SU1755268A1 - Анализатор изображений - Google Patents

Abstract

Использование:кодирование изображений , создание систем черно-белого и цветного цифрового телевидени , видеотелефони , системы факсимильной св зи. Сущность изобретени : анализатор изображени  содержит источник когерентного излучени , коллиматор, блок ввода изображени , блок формировани  управл ющих импульсов, мультипликатор изображений, два электрооптических затвора, полупрозрачное зеркало, блок логарифмировани , блок вычислени  спектральных коэффициентов . 1 з.п.ф-лы, ил./

Description

Изобретение относитс  к оптической обработке информации, передачи изображений , телевидени  и может оыть использовано дл  эффективного кодировани  изображений, дл  создани  систем черно-белого и цветного цифрового телевидени , в видеотелефонии , в системах факсимильной св зи , в частности, в системах передачи изображений, использующих метод кодировани  изображений с преобразованием .

Известен оптоэлектронный анализатор , содержащий расположенные последовательно и электрически св занные блок синтеза оптического изображени , состо щий из блока управлени 

излучающей матрицы и самой матрицы излучающих элементов, совмещенной с матрицей фотоприемников, блок синтеза масок , сумматор, блок анализа.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  анализатор изображений, содержащий расположенные последовательно и оптически св занные оптический квантовый генератор, коллиматор, блок ввода изображений, мультипли- катор изображений, блок транспарантов , блок интегрирующих линз, , блок фотоприемников, электрические выходы которого подключены к входам блока канальных усилителей, выходы последнего подключены к входам электронного коммутатора, управл ющий

сл

ю

DS

вход которого подключен к первому выходу блока управлени  и выход подключен к первому входу аналого-цифрового преобразовател , второй вход которого подключен к второму выходу блока управлени , выход которого через блок согласовани  подключен к входу перфоратора, другой вход последнего соединен с третьим выходом блока управлени , выход которого  вл етс  выходом устройства

К недостаткам прототипа и аналогичных устройств относитс  получение в результате разложени  анализируемого изображени  по некоторой системе ортогональных функций коэффициентов разложени , по которым затруднительно синтезировать исходное изображение из-за сложности реализации операций сложени  изображений оптическими методами.

Цель изобретени  - расширение области применени  анализатора изображений посредством логарифмировани  анализируемого изображени  по интенсивности и дальнейшего разложени  полученного изображени  по системе ортогональных функций.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в анализатор -изображений, содержащий расположенные последовательно и оптически св занные источник когерентного излучени , коллиматор, блок ввода изображени  и мультиплексор изображений, кажда  пара из выходов которого оптически св зана с соответствующей парой входов соответствующего из п каналов блока задани  базисных функций, 2п выходов которого через блок оптических интеграторов попарно оптически св заны с входами п каналов блока фотоприемников, первый и второй выходы блока формировани  управл ющих импульсов подключены соответственно к электрическим входам Считывание и Запись блока ввода изображени , введены первый электрооптический затвор, блок вычислени  спектральных коэффициентов и расположенные на оптической оси анализатора изображений второй электрооптический затвор, полупрозрачное зеркало и оптический блок логарифмировани  изображени , расположенный между выходом блока ввода изображени  и входом мультипликато5

ра изображений, второй электрооптический затвор расположен между выходом источника когерентного излучени  и коллиматором, выход которого и выход первого электрооптического затвора через полупрозрачное зеркало оптически св заны с информационным входом блока ввоO да изображени , электрический вход Считывани  которого соединен с управл ющим входом второго электрооптического затвора и с входом Запуск блока вычислени  спектраль5 ных коэффициентов, вход Сброс

которого подключен к второму выходу

блока формировани  управл ющих импульсов , третий выход которого соединен с управл ющим входом первого

0 электрооптического затвора, оптический вход Которого соединен с информационным входом анализатора изображений, кажда  пара выходов п каналов блока фотоприемников электрически подключена к соответствующим информационным входам каждого из п каналов блока вычислени  спектральных коэффициентов, выходы которого  вл ютс  выходами анализатора

0 изображений, причем блок ввода

изображени  выполнен в виде расположенных последовательно и оптически св занных полупрозрачного зеркала, первого пол ризатора, запоминающего

5 электрооптического кристалла и

второго пол ризатора, выход которого  вл етс  оптическим выходом блока, первый вход полупрозрачного зеркала  вл етс  информационным оптическим

0 входом блока, а второй вход через зеркало полного отражени , коллиматор и электрооптический затвор св зан с выходом лазера, первый электрод Запоминающего электрооптического

