Оптико-электронное устройство для сравнения изображений Советский патент 1982 года по МПК G06G9/00 

.Изобретение относится к области об работки оптической информации, а точнее к области сравнения оптических изображе ний, и может быть использовано при oitределенин координат местоположения сканерного изображения при быстропротекающем корреляционном анализе опти.ческих изображений, при экстремальном регулировании с использованием оптических полей положения объекта. Известен оптический голографический коррелятор, в котором сканерное изобра- «ение фиксируется на прозрачном транспаранте, а эталонное изображение или его распознаваемые фрагменты предварительно фиксируются в виде Фурье-гопограммы. Путем перемещения луча лазера по изображению или путем механической смены голограмм при ооновременном измерении корреляционного сигнала устанавливается момент совпадения двух изображений или их фрагментов LlJНедостаток такого устройства - обязательная запись на прозрачном транспаранте одного из сравниваемых изображений и необходимость оптико-механического перемещения луча лазера или механической смены голограмм, что также ограничивает быстродействие и точность работ коррел5 тора. Наиболее близок к предложенному устройству электронный коррелятор, содержащий линейку приборсй с зарядовой связью (ПЗС), в которых хранятся электрические сигналы. Обьедкнение этих ПЗС с МОПтранзисторами, проводимость которых изменяется за счет внешнего напряжения, tnvзволяет выполнить перемножение электрических сигналов и их суммирование, что и дает на выходе прибора корреляционную функцию 2. Электронный коррелятор работает с электрическими сигналами и имеет ограниченную память хранения сигнала по обь&му и времени. 3 643 Цель изобретения - увеличение скорое,ти выполнения операции сравнения оптичес.ных изображений, т.е. повышение быстродействия. Указанная цель достигается тем, что в оптико-электронное устройство для сравнения изображений, содержащее блоки памяти, выполненные в виде блоков приборов с зарядовой связью, информационные входы которых обьединены и подключены к блоку ввода изображения, вход которого является входом устройства, блок оптической памяти, вход которого соединен с первым выходом блока сканирования и поворота эталонного изображения, второй выход которого подключен к первому управляющему вхоцу блока выделения максимумов, второй управляющий вход которого подключен к первому Bbixofv генератора тактовых им пульсов, второй выхьд которого соединен с управляющими входами блоков памяти, информационные входы блока выделения максимумов соединены с вьйодами соответствующих сумматоров, введены блоки суммирующих резисторов, блоки фоторе зисторов и световоды, выход блока оптической ппмяти соединен с оптическими входами блоков фоторезисторов, посредством световодов, электрические сходы бло-З Ков фоторезисторов соединены соответственно с вькодами соответствующих блоков памят|, а выходы блоков фоторезисторов подключены к соответствующим входам соответствующих блоков суммирующих резиСх торов, Предлагаемое оптико-э ктронное устройство для сравнения изображений позотказаться от регистрации-на прозволяет отказаться от регистрации-на проэрачном транспаранте сканерного изобра транспаранте сканерного изображения, а перемещение элементов этого изображения с помощью ПЗС-ячеек обеспечивает повышениебыстродействия и точности вьшолнения операции корреляции. При менение параллельно работакжцих лшеек « ПЗС, число которых определяется возмсисной величиной смещения фрагментов сканерного изображения, а также мгновенное преобразование эталонного оптического изображения в изменение проводимости фо тореаисторов увеличивает скорость выполнения операции корреляции. Использование оптической памяти на микрофишах или голограммах уменьшает физический объем блока памяти, упрощает и ускоряет процесс поиска нужного фрагмента эталонного изображения. Предлагаемая оптическая память позволяет также осуществить при 04 необходимости поворот эталонного оптического изображения. На чертеже изображена структурная схема устройства. Устройство состоит из блоков памяти выполненных в ища блоков приборов с зарядовой связью (линеек) ПЗС 1, блоков фотореаясторов (или других аналогичных элементов) 2, например фоточувствигель- иьо: МОП-транздсторов, в которых оптический сигнал преобразуется в изменение проводимости, блоков суммирующих резисторов 3, сумматоров 4, световодов 5 (с планшайбами), блока оптической памяти 6, генератора т актов ьк импульсов 7, блока сканирсжакия и поворота эталонного изображения 8; блйса выделения максимумов 9, выполнятощего Лунк блока распознавания фрагмента (строк) наблюдаемой картины и определения их Координат, блока 1О ввода изображения. Число ПЗС в блоке 1 несколько больше числа элементов в сравниваемом фрагменте (строке) изображения. Число блоков ПЗС определяется возможным смещением фрагментов (строк) наблюдаемой картины относительно строк эталонного изображения. Устройство работает следующим образом. Сигналы первой строки текущего сканерного изображения 10 одновременно вводятся во все блоки ПЗС I, имеющие отводы неразрушающего считывания сигнала с каждого элемента блока. В этот момент на фоторезисторы блока 2 через световода 5 поступают с,роки эталонного оптического изображения, сигч. элементов строки под воздейст напряжения генератора тактовых им. на тпяжениа генеоатооа тактовых импульсов 7 перемещаются по элементам блока ПЗС 1. Изменение напряжения на плавающей фф конной области, вызьааемое прохо J ,««..пм/n,.,c™nvo.rf,« дящим зарядным пакетом, детектируется истоковым повторителем, нагрузкой кот« рого является фотореа стор 2 или фоточувствительный МОП-транаистор. Проводимостью фоторезисторов или нагрузочного транзистора можно управлять с помоцью оптического сигнала, от элемента строки Эталонного изображения. Изменение тока, протекающего через транзисторы или через транзистор и фоторезистор 2, является прадс едением этой управляемой провошшости и изменения напряжения, индуцированного зарядом в

