SU388279A1 - - Google Patents

Description

УСТРОЙСТВО дл  РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВDEVICE FOR RECOGNITION OF IMAGES

1one

Изо-бретение относитс  к Системам оптической обработки информации и может быть использовано при построении олтико-электронных распознающих систем, в системах согласованной оптической фильтрации изо бражений и т. д.The invention relates to Optical Information Processing Systems and can be used in the construction of OLT-electronic recognition systems, in systems of matched optical filtering of images, etc.

Известно устройство дл  распозна1вани  образов , Содержащее источник когереитиого света, свето:вой поток от которого расшир етс  коллиматором дл  освещени  тратспаранта , на котором записало обрабатываемое изображение; голограм му (Френел ) матрицы точечных источников когерентного света, осуществл ющую мультипликацию пространственных спектров обрабатываемого изображени ; сложную оптическую маску с записью Фурье-голограмм этало.иов; линзу, осуществл ющую обратное преобразование Фурье; матрицу фотодетекторов дл  регистрации величин авто- или взаимокоррел циоиных функций .A device for recognizing patterns is known, comprising a cohereitous source of light, light: a stream from which is expanded by a collimator for illuminating the tratparant on which the processed image was recorded; a hologram (Fresnel) matrix of point sources of coherent light that multiplies the spatial spectra of the processed image; a complex optical mask with Fourier holograms of the etaloi record; a lens that performs the inverse Fourier transform; a photodetector array for recording the values of auto or correlated functions.

Известное устройство позвол ет решить задачу обнаружени  зараиее известных изображений , а также производить вычисление значений взаимокоррел ционных функций между изображением и набором эталонных изображений, записанных на сложной олтической маске в виде неперекрывающихс  гологра .мм их спектров. Значени  взаимокоррел ционных функций могут быть использованы The known device allows one to solve the problem of detecting the infestation of known images, as well as to calculate the values of the mutual correlation functions between the image and a set of reference images recorded on a complex optical mask in the form of non-overlapping holograms of their spectra. The values of the mutual correlation functions can be used

как Признаки распознаваемого изображени  при построении распознающих систем.as Signs of a recognizable image when building recognition systems.

Однако в многоканальных голографических коррел торах с параллельной обработкой, к которым относитс  и известное устройство, наблюдаютс  большие потери света, вследствие чего невозможно их применение дл  решени  задач, требующих использование большого числа каналов (пор дка нескольких тыс ч ). Применение в этих случа х голографических коррел торов с после човательной обработкой ведет к значительному понижению быстродействи .However, in multi-channel parallel-processing multi-channel correlators, which includes the known device, large losses of light are observed, as a result of which it is impossible to use them for solving problems requiring the use of a large number of channels (on the order of a few thousand hours). The use in these cases of holographic correlators with post-processing results in a significant decrease in speed.

Кроме того, в известном устройстве не предусмотрена возможность записи сложной оптической маски, что значительно услол ;н ет юстировку и затрудн ет обеспечение надежной работы коррел тора.In addition, the prior art device does not provide for the possibility of recording a complex optical mask, which significantly conditions the adjustment and makes it difficult to ensure reliable operation of the correlator.

Цель изобретени  - увеличение числа каналов обработки и В повыщение надежности работы устройства.The purpose of the invention is to increase the number of processing channels and B to increase the reliability of the device.

Цель достигаетс  тем, что устройство содержит блок отклонени  светового луча, расположенный на оптической оси между светоделительным узлом и коллиматором, вторую голограмму матрицы точечных источников, подвижную диафрагму, оптически св занные с линзой опорного луча, и блок управлени  и синхроннзации, один выход которого св занThe goal is achieved in that the device comprises a light beam deflection unit located on the optical axis between the beam-splitting unit and the collimator, a second hologram of the point source array, a moving aperture optically coupled to the reference beam lens, and one output connected

с блоком отклонени  .светового луча, другой с подвижной диафрагме).with the unit deflection of the light beam, the other with a movable diaphragm).

