10.5.14. Некогерентные корреляторы

Мы рассмотрели различные корреляторы, в которых для осуществления корреляции используется голографическая запись. Общим свойством всех этих систем является использование когерентного света и его способности интерферировать при записи комплексных (амплитудных и фазовых) распределений. Хотя настоящая книга посвящена голографии, нам представляется целесообразным по крайней мере кратко рассмотреть некогерентные оптические корреляторы хотя бы для полноты рассмотрения проблемы оптического распознавания.

В первом некогерентном корреляторе, который мы рассмотрим набор из пространственно разделенных эталонных функций, зависящих от пространственных координат, освещается монохроматическим светом и через рассеиватель регистрируется интенсивность их фурье-образов которые также пространственно разделены. Эта мультиплицированная эталонная картина затем отображается

в выходную плоскость, содержащую транспарант с записью неизвестной входной функции, которая выполняет роль апертурной функции системы. Картина в корреляционной плоскости состоит из коррелирующих между собой изображений. Интенсивность в центре каждого из изображений в плоскости корреляции дается следующим интегралом:

который берется по всем пространственным частотам. Эти центральные корреляционные области являются темными для взаимно-корреляционных членов и яркими для автокорреляционных.

Схема второго некогерентного коррелятора, более привлекательного и заслуживающего упоминания, использует в качестве единственного источника светодиод, интенсивность излучения которого модулируется входным одномерным электрическим сигналом 118]. С помощью конденсорной линзы этот источник света отображается во входную апертуру линзы, позади которой установлен транспарант с записью набора из эталонных одномерных сигналов. Линза формирует изображение транспаранта в выходной плоскости коррелятора. Входной сигнал коррелятора можно записать в виде

где В — уровень смещения, сигнал, шум окружающего фона, а постоянные коэффициенты определяют возможные изменения масштаба и частоты входного сигнала. Обозначим пропускание по интенсивности опорного канала

Тогда прошедший сквозь эталонную маску свет будет равен

Между маской и линзой, формирующей изображение, помещается качающееся зеркало, которое заставляет изображение произведения сканировать в выходной плоскости со скоростью При этом результирующая интенсивность света, падающего на мишень видикона, установленного в выходной плоскости, записывается в виде

где начальная фаза зеркального сканирования. Видикон интегрирует эту интенсивность за время одного периода развертки Полученный интеграл содержит в себе взаимную корреляцию входного сигнала эталонных функций В схеме можно осуществлять поиск входного сигнала по масштабу, изменяя скорость сканирования зеркала до тех пор, пока она не станет равной Используя специальные бинарные маски, можно разложить

входной сигнал по функциям Уолша и дискретным косинусам. Видикон на выходе также можно заменить линейкой или матрицей приборов с зарядовой связью и осуществить некогерентное перемножение матриц.