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Dokumentenidentifikation DE69131061T2 21.10.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0460625
Titel Verfahren und Gerät zur optischen Informationsverarbeitung mit Verwendung vom zu einem Computer erzeugten Hologramm
Anmelder Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, JP
Erfinder Itoh, Masami, Takarazuka-shi, Hyogo, JP;
Nishii, Kanji, Osaka-shi, Osaka, JP;
Kawamura, Hiroyuki, Katano-shi, Osaka, JP;
Fukui, Atsushi, Hirakata-shi, Osaka, JP
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 28195 Bremen
DE-Aktenzeichen 69131061
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 05.06.1991
EP-Aktenzeichen 911091684
EP-Offenlegungsdatum 11.12.1991
EP date of grant 31.03.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.10.1999
IPC-Hauptklasse G06K 9/76

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optischen Informationsverarbeitung für eine Bilderkennungseinrichtung eines Industrieroboters oder eines ähnlichen Gerätes, mit der bzw. mit dem die Filterung eines Eingabebildes in einem Ortsfrequenzbereich, die Bildverarbeitung, z. B. eine Merkmalsanalyse oder ähnliches, oder die Unterscheidung eines mit einem bestimmten Referenzmuster zusammenfallenden Eingabemusters unter einer Vielzahl von Eingabebildern durchgeführt wird.

Ein bekanntes Gerät dieser Art zur optischen Informationsverarbeitung wird z. B. in JP-A-02 132 412 offenbart.

Auf Fig. 7 ist eine daraus entnommene grundsätzliche Anordnung dargestellt. In dieser Vorrichtung wird das Bild eines von einer Fernsehkamera 401 erfaßten Objektes auf einer ersten Flüssigkristallanzeige 402 dargestellt, die mit kohärentem Licht durchstrahlt wird, das von einer Laserdiode 403 emittiert und durch eine Kollimatorlinse 404 gebündelt wird. Weil die erste Flüssigkristallanzeige 402 in der vorderen Brennpunktebene einer ersten Linsenanordnung 405 angeordnet ist, wird auf einer zweiten Flüssigkristallanzeige 406, die in der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung 405 angeordnet ist, ein fouriertransformiertes Bild des Objektes erzeugt. Dabei wird gleichzeitig auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 406 ein als optisches Filter wirkendes fouriertransformiertes Bild eines spezifischen Referenzmusters in Form eines computergenerierten Hologramms dargestellt, indem unter Verwendung von Daten, die dem in einem ROM 407 gespeicherten spezifischen Referenzmuster zugeordnet sind, der Transmissionsgrad eines jeden Bildpunktes der Anzeige räumlich moduliert wird. Folglich werden die fouriertransformierten Bilder des Objektes und des spezifischen Referenzbildes auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 406 überlagert.

Weil die zweite Flüssigkristallanzeige in der vorderen Brennpunktebene einer zweiten Linsenanordnung 408 angeordnet ist, werden diese fouriertransformierten Bilder durch die zweite Linsenanordnung 408 optisch fouriertransformiert. Wenn auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 406 beide fouriertransformierten Bilder übereinstimmen, wird in der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 408 ein heller Punkt erzeugt, der durch einen Photodetektor 409 nachgewiesen wird. Auf diese Weise wird das Objekt durch Nachweis des hellen Punktes erkannt.

Mit der oben erwähnten bekannten Einrichtung ist es jedoch nicht möglich, bei Größenveränderung oder Rotation des Objektes einen exakten Mustervergleich durchzuführen, weil in diesem Fall die Korrelationsfaktoren zwischen den Bildern des Objektes und dem Referenzmuster verändert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wurde von D. Casasent et. al. vorgeschlagen, den Mustervergleich zwischen dem Bild des Objektes und dem Referenzmuster im Anschluß an eine Koordinatentransformation des Bildes des Objektes durchzuführen, die maßstabs- und rotationsinvariant ist [siehe D. Casasent et. al., Appl. Opt. 26, 938 (1987)].

Die von D. Casasent et. al. vorgeschlagene Vorrichtung macht es jedoch erforderlich, nacheinander eine Vielzahl von Eingabemustern und außerdem eine Vielzahl von Phasenfiltern untereinander auszutauschen, um eine Vielzahl von Koordinatentransformationen durchzuführen. Weil die Positionierung der einzelnen Phasenfilter jedoch eine extreme Genauigkeit erfordert, ist bei der Transformation der Koordinaten des Eingabemusters eine Echtzeitverarbeitung unmöglich, was einen Mangel an Flexibilität zur Folge hat.

Ein weiterer Nachteil einer Vorrichtung dieser Art besteht in der Schwierigkeit, ein Objekt genau zu erkennen, wenn dieses parallel zum Koordinatenursprung eines logarithmischen Polarkoordinatensystems verschoben wird, weil Maßstabs- und Rotationsinvarianz nur dann zu erreichen sind, wenn der Mittelpunkt des Objektes mit dem Koordinatenursprung des oben erwähnten Koordinatensystems zusammenfällt.

Dies wird nachfolgend anhand der Fig. 8 und 9 erläutert.

Fig. 8 (b) stellt ein Muster dar, das man bei Drehung eines Musters (a) um einen Winkel von 90º um den Koordinatenursprung erhält, (c) zeigt ein Muster, das man bei k-facher Vergrößerung des Musters (a) und (d) zeigt ein Muster, das man durch Verschiebung des Musters (a) in x-Richtung um einen Abstand m erhält. In Fig. 9 stellen (a), (b), (c) und (d) Muster dar, die man durch logarithmische Polarkoordinatentransformation der Muster (a), (b), (c) und (d) von Fig. 8 erhält. Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, entstehen die Muster (b) und (c) durch Parallelverschiebung des Musters (a). Weil beim Mustervergleich unter Verwendung eines fouriertransformierenden optischen Systems die Invarianz gegen Verschiebung erhalten bleibt, werden die Muster von (a), (b) und (c) in derselben Weise erkannt und folglich bleibt die ursprüngliche Maßstabs- und Rotationsinvarianz erhalten. Das aus Muster (d) von Fig. 8 entstandene Muster (d) weist beträchtliche Unterschiede gegenüber Muster (a) auf und folglich wird ersteres nicht in gleicher Weise wie letzteres erkannt.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optischen Informationsverarbeitung bereitzustellen, die bzw. das eine optische Informationsverarbeitung im Echtzeitbetrieb ermöglicht und, daraus folgend, eine große Flexibilität bietet.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optischen Informationsverarbeitung bereitzustellen, die bzw. das es ermöglicht, ein gesuchtes Objekt sogar dann genau zu erkennen, wenn dieses in einer Koordinate des Systems parallel zum Koordinatenursprung verschoben wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optischen Informationsverarbeitung bereitzustellen, die bzw. das es ermöglicht, den Rotationswinkel eines Objektes und einen Abstand zu einem gesuchten Objekt zu messen.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Gerät zur optischen Informationsverarbeitung entsprechend der Ansprüche 1, 3, 5, 7 und 9 strukturiert wird, wobei ein optisches Verfahren zum Erkennen eines Objektes durch Mustervergleich eines Bildes eines Objektes mit Referenzbildern angewandt wird, das die Verfahrensschritte nach Anspruch 11 oder Anspruch 12 umfaßt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Erfindungsgemäß bleibt auf diese Weise der Korrelationsfaktor zwischen Eingabebild und Referenzbild sogar bei Rotation oder Parallelverschiebung des Objektes oder Größenveränderung des Eingabebildes unverändert.

