專利名稱：利用形狀對圖象進(jìn)行表征、編碼、存儲及搜索的設(shè)備和方法
背景技術(shù)：
有關(guān)專利申請的交叉參考本專利申請是1999年6月4日在美國專利及商標(biāo)辦公室提出申請的序號為09/326,362的美國專利申請的后續(xù)部分。
于1999年6月4日提出申請的美國序號09/326,362的申請人共同未決專利申請描述了如何在利用或通過互聯(lián)網(wǎng)可以訪問的各種數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、網(wǎng)站等中能夠找到圖象，以及利用光學(xué)相關(guān)技術(shù)將圖象與一個(gè)參考圖象進(jìn)行比較。然而，每次尋找針對不同參考圖象的匹配物時(shí)，必須搜索所有這些現(xiàn)有的資源并不是十分滿意或有效率的。當(dāng)然，從所有這些現(xiàn)有的資源中找到的所有圖象可以放入一個(gè)單個(gè)的或中央數(shù)據(jù)庫，然后對參考圖象的匹配物的每次搜索可以在那個(gè)數(shù)據(jù)中進(jìn)行。這樣一種方法將避免每次搜索都必須前往所有現(xiàn)有的源。然而，許多圖象需要成百或上千個(gè)千字節(jié)的數(shù)據(jù)，所以，就需要一個(gè)巨大數(shù)據(jù)存儲器將成億或上十億個(gè)圖象集中并存儲在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中，而且即使所有圖象都在一個(gè)單個(gè)數(shù)據(jù)庫中，但是針對每個(gè)參考圖象而搜索所有這些圖象仍將是低效率的?？墒?，通過任意分類來限制搜索時(shí)間和資源要求的意圖，其雖然可能在有限程度上將是有利的，但是卻強(qiáng)加給與ditto.com類型圖象搜索引擎有關(guān)的至少上述某些限制和低效率。序號為09/326,362的申請人共同未決的專利申請沒有說明在這些各種數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、網(wǎng)站等中找到的圖象如何以需要最少的信息數(shù)據(jù)的字節(jié)的方式加以表征以實(shí)現(xiàn)便宜、可管理的數(shù)據(jù)庫存儲、快速搜索以及用于匹配比較的迅速檢索。
存在這樣一種要求，即要求有一種更自動化的、高速的設(shè)備和方法用于以一種可存儲、搜索、檢索并能與參考圖象比較的方式對圖象進(jìn)行表征，而人為的介入或參與(如果有的話)最少。
本發(fā)明的公開內(nèi)容所以，本發(fā)明的一般目的是提供一種利用每個(gè)圖象唯一的而且適合在數(shù)據(jù)庫中編碼、存儲和搜索的信息對圖象進(jìn)行表征的改進(jìn)設(shè)備和方法。
本發(fā)明的一個(gè)更具體的目的是提供一種方法，所述方法用于快速地對一個(gè)圖象中的形狀進(jìn)行表征而且利用最少的數(shù)據(jù)對這種與形狀有關(guān)的特性進(jìn)行編碼，以便數(shù)據(jù)的存儲、搜索及檢索能夠快速進(jìn)行，而無需特別的計(jì)算機(jī)處理功率和存儲容量。
本發(fā)明的另一個(gè)具體的目的是提供基于參考圖象從圖象數(shù)據(jù)庫中對一個(gè)圖象的自動搜索和檢索。
本發(fā)明的這個(gè)及其它目的、優(yōu)點(diǎn)及新奇的特征將在接下來的描述中得到部分闡述，并且部分地對于該領(lǐng)域的技術(shù)人員在查看了下面的描述之后將顯而易見，或者通過本發(fā)明的實(shí)踐可以了解。這些目的和優(yōu)點(diǎn)可借助各種手段及在所附的權(quán)利要求中特別指出的組合得以實(shí)現(xiàn)并達(dá)到。
為了達(dá)到上述的目的及其它目的，并根據(jù)如這里所具體化并且廣義地?cái)⑹龅谋景l(fā)明的目的，本發(fā)明的方法包括通過下述方法對用于形狀內(nèi)容的圖象進(jìn)行表征利用光能量建立圖象的光學(xué)傅立葉變換圖形；用一個(gè)旋轉(zhuǎn)狹縫將對來自傅立葉變換圖形的光能量進(jìn)行空間濾波，以產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)濾波的光能量圖形；當(dāng)光能量在狹縫的分立的角方位上被分布在經(jīng)濾波的圖形中時(shí)，探測其強(qiáng)度；并且存儲在空間圖形中所探測的光能量強(qiáng)度以及狹縫的分立的角方位，在所述狹縫的分立的角方位處光能量的這種強(qiáng)度被探測出。該發(fā)明還包括將分布在濾波圖形的光能量分裂成兩束，用于通過兩個(gè)單獨(dú)探測器陣列進(jìn)行探測，所述兩個(gè)單獨(dú)探測器陣列實(shí)際上相對濾波圖形是相互偏離的，以免在跨接探測器陣列之一中的兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)光敏元件相互之間邊界上的光能量點(diǎn)或區(qū)中損失光能量強(qiáng)度。處理與存儲光能量強(qiáng)度包括將單獨(dú)光敏元件的強(qiáng)度與狹縫的角方位組合起來用于存儲于在探測器陣列中與單獨(dú)光敏元件位置相對應(yīng)的數(shù)據(jù)陣列的空間中。只有當(dāng)強(qiáng)度至少與強(qiáng)度閾值一樣高時(shí)，它們才可根據(jù)強(qiáng)度閾值被測量，并存儲在數(shù)據(jù)庫中。如一個(gè)或多個(gè)失真級的一個(gè)標(biāo)志能夠添加到存儲在數(shù)據(jù)陣列中的旋轉(zhuǎn)和強(qiáng)度信息上。
為更進(jìn)一步達(dá)到上述目的，本發(fā)明的設(shè)備包括一個(gè)光學(xué)圖象形狀內(nèi)容的表征器，所述表征器包括一個(gè)傅立葉變換透鏡，其用于在透鏡的焦平面上產(chǎn)生一個(gè)來自圖象的光能量傅立葉變換圖形；一個(gè)空間濾波器，其具有定位在透鏡焦平面上的旋轉(zhuǎn)狹縫，以便在該狹縫的角方位上只通過來自該傅立葉變換圖形的光能量；一個(gè)光探測器，其被放置用于探測空間濾波器所通過的光；以及一個(gè)具有相關(guān)相干光源的空間光調(diào)制器。該空間光調(diào)制器可編址以利用來自相關(guān)相干光源的相干光產(chǎn)生一個(gè)圖象，并利用相干光通過傅立葉變換透鏡投射圖象。光探測器優(yōu)選地包括單獨(dú)光敏元件的兩個(gè)探測器陣列，而且束分裂器將濾波的圖形一部分投射到其中一個(gè)探測器陣列上，另一部分投射在另一個(gè)探測器陣列上。探測器陣列相對濾波的圖形實(shí)際上是互相偏離的。一種比較器電路(或執(zhí)行比較器功能的軟件)從一個(gè)陣列中的一個(gè)單獨(dú)光敏元件和另一個(gè)陣列中實(shí)際上部分地并置的一串光敏元件中選擇強(qiáng)度。RIXe1數(shù)據(jù)庫陣列用于將強(qiáng)度連同旋轉(zhuǎn)方位及一個(gè)任選的可搜索的標(biāo)志，如失真系數(shù)存儲在一起。
附圖的簡要說明被插入的并構(gòu)成本說明書的一部分的


了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并與說明書共同解釋本發(fā)明的原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)光學(xué)圖象表征器的示意簡圖；圖2a-c表示了空間濾波器中狹縫的垂直角方位(圖2a)與圖象中的形狀特征(圖2b)的關(guān)系及所生成的光能量的濾波圖形(圖2c)；圖3a-c與圖2a-c類似，只是狹縫角方位距垂直位置大約50°；圖4a-c也與圖2a-c類似，只是狹縫旋轉(zhuǎn)成水平位置；圖5是被用于探測光能量濾波圖形的本發(fā)明的偏離的、實(shí)際并置探測器格柵的圖解說明；圖6是實(shí)際并置探測器陣列的放大部分，其圖解說明了跨接在相鄰光敏元件之間邊界上光能量點(diǎn)或區(qū)的探測；圖7是一個(gè)功能簡圖，其圖解說明對圖象同一性和用于RIXe1數(shù)據(jù)陣列的RIXe1旋轉(zhuǎn)和強(qiáng)度數(shù)據(jù)的采集；圖8是一個(gè)強(qiáng)度信號比較器電路的示意性圖解說明，該電路用于從一個(gè)探測器陣列的一個(gè)光敏元件和另一個(gè)探測器陣列的四個(gè)部分地并置的光敏元件中間選擇強(qiáng)度，用于將其包含到RIXe1數(shù)據(jù)庫中；以及圖9a-b圖解說明了RIXe1數(shù)據(jù)庫的一部分，其具有填充有用于精確搜索的旋轉(zhuǎn)、強(qiáng)度和失真信息的空間，以及附加的填充有用于較低精確搜索的不同失真值標(biāo)志的空間。
執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明通過形狀內(nèi)容對光學(xué)圖象進(jìn)行表征、存儲及搜索的光學(xué)圖象表征器10，該表征器10根據(jù)包括該圖象的幾何形狀表征一個(gè)圖象，而且該特征將對于該圖象是唯一的。該圖象的其它特征，如利用本發(fā)明以外的不同光學(xué)設(shè)備所產(chǎn)生的顏色及/或組織，可以同本發(fā)明所獲得的形狀特征一起使用，進(jìn)一步表征和搜索圖象。然而，根據(jù)本發(fā)明這個(gè)說明將主要地集中在圖象形狀內(nèi)容表征上。
