SU1721616A1 - Способ определени координат объекта в поле зрени и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке оптических изображений и прикладному телевидению и может быть использовано дл  создани  систем технического зрени  роботизированных комплексов. Цель изобретени  - повышение точности способа определени  координат объекта в поле зрени . Предлагаемый способ основан на реализации последовательности действий при коррел ционном сравнении эталонных изображений с изображением пол  зрени  и отличаетс  регистрацией комплексно-сопр женного фильтра изображени  пол  зрени  и одновременным сравнением с ним следующего кадра пол  зрени  системы и эталонных изображений объектов коррел ционными методами, причем сравнение может осуществл етьс  на различных длинах волн. Устройство дл  реализации способа состоит из первого источника излучени , первого коллиматора, пространственного модул тора света, первой Фурье-линзы, реверсивного блока регистрации, второй Фурье-линзы, телевизионного датчика, второго источника излучени , второго коллиматора , транспаранта, содержащего эталонные изображени , и анализатора коррел ционных сигналов. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил. со С

Description

Изобретение относитс  к обработке оптических изображений и прикладному телевидению и может быть использовано дл  создани  систем технического зрени  (СТЗ) роботизированных комплексов, работающих в оптическом диапазоне длин волн.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности способа.

На чертеже представлена оптическа  схема устройства, реализующего способ определени  координат.

Устройство содержит первый источник 1 когерентного излучени , коллиматор 2, формирующий плоский фронт когерентного излучени , пространственно-временной

модул тор 3 света, осуществл ющий модул цию излучени  изображени ми пол  зрени , Фурье-линзу 4, осуществл ющую пр мое преобразование Фурье, реверсивный блок 5 регистрации, Фурье-линзу 6, осуществл ющую обратное преобразование Фурье, телевизионный датчик 7, второй источник 8 когерентного излучени , второй коллиматор 9, формирующий плоский фронт излучени , транспарант 10, содержащий эталонные изображени , анализатор 11 коррел ционных сигналов. Второй источник излучени  установлен соосно с первым. Транспарант 10 установлен соосно с модул тором 3 света и характеризуетс  кольце ч4 Ю

CN С

вым расположением эталонных изображений . Модулированные фронты излучений источников 1 и 8 распростран ютс  соосно и пространственно разделены, а апертура Фурье-линзы не ограничивает апертуры фронтов излучений. Длины волн излучений источников 1 и 8 в общем случае не совпадают .

Устройство, реализующее способ определени  координат, работает следующим образом.

Коллиматор 2 формирует плоский фронт излучени  источника 1. Излучение делитс  амплитудно на предметный и опорный пучки . Предметный модулируетс  модул тором 3 исходным изображением пол  зрени  и из данного пучка формируетс  Фурье-линзой 4 спектр, который интерферирует с опорным пучком. Результат интерференции регистрируетс  блоком 5 регистрации, образу  со- гласованный фильтр. Одновременно формируетс  плоский фронт дополнительного излучени  коллиматором 9, из которого пространственным делением (центральна  часть) формируютс  дополни- тельный опорный и предметный кольцевой пучки. Предметный пучок модулируетс  транспарантом 10, Фурье-преобразующей линзой 4 формируетс  Фурье-спектр эталонов , который пространственно совмещает- с  с зарегистрированным фильтром,

На модул торе 3 формируетс  последующий кадр изображени  пол  зрени  системы , им модулируетс  основной предметный пучок и формируетс  Фурье-спектр линзой 4, который пространственно совмещаетс  с зарегистрированным блоком 5 фильтром. Таким образом осуществл етс  коррел ционное сравнение двух спектров с фильтром, результатом которого  вл етс  формиро- вание двух коррел ционных сигналов - основного , с максимальной амплитудой, опознавани  всего пол  зрени , и дополнительного , с меньшей амплитудой, опознавани  одним эталоном объекта .в исходном поле зрени  системы. При равенстве длин волн источников направлени  распространени  основного и дополнительного коррел ционных сигналов совпадают, так как восстанавливаетс  основной опорный пу- чок. При разных длинах волн угол распространени  пучков коррел ционных сигналов определ етс  их разностью и положением опознающего эталона в пространстве по отношению к оптической оси.

Поел е выполнени  обратного Фурье-преобразовани  Фурье-линзой 6 в ее фокальной плоскости формируютс  коррел ционные сигналы, считываемые телевизионным датчиком 7. Анализатор 11

сигналов коррел ционной плоскости определ ет наличие сигналов коррел ции по трем последовательно примен емым признакам: поиск сигналов с максимальной амплитудой; поиск слабого сигнала в области, радиус которой определен разностью длин волн основного и дополнительного источников; определение координаты сигнала с максимальной амплитудой на данном радиусе . Определение пол рной координаты дополнительного сигнала однозначно определ ет опознающий эталон, так как оптические оси основного и дополнительного пучков совпадают и основной коррел ционный сигнал находитс  на этой оси. После выделени  опознающего эталона выдел етс  часть дополнительного пучка, его содержаща , стираетс  существующий на реверсивной среде фильтр, формируетс  Фурье-спектр эталона линзой 4, который интерферирует с ранее сформированным дополнительным опорным пучком и результат интерференции вновь регистрируетс . Полученный фильтр пространственно совмещаетс  с существующим спектром последующего кадра пол  зрени  системы. Результат коррел ционного сравнени  Фурье преобразуетс  линзой 6 и коррел ционный сигнал считываетс  датчиком 7, а анализатор 11 определ ет координаты объекта в поле зрени  СТЗ во втором кадре.