Die Transformation der Koordinaten des Eingabebildes wird in Echtzeitverarbeitung bewirkt, indem zu diesem Zweck auf dem zweiten Licht-Raum-Modulator ein optisches Phasenfilter in Form eines computergenerierten Hologramms abgebildet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, die Fouriertransformation und die Koordinatentransformation des Referenzmusters im Voraus unter Verwendung eines Computers durchzuführen. Die dabei anfallenden Daten werden in einem Speicher abgelegt, woraus sich die Möglichkeit ergibt, das für den Vergleich mit dem koordinatentransformierten Bild des fouriertransformierten Bildes eines Eingabebildes erforderliche optische Bild auf dem Licht-Raum-Modulator direkt zu erzeugen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, den Rotationswinkel eines Objektes und/oder den Abstand zu diesem Objekt zu messen, indem der maximale Korrelationswert zwischen zwei Bildern detektiert wird, während die Bildeingabeeinrichtung relativ zum Objekt rotiert und/oder die Brennweite des Aufnahmeobjektivs verändert wird.

Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen ersichtlich, auf denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen und auf denen folgendes dargestellt ist:

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Gerätes zur optischen Informationsverarbeitung nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2(A), 2(B), 2(C) und 2(D) sind Draufsichten zur Darstellung optischer Abbildungen an den auf Fig. 1 angegebenen Positionen A, B, C und D;

Fig. 3, 4, 5 und 6 sind Blockdiagramme eines Gerätes zur optischen Informationsverarbeitung nach dem zweiten bis fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm eines bekannten Gerätes zur optischen Informationsverarbeitung;

Fig. 8 stellt Variationen von Eingabebildern gleichen Ursprungs dar, und

Fig. 9 zeigt koordinatentransformierte Bilder der auf Fig. 8 dargestellten Eingabebilder.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung des Aufbaus eines Gerätes zur optischen Informationsverarbeitung nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Auf Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 eine Fernsehkamera mit veränderbarem Abbildungsmaßstab, 2 kennzeichnet eine erste Flüssigkristallanzeige zur Darstellung eines von der genannten Kamera aufgenommenen Bildes eines Objektes, 3 kennzeichnet eine Laserdiode, 4 kennzeichnet eine Kollimatorlinse, die das von der Laserdiode 3 emittierte Laserlicht bündelt und 5 kennzeichnet eine erste Linsenanordnung. Die erste Flüssigkristallanzeige 2 ist in der vorderen Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung 5 angeordnet. Ein zweiter Licht-Raum-Modulator 6 ist in der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung 5 angeordnet. Das Bezugszeichen 7 kennzeichnet eine erste Speichereinrichtung zur Speicherung der Daten eines computergenerierten Hologramms für die Koordinatentransformation, das mit Abtastpunkten der entsprechenden Bildpunkte auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 für eine Vielzahl von Koordinatentransformationen berechnet wurde. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß die dem Transmissionsfaktor der einzelnen Bildpunkte der zweiten Flüssigkristallanzeige entsprechenden anzulegenden Spannungswerte in den ersten Speicher 7 eingeschrieben wurden. Das Bezugszeichen 8 kennzeichnet eine zweite Linsenanordnung, in deren vorderer Brennpunktebene die zweite Flüssigkristallanzeige 6 angeordnet ist. Weiterhin kennzeichnet das Bezugszeichen 9 eine dritte Linsenanordnung, die so angeordnet ist, daß ihre vordere Brennpunktebene mit der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 zusammenfällt, 10 kennzeichnet eine dritte Flüssigkristallanzeige, die in der hinteren Brennpunktebene der dritten Linsenanordnung 9 angeordnet ist und 11 kennzeichnet einen zweiten Speicher zur Speicherung der Daten eines fouriertransformierenden, computergenerierten Hologramms, das mit Abtastpunkten der entsprechenden Bildpunkte auf der dritten Flüssigkristallanzeige 10 für eine Vielzahl von Referenzmustern berechnet wurde. Mit anderen Worten gesagt, bedeutet dies, daß die dem Transmissionsfaktor der einzelnen Bildpunkte der dritten Flüssigkristallanzeige 10 entsprechenden, anzulegenden Spannungswerte in den zweiten Speicher 11 eingeschrieben wurden.

Weiterhin kennzeichnen die Bezugszeichen 12, 13 und 14 eine vierte Linsenanordnung, deren vordere Brennpunktebene auf der dritten Flüssigkristallanzeige 10 liegt, einen in der hinteren Brennpunktebene der vierten Linsenanordnung angeordneten photoelektrischen Wandler und eine Rotationsvorrichtung für die Fernsehkamera.

Bei Aufnahme des Bildes eines Objektes durch die Fernsehkamera 1 wird dieses auf der ersten Flüssigkristallanzeige 2 dargestellt. Wenn das Objekt zum Beispiel das Zeichen "F" ist, wie dies auf Fig. 2(A) dargestellt ist, wird auf der ersten Flüssigkristallanzeige 2 das Zeichen "F" selbst angezeigt.

Die erste Flüssigkristallanzeige 2 wird von kohärentem Licht durchstrahlt, das von einer Laserdiode 3 emittiert und mit Hilfe der ersten Kollimatorlinse 5 gebündelt wird. Weil die Flüssigkristallanzeige in der vorderen Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung 5 angeordnet ist, wird durch die erste Linsenanordnung 5 in deren hinterer Brennpunktebene, und zwar auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6, ein fouriertransformiertes Bild /F des Objektbildes erzeugt. Fig. 2(B) zeigt als Beispiel das fouriertransformierte Bild des Zeichens "F".