基本上，采樣圖象12被輸入到光學(xué)圖象形狀表征器10中，該采樣圖象可從任一源(例如互聯(lián)網(wǎng)、電子數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)站、圖書館、掃描器、照片、電影膠片、雷達(dá)圖象、電子靜止或運(yùn)動視頻相機(jī)以及其它來源)獲得，下面將詳細(xì)描述。任何數(shù)量n的其它采樣圖象14，…，n如圖所示排列，如箭頭16、18指示按順序輸入到光學(xué)圖象表征器10中。任何數(shù)量n的這種有順序的圖象12，14，…，n的輸入可以手動進(jìn)行，或優(yōu)選地采用自動方式，如機(jī)械幻燈處理器、計(jì)算機(jī)圖象生成器，電影膠片投影機(jī)、電子靜止或視頻相機(jī)等。圖1中的框20示意性地表示能將圖象12，14，…，n排列并移入圖象表征器10中的任何設(shè)備。為方便和簡單起見，隨后的描述決大部分只參照第一個(gè)圖象12，但是要明白它也適用于任何圖象12，14，…，n。
同樣，在垂直于從圖象照明器21所發(fā)出光束22的一個(gè)平面內(nèi)，即，在垂直于圖1視圖的平面內(nèi)，幾個(gè)采樣圖象12，14，…，n，也被插入到光學(xué)圖象表征器10中。然而，為便于解釋、說明及理解本發(fā)明，圖象12，14，…，n，被示為投射在與圖1視圖平面平行的平面內(nèi)，即，平行于紙的平面內(nèi)。為了解釋、說明以及理解，這種同樣的慣例也用來將圖象12’、傅立葉變換圖形32、空間濾波器10、濾波圖形60以及探測器光柵82、92從其垂直于光束的相應(yīng)平面投射到紙面中。下面將詳細(xì)解釋本發(fā)明的這些部件及其功能。
輸入到光學(xué)圖象表征器10中的一個(gè)圖象12光學(xué)地通過數(shù)個(gè)光學(xué)部件，下面將更詳細(xì)地描述。然而，當(dāng)圖象12通過薄的正透鏡30，也稱傅立葉變換(FT)透鏡時(shí)，其就會經(jīng)歷重大的變換。采樣圖象12’的傅立葉變換將圖象12’的光能量重新排列成圖象12’的傅立葉變換圖形32，所述傅立葉變換圖形32對于圖象12’是唯一的，盡管人眼對此識別不出來，并且所述傅立葉變換圖形32可以通過強(qiáng)度，即分布在圖形32各空間位置上的光能量振幅進(jìn)行表征。正如下面將詳細(xì)描述的那樣，光能量34在圖形32中的復(fù)振幅分布就是在圖象12’中的復(fù)光分布的傅立葉變換，這是將圖象12用單色、優(yōu)選為相干光能量進(jìn)行再建立。在傅立葉變換(FT)圖形32中強(qiáng)光能量的集聚一般地與圖象12’的空間頻率相對應(yīng)，即圖象12’的特征是如何緊密地在一起或如何遠(yuǎn)地分開來變化或保持不變。例如在一個(gè)圖象中，一件用方格化纖布做成的襯衫(未示出)，即有許多小方格，要比該圖象中平紋單色襯衫(未示出)具有較高的空間頻率，即每單位距離的變化。此外，一個(gè)圖象的部分，如圖象12’中汽車的保險(xiǎn)杠或護(hù)柵部件35，會比汽車圖象12’的側(cè)板36部分具有較高的空間頻率。因?yàn)楸ｋU(xiǎn)杠和護(hù)柵部件35包括許多帶有各種邊緣、曲線和其它在小空間距離內(nèi)具有復(fù)雜變化的小件，而側(cè)板36在一個(gè)大的空間距離上相當(dāng)平滑、均勻。來自圖象的更精細(xì)細(xì)節(jié)，如圖象12’的更復(fù)雜的保險(xiǎn)杠和護(hù)柵部件35的光能量要比來自圖象更粗糙，或更簡單的細(xì)節(jié)，如圖象12’的側(cè)板36的光能量趨向于從傅立葉變換圖形的軸線40或光學(xué)中心徑向地向外分散。在傅立葉變換圖形32中徑向向外分散的光能量34的振幅與發(fā)出這種光能量的圖象12’的相應(yīng)部分的光能量有關(guān)，除了這種光能量經(jīng)FT透鏡30折射后被集聚在傅立葉變換圖形32的平面上的區(qū)或帶34中，即，被集聚在由少光能量或無光能量的帶所分隔的強(qiáng)光能量的帶中。如果圖象12’的高空間頻率部分，如保險(xiǎn)杠和護(hù)柵部分35是亮的，那么來自圖象12’的那些被FT透鏡30分散到傅立葉變換圖形32中徑向更加向外的光能量帶上的高空間頻率部分的光能量強(qiáng)度或振幅將會更高，即更亮。另一方面，如果圖象12’的高空間頻率部分是暗的，那么來自圖象12’的那些被FT透鏡30分散到傅立葉變換圖形32中徑向更加向外的光能量34帶上的高空間頻率部分的光能量強(qiáng)度或振幅將會更低，即，不太亮。同樣，如果圖象12’的低空間頻率部分，如側(cè)板部分36是亮的，那么來自圖象12’的那些被FT鏡分散到傅立葉變換圖形32中徑向較少地向外的光能量帶上的低空間頻率部分的光能量強(qiáng)度或振幅將會更高，即更亮。然而，如果圖象12’的低空間頻率部分是暗的，那么來自圖象12’的那些被FT透鏡分散到傅立葉變換圖形32中徑向較少地向外的光能量帶上的低空間頻率部分的光能量強(qiáng)度或振幅將更低，即，不太亮。
總而言之，從圖象12’發(fā)出的光的傅立葉變換圖形32(i)對于圖象12”是唯一的，(ii)包括從中心或光軸40徑向分散的光能量34集聚的區(qū)或帶，其代表空間頻率，即圖象12’中細(xì)節(jié)的精細(xì)度，(iii)在傅立葉變換圖形32中的每個(gè)空間頻率區(qū)或帶上光能量34的強(qiáng)度或振幅均與從圖象12’相應(yīng)的精細(xì)或粗糙特征發(fā)出的光能量亮度或強(qiáng)度相對應(yīng)，以及(iv)在傅立葉變換圖形32的區(qū)或帶中的這種光能量34的強(qiáng)度和空間位置都是可探測的。
然而，因?yàn)楸景l(fā)明的該光學(xué)圖象表征器10設(shè)計(jì)用于利用包括圖象12的形狀來表征圖象12，所以，傅立葉變換光能量圖形32的附加空間濾波被用來探測并捕捉從圖象12’中的較精細(xì)細(xì)節(jié)或這些較精細(xì)細(xì)節(jié)的部件發(fā)出的光能量，其在各種特定的角方位上是線性對準(zhǔn)的。這種空間濾波可以多種不同方式完成，下面還要詳細(xì)描述，但是用于這個(gè)功能的一個(gè)典型空間濾波器50配置是一個(gè)在不透明轉(zhuǎn)子54上的細(xì)長狹縫52，所述不透明轉(zhuǎn)子54可繞光軸40旋轉(zhuǎn)。在圖1中被示意性表示為電機(jī)56及圍繞空間濾波器轉(zhuǎn)子54延伸的驅(qū)動皮帶58的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置如箭頭159所示，圍繞光學(xué)軸線40旋轉(zhuǎn)空間濾波器轉(zhuǎn)子54，并由此旋轉(zhuǎn)狹縫。實(shí)際上，這樣的一種電機(jī)56和皮帶58驅(qū)動裝置可以使用，但是其它更有效率的轉(zhuǎn)子設(shè)備，如空氣驅(qū)動裝置和空氣軸承(未顯示)也可以使用。
在傅立葉圖形32中只有與狹縫52對準(zhǔn)的光能量34部分才能通過空間濾波器50。正如下面還要詳細(xì)描述的那樣，這些通過空間濾波器40的光能量部分54，即大部分從圖象12’的細(xì)節(jié)或特征所發(fā)出的，表示如與狹縫52的角方位是線性對準(zhǔn)的直線和曲線的短線段。結(jié)果是一個(gè)光能量帶62的經(jīng)濾波的圖形60，其表示與空間濾波器50中狹縫52線性對準(zhǔn)的圖象12’中的特征或線的唯一組合。
當(dāng)然，當(dāng)如箭頭59指示狹縫52繞光學(xué)軸線52旋轉(zhuǎn)時(shí)，狹縫52將與在圖象12’中具有不同角方位的特征或線對準(zhǔn)。因此，在濾波圖形60中的衍射光能量帶62將隨狹縫52的旋轉(zhuǎn)變化，從而在各種不同角方位、復(fù)雜性或精細(xì)度及亮度方面表示出圖象12’的不同特征、細(xì)節(jié)或線，下面將更詳細(xì)地描述。
濾波圖形60的帶62中的空間濾波的光能量能夠由一個(gè)或多個(gè)光探測器80a，80b在狹縫任一角方位上探測出，并電子饋入一個(gè)計(jì)算機(jī)100或其它微處理器中進(jìn)行處理及編碼，下面將更詳細(xì)地描述。本發(fā)明的一個(gè)重要的，但不是最基本的特征包括分別使用單獨(dú)光敏能量變送器84a、84b的兩個(gè)探測器陣列82a、82b，但是上述陣列82a、82b之一，實(shí)際上相對于光學(xué)軸線40與另一個(gè)偏離。該特征便于詳細(xì)且更快速地探測及記錄經(jīng)濾波的圖形60，并且比一個(gè)光探測器陣列需要更少的數(shù)據(jù)處理容量或功率，下面將更詳細(xì)地解釋?？臻g濾波的光束61被束分裂器64分裂，從而將束61送至兩個(gè)光探測器80a，80b，以便經(jīng)濾波的圖形60由兩個(gè)探測器陣列82a、82b探測。
利用輸入的來自一個(gè)或兩個(gè)探測器陣列82a、82b關(guān)于濾波圖形60的光學(xué)信息，即光能量強(qiáng)度(I)分布、和來自圖象處理設(shè)備20關(guān)于圖象12的信息(例如，識別號，源定位器等)，以及來自空間濾波器50關(guān)于狹縫52的角方位(R)的信息，計(jì)算機(jī)100可以進(jìn)行編程以便給與圖象12形狀內(nèi)容有關(guān)的圖象特性進(jìn)行編碼。給這種信息編碼的一種有用的格式是利用濾波圖形60的象素，其中包括關(guān)于每個(gè)象素的X、Y座標(biāo)位置的信息，旋轉(zhuǎn)(即，狹縫52的角方位，由此與這樣的角方位對準(zhǔn)的圖象12的線性特征)以及強(qiáng)度(即，來自濾波圖形60的光能量振幅，它在每個(gè)象素的角方位R上被探測到。還可提供一個(gè)搜索標(biāo)記，如失真系數(shù)X，下面將詳細(xì)介紹。每個(gè)象素的角方位或旋轉(zhuǎn)R，光能量強(qiáng)度I以及失真系數(shù)X的這樣組合可以簡稱為“RIXe1”。這樣每個(gè)RIXe1可以與圖象12派生出來的圖象12的某個(gè)標(biāo)識符(例如，編號、名稱等)、圖象12的源位置(例如，互聯(lián)網(wǎng)URL、數(shù)據(jù)庫、文檔、書標(biāo)題、圖象12的擁有者等)，以及關(guān)于圖象的任何其它所需的信息，如格式，分辨率、顏色、組織等相關(guān)連。這樣一些其它信息，如顏色及/或組織可以是從另一個(gè)數(shù)據(jù)庫或者甚至從另一個(gè)光學(xué)表征器輸入的信息，該光學(xué)表征器根據(jù)凡是搜索及尋找圖象12或?qū)D象12與其它圖象比較時(shí)所用的顏色、組織等信息自動地表征相同的圖象12。
