярачиом зеркале 1 происходит сложение по амплитуде ирямого луча и лучаj отразившегося от полупрозрачного зерКчала 6, прошедаюго Зеалкнутый путь и промодулированного фильтром 7 Луч, прсш единй иолупрозрачное зеркало б и являкаЕ№ йся суквлой прямого и оТраженйого от иолупрозрачного зеркала 6 лучей, промодулируется фильтром 3. После фильтра 3 луч получает дополнительную модуляцию на фильтре 12 в замкнутой системе на выходе устройства. Таким образом, луч при прохождении -всего устройства претерп еваёт мo 2tyляциie «а трех фильтрах и приобретает дополнительный набег фазы в двух замкнутых системах. Идобретение, помимо вшаеуказанных дрстоинств еще одно преимущество. Положение полупрозрачных зеркгш 1 и 5 может изменяться-соответственно в пределах фокусного расстояния ли1зы 4, что обеспечивает непосредственную установку обрабатываемого изображения в переднюю фокальную плокость линзы 2 и регистрацию обработанного изображения в зддней фокальной.плоскости линзы 4, в отличие от известного устройства/ где ввод и вывод изображения обеспечивается дрпо 1нительными оптическими устройс

вами.

Формула изобретения

Устройство для обработки изображеНИИ, содержащее расположенные на одной оптической ори и оптически связанные между собой входное полупрозрачное зеркало, сферическую преобразующую линзу, пространственный фильтр, сферическую восстанавливающую линзу и выходное полупрозрачное зеркало, отличающееся тем, что, с целью уменьшения длины когёрентности излучения источника света при расширении функциональных врзможностей устройства, в устройство введены полупрозрачные зеркала, первое из которых размещено между преобразующей линзой и ее задней фокальной плоскостьюj а второе - между восстанавливающей линзой и ее передней фокальной плоскостью, и две оптические системы, каждая из которых состоит из размещенных на одной оптической оси и оптически связанных между собо пространственного фильтра, отражателного зеркала и сферической линзы, причем во второй системе сферичес. кая линза расположена перед отражающим зеркалом и пространственным фильром, в первой из упомянутых систем оптически связано первое полупрозрачное зеркало с входным полупрозрачным зеркашом, а во второй - выходное зеркало с вторым полупрозрачным зеркалом.

Источники информации, принятые, во внимание при экспертизе

1,Poohsan N. Tamura, games С. Wyant. Ол-axJs Coherent Optical feedback System for Image Processing. Journal of the optical society of America, 1976, V. 66, 2, p.169.

2.Jabloncwski. O.P., Lee S.H.

A coherent optical feldbach system for optical information processing Appl. Phys. 1975, V, 8, p. 51-58 (прототип).