Оптический коррелятор Советский патент 1982 года по МПК G06G9/00 

(54) ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР

1

Изобретение относится к вычислительной технике и приборостроению, в частности к аппаратурным средствам корреляционного анализа изображений, и.может быть использовано для применения в тех отраслях науки и техники, где ставится задача определения взаимного соответствия двух изображений, например, в системах распознавания образов, оптических процессорах.

Известный оптический коррелятор содержит последовательно расположенные источник света, объектив, исследуемое и эталонное изображение в виде фотодиапозитивов, фотоприемник, фотокатод которого совмещен с плоскостью корреляционного поля Ц .

Однако в связи с большими затратами времени на изготовление фотодиапозитивов текуиих изображений и наличием электромеханических устройств смены диапозитивов изображе11И11 существующие оптические корре- ляторы не позволяют выполнять оперативный корреляционный анализ в реальном времени.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство оптической обработки некогерентных изображений с последукщим преобразованием в когерентное на основе управляемых транспарантов (УТ) . то устройство со10держит расположенные на одной оси УТ рефлекторного типа с оптической адресацией для записи теку1цего изображения и эталонного изображения в виде записи пространственно-ча15стотного спектра, анализатор корреляционного поля в виде телевизионной камеры н видиконе или приборе с зарядовой Связью, а также лазер с оптической системой и п:)ляризационным

30 делителем пучка 21.

Однако чувствительность по отношению к различию сравниваемых изображений ограничена. Это объясняется тем, что корреляция сигналов изобра жений выполняется в нереэонансной среде. Кроме того, известное устрой ство отличается конструктивной слож ностью установки с высокой точностью транспарантов как по оси, так и пер пендикулярно к ней. Неточность юстировки должна быть не более 10 мкм, кроме того отличается по масштабу, углу поворота и среднему уровню яркости, что ограничивает возможность использования известного кореллятора на подвижных системах. Цель изобретения - повьшение чув ствительности и быстродействия коррелятора по отношению к различию ср ниваемых изображений при одновременном упрощении конструкции увеличения жесткости и обеспечении нормализации текущего изображения по масштабу, углу поворота и средней яркости. Поставленная цель достигается тем что в оптический коррелятор содержащий первый и второй объективы, оптические входы которых являются соответствер1но первым и вторым входами коррелятора, выходы объективов оптически связаны со входами соответственно первого и второго электроннооптических преобразователей с катушками фокусировки и переноса и(рображения, на выходных плоскостях электронно-оптических преобразователей установлены управляемые рефлекторного типа транспаранты соответственно текущего и эталонного изображения, фотоприемник, электрический выход которого соединен со входом блока вьщеления максимума, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого со динен с источником изменяемого напряжения, введены равносторонний треугольный резонатор, блок автомати ческой регулировки входного сигнала и неуправляемый рефлектор, совмещенный с фотослоем фотоприемника, размещенный в одной из вершин резонатора, в двух других вершинах которого установлены управляемые транспаранты, выход компаратора через блок автоматической регулировки входного сигнала соединен со входом катушки фокусировки и переноса изображения первого электронно-оптического преобразователя. Равносторонний треугольный резонатор выполнен в виде монолитного блока из диэлектрика с притертыми управляемыми транспарантами и не управляемым зеркалом. На чертеже представлено устройство, общий вид. Устройство содержит многомодовый равносторонний треугольный резонатор с активной средой, выполненный в виде монолитного блока 1 из диэлектрика, например кварца, два отражателя которого представляют управляемые транспаранты рефлекторного типа соответственно текущего - 2 и эталонного - 3 изображений из светомодулирующего материала, обладающего электронной чувствительностью. Эталонное изображение проецируется с помощью оптической системы на фотокатод 4 электронно-оптического преобразователя (зон), На баллоне ЭОПа эталонного изображения размещень фокусирующие катушки и катушки 5 переноса. С неуправляемым рефлектором 6 совмещен фоточувствительный слой фотоприемника 7, выход которого соединен с блоком 8 выделения максимума, соединенного с компаратором 9, электрически связанного с блоком 10 автоматической регулировки входного сигнала. Сигнал с блока 10 подается на катушки 11 фокусировки переноса изображения второго ЭОПа, на фотокатод 12 которого поступает сигнал текущего изображения. При проецировании эталонного и текущего изображений на соответствующие фотокатоды ЭОПа и переносе их на управляемые транспаранты 2 и 3 (рефлекторы) в плечах многомодово- . го активного резонатора возбуждаются поля, распределение которых повторяет пространственную форму коэффициента отражения соответствукнцих рефлекторов. В гшоскости третьего рефлектора 6 (плоскости фоточувствительного слоя фотоприемника анализатора) имеет место интерференция полей текущего, и эталонного изображений. Если область интерференции. в плоскости фотослоя приемника имеет прямоугольную форму со сторонами 2 а и 2j, то общее выражение для тока анализатора корреляционного слоя имеет вид 1 I PE,(x,5f)E,C(x.|U3-Hina.cij, где I и - параметры различия текущего изображения относительно эталонного. в блоке 8 вычисляется максимум корреляционной функции и сравнивается с пороговым уровнем. При превышении порогового уровня на выход выдается решение об идентификации текущего изображения эталонному. Если сигнал корреляции меньше поро гового уровня, то вьщается решение на блок 10 по масштабу, углу повор та и средней яркости. Повьапение чувствительности пред лагаемого коррелятора к различию изображений обусловлено резонансным свойством устройства. Можно показать, что вьшгрьш по чувствительности по сравнению с из вестными составит К раз Q где добротность резонатора ЛУд длина волны генерации активного резонатора (лазера); L- длина контура резонато - потери на рефлекторах резонатора за один про ход. Открытые резонаторы кольцевого типа с общей суммой потерь в конту порядка двух-трех процентов имеют добротность порядка 10 -10. .При Q 3-10, L 500 мм, X 0,5 мкм, 6 0,02 выигрыш, К 100. Таким образом, предлагаемая кон струкция обеспечива ет выигрьиа на 2 порядка в чувствительности. Выполнение открытого резонатора с активной средой в виде монолитно го блока обеспечивает жесткость устройства в условиях работы на по вижных объектах. Кроме того, натшчие блока автоматической регулиров ки входного сигнала расширяет возм ности применения коррелятора при анализе в реальном времени, что по вьш1ает в .конечном счете быстродействие устройства.

