Патент ссср 429400

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ 111 42940

Союз Советскик ециалистимеских

Рестгубпик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 20.12.71 (21) 1725752/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.05.74. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 18.10.74 (51) М. Кл. 6 02т 3/00

G 061< 9/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (53) УДК 681.335.8 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ф. Рахманов и Л. В. Егорова (71) Заявитель

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (54) ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ КОНТУРОВ

БИНАРНЫХ ИЗОБРА)КЕНИИ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для предварительной обработки графической информации с целью устранения или сокращения ее избыточности путем выделения контуров. Выделение контуров бинарных изображений необходимо при решении задач по распознаванию образов, а также при передаче изображений по каналам связи, Известны оптические устройства для выделения контуров бинарных изображений, содержащие матрицу фотоприемников, источник когерентного света, коллиматор, амплитудные делители, транспарант с исходным изображением, фазовую пластинку и дефлектор.

Принцип действия этих устройств основан на сканировании исходного изображения световым пучком для реализации одного из последовательных алгоритмов выделения контуров, вследствие чего время обработки изображения в них зависит от количества элементов разложения данного изображения. Это ведет к резкому снижению быстродействия устройства при большом числе элементов разложения изображения, а при малом их числе соответственно снижается точность передачи изображения.

Цель изобретения — создание устройства для выделения контуров бинарных изображений, допускающего параллельную, одновременную обработку всех элементов разложения изображения, благодаря чему повышается быстродействие и точность устройства.

Для этого устройство содержит шесть промежуточных транспарантов, две отклоняющие системы и два размножителя, первый из которых установлен на пути второй части основного пучка между вторым оптическим затвором и первой отклоняющей системой, второй размножитель установлен между второй от10 клоняющей системой и тремя промежуточными транспарантами, стоящими последовательно после третьего оптического затвора на пути второго пучка света, а четвертый, пятый и шестой промежуточные транспаранты уста15 новлены последовательно между четвертым оптическим затвором и матрицей фотоприемников.

Устройство осуществляет параллельную обработку изображений, что делает время, за20 трачиваемое на выделение контуров бинарного изображения, независимым от количества элементарных участков изображения. Следовательно обеспечивается высокое быстродействие устройства при неограниченно большом

25 числе элементов разложения, т. е. при высокой точности передачи исходного изображения.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 изображен транспарант с исход30 ным бинарным изображением, обозначенным буквой А; на фиг, 3 — промежуточное изображение, обозначаемое буквой В; на фиг. 4— второе промежуточное изображение, обозначаемое буквой С; на фиг. 5 — выходное контурное изображение, обозначаемое буквой Д.

Устройство содержит источник 1 когерентного света, излучение которого формируется в световой пучок равномерной пространственной интенсивности с помощью коллиматора 2.

На пути этого пучка света установлены амплитудные делители 3 и 4 для получения четырех световых пучков, направленных параллельно.

Переключение пучков и управление длительностью световых импульсов осуществляется оптическими затворами 5 — 8, установленными на пути каждого пучка.

Транспарант с исходным изображением 9, установлен на пути первого (основного) светового пучка между амплитудными делителями 3 и 4. Размножители 10 и 11, установленные на пути первого и второго световых пучков, служат для получения трех одинаковых изображений, информацию о которых несут в себе данные пучки.

Отклоняющая система 12 обеспечивает передачу трех поступающих на нее изображений на жестко установленные на пути второго светового пучка промежуточные транспаранты

13 — 15, причем на один из транспарантов изображение должно, передаваться без сдвига, на вторую — со сдвигом вверх на один элемент разбиения изображения, на третий — изображение должно передаваться со сдвигом вниз на один элемент разбиения. Отклоняющая система 16 передает изображение, переносимое вторым пучком света, на жестко установленные на пути третьего светового пучка промежуточные транспаранты 17 — 19 также без сдвига, со сдвигом влево на один элемент разбиения изображения и со сдвигом вниз на один элемент разбиения.

Фазовая пластинка 20, служит для создания разности фаз между пучками света, равной 180 . Дефлектор 21 отклоняет первую часть основного светового пучка на матрицу фотоприемников 22, установленную на пути третьего светового пучка.

Устройство работает следующим образом.

Коллимированное излучение источника 1 когерентного света с помощью амплитудного делителя 3, представляющего набор полупрозрачных и отражающих зеркал, разделяется на три пучка света: первый (основной) и два отщепленных (второй и третий). Первый пучок света попадает на транспарант с исходным изображением 9, на котором нанесена графическая информация. Носителем информации может быть фото- или кинопленка, перфокарта, пластина из фотохромного или любого другого оптического материала, позволяющего представлять бинарное изображение в виде прозрачных и затемненных элементарных участков. При этом принято, что зачерненным элементам разбиения исходного изображения соответствуют .прозрачные элементарные уча429400

В/ В / В = С

А=С=Я, (2) (3) 65

З5

4 стки (элементы) транспаранта. На фиг. 2 также элементы обозначены крестиками.

