Устройство и способ для радиального и углового или с приращением угла анализа изображений применительно к содержанию формы и согласованию

Устройство и способ для радиального и углового или с приращением угла анализа изображений применительно к содержанию формы и согласованию

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Родственные патентные заявки

Эта патентная заявка является частично продолжающейся патентной заявкой США № 09/536426, поданной в патентное ведомство США 27 марта 2000 г., которая является частично продолжающейся относительно патентной заявки № 09/326362, поданной в патентное ведомство США 4 июня 1999 г.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в общем относится к пространственным модуляторам света, а более конкретно, к пространственному модулятору света с радиально ориентированными активными секторами модуляции света для радиального и углового анализа пучков света, включая оптические образы преобразования Фурье, определения характеристик, поиска, согласования или идентификации содержания формы изображений.

Предпосылки создания изобретения

Существуют ситуации, в которых полезная информация может быть получена по пространственно распределенным частям световых пучков. В частности, когда изображение переносится или распространяется световым пучком, могут оказаться полезными сбор и использование или анализ информации с конкретного участка изображения, такого как отдельный участок в поперечном сечении пучка, который является носителем изображения.

Например, в одновременно рассматриваемой заявке на патент США, принадлежащей заявителю, № 09/536426, которая включена в настоящую заявку посредством ссылки, узкие радиально ориентированные участки преобразования Фурье изображения захватываются, обнаруживаются и используются для определения характеристик и кодирования изображений с помощью формы для сохранения, поиска и извлечения. Как поясняется в этой заявке, такие радиально ориентированные, разнесенные по углу или направлению участки преобразования Фурье изображения последовательно захватываются путем позиционирования вращающейся непрозрачной маски или диска с радиально ориентированной щелью в плоскости преобразования Фурье светового пучка, несущего изображение, после прохождения светового пучка через линзу преобразования Фурье и обнаружения света, который проходит через щель при различных угловых направлениях, то есть градусах поворота. Световая энергия, обнаруживаемая по каждому угловому направлению, является характеристикой частей содержания изображения, которые в основном линеарно выровнены в том же самом угловом направлении, что и щель во вращающейся маске, при обнаружении световой энергии.

Этим устройством с вращающейся радиально ориентированной щелью очень хорошо и весьма эффективно осуществляется задача определения характеристик и кодирования изображений с помощью содержания формы изображений. Однако устройство все же имеет несколько недостатков. Например, разрешение пространственной частоты изображения по каждому угловому направлению вращающейся щели является не столь высоким, как требуется при некоторых применениях или использованиях такого устройства. Кроме того, вращающаяся маска или диск вместе со связанным с ним приводным механизмом, подобно всем механическим устройствам, имеет недостаточную стабильность и недостаточную надежность при длительной эксплуатации, не говоря уже о размерах и массе.

Сущность изобретения

Согласно основной задаче этого изобретения обеспечиваются усовершенствованное устройство и способ для захвата и записи оптической информации от частей оптических изображений.

Более конкретная задача этого изобретения заключается в обеспечении усовершенствованных устройства и способа для пространственного анализа оптических образов преобразования Фурье изображений применительно к содержанию формы таких изображений.

Другая конкретная задача этого изобретения заключается в обеспечении усовершенствованных устройства и способа для определения характеристик и кодирования изображений с помощью содержания формы для хранения, поиска, сравнения, согласования или идентификации изображений.

Эта и другие задачи, преимущества и новые признаки изобретения частично изложены в последующем описании, а частично станут очевидными для специалистов в указанной области техники, к которой относится настоящее изобретение, при рассмотрении последующего описания или могут быть усвоены при практическом использовании изобретения. Задачи и преимущества могут быть реализованы и достигнуты средствами и сочетаниями средств, детально показанных в приложенной формуле изобретения.