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Оно содержит источник / когерентного света; светоделительный узел 2, выполненный, например, в виде полупрозрачного зеркала; блок 3 отклонени  светового потока, позвол ющий измен ть в заданных пределах угол падени  плоской световой волны на транспарант с обрабатываемым изображением; коллиматор , состо щий из линз 4 и 5; транспарант б с распознаваемым изображением; голограмму 7 Френел  матрицы точечных источников когерентного света, осуществл ющую мультипликацию спектров обрабатываемого изображени ; набор сложных оптических масок 8, кажда  из которых представл ет собой, например, фотопластинку с записью непекрывающихс  Фурье-голограмм определенного числа эталонов; набор линз 9, осуществл ющий обратное преобразование Фурье светового потока, прошедщего через каждую из .масОК 8; на,бор фотодетекторов 10, число которых равно числу масок и месторасположение которых в плоскости регистрации строго определено дл  данного угла падени  плоского опорного пучка во врем  записи маски; плоское зеркало 11; линзу 12 опорного луча, преобразующую ллоский волновой фронт в сферический; голограмму 13 Френел , позвол ющую Получить набор плоских опорных волн дл  залиси голограмм эталонов; подвижную диафрагму 14, позвол ющую перемещать плоский опорный световой пучок, не измен   угла его падени  на светочувствительный материал, на котором регистрируютс  голограммы эталонов; блок 15 управлени  и синхронизации, управл ющий работой и синхронизирующий механизмы перемещеПИЯ блока отклонени  светового потока и подвижной диафрагмы.It contains a source / coherent light; the beam-splitting node 2, made, for example, in the form of a translucent mirror; a luminous flux deflection unit 3, which allows the angle of incidence of a planar light wave to a transparency with the processed image to vary within the prescribed limits; a collimator consisting of lenses 4 and 5; transparency b with a recognizable image; Frenel hologram 7 of a matrix of point sources of coherent light, multiplying the spectra of the processed image; a set of complex optical masks 8, each of which is, for example, a photographic plate with a record of non-covering Fourier holograms of a certain number of standards; a set of lenses 9, which performs the inverse Fourier transform of the light flux passing through each of the Mascus 8; on, a set of photodetectors 10, the number of which is equal to the number of masks and whose location in the registration plane is strictly defined for a given angle of incidence of the flat reference beam during mask recording; flat mirror 11; the reference beam lens 12 converts a light wave front into a spherical one; 13 Frenel hologram, which allows to obtain a set of plane reference waves for the hologram pattern of standards; a movable diaphragm 14 which allows the plane reference light beam to be moved without changing its angle of incidence on the photosensitive material on which the holograms of the standards are recorded; a control and synchronization unit 15 controlling the operation and synchronization mechanisms of displacing a unit for deflecting a light flux and a mobile diaphragm.

Запись сложных оптических масок осуществл етс  последовательно. Перед началом записи светочувствительный материал помещают в частотную плоскость (например, в положение I). Свет от источника 1 когерентного света попадает на светоделительный узел 2, где световой поток делитс  на две части . Одна часть светового потока через блок отклонени  светового потока попадает на коллиматор и далее на транспарант 6 с записью эталонного изображени , модулируетс  им и попадает на голограмму Френел  матриды точечных источников когерентного света, в результате чего в частотной плоскости голограммы Френел  образуетс  совокупность пространственных спектров эталонного изображени . Если светочувствительный материал находитс  в положении I в частотной плоско ,сти голограммы, то на него проецируетс  ,один пространственный спектр эталонного изображени . Блок отклонени  светового пучка последовательно мен ет угол падени  плоской световой волны, промодулированной The recording of complex optical masks is performed sequentially. Before recording, the photosensitive material is placed in the frequency plane (for example, in position I). The light from the coherent light source 1 falls on the beam-splitting unit 2, where the luminous flux is divided into two parts. One part of the light flux through the light deflection unit hits the collimator and then the transparency 6 with the reference image recording, is modulated by it and hits the Fresnel hologram of the matrix of point sources of coherent light, resulting in the Frenel frequency plane of the reference image. If the photosensitive material is in position I in the frequency plane of the hologram styles, then one spatial spectrum of the reference image is projected onto it. The light beam deflection unit sequentially changes the angle of incidence of a flat light wave modulated

транспарантом 6 на голограмму 7, вследствие чего измен етс  положение пространственного спектра эталонного изображени  в плоскости регистрации голограммы.a banner 6 on the hologram 7, as a result of which the position of the spatial spectrum of the reference image in the hologram registration plane changes.

