5.5.2. Некогерентная обработка

Из-за присущих когерентной обработке недостатков, упомянутых в предыдущем разделе, в последнее десятилетие появилась тенденция к некогерентной обработке. Нет необходимости говорить о том, что она тоже имеет свои недостатки, и выбор должен зависеть от характера проблем. При некогерентной обработке входные и выходные величины обычно должны быть положительными и действительными. Правда, обработка биполярных и комплексных величин может быть выполнена путем мультиплексирования, но тогда обычно требуется некая гибридная форма системы.

Можно выделить два главных вида некогерентной обработки, и ниже приведено их краткое описание, но только в простейшем виде, потому что они выходят за рамки содержания данной книги. Первый метод снова имеет отношение к использованию дифракции, а второй основан исключительно на геометрических принципах, в которых дифракция не играет активной роли.

1) Обработка на основе дифракции

Пример: распознавание образов по корреляции энергетического спектра. На схеме, представленной на рис. 5.19, транспарант освещается плоской волной квазимонохроматического света. Комплексная амплитуда последнего может быть обозначена а фурье - преобразование от нее в фокальной плоскости линзы -соответственно . Здесь для простоты снова используется одномерное представление. Рассеиватель в плоскости преобразования разрушает когерентность и создает некогерентное распределение интенсивности, в сущности подобное «самосве-тящемуся», которое пропорционально величине являющейся энергетическим спектром (ср. разд. 4.7.1).

Рис. 5.19. Некогерентная оптическая обработка. Коррелятор энергетического спектра.

Другой транспарант расположен в позиции Выходом системы является, следовательно, свертка с энергетическим спектром транспаранта в Поскольку обычно действительны, то любая инверсия свертки эквивалентна корреляции. Представленный схематически на рисунке прибор известен, как коррелятор энергетического спектра.

Для распознавания буквенно - цифровых образов применяют, например, метод, основанный на том, что кросс - корреляционный выход системы (измеряемый обьино фотодетектором, расположенным на оси) значительно отличается от нуля, если два транспаранта имеют одинаковые спектры пространственных частот. Транспарант «требуемой» картины используется в положении а неизвестные транспаранты располагают для наблюдения в Успех зависит от того, насколько различаются разные спектры. Наряду с этим недостатком указанный метод имеет заметное преимущество перед описанным в разд. 5.5.1, состоящее в том, что измеренный кросс - корреляционный выход не зависит от положения и ориентации картин на входной плоскости, потому что их спектры ненаправленные.

Приложения этого метода включают в себя распознавание буквенноцифровых символов при машинном переводе с одного языка на другой, поиске информации и т.д.

2) Обработка на основе геометрической оптики

Пример: распознавание образов. На рис. 5.20 свет от источника S сводится линзой и проходит через фотопластинку и затем через вторую пластинку которая может быть смещена в своей плоскости. Линза фокусирует свет, прошедший через на фотодетекторе, установленном в ее фокусе.

Рис. 5.20. Обработка на основе геометрической оптики. Транспаранты расположены в плоскости перпендикулярной рисунку.

Пусть пропущенная интенсивность в и будет соответственно где величины u, v определяют смещение относительно

Детектор интегрирует свет, прошедший два транспаранта, и его выходной сигнал Р как функция и, v, записывается уравнением

Это выражение является кросс - корреляцией уравнение 4.40], и из разд. 4.7 должно быть ясно, что в общем случае сильный сигнал детектируется только в случае, если две картинки, представляющие , одинаковы и если u = v = 0.

Следовательно, этот оптический перемножителъ и интегратор может быть использован для распознавания образов, хотя в противоположность коррелятору энергетического спектра, обсуждавшемуся выше, он требует, чтобы картинки имели одну и ту же вращательную ориентацию.

Это краткое замечание имеет целью дать лишь самое поверхностное представление о типах обработки, которые возможны с применением некогерентных систем, основанных на геометрии изображения и им подобных. Они включают в себя пространственные и временные методы сканирования, многоканальную обработку и т.д. и проектируются на основе широкого диапазона устройств (светодиодов, матриц ПЗС и т.д.).

Статьи по практическому применению и разработкам в области электронной обработки данных можно найти в книгах, специально посвященных этой области: например, в серии, опубликованной издательством «Шпрингер» под общим названием «Вопросы прикладной физики» и «Вопросы современной физики», а также в серии «Достижения в оптике» под редакцией Е. Вольфа, опубликованной в Амстердаме (Голландия).