RU2002128731A

RU2002128731A - Устройство и способ для описания, кодирования, хранения и поиска изображений по их геометрии

Info

Publication number: RU2002128731A
Application number: RU2002128731/09A
Authority: RU
Inventors: Рик КРИЛЛ (US); Рик КРИЛЛ
Original assignee: Лук Дайнэмикс, Инк. (Us); Лук Дайнэмикс, Инк.
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-05-23
Publication date: 2004-01-27
Also published as: JP4758590B2; US6678411B1; DE60026301D1; IL151875A0; DE60026301T2; KR20030038537A; JP2004500665A; IL151875A; CN1222903C; RU2238586C2; AU5155800A; WO2001073681A1; EP1269403B1; ATE319139T1; CA2402786C; AU2000251558B2; CN1454366A; EP1269403A1; CA2402786A1

Claims

1. Способ описания изображения по совокупности форм, который содержит следующие этапы: формирование оптического спектра преобразования Фурье для изображения с использованием светового излучения, пространственную фильтрацию светового излучения, исходящего от упомянутого спектра преобразования Фурье с использованием поворачивающейся щели для формирования фильтрованного спектра светового излучения, измерение интенсивностей светового излучения, распределенного в упомянутом фильтрованном спектре, при дискретных угловых положениях упомянутой щели, и сохранение упомянутых интенсивностей светового излучения, измеренных в упомянутом фильтрованном спектре, вместе с дискретным угловым положением щели, при котором эти интенсивности светового излучения измерены.

2. Способ по п.1, в котором осуществляют измерение упомянутых интенсивностей светового излучения, распределенного в фильтрованном спектре, при помощи расщепления светового излучения на два идентичных парных фильтрованных спектра, причем каждый из парных фильтрованных спектров содержит, по существу, равные интенсивности распределенного светового излучения, проецирования каждого из парных фильтрованных спектров на одну из двух парных детекторных матриц фоточувствительных элементов, но при этом один из парных фильтрованных спектров поступает в одну из парных детекторных матриц, смещенную по вертикали и горизонтали приблизительно на половину размера фоточувствительного элемента по сравнению с другой парной детекторной матрицей относительно упомянутого фильтрованного спектра, в результате чего фоточувствительный элемент одной из парных детекторных матриц частично наложен на четыре фоточувствительных элемента другой парной детекторной матрицы, измерение интенсивности светового излучения, поступающего в отдельные фоточувствительные элементы обеих парных детекторных матриц, сравнение интенсивности светового излучения, измеренной отдельными фоточувствительными элементами одной из парных детекторных матриц, с интенсивностью светового излучения, измеренной каждым из частично наложенных фоточувствительных элементов другой парной детекторной матрицы, выбор в результате сравнения такой интенсивности светового излучения, измеренной одним из упомянутых фоточувствительных элементов, которая, по меньшей мере, не ниже любой из интенсивностей светового излучения, измеренных любым из других фоточувствительных элементов, с целью использования при записи уровня интенсивности светового излучения в базу данных.

3. Способ по п.2, в котором осуществляют запись выбранных интенсивностей в таблицу базы данных, по размеру и виду соответствующую одной из парных детекторных матриц, таким образом, что интенсивности, выбранные для записи в базу данных, поставлены в соответствие отдельным фоточувствительным элементам упомянутой одной из двух детекторных матриц.

4. Способ по п.3, в котором осуществляются запись выбранных интенсивностей в упомянутую таблицу базы данных совместно со значением угла поворота упомянутой щели, при котором эти интенсивности обнаружены.

5. Способ по п.4, в котором осуществляют запись в таблицу базы данных выбранных интенсивностей и связанного с ними значения угла поворота упомянутой щели, только если эти выбранные интенсивности равны или превышают пороговую интенсивность.

6. Способ по п.5, в котором осуществляют разделение выбранных интенсивностей, которые равны или превышают пороговую интенсивность, на категории уровня интенсивности для записи в таблицу базы данных.

7. Способ по п.5, в котором осуществляют запись в таблицу базы данных анализируемого флага вместе с записью каждого значения угла поворота и комбинацией выбранных интенсивностей.

8. Способ по п.7, в котором осуществляют присвоение значения уровня нелинейного искажения упомянутому анализируемому флагу.

9. Способ по п.8, в котором осуществляют заполнение ячеек в таблице базы данных, первоначально оставленных пустыми из-за того, что выбранные интенсивности были ниже упомянутой пороговой интенсивности, значениями поворота и значениями интенсивности, которые соответствуют значениям поворота, и значениям интенсивности в соседних ячейках таблицы базы данных, но с другими значениями уровня нелинейного искажения.