Um eine Transformation der optischen Koordinaten durchzuführen, wird gleichzeitig auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 eine Phaseninformation A eines Phasenfilters in Form eines koordinatentransformierenden, computergenerierten Hologramms dargestellt, indem unter Verwendung der in den ersten Speicher 7 eingeschriebenen Daten als Eingangssignale der Transmissionsgrad der entsprechenden Bildpunkte räumlich moduliert wird. Das Verfahren zur Erzeugung der Phaseninformation des Phasenfilters wird beispielhaft in dem oben erwähnten Artikel von D. Casasent et. al. offengelegt.

Dementsprechend werden zur Durchführung einer bestimmten Koordinatentransformation das fouriertransformierte Bild /F des Objektbildes und die Phaseninformationen A auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 überlagert und ein Mischbild /F · A erzeugt.

Außerdem wird das Mischbild /F · A durch die zweite Linsenanordnung 8 optisch fouriertransformiert, weil die zweite Flüssigkristallanzeige 6 in der vorderen Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 angeordnet ist, wodurch in der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 ein koordinatentransformiertes Bild CT(/F) des fouriertransformierten Bildes /F erzeugt wird, das dem fouriertransformierten Bild FT(/F · A) des Mischbildes /F · A äquivalent ist (siehe Fig. 2(C)). Die Symbole CT und FT stehen im folgenden für die Begriffe "Koordinatentransformation" bzw. "Fouriertransformation".

Weil die hintere Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 in der vorderen Brennpunktebene der dritten Linsenanordnung 9 angeordnet ist, wird in der hinteren Brennpunktebene der dritten Linsenanordnung 9, und zwar auf der dritten Flüssigkristallanzeige 10, ein optisch fouriertransformiertes Bild (die Fouriertransformierte) FT{CT(/F)} von CT(/F) {= FT[FT(/F · A)]} erzeugt.

Gleichzeitig wird auf der dritten Flüssigkristallanzeige 10 die Fouriertransformierte FT{CT(B)} des koordinatentransformierten Bildes CT(B) eines fouriertransformierten Bildes B eines spezifischen Referenzmusters als optisches Filter in Form eines fouriertransformierenden, computergenerierten Hologramms dargestellt, indem unter Verwendung der in den zweiten Speicher 11 eingeschriebenen Daten als Eingangssignale der Transmissionsgrad der entsprechenden Bildpunkte der dritten Flüssigkristallanzeige 10 räumlich moduliert wird.

Auf diese Weise werden auf der dritten Flüssigkristallanzeige 10 die beiden fouriertransformierten Bilder FT{CT(/F)} und FT{CT(B)} überlagert, so daß ein Mischbild FT{CT(/F)} · FT{CT(B)} entsteht (siehe Fig. 2).

Weil die dritte Flüssigkristallanzeige 10 in der vorderen Brennpunktebene der vierten Linsenanordnung 12 angeordnet ist, wird das Mischbild FT{CT(/F)} · FT{CT(B)} außerdem durch die vierte Linsenanordnung 12 optisch fouriertransformiert. Wenn CT(/F) mit CT(B) korreliert, d. h., wenn beide Bilder identisch sind, wird auf der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 ein Lichtpunkt erzeugt, der durch den Photodetektor 13 nachgewiesen wird. Gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Objektbild zunächst optisch fouriertransformiert und das fouriertransformierte Bild anschließend mit einem Referenzmuster verglichen, nachdem es einer logarithmischen Polarkoordinatentransformation unterzogen wurde. Auf diese Weise bleiben die Korrelationswerte mit dem Referenzmuster sogar dann unverändert, wenn das Objekt rotiert oder parallel verschoben wird oder wenn sich die Größe des Objektes verändert.

Weiterhin wird eine leicht zu bewerkstelligende Transformation eines Eingabemusters im Echtzeitbetrieb möglich, indem das von der Fernsehkamera 1 aufgenommene Bild auf der ersten Flüssigkristallanzeige 2 abgebildet wird. Darüber hinaus werden die Eigenschaften des Gerätes zur optischen Informationsverarbeitung hinsichtlich der Echtzeitverarbeitung und der Flexibilität beträchtlich verbessert, da es wiederum möglich ist, auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 durch räumliche Modulation der Bildpunkte entsprechend der zuvor in den ersten Speicher 7 eingeschriebenen Phaseninformation nacheinander Phasenfilter im Echtzeitbetrieb zu erzeugen, um eine Vielzahl von Koordinatentransformationen durchzuführen.

Wenn der Nachweis der Korrelation mit dem erkannten Referenzmuster im Anschluß an eine Koordinatentransformation durchgeführt wird, die den Korrelationswert mit dem Referenzmuster unverändert läßt, z. B. eine logarithmische Transformation bei gleichzeitiger Rotation der Fernsehkamera 1 mit Hilfe der Rotationsvorrichtung 14, ändert sich der Korrelationswert, wenn die Fernsehkamera rotiert. Wenn der Korrelationswert ein Maximum erreicht, ist der Rotationswinkel zwischen Objekt und Referenzmuster gleich Null. Folglich wird es damit möglich, den Rotationswinkel des Objektes zu bestimmen, indem z. B. mit einem Winkelkodierer der Rotationswinkel der Fernsehkamera 1 zwischen ihrer Ausgangsposition und einer Position gemessen wird, bei der der Korrelationswert ein Maximum erreicht.

Wenn bei bekanntem Referenzmuster der Mustervergleich bei gleichzeitiger Veränderung des Abbildungsmaßstabs der Fernsehkamera 1 durchgeführt wird ohne eine Koordinatentransformation durchzuführen, indem die gesamte zweite Flüssigkristallanzeige 6 aufgehellt wird, verändert sich der Korrelationswert in Abhängigkeit vom Abbildungsmaßstab. Wenn der Korrelationswert ein Maximum erreicht, stimmt die Größe eines Objektbildes mit der des bekannten Referenzmusters überein. Folglich läßt sich die Größe des eingegebenen Objektbildes aus dem ursprünglichen Abbildungsmaßstab und dem Abbildungsmaßstab bestimmen, der dem maximalen Korrelationswert entspricht.