5 кристалла через размыкающий контакт первого реле электрически подключен к первому выходу блока питани  и через замыкающий контакт первого реле подключен к шине нулевого потенциа0 ла, а управл ющий вход электрооптического затвора через замыкающий контакт второго реле соединен с вторым выходом блока питани , третий выход которого объединен с выходами

5 обмоток первого и второго реле, вторыми электродами запоминающего электрооптического кристалла и подключен к шине нулевого потенциала,

входы обмоток первого и второго реле  вл ютс  управл ющими электрическими входами блока ввода изображени  соответственно Считывание и Запись

В предлагаемом техническом решени за счет логарифмировани  анализи- руемого изображени  по интенсивности и дальнейшего разложени  полученного изображени  по системе ортогональных функций определ ютс  коэффициенты разложени  С, по которым можно синтезировать изображение путем выполнени  легкореализуемой оптическими

методами операции оптического умно- жени .

Дл  этого предлагаетс  анализируемое изображение Е (х,у) представл ть в следующем виде

Е(,у)-.ДаС(х , (О где П - символ1 произведени ;

а - основание степенной функции, например, а е, основание натурального логарифма. После логарифмировани  (1) по основанию имеем

Y U(x,y) In Е х,у) Z C-fj(х,у),

Wl

где U (х, у) - прологарифмированное анализируемое изображение .

В устройстве предлагаетс  ис- пользовать системы ортонормированных функций, дл  которых П ,. y)2dxdy 1. (3)

Кроме того, так как из свойства ортогональности следует, что каждую функцию f; (х, у) можно умножить (разделить) на любую числовую константу , то каждую fJ (х, у) разделим на ее максимальное значение, вз тое по абсолютной величине, т.е.

(x,y) ,, w

1 I r i x У макс I

тем самым значени  функций (.х, у) нормируютс  к интервалу +1, . Исход  из (4), дл  реализации знакопеременных функций ( (х, у) предлагаетс  их представл ть в следующем виде

ф(х y) )il .

чл y 22 (5)

где Ц); (х,у) - функци , противоположна  ср; (х,у)

Таким образом, функции ---

5

0

°

5

0 5

0 5

(x,y) + 1 и реализуютс  в виде

двух амплитудных транспарантов с функци ми пропускани , образующими пару функций негатив-позитив и принимающими значени  от нул  до еди- , ницьи

Осуществл   разложение прологарифмированного анализируемого изображени  U (х,у) по системе ортонормированных функций (х,у), представленных в виде (Ь) в предлагаемом устройстве, получаем коэффициенты разложени  С ;

с- 4тНфои -у ( -KKfJ P0Ulx ,y (-dxdy , (b)

i

где N;

ro 2 J

(7).

1Ј;(х У макс1

По полученным таким образом коэффициентам С; можно синтезировать анализируемое изображение. Дл  этого необходимо выполнить операцию оптического умножени  п функций е1 , котора  легко реализуетс  в оптических системах.

На фиг.1 и 2 соответственно представлены блок-схемы анализатора изображений и блока ввода изображени ; на фиг.З и k - примеры конкретного выполнени  блока вычислени  и блока управлени .

Анализатор изображени  содержит источник 1 когерентного излучени , коллиматор 2, блок 3 ввода изображени , блок k формировани  управл ющим импульсов, мультипликатор i изображений , блок 6 задани  базисных функций, блок 7 оптических интеграторов , блок 8 фотоприемников, второй электрооптический затвор 9, полупрозрачное зеркало 10, первый электрооптический затвор 11, блок 12 логарифмировани , блок 13 вычислени  спектральных коэффициентов.

Блок 3 (фиго2) содержит полупрозрачное зеркало 1 пол ризатор 15, запоминающий электрооптический кристалл 16, пол ризатор 17, зеркало 18 полного отражени , коллиматор 19,

затвор 20 электрооптический, лазер 21, реле 22, блок 23 питани , реле 2k.

Блок 13 предназначен дл  определни  коэффициентов разложени  в соответствии с выражением (7) и может быть выполнен например, как показано на фиг.З. Он содержит п идентичных вычислителей 25, в состав которых вход т усилители 26 и 27, группы элементов И 28, 29, аналого- цифровые преобразователи (АЦП) 30 и 31, вычислитель 32, делитель 33 элемент ИЛИ 34, элемент ИЛИ-НЕ 35, элемент ИЛИ 36, блок 37 пам ти.

Блок 4 предназначен дл  синхронизации работы элементов устройства и может быть выполнен, например , как показано на фиг.4. Блок 4 содержит триггеры 3& 40, элементы 41-43 задержки.

