SU640330A1 - Оптическое аналоговое устройство дл умножени матриц - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области вычислительной техники и может быть использовано в устройствах оптической обработкп информации, предназначенных дл  решени  задач помехоустойчивого кодировани  изображений, спектрального анализа, распознавани  образов, информационного поиска и т. п.

Известны оптические устройства дл  умножени  матриц.

Одно из известных устройств содержит когерентный источник света, матричные транспаранты, светоделитель, логические элементы И, элементы размножени  строки и столбца, выполненные, например, в виде призм Волостона, множительный картинный блок и выходной картинный накапливающий сумматор .

Недостатком этого устройства  вл ютс  высокие требовани  к качеству оптических элементов, что св зано со спецификой используемого когерентного света.

Известно также оптическое устройство, состо щее из последовательно расположенных лазера, коллиматора, транспаранта с записью одной из умножаемых матриц, цилиндрических растра и коллективного объектива , клинового растра и следующего за ним транспаранта с изображением второй умножаемой матрицы, a также из двух

2

других коллективного цилиндрического объектива и клинового растра и сферического объектива . Недостатком этого устройства  вл етс 

низка  точность вычислени  элементов результирующей матрицы. Погрещность вычислени  растет при увеличении размерности умножаемых матриц и достигает 10%. Наиболее близким техническим рещением к изобретению  вл етс  оптическое аналоговое устройство дл  умиожени  матриц, содержащее источник света, на оптической оси которого последовательно расположены диффззный рассеивающий элемент и три

анаморфотных оптических звена, на входах каждого из которых установлен соответствующий транспарант с записью изображени  матрицы, a в задней фокальной плоскости последнего анаморфотного оптического звена установлен многоэлементный фотоприемник {3. Недостатком такого устройства  вл етс  низка  точность вычислений произведени  матриц. Целью изобретени   вл етс  повыщение

точности работы устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в оптическое аналоговое устройство дл  умножени  матриц введены коидеисорна  линза, установленна  между источником

света и диффузным рассеивающим элементом и компенсирующий транспарант, установленный в задней фокальной плоскости конденсорной линзы диффузным рассеивающим элемеитом и первым транспарантом с записью изображени  первой матрицы.

На чертеже в двух проекци х изображена принципиальна  схема оптического аналогового устройства дл  умножени  матрнц .

Устройство содерл ит расположенные друг за другом, оптически св занные источник света 1, конденсорную линзу 2, диффузный рассеивающий элемент 3, компенсирующий транспарант 4, транспаранты 5, 6, 7 с записью изображений умножаемых матриц, анаморфотные оптические звень  8, 9 и 10, состо щие из совокупностей сферических и цилиндрических объективов, и многоэлементный фотоприемник И.

Устройство работает следующим образом .

Распределение интенсивностей излучени  от источника света 1, проход  через коидеисорную линзу 2 и диффузный рассеивающий элемент, освещает компенсирующий транспарант 4. Наличие конденсорпой линзы 2 перед диффузным рассеивающим элементом 3 приводит к тому, что люба  выделенна  точка диффузного рассеивающего элемента 3 освещает комненсирующий транспарант 4 практически одинаковым образом, независимо от положени  этой точки на диффузном рассеивающем элементе 3. Возникающа  при этом иеравномерность освещенности в плоскости транспаранта 5 с записью изображени  первой матрицы, обусловленна  характером диаграмм направлеиности диффузного рассеивающего элемента 3, устран етс  с помощью компенсирующего транспаранта 4.

Полученное равномерное световое распределение модулируетс  транспарантом 5 с записью изображени  первой умножаемой матрицы 5, затем анаморфотным оптическим звеиом 8 проектируетс  в плоскость транспарапта 6 с записью изображени  второй умножаемой матрицы по координате 1 и расфокусируетс  по координате У. Расфокусировка по координате У эквивалентна одновременному налолсению изобралсений строк первой матрицы на втором транспаранте 6 под разными углами. Падающий на этот транспарант световой поток модулируетс  в соответствии с законом изменени  его пропускаии , анаморфотным оптическим звеном 9 проектируетс  в плоскость транспаранта 7 с записью изобралсени  третьей матрицы по координате У и расфокусируетс  по координате А. Полученное световое распределение модзлируетс  далее транспарантом 7 с записью изображени  третьей матрицы и анаморфотным оптическим звепом 10 проектируетс  в плоскость расположени  многоэлементного фотоприемника 11 по координате X и интегрируетс  по координате У с одновременным пространственным разделением световых пучков, соответствующих различным строкам первой из умножаемых матриц. Выходные световые распределени , пропорциональные элементам результирующей матрицы считываютс  многоэлементным фотоприемником 11.

Применение конденсорной линзы 2 и размещение ее перед элемеитом 3 позвол ет устранить неинв.ариантность осветительной системы оптического устройства и

тем самым примепить компенсирующий транспарант 4 дл  выравнивани  освещенности в его плоскости. Такой транспарант, в свою очередь, дает возможность использовать элемент 3 с грубой структурой и таКИМ образом снизить потери светового потока . В итоге точность вычислений повыП1аетс .

Предварительные экспериментальные исследовани  данного оптического устройства

показали, что погрешность вычислений элементов результирующей матрицы уменьпшилась с 2,77о ДО 1%, а потери светового потока уменьшились в 4-5 раз.

Claims (3)

1.Авторское свидетельство СССР № 422008, кл. G 06G 9/00, 1972.

2.Нежевенко Е. С., Твердохлеб П. Е. Умножение матриц оптическим методом. -

«Автометри , 1972, № 6.

3.Кривенков Б. Е. и др. Некогерентна  оптическа  система дл  выполнени  матричных преобразований. - «Автометри , 1975, № 3.