Weil sich die Größe eines von der Fernsehkamera aufgenommenen Objektbildes in Abhängigkeit vom Abstand des Objektes zur Fernsehkamera verändert, kann der Abstand aus dem Abbildungsmaßstab berechnet werden, bei dem der Korrelationswert ein Maximum erreicht, wenn eine Beziehung zwischen dem Abbildungsmaßstab und dem Abstand, bei dem die Größe des Objektbildes gleich der des Referenzmusters wird, bekannt ist.

Somit wird erfindungsgemäß ein Gerät zur optischen Informationsverarbeitung bereitgestellt, mit dem nicht nur ein Mustervergleich durchgeführt, sondern auch ein Rotationswinkel eines Objektes und ein Abstand zum Objekt gemessen werden kann.

Obwohl im vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel für den ersten, zweiten und dritten Licht-Raum-Modulator elektrisch ansteuerbare Flüssigkristallanzeigen verwendet werden, können auch optisch ansteuerbare (lichtgesteuerte)Flüssigkristallanzeigen, optischaktive Kristalle wie BSO&sub5; oder ähnliche Einrichtungen als Licht-Raum-Modulatoren verwendet werden.

Fig. 3 stellt ein Blockdiagramm eines Gerätes zur optischen Informationsverarbeitung nach einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Gleiche Bezugszeichen auf Fig. 3 kennzeichnen gleiche Elemente auf Fig. 1.

Im zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Speicher 101 vorgesehen, der Daten eines zuvor unter Verwendung von Abtastwerten der entsprechenden Bildpunkte der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 für eine Vielzahl von Koordinatentransformationen berechneten koordinatentransformierenden, computergenerierten Hologramms und Daten eines zuvor unter Verwendung von Abtastwerten der entsprechenden Bildpunkte der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 für eine Vielzahl von Referenzmustern berechneten fouriertransformierenden, computergenerierten Hologramms speichert, nämlich die dem jeweiligen Transmissionsgrad der entsprechenden Bildpunkte zugeordneten Spannungswerte, die der zweiten Flüssigkristallanzeige zuzuführen sind.

Die Bezugszeichen 102 und 103 kennzeichnen einen photoelektrischen Wandler, der in der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 angeordnet ist bzw. Mittel zur Signalübertragung, die ein Ausgangssignal des photoelektrischen Wandlers, z. B. ein nicht schnittstellengerechtes Signal, in ein zur Ansteuerung der ersten Flüssigkristallanzeige 2 geeignetes Signal umformen und dieses der ersten Flüssigkristallanzeige 2 als Eingangssignal zuführen.

Wenn von der Fernsehkamera 1 während des Betriebs ein Objektbild aufgenommen wird, wird dieses Bild auf der ersten Flüssigkristallanzeige 2 dargestellt. Diese wird von kohärentem Licht durchstrahlt, das von der Laserdiode 3 emittiert und mit Hilfe der ersten Kollimatorlinse 5 gebündelt wird. Weil die erste Flüssigkristallanzeige 2 in der vorderen Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung 5 angeordnet ist, wird durch die erste Linsenanordnung 5 auf der in der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung 5 angeordneten Flüssigkristallanzeige 6 ein fouriertransformiertes Bild /F erzeugt.

Um eine Koordinatentransformation zu bewirken, wird gleichzeitig durch jedes Phasenfilter der Transmissionsgrad der entsprechenden Bildpunkte der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 moduliert, wobei die im Speicher 101 abgelegten Daten als Ansteuersignale verwendet werden, so daß auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 eine Phaseninformation A in Form eines koordinatentransformierenden, computergenerierten Hologramms dargestellt wird.

Folglich werden zur Durchführung einer bestimmten Koordinatentransformation das fouriertransformierte Bild /F des Objektbildes und die Phaseninformationen A auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 überlagert, wodurch ein Mischbild /F · A erzeugt wird.

Außerdem wird das Mischbild /F · A durch die zweite Linsenanordnung 8 optisch fouriertransformiert, weil die zweite Flüssigkristallanzeige 6 in der vorderen Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 angeordnet ist, und das koordinatentransformierte Bild CT(/F) {= FT-(/F · A)} wird von dem in der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung angeordneten photoelektrischen Wandler 102 erfaßt. Dieses Bild wird über den Signalwandler 103 der ersten Flüssigkristallanzeige 2 zugeführt und auf dieser dargestellt.

Gleichzeitig wird auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 durch Modulation der Transmissionsgrade der entsprechenden Bildpunkte ein fouriertransformiertes Bild [B = FT(b) oder FT{CT(B)}] eines spezifischen Referenzmusters b oder ein koordinatentransformiertes Bild CT(B) eines fouriertransformierten Bildes B = FT(b) als optisches Filter in Form eines fouriertransformierenden, computergenerierten Hologramms dargestellt, wobei die im Speicher 101 abgelegten Daten als Ansteuersignale verwendet werden.

Folglich werden auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 die Fouriertransformierte FT{CT(/F)} des koordinatentransformierten Bildes CT(/F) und die zuvor aus dem koordinatentransformierten Referenzmuster CT(B) berechnete Fouriertransformierte FT{CT(B)} überlagert, so daß man das optische Produkt FT{CT(/F)} · FT{CT(B)} erhält.

Dieses optische Produkt aus zwei fouriertransformierten Bildern wird von der zweiten Linsenanordnung 8 optisch transformiert, weil die zweite Flüssigkristallanzeige 6 in der vorderen Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 angeordnet ist.

Wenn die beiden koordinatentransformierten Bilder CT(/F) und CT(B) korrelieren, wird in der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 ein Lichtpunkt erzeugt, der durch den photoelektrischen Wandler 102 nachgewiesen wird.

Auf diese Weise werden mit diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel im wesentlichen die gleichen Wirkungen erzielt wie mit dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel.

Weiterhin können nach diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel die dritte Linsenanordnung 9, die dritte Flüssigkristallanzeige 10, der zweite Speicher 11 und die vierte Linsenanordnung 12 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels entfallen, weil die koordinatentransformierten Bilder unter Verwendung des photoelektrischen Wandlers 102 und des Signalwandlers 103 auf der ersten Flüssigkristallanzeige 2 dargestellt werden. Dadurch wird die optische Weglänge auf die Hälfte des Wertes der optischen Weglänge des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels verkürzt, wodurch der Aufbau eines kompakten und leichten Gerätes zur optischen Informationsverarbeitung ermöglicht wird.

Fig. 4 stellt ein Blockdiagramm eines Gerätes zur optischen Informationsverarbeitung nach dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Gleiche Bezugszeichen auf Fig. 4 kennzeichnen gleiche Elemente auf Fig. 3.

