Голографйческое распознавание образов. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

где f(x, у) - распределение освещённости (или яркости) в предъявленном изображении; S(х, у) - распределение освещённости, характеризующее эталонное изображение;

- координаты взаимного сдвига; А - область существования функций f и S. Величина максимума

определяет степень сходства между f(x, у)и S (х, у), а положение максимума указывает положение той области на f(x, у), к-рая наиболее близка по структуре к S(х, у). Фиксируется такое значение максимума

, начиная с к-рого система выдаёт сигнал: "изображение S'(x, у)содержится в f(x, у)".

Вычисление функции взаимной корреляции двух изображений осуществляется средствами дискретной вычислительной техники, аналоговыми (или цифроана-логовыми) методами когерентной оптики и голографии. Наиб. употребительны 2 схемы голографич. корреляторов. Одна из них предложена К. Вандер Люгтом (К. Vender Lugt) (рис. 1). Пусть в плоскости P₁ помещён транспарант с распределением оптич. плотности, пропорциональной S(x, у). Тогда при освещении транспаранта плоской волной когерентного света в фокальной плоскости линзы Л₁ (плоскости P₂) сформируется распределение амплитуды и фазы светового поля, про-порц. спектру пространств. частот функции S (х, у), т. е. будет выполнено Фурье преобразование функции S (х, у).

Пусть теперь на плоскость P₂ падает под углом q плоская опорная волна, когерентная с волной, освещающей транспарант в плоскости P₁. Тогда в плоскости P₂ образуется стационарная интерференц. картина. Если её зарегистрировать, то мы получим голограмму Фурье объекта S (х, у). Эта голограмма представляет собой согласованный фильтр пространств. частот для сигнала S(x, у). Действительно, если поместить голограмму (после проявления) в плоскости P₂, убрать опорную волну, поместить в P₁ транспарант, отображающий функцию f(x, у), и осветить его когерентным светом, то в плоскости P₃ (после обратного преобразования Фурье, выполняемого линзой Л₂) образуется неск. изображений, одно из к-рых имеет освещённость, пропорц. функции взаимной корреляции f(x,у)и S(х,у). Если f(x,y)=S(x,у)или функция S(х,у)является обратным фурье-образом функции f(x, у), то функция взаимной корреляции обращается в функцию автокорреляции, а соответствующее изображение - в яркое пятно на тёмном фоне.

В др. схеме оптич. коррелятора (рис. 2) транспаранты, отображающие f(x, у)и S (х, у), помещаются во входной плоскости рядом друг с другом (параллельный ввод информации). На плоскости P₂ происходит интерференция спектров f(х, у)и S(х, у)и регистрация интерференц. картины. Регистрирующая среда просвечивается когерентным светом (с помощью светоделителя), и после линзы Л₂ в двух местах по обе стороны от оптич. оси формируется освещённость, пропорц. функции взаимной корреляции S (х, у)и f(x, у).

В зависимости от поставленной задачи оптич. когерентные корреляторы могут быть созданы на базе разл. светомодулирующих и регистрирующих элементов. 1) Ввод информации фотогр. диапозитивом (транспарантом); фильтр выполняется заранее, также на фотогр. материале. Такие корреляторы отличаются высокой точностью, но не являются быстродействующими. 2) Ввод информации при помощи пространственно-временного модулятора света (управляемого транспаранта). Фильтр выполнен на фотогр. материале. В этом случае коррелятор может обрабатывать поступающую информацию в реальном времени, но оперативная смена фильтра невозможна. Это вынуждает вводить в состав прибора т. н. "библиотеку фильтров", набор фильтров для всех ожидаемых ситуаций. Это ведёт к значит. усложнению прибора, снижению его надёжности и не решает до конца проблему работы в реальном времени. 3) Ввод информации при помощи пространственно-временного модулятора, а запись фильтра на оперативной регистрирующей среде. В этом случае возможна быстрая перестройка коррелятора на опознавание любого объекта.

Среди пространств. модуляторов наиб. перспективны устройства, основанные на фоторефракции в кристаллах, а также на сочетании полупроводников и жидких кристаллов. Среди оперативных регистрирующих сред наиб. пригодны фототермопластики и термохромные слои на основе окислов V.

Г. р. о. применяется для сортировки и измерения размеров деталей в массовом производстве; в навигации летательных аппаратов по участкам местности; в информационно-поисковых системах; для автоматической классификации объектов в микроскопии и т. п. Важной областью является анализ и распознавание одномерных сигналов, развивающихся во времени (в технике радиоприёма, радиолокации, акустической локации).

Литература по голографйческому распознаванию образов

Знаете ли Вы, что любой разумный человек скажет, что не может быть улыбки без кота и дыма без огня, что-то там, в космосе, должно быть, теплое, излучающее ЭМ-волны, соответствующее температуре 2.7ºК. Действительно, наблюдаемое космическое микроволновое излучение (CMB) есть тепловое излучение частиц эфира, имеющих температуру 2.7ºK. Еще в начале ХХ века великие химики и физики Д. И. Менделеев и Вальтер Нернст предсказали, что такое излучение (температура) должно обнаруживаться в космосе. В 1933 году проф. Эрих Регенер из Штуттгарта с помощью стратосферных зондов измерил эту температуру. Его измерения дали 2.8ºK - практически точное современное значение. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.