如上所述，關(guān)于每個(gè)用形狀表征且編碼的圖象12，14，…，n的這種信息的某些、全部或附加組合可以由計(jì)算機(jī)100送入到一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫102。圖1示出了幾個(gè)用于存儲有關(guān)每個(gè)圖象12，14，…，n的RIXe1信息的實(shí)例數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)104、106、108，但是也可以使用許多其它的信息組合及結(jié)構(gòu)。
在圖1所示的光學(xué)圖象表征器10中，圖象12必須利用單色，優(yōu)選為相關(guān)光能量實(shí)現(xiàn)再建立，例如，在圖象12’處，利用一個(gè)用來自激光源23，如激光二極管、或氣體二極管的一束相干光24照明的空間光調(diào)制器(SLM)26。本發(fā)明這個(gè)特征也能夠用白光實(shí)施，盡管所帶來的傅立葉變換和空間濾波的圖形會比單色光的模糊。所以，雖然本發(fā)明以單色光，優(yōu)選為相干光為基礎(chǔ)繼續(xù)進(jìn)行描述，但是應(yīng)該明白白光是適合的，但不是優(yōu)選的替代品?？臻g光調(diào)制器(SLM)26可光學(xué)編址，如圖1所示的那種，或者它也可電編址或電驅(qū)動，例如用視頻像機(jī)(未示出)或一個(gè)計(jì)算機(jī)(未示出)驅(qū)動。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道的那樣，空間光調(diào)制器能夠通過在空間基礎(chǔ)上將光偏振平面旋轉(zhuǎn)過光束25以便將一個(gè)圖象“寫”入光25的偏振束中，從而根據(jù)以單色光生成圖象12’的所需，既能吸收或傳遞偏振光，也能部分地吸收或傳遞偏振光。在光編址的SLM26中，在空間基礎(chǔ)上由入射光能量將圖象平面編址到與偏振旋轉(zhuǎn)材料(通常是一種液晶材料)相鄰的半導(dǎo)體材料上，而在電編址的SLM(未示出)上，液晶偏振旋轉(zhuǎn)材料以象素為基礎(chǔ)被電編址在象素上。無論在那種情況中，相干光25的偏振束部分被SLM26中的液晶材料吸收或傳遞。在一些SLM中，如圖1示出的光編址的SLM26，偏振光的被傳遞部分具有偏振平面，當(dāng)它一旦通過液晶材料時(shí)，就旋轉(zhuǎn)45度，隨后，它被反射并再次通過液晶返回時(shí)使之再旋轉(zhuǎn)45度。因此，偏振束25內(nèi)未在SLM26中吸收的光被反射并沿同樣的光學(xué)通道27從SLM發(fā)出，但是以圖象12’的形式，而且其偏振平面旋轉(zhuǎn)了90度。有些電編址的SLM以幾乎同樣方式工作，即，偏振光通過液晶傳遞兩次，而在兩次通過之間有一次反射，而其它的只通過液晶僅在一個(gè)方向上將偏振光傳遞一次。
在圖1的實(shí)施例中，來自激光源23的相干光束24首先通過一個(gè)偏振鏡28產(chǎn)生光25的偏振束，而所有光都在一個(gè)平面上被偏振，如，例如，但并不限制于在如25(s)所指示的S平面上。然后S-偏振束25(s)通過空間濾波器110，所述空間濾波器110基本上包括針孔112和將束25(s)聚集在針孔112上的透鏡114。這個(gè)空間過濾波器110主要地被提供用于調(diào)節(jié)束25(s)，以得到一個(gè)良好的高斯波前，而且必要時(shí)，可限制束25(s)的功率。然后透鏡114a聚焦該光。
然后束25(s)通過一個(gè)偏振束分裂器116，其將偏振的光在平面118上以一個(gè)方向反射，并且在正交方向上傳遞偏振光。在這個(gè)例子中，偏振束分裂器116反射S-偏振光，并傳遞P-偏振光，而且其被方位于將S-偏振束25(s)反射向光編址的空間光調(diào)制器(SLM)16。
同時(shí)，來自照明器21如激光二極管或氣體激光器的光束22照亮了圖象12。正如上面提到過的，有許多把圖象12放入光學(xué)圖象表征器12中的其它方式，如利用陰極射線管，SLM視頻顯示器，機(jī)械幻燈投影儀，放影機(jī)及許許多多對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的方式。為了簡單起見，在圖1中圖象12被示例位于束22通道中支架122上的?；脽羝蚰z片120上。光漫射片板124，如一個(gè)磨砂玻璃或毛玻璃可以固定在膠片120的前面以獲得圖象12的一個(gè)均勻的照明。然后攜帶圖象12的束22被透鏡126投射(聚焦)到光編址的空間光調(diào)制器(SLM)26上。光譜鏡128是任選的。這里它用于將束22折疊起來以為把光學(xué)裝置安排在一個(gè)更緊湊的排列中。
當(dāng)圖象12被聚焦在SLM26上時(shí)，SLM26將圖象12賦予或“寫”入從SLM26發(fā)出的單色光束25(s)中，如上所述，其偏振平面旋轉(zhuǎn)90°。所以，攜帶著圖象12’的相干光的發(fā)射束27(p)是p-偏振的而不是s-偏振的。所以具有圖象12’的單色光束27(p)是被偏振束分裂器116傳遞到FT透鏡30上，而不是由其反射。
正如上面解釋的那樣，F(xiàn)T透鏡30將圖象12中單色光能量重新分配到出現(xiàn)在FT透鏡30焦平面上的傅立葉變換圖形32中。所以，如圖1焦距F所指示，具有旋轉(zhuǎn)狹縫52的空間濾波器50必須定位在FT透鏡30的焦平面中。同樣正如上面解釋的那樣，在FT透鏡30焦平面上的傅立葉變換圖形32內(nèi)光能量34的復(fù)振幅分布是圖象12’內(nèi)復(fù)振幅分布的傅立葉變換。傅立葉變換圖形32基于圖象12’的空間頻率將來自圖象12’的所有光能量分布在對稱圖形32內(nèi)，使在各種空間頻率分布34中具有的光能量強(qiáng)度是基于其中出現(xiàn)那些相應(yīng)空間頻率的圖象12’對應(yīng)部分內(nèi)的光能量。正如上面提到過，傅立葉變換圖形32從上到下，從左到右是對稱的，這樣傅立葉圖形32的每個(gè)半圓都準(zhǔn)確地包含了光能量的相同分布和強(qiáng)度。來自圖象12’中較低空間頻率的光能量朝向傅立葉圖形32的光軸40和中心被分布，而來自圖象12’較高空間頻率的光能量則朝向圖形32的外邊緣遠(yuǎn)離光軸40被分布。來自于圖象12’中垂直分布以產(chǎn)生那些各種空間頻率的圖象12’中特征的光能量同樣垂直地分布在傅立葉變換圖形32中。同時(shí)，來自于圖象12’中水平分布以產(chǎn)生那些各種空間頻率的圖象12’中特征的光能量，水平地分布在傅立葉變換圖形32中。因此，一般來說，來自圖象12’中相對于光軸40以任何角方位分布以在圖象12’中產(chǎn)生各種空間頻率的圖象12’特征的光能量被分布在傅立葉變換圖形32內(nèi)那些相同角方位上。所以，通過只探測在傅立葉變換圖形32中相對光軸40的特定角方位上分布的光能量，這種探測便是圖象12’中在這種特殊角方位上被線性對準(zhǔn)的特征或細(xì)節(jié)的特征。在每個(gè)這種角方位上這種所探測的光能量的徑向分布表明圖象12’內(nèi)的這些線性特征或細(xì)節(jié)的復(fù)雜性和清晰度，而這種所探測的光能量強(qiáng)度表明了圖12’內(nèi)的這些特征和細(xì)節(jié)的亮度。
所以，在傅立葉變換圖形32中所有角方位上光能量探測的合成就產(chǎn)生了形狀即包括圖象12’的角方位及線性特征的復(fù)雜性及清晰度的合成記錄。然而，對于大部分實(shí)際需要，如用于對圖象12、14、…、n的形狀特性進(jìn)行編碼以用于數(shù)據(jù)庫的存儲、搜索及檢索，沒有必要記錄傅立葉變換圖形12’中所有角方位的這些光能量探測。為了得到用于特定圖象12、14、…、n的數(shù)據(jù)庫存儲、搜索及檢索的足夠形狀特性，一般來說探測并記錄在傅立葉變換圖形32中只在一些角方位上的這種光能量分布和強(qiáng)度就足夠了。為了解釋，但不是為了限制的目的，使用11.25度的角增量，因?yàn)樵?80°旋轉(zhuǎn)中有16個(gè)11.25度的增量，其具有數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲的效率，下面將要進(jìn)行解釋。然而，其它包括恒增量或變增量在內(nèi)的分立的角增量也可以使用。當(dāng)然，變增量就需要更多的計(jì)算機(jī)容量和更復(fù)雜的軟件來管理數(shù)據(jù)處理、存儲和搜索功能。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，帶有其狹縫52的空間濾波器50用于只允許在傅立葉變換圖形32中來自特定角方位的光能量在任一瞬間及時(shí)通過距空間濾波器50一個(gè)焦距F被定位的探測器陣列82a、82b上。帶有狹縫52的轉(zhuǎn)子54如箭頭59指示旋轉(zhuǎn)。這樣，探測器陣列82a、82b能夠在狹縫52的任一角方位(R)上探測傅立葉圖形32中的光能量分布及強(qiáng)度(I)。為了本發(fā)明的目的，這個(gè)功能也能以各種其它方式被提供。例如，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解的那樣，通過按一定順序接通及斷開電編址的空間光調(diào)制器中的象素，就會在所選的方位角上產(chǎn)生一個(gè)帶有狹縫的空間濾波器，這種空間光調(diào)制器(未示出)可以用作空間濾波器50。