Auf Fig. 4 kennzeichnen die Bezugszeichen 201, 202, 203, 204 und 205 einen dritten Licht-Raum-Modulator, in dem lichtbrechendes Material verwendet wird, ein drittes Element, das eine verkleinernde Abbildungsoptik darstellt, einen ersten Strahlteiler, einen zweiten Strahlteiler bzw. einen Strahlumlenkspiegel. Die erste Flüssigkristallanzeige 2 ist in der vorderen Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung 5 und der Licht-Raum-Modulator 201 in der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung 5 angeordnet. Außerdem ist die zweite Linsenanordnung 8 so angeordnet, daß ihre vordere Brennpunktebene mit der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung 5 zusammenfällt, und der photoelektrische Wandler 102 ist in der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 angeordnet.

Wenn von der Fernsehkamera 1 während des Betriebes ein Objektbild aufgenommen wird, wird dieses Bild auf der ersten Flüssigkristallanzeige 2 dargestellt. Die Flüssigkristallanzeige 2 wird von kohärentem Licht durchstrahlt, das von der Laserdiode 3 emittiert und mit Hilfe der ersten Kollimatorlinse 4 gebündelt wird. Weil es sich in der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung 5 befindet, wird es durch die erste Linsenanordnung 5 auf den zweiten Licht-Raum-Modulator 201 projiziert.

Um eine Transformation der optischen Koordinaten durchzuführen, wird als Phasenfilter auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 gleichzeitig eine Phaseninformation A in Form eines koordinatentransformierenden, computergenerierten Hologramms dargestellt, indem unter Verwendung der in den Speicher 101 eingeschriebenen Daten als Eingangssignale der Transmissionsgrad der entsprechenden Bildpunkte der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 moduliert wird. Dieses koordinatentransformierende, computergenerierte Hologramm wird von einem Lichtbündel durchstrahlt, das in dem hinter der Kollimatorlinse 4 angeordneten ersten Strahlteiler 203 geteilt wurde und mit Hilfe der dritten Linsenanordnung 202 in Form einer räumlichen Verteilung des Reflexionsgrades in den Licht-Raum-Modulator 201 eingeschrieben.

Folglich werden das fouriertransformierte Bild /F des Objektbildes und die Phaseninformation A so auf den Licht-Raum-Modulator 201 reflektiert, daß sie sich überlagern. Weil der Licht-Raum-Modulator 201 in der vorderen Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 angeordnet ist, wird das aus dem fouriertransformierten Bild /F und der Phaseninformation A gebildete optische Produkt /F · A durch die zweite Linsenanordnung 8 optisch fouriertransformiert und das koordinatentransformierte Bild CT(/F) {= FT(/F · A)} des fouriertransformierten Bildes /F wird durch den in der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 angeordneten photoelektrischen Wandler 102 erfaßt. Es wird durch den Signalwandler 103 auf die erste Flüssigkristallanzeige 2 übertragen und auf dieser dargestellt.

Gleichzeitig wird ein fouriertransformiertes Bild [B = FT(b)] oder FT{CT(B)}] eines spezifischen Referenzmusters b oder ein koordinatentransformiertes Bild CT(B) eines fouriertransformierten Bildes B = FT(b) als optisches Filter auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 in Form eines fouriertransformierenden, computergenerierten Hologramms dargestellt, indem unter Verwendung der in den Speicher 101 eingeschriebenen Daten als Eingangssignale der Transmissionsgrad der entsprechenden Bildpunkte der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 räumlich moduliert wird.

Folglich werden die fouriertransformierten Bilder FT{CT(/F)} und FT{CT(B)} auf dem Licht-Raum-Modulator 201 überlagert und das Mischbild FT{CT(/F)} · FT{CT(B)} wird auf diese Weise reflektiert. Außerdem wird, weil der Licht-Raum-Modulator 201 in der vorderen Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 angeordnet ist, das Mischbild FT{CT(/F)} · FT{CT(B)} durch die zweite Linsenanordnung 8 optisch fouriertransformiert.

Wenn die koordinatentransformierten Bilder CT(/F) und CT(B) miteinander korrelieren, wird in der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 ein Lichtpunkt erzeugt, der durch den Photodetektor 102 nachgewiesen wird.

Erfindungsgemäß können mit diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel im wesentlichen die gleichen Resultate erzielt werden wie mit dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel.

Mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es weiterhin möglich, die räumliche Dichte der Bildpunkte auf der Flüssigkristallanzeige beträchtlich zu steigern, weil das auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 dargestellte Bild in den zweiten Licht-Raum-Modulator 201 geschrieben wird, nachdem es durch die dritte Linsenanordnung 202 verkleinert wurde. Dies bedeutet, daß die Realisierung eines angepaßten Filters auf dem Licht-Raum-Modulator 201 unter Einbeziehung höherer Frequenzanteile als beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel möglich ist. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß mit dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Gerät zur optischen Informationsverarbeitung bereitgestellt werden kann, das in der Lage ist, ein Objekt zu erkennen und das im Vergleich zu den vorhergehenden bevorzugten Ausführungsbeispielen das Erkennen wesentlich feinerer Strukturen an einem Objekt möglich macht.

Fig. 5 stellt ein Blockdiagramm nach einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, bei dem gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente auf Fig. 3 bezeichnen.

In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Speicher 301 vorgesehen, in dem Daten eines computergenerierten Hologramms gespeichert sind, und zwar die dem Transmissionsgrad der entsprechenden Bildpunkte zugeordneten Spannungswerte, die der zweiten Flüssigkristallanzeige 2 zugeführt werden müssen, und die auf der Basis von Daten berechnet wurden, die bei Erzeugung der Phaseninformation für die Durchführung einer Koordinatentransformation mittels komplexer Amplitudeninformation angefallen sind, indem eine Fouriertransformation eines koordinatentransformierten Bildes der Fouriertransformierten eines Referenzmusters durchgeführt wurde.

Im vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das im Betriebsfall von einer Fernsehkamera 1 aufgenommene Objektbild auf der ersten Flüssigkristallanzeige 2 dargestellt. Die Flüssigkristallanzeige 2 wird von kohärentem Licht durchstrahlt, das von einer Laserdiode 3 emittiert und mit Hilfe der ersten Kollimatorlinse 404 gebündelt wird. Weil die erste Flüssigkristallanzeige 2 in der vorderen Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung 5 angeordnet ist, wird auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 ein fouriertransformiertes Bild /F erzeugt.

