Оптический коррелятор

Оптический коррелятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

) ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР, содаржащий размещенные последователь .; но на оптической оси источник све (та, коллима;тор, рассеиватель, пергь й объектив, опорный транспарант, входной транспарант, второй объектив и фоторегистратор, о тли :Ч а ю щ и и с я . тем,ЧТО, с целью повЬшения точности при рассогласовании по масштабу входного и опорного сигналов, в него введены две диафрагмы переменной апертуры, причем первая диафрагма размещена за опорным транспарантом а вторая за входным транспарантом. :д CD О 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

{39) f1lJ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „

H AQTOPOИ1ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ .СССР

00 ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (2!) 3672540/24-24 (22) 33,32,83 (46) 30.05.85. Rim. Ф 20 (72) О.В.Базарский н В.В.Коржик ,(53) 684.333 (088.8) (56) Василенко Г.И. Голографическое епознавание образов. М., "Сов. ра". юо е >977

Экспериментальная рвдиооптика.

Иод-ред. В.A.Çâeðåèà. М., "Наука, 1979, е,204. (54) (57) ОП ХИЧЕСКНЙ. КОРРЕЛЯТОР, содержащий размещенные последователь.efsly G 06 G 9/00; С 06 K 9/74;

С 06 К 9/76

;ио на оптической оси источник све; та, коллиматор, рассеиватель, первый объектив, опорный транспарант, -входной транспарант, второй объектив и фоторегистратор, о т л ич а ю шийся, тем, что, с целью повышения точности при рассоглвсовании по масштабу входного и опорного сигналов, в него введены две диафрагмы переменной апертуры, причем первая диафрагма. размещена sa опорным транспарантом а втораяза Входным транснарантоме

1 11590

Изобретение относится к оптической обработке информации и может быть использовано для обработки сигналов и изображений, масштаб которых . существенйо отличается от масштаба опорного сигнала или транспаранта.

Цель изобретения: - повышение точности при рассогласовании по масштабу входного и опорного сигналов. lO

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого опти» ческого коррелятора; на фиг. 2иллюстрируется влияние масштабных искажений на величину корреляционно- 15

ro максймума для различных апертур.

Коррелятор содержит источник 1 света, коллиматор 2, рассеиватель (матовое стекло) 3, первый объектив 4, опбрный транспарант 5, первую диафрагму 6, входной транспарант 7, вторую диаФрагму 8, второй объектив 9 и,фоторегистратор 10, 44 2 согласовании входного и опорного иэображений (сигналов) по масштабу. .Оптимальные размеры апертуры коррелятора определяются следующим образом.

Пусть на входном транспаранте 7 оптического коррелятора записана аддитивная смесь входного изображения и шума

Г(,I)) = б() 3) "(Х, 3) (11 где (х,V) - входное изображение;

rl (">9) myMâ а на опорном транспаранте 5 - опорное изображение 5(p„y, A

1 .2 входного, Йасштабные искажения Р,„ и 1 по осям х и ч могут быть в общем случае различными, что наиболее характерно для телевизионных преобразователей и систем формирования изображений с синтезированием апертуры. В этом случае значение корреляционного максимума Z на выхо °

Itt 1.

Z n

При возникновении масштабных ис» кажений (R„ 4 1) среднее значение корреляционного максимума а, быстро уменьшается (в зависимости от класса сигнала) вследствие декорреляции входного и опорного изображений и становится сравнимым с уровнем шумов в = L„ . В реэульФ

Устройство работает следующим б х

О разом

Световой поток от источника 1 .через коллиматор 2 поступает на .матовое стекло 3, расположенное в фокаль-1 ной плоскости объектива 4, создающего параллельный пучок лучей от каждой точки матового стекла. Вследствие этого, опорный. транспарант 5 оптического коррелятора освещается диффузным светом. В результате, освещенность в фокальной плоскости объектива 9 пропорциональна корреляционной функции входного 7 г опорного. 5 транспарантов. Наличие диафрагмы 6 и 8„ расположенных непосредст- 40 венно за опорным и входным -транспарантами, позволяет оперативно изменять размеры апертуры оптического коррелятора и добиваться на выходе максимально возможного значения корреля- 45 ционного максимума прИ рассогласовании масштабов входного и опорного изображений (сигналов1. уменьшение апертуры транспарантов оптического коррелятора существенно снижает его чувствительность к масштабным -искажениям, а та;же приводит к падению энергии сигнала и уменьшению дифракцнонной эффективности. Поэтому существуют оптимальные размеры апертуры оптического коррелятора, которые обеспечивают минимальное снижение корреляционного максимума при рас- е де коррелятора равно

3g ling 9,9, (х 16(йхкхй g Id» d = (6(хщ х о о

e o к И (,к.,,q)a a> ° ) «iraq>a a,х,à „Id,aI= где вт, " детерминированная составляющая корреляционного максимума (его среднее значение), по которой осуществляется опознавание входного изображения;

Z„- случайная составляющая;

1 х,1 - размеры апертуры, установленные диафрагмами 6 и 8 (для примера рассматривается прямоугольная апертура) .