空間濾波器50中的狹縫52所優(yōu)選的，但不是基本的形狀是一個(gè)窄而細(xì)長的矩形，有可能如下所述中心53被堵住。狹縫52的寬度將取決于現(xiàn)有的或所需的光能量。較寬的狹縫52會讓更多的光能量34通過，但是圖象的線或特征分辨率的精度將降低。較窄狹縫52將能得到較好的線分辨率，但是相應(yīng)增加了所產(chǎn)生圖形形狀的一般性和復(fù)雜性的復(fù)雜化。所以，在選擇狹縫52尺寸時(shí)必須權(quán)衡考慮分辨率和可探測性。此外，不同形狀，如橢圓或其它形狀的狹縫也可用于捕捉圖像12中非線的形狀。
當(dāng)狹縫52旋轉(zhuǎn)時(shí)，只要狹縫52處在選定的角方位增量R上，則計(jì)算機(jī)100或一些其它適合的微處理器電路可以記錄由探測器陣列82a，82b所探測出的光能量分布和強(qiáng)度。例如，11.25°、22.5°……、180°這樣的11.25 °增量會有效地探測出在整個(gè)360°圓周上角方位的所有11.25°增量。不需要時(shí)，可能理想地是擋住光軸40附近狹縫52的中心，因?yàn)樵诟盗⑷~變換圖形32內(nèi)中心40附近的光能量通常是最強(qiáng)的。但是它不代表圖像12中表征包括在圖像12中的形狀的線性特征及細(xì)節(jié)。所以，為了便于使用在探測器陣列84，84b中準(zhǔn)確而精確地探測傅立葉變換圖形32的徑向更向外分散區(qū)域內(nèi)的較小強(qiáng)度光能量所必需的靈敏度級，而所述較小強(qiáng)度光能量確實(shí)表明了圖像12’的形狀內(nèi)容，遮住或?yàn)V出傅立葉變換圖形32中心40附近較強(qiáng)的光能量也許是有利的。
上面敘述的旋轉(zhuǎn)空間濾波方法在圖2a-c，3A-c及4a-c中做了更詳細(xì)的圖解說明。例如，當(dāng)濾波器50的轉(zhuǎn)子54如箭頭59指示旋轉(zhuǎn)時(shí)，以便狹縫52有一個(gè)垂直角方位，其在圖2a中指示的是0°，狹縫52只允許傅立葉變換圖形32(圖1-圖2a視圖中被轉(zhuǎn)子54擋住)中與狹縫52對準(zhǔn)的光能量54部分通過到探測器陣列82a，82b(圖1)上。垂直分散到傅立葉變換圖形32(圖1)中的光能量34最初由圖像12’中基本上被垂直定位的所有特征或細(xì)節(jié)中發(fā)出并與其相對應(yīng)，如圖2b中基本上垂直的線66、66’。正如上面解釋的那樣，來自較復(fù)雜或緊密相間的垂直部件或線66(即，較高的空間頻率)，如圖12’的前保險(xiǎn)杠和護(hù)柵部分35的那些光能量34，從光學(xué)中心或軸線40徑向地更加向外分散，而來自不太復(fù)雜或間隔較遠(yuǎn)的垂直部件或線66’(即，低空間頻率)，如圖2b中圖像12’的后備箱及后保險(xiǎn)杠部分內(nèi)基本上垂直的部件或線66’的光能量，距離光學(xué)中心或軸線40分散得不太遠(yuǎn)。正如上面解釋的那樣，在那些相應(yīng)分散帶中的光能量34的強(qiáng)度取決于圖像12’中對應(yīng)的相應(yīng)垂直特征66，66’的亮度。另外，如果需要的話，轉(zhuǎn)子54的中央部份53可以被擋住，因?yàn)樵诟盗⑷~變換32(圖1)的中心40內(nèi)及附近光能量是以很低的空間頻率從圖12’中的特征發(fā)出的，這樣圖像的整個(gè)亮度對于定義形狀即使起到作用也只是非常小的作用。
還正如上面簡要解釋的那樣，當(dāng)狹縫52被垂直取向時(shí)，通過狹縫52以及表征圖像12’的垂直方位的特征、部件或線條66，66’的光能量被狹縫52衍射并經(jīng)過束分裂器64投射到兩個(gè)探測器陣列82a、82b上，這兩個(gè)陣列被定位在距空間濾波器50的FT透鏡30的焦距F處。在探測器陣列82a，82b(圖1)上，如2c所圖解說明，通過狹縫52的光能量34衍射將通過狹縫52的光能量34重新分布到衍射圖形60中基本上垂直定位的帶62中。當(dāng)光能量重新分布到光帶62中時(shí)，如圖2c所示，它仍然是唯一地表示被包括圖像12’內(nèi)的形狀。所以，圖2c中的光能量帶62被探測器陣列82a，82b探測出來用于記錄圖象12’的垂直方位形狀特征，下面要詳細(xì)敘述。
正如上面提到，空間濾波器50的狹縫如箭頭59指示旋轉(zhuǎn)。圖3a所示的狹縫52的角度位置大約距垂直方向45°。在該旋轉(zhuǎn)的45°角方位R上，如圖3b所圖解說明，穿過狹縫52的光能量34與圖像12’中所有定位在距垂直方向大約45°的特征、部件或線67相對應(yīng)。如圖3a所示，當(dāng)狹縫旋轉(zhuǎn)到大約距垂直方向45°時(shí)，圖像12’中在距垂直方向45 °上定位的曲線特征、部件或線67’的部分也對穿過狹縫52的光能量34有所貢獻(xiàn)。由圖3a中狹縫52的45°角方位產(chǎn)生的濾波圖形60中的光能量帶62，如圖3c所示，也在距垂直方向大約45°上被定位，而且表示圖像12’的被定位在距垂直位置大約45°的形狀特性67、67’。因此，如下面將要描述的那樣，用探測器陣列82a，82b探測圖3c中的光能量帶62便利于對圖像12’的45°方位形狀特性進(jìn)行編碼及記錄。
以類似的方式，如圖4a所示，當(dāng)狹縫52旋轉(zhuǎn)到距垂直位置90度方位位置，即水平時(shí)，穿過狹縫52的光能量34代表了如圖4b所示的圖像12’中的所有基本上水平的特征、部件及線68。圖像12’中基本上水平的曲線特征、部件或線68’部分也對穿過圖4a中水平狹縫52的光能量34有所貢獻(xiàn)。如圖4c所示，由圖4a中狹縫52的水平方位產(chǎn)生的濾波圖形60中的光能量帶62也基本是水平方位，并且表示圖像12’中基本上被水平定位的形狀特性68、68’。因此，如下面將要描述的那樣，用探測器陣列82a，82b探測圖4c中的光能量帶62便利于對圖像12’的水平形狀特性進(jìn)行編碼和記錄。
到現(xiàn)在為止，應(yīng)該清楚的是狹縫52的任一特殊角方位R將允許探測基本上具有相同角方位R的圖像12’的所有形狀特性。因此，所有圖像12’的形狀特性均可通過探測狹縫52在所有角方位上時(shí)后濾波圖形60的帶62而被探測。然而，正如上面提到，對于大部分目的，通過在某個(gè)選定的旋轉(zhuǎn)R增量，即狹縫52的角方位上選擇探測濾波圖形60的光能量帶62足以探測圖像12’的一些、優(yōu)選大多數(shù)，但不必要全部的形狀特性。很明顯，其中光能量帶62被探測出的狹縫52的角方位增量越大，則被探測出的圖12’的形狀特性精度就越低。另一方面，角方位增量越小，就會有更多的數(shù)據(jù)要被處理。所以，當(dāng)選擇其中光能量帶60將被探測并記錄的狹縫52的角增量時(shí)，最好在所需的或所想要的形狀精度與處理這種精度所需的數(shù)據(jù)處理和存儲的速度和效率之間權(quán)衡利弊。例如，但不是為了限制，人們認(rèn)為對于大多數(shù)目的，以狹縫52的旋轉(zhuǎn)增量在約5至20度范圍內(nèi)，優(yōu)選約在11.25°探測并記錄形狀特性將是適合的。
當(dāng)然，只需要探測和記錄狹縫52在180°內(nèi)，即旋轉(zhuǎn)半圈所選擇的角增量內(nèi)的光能量帶62，因?yàn)槿鐖D2a、3a和4a所示，狹縫52徑向地以相反方向從光軸40向外伸長。所以，當(dāng)狹縫52的一端從0°旋轉(zhuǎn)到180°時(shí)，狹縫52的相對端從180°旋轉(zhuǎn)到360°。所以，通過在180°內(nèi)所選定的旋轉(zhuǎn)增量上探測光能量帶62，則探測出圖象12’在由選定旋轉(zhuǎn)增量所定義的選定角方位上的所有形狀特性。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，帶有其狹縫52的轉(zhuǎn)子54可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)。在每圈的頭半圈，即180°內(nèi)，在每個(gè)選定的增量或角方位上，如在每11.25°的旋轉(zhuǎn)增量上光能量帶62被探測并記錄。然后，在每圈的后半圈，如圖1中箭頭16指示，圖像處理設(shè)備20將下一個(gè)圖像14切換到光學(xué)圖像表征器10中。然后，當(dāng)狹縫52旋轉(zhuǎn)半圈時(shí)，上述的形狀表征及探測過程在圖像14上進(jìn)行。在旋轉(zhuǎn)下半圈的過程中，下一個(gè)圖像被切換到光學(xué)圖像表征器10中，只要有附加圖象n用于表征、編碼及記錄，則這個(gè)過程會以此方式無限地循環(huán)下去。
正如上面提到的，在狹縫52的每個(gè)角方位上濾波圖形60中光能量帶62的探測可以用任何光探測器完成，該光探測器具有探測及輸出表示基于空間(如基于象素接象素)的光能量強(qiáng)度的電信號的能力。例如，可以使用視頻相機(jī)或帶CCD(電荷耦合裝置)的靜止相機(jī)陣列，因?yàn)檫@是在本領(lǐng)域的技術(shù)人員能力之內(nèi)。