Предлагаемый способ и устройство дл  его реализации позвол ют повысить достоверность получаемых результатов (точность определени  координат) за счет увеличени  отношени  сигнал/помеха в коррел ционной плоскости. Использование пространственно-временного разнесени  сигналов коррел ции также повышает достоверность определ емых координат.

Формула-изобретени  1. Способ определени  координат объекта в поле зрени , заключающийс  в Фурье-преобразовании оптического сигнала объекта в поле зрени , модул ции преобразованного сигнала согласованным фильтром эталонного изображени , обратном Фурье-преобразовании промодулирован- ного сигнала и определение координат объекта по положению максимума коррел ционного сигнала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности способа, предварительно формируют комплексно- сопр женный фильтр изображени  пол  зрени , формируют оптические сигналы объекта в поле зрени  и эталонных изображений объектов, формируют спектры оптических сигналов их Фурье-преобразованием , модулируют спектральные составл ющие оптических сигналов комплексно-сопр женным фильтром, формируют оптические сигналы обратным Фурье- преобразованием, выдел ют объект по максимальной суммарной амплитуде коррел ционных сигналов от изображени  пол  зрени  и от одного из эталонных изображений и формируют согласованный фильтр эталонного изображени , соответствующий выделенному объекту.

2.Способ по п.1,отличающийс  тем, что коррел ционные сигналы дл  изображени  пол  зрени  и эталонных изображений формируют на разных длинах волн.

3.Устройство дл  определени  координат объекта в поле зрени , содержащее последовательно расположенные оптически св занные первый источник излучени , первый коллиматор, пространственно-временной модул тор света, первую Фурье-линзу,

0

5

П

реверсивный блок регистрации, вторую Фурье-линзу и телевизионный датчик, а также анализатор коррел ционных сигналов, вход которого соединен с выходом телевизионного датчика, а выход  вл етс  информационным выходом устройства, при этом выход первого коллиматора оптически св зан с входом реверсивного блока регистрации , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности устройства, в него введены последовательно расположенные оптически св занные второй источник излучени , второй коллиматор и оптический транспарант в виде библиотеки эталонных изображений, выход . которого оптически св зан с входом первой Фурье-линзы, при этом выход второго коллиматора оптически св зан с входом реверсивного блока регистрации .

А

/гтпЗё

г

Claims (3)

Формулаизобретения

1. Способ определения координат объекта в поле зрения, заключающийся в Фурье-преобразовании оптического сигнала объекта в поле зрения, модуляции преобразованного сигнала согласованным фильтром эталонного изображения, обратном Фурье-преобразовании промодулированного сигнала и определение координат объекта по положению максимума корреляционного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, предварительно формируют комплексносопряженный фильтр изображения поля зрения, формируют оптические сигналы объекта в поле зрения и эталонных изображений объектов, формируют спектры оптических сигналов их Фурье-преобразованием, модулируют спектральные составляющие оптических сигналов комп лексно-сопряженным фильтром, формируют оптические сигналы обратным Фурьепреобразованием, выделяют объект по максимальной суммарной амплитуде корреляционных сигналов от изображения поля 5 зрения и от одного из эталонных изображений и формируют согласованный фильтр эталонного изображения, соответствующий выделенному объекту.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я 10 тем, что корреляционные сигналы для изображения поля зрения и эталонных изображений формируют на разных длинах волн.

3. Устройство для определения координат объекта в поле зрения, содержащее по- 15 следовательно расположенные оптически связанные первый источник излучения, первый коллиматор, пространственно-временной модулятор света, первую Фурье-линзу, реверсивный блок регистрации, вторую Фурье-линзу и телевизионный датчик, а также анализатор корреляционных сигналов, вход которого соединен с выходом телевизионного датчика, а выход является информационным выходом устройства, при этом выход первого коллиматора оптически связан с входом реверсивного блока регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены последовательно расположенные оптически связанные второй источник излучения, второй коллиматор и оптический транспарант в виде библиотеки эталонных изображений, выход . которого оптически связан с входом первой Фурье-линзы, при этом выход второго коллиматора оптически связан с входом реверсивного блока регистрации.

ни

Составитель С. Бабкин Редактор О. Хрипта Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши

Заказ 954 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101