Для дальнейшего решения вышеупомянутых задач устройство согласно настоящему изобретению содержит пространственный модулятор света с множеством адресуемых активных оптических элементов, вытянутых в радиальном направлении на различных угловых направлениях относительно оси. Предпочтительно активные оптические элементы имеют форму, обеспечивающую возможность модуляции частей световых пучков, падающих на дискретные секторы активной оптической области, на которую может быть сфокусирован пучок света. Поэтому активные оптические модуляторы по форме индивидуальных секторов, то есть по существу клиновидные, являются предпочтительными, хотя другие формы также могут быть реализованы, что в отдельных случаях даже может быть более предпочтительно, такие как прямоугольная для лучшего разрешения или криволинейная для обнаружения содержания изображения криволинейной конфигурации. Для лучшего разрешения пространственной частоты содержания формы радиально вытянутые клинья или прямоугольники активной оптической области могут содержать индивидуально адресуемые сегменты, которые в зависимости от требуемого разрешения могут быть активизированы раздельно или в группах. Клиновидные секторы могут содержать сегменты в виде менее крупных, усеченных клиновидных активных оптических элементов или группы датчиков в пиксельных матрицах, которые совместно образуют такие формы. Прямоугольные области также могут содержать менее крупные прямоугольные сегменты или составные группы датчиков в пиксельных матрицах с образованием таких радиально вытянутых, разнесенных по углу активных оптических компонентов или областей. Для определения характеристик содержания формы изображения оптический образ, который представляет собой преобразование Фурье изображения, фокусируют на активную оптическую область, а радиально расположенные на различных угловых направлениях части оптического образа преобразования Фурье выбирают и локализуют посредством пространственного модулятора света для обнаружения содержания формы изображения, которое является согласованным с такими угловыми направлениями. Интенсивность света, обнаруженная от таких соответствующих частей, является характеристикой такого содержания формы и может быть зарегистрирована, сохранена или использована для сравнения с аналогично проанализированным содержанием формы других изображений, для установления и идентификации согласований или почти полных согласований изображений с таким содержанием формы. Необязательная предварительная обработка изображения для добавления побочных изображений, находящихся в различных радиальных и угловых взаимосвязях с изображением и имеющих различные интенсивности света, может повысить возможность обнаружения содержания формы и может обеспечить почти полное согласование изображений с аналогичным содержанием формы.

Краткое описание чертежей

Сопровождающие чертежи, включенные в описание и образующие часть описания, иллюстрируют предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием предназначены для пояснения принципов изобретения.

На чертежах:

фигура 1 - изометрическое изображение сегментированного радиального пространственного модулятора света согласно изобретению, показанного с пучком света, сфокусированным на модулирующие свет компоненты в активной оптической области устройства;

фигура 2 - вид спереди предпочтительных модулирующих свет компонентов в активной оптической области сегментированного устройства радиального пространственного модулятора света согласно изобретению, выполненных по конфигурации секторов сегментированного модулятора, которые ориентированы так, что вытянуты радиально на различных угловых направлениях по отношению к центральной оси;

фигура 3 - увеличенный вид спереди одного сектора активных модулирующих свет компонентов сегментированного радиального пространственного модулятора света;

фигура 4 - поперечное сечение части активного оптического сектора сегментированного радиального пространственного модулятора света согласно настоящему изобретению, выполненное по существу по линии 4-4 сечения на фигуре 3;

фигура 5 - схема оптического устройства для определения характеристик изображения, в котором сегментированный радиальный оптический анализатор согласно этому изобретению показан при использовании для определения характеристик и кодирования оптических изображений с помощью содержания формы с целью иллюстрации его структуры и функциональных возможностей;

фигуры 6а-с - схематичное вертикальное изображение активных модулирующих свет компонентов сегментированного радиального пространственного модулятора света для иллюстрации использования внешнего сегмента вертикально ориентированного сектора модулирующих свет компонентов сегментированного радиального пространственного модулятора света согласно изобретению вместе со схематичными видами характеризуемого изображения и получающегося в результате обнаруживаемого оптического образа, который является характеристикой некоторой части содержания вертикально ориентированной формы изображения;

