Оптическое устройство обнаружения объекта на изображении

Оптическое устройство обнаружения объекта на изображении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О е е И С А Н И Е (11) 536497

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИИДЬСТВУ

Сеоз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) 3аявлено02,06 75 (21) 2143869/25 с присоединением заявки № (51) И. Кл.

G 06 6 9/00

6 01 С 1 1/04

Государственный нпиитет

Спввтв Минкптрпв СССР пп делам изобретений и открытий (23) Приоритет

1 (43) Опубликовано 25.11.76,Бюллетень №43 !

1 (45) Да..а опубликования описания10.03.77 (53) УДК 621.375,8 (088.8) (72) Автор изобретения

Л П Ярославский

Институт проблем передачи информации АН СССР (71) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ОБЪЕКТА

НА ИЗОБРАЖЕНИИ

Изобретение относится к оптическим и электроннс-оптическим вычислительным устройствам для расшифровки изображений, с целью автоматического обнаружения и измерения координат известных объектов на изображениях. Подобные устройства создаются на базе когерентной оптики и голографии с использованием корреляционного метода- обнаружения.

Известны устройства обнаружения заданных объектов с помощью когерентнооптического коррелятора 11), (2). В таких устройствах используется голографический согласованный фильтр, изготовленньй по методике Вандеу Люгта, и оптическая система, осуществляющая преобразование

Фурье распределения амплитуды поля на ее входе (в дальнейшем она именуется оптической Фурье-системой) .

Наиболее близкое к изобретению устройство, содержащее оптические системы прямого и обратного Фурье-преобразования и согласованный фильтр-модулятор, расположенный в частотной плоскости системы прямого Фурье-преобразования(3).

Транспарант с изображением, на котором необходимо обнаружить и локализовать заданный объект, помешают на вход первой оптической Фурье-системы и освещают пучком когерентного света от источника. Свет с выхода оптической Фурь< системы пропускают через голографический, согласованный с данным объектом, фильтр

Вандер-Люгта, помещенный на входе втоip рой оптической Фурье-системы, испомошью фотоэлектрического или другого измерительного прибора измеряют распределение интенсивности света на выходной плоскости второй оптической Фурье-системы. О

15 наличии или отсутствии объекта на изображении судят по тому, превышает ли интенсивность света в какой-либо точке выходной плоскости системы заданный пороговый уровень. При локализации объекта, т. е.

20 измерении его координат, решение о наличии объекта принимают по координате н иболее яркой точки в выходной плоскости

Фурье-системы.

Описанная процедура позволяет обнаружи25 вать и локализовать известные объекты

536497 на изобра;: ениях но обла гает недостаточно

BbI c0к0Й g,oc о О- < Oc) IG ОбнарУжения H JIO кализации. Если изображение, fi;. фоне которого отыскивает я объект, -гв.яется сложным H ссдержит г,г;гого контрастны деталей, илгеющих разме;.;ь.: и форму, близкие к размеpBi.I 2 форме BOKovOI 0 Объекта, crIHH.". вероятность Ho xHoi o 0 Онаву жения и аномально Оольших Ошибок в Определении координат объекта. Ю

Пель пзобретенчя — уменьшение вероятности ложного обнаружения и ошибок измерения координат искомого объекта.

Зто достигается тем, что в известном устройстве перед согласованным фильтроммодулчтором установлен нелинеиный оптический элемент, коэффициент пропускания которого rio амплитуде света в каждой точке обратно пропорционален интенсивности попадающего в эту точку света. При этом световой поток, попадающий на оптический согласованный фильтр, оказывается промодулированным по амплитуде функцией,обратно пропорциональной квадрату модуля Фурье-спектра наблюдаемого изображения. В качестве указанного оптического элемента можно использоваг ь любые известные фоточувствительные материальг, например фотопластинки, при условии их фотоооработки (проявления и г иксирования) на

30 месте установки, фотохромные и другие реверсивные фоточувствительные среды.

На чертеже дано схематическое изображение предлагаемого устройства, вариант, где обозначено:

1 — транспарант с изображением;

2 — линза первой Фурье-системы., осуществляющей прямое преобразование Фурье;. 40

3 — нелинейный оптический элемент, коэффициент пропускания которого IIo амплитуде света в каждой точке обратно пропорционален интенсивности попадающего в эту точку света; 4б

4 — согласованный фильтр-модулятор света;

5 — линза второй Фурье-системы, осуществляющей обратное преобразование Фурье; бО

6 — плоскость наблюдения.

При работе предлагаемого устройства осуществляетсяобработка сигнала с максимальным отношением амплитуды света в точке локализации искомого объекта к сред- 55 нему (по полю наблюдаемого изображения) значению интенсивности света в точках, не занятых объектом.

Лействительно пусть V(X,У) — paCпределение амплитуды света на наблюдае- 69

МОМ изображении 3., S(X-ХО1У-Уо)- распределение амплитуды света, соответствующее искомому объекту, чаходящемуся в точке (Хо, vzi,: Ь (x,v) - импульсная реакция фильтРа 4-, а 5(„. г„),М(У„Vy) Н (Vx,Vy)спектрь: Фурье перечисленных функций. Toi да отношение квадрата амплитуды сигнала от искомого объекта в точке ("o, vo) на выходе фильтра к среднему по плошади изображения значению квадрата амплитуды сигнала от фонового изображения равно

Cs(х-х У-ч )®п(x,v)Эх=хо,v=У, C v (x, у ) Э 11 (х,v ) 2 Й х сг у

Х у гг у Х у

3(.гг 9 I2 tH(г .г г д г где Š— операция свертки. Воспользовавшись неравенством Шварца, можно показать, что величина < достигает максимума при где — комплексно сопряженная величина. Таким образом, при оптимальной обработке необходимо не только умножить спектр наблюдаемого изображения на функцию 5 (Vx, V„) комплексно сопряженную со спектром искомого объекта, как это делается в известном устройстве, но и разделить er a на квадрат модуля спектра наблюдаемого изображения, как делается в предлагаемом устройстве.

Использование предлагаемого устройства позволит существенно увеличить надежность обнаружения малоконтрастных объектов на сложном изображении и точность измерения их координат оптическими корреляторами.

Формула изобретения

Отпическое устройство обнаруженичобъекта на изображении, содержащее оптические системы прямого и обратного Фурьепреобразования и согласованный фильтр-модулятор, расположенный в частотной плоскости системы прямого Фурье-преобразования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения вероятности ложного обнаружения и ошибок измерения координат искомого объекта, перед согласованным фильтром-модулятором установлен нелинейный оптический элемент, например плас536497 тинка с фотохромным слоем, коэффициент пропускания которого по амплитуде света в каждой точке обратно пропорционаленинтенсивности попадающего в эту точку света.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. QEE Trans. Inf. Theory,196%,IT-10,439.

2. Гудмен Дж. Введение в Фурье-оптику, М. 1970, гл. 7, 56.

3. Кондратенков Г. С. Обработка инфор5 мации когерентными оптическими системами, М., 1972, с. 155 (прототип).

Составитель А. Субочев

Редактор Л. Гребенникова Техред М. Ликович Корректор В. Зорина

Заказ 5767/275 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4