Друга  часть светового потока попадает на зеркало 11, далее плоска  волна света с номощью линзы 12 преобразуетс  в сферическую , котора  попадает на голограмму Френел  13, в результате чего на выходе голограммы образуетс  совокупность плоских световых волн, идущих под разными углами. Подвижна  диафрагма 14 вырезает участок плоского опорного пучка необходимой плошади . Прн перемещении диафрагмы в плоскости , параллельной плоскости голограммы Френел , мен етс  положение плоской опорной волны, причем угол ее падени  в пределах фотопосител , расположенного, например , в положении I, не мен етс .Another part of the light flux enters the mirror 11, then a plane wave of light with the help of lens 12 is converted into a spherical one that hits the Fresnel hologram 13, as a result of which a set of plane light waves traveling at different angles is formed at the hologram output. The movable diaphragm 14 cuts out a portion of the flat reference beam of the required area. By moving the diaphragm in a plane parallel to the plane of the Fresnel hologram, the position of the plane reference wave changes, and its angle of incidence within the photodetector located, for example, in position I, does not change.

Процесс записи сложных оптических масок происходит следующим образом.The process of recording complex optical masks is as follows.

При подаче во вторую плоскость изображени  эталона систему юстируют так, чтобы пространственный спектр изображени  размещалс , например, в верхнем углу фотопластинки . Подвижную диафрагму устанавливают та-ким образом, чтобы плоский опорный пучок попадал в ту же область на фотопластип,ке . Затем пластинку экспонируют. При подаче следующего эталонного изображени  включают блок управлени  и синхронизации. Угол падени  плоской волны на транспарант 6 мен ют таким образом, чтобы записываемые на фотопластинке голограммы Фурье эталонов не перекрывались. Одновременно подвижную диафрагму 14 перемещают таким образом, чтобы плоский опорный пучок попадал в ту область на фотопластинке, где в данный момент находитс  пространственный спектр эталонного изображени . Фотопластинку снова экспонируют. Далее процесс повтор ют до тех пор, пока на пластинке не будет записано необходимое число голограмм Фурье эталонов. После этого другую фотопластинку помещают в полол енне II и процесс записи оптической маски повтор ют снова . Таким образом изготавливают N оптических масок, на каждой из которых записано п голограмм Фурье эталонов (вообще говор  всех nX-V голограмм эталонов можно записать на одной фотопластинке достаточной площади, однако в этом случае при необходимости замены части эталонов приходитс  мен ть весь набор эталонов). Важным  вл етс  то обсто тельство, что в процессе изготовлени  каждой оптической маски угол падени  плоской опорной волны на фотопластинку остаетс  посто нным.When applying the reference image to the second plane, the system is adjusted so that the spatial spectrum of the image is located, for example, in the upper corner of the photographic plate. The movable diaphragm is installed in such a way that the flat reference beam falls into the same region on the plastic plate, ke. Then the plate is exposed. When submitting the next reference image, a control and timing unit is included. The angle of incidence of the plane wave on the transparency 6 is changed in such a way that the Fourier holograms of the standards recorded on the photographic plate do not overlap. At the same time, the moving aperture 14 is moved in such a way that the flat reference beam falls into the area on the photographic plate where the spatial spectrum of the reference image is currently located. Photoplate again exhibit. Then the process is repeated until the required number of Fourier holograms of the standards is recorded on the plate. After that, another photographic plate is placed in field Enne II and the process of recording the optical mask is repeated. Thus, N optical masks are made, each of which contains n Fourier holograms of standards (in general, all nX-V holograms of standards can be recorded on a single photographic plate of sufficient area, but in this case, if necessary, replacing part of the standards, the entire set of standards must be changed). Important is the fact that during the manufacture of each optical mask, the angle of incidence of a plane reference wave on the photographic plate remains constant.

Перед началом работы устройства дл  разпознавапи  образов предварительно изготовленный набор сложных оптических масок S неподвил но устанавливают в частотной плоскости и производ т юстировку устройства.Before starting the device for recognizing images, a prefabricated set of complex optical masks S are not connected in the frequency plane and the device is adjusted.