In der Folge wird eine Methode erläutert, mit der das auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 darzustellende computergenerierte Hologramm erzeugt werden kann.

Zunächst wird die zur Durchführung der Koordinatentransformation erforderliche Phaseninformation A erzeugt. Die Methode zur Erzeugung der Phaseninformation selbst wird in dem oben erwähnten Artikel von D. Casasent et. al. offenbart.

Im nächsten Schritt wird durch Fouriertransformation eines koordinatentransformierten Bildes eines fouriertransformierten Bildes B eines Referenzmusters die komplexe Amplitudeninformation FT{CT(B)} erzeugt. Anschließend wird eine neue komplexe Amplitudeninformation C[= A · FT{CT(B)}] gebildet, indem die komplexe Amplitudeninformation FT{CT(B)} mit der Phaseninformation A versehen wird. Die auf dieser neuen komplexen Amplitudeninformation C basierenden Daten werden in den Speicher 301 eingeschrieben, und durch räumliche Modulation der entsprechenden Bildpunkte wird auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 das computergenerierte Hologramm realisiert, wobei die im Speicher 301 abgelegten Daten als Eingangssignale verwendet werden.

Auf diese Weise werden das fouriertransformierte Bild /F und die neue komplexe Amplitudeninformation C[= A · FT{CT(B)}] auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 überlagert.

Dieses optische Produkt /F · C [= /F · A · FT{CT(B)}] ist dem Mischbild auf der dritten Flüssigkristallanzeige 10 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels äquivalent. Dies ist folgendermaßen zu verstehen. Im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel werden das fouriertransformierte Bild /F eines Objektbildes und die Phaseninformation A auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 überlagert. Dieses optische Produkt /F · A wird durch die zweite und dritte Linsenanordnung 8 und 9 zweimal fouriertransformiert und deshalb bleibt es unverändert erhalten. Anschließend werden das optische Produkt /F · A und die komplexe Amplitudeninformation FT{CT(B)} auf der dritten Flüssigkristallanzeige überlagert, genauer gesagt, erhält man auf dieser Flüssigkristallanzeige das optische Produkt /F · A · FT{CT(B)}. Dieser Zustand ist mit dem Zustand identisch, der im vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel auf der zweiten Flüssigkristallanzeige realisiert wird. Dies ist der Grund dafür, daß die optischen Produkte auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 des bevorzugten Ausführungsbeispiels und auf der dritten Flüssigkristallanzeige des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels äquivalent sind.

Weil die zweite Flüssigkristallanzeige 6 in der vorderen Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 angeordnet ist, wird das optische Produkt /F · A · FT{CT(B)} durch die zweite Linsenanordnung 8 wiederum einer Fouriertransformation unterzogen.

Auf diese Weise wird bei Korrelation des Objektes mit dem Referenzmuster in der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung 8 ein Lichtpunkt erzeugt, der durch den Photodetektor 13 nachgewiesen wird. Erfindungsgemäß können mit dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel alle Ergebnisse erzielt werden, wie mit dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel.

Darüber hinaus wird mit dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Gerät zur optischen Informationsverarbeitung bereitgestellt, das eine große Verarbeitungsgeschwindigkeit aufweist, weil keine Signalwandler benötigt werden und die erneute Darstellung des koordinatentransformierten Bildes der Fouriertransformierten eines Objektbildes auf der ersten Flüssigkristallanzeige 6 nicht erforderlich ist.

Fig. 6 stellt ein Blockdiagramm eines fünften bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung dar, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente auf Fig. 1, Fig. 4 oder Fig. 5 kennzeichnen.

In diesem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel ist anstelle des Speichers 101 und des Signalwandlers 103 des auf Fig. 4 dargestellten dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels ein Speicher 301 vorgesehen, in dem Daten zur Ansteuerung der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 gespeichert werden.

Im Speicher 301 werden im wesentlichen die gleichen Daten gespeichert wie im vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Wenn von der Fernsehkamera 1 während des Betriebs ein Objektbild aufgenommen wird, wird dieses Bild auf der ersten Flüssigkristallanzeige 2 dargestellt, die mit kohärentem Licht durchstrahlt wird, das von der Laserdiode 3 emittiert und mit Hilfe der Kollimatorlinse 4 gebündelt wird. Das auf der ersten Flüssigkristallanzeige 2 dargestellte Objektbild wird durch die erste Linsenanordnung 5 optisch fouriertransformiert und auf dem in der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung 5 angeordneten Licht-Raum- Modulator 201 wird das fouriertransformierte Bild /F erzeugt. Dabei wird gleichzeitig, in ähnlicher Weise wie dies beim vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel angegeben wurde, auf dem Licht-Raum-Modulator 201 ein computergeneriertes Hologramm dargestellt. Dies wird, genauer gesagt, durch räumliche Modulation des Transmissionsgrades der entsprechenden Bildpunkte der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 bewirkt, wobei die im Speicher 301 abgelegten Daten als Eingangssignale verwendet werden. Das so erzeugte computergenerierte Hologramm wird auf der zweiten Flüssigkristallanzeige 6 von kohärentem Licht durchstrahlt, das im ersten Strahlteiler 203 geteilt wurde und auf diese Weise wird das Hologramm durch die dritte Linsenanordnung 202 in Form einer räumlichen Verteilung des Reflexionsgrades verkleinert auf den Licht-Raum-Modulator 201 projiziert.

Folglich werden das fouriertransformierte Bild /F und die Daten C[= A · FT{CT(B)}], die ein optisches Produkt der Phaseninformation A und der komplexen Amplitudeninformation FT{CT(B)} darstellen, auf dem Licht- Raum-Modulator 201 überlagert und auf diese Weise reflektiert.

Dieses optische Produkt /F · C [= /F · A · FT{CT(B)}], das identisch mit dem optischen Produkt im vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist, wird durch die zweite Linsenanordnung 8 optisch fouriertransformiert. Wenn das Objektbild mit dem Referenzmuster korreliert, wird auf dem Photodetektor 13 ein Lichtpunkt erzeugt.

Erfindungsgemäß ist es mit diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel möglich, alle Ergebnisse zu erzielen wie mit dem vorhergehenden bevorzugten Ausführungsbeispiel.