Блок 12 логарифмировани  изображени  предназначен дл  логарифмировани  анализируемого изображени  по интенсивности и может быть реализован , например, на основе двух- электродного электролюминесцентного усилител , коэффициент усилени  которого измен етс  по закону логарифма .

Мультипликатор 5 изображений преназначен дл  мультипликации изображений и может быть реализован, напрмер , на дифракционных решетках сложного профил .

Блок 8 фотоприемников предназначен дл  преобразовани  световых потоков в электрические сигналы и может быть реализован, например, матрицей фотодиодов.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы элементы устройства наход тс  в исходном состо нии: все триггеры блока 4, вычитатели и делители вычислителей 25 переведены в нулевое состо ние, блок 3 готов к записи анализируемог изображени . На оптический вход устройства подано анализируемое изображение, например, от объектива датчика изображений

При поступлении на информационный вход устройства сигнала Пуск, например, от кнопки или от управл ющей ЦВМ, триггер 38 (фиг.) переходит в единичное состо ние и сигнал с его пр мого выхода поступает на элемент 41 задержки, врем  задержки которого равно времени, необ- ходимому дл  записи анализируемого изображени  в блоке 3. Также этот сигнал (фиг.1) через соответствующий выход блока 4 поступает на затвор 11. В результате этого входное) изображение с оптического входа уст ройства через открытый затвор 11, полупрозрачное зеркало 10 поступает на вход блока 3. С входа блока 3 (фиг.2) анализируемое изображение

5 через полупрозрачное зеркало 14 и пол ризатор 15 поступает на электрооптический кристалл 16 и фиесируетс  в нем.

По истечении времени задержки

0 элемента 41 задержки (фиг.А) сигнал с его выхода переводит триггер 38 в нулевое состо ние, а триггер 39 - в единичное. Сигнал с пр мого выхода триггера 39 поступает на

первый выход блока 4, а также на

вход элемента 42 задержки, врем  задержки которого равно времени, необходимому дл  определени  коэф- фицентов разложени  о По сигналу

0 с первого выхода блока 4 в блоке 3 (фигс2) срабатывает реле 22, его размыкающий контакт размыкаетс , а замыкающий - закорачивает электроды кристалла 16. В результате этого,

5 в блоке 3 образуетс  позитивное изображение анализируемого изображени . Одновременно с этим световой поток от источника 1 излучени  (фиг.1) проходит через открытый затвор 9,

0 расшир етс  коллиматором 2, проходит через полупрозрачное зеркало 10, в блоке 3 модулируетс  по амплитуде анализируемым изображением, пройд  последовательно (фиг.2) полу5 прозрачное зеркало 14, кристалл 16, помещенный между скрещенными пол ризаторами 15 и 17, и с выхода блока 3 поступает на вход блока 12 логарифмировани . После логарифмировани  по

0 интенсивности в блоке 12 световой поток поступает на вход мультипликатора 5

Оптические сигналы с каждой пары из 2 п выходов мультипликатора 5

5 поступают на входы каналов блока 6 задани  базисных функций. В результате этого на первом и втором выходах каждого из п каналов блока 6 получаем

оптические сигналы, равные произведению прологарифмированного входного изображени  на соответствующие функции. Эти сигналы поступают на входы блока 7 оптических интеграторов . После интегрировани  блоком 7 оптические сигналы детектируютс  блоком фотоприемников 8. В результате этого на первые и вторые электрические входы каждого вычислител  25 блока 13 вычислени  поступают электрические токи, соответственно равные

.у) dxdy,

(8)

-9

Г)1

4„ , -0(l9eU(x.y)Zli1dxdy.

Каждый из вычислителей 25 блока 13 вычислени  работает параллельно и аналогичным образом (фиг.З). Электрические токи усиливаютс  усилител ми 2Ь и 27 и преобразуютс  АЦ 30 и 31 в цифровые коды. Цифровые коды с выходов АЦП и 31 поступаю через открытые по сигналу с управл щего входа блока 13 элементы И 28 на первый вход и через элементы И 2 на входы вычислител  32 соответственно . Вычислитель 32 вычитает эти коды и по сигналу с его выхода код разности поступает на первый вход делител  33 и на входы элементов ИЛИ З1 и ИЛИ-НЕ 35. По сигналу с выхода элемента ИЛИ 3 или при равенстве нулю разности, определ емой вычитателем 32 - по сигналу от элемента ИЛИ-НЕ 35, элемент ИЛИ 36 выдает сигнал в блок пам ти, в которо хранитс  значение константы N , определ емой в соответствии с выражением (7).