фигуры 7а-с - схематичные вертикальные изображения, аналогичные показанным на фигурах 6а-с, но иллюстрирующие использование близкого к внутреннему сегмента вертикального сектора;

фигуры 8а-с - схематичные вертикальные изображения, аналогичные показанным на фигурах 6а-с, но иллюстрирующие использование близкого к внешнему сегмента активного оптического сектора, который ориентирован под углом 45° относительно вертикали;

фигуры 9а-с - схематичные вертикальные изображения, аналогичные показанным на фигурах 6а-с, но иллюстрирующие использование внешнего сегмента горизонтально ориентированного активного оптического сектора;

фигуры 10а-с - схематичные вертикальные изображения, аналогичные показанным на фигурах 6а-с, но иллюстрирующие использование внешнего сегмента активного оптического сектора, который ориентирован под углом 191,25° относительно вертикали;

фигура 11 - схематичное вертикальное изображение, аналогичное показанному на фигуре 6а, но иллюстрирующее модифицированный вариант осуществления изобретения, в котором активные оптические сегменты выполнены прямоугольными, а не клиновидными;

фигура 12 - схематичное вертикальное изображение еще одного варианта осуществления изобретения, в котором группы индивидуально адресуемых датчиков света в пиксельной матрице датчиков могут быть активизированы совместно в местоположениях, которые имитируют секторы или сегменты секторов для осуществления углового и/или пространственного анализа светового пучка для определения согласно этому изобретению характеристик изображения с помощью содержания формы;

фигура 13 - поперечное сечение, аналогичное показанному на фигуре 4, но иллюстрирующее модификацию, в которой модулированный световой пучок проходит через, а не отражается сегментированным радиальным пространственным модулятором света согласно этому изобретению;

фигуры 14а-с - иллюстрации необязательного способа образования побочных изображений, предназначенного для повышения оптической силы с целью улучшения характеристик обнаружения информации о форме и обеспечения возможности определения характеристик содержания плавных форм для идентификации почти полного согласования содержания формы в различных изображениях;

фигуры 15а-с - иллюстрация способа образования побочных изображений из фигур 14а-с применительно к несколько более сложному изображению.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения

На фигуре 1 схематично показан сегментированный радиальный пространственный модулятор 50 света согласно настоящему изобретению с пучком 27(p) света, сфокусированным на активную оптическую область 54 в центральной части сегментированного радиального пространственного модулятора 50 света. Как схематично показано на фигуре 1, предпочтительно, но необязательно, чтобы сегментированный радиальный пространственный модулятор 50 света был выполнен в виде интегральной схемы 52, установленной на чипе 56, снабженном множеством электрических штырьковых выводов 58, выполненных с возможностью вставления в соответствующим образом выполненную панельку (не показанную) на печатной плате (не показанной). В таком предпочтительном варианте осуществления изобретения штырьковые выводы 58 электрически соединены посредством множества проводов 59, припаянных к контактным площадкам 55 интегральной схемы 52 для обеспечения возможности адресации и функционирования оптических компонентов в активной оптической области 54, что будет рассмотрено более подробно ниже.

Увеличенный вертикальный вид спереди активной оптической области 54 интегральной схемы 52 показан на фигуре 2, а еще более увеличенное изображение активных оптических сегментов 502, 504, 506, 508 одного сектора 500 модулятора (для удобства в дальнейшем иногда называемого «сектором») из активной оптической области 54 показано на фигуре 3. Как будет пояснено более подробно ниже, сегментированный радиальный пространственный модулятор 50 света выполнен с возможностью избирательной локализации радиально расположенных частей световой энергии на различных угловых направлениях по отношению к центральной оси 40. Один способ осуществления изобретения такой локализации заключается в отражении, а также в повороте плоскости поляризации выбранных радиально расположенных частей светового пучка 27(p), который падает на активную оптическую область 54, в то время как другие части светового пучка 27(p) отражаются, но без поворота плоскости поляризации, или наоборот. В предпочтительном варианте осуществления изобретения все активные оптические сегменты, например сегменты 502, 504, 506, 508 сектора 500 на фигуре 3, выполнены индивидуально адресуемыми по электропроводящим дорожкам 503, 505, 507, 509 соответственно, хотя изобретение также может быть реализовано, но с меньшим разрешением пространственных частот, посредством сектора 500, содержащего только один активный оптический модулятор, или путем одновременной активизации одного или нескольких индивидуальных сегментов.

