Устройство для восстановления изображения удаленных объектов

Устройство для восстановления изображения удаленных объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к устройствам для восстановления изображения удаленных объектов, Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет обеспечения восстановленияизображения объекта в реальном времени . Цель достигается тем, что устройство , содержащее первый 1 и второй 2 Фурье-объективы, светоделитель 3, регистратор 9 и два светоотражателя 6, 7, имеет первый фазосдвигающий клин 4, расположенный между светоделителем и первым светоотражателем и оптически связанный с ними, и последовательно расположенные оптически связанные второй фазосдвигающий клин 5 и фазосдвигающий элемент 8 со случайным пропусканием, размещенные между светоделителем и вторым светоотражателем и оптически связанные с ними. Расширение области применения достигается за счет эффективного алгоритма обработки оптической информации, экономящего время и память ЭВМ, что дает возможность восстановить изображение удаленного объекта в г реальном временИо 1 ил. S (Л

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СО).1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) (51) 4 С 06 К 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТБЕННЫИ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4226545/24-24 (22) 10.04.87 (46) 23 ° 11.88. Вюл. №- 43 (71) Горьковский государственный университет им.Н.И.Лобачевского (72) Э.И.Гельфер, В.Г.Закин и Е.И.Ииндлина (53) 681.327 (088.8) (56) Burke I.I., Breckinridge I.Â.

1.0pt Soc.Am. Jan,, 1978, v.68, ¹ 1, р.67-77.

Itoh К. Y.ОМзи1са.Opt.Comm, 1981, v.36, И - 4, р.250-254. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

ИЗОБРАЖЕНИЯ УДАЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к автома° тике и вычислительной технике, а именно к устройствам для восстановления иэображения удаленных объектов.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет обеспечения восстановления иэображения объекта в реальном времени. Цель достигается тем, что устройство, содержащее первый и второй 2 Фурье-объективы, светоделитель

3, регистратор 9 и два светоотражателя 6, 7, имеет первый фаэосдвигающий клин 4, расположенный между светоделителем и первым светоотражателем и оптически связанный с ними, и последовательно расположенные оптически связанные второй фаэосдвигающий клин 5 и фазосдвигающий элемент

8 со случайным пропусканием, размещенные между светоделителем и вторым светоотражателем и оптически связанные с ними. Расширение области применения достигается за счет эффективного алгоритма обработки оптической информации, экономящего время и память ЭВМ, что дает возможность восстановить изображение удаленного объекта в реальном времени. 1 ил. (4) С учетом (1)-(4) интенсивность

40 в плоскости регистрации оказывается равной

Изобретение отн<)сит! я к об))исти автоматики и вычислительной техники, а именно к устройствам для восстановления изображения удаленных объек5 тов.

Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения восстановления изображения объекта в реальном времени. 10

На чертеже изображена оптическая схема устройства для восстановления изображения удаленных объектов;

Устройство имеет первый и второй

Фурье-объективы 1 и 2, светоделитель

3, первый и второй фазосдвигающие клинья 4 и 5, первый и второй светоотражатели 6 и 7, фазосдвигающий элемент 8 со случайным пропусканием и регистратор 9. 20

Устройство работает следующим образом.

Фурье-объектив 1 направляет падающую волну на светоделитель З,расщепляющий волну на два пучка равной 25 интенсивности, которые поворачивают о ся светоотражателями 6 и 7 вокруг взаимно перпендикулярных осей. В каждом плече устройства установлены фазосдвигающие клинья 4 и 5, откло- 30 няющие световые лучи в направлении оси Х и У соответственно. На пути одного пучка протягивается элемент

8, вносящий случайную фазовую задержку > /2, постоянную по сеченйю пучка

35 и изменяемую между экспозициями. На чертеже S и S, — изображения удаленного источника, образующиеся в ! фокусе Фурье-объективов 1 и 2; S u ,!

S. — их изображения, создаваемые светоотражателями S и S находятся

1 2 в фокальной плоскости Фурье-объектива 2, так, что на его выходе в каждом из двух интерферирующих пучков восстанавливается лучевая структура 45 входного поля. Вместо Фурье-объективов можно использовать телескопические системы, меняющие сечение пучка, или, если в таком изменении нет необходимости, работать вообще без

Фурье-объо- ктивов. Значения интенсивности в интерференционной картинке на выходе прибора фиксируются регистратором 9.

