Оптический коррелятор1 би6/:

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

328479

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М

Заявлено 08.Х1.1970 (¹ 1473260 18-24) .Ч. Кл. О 06g 7/52 с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 02Л1,1972. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 28.III.1972

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.333:519.2 (088.8) Авторы изобретения

Заявитель

В. П. Иванченков и П. А, Двгай

Научно-исследовательский институт ядерной физики, электроники и автоматики при Томском политехническом институте им. С. M. Кирова Ф, ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР

Изобретение относится к информационной технике, в которой извлечение существенных признаков из изображения и сопоставление этих признаков с заложенной в памяти информацией осуществляется с помощью корреляторов оптического типа, например, в навигBLIHQHHblx устройствах, в читающих автоматах и т. д.

Известны устройства, позволяющие распознавать с большой скоростью изображения на основе принципов оптической корреляции.

Одним из основных элементов таких устройств являются размножители изображений, превращающие исследуемое изображение во множество идентичных копий. Б таких устройствах размножение осуществляется с помощью мозаики линз волоконного преобразователя, системы полупрозрачных зеркал или призм.

Однако изготовление этих устройств требует большой затраты труда, применения большого количества линз, зеркал, призм, что существенно усложняет конструкцию оптического коррелятора, увеличивает его вес, габариты и стоимость.

С целью упрощения схемы оптичсского коррелятора, содержащего размножитель изображении, увеличения быстродействия считывания информации и улучшения качества воспроизведения исследуемого изображения в предлагаемом корреляторе хтеняется оптически непрозрачный транспорант с группой отверстий малого диаметра, что позволяет отказаться от использования, волоконного преобразователя, сложной мозаики линз, зеркал, призм. Изготовленые такого размножителя выгодно отличаегся QT известных малой трудоемкостью. Наибольшее значение сигнала, пропорциональное взаимной корреляционной

10 функции сравниваемых изображений, выделяется в системе с помощью простой быстродействующей схемы параллельного типа.

На фнг. 1 показана блок-схема оптического коррелятора; на фиг. 2 — диаграмма, поясня15 ющая принцип размножения исследуемого образа и на фиг. 3 — принципиальная схема блока принятия решений.

Предлагаемый коррелятор оптического типа

20 состоит из устройства 1 воспроизведения исследуемого изображения, размножителя 2, представляющего транспарант с группой отверстий малого диаметра, накопительной части устройства т, в которой предварительно

25 занесено некоторое число эталонных изображений, блока фотодатчиков 4, состоящего из матрицы фотодиодов, например типа ФД-3„ число которых равно количеству эталонных изображений, блока принятия решений 5, ука30 зывающего класс, к которому принадлежит исследуемый образ, и лентопротяжного механизма б.

Способ распознавания образов основан па установлении корреляционных оценок сходства сравниваемых изобра>кений.

С помощью устройства воспроизведеш1я ( исследуемый образ проектируется па размножитель 2, с помощью которого получаем множество идентичных копий. Сравнение кошш исследуемого образа со всем множеством эталонны:, хранимы.: в накопительной части коррелятора 8, осуществляется с помощью потока излучения от осветителя IIB лампе .!акаливания, проходящего через каждую пару сопоставляемых изображений. Вычисление взаимных корреляционных функций исследуемого образа со всем множеством эталонных для каждого фиксирова1шого положения образа осуществляется практически мгновенно, Прп совпадении исследуемого образа с одним пз эталонов взаимная корреляциош!ая функц!гя принимает наибольшее значение, и снпгал, снимаемый с соответству!Ощего диода матрицы, пропорциональный з>гаченшо функции корреляции, максимален.

В качестве размпожителя пзображешш используется оптически непрозрачный транспарант с группой отверстш! малого диаметра, Принцип размножения изображений с помощью оптически непрозрачного транспаранта с кольцевой структурой поясняется фпг. 2.

Число отверстий в транспаранте выбирается равным количеству запомненных эталонны.; изображений. Применение такого размпожптеля существенно упрощает схему коррелятора, его изготовление и практически пе искажает изобра>кение исследуемого образа, что трудно достигается (путем усложнения 0111»ческой системы) прп иснользова!пш самых высококачестьенных лш!3 и зеркал.

Оптпческш! канал коррел11!Ора, вклк чшощпй устройство (воспроизведения псслсдуе!

i!01 0 00р 1I:33, р аз 51пожп I СJlb 2, н,!копил е !1 ьпy 10 1асть устро!!(! Ва (>, мо>к(. Оыть j>0dë!! зоваl! по Одно.! пз сле,ч)101!1,!1х 1)>унl"циопсlльных схем.