然而，本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)是兩個(gè)光探測器80a，80b的使用，如圖1所示，每個(gè)光探測器都分別具有光敏元件或變送器84a，84b的小陣列82a、82b，其構(gòu)成象素。為方便起見，這兩個(gè)光探測器80a，80b有時(shí)可以總起來被稱為光探測器。光探測器陣列92之一以光軸40為基準(zhǔn)相對另一個(gè)光探測器82陣列在垂直方向上實(shí)際偏離半個(gè)象素，水平方向上偏離半個(gè)象素。兩個(gè)小光探測器陣列82a，82b的這種排列再結(jié)合適當(dāng)?shù)能浖憷谝宰钌贁?shù)據(jù)處理要求得到精確的強(qiáng)度和空間位置光能量探測。
現(xiàn)在主要參看圖1，本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施例使用兩個(gè)探測器陣列82a、82b來探測濾波圖形60中的光能量62，盡管也可以使用一個(gè)具有一個(gè)光探測器元件陣列的光探測器。圖1中兩個(gè)探測器陣列82a、82b是作為兩個(gè)分開的光探測器80a，80b的部分而加以說明的，盡管帶有其陣列82a，82b的光探測器80a，80b的整個(gè)組件可以是一個(gè)光探測器設(shè)備，而且在一般意義上有時(shí)在本說明書中被總起來稱為一個(gè)光探測器以包涵單個(gè)和多個(gè)光電測設(shè)備。兩個(gè)探測器陣列82a，82b的優(yōu)點(diǎn)是通過以光軸40或?yàn)V波圖形60為基準(zhǔn)將陣列82a，82b的光敏元件84a，84b相互間實(shí)際偏離，并且利用一個(gè)相當(dāng)簡單的比較器電路或簡單的軟件算法，在濾波圖形60中各個(gè)位置上的光能量62強(qiáng)度足以準(zhǔn)確地且精確地探測出來，用于根據(jù)本發(fā)明的圖像形狀表征目的，但是比慣用的單個(gè)光探測器陣列所需的數(shù)據(jù)要少。
正如上面解釋的那樣，攜載濾波圖形60的衍射束61被一個(gè)束分裂器64，如半銀鏡分裂，以便優(yōu)選地，但不是基本地，衍射束61中約一半光能量，作為束段61a被傳遞到第一個(gè)探測器陣列82a上，而濾波束61的另一個(gè)半光能量作為束段61b被反射到第二個(gè)探測器陣列82b上。束段61a，61b都攜載著濾波圖形60，正如上面所解釋，所述濾波圖形60具有被濾入帶中、對圖像12’為唯一的光能量。如果束61中的光能量沒在束段61a，61b中被分裂成各半，那么陣列82a、82b的一個(gè)或另一個(gè)的光敏元件84a，84b的強(qiáng)度輸出就要電子地或在軟件中上、下調(diào)整，來進(jìn)行強(qiáng)度比較和選擇以便用于數(shù)據(jù)存儲，下面要詳細(xì)描述比較和選擇。兩個(gè)探測器陣列82a，82b都被定位在距空間濾波器50的相同光學(xué)距離F，所以，實(shí)際上相同光能量62分布入射到兩個(gè)探射器陣列82a，82b上。然而，光探測器80a，80b之一以光軸40為基準(zhǔn)實(shí)際相對另一個(gè)是偏離的。例如，如圖1所示，光探測器80a的中心線86a與束段61a的光軸40是對準(zhǔn)的，而如箭頭88，89所指示，光探測器80b中心線86b與束段61b的光軸40是偏離的。具體地，如所示意的探測器陣列82a，82b被投射成實(shí)際上彼此相互并置(在圖1的紙平面內(nèi)，第一個(gè)探測器陣列82a實(shí)際上“重疊”在第二個(gè)光探測器陣列82b上)，如箭頭88所指示，第二個(gè)探測器陣列82b在垂直方向上偏離一個(gè)等于光敏元件84a，84b半個(gè)寬度的距離，而且如箭頭89所指示，它在水平方向上又偏離一個(gè)等于光敏元件84a，84b半個(gè)高度的距離。所以，陣列82a的一個(gè)單獨(dú)光敏元件81a實(shí)際上部分地與探測器陣列82b的四(4)個(gè)相鄰光敏元件84b并置。
所以，如圖5中實(shí)際上并置的探測器陣列82a，82b放大圖示連同濾波圖形60所示，相同的光能量62沒有入射在相應(yīng)探測器陣列82a，82b的對應(yīng)單獨(dú)光敏元件84a和84b上。例如，當(dāng)圖3c中的濾波圖形60(即圖3a中狹縫52旋轉(zhuǎn)到45度)入射在探測器陣列82a，82b上時(shí)，如圖5圖解說明，入射在探測器陣列82a的列7a，行6a中光敏元件84a上的光能量62將不同于探測器陣列82b的列7b，行6b中對應(yīng)光敏元件84b上的光能量62。事實(shí)上，如圖5實(shí)例所示，入射在探測器陣列82a的列7a，行6a中光敏元件84a上的光能量62將低于入射在探測器陣列82b的列7b，行6b中光敏元件84b上的光能量62。當(dāng)然，每個(gè)光敏元件84a，84b有關(guān)的入射光能量情況將對于不同的濾波圖形60隨同一圖象12’下狹縫52不同的角方位而改變，而且對于不同的濾波圖形60也將隨由光學(xué)圖象表征器10所表征的不同原始圖象12，14，…，n(圖1)而改變。然而，根據(jù)本發(fā)明，相應(yīng)的實(shí)際上偏離的探測器陣列82a，82b的部分并置的光敏元件84a，84b上的不同入射光能量強(qiáng)度被用于有效地及伴有充分的數(shù)據(jù)對圖象12，14，…，n的形狀特性數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和存儲，下面將詳細(xì)地描述。
為了解釋，而不是為了限制的目的，接下來的描述將使用分別包括光敏元件84a，84b的16列和16行的探測器陣列以便有效地使用字節(jié)和數(shù)據(jù)庫存儲。光敏元件84a，84b可以是光二極管、光電池或任何能夠產(chǎn)生電信號，如電壓的其它光敏裝置，該電信號代表入射在光敏元件的光能量強(qiáng)度。正如該領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，在每個(gè)陣列中每個(gè)光敏元件84a，84b的電壓或其它信號輸出可單獨(dú)讀取，而且用于對這種來自光敏元件陣列的信號進(jìn)行讀取、處理及記錄的電子信號處理電路是該領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。所以，對于描述或理解本發(fā)明不需要進(jìn)一步解釋用于從光敏元件的陣列中讀取、處理及記錄信息的光敏元件或電路。
此外，為了解釋但不是為了限制的目的，入射在光敏裝置上的光能量62的強(qiáng)度可以但并非必須如上所述在180°旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的空間濾波器50的狹縫52的11.25度角增量處被記錄。11.25°角增量的使用足以為每個(gè)圖象12，14，…，n采集足夠的與形狀有關(guān)的數(shù)據(jù)，以便提供快速、有意義、高效的圖象表征、存儲、搜索及檢索，而且，180°除以11.25度得16，因此，可充分利用信息的位及數(shù)據(jù)存儲字節(jié)。然而，形狀表征中具有或多或少準(zhǔn)確度的其它角增量及形狀表征中具有或多或少準(zhǔn)確度的光敏陣列的其它尺寸當(dāng)然可以用于本發(fā)明中。
實(shí)際上偏離的探測器陣列82a、82b利用在探測器陣列82a中相對少、大的光敏元件84a，例如，在一個(gè)16×16探測器陣列82a中只有256個(gè)光敏元件84a，基于元件到元件提高了光能量探測的精度。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施，只有256個(gè)位置的光能量強(qiáng)度即一個(gè)16×16陣列，才有針對狹縫52每個(gè)角方位被記錄的潛力。由于16×16探測器陣列82a中光敏元件84a的數(shù)量相對較少，從中每個(gè)光敏元件84a探測出光能量62的濾波圖形60的表面面積段相對較大。如果較少光敏元件84a與用許多光敏元件探測器陣列，如256×256 CCD陣列的慣用光探測比較，其每個(gè)元件均是從濾波圖形60相對較大面積段探測光能量的，所以其最明顯優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的數(shù)據(jù)少得多，因此要處理的數(shù)據(jù)就少得多。本應(yīng)用即由形狀內(nèi)容表征圖象的一個(gè)缺點(diǎn)可能是濾波圖形60中的某個(gè)小面積，但卻是高強(qiáng)度光點(diǎn)或能量分布可以入射到一個(gè)以上光敏元件84a的小部分或表面面積上，因此，將強(qiáng)光能量擴(kuò)展到幾個(gè)而不是一個(gè)光敏元件84a上。這樣的高強(qiáng)度點(diǎn)或區(qū)域?qū)μ綔y是非常重要的。但是，當(dāng)光能量擴(kuò)展到幾個(gè)光敏元件84a上時(shí)，由此將強(qiáng)光能量分裂在兩個(gè)或多個(gè)光敏元件84a中，這種強(qiáng)度信號輸出則要低于所有光能量入射到一個(gè)光敏元件的情況。這種從幾個(gè)光敏元件84a所產(chǎn)生的較低強(qiáng)度信號輸出及隨后的不能捕捉及記錄實(shí)際入射到探測器陣列上的高強(qiáng)度光能量將導(dǎo)致圖象12’的重要形狀信息丟失，即圖象12’中的亮的、尖銳的細(xì)節(jié)或線。