Anspruch[de]

1. Gerät zur optischen Informationsverarbeitung, mit

- Mitteln (1) zur Eingabe eines Objektbildes,

- einem ersten Licht-Raum-Modulator (2) zur Darstellung des Eingabebildes;

- einer Lichtquelle (3) zur kohärenten Bestrahlung des ersten Licht- Raum-Modulators (2);

- einer ersten Linsenanordnung (5), die so angeordnet ist, daß ihre vordere Brennpunktebene mit der Ebene zusammenfällt, in welcher der erste Licht-Raum-Modulator (2) angeordnet ist;

- einem zweiten Licht-Raum-Modulator (6), mit Speichermitteln (7), der zur Darstellung eines koordinatentransformierenden, computergenerierten Hologramms in der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung (5) angeordnet ist, um eine Koordinatentransformation einer fouriertransformierten Abbildung des auf dem ersten Licht-Raum-Modulator (2) dargestellten Eingabebildes zu bewirken;

- einer zweiten Linsenanordnung (8), die so angeordnet ist, daß ihre vordere Brennpunktebene mit der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung (5) zusammenfällt;

- einer dritten Linsenanordnung (9), die so angeordnet ist, daß ihre vordere Brennpunktebene mit der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung (8) zusammenfällt;

- einem dritten Licht-Raum-Modulator (10) in der hinteren Brennpunktebene der dritten Linsenanordnung (9), der ein computergeneriertes Hologramm eines Referenzmusters wiedergibt, welches mit dem Eingabemuster verglichen wird;

- einer vierten Linsenanordnung (12), die so angeordnet ist, daß ihre vordere Brennpunktebene mit der Ebene zusammenfällt, in welcher der dritte Licht-Raum-Modulator (10) angeordnet ist; und

- Mittel zur Photodetektion (13), die in der hinteren Brennpunktebene der vierten Linsenanordnung (12) angeordnet sind.

2. Gerät zur optischen Informationsverarbeitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ersten bis dritten Licht-Raum- Modulatoren (2, 6, 10) von einer Flüssigkristallanzeige gebildet wird.

3. Gerät zur optischen Informationsverarbeitung, gekennzeichnet durch:

- Mittel (1) zur Eingabe eines Objektbildes;

- einen ersten Licht-Raum-Modulator (2) zur selektiven Darstellung des Eingabebildes und des Ausgangssignals eines Signalwandlers (103);

- eine Lichtquelle (3) zur kohärenten Bestrahlung des ersten Licht- Raum-Modulators (2);

- eine erste Linsenanordnung (5), die so angeordnet ist, daß ihre vordere Brennpunktebene mit der Ebene zusammenfällt, in welcher der erste Licht-Raum-Modulator (2) angeordnet ist;

- einen zweiten Licht-Raum-Modulator (6), der einen Speicher (101) enthält und der in der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung (5) angeordnet ist, zur selektiven Darstellung eines koordinatentransformierenden, computergenerierten Hologramms für die Koordinatentransformation einer fouriertransformierten Abbildung des Eingabebildes und eines computergenerierten Hologramms betreffend ein Referenzmuster, das mit dem Eingabebild verglichen werden soll;

- eine zweite Linsenanordnung (8), die so angeordnet ist, daß ihre vordere Brennpunktebene mit der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung (5) zusammenfällt;

- einen photoelektrischen Wandler (102), der in der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung (8) angeordnet ist und in dem Mittel zur Signalwandlung (103) angeordnet sind, die eine Transformation der Ausgangssignale des photoelektrischen Wandlers (102) bewirken, um die transformierten Signale dem ersten Licht-Raum-Modulator (2) als Eingangssignale zuzuführen.

4. Gerät zur optischen Informationsverarbeitung nach Anspruch 3, bei dem jeder der ersten und zweiten Licht-Raum-Modulatoren (2, 6) von einer Flüssigkristallanzeige gebildet wird.

5. Gerät zur optischen Informationsverarbeitung, mit

- Mitteln (1) zur Eingabe eines Objektbildes;

- einem ersten Licht-Raum-Modulator (2) zur selektiven Darstellung des Eingabebildes und des Ausgangssignals eines Signalwandlers (103);

- einer ersten Linsenanordnung (5), die so angeordnet ist, daß ihre vordere Brennpunktebene mit der Ebene zusammenfällt, in welcher der erste Licht-Raum-Modulator (2) angeordnet ist;

- einem zweiten Licht-Raum-Modulator (201) in optisch ansteuerbarer Ausführung, der in der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung (5) auf der Seite angeordnet ist, auf die das fouriertransformierte Bild durch die erste Linsenanordnung (5) projiziert wird;

- einem dritten Licht-Raum-Modulator (6) mit einem Speicher (101) zur selektiven Darstellung eines koordinatentransformierenden, computergenerierten Hologramms und eines computergenerierten Hologramms betreffend ein Referenzmuster, das mit dem genannten eingegebenen Bild verglichen werden soll;

- einer zweiten Linsenanordnung (202) zur Projektion einer verkleinerten Abbildung eines auf dem dritten Licht-Raum-Modulator (6) dargestellten Bildes auf die andere Seite des zweiten Licht-Raum- Modulators (201), wodurch das auf dem ersten Licht-Raum- Modulator (2) dargestellte fouriertransformierte Bild und das auf dem dritten Licht-Raum-Modulator (6) dargestellte Bild überlagert werden;

- einer dritten Linsenanordnung (8), die so angeordnet ist, daß ihre vordere Brennpunktebene mit der Ebene zusammenfällt, in welcher der zweite Licht-Raum-Modulator (201) angeordnet ist;

- einer Lichtquelle (3) zur kohärenten Bestrahlung des ersten Licht- Raum-Modulators (2) und des dritten Licht-Raum-Modulators (6);

- einem photoelektrischen Wandler (102), der in der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung (8) angeordnet ist und in welchem die Mittel zur Signalwandlung (103) angeordnet sind, die eine Transformation der Ausgangssignale des photoelektrischen Wandlers (102) bewirken, um die transformierten Signale dem ersten Licht-Raum-Modulator (2) als Bildsignale zuzuführen.

6. Gerät zur optischen Informationsverarbeitung nach Anspruch 5, in welchem jeder der ersten und dritten Licht-Raum-Modulatoren eine Flüssigkristallanzeige enthält.

