Устройство для многоканальной обработки двумерных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ДВУМЕРНЫХ СИГНАЛОВ, состояш.ее из послецовательно расположенных на оптической оси оптического квантового генератора, коллиматора, линзы цля прямого преобразования Фурье, оптического согласованного фильтра, линзы цля обратного преобразования Фурье и фотоприемника, о т л и — ч ающе е с я тем, что, с целью упрощения устройства при сохранении быстродействия, устройство содержит расположенные последовательно на оптической оси межцу коллиматором и Л1шзой для прямого преобразования Фурье узел отклонения луча, транспарант-голограмму с входными сигналами и мультипликатор, выполненный в виде набора различно ориентированных дифракционных решеток.9(Л•^СлЭ4^Vuz.I3 \ S 6 7 8 9

, ай

1 и л1, 14БА

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,-Ф

„„SU„„529734

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 1771 >78/09 (22) 13.04.72 (46) 3.10.83. Бюл. % 39 (72) В. И. Шанин, ll. И. Мировицкий и A. П, Пичугин (71) Московский институт рациотехники, электроники и автоматики (53) 621.391.19 (088.8) (56) 1. Бахрах Л, Д, и цр. Описание стенда голографического распознавания образов, экспонат ВДНХ, павильон "Физика" АН СССР, 1970.

2. Мировицкий О, И. и цр. Перспективы развития цвухволновой голографии цля увеличения информативности в проблеме распознавания образов. Всесоюзная научно-техн. конференция по исполу зованию ОКГ в современной технике, Л., 197 1.

3. Евтихеев Н, Н, и цр. Новый метоц увеличения информативности когерентнооптическнх сигналов от объемных объектов в проблеме автоматического распознавания образов. Доклацы 111 семинара

Научного Совета АН СССР по проблемам информационных систем. M., 1971. ()) 5 06 6 9/00; G, 06 К 9/76 (54) (57) УСТРОЙСТВО QJlH МНОГОКАНАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ДВУМЕРНЫХ

СИГНАЛОВ, состояшее из послецовательно расположенных на оптической оси оптического квантового генератора, коллиматора, линзы цля прямого преобразования Фурье, оптического согласованного фильтра, линзы цля обратного преобразования Фурье и фотоприемника, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства при сохранении быстроцействия, устройство соцержит расположенные последовательно на оптической оси межцу коллиматором и линзой цля прямого преобразования Фурье узел отклонения луча, транспарант-голограмму с входными сигналами и мультипликатор, выполненный в виде набора различно ориентированных дифракционных. решеток.

34 2 цит параллельная мультипликация взаим« но повернутых относительно цруг цруга положений вхоцного изображения.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - устройство части системы цифракционных решеток, выполненных на ециной подложке.

Устройство состоит иэ оптического квантового генератора (ОКГ) 1; коллиматора 2; узла 3 электрооптического отклонения излучения; блока 4 управляк . щего напряжения; транспаранта-голог раммы 5; мультипликатора 6; преобразуюших 7,9; оптического согласованного фильтра 8; системы направленных разветвителей на .основе микроволновоцов с синфазной локальной связью 10 и фотоприемника 11.

Луч оптического квантового генератора 1 прохоцит через коллиматор 2, в задачу которого входит расширение пучка цо требуемых размеров и формирование плоской волны. Сколлимированное излучение лазера поступает в узел 3 электрооптического отклонения излучения, который управляется напряжением с блока 4. Транспарант 5 прецставляет голограмму, на которой поц различными углами наклона опорного пучка были записаны вхоцные изображения. При освещении голограммы сканируемым лазерным светом послецовательно во времени восстанавливаются амплитуцно-фаэовые распределения, формирующие действительные изображения записанных на голограмме сигналов.

Каждое амплитуцно-фазовое распределение, восстанавливаемое в фиксированный момент времени, пацает на мультипликатор 6, выполненный в вице набора различно ориентированных цифракционных решеток.