為了說明這個(gè)問題及根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)解決辦法，主要參照圖6，即如上所述與探測器陣列82a的幾個(gè)偏離光敏元件84a實(shí)際上重疊的探測器陣列82a幾個(gè)光敏元件84a的一個(gè)放大視圖。圖6解釋中將輔助參考圖1到圖5所示且已介紹過的一些組件或特征，所以，參考這些圖還是有幫助的。在圖6中，光能量帶62具有一個(gè)強(qiáng)光能量的聚集或區(qū)域63，它正好跨接在探測器陣列82a的4個(gè)單獨(dú)光敏元件84a之間的邊界92，94，96及98上，那4個(gè)光敏元件84a在第5a列、第3a行；第6a列、第3a行；第5a列、第4a行及第6a列、第三行內(nèi)。為方便起見那4個(gè)光敏元件84a被表示為C5a-R3a，C6a-R3a，C5a-R4a，及C6a-R4a，C表示列，R表示行。因此當(dāng)非常少的光能量入射到那4個(gè)光敏元件的剩余表面面積上時(shí)，那些光敏元件84a中的每個(gè)在C3a-R3a，C6a-R3a，C5a-R4a及C6a-R4a上產(chǎn)生的電信號將指示出比實(shí)際入投射到區(qū)域63那點(diǎn)上少得多的光能量強(qiáng)度。
然而，正如上面所解釋的，束61(圖1)中只有一半通過空間濾波器50的光能量以束61a被投射到探測器陣列82a上，束61中的另一半光能量通過束分裂器64以束61b投射到探測器陣列82b上。此外，正如上面所解釋的那樣，探測器陣列82b實(shí)際上在垂直及水平方向偏離光敏元件84a，84b的一半大小，正如圖1所指示的那樣，垂直偏離88，水平偏離89。因此，正如分別由相應(yīng)探測器陣列82a、82b的放大的實(shí)際并置部分所示，在束61中強(qiáng)光能量的對應(yīng)點(diǎn)或區(qū)域63大部分入射在探測器陣列82b中處于第5b列、第3b行的單一光敏元件84b(即C5b-R3b)內(nèi)。所以，探測器陣列82b的光敏元件C5b-R3b的電信號輸出則比探測器陣列82a的C5a-R3a，C6a-R3a，C5a-R4a或C6a-R4a上4個(gè)光敏元件中任一個(gè)所產(chǎn)生的電信號將更多地表示在點(diǎn)或區(qū)域63中的高強(qiáng)度光能量。這一點(diǎn)對捕捉并記錄在濾波圖形60的區(qū)或點(diǎn)內(nèi)這種較高強(qiáng)度光能量是非常重要的，因?yàn)楫?dāng)該探測器陣列82a，82b探測到點(diǎn)或區(qū)63內(nèi)的光能量時(shí)，這種較高強(qiáng)度光能量代表與狹縫52(圖2-4)角方位對準(zhǔn)的圖象12’中一個(gè)特定的明亮特征、細(xì)節(jié)或線(圖1)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施，正如圖7、圖5和圖6所看到的，一個(gè)數(shù)據(jù)陣列130(此處被稱做一個(gè)RIXe1陣列)與探測器陣列82a，82b中任一個(gè)具有相同的配置。為了解釋，該RIXe1陣列130為一個(gè)16×16陣列，與光敏元件84a的16×16探測器陣列82a相匹配。因此，存在與探測器陣列82a中的每個(gè)光敏元件84a相對應(yīng)的RIXe1空間和位置131(有時(shí)被稱做一個(gè)倉)。這樣，例如，一個(gè)與在探測器陣列82a的C7a-R5a上的光敏元件84a有關(guān)的強(qiáng)度I就會被記錄在RIXe1陣列130的C7-R5上相應(yīng)的空間或倉131內(nèi)。上一句指的是與一個(gè)特定的光敏元件“有關(guān)”的強(qiáng)度I，而不是“由…產(chǎn)生的”，因?yàn)橛涗浽谝粋€(gè)RIXe1陣列空間131中的強(qiáng)度I可以，但并非必須是由探測器陣列82a中對應(yīng)光敏元件84a產(chǎn)生的強(qiáng)度。如果那些部分并置的光敏元件84b中的一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)生的強(qiáng)度高于探測器陣列82a的對應(yīng)光敏元件84a產(chǎn)生的強(qiáng)度，則可能是由探測器陣列82b的實(shí)際上部分并置光敏元件84b中的一個(gè)產(chǎn)生的強(qiáng)度。
在該狹縫52的每個(gè)選定角方位上，在RIXe1陣列130中只提供足夠的數(shù)據(jù)空間或倉131，來接收來自與在陣列82a中有相同數(shù)量的光敏元件84a中的強(qiáng)度信號。然而，為了捕捉可能否則會丟失的高強(qiáng)度信息，在探測器陣列82a中每個(gè)光敏元件84a的電信號輸出值被永久地記錄下來以前，其要同探測器陣列82b每個(gè)部分并置的光敏元件84b所產(chǎn)生的信號進(jìn)行比較。通過比較所發(fā)現(xiàn)的最高強(qiáng)度信號就是所選擇的可能永久記錄在RIXe1陣列130中一個(gè)。例如，圖6所示的高強(qiáng)度點(diǎn)或區(qū)63將會使探測器陣列82b中在C5-R3的光敏元件84b產(chǎn)生一個(gè)高強(qiáng)度信號，而探測器陣列82a中在C5a-R3a，C6a-R3a，C5a-R4a及C6a-R4a上的4個(gè)光敏元件84a中的每個(gè)將產(chǎn)生較低強(qiáng)度信號。因此，在由位于C5a-R3a上的光敏元件84a所產(chǎn)生信號被選為永久記錄在RIXe1陣列130中位于C5-R3的空間131內(nèi)之前，其要同陣列82b中4個(gè)光敏元件84b的每一個(gè)所產(chǎn)生的強(qiáng)度信號進(jìn)行比較，所述4個(gè)光敏元件部分地與元件C5a-R3a并置，即位于C4b-R2b、C5b-R2b、C4b-R3b及C5b-R5b的陣列82b的光敏元件84b。根據(jù)圖6，可以看出，在此實(shí)例中，那五個(gè)光敏元件(即C5a-R3a，C4b-R3b，C5b-R2b，C4b-R3b及C5b-R3b)當(dāng)中最高的強(qiáng)度輸出就將被認(rèn)為是永久記錄在RIXe1數(shù)據(jù)庫陣列130中C5-R3上的空間131內(nèi)的強(qiáng)度信號。圖6中還可以看到，將被選擇用于記錄在RIXe1內(nèi)C5-R3上的那個(gè)空間131內(nèi)的強(qiáng)度I信號將是一個(gè)不是由探測器陣列82a的C5a-R5a上對應(yīng)的光敏元件84a所產(chǎn)生的信號，而是由探測器陣列的82b內(nèi)C5b-R3b上的光敏光件84b所產(chǎn)生的較高強(qiáng)度信號。根據(jù)這種比較所選擇的每個(gè)強(qiáng)度信號，如上一個(gè)實(shí)例中由C5b-R3b上的光敏元件84b所產(chǎn)生的強(qiáng)度，只被認(rèn)為是用于永久記錄，而不是被自動記錄，其原因是只有滿足或超過某個(gè)強(qiáng)度閾值的強(qiáng)度信號才被保留為一個(gè)永久形狀表征記錄。未滿足閾值強(qiáng)度的強(qiáng)度不表示圖象12’中重要形狀表征內(nèi)容，因此，不被記錄下來，下面將進(jìn)行更詳細(xì)的解釋。在如上所述的圖6實(shí)例中，來自C5b-R3b上光敏元件84b的強(qiáng)度信號將很可能會超過這一閾值，而且會在RIXe1陣列130(與探測器陣列82a內(nèi)C5a-R3a上的光敏元件84a相對應(yīng))的C5-R3處的空間131內(nèi)被記錄為強(qiáng)度I，用于圖象12的永久形狀表征記錄。
在圖6實(shí)例中，點(diǎn)或區(qū)63中的光能量在此入射的陣列82a內(nèi)的另外三個(gè)光敏元件84a(即在C6a-R3a，C5a-R4a及C6a-R4a的那些)的每個(gè)均要同部分地與那些光敏元件84a并置的陣列82b的相應(yīng)光敏元件84b進(jìn)行比較。這樣，C6a-R3a上元件的信號輸出要同C5b-R2b，C6b-R2b，C5b-R3b及C6b-R3b上的部分地并置的元件84b的相應(yīng)輸出信號進(jìn)行比較；C5a-R4a上元件84a的信號輸出要同C4b-R3b，C5b-R3b，C4b-R4b，及C5b-R4b上的部分地并置的元件84b的相應(yīng)輸出信號進(jìn)行比較；而且C6a-R4a上的元件84a的信號輸出要同C5b-R3b，C6b-R3b，C5b-R4b，及C6b-R4b上部分地并置的元件84b的相應(yīng)輸出信號進(jìn)行比較。在圖6實(shí)例這些所有的比較中，由C5b-R3b上的光敏元件84b所產(chǎn)生的強(qiáng)度信號將是最高的。因此，該高強(qiáng)度信號就會被用于RIXe1數(shù)據(jù)庫130位置131上，其不僅與上述探測器陣列82a中C5a-R3a上的光敏元件84a相對應(yīng)，而且與探測器陣列82a中C6a-R3a，C5a-R4a及C6a-R4a上的光敏元件84a相對應(yīng)。
另一方面，圖6中探測器陣列82a的C7a-R5a上的光敏元件84a的強(qiáng)度信號輸出同C6b-R4b、C7b-R4b、C6b-R5b或C7b-R5b上4個(gè)部分地并置的光敏元件84b進(jìn)行的比較，將不會從那4個(gè)光敏元件84b的任何一個(gè)中找到一個(gè)更大的強(qiáng)度信號。因此，C7a-R5a上的光敏元件84a的強(qiáng)度信號輸出就將是被認(rèn)作用于記錄在RIXe1數(shù)據(jù)庫130中C7-R5處空間131內(nèi)的信號輸出，而不是來自4個(gè)部分地并置元件84b中任何一個(gè)的信號。如果所選擇的強(qiáng)度信號滿足或超過了閾值強(qiáng)度，它就將是被記錄在RIXe1陣列130中C7-R5處空間131內(nèi)的強(qiáng)度I。