Выбор и локализация части падающего светового пучка 27(p) показаны на фигуре 4, на которой представлено частичное поперечное сечение активных оптических сегментов 506, 508. Когда сегмент 508 активизирован напряжением V+ на дорожке 509, падающий световой пучок 27(p), который для примера обозначен как p-поляризованный, то есть поляризованный в p-плоскости, отражается сегментом 508 и испускается от него как s-поляризованный свет 27(s), то есть свет, поляризованный в s-плоскости, и, наоборот, в то время когда сегмент 508 активизируется напряжением V+ на дорожке 509, не активизированный сегмент 506 отражает, но не поворачивает плоскость поляризации падающего света 27(p). На фигуре 4 свет, отраженный активизированным сегментом 508, обозначен как 61(s) для указания s-плоскости поляризации, тогда как свет, отраженный не активизированным сегментом 506, обозначен как 61(p) для указания p-плоскости поляризации. Конструкция и функция сегментов 506, 508, которые являются типичными из всех сегментов секторов 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650 активной оптической области 54, будут пояснены более подробно ниже. В этом месте достаточно сказать, что плоскость s-поляризации ортогональна к, то есть повернута на 90° по отношению к, плоскости p-поляризации и что такой поворот плоскости поляризации части светового пучка 61(p) (см. фигуру 1) обеспечивает возможность фильтрации или отделения этой части от остальной части светового пучка 61(p), что будет пояснено более подробно ниже.

Устройство 10 для определения характеристик, кодирования и сохранения изображений с помощью содержания формы таких изображений, которое схематично показано на фигуре 5, представляет собой пример применения сегментированного радиального пространственного модулятора 50 света, описанного выше, и является частью этого изобретения. В этом устройстве 10 любое число n изображений 12, 14,..., n может быть охарактеризовано и кодировано с помощью содержания формы в таких изображениях, и такая кодированная информация формы о каждом изображении может быть сохранена, например, в базе 102 данных, для последующего поиска, извлечения и сравнения с содержанием формы других изображений, которые охарактеризованы и кодированы таким же способом.

Изображения 12, 14,..., n могут быть по существу любого вида, например, визуальными изображениями на фотографиях, пленках, чертежах, графиках, произвольными образами, упорядоченными образами и т.п. Кроме того, их можно хранить и/или генерировать в или из цифровых и аналоговых форматов. Такие изображения могут иметь содержание, которое при рассмотрении людьми имеет определенное смысловое значение, или они могут быть бессмысленными, или не могут быть прерваны людьми, но могут быть характеристикой некоторого другого содержания, например, музыки, звуков, текста, программного обеспечения и т.п. По существу любой оптический образ интенсивностей световой энергии, который может быть обнаружен или отображен с различимым содержанием формы, может быть охарактеризован и кодирован посредством этого устройства 10.