7. Gerät zur optischen Informationsverarbeitung, gekennzeichnet durch:

- Mittel (1) zur Eingabe eines Objektbildes;

- einen ersten Licht-Raum-Modulator (2) zur Darstellung des Eingabebildes;

- eine Lichtquelle (3) zur kohärenten Bestrahlung des ersten Licht- Raum-Modulators (2);

- eine erste Linsenanordnung (5), die so angeordnet ist, daß ihre vordere Brennpunktebene mit der Ebene zusammenfällt, in welcher der erste Licht-Raum-Modulator (2) angeordnet ist;

- einen zweiten Licht-Raum-Modulator (6) mit Speichermitteln (301), der als angepaßtes Filter in der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung (5) so angeordnet ist, daß er zur Koordinatentransformation das Produkt einer Bildinformation und einer Phaseninformation in Form eines computergenerierten Hologramms darstellt;

- eine zweite Linsenanordnung (8), die so angeordnet ist, daß ihre Brennpunktebene mit der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung (5) zusammenfällt; und

- ein Gerät zur Photodetektion (13), das in der hinteren Brennpunktebene der zweiten Linsenanordnung angeordnet ist.

8. Gerät zur optischen Informationsverarbeitung nach Anspruch 7, in dem jeder der ersten und zweiten Licht-Raum-Modulatoren von einer Flüssigkristallanzeige gebildet wird.

9. Gerät zur optischen Informationsverarbeitung, gekennzeichnet durch:

- Mittel (1) zur Eingabe eines Objektbildes;

- einen ersten Licht-Raum-Modulator (2) zur Darstellung des Eingabebildes;

- eine Lichtquelle (3) zur kohärenten Bestrahlung des ersten Licht- Raum-Modulators (2);

- eine erste Linsenanordnung (5), die so angeordnet ist, daß ihre vordere Brennpunktebene mit der Ebene zusammenfällt, in welcher der erste Licht-Raum-Modulator (2) angeordnet ist, wobei die erste Linsenanordnung (5) eine Fouriertransformation des Eingabebildes bewirkt, das auf dem ersten Licht-Raum-Modulator (2) dargestellt und durch die Lichtquelle (3) bestrahlt wird;

- einen zweiten Licht-Raum-Modulator (201) in optisch ansteuerbarer Ausführung, der in der hinteren Brennpunktebene der ersten Linsenanordnung (5) auf der Seite angeordnet ist, auf die das fouriertransformierte Bild durch die erste Linsenanordnung (5) projiziert wird;

- einen dritten Licht-Raum-Modulator (6), der einen Speicher (301) enthält und der zur Koordinatentransformation als angepaßtes Filter das Produkt einer Bildinformation und einer Phaseninformation in Form eines computergenerierten Hologramms darstellt, wobei das fouriertransformierte Eingabebild und eines aus der Vielzahl der computergenerierten Hologramme auf dem zweiten Licht-Raum- Modulator (201) überlagert werden.

- eine zweite Linsenanordnung (202) zur Projektion einer verkleinerten Abbildung eines auf dem dritten Licht-Raum-Modulator (6) dargestellten Bildes auf die andere Seite des zweiten Licht-Raum- Modulators (201);

- eine dritte Linsenanordnung (8), die so angeordnet ist, daß ihre Brennpunktebene mit der Ebene zusammenfällt, in welcher der zweite Licht-Raum-Modulator (201) angeordnet ist, um eine Fouriertransformation des auf dem zweiten Licht-Raum-Modulator (201) überlagerten Bildes zu bewirken, wobei die Lichtquelle (3) auch den dritten Licht-Raum-Modulator (6) kohärent bestrahlt; und

- einen photoelektrischen Wandler (13), der in der hinteren Brennpunktebene der dritten Linsenanordnung (8) angeordnet ist.

10. Gerät zur optischen Informationsverarbeitung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ersten und dritten Licht-Raum- Modulatoren eine Flüssigkristallanzeige enthält.

11. Verfahren zur optischen Erkennung eines Objektes durch Mustervergleich eines Objektbildes mit Referenzbildern, das folgende Schritte umfaßt:

- Wiederauffinden der dem eingegebenen Objektbild zugeordneten Information f;

- Erzeugung der Information F durch optische Fouriertransformation der Information f;

- optische Multiplikation der Information F mit der Phaseninformation A, zur Erzeugung der Information F · A, um eine Koordinatentransformation durchzuführen, die in Form eines Computerhologramms dargestellt wird;

- optische Fouriertransformation der Information F · A zur Erzeugung eines ersten koordinatentransformierten Bildes;

- optische Fouriertransformation des ersten koordinatentransformierten Bildes zur Erzeugung einer ersten komplexen Amplitudeninformation;

- Fouriertransformation eines Referenzbildes h durch einen Computer zur Erzeugung der Information H;

- Multiplikation der Information H mit der Phaseninformation A zur Durchführung einer Koordinatentransformation durch den Computer, um die Information H · A zu erzeugen;

- Fouriertransformation der Information H · A durch den Computer zur Erzeugung eines zweiten koordinatentransformierten Bildes;

- Fouriertransformation des zweiten koordinatentransformierten Bildes durch den Computer zur Erzeugung einer zweiten komplexen Amplitudeninformation;

- optische Erzeugung der ersten komplexen Amplitudeninformation mit Darstellung der zweiten komplexen Amplitudeninformation in Form eines Computerhologramms zur Erzeugung einer dritten komplexen Amplitudeninformation; und

- optische Fouriertransformation der dritten komplexen Amplitudeninformation.

12. Verfahren zur optischen Erkennung eines Objektes durch Mustervergleich eines Objektbildes mit Referenzbildern, das folgende Schritte umfaßt:

- Wiederauffinden der dem eingegebenen Objektbild zugeordneten Information f;

- optische Fouriertransformation der Information f zur Erzeugung der Information F;

- Fouriertransformation eines Referenzbildes h durch einen Computer zur Erzeugung der Information H;

- Hinzufügen einer Phaseninformation A zur Information H zur Durchführung einer Koordinatentransformation durch den besagten Computer, um die Information H · A zu erzeugen;

- Erzeugen eines koordinatentransformierten Bildes durch Fouriertransformation der Information H · A durch den Computer;

- Erzeugen einer ersten komplexen Amplitudeninformation durch Fouriertransformation des koordinatentransformierten Bildes durch den Computer;

- Multiplikation der ersten komplexen Amplitudeninformation mit der Phaseninformation A durch den Computer zur Erzeugung einer zweiten; komplexen Amplitudeninformation;

- Erzeugen einer dritten komplexen Amplitudeninformation durch optische Multiplikation der Information F mit der zweiten komplexen Amplitudeninformation, die in Form eines Computerhologramms dargestellt wird; und

- optische Fouriertransformation der dritten komplexen Amplitudeninformation.







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