10. Способ по п.6, в котором осуществляют разделение упомянутых выбранных интенсивностей, которые, по меньшей мере, равны упомянутой пороговой интенсивности, по четырем уровням интенсивности.

11. Способ по п.6, в котором осуществляют запись упомянутых уровней интенсивности при 11, 25-градусных приращениях угла поворота.

12. Способ по п.11, в котором осуществляют запись упомянутых уровней интенсивности для шестнадцати (16) 11, 25-градусных приращений угла поворота в пределах 180° поворота упомянутой щели.

13. Способ по п.9, в котором осуществляют присвоение четырех (4) значений уровня нелинейного искажения, при этом наименьшее значение уровня нелинейного искажения вводят в ячейки таблицы базы данных, которые первоначально заполнены значениями поворота и интенсивности благодаря тому, что выбранные интенсивности для этих ячеек превышают пороговую интенсивность, и значение уровня нелинейного искажения увеличивают для каждой дополнительной ячейки по мере удаления от первоначально заполненных ячеек.

14. Способ по п.6, в котором каждая детекторная матрица представляет собой матрицу 16×16 отдельных фоточувствительных элементов.

15. Способ по п.14, в котором упомянутая таблица базы данных представляет собой таблицу 16×16 отдельных ячеек.

16. Способ по п.1, который включает измерение интенсивностей светового излучения, распределенного в фильтрованном спектре, в упомянутых дискретных угловых положениях щели, получаемых при последовательных угловых приращениях в пределах 180° поворота щели, для каждого изображения и переход к другому изображению за то время, пока щель поворачивают на следующие 180°.

17. Блок описания оптического изображения по совокупности форм, который содержит линзу Фурье, осуществляющую преобразование Фурье, имеющую фокальную плоскость на фокальном расстоянии, фильтр пространственных частот излучения с поворачивающейся щелью, установленный в фокальной плоскости линзы Фурье для пропускания светового излучения при различных угловых положениях упомянутой щели в фокальной плоскости, фотодетектор, установленный для обнаружения фильтрованных распределений интенсивности светового излучения, пропускаемых упомянутой щелью при ее различных угловых положениях, и пространственный модулятор света со связанным с ним источником монохроматического излучения, где упомянутым пространственным модулятором света управляют для формирования излучаемого изображения на основе излучения от связанного с этим модулятором источника монохроматического излучения, при этом упомянутый пространственный модулятор света установлен таким образом, чтобы проецировать излучаемое изображение с когерентным излучением через линзу для Фурье формирования полученного в результате преобразования Фурье спектра пространственных частот для упомянутого излучаемого изображения в фокальной плоскости линзы Фурье.

18. Блок описания оптического изображения по совокупности форм по п.17, в котором упомянутый фотодетектор включает множество отдельных фотодетекторных матриц из отдельных фоточувствительных элементов и, по меньшей мере, один расщепитель луча, установленный на пути излучения, пропускаемого фильтром пространственных частот, для проецирования светового излучения, пропускаемого фильтром пространственных частот, на упомянутые отдельные фотодетекторные матрицы, и где упомянутые отдельные фотодетекторные матрицы имеют разное положение относительно упомянутых фильтрованных распределений интенсивности светового излучения.

19. Блок описания по п.18, который включает две парных детекторных матрицы из фоточувствительных элементов, при этом одна из упомянутых парных детекторных матриц смещена по вертикали и горизонтали на половину размера фоточувствительного элемента, в результате чего отдельные фоточувствительные элементы одной из парных детекторных матриц частично наложены на четыре (4) фоточувствительных элемента другой детекторной матрицы.

20. Блок описания п.19, который включает блок сравнения интенсивностей, соединенный с отдельными фоточувствительными элементами парных детекторных матриц таким образом, чтобы интенсивность, измеренная фоточувствительным элементом одной из парных детекторных матриц, сравнивалась с интенсивностями, измеренными упомянутыми четырьмя частично наложенными фоточувствительными элементами другой парной детекторной матрицы, для формирования сигнала интенсивности, указывающего измеренную интенсивность, которая является наивысшей из сравниваемых интенсивностей.

21. Блок описания по п.20, который включает таблицу базы данных, содержащую ячейки RIX-элементов, соответствующие отдельным фоточувствительным элементам детекторной матрицы, где интенсивности, ассоциированные с отдельными фоточувствительными элементами детекторной матрицы, сохраняют в соответствующих ячейках RIX-элементов упомянутой таблицы базы данных вместе с угловым положением упомянутой щели, при котором эти интенсивности возникли.