Выборочное изображение 12, которое может быть получено из любого источника (например, из сети Интернет, из электронной базы данных, с сайта, из библиотеки, от сканера, с фотографии, с пленки, в виде радиолокационного изображения, электронного неподвижного кадра из фотоаппарата или кинофрагмента из видеокамеры и из других источников), вводится в оптическое устройство 10 для определения характеристик формы изображения, которое будет описано более подробно ниже. Любое число n других выборочных изображений 14,..., n, показанных на фигуре 5, находится в очереди на последовательный ввод в оптическое устройство 10 определения характеристик изображения. Ввод любого числа n таких последовательных изображений 12, 14,..., n может быть сделан вручную или, что предпочтительно, автоматически, например, посредством механического устройства для показа слайдов, генератора изображений компьютера, кинопроектора, электронного фотоаппарата или видеокамеры и т.п. В предпочтительном варианте осуществления изобретения на фигуре 5 показан компьютер 20, но при этом также предполагается, что он предполагает использование любого устройства или системы, которые могут выстраивать в очередь и перемещать изображения 12, 14,..., n в устройство 10 для определения характеристик изображения. Примерное изображение 12 автомобиля, показанное на видеомониторе 22, отображает и символизирует любое изображение, которое включено в режим процесса определения характеристик и кодирования его содержания формы в соответствии с этим изобретением, хотя должно быть понятно, что такое отображение изображения, подлежащего обработке, не является существенным признаком этого изобретения. Для удобства и упрощения большая часть последующего описания относится только к первому изображению 12, но при этом следует понимать, что она также может быть приложена к любому изображению 12, 14,..., n и т.д.

В варианте осуществления устройства 10, показанного на фигуре 5, изображение 12 вводится в оптическое устройство 10 для определения характеристик изображения в плоскости 19 изображения, которая перпендикулярна к пучку 27 света, исходящего из электрически адресуемого пространственного модулятора 26 света, то есть перпендикулярна к плоскости чертежа на фигуре 5. Однако для пояснения, иллюстрации и понимания изобретения изображения 12, 14,..., n показаны окруженными пунктирными линиями также в плоскости чертежа на фигуре 5, то есть в плоскости бумаги. С целью облегчения пояснения, иллюстрации и понимания то же самое правило также использовано для проецирования изображения 12', образованного электрически адресуемым пространственным модулятором 26 света, для оптического образа 32 преобразования Фурье, активной оптической области 54, локализованного и профильтрованного оптического образа 60 и сетки 82 датчиков из их соответствующих плоскостей, перпендикулярных световым пучкам, в плоскость бумаги. Эти компоненты и их функции в изобретении будет пояснены более подробно ниже.