плавающей диффузионной области. Токи, пропорцишальные произведениям, поступают на блок 3 суммируюишх резисторов, Вьрсоды блока 3 соепинены с входом сумматора 4, откуда снимается сигнал, про- 5 порцион альйый значению взаимокорреляциснной функции двух сравниваемых строчек.

При перемещении под действием генератора 7 электрических зарядов, вырабатываемых сигналами первой строки, ® хооные сигналы сумматоров 4 изменяются. В блоке 9 фиксируются их максимальные (Значения с отметкой о том, на каком такте они получены. Затем максимальные значения сумматоров 4 сравниваются друг с другом. Наибольшее из максимальных значений соответствует совпадению первой строки сканируемого изображения и строки эталонного изображения, т.е. случек автокорреладии. двух сравни&аемыхМ строчек. По координатам эталонной строки с учетом ее смацения относительно сканируемой строки бгеэком 9 выдаются координаты первой строки сканерного нэобра жения. Если в процессе сканирования воэ можен поворот сканера относительно наблюдаемой картины, то следует процесс сравнения строк повторить для повернутого эталонного изображения, для чего в устройстве предусмотреиа возможность по-30 ворота изображения блоком 6 или планшайбы световодов 5.

После срав1{ения максимальных значений показаний сумматоров 4 для повернутых и неповернутрго положений изображе- 35 НИИ устанавливаются окончательные Kooi юнаты сканерного изображения.

Предложенное оптико-электрсяшое устройство для сравнений изображений по ера- внению с существующими сятическими .4о реляторами обладает большим бьк:тродей ствием, так как в нем используется одновременное сравнение фрагмента сканерного изображения с несколькими фрагментами эталонного изображения и отсутству- д ет этап регистрации сканерного црображения на прозрачном транспаранте. Отсутст вие этапа предварительной регистрации сканерного изображения позволяет отказаться от использования дорогостоящих фоторегистраторов и дефи1п1тных фотоносителей, а также от применения сложных и дорогосто5щасх вычислительных комплексов.

Формула изобретения

Оптико-электронное устройство для сравнения изображений, содержащее блоки памяти, выполненные в виде блоков приборов с зарядовой связью, информационные входы которых объединены и подключены к блоку ввода изображений, ьход которого является входомус тройства, блок оптической памяти, вход которого соединен с первым выходом блока сканирования и поворота эталонного изображения, второй выход которого подключен к первому управляющему входу блока выделения максимумов, второй управляющий вход которого подключен к первому выхо1 генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с управляющими входами блоков памяти, информационные входы блока выделения максимумов соединены с BI ходами соответствующих сумматоров, отличающееся тем, что, с целью цовыщення быстродействия, в устройство введены блоки суммирующих резисторов, блоки фотореаисторов w. световоды, выход бл{жа оптической памятд соединен с О1ггичес1симк входами блоков фоторезистеров посредством световодов, электркчес.кие входы блоков фоторезисторсе соединены соответственно с выходами соответствующих блоков памяти, а выходы блоков фоторезисторов подключены к соответствующим входам соответствующих блоков суммирукшгах резисторов.

Источники информации, пр1шятью во внимание при экспертизе

1.Веюимико Г. И. Голографкческое О1юававан1ю образов. М. Сов. Радао, 1977, с. 285.

2,Полупроводниковые формирователи сигналов изображения, НИР, ГосНИЦИПР, 1979, с. 293 (прототеп).

j ;

/-

CZEZTZril