Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
vc = ^>3vraax, (9.30)
где vmax — максимальная пространственная частота в изображении Тг (х, у), a vc —¦ так называемая несущая частота записываемой голограммы. При таком условии полезная информация об изображении записывается в двух выделенных частотных диапазонах: vc + + Vmax- Таким образом, максимальная пространственная частота, записываемая на фильтре, будет составлять 4vmax-
Второе отличие в предъявляемых требованиях связано с динамическим диапазоном.
251
Если'предположить, что опорное изображение может содержать N = 10е разрешенных элементов и иметь динамический диапазон 60 дБ, то в фурье-плоскости изменения интенсивности света могут достигнуть 160 дБ. Совершенно ясно, что такого динамического диапазона светочувствительная среда иметь не может. Приведенный пример является, конечно, предельным случаем, с которым трудно столкнуться на практике. Вместе с тем он показывает, что среды для записи согласованных фильтров должны превосходить по динамическому диапазону устройства ввода изображений. Более того, можно утверждать, что из-за ограничений, связанных с динамическим диапазоном, согласованный фильтр в его строгом определении может быть записан далеко не для любого изображения.
Следует отметить, что на практике задача распознавания изображений не всегда требует записи голографического фильтра, строго соответствующего согласованному. Однако если записывающая среда имеет недостаточный динамический диапазон, при записи фильтра ?должны быть приняты специальные меры для того, чтобы обеспечить максимально возможное отношение сигнал/шум на выходе распознающей системы. При этом необходимо учитывать динамический диапазон регистрирующей среды, типы распознаваемых изображений, а также наиболее вероятные шумы во входных сигналах и оптической системе.
9.8.2. ПВМС в устройствах ввода
Устройство ввода информации в когерентно-оптический процессор, кроме ПВМС, включает системы записи и считывания информации. К ним предъявляется ряд специфических требований. Согласно ориентировочным оценкам, приведенным в разделе 2.3, когерентно-оптический процессор может быть конкурентоспособным по сравнению с ЭВМ, если входное устройство обеспечивает ввод массивов информации с размерностью 1000 хЮОО разрешимых элементов с быстродействием 30 Гц. Кроме того, устройство ввода должно обеспечивать требуемую линейность и не вносить геометрических и фазовых искажений.
Устройство записи. Почти все фоторефрактивные ПВМС являются оптически управляемыми. Для записи изображение должно быть спроектировано в плоскость модулятора записывающим светом. Чувствительность фоторефрактивных ПВМС (10~4-f-10-e Дж/см2 в сине-зеленой области спектра) не позволяет записывать естественно освещенные сцены, что приводит к необходимости использовать специальные записывающие системы. Если обрабатываемая информация поступает в виде электрических сигналов, то в устройстве записи такие сигналы должны быть преобразованы в изображения.
Выше (раздел 8.2) рассматривалось применение электрооптического преобразователя, который используется для усиления яркости записываемых изображений совместно с ПВМС ПРИЗ. Применение ЭОП [9.118] позволяет увеличить чувствительность ПВМС на несколько порядков с одновременным расширением ее спектраль-
252
ного диапазона, делает возможным запись реально освещенных объектов. Кроме ЭОП, в системах записи используются ЭЛТ [9.119,, 9.120] и лазерные сканеры [9.121]. ЭЛТ может применяться совместно с ПВМС, так же как и ЭОП, путем стыковки через стекловолоконные планшайбы [9.119]. В другом варианте изображение с ЭЛТ, обладающей повышенной яркостью в синей области спектра, может записываться на фоторефрактивный ПВМС с помощью проектирующей оптики [9.120]. Если устройство ввода предназначено для работы с изображениями, то телевизионную систему с ЭЛТ можно рассматривать как усилитель яркости. Кроме того, ЭЛТ возможно использовать для записи электрических сигналов на оптически управляемые ПВМС.
При применении ЭОП и ЭЛТ в устройствах записи должна быть решена проблема геометрических искажений изображений. Если вводится изображение, содержащее NxN разрешимых элементов, то геометрические искажения не должны превышать ЮОАН/о. Это означает, что любой элемент изображения при записи на ПВМС не должен изменять свою длину более чем на 100N-1 %. Если такое условие не выполняется, то, например, в случае спектроанализатора произойдет потеря спектральной разрешающей способности, что эквивалентно потере информационной емкости обрабатываемого изображения. Уже для ограничения геометрических искажений в телевизионной системе на уровне 1 % необходимы системы коррекции, а нелинейные искажения менее 0.1%, которые требуются для обработки массивов из 1000 хЮ00 элементов, могут быть достигнуты только при использовании сложных и дорогих цифровых систем коррекции.
На рис. 9.22 показана схема записи с лазерным сканером [9.121 ],. в котором используются акустооптический модулятор и механиче-
Рис. 9.22. Схема записи электрического сигнала на ПВМС ПРОМ.
1 — ПРОМ, 2 — акустооптический модулятор, 3 — вращающееся зеркало, 4 — световой’ пучок от импульсного лазера.