Как упоминалось выше, изображение 12 может быть введено в оптическое устройство 12 для определения характеристик изображения посредством компьютера 20 и электрически адресуемого пространственного модулятора 26 света, что будет описано более подробно ниже. Однако изображение 12 будет подвергаться существенному преобразованию при прохождении через тонкую положительную линзу 30, также называемую линзой преобразования Фурье. При осуществлении преобразования Фурье выборочного изображения 12' световая энергия оптического образа изображения 12' преобразуется в оптический образ 32 преобразования Фурье, который является единственным по отношению к изображению 12', хотя он не может быть распознан глазом или мозгом человека как изображение 12', и который можно охарактеризовать интенсивностями, то есть амплитудами световой энергии, пространственно распределенными по оптическому образу 32. Комплексное распределение амплитуд световой энергии 34 по оптическому образу 32 представляет собой преобразование Фурье комплексного распределения света по изображению 12'. Как будет описано более подробно ниже, изображение 12' представляет собой восстановление изображения 12 в монохроматической, предпочтительно в когерентной, световой энергии, хотя белый свет также будет работать. Сосредоточения значительной световой энергии в оптическом образе 32 преобразования Фурье в основном соответствуют пространственным частотам изображения 12', то есть каким образом близко расположенные друг к другу или находящиеся на большем расстоянии друг от друга признаки в изображении 12' изменяются или остаются теми же самыми. Другими словами, пространственные частоты также ясно показывают, каким образом близко расположенные друг к другу или находящиеся на большем расстоянии друг от друга интенсивности световой энергии в поперечном направлении светового пучка 27 изменяются или остаются теми же самыми. Например, изображение (не показанное) юбки из клетчатой ткани, то есть из имеющей много мелких квадратов, будет иметь более высокую пространственную частоту, то есть изменения на единице расстояния, по сравнению с изображением (не показанным) одноцветной юбки. Точно так же части изображения, такие как бампер и решетка 35 автомобиля на изображении 12' будут иметь более высокую пространственную частоту по сравнению с боковой панелью 36 автомобиля на изображении 12', поскольку бампер и решетка 35 имеют много мелких деталей с разнообразными краями, изгибами и другими сложными изменениями в пределах небольшого пространственного интервала, тогда как боковая панель 36 выполнена довольно гладкой и однородной на протяжении большого пространственного интервала. Для световой энергии от более мелких и более остроконечных деталей изображения (с большей пространственной частотой), таких как более сложные бампер и решетка 35 на изображении 12', характерна тенденция рассеяния на расстояние дальше радиально наружу от оптического центра или оси 40 в преобразованном Фурье-изображении, чем для световой энергии от более плавных или ровных деталей изображения (с меньшей пространственной частотой), таких как боковая панель 36 на изображении 12'. Амплитуда световой энергии 34, рассеянной радиально наружу в оптическом образе 32 преобразования Фурье, связана со световой энергией соответствующих частей оптического образа изображения 12', от которого исходит такая световая энергия, за исключением того, что такая световая энергия концентрируется на участках или полосах 34 в плоскости оптического образа 32 преобразования Фурье после преломления линзой 30 преобразования Фурье, то есть на полосах значительной световой энергии, разделенных полосами небольшой или нулевой энергии, которые получаются в результате конструктивной и деструктивной интерференции дифрагированной световой энергии. Если части изображения 12' с высокими пространственными частотами, такие как бампер и решетка 35, яркие, то интенсивность или амплитуда световой энергии от этих частей изображения 12' с высокими пространственными частотами рассеянной линзой 30 преобразования Фурье с образованием дальше отстоящих радиально наружу полос световой энергии 34 в оптическом образе 32 преобразования Фурье будет более высокой, то есть они будут более яркими. С другой стороны, если части оптического образа изображения 12' с высокими пространственными частотами темные, то интенсивность или амплитуда световой энергии от этих частей оптического образа изображения 12' с высокими пространственными частотами, которая рассеяна линзой 30 преобразования Фурье с образованием дальше отстоящих радиально наружу полос световой энергии 34 в оптическом образе 32 преобразования Фурье, будет более низкой, то есть они не будут такими яркими. Точно так же, если части оптического образа изображения 12' с низкими пространственными частотами, такие как боковая панель 36, яркие, то интенсивность или амплитуда световой энергии от этих частей оптической картины изображения 12' с низкими пространственными частотами, которая рассеивается линзой преобразования Фурье с образованием менее отстоящих радиально наружу полос световой энергии 34 в оптическом образе 32 преобразования Фурье (то есть ближе к оптической оси 40), будет более высокой, то есть они будут более яркими. Однако если части оптического образа изображения 12' с низкими пространственными частотами темные, то интенсивность или амплитуда световой энергии от этих частей оптического образа изображения 12' с низкими пространственными частотами, которая рассеяна линзой 30 преобразования Фурье с образованием менее отстоящих радиально наружу полос световой энергии 34 в оптическом образе 32 преобразования Фурье, будет ниже, то есть они не будут такими яркими.

Итак, оптический образ 32 преобразования Фурье света, исходящего от изображения 12': (i) является уникальным (единственным) для изображения 12'; (ii) содержит участки или полосы концентрации световой энергии 34, которые рассеяны радиально от центра или от оптической оси 40, которые характеризуют пространственные частоты, то есть мелкость деталей в изображении 12'; (iii) интенсивность или амплитуда световой энергии 34 на участке или полосе каждой пространственной частоты в оптическом образе 32 преобразования Фурье соответствует яркости или интенсивности световой энергии, исходящей от соответствующих мелких или крупных признаков изображения 12'; (iv) такая световая энергия 34 на участках или полосах оптического образа 32 преобразования Фурье может быть обнаружена с помощью этого изобретения как в части интенсивности, так и в части пространственного положения согласно настоящему изобретению.