Первый вариант — безлш!зовый, когда световой поток от источника па,лает непосредствснно на пленку с псслсдуе ibIM обра30м, С помощью транспарант,1 исследуемый Обp»3 размножается !га идентичные кош!и ll в гакошггельной части устройства срашшвается со всем множеством запомпенны < образов, Второй вариант — оптический канал коррелятора с конденсаторной линзой, размещенной перед размножителем и позволяющей легко изменять масштаб пзобра>кения исследуемого образа в плоскости сравнения.

Третий вариант, когда транспарант 2 для размножения изображения помещен непосредственно перед источником излуче>шя, а исследуемый образ после конденсаторной линзы.

Для распознования движущихся образов в корреляторе предусмотрен лентопротяжный механизм, состоящий из двух кареток, редуктора, электродвигателя 7 и генератора опорных напряжений 8. Прп движении пленки сигналы с матрицы фотодподов достигают максимального значения в то время, когда смещение исследуемого образа относительно этало»а по оси перемещения отсутствует, опознавание исследуемого образа производится на основе определения максимул1а сигналов, занесспп!!х в ячейку памяти блока принятия решений (см. фиг. !) по одному пз алгоритмов слепого поиска. Схема, реализующая этот алгоритм проста, обладает большим быстродсйсти!ем (см. фпг. 3) и состоит из ячеек памяти Iiа конденсаторах 9, логической схемы, выполненной II;I;Iilozax 10, и импульсных тр1!нс!!>Орма!Орах 11, например типа МИТ-2, ключа спроса 12, усилителя-ограничителя 18, триггера 11 Шмидта и ключей сброса 15. Сигналы с матрицы фотодатчпков, пропорциональные функции взаимной корреляции сравниваемых образов, заносятся в ячейки памяти

9, каждой из которой поставлен в соответствие вполне определенный образ. В то время, когда смещение образа отсутствует на электронный ключ 12 попадает импульс отрицательной полярности с усилителя-ограничите!!II 18.

Привязка к центру кадра исследуемого образа в моме>т отсутствия смещения осуществляется с помощью генератора 8 опорных напря>кепий, сочленного с валом электродвигателя 7 лентопротяжного меха!шзма 6 (см. фпг. и ">).

Частота папряже!шя согласована с размером ка,Ipa и скоростью протяжки. Отрицатель !! и импульс (пмпульс опроса), поступак>щ!ш !га ключ 12, коммутирует логическую схему !1а диодах (О и трансформаторах 11 вы;I0:1е! !ия максимумll. Ок llpo екает то. Iько l0ji03 тО! диод ЛОГ!! 10СКО!! Схемь!, KOTOpblll подключен к ячейке с наибольпшм сигналом.

В результате на выходе соответствующему этому диоду импульсного трансформатора возникает импульс тока, которьш поступает на схему индикации (илп регистрации) опозIIaIIIloI0 об>раза. В связи с тем, что выделение макло>ального сип1ала от всех ячеек памяти прсшзпюди гся одновременно (параллельно) практически исключается ошибка, обусловлешгая подобием опознаваемых образов (знаков). Сорос конденсаторов 9 для каждого исследуемого образа при движен!!и ленты осуществляется посредством временной задержки импульса сброса, сп!в1аемого с триггера Шмидта, относительно импульса опроса.

Временная задер>кка определяется выбором урони» срабатывания тршггера Шмидта и выГ>ирается меньшей четверти времени прохождешгя пленки 110 исследуемому образу.

Импульс сброса с трпп.ера Шмидта поступает па ключи 15 и приводит ячейки памяти в исходное положение, 328479

Фиг.2

Макет предлагаемого устройства показал полную работоспособность при скорости протяжки ленты до 200 образов в минуту.

Предмет изобретения

1. Оптический коррелятор, содержащий устройство воспроизведения изображений, оптически связанный с размножителем изображений, накопительное устройство, соединенное с олоком (отодатчикоВ, подключенным к Олоку принятия решений, соединенному через генератор опорного напряжения с лентопротяжным мекаиизмом, отличающийся тем, что, с целью упрощешья коррелятора, в нем размиожитель изображений выполнен в виде оптически непрозрачного транспаранта с гр ппой отверстий, 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, 5 что, с целью увеличения быстродействия при опознавании движущикся изображешш, в нем блок принятия решений выполнен в виде параллельной структуры, содержащей в каждом канале электронный ключ с B oäным запо10 мииающим конденсатором, общую многовходовую скему выделения максимума с ключом опроса, соединенным с усилителем-ограничителем, подклктч- ííûì к триггеру Шмидта и к генератору опорного напряжения.

328479

Редактор Е. Гончар

Корректор И. Шматова

Заказ 1185i5 1Iзд. № 175 Тирлгк 448 Подписное

1II-IHHHH Комитета ио делам изобретений и открытий ири Совете Мииилрон СССР

Москва, 7К-35, Раугнская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2

У м, 1ll

Составитель В. новинский

Текред 3. Тараненко