22. Блок описания оптического изображения по совокупности геометрических форм, который содержит линзу Фурье, осуществляющую преобразование Фурье, имеющую фокальную плоскость на фокальном расстоянии, фильтр пространственных частот излучения с поворачивающейся щелью, установленный в фокальной плоскости линзы Фурье для пропускания светового излучения при различных угловых положениях упомянутой щели в фокальной плоскости, фотодетектор, установленный для обнаружения фильтрованных распределений интенсивности светового излучения, пропускаемых упомянутой щелью при ее различных угловых положениях, и пространственный модулятор света со связанным с ним источником дневного света, где упомянутым пространственным модулятором света управляют для формирования излучаемого изображения на основе излучения от связанного с этим модулятором источника дневного света, при этом упомянутый пространственный модулятор света установлен таким образом, чтобы проецировать излучаемое изображение через линзу Фурье для формирования полученного в результате преобразования Фурье спектра пространственных частот для упомянутого излучаемого изображения в фокальной плоскости линзы Фурье.

23. Способ описания совокупности форм оптического изображения, который содержит перевод упомянутого оптического изображения из пространственной области в область Фурье путем пропускания светового излучения, формирующего это изображение, через линзу Фурье формирования для оптического спектра преобразования Фурье для этого светового излучения в фокальной плоскости упомянутой линзы, находящейся по оптической оси на фокальном расстоянии от этой линзы, пространственную фильтрацию упомянутого спектра преобразования Фурье в фокальной плоскости для пропускания светового излучения только из дискретной части этого спектра, вытянутой в радиальном направлении от упомянутой оптической оси и находящейся в заданном угловом положении относительно этой оси, проецирование фильтрованного светового излучения, исходящего от упомянутой дискретной части спектра преобразования Фурье обратно в находящееся в пространственной области оптическое изображение, соответствующее части совокупности форм упомянутого оптического изображения, измерение интенсивностей светового излучения в различных местах упомянутого находящегося в пространственной области оптического изображения, соответствующего упомянутой части совокупности форм, запись интенсивностей светового излучения, измеренных в упомянутых различных местах находящегося в пространственной области оптического изображения, соответствующего упомянутой части совокупности форм, и повторение упомянутых пространственной фильтрации спектра преобразования Фурье, проецирования светового излучения, измерения интенсивностей и записи интенсивностей для множества других дискретных частей спектра преобразования Фурье, вытянутых в радиальном направлении от упомянутой оптической оси и находящихся в различных угловых положениях относительно этой оси.

24. Способ по п.23, в котором осуществляют запись информации, указывающей положение каждой дискретной части спектра преобразования Фурье, от которой исходит световое излучение с измеренными интенсивностями.

25. Способ по п.23, в котором осуществляют запись для каждой из упомянутых дискретных частей спектра преобразования Фурье информации, указывающей различные места упомянутого находящегося в пространственной области оптического изображения, соответствующего части совокупности форм, в которых упомянутые интенсивности измерены.

26. Способ по п.23, в котором осуществляют упомянутые дискретные части спектра преобразования Фурье включают удлиненные области, простирающиеся в радиальном направлении от оптической оси под различными конкретными углами относительно этой оптической оси.

27. Способ по п.26, в котором осуществляют пространственную фильтрацию спектра преобразования Фурье с использованием удлиненной щели в непрозрачном роторе, который вращают вокруг упомянутой оптической оси.

28. Способ по п.26, в котором осуществляют пространственную фильтрацию спектра преобразования Фурье с использованием пространственного модулятора света.

29. Способ по п.26, в котором упомянутые удлиненные области представляют собой вытянутые прямоугольники.

30. Способ по п.26, в котором упомянутые дискретные части спектра преобразования Фурье имеют любую требуемую форму.

31. Способ по п.30, в котором упомянутые дискретные части спектра преобразования Фурье имеют форму вытянутого прямоугольника.

32. Способ по п.30, в котором упомянутые дискретные части спектра преобразования Фурье имеют форму овала.

33. Способ по п.24, в котором осуществляют запись информации, указывающей угловое положение каждой дискретной части относительно упомянутой оптической оси.

34. Способ по п.25, в котором осуществляют обнаружение пикселей, формирующих оптическое изображение упомянутой части совокупности форм, двумерной матрицей и запись информации, ставящей в соответствие различные места измерения упомянутых интенсивностей местоположениям пикселей, где эти интенсивности возникли.