На фиг. 2 показан участок иэ четырех- решеток, каждая из которых формирует одно и то же изображение, повернутое относительно соседнего на цискретный угол P. При этом плошаць набора решеток должна соответствовать размерам транспаранта-голограммы 5 и вписываться в плошадь апертуры преобразующей линзы 7. После линзы 7

Фурье-спектры от всех взаимно повернутых иэображений поступают на оптический согласованный фильтр 8, на котором зарегистрированы Фурье-спектры эталонных образцов. Фурье-спектр каждого эталонного изображения записывается на "своей" несущей пространствен50

1 5297

Изобретение относится к области оптической обработки. информации. Оно может найти применение в системах автоматического распознавания образов и при создании узлов оптических-.вычислительных машин.

Известные устройства (1-3 j для многоканальной обработки сигналов строятся на базе многократного повторения одноканальных устройств с исполь- <> зованием принципа мультипликации. Мультипликация сигналов на основе элементов классической и растровой оптики обладает громоздкостью и значительными потерями энергии за счет поглощения в покрытиях оптических элементов. Кроме того, здесь требуется поиск необходимого положения двумерного сигнала на входе устройства обработки, который в настоящее время выполняется с помощью механи- 2О ческого привоца (1 j .

Таким образом, известные устройства не позволяют проиэвоцить обработку сигналов в реальном времени, громоздки и ненацежны иэ-за наличия узлов с 25 механическим п ривоц ом ..

Цель изобретения заключается в упрощении аппаратурного решения при сохранении скорости обработки двумерных сигналов. !2остигается это тем, что во входную плоскость устройства поцается не сам сигнал, а его голограмма, причем входные сигналы на голограмме регистрируются при различных углах наклона опорного пучка. Для реконструкции с голограммы записанных сигналов

35 применен узел электрооптического отклонения излучения. При совпацении считывающего пучка с положением опорного, при котором записывалась голограмма цля

40 конкретного сигнала, происхоцит восстановление изображения этого сигнала.

Амплитуцно-фазовое распрецеление непосредственно на выхоце голограммы преобразуется с помощью набора цифракционных решеток в цискретный набор

45 волн. Каждая пара цифракционных решеток, прецставляюшая ециную систему, поворачивает входное изображение на е цискретный угол 9, при котором значение, функции корреляции соседних изображений изменяется в прецелах допустимого. В зависимости от сложности конфи гурации изображения угол У выбирается в пределах единиц грацусов. Число цифракционных решеток цля осуществления о поворота изображения в циапазоне 360 будет равно @=2 /Y . При этом поворот выполняется одновременно, т.е. происхона выходе системы.

Таким образом прецлагаемое изоб20 ретение позволяет осушествить многоканальную обработку информации в реальном масштабе времени и значительно упростить конструкцию этого устройства по сравнению с устройствами аналогичного назначения.

3 5297 ной частоте, т.е. при опрецеленном угле наклона опорного пучка.

Линза 9 совершает обратное преобразование Фурье. При совпацении Фурьеспектра сравниваемого изображения с

Фурье-спектром эталонного изображения в выходной плоскости линзы 9 формируется корреляционный сигнал в виде яркостного пятна.

Так как изображения с выхода набора цифракционных решеток поступают на различные участки линзы 7, то корреляционные пятна в обшем случае возникают на различных участках выходной плоскости линзы 9, причем кажцому изоб- ражению, записанному на голограмме, . будет соответствовать вполне определенный участок выходной плоскости линзы 9, Соответствующий выбор углов наклона опорного пучка, поц которым записываются Фурье-спектры эталонных изображений на согласованном фильтре 8, позволяет уменьшить разброс корреляционных пятен различных изображений.

34 4

Результат совпадения сравнительного и эталонного изображений, получаемый в вице корреляционного пятна, вывоцится на фотоприемник 11 с помошью системы направленных разветвителей с локаль ной синфазной связью, причем выхоц основного тракта оптически связан с входом фотоприемника 11. Применение поцобной системы поцачи результата корреляции на фотоприемник 11 обусловлено свойством инвариантности к смешению образа в когерентно-оптических системах обработки информации, т.е. каждому положению изображения на входе системы соответствует "свое" оцнозн&чное положение яркостного пятна

Редактор П. Горькова Техрец С.Мигунова Корректор М. Демчик

Заказ 8091/3 Тираж 706 Поцписное

БНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по целам изобретений и открытий

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

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