因此，正如從上述描述中看到的，通過利用兩個(gè)并置的探測器陣列82a、82b，以及其相應(yīng)的以濾波圖形60為基準(zhǔn)實(shí)際上彼此之間部分偏離的光敏元件84a，84b，可使用一個(gè)小陣列(例如16×16)來探測、記錄高強(qiáng)度形狀表征數(shù)據(jù)。這種排列通過捕捉將一個(gè)探測器陣列82a中的一個(gè)或多個(gè)光敏元件邊界92，94，96，98與另一個(gè)探測器陣列82b中一個(gè)或多個(gè)部分地并置的光敏元件84b跨接的點(diǎn)或區(qū)63的能，可以清楚地探測到高強(qiáng)度光能量的這些點(diǎn)或區(qū)63。既使光敏元件84a，84b的面積比點(diǎn)或區(qū)63的尺寸大，但這種偏離的實(shí)際上并置使用的兩個(gè)探測器陣列82a、82b，便利于非?？焖俚靥綔y該濾波圖形60特定位置上聚集在點(diǎn)或區(qū)63內(nèi)的高強(qiáng)度光能量62。這種排列的不足之處包括無法在間隔非常近的高強(qiáng)度點(diǎn)或區(qū)之間區(qū)分，無法確定這種高能量點(diǎn)或區(qū)63的精確形狀，而且在RIXe1陣列130中多個(gè)空間131內(nèi)記錄來自這樣的點(diǎn)或區(qū)的高強(qiáng)度值，表示濾波圖形60的面積比在如此高強(qiáng)度點(diǎn)或區(qū)63跨接在兩個(gè)光敏元件84a之間界線情況下實(shí)際上所包括的點(diǎn)或區(qū)63要大。然而，這些缺點(diǎn)對此應(yīng)用并不重要，重要的是捕捉表征光能量集聚或分布的這種形狀，并利用位置信息以一種穩(wěn)定、可再生成及可搜索的方式記錄它們，但是，這種高強(qiáng)度區(qū)與其在濾波圖形中所占據(jù)的實(shí)際面積大小的密切關(guān)系并不重要。
實(shí)際上，本發(fā)明可以僅用一個(gè)探測器陣列82a，特別是在圖1優(yōu)選實(shí)施例中，其中，傅立葉變換圖形32是通過一個(gè)狹縫52被濾波的，所述狹縫52衍射經(jīng)濾波的光。這種衍射趨向于分散光能量而不是將其聚集成點(diǎn)。盡管如此，重要地是通過這兩個(gè)偏離、并置的探測器陣列82a，82b提供更多的精確性，且附帶無關(guān)緊要的附加處理以如上所述比較及選擇強(qiáng)度I。為此，由兩個(gè)以上的偏離、并置的探測器陣列，如三個(gè)或四個(gè)，特別是既使使用更小的陣列如8×8陣列時(shí)，甚至可以提供更高的精確性。
如上所述，在比較部分地并置的光敏元件84a，84b的過程中，最高強(qiáng)度信號的選擇可以多種方式進(jìn)行，這些方式均未超出本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力，如通過電壓比較器電路網(wǎng)絡(luò)或通過軟件比較及選擇方法發(fā)送每個(gè)光敏元件84a，84b的信號輸出。因此，這些細(xì)節(jié)并不是為描述或理解本發(fā)明所必須的。然而，為了便于解釋強(qiáng)度輸出信號是怎樣用在本發(fā)明中，以便利用形狀內(nèi)容來表征圖象12，14，…，n，現(xiàn)在參照圖7來說明，其又示出了兩個(gè)16×16探測器陣列82a，82b來探測在例如，但并不局限于狹縫52旋轉(zhuǎn)的11.25度角增量51處的光能量。正如上面簡單介紹的，該計(jì)算機(jī)100聚集并協(xié)調(diào)強(qiáng)度信號(I)，當(dāng)轉(zhuǎn)子54在其軸線57上旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些信號表示在狹縫52旋轉(zhuǎn)的特定角增量51處圖象12的形狀內(nèi)容。該旋轉(zhuǎn)R信息及相關(guān)強(qiáng)度I被一起放到“RIXe1”數(shù)據(jù)陣列130中，下面將詳細(xì)解釋。基本上，計(jì)算機(jī)100與圖象處理設(shè)備20之間的信息鏈132處理計(jì)算機(jī)100與圖象處理設(shè)備20之間的信息。例如，計(jì)算機(jī)100可以向圖象處理設(shè)備發(fā)送信號，將一特殊圖象12，14，…，n插入光學(xué)表征器10中。來自圖象處理設(shè)備20的信號可以向計(jì)算機(jī)100傳遞圖象12的同一性，并確認(rèn)已被插入。該圖象的同一性可以是一個(gè)通過計(jì)算機(jī)100可能與RIXe1數(shù)據(jù)陣列130或與如在哪里(例如，URL地址，數(shù)據(jù)庫地址，圖書館目錄號，擁有者、博物館采集等)它可以被發(fā)現(xiàn)等有關(guān)圖象12的信息相關(guān)的任意數(shù)或任何其它符號或信息。在計(jì)算機(jī)100內(nèi)有了圖象12的標(biāo)識，而且當(dāng)轉(zhuǎn)子54旋轉(zhuǎn)時(shí)，編碼器134探測狹縫52的角位置并通過通訊鏈136將一個(gè)信號發(fā)送給計(jì)算機(jī)100，該信號表示狹縫52的一個(gè)特殊角旋轉(zhuǎn)位置R。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的那樣，例如，編碼器134可以是設(shè)備，其中的光電元件(未示出)探測出來處發(fā)光二極管LED或其它光源(未示出)的光，所述光穿過轉(zhuǎn)子54周邊的編碼器孔138。如果編碼器孔138是以11.25度增量51相間隔，那么每當(dāng)轉(zhuǎn)子54再轉(zhuǎn)過一個(gè)11.25度，編碼器134即可通過通訊鏈136發(fā)送一個(gè)信號。計(jì)算機(jī)100可用來自編碼器134的信號來觸發(fā)對一個(gè)來自探測器陣列82a，82b或來自探測器陣列82a，82b與計(jì)算機(jī)100之間的一個(gè)單獨(dú)強(qiáng)度信號處理電路150的強(qiáng)度信息I的讀取，而且對于每個(gè)這種強(qiáng)度I的讀取，可以始終監(jiān)視狹縫52的角旋轉(zhuǎn)R。另外，一個(gè)單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)R信號處理電路140可用于根據(jù)編碼器134信號計(jì)算狹縫52角旋轉(zhuǎn)位置R，而且每當(dāng)轉(zhuǎn)子54再轉(zhuǎn)過一個(gè)11.25度角增量時(shí)，或者每當(dāng)轉(zhuǎn)子54轉(zhuǎn)過任意一個(gè)所需角增量時(shí)，其可被用于將狹縫52的那個(gè)旋轉(zhuǎn)位置R信息連同一個(gè)信號輸出給計(jì)算機(jī)100，以讀取強(qiáng)度I。該編碼器孔138并非必須匹配所需旋轉(zhuǎn)R的角增量，在所述角增量處將由計(jì)算機(jī)100讀取強(qiáng)度I。無論計(jì)算機(jī)100還是微處理器140均可被編程以便始終監(jiān)視旋轉(zhuǎn)速度，即角速度，以及具有任一編碼器孔138間距的旋轉(zhuǎn)位置R，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)的任一所需角增量R處產(chǎn)生強(qiáng)度讀取信號。因此，無論是在信號處理電路140上還是在計(jì)算機(jī)100上均可提供控制，以便改變其中強(qiáng)度I被讀取的狹縫52的旋轉(zhuǎn)角增量R。然而，如在確定了所需角增量之后對于大批量生產(chǎn)圖象表征器設(shè)備10，將編碼器孔138放在所需的旋轉(zhuǎn)R角增量上是簡單又方便。當(dāng)然強(qiáng)度I被讀出時(shí)的旋轉(zhuǎn)角增量R越小，則數(shù)據(jù)越精確，但是需要更多的數(shù)據(jù)處理及更多的存儲容量。再次，此實(shí)例已選定了強(qiáng)度I被讀取時(shí)的旋轉(zhuǎn)的11.25度增量R，因?yàn)樵讵M縫52的一個(gè)180度旋轉(zhuǎn)中正好有16個(gè)11.25度增量。因此，每個(gè)圖象12將得到用于記錄旋轉(zhuǎn)R及強(qiáng)度I的16個(gè)RIXe1數(shù)據(jù)陣列130。如上所述，每個(gè)圖象只需狹縫52旋轉(zhuǎn)180度，因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)子54轉(zhuǎn)過180度時(shí)，狹縫52的兩個(gè)半部一起掃過濾波圖形60的一個(gè)360度。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道有許多始終監(jiān)視一個(gè)轉(zhuǎn)子的角旋轉(zhuǎn)的其它方法可用于實(shí)施本發(fā)明。
如前所述，空間濾波器50內(nèi)狹縫52所通過的濾波束61投射在偏離探測器陣列82a、82b上，在此在一實(shí)時(shí)基礎(chǔ)上，由探測器陣列82a、82b的單獨(dú)光敏元件84a，84b探測到光能量分分布62。此外，還如上所解釋的，在陣列130內(nèi)每個(gè)角旋轉(zhuǎn)增量R上的每個(gè)RIXe1的強(qiáng)度I將從探測器陣列82a的一個(gè)對應(yīng)光敏元件84a的最高強(qiáng)度中選擇，或從探測器陣列82b的四個(gè)光敏元件84b之一中選擇，其與所述對應(yīng)的光敏元件84a部分地并置。