35. Способ по п.34, включающий обнаружение упомянутых пикселей с использованием двумерной фотодетекторной матрицы, установленной в плоскости упомянутого находящегося в пространственной области оптического изображения.

36. Блок описания оптического изображения по совокупности форм, который содержит линзу Фурье, осуществляющую преобразование Фурье, имеющую фокальную плоскость, расположенную в направлении по оптической оси на фокальном расстоянии, и фокальную точку, в которой упомянутая оптическая ось пересекает упомянутую фокальную плоскость, фильтр пространственных частот, установленный в фокальной плоскости линзы Фурье, центр которого лежит на упомянутой оптической оси, при этом упомянутый фильтр пространственных частот способен избирательно пропускать световое излучение последовательным образом через множество дискретных частей упомянутой фокальной плоскости, вытянутых в радиальном направлении от упомянутой оптической оси и имеющих различное угловое положение относительно этой оси, а также блокировать прохождение светового излучения через оставшуюся область фокальной плоскости, пространственный модулятор света со связанным с ним источником излучения, при этом упомянутым пространственным модулятором света управляют для формирования оптического изображения со световым излучением от упомянутого источника излучения, и этот модулятор установлен таким образом, чтобы проецировать оптическое изображение через линзу Фурье с целью формирования спектра преобразования Фурье для светового излучения, имеющегося в этом оптическом изображении, в области Фурье, расположенной в фокальной плоскости линзы Фурье, фотодетекторное устройство, установленное на фокальном расстоянии от упомянутой фокальной плоскости, где световое излучение из упомянутых дискретных частей фокальной плоскости, пропускаемое фильтром пространственных частот, повторно фокусируется в пространственную область, при этом упомянутое фотодетекторное устройство способно обнаруживать распределения интенсивности упомянутого светового излучения, которое повторно фокусируется в пространственную область, и компьютер, соединенный с упомянутым фотодетекторным устройством для записи распределений интенсивности светового излучения в пространственной области для светового излучения, исходящего из каждой дискретной части фокальной плоскости.

37. Блок описания по п.36, в котором упомянутый фильтр пространственных частот включает ротор со щелью, установленный в фокальной плоскости линзы Фурье для вращения вокруг упомянутой оптической оси.

38. Блок описания по п.36, в котором фильтр пространственных частот включает пространственный модулятор света.

39. Блок описания по п.36, в котором фотодетекторное устройство включает двумерную матрицу из отдельных фоточувствительных элементов, которые измеряют интенсивность светового излучения в соответствующих отдельных пикселях упомянутых распределений светового излучения, находящихся в пространственной области.

40. Блок описания по п.39, в котором компьютер осуществляет сбор и запись пиксельных интенсивностей светового излучения для упомянутых распределений интенсивности светового излучения, находящихся в пространственной области, вместе с местоположениями пикселей по отношению друг к другу и вместе с информацией, указывающей упомянутую дискретную часть фокальной плоскости, через которую световое излучение проходит, чтобы попасть в фотодетекторное устройство.

41. Блок описания по п.40, в котором компьютер также осуществляет запись информации, идентифицирующей оптическое изображение совместно с совокупностью упомянутых пиксельных интенсивностей светового излучения в пространственной области и информацией, указывающей упомянутую дискретную часть из множества дискретных частей, через которую фильтр пространственных частот пропускает излучение при измерении упомянутых пиксельных интенсивностей светового излучения в пространственной области.

42. Блок описания по п.41, который включает базу данных, содержащую множество двумерных, состоящих из ячеек таблиц, в результате чего существует, по меньшей мере, одна состоящая из ячеек таблица для каждой из упомянутых дискретных частей, через которые фильтр пространственных частот пропускает световое излучение, и где каждая из двумерных, состоящих из ячеек таблиц содержит ячейки, соответствующие отдельным фоточувствительным элементам фотодетектора, и где каждая ячейка принимает и хранит информацию, идентифицирующую упомянутую дискретную часть фокальной плоскости, через которую световое излучение проходит, чтобы поступить в фотодетекторное устройство, а также интенсивность светового излучения, измеренную соответствующим фоточувствительным элементом.

43. Блок описания по п.42, в котором упомянутая информация, идентифицирующая дискретную часть фокальной плоскости, через которую световое излучение проходит, чтобы поступить в фотодетекторное устройство, включает информацию, которая указывает угловое положение этой дискретной части относительно упомянутой оптической оси.