После прохождения транспаранта с исходным изображением 9 первый световой пучок превращается в набор параллельных элементарных световых пучков, образующихся в тех местах, где на исходном изображении записаны единицы. Затем он поступает на амплитудный делитель 4, где расщепляется на две части (будем называть их первой и второй частями основного пучка света), каждая из которых несет в себе информацию об исходном бинарном изображении.

С помощью оптических затворов 5 — 8 обеспечивается работа устройства в три такта.

В первом такте открыт оптический затвор 5, остальные оптические затворы закрыты. Первый .пучок света, пройдя размножитель 10 и отклоняющую систему 12, осуществляет запись исходного бинарного изображения на три промежуточных транспаранта 13 — 15 соответственно без сдвига, со сдвигом вверх на один элемент разбиения и со сдвигом вниз на один элемент. Затем оптический затвор 5 закрывается.

Во втором такте открыт оптический затвор

6, пропускающий второй пучок света. С помощью второго светового пучка осуществляется логическая операция «И» над изображениями промежуточных транспарантов 13 — 15.

За промежуточным транспарантом 15 элементарные световые пучки будут присутствовать только в тех местах, где на всех трех транспарантах были прозрачные участки. Работу устройства во втором такте можно описать следующим выражением:

АР,Аt/ А =В, (1) где А — исходное бинарное изображение;

 — промежуточное изображение, получающееся за промежуточным транспарантом 15; стрелки с цифрами означают сдвиг изображения на соответствующее количество элементов разбиения в направлении, указанном стрелкой (фиг. 2 и 3).

Далее второй пучок, уже несущий в себе информацию об изображении В, через размножитель 11 и отклоняющую систему 16 производит запись этого изоб ражения на промежуточные транспаранты 17 — 19 соответственно без сдвига и со сдвигом влево и вправо на один элемент разбиения. На этом второй такт работы устройства заканчивается, оптический затвор 6 закрывается.

В третьем такте открыты оптические затворы 7 и 8. Работа устройства в этом такте описывается выражениями: где С промежуточное изображение, обра зующееся за .промежуточным цранспарантом

429400

19 (см. фиг. 4); Д вЂ” выходное контурное изображение (см. фиг. 5).

Операция «И» по выражению (2) производится третьим световым пучком при прохождении им промежуточных транспарантов 3

17 — 19.

С помощью дефлектора 21 первая часть основного светового пучка, которая несет в себе информацию об исходном изображении А, отклоняется на ма 1рицу фотоприемников 22, на 10 которую поступает также третий пучок света, так что пересечение этих пучков происходит в одноименных элементарных участках. Благодаря разности фаз, равной 180, между данными световыми пучками, создаваемой пла- 15 стинкой 20, происходит взаимное гашение элементарных пучков света в тех местах, где они присутствуют в обоих оптических каналах.

Таким образом,, осуществляется операция

«Сложение по модулю 2». На выходе матрицы 20 фотоприемников 22 получается выходное контурное бинарное изображение.

Промежуточные транспаранты 13, 14, 15, 17, 18 и 19 должны быть изготовлены из оптиче- 23 ского материала, работающего на пропускание и допускающего оперативную перезапись информации (например, фотохромные материалы) . При соответствующем выборе материала носителя промежуточных транспаран- 30 тов можно получить время выделения контуров бинарного изображения с любым числом элементов разложения в данном устройстве, равным времени, .затрачиваемому сканирующим устройством или универсальной ЦВМ на 35 обработку одного элемента разложения изображения с той же целью.

Предмет изобретения

Оптическое устройство для выделения контуров бинарных изображений, содержащее матрицу фотоприемников, источник коге рентного света и последовательно установленные за ним коллиматор, первый амплитудный делитель для разделения излучения на три световых пучка, на пути первого (основного) из которых установлены транспарант с исходным изображением и второй амплитудный делитель для разделения первого пучка света на две части, четыре оптических затвора, установленные соответственно на пути каждого пучка света, после первого из которых, стоящего на пути первой части основного пучка, установлены фазовая пластинка и дефлекто р, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, оно содержит шесть промежуточных транспарантов, две отклоняющие системы и два размножителя, первый из которых установлен на пути второй части основного пучка между вторым оптическим затвором и первой отклоняющей системой, второй размножитель установлен между второй отклоняющей системой и тремя промежуточными транспарантами, стоящими последовательно после третьего оптического затвора на пути второго пучка света, а четвертый, пятый и шестой промежуточные транспаранты установлены последовательно между четвертым оптическим затвором и матрицей фотоприемников.

429400

Фиг 5

4ЙВ. 4

Составитель T. Ничипорович

Техред 3. Тараненко Корректор А. Васильева

Редактор Е. Гончар

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2707/15 Изд. № 860 Тираж 537 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5