Канал дл  создани  набора плоских опорных волн отключают от устройства, дл  чего из него вывод т полупрозрачное зеркало 2. При -подаче во входную плоскость транспаранта 6 с распознаваемым изображением включают блок управлени  и синхронизации и блок отклонени  светового потока. Блок отклонени  светового потока последовательно измен ет угол падени  промодулированной транспарантом плоской опорной волны на голограмму Френел , осуществл ющую мультипликацию спектров обрабатываемого изобра-Ю жеии  в плоскости оптических масок 8. В результате этого световое поле, соответствующее пространственному спектру обрабатываемого изображени , одновременно сканирует все Л ОПтических масок из набора. При этом15 пространственный спектр обрабатываемого изображени  последовательно совмещаетс  с галограммами эталонов на каждой маске. Линзы 9 сОВерщают преобразование Фурье светового потока, прощедщего через оптиче-20 ские маски 8, а фотодетекторы JO, каждый из которых расположен в строго определенном месте в плоскости регистрации относительно каждой из оптических масок 8 (месторасположение фотодетектора определ етс  углом25 падени  плоской опорной волны в процессе записи голограмм эталонов), регистрируют световые пол , пропорциональные значени м функции взаимной коррел ции обрабатываемого изображени  н эталоиов.30 Эти величины могут быть использованы в соответствии с назиачением устройства. После смены транспаранта цикл обработки Повтор ют. Предмет изобретени  Устройство дл  распознавани  образов, содержащее источник когерентного света, оптически св занные коллиматор, транспарант с распознаваемым изображением, первую голограмму матрицы точечных источников, оптические маски, выполненные в виде голограмм эталонов, на.бор линз обратного преобразовани  Фурье, набор фотодетекторов по числу масок и оптически св занные с нсточником когереитного света светоделительный узел, зеркало и линзу опорного луча, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  количества каналов обработки информации, устройство содержит блок отклонени  светового луча, расположенный на оптической оси между светоделительным узлом и коллиматором, вторую голограмму матрицы точечных источинков , иодвнжную диафрагму, оптически св заиные с линзой опорного луча, и блок управлени  и синхронизации, один выход которого св зан с блоком отклонени  светового луча, другой - с подвижной диафрагмой.The channel for creating a set of plane reference waves is disconnected from the device, for which a translucent mirror 2 is derived from it. Upon delivery into the input plane of the transparency 6 with the recognizable image, a control and synchronization unit and a luminous flux deflection unit are included. The light beam deflection unit sequentially changes the angle of incidence of a plane reference wave modulated by a transparency onto a Fresnel hologram multiplying the spectra of the processed image in the plane of the optical masks 8. As a result, the light field corresponding to the spatial spectrum of the image being processed simultaneously scans all masks from the set. In this case, 15 the spatial spectrum of the processed image is consistently combined with the holograms of the standards on each mask. Lenses 9 accomplishes the Fourier transform of the luminous flux passing through the optical-20 masks 8, and the JO photo detectors, each of which is located in a strictly defined place in the recording plane relative to each of the optical masks 8 (the position of the photo-detector is determined by the angle of incidence 25 of the plane reference wave in the process records of holograms of standards), register light fields proportional to the values of the cross-correlation function of the processed image at the standards.30 These values can be used in accordance with naziacheniem device. After changing the transparency, the processing cycle is repeated. Object of the Invention A pattern recognition device comprising a coherent light source, an optically coupled collimator, a transparency with a recognizable image, a first hologram of a matrix of point sources, optical masks made in the form of holograms of standards, a selection of reverse Fourier transform lenses, a set of photodetectors by the number of masks and optically coupled with a cohereitous light source, a beam-splitting unit, a mirror and a reference beam lens, characterized in that, in order to increase the number of processing channels and information, the device contains a light beam deflection unit located on the optical axis between the beam-splitting unit and the collimator, a second hologram of a matrix of point sources, an optical diaphragm optically connected to the reference beam lens, and a control and synchronization unit, one output of which is connected to the unit the deflection of the light beam, the other with a movable diaphragm.