Формула изобретения 50

1. Оптический коррелятор, содержащий первый и второй объективы, оп2 Передача и обработка информации голографическими методами. Под ред. С.Б. 1Уревича. М., Советское радио, 1978, с. 203 (прототип). 56 тические входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелятора, выходы объективов оптически связаны, со входами соответственно первого и второго электронно-оптических преобразователей с катушками фокусировки и переноса . изображения, на выходных плоскостях электронно-оптических преобразователей установлены управляемые рефлекторного типа транспаранты соответственно текущего и эталонного изображения, фотоприемник, электрический выход которого соединен со вхо- дом блока выделения максимума, выход которого подключен к, первому входу компаратора, второй вход которого соединен с источником изменяемого напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствитальности и быстродействия, в оптический коррелятор введены равносторонний треугольный резонатор, блок автоматической регулировки входного сигнала и неуправляемый рефлектор, совмещенный с фотослоем фотоприемника, размещенный в одной из вершин резонатора, в двух других верЕмнах которого установлены управляемые транспаранты, выход компаратора через блок автоматической регулировки входного сигнала соединен со входом катушки фокусировки и переноса изображения первого электронно-оптического преобразователя. 2. Коррелятор по п. 1, отличающийся тем, что равносторонний треугольный резонатор выполнен в виде монолитного блока из диэлектрика с притертыми управляемыми транспарантами и неуправляемым зеркалом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Жовинский В.Н. и Арховский В.Ф. Корреляционные устройства. М., Энер1974, с. 284.