При Й„, = l. имеет место оптимальная обработка и значение ю, а следовательно, и корреляционного максимума У максимально. Поэтому при отсутствии масштабных искажений точность. обработки сигнала максималь" ная. з 1159044 4 тате этого, точность обработки,.соответствуют отдельным гармони существенно уменьшается. ческим составляющим ряда. Например, Освещенность каждой точки вход- для первой гармоники, амплитуда ного и опорного изображЪний мож-. которой обычно является наибольшей, но представить бесконечной суммой g среднее значение корреляционного ряда Фурье . максимума ра-)но

2)я ВЧ Dg D(( есО ЧО m = j ) й(сЧ)о(а rR q)drdE= dс J $(r М с

6 (к (1) = S Z 1 в и (1 + < cOs 2(< rn A„— ) х

„Т1 к (1+ м со, р Г(а 2 l (5) со 2((— ) (1+м сОз2.((— 1((+ м,соз 2)2 R 1к к Ч r

Dr

-(,) " „к ч .(4+М,cos2((é — 14к4Ц= 4, (1+Я,соз2й — )к

"(I Мнсоа2"н R Ч 1 . 5 (!сМ ссе 212,— (Йс (с M,rrr2EE) r ч . о У где А - ."îýôÔèöèåíòû разложения к (q ()д .2д(— I д (е) (ч

2Т Ч ряда Фурье; 3

М 11 — контраст членов разло)Ч1 ) 20

Следовательно нормированное на энерЭ. жения; гию сигнала

Т» Тз - максимальные размеры од- Э 6„ Ч с (. ноРоднсас деталей неонРаженнн,. сост- E = f (Eс(R r R q)drdq ветствующие наименьшей пространственной частоте спектра.

В соответствии с этим среднее среднее значение корреляционного значение корреляционного максимума))ч максимума для отдельной гармоничесможет быть также представлено бес- кой составляющей иэображения при конечным рядом, члены которого M„ = 1 равно

1 ()), (й „) A, ) - 2 ".дй»

2(ене2се, ° с ° н)сс2»Й,9 ° оее(сс26(о,-с)е оее(ес2н(я,с)н )

",5+sin(:27R p„Qr d О 5з(на 2)7(9

r (6) з)асс "(ц Es 2(" Оч обе(и(: д((()е -" )э„+о,5 5)r(c 27(({ (2 +à1(з

-1 . ",Фч2з1)чс.26Р 8цtp,glair)(21)((:) 1 .) где e„. = 9„/Ò„, Î =Ъ„П„-. относитель-, ная апертура коррелятора.

Очевидно, что при отсутствии мас-, штабных искажений Рч- 1 = 1, р,(1,11- "1, так. как r();-Ед. Влияние масштабных искажений на относительную величину корреляционного максимума показано на фиг. 2 для случая k -.— 1 (отсутствие искажений на координате ц) .

Кривая 1 соответствует Эк = 10, кривая 2 - 8„. = 2. Таким образом, наличие.масштабных искажений по каж- 5О дой из координат. приводит к уменьшению корреляционного максимума. для любай гармонической составляющей, а следовательно, к общему уменьшению корреляционного максимума. Его,наде- 5> ние пронсходйт тем,быстрее, чем больше относительная апертура коррелятоРа 9 . Например, при изменении масштаба иэображения по оси х в 1, 1 раза (К„ = 1,1) для . Вк = 1О относительный корреляционный максимум падает до ()2„ = О,ЭЗ, что соответствует полной декорреляции изображений и потере возможности опознавания. Для

Эк = 2 относительный корреляционный максимум p -- 0,95, что практически не,уменьшает точности обработки, т.е. уменьшение апертуры оптического коррелятора при незначительном .снижении дифракцйонной эффективности способно скомпенсировать снижение корреляционного максимума,.обусловленное мас2штабиыми . искажениями. Зависимость величины корреляционного максимума от масштабных искажений Р по координате g и для других гармонических составляющих аналогична, что следует нз выражений (3) и (6 1.

Таким образом,.существует область

aR, масштабные искажения в пределах

1159044

Составитель Г.Зелинский

Редактор Л.Алексеенко Техред А.Кнкемезей Корректор И.Самборская

««»««» «» »«« ° » ° Ю»» ««»

« «»»»»»«»

Заказ 3591/50 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делак изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская н« д.4/5

М» Ю»

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4 которой не вызывают снижения относительного корреляционного максимума ниже заданного порога Q . Ширина этой области допустимых масштабных искажений обратно пропорциональна отно- 5 снтельной апертуре коррелятора и, как показывают расчеты равна

= 1i2 2 1Г1 - о "1 (V)

Отсюда можно ойределить оптимальные раз- >, меры апертурыоптического коррелятора -м

8 =122 ь8 =) а (8)

Që ч 32 ьр

Э„= 4,221„

Х р

D *1,22Т вЂ”. ьР

1 где ьК„и Р - области возможных масштабных искажений по осям х и у.

«

Предложенное устройство позволяет осуществлять обработку сигналов (изображений)при значительном рассогласовании входного н опорчого транспарантов по масштабу, что поэ: воляет производить оперативную об работку изображений, полученных в различных условиях съемки.