Поскольку это оптическое устройство 10 для определения характеристик изображения согласно настоящему изобретению выполнено с возможностью определения характеристик изображения 12 по формам, которые содержит изображение 12, то используют дополнительную пространственную фильтрацию образа 32 преобразования Фурье световой энергии для обнаружения и захвата световой энергии, исходящей от более мелких или более острых деталей или от частей таких более мелких или более острых деталей в изображении 12', которые расположены последовательно и прямолинейно на различных конкретных угловых направлениях. Как будет пояснено более подробно ниже, такая пространственная фильтрация может быть осуществлена любым из ряда различных способов, но в примерном пространственном фильтре, предназначенном для выполнения этой функции, используют комбинацию сегментированного радиального пространственного модулятора 50 с поляризующим светоделителем 70. По существу, сегментированный радиальный пространственный модулятор 50 света поворачивает плоскость поляризации выбранных частей оптического образа 32 преобразования Фурье от p-плоскости поляризации к s-плоскости поляризации или наоборот, как пояснялось выше, а поляризующий светоделитель 70 отделяет световую энергию тех частей, которые локализованы и поляризованы в одной плоскости, от световой энергии остатка оптического образа 32 преобразования Фурье, которая осталась поляризованной в другой плоскости, так что такая световая энергия из отделенных и локализованных частей может быть обнаружена раздельно.

Только части световой энергии 34 в образе 32 преобразования Фурье, которые последовательно совмещены с выбранными активными оптическими сегментами, например с сегментами 502, 504, 506 и/или 508 (фигура 3), имеют плоскость поляризации, повернутую в отраженном свете 61(s) посредством сегментированного радиального пространственного модулятора 50 света. Такие выбранные части 61(s) пучка 27(p) характеризуют, что излучение происходит главным образом от детали или признаков изображения 12', таких как прямые линии и короткие отрезки криволинейных линий, которые последовательно совмещены на угловых направлениях соответствующих секторов 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650, в которых выбранные сегменты расположены в активной оптической области 54 сегментированного радиального пространственного модулятора 50 света. Например, если один или несколько сегментов 502, 504, 506, 508 в секторе 500 выбраны и активизированы с целью поворота плоскости поляризации световой энергии, отражаемой от этого сегмента (этих сегментов), то отражаемая световая энергия 61(s) будет испускаться, главным образом, от деталей или признаков изображения 12', которые последовательно совмещены на вертикальном направлении сектора 500, в котором расположены сегменты 502, 504, 506, 508. Кроме того, поскольку световая энергия 34 из спектра более высоких пространственных частот изображения 12', например от более близко расположенных бампера и решетки 35, рассеяна дальше радиально наружу в оптическом образе 32 преобразования Фурье по сравнению со световой энергией 34 из спектра более низких пространственных частот, например от боковой панели 36, то световая энергия отраженного светового пучка 61(s) будет также характеристикой ограниченного диапазона такого спектра пространственных частот изображения 12', зависящего от того, какой сегмент сектора выбран. Например, активизация внешнего сегмента 508 сектора 500 (фигура 3), который расположен дальше по радиусу наружу от оптической оси 40 падающего пучка 27(p), чем сегмент 502, приведет к тому, что световая энергия отраженного пучка 61(s) будет характеристикой спектра более высоких пространственных частот вертикально ориентированных признаков в изображении 12', например, вертикальных краев бампера и решетки 35. В противоположность этому активизация внутреннего сегмента 502 сектора 500 будет причиной того, что световая энергия отраженного пучка 61(s) на этот раз будет характеристикой спектра более низких пространственных частот от вертикально ориентированных признаков в изображении 12', например, от вертикального заднего края крышки 37 багажника. Результат заключается в получении профильтрованного образа 60 полос 62 световой энергии, которые отражают или являются характеристикой единственной комбинации признаков или линий в содержании изображения 12', которое соответствует световой энергии оптического образа 32 преобразования Фурье на радиальном расстоянии от выбранного сегмента и которое линейно совмещено с сектором, в котором расположен выбранный сегмент. Поэтому в дополнение к возможности круговой пространственной фильтрации оптического образа 32 преобразования Фурье на различных угловых направлениях вокруг оптической оси сегменты каждого сектора, например сегменты 502, 504, 506, 508 сектора 500, обеспечивают дополнительную возможность скалярной пространственной фильтрации оптического образа 32 преобразования Фурье на различных радиальных расстояниях от оптической оси.