В результате делени  на выход делител  33 и .выходы t-го вычислител  25 поступает код, равный i-му коэффициенту разложени  С;

с; - (x, (xfy)Su iidxdy.

По истечении времени задержки элемента 42 задержки сигнал с его выхода переводит триггер ЗУ в нулевое состо ние, а триггер 40 - в единичное состо ние. Сигнал с пр 0

5

0

5

0

5

мого выхода триггера 40 поступает на элемент 43 задержки и через соответствующий выход блока 4 - на вторые входы блоков 3 и 13. Врем  задержки элемента 43 задержки равно времени, необходимому дл  приведени  элементов устройства в исходное положение. При этом сигнал с входа блока 3 (фиг.2) поступает на обмотку реле 24.

Реле 24 срабатывает, его замыкающий контакт замыкаетс  и на управл ющий вход затвора 20 поступает сигнал от блока 23 питани  на его открытие. В результате этого излучение от лазера 21, на длине волны стирающего света дл  кристалла 16, например, синего света, проходит через открытый затвор 20, расшир етс  коллиматором 19, проходит через зеркало 18 полного отражени , полупрозрачное зеркало 14, первый пол ризатор 15 и стирает изображение , зафиксированное в кристалле 16. По сигналу с управл ющего входа

блока 13 (фиг.З) вычитатели 32 и делители 33 каждого вычислител  25 привод тс  в нулевое состо ние.

По истечении времени задержки элемента 43 задержки триггер 40 (фиг.4) переходит в нулевое состо ние , и анализатор изображений готов к анализу следующего изображени  .

Claims (2)

1. Формула изобрет

   е н и  

   1 . Анализатор изображений,содержащий расположенные последовательно и оптически св занные источник когерентного излучени , коллиматор, блок ввода изображени  и мультипликатор изображений, кажда  пара из 2п выходов которого оптически св зана с соответствующей парой входов соответствующего из п каналов блока задани  базисных функций, 2п выходов которого через блок оптических интеграторов попарно оптически св заны с входами п каналов блока фото- приемников 5 первый и второй выходы блока формировани  управл ющих импульсов подключены соответственно к электрическим входам Считывание и Запись блока ввода изображени , отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени 

   1117

   анализатора изображений посредством логарифмировани  анализируемого изображени  и дальнейшего разложени  полученного изображени  по системе ортогональных функций, в него введены первый электроопти- ческйй затвор, блок вычислени  спектральных коэффициентов и расположенные на оптической оси анализатора изображений второй электрооптический затвор, полупрозрачное зеркало и оптический блок логарифмировани  изображени , расположенный между выходом блока ввода изображени  и вхо- дом мультипликатора изображений, второй электрооптический затвор расположен между выходом источника когерентного излучени  и коллиматором, выход которого и выход первого электрооптического затвора через полупрозрачное зеркало оптически св заны с информационным входом блок ввода изображени , электрический вхо

   считывание

   которого соединен с управл ющим входом второго электрооптического затвора и с входом Запуск блока вычислени  спектральных коэффициентов, вход Сброс которого подключен к второму выходу блока формировани  управл ющих импульсов , третий выход которого соединен с управл ющим входом первого электрооптического затвора, оптический вход которого соединен с информационным входом анализатора изображений, кажда  пара выходов f п каналов блока фотоприемникоз электрически подключена к соответствующим информационным входам каждо

   12

   го из п каналов блока вычислени  спектральных коэффициентов, выходы которого  вл ютс  выходами анализатора изображений.
2. 2. Анализатор по п.1, о т л и - чающийс  тем, что блок ввода изображени  выполнен в виде расположенных последовательно и оптически св занных полупрозрачного зеркала , первого пол ризатора, запоминающего электрооптического кристалла и второго пол ризатора, выход которого  вл етс  оптическим выходо блока, первый вход полупрозрачного зеркала  вл етс  информационным оптическим входом блока, а второй вход через зеркало полного отра

   жени , коллиматор и электрооптический затвор св зан с выходом лазера, первый электрод запоминающего электрооптического кристалла через размыкающий контакт первого реле электрически подключен к первому

   выходу блока питани  и через замыкающий контакт первого реле-к шине нулевого потенциала, а управл ющий вход электрооптического затвора через замыкающий контакт второго

   реле соединен с вторым выходом блока питани , третий выход которого объединен с выходами обмоток первого и второго реле, вторым электродом запоминающего электрооптического

   кристалла и подключен к шине нулевого потенциала, входы обмоток первого и второго реле  вл ютс  управл ющими электрическими входами блока ввода изображени  соответственно

   Считывание и Запись.