10.5.7. Коррелятор с плоскостью изображения

До изобретения голографического согласованного фильтра самой распространенной системой для оптического распознавания образов был коррелятор с плоскостью изображения, схема которого приведена на рис. 7, а. В этом корреляторе обе функции, взаимную корреляцию которых требуется определить, задаются в пространственной области и в виде транспарантов помещаются в плоскостях Линзы отображают плоскость на плоскость Распределение комплексных амплитуд света непосредственно за плоскостью дается выражением

где для простоты использованы одномерные функции. Линза формирует в плоскости фурье-образ распределения в виде интеграла

Если теперь входную функцию сместить вдоль оси х из точки в точку и вычислять сигнал в точке плоскости то мы получим функцию

которая представляет собой интересующую нас взаимную корреляцию функций

Рис. 7. Схемы акустооптических корреляторов, а — коррелятор с пространственным интегрированием; б - коррелятор с временным интегрированием.

Имеется очень много проблем практического характера, которые существенно усложняют использование рассмотренного метода оптической корреляции. Главная из них заключается в том, что для получения на выходе интересующей нас корреляции нужно обеспечить очень точное физическое перемещение одной из коррелирующих функций относительно другой (например, входной функции в плоскости кроме того, изменения во времени выходного сигнала в точке должны регистрироваться синхронно с перемещением транспаранта в плоскости Следовательно, область применений коррелятора ограничена вычислением корреляции одномерных сигналов. В принципе возможно обеспечить перемещение входного транспаранта в плоскости как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях и обеспечить

таким образом получение изменения во времени выходного сигнала в точке плоскости которое эквивалентно двумерной корреляции. Разумеется, что для создания такой системы потребуется очень сложное механическое устройство, но разработать такую систему можно.

В связи с тем, что оптические сигналы, отображающие коррелирующие функции в плоскостях не могут быть отрицательными, знакопеременные коррелирующие функции необходимо записывать с использованием некоторого постоянного уровня смещения. Этот уровень смещения удаляется затем с помощью режекторного фильтра постоянной составляющей, устанавливаемого в частотной плоскости коррелятора. Хотя описываемый коррелятор долгое время использовался с применением записи входных данных на фотопленке в плоскости и синхронизируемой лентопротяжки в плоскости однако необходимость в механическом перемещении фотопленки ограничивает быстродействие и точность данного коррелятора. Поскольку этот коррелятор в основном является системой формирования изображения, требования к точности установки его элементов, а также требования к степени когерентности используемого излучения существенно ниже, чем в корреляторе с частотной плоскостью. Схема описанного коррелятора представляет большой интерес, поскольку в нем для управления с высокой точностью перемещением одного сигнала относительно другого можно применять акустооптические ячейки (что с успехом и применялось в плоскости В следующем разделе мы обсудим этот и другие типы акустооптических корреляторов. Акустооптические корреляторы имеют такие преимущества, как быстродействие и широкая полоса пропускания, но их можно использовать лишь для обработки одномерных сигналов.