Конечно, как будет описано более подробно ниже, сегменты различных секторов с разными угловыми ориентациями вокруг оптической оси 40 будут линейно совмещены с признаками или линиями в изображении 12', которые имеют различные угловые ориентации. Поэтому, как будет пояснено более подробно ниже, полосы 62 световой энергии в профильтрованном образе 60 будут изменяться по мере выбора и активизации активных оптических сегментов в различных секторах с представлением различных признаков, деталей, краев или линий в оптическом образе изображения 12' на различных угловых направлениях, с различной сложностью или мелкостью и яркостью. Однако в общем случае при осуществлении обратного преобразования Фурье оптического образа 32 преобразования Фурье после описанной выше пространственной фильтрации 54 полосы 62 световой энергии будут расположены в тех же самых соотнесенных в пространстве местоположениях, что и признаки в исходном изображении 12', из которого выходила такая световая энергия. Например, в случае вертикального сектора после пространственной фильтрации бампера и решетки 35 в изображении 12' это справедливо относительно световой энергии в полосе 62 в образе 60, которая первоначально исходила от бампера и решетки 35 в изображении 12'.

Пространственно профильтрованная световая энергия в полосах 62 профильтрованного образа 60 может быть обнаружена с помощью фотодетектора 80 при любых различных угловых ориентациях активизированных секторов и подана в виде электронного сигнала в компьютер 20 или на другой компьютер или микропроцессор для обработки и кодирования. Хотя на фигуре 5 показан только один фотодетектор 80 с матрицей 82, содержащей 16×16 отдельных фоточувствительных преобразователей 84 энергии, которых достаточно для решения многих задач этого изобретения, также могут быть использованы другие сборки фотодетекторов, например две смещенные матрицы датчиков, описанные в находящейся в процессе одновременного рассмотрения патентной заявке № 09/536426, или одна или несколько более крупных матриц датчиков.

Компьютер 20, в который вводится информация о профильтрованных оптических образах 60, то есть о распределении интенсивностей (I) световой энергии с матрицы 82 датчиков, вместе с информацией об изображении 12 (например идентификационное число, местоположение источника и т.п.), информацией об угловой ориентации (R) сектора, в котором активизирован сегмент, и информацией о радиальном расстоянии или масштабном коэффициенте (S) активизированного сегмента относительно пространственной частоты, может быть запрограммирован на кодирование характеристик изображения 12, связанных с содержанием формы изображения 12. Один полезный формат для кодирования такой информации с помощью пикселей профильтрованного изображения 60 включает в себя информацию относительно местоположения каждого пикселя в координатах x, y, поворота (то есть угловой ориентации сектора, в котором сегмент активизирован, следовательно, относительно линейных признаков изображения 12, которые выровнены с такой угловой ориентацией) и интенсивности (то есть амплитуды световой энергии от профильтрованного образа 60, которая обнаружена в каждом пикселе на угловом направлении R. Также может быть предусмотрен поисковый флаг, такой как коэффициент Х дисторсии, который пояснен более подробно в находящейся в процессе одновременного рассмотрения патентной заявке № 09/536426 или при рассмотрении предварительной обработки с образованием побочных изображений согласно этому изобретению, которая пояснена более подробно ниже. Такая комбинация угловой ориентации или поворота R, интенсивности I световой энергии для каждого пикселя и коэффициента Х искажений для краткости может быть названа "RIXel". При необходимости в такое кодирование также может быть включен масштабный коэффициент (то есть пространственные частоты содержания и