Введем в плоскостях входного и выходного ..рачков системы координат

55 (х, у) = r. и (х,у ) = r соответственно с владом на оптической оси, ориент)11>! в:)ввые таким образом, что

11!)л <. ) lë и):1х <)Д! У! T1>! )I I! т в» в 11!))Òe íò времени Т задав тсн выражением

Е (r; t)= —,-(Е(г,t)е +

--) 1, - >19 )! pl ) 4)!

+ Е(-r, t)e ), (1) r pe F(r, t),(x,у, t) — поле в соответствующей точке входной плоскости.

Фазовые набеги kx, ky и вносятся фазосдвигающими клиньями 4 и 5 и элементом 8. Обычно предполагается, что среда распространения искажает лишь фазу световой волны, так, что

11!!) (); t1

E (r,t)= F.,(r)e (2) где Е, (r) — поле на входе Фурье- . ° объектива 1, каким оно быпо бы в отсутствие искажений; (r,t) — случайное поле, обусловленное флуктуациями оптической плотности атмосферы. Обозначим через — fЕ, (г,t)/l = const (3) уровень интенсивности в точках входного зрачка, 11(г) и Q(r) — модуль и фазу нормированной комплексной функции когерентности (КФК) неискаженного поля, определяемые соотношением

I, p (2 r)ехр(i g(2r))

Ео (г ") Ео

I. (r, t)= K(r, t)E (r,t) (Е(-r, t) Е (-r, t) +

+ E(-r, t)Е (r, t) ex (ik(y-õ)+

+i!) )+ Е" (-r, t!) E(r, t),ехр(-ik(y-х)-Ц)+ E(r, t) Е" (r, t)=

1о Г

-ъ

L1+ p(2r) cos(8(2r)+k(y-x) +

Произведение интенсивностей в двух отсчетных точках выходной плоскости, усредненное по ансамбпю реа1 +

)g(I- ) . 1.(г!

+- — р(2

2P, ) 1))(2г, ) е с()s(R(2r2 )— — В(- < )+((у,-x,)-k(y -х,)) 0(e 1 )), (6) рентности. г

1(г )1(г ) 7 = — -(! +

+ 1(б (2r ) /(б (2r ) 81п(О(2гг )

-e(2r, ))).

При тех же условиях для среднего квадрата и средней интенсивности имеем:

2, Io р(2r ) (Х (г )7=- — 1(1+- — — — -) 4 2., (I(r ) — ——

В результате могут быть найдены модуль КФК и последовательные приращения фазы КФК по формулам р (2г) 8(2r ) — 8 (2r, ) Составитель A.ÃIîðoçîâ

Техред М.Ходанич Корректор JI.Ïëòàé

Редактор Л. Гратилло

Заказ 6080/50 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где D — дисперсия величины (I (r )7 -7

-Ч(г )+Ч)(-r )-(1(-r ) — может быть

1 1 2 сделана сколь угодно малой сближением отсчетных точек; D — дисперсия случайной фазы (,(1:). Фаза с большой дисперсией (()„)) 1) вводит )

). ся для подавления третьего и последующих шумовых слагаемых в (6).

Будем фиксировать интенсивность в тех точках выходной плоскости, где разность фаз интерферирующих пучков, вносимых фазосдвигающими клиньями

4 и 5, составляет )б/2. В этих точках (6) принимает вид

Восстановление изображения, т.е. определение распределения яркости в плоскости удаленного некогерент10 ного источника, осуществляется путем спектрального преобразования найденной комплексной функции коге15 Таким образом, расширение области применения предлагаемого устройства достигается за счет эффективности алгоритма обработки оптической информации, экономящего время и память

2р ЭВГ1, что дает возможность восстановить изображение удаленного объекта в реальном масштабе времени.

Формула и з обретения

Устройство для восстановления изображения удаленных объектов, содержащее оптически связанные последовательно расположенные первый

30 Фурье-объектив и светоделитель, оптически связаннь)е, последовательно расположенные регистратор и второй

Фурье-объектив, оптически связанный со светоделителем, и два .светоотра3 5 ж а т е . т я, о т л и ч а ю щ е е с я т е м

7 что с целью расширения области применения за счет обеспечения восстановления изображения объекта в реальном времени, оно содержит пер4() выл фазосдвигающий клин, расположенньп(между светоделителем и первым светоотражателем и оптически связанньп с ними, и последовательно расположенные оптически связанные вто45 рой фазосдвпгающий клин и фазосдвигающий элемент со случайным пропусканием, расположенные между светоделителем и втор!)! светоотражателем и оптически связанные с ними.