如上簡述，從光敏元件84a中或從四個(gè)部分地并置的光敏元件84b之一中選擇強(qiáng)度I可利用計(jì)算機(jī)100中的軟件進(jìn)行，但是優(yōu)選地利用位于探測器陣列82a、82b與計(jì)算機(jī)100之間的一個(gè)單獨(dú)強(qiáng)度I信號處理電路150進(jìn)行選擇。此外，如前簡述，強(qiáng)度I圖象處理電路150可以與電壓比較器電路152的一個(gè)陣列硬線連接，其中一個(gè)實(shí)例如圖8圖解所示，或者與一個(gè)微處理器電路(未示出)硬線連接，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的。如圖8所示，與實(shí)例光敏元件84a相關(guān)的強(qiáng)度I是由該單獨(dú)光敏元件84a或4個(gè)部分地并置的光敏元件84b中任何一個(gè)元件所產(chǎn)生的最高強(qiáng)度，所述強(qiáng)度I被饋送給計(jì)算機(jī)100，以便被放入RIXe1陣列130內(nèi)的一個(gè)對應(yīng)RIXe1空間131內(nèi)。在圖8的圖解中，前面討論過的相同光敏元件84a，即位于探測器陣列82a的第7a列，第5a行(C7a-R5a)(圖5，6，7)被用做一個(gè)實(shí)例。正如前面所解釋的，在使用由一個(gè)光敏元件84a所產(chǎn)生的通常是電壓電平用于輸入到RIXe1數(shù)據(jù)陣列130上的強(qiáng)度信號之前，其同探測器陣列82b中與探測器陣列82a內(nèi)的C7a-R5a元件84a部分并置的4個(gè)光敏元件84b進(jìn)行比較。正如前面所解釋的，那四個(gè)部分并置元件84b是在探測器陣列82b內(nèi)的C6b-Rb，C7b-R4b，C6b-R5b及C7b-R5b處。如圖8所示，處于C6b-R4b及C7b-R4b上的兩個(gè)元件84b的輸出電壓是通過比較器電路152進(jìn)行比較的，所述比較器電路152輸出那兩個(gè)電壓的最高值，而與此同時(shí)在C6b-R5b及C7b-R5b上的另外兩個(gè)元件84b的輸出電壓是通過比較器電路154進(jìn)行比較的，所述比較器電路154輸出那兩個(gè)電壓的最高值。然后比較器電路152，154相應(yīng)的輸出電壓通過比較器電路156進(jìn)行比較，所述比較器電路156從4個(gè)特殊元件84b輸出最高電壓。然后來自元件84b的最高電壓由比較電路158同元件84a(C7a-R5a)所產(chǎn)生的輸出電壓進(jìn)行比較。無論來自C7a-R5a上的單個(gè)光敏元件84a以及C6b-R4b，C7b-R4b，C6b-R5b，C7b-R5b上部分并置的光敏元件84b集組中的哪個(gè)電壓是最高電壓，其都將是被發(fā)送給放大器及模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路160用于通過通訊鏈162作為強(qiáng)度I處理并饋送給計(jì)算機(jī)100的電壓。當(dāng)然，在信號處理電路150中還有其它的信號調(diào)節(jié)及處理部件，本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員對這些是非常了解的，并且在其技術(shù)范圍內(nèi)，因此為了描述和理解本發(fā)明，不需要詳細(xì)討論。此外，還有一些其它的能夠產(chǎn)生相同結(jié)果的比較器序列。此外，應(yīng)該記住按上述討論所確定的，與探測器陣列82a的C7a-R5a處的一個(gè)光敏元件84a有關(guān)的強(qiáng)度I，只是來自16×16探測器陣列82a的強(qiáng)度I之一，如上所述，所述強(qiáng)度I由比較器電路150處理，而且在實(shí)時(shí)基礎(chǔ)上通過通訊鏈162饋送給計(jì)算機(jī)100。
主要參考圖8，其次參考圖7，當(dāng)計(jì)算機(jī)100由編碼器134及/或旋轉(zhuǎn)R信號處理電路140發(fā)出這樣的信號，即通過狹縫52已實(shí)現(xiàn)一個(gè)所需角增量時(shí)，計(jì)算機(jī)100從比較器電路150中讀取與16×16探測器陣列82a中的所有256個(gè)光敏元件84a有關(guān)的256個(gè)強(qiáng)度I，同時(shí)將它們饋入到RIXe1數(shù)據(jù)陣列130的對應(yīng)空間或倉131內(nèi)。例如，如圖8所示，與光敏元件84a，即位于探測器陣列82a的C7a-R5a處有關(guān)的強(qiáng)度I，由計(jì)算機(jī)100分類，與相應(yīng)旋轉(zhuǎn)角R一起被放入16×16 RIXe1陣列130中第7列第5行的RIXe1空間131內(nèi)。同樣，與16×16探測器陣列82a其余的256個(gè)光敏元件84a有關(guān)的其余256個(gè)強(qiáng)度I(假定它們均滿足了上面討論的閾值強(qiáng)度)均要由計(jì)算機(jī)100分類并隨與那些強(qiáng)度I有關(guān)的旋轉(zhuǎn)R一起饋入到RIXe1陣列130內(nèi)相應(yīng)的對應(yīng)RIXe1位置或倉131內(nèi)。因此，對于每一個(gè)所選定的狹縫52角旋轉(zhuǎn)增量R，均有256個(gè)強(qiáng)度I，它們均要隨那個(gè)特殊旋轉(zhuǎn)角R被分類進(jìn)入RIXe1數(shù)據(jù)庫130。另外，當(dāng)使用11.25度旋轉(zhuǎn)增量R時(shí)，每個(gè)圖象12有16個(gè)RIXe1陣列130，而且這16個(gè)RIXe1陣列130中的每一個(gè)均有一個(gè)具有與探測器陣列82a中256個(gè)光敏元件84a有關(guān)的256個(gè)可能強(qiáng)度I的旋轉(zhuǎn)方位R。
然而，如上簡述，為了避免存儲及處理無用數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)100只將滿足一個(gè)具體強(qiáng)度閾值的強(qiáng)度I放2入RIXe1陣列130中。例如，參照圖5及圖7探測器陣列82a中存在具有少量或沒有入射光能量的光敏元件84a，如位于濾波圖形60外邊的處于第0a，1a，14a及15a行中的那些。同樣，可能在兩個(gè)光能量62帶之間有些光敏元件84a，例如，在C9a-R9a及C10a-R8a處的那些，其具有不足的入射光能量62以致于無法表征圖象12的形狀內(nèi)容。因此，在RIXe1陣列130內(nèi)不需要存儲或者其中缺少這樣的強(qiáng)度I。所以，對于與探測器陣列82a中光敏元件84a有關(guān)的、低于某一個(gè)閾值強(qiáng)度極的強(qiáng)度I，R、I或X數(shù)據(jù)均不輸入到RIXe1陣列130內(nèi)的對應(yīng)RIXe1位置或倉131內(nèi)。對于超出了閾值的強(qiáng)度I，根據(jù)所優(yōu)選的實(shí)施，強(qiáng)度I分為四(4)個(gè)級，即0，1，2或3。因此，只需要兩位來在RIXe1陣列130內(nèi)記錄每個(gè)強(qiáng)度，即00，01，10，或11。當(dāng)然，利用4個(gè)以上或4個(gè)以下強(qiáng)度I級肯定在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。然而，較多強(qiáng)度I級需要較多的數(shù)位。例如，八(8)個(gè)強(qiáng)度I級需要三(3)個(gè)位進(jìn)行記錄，且十六(16)個(gè)強(qiáng)度級則需要四(4)位。
每個(gè)RIXe1內(nèi)的“X”數(shù)據(jù)空間用于一個(gè)失真系數(shù)，以幫助搜索并找到具有差不多但不完全相同形狀特征的圖象，或幫助找到具有相同形狀特性的圖象，但其可能在視場內(nèi)稍有變動。下面將詳細(xì)描述。然而，“X”數(shù)據(jù)空間還可以是一個(gè)在數(shù)據(jù)庫搜索中用于其它目的，或用于較高旋轉(zhuǎn)R精度或用于較高強(qiáng)度I精度的標(biāo)記。在本發(fā)明的優(yōu)選但非基本的實(shí)施中，“X”可有多達(dá)4個(gè)值-0，1，2，3，所以可它可以用兩位數(shù)據(jù)信息來存儲。
在該優(yōu)選實(shí)施中，RIXe1中的R值中有四(4)位給旋轉(zhuǎn)R編碼，其對于在180度旋轉(zhuǎn)中每個(gè)為11.25度的16個(gè)旋轉(zhuǎn)R增量已足夠。正如上面所解釋的，兩(2)位用于強(qiáng)度I編碼，同樣如上面所解釋的，兩(2)位用于對X失真系數(shù)或其它標(biāo)記使用編碼。因此，每個(gè)RIXe1只有八(8)位，即一個(gè)信息字節(jié)。進(jìn)一步講，有256個(gè)RIXe1，即每個(gè)RIXe1陣列130中有256個(gè)可能的信息字節(jié)，而且對于每個(gè)圖象12來說，16個(gè)11.25度旋轉(zhuǎn)增量R中的每個(gè)均有一個(gè)RIXe1陣列130。因此，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的、但非基本的實(shí)施，當(dāng)使用16×16探測器陣列82a、82b，狹縫52的11.25度旋轉(zhuǎn)R增量及16×16 RIXe1陣列130時(shí)，最多需要4,096個(gè)字節(jié)來表征一個(gè)圖象12的形狀內(nèi)容。
如上簡述，為了在可搜索的數(shù)據(jù)中提供幾個(gè)不同的可搜索失真級，RIXe1中的“X”空間優(yōu)選地被用做一個(gè)失真系數(shù)，所述失真系數(shù)可分配給RIXe1陣列130中的RIXe1，這些RIXe1均由于強(qiáng)度I低于閾值強(qiáng)度級而未被在其它方面使用或未被填充。因此，如果一個(gè)搜索者具有一個(gè)圖象，他/她想要為此圖象找到一個(gè)匹配，但是在搜索該數(shù)據(jù)庫中，在使用準(zhǔn)確的RIXe1信息時(shí)，其無法從在該數(shù)據(jù)庫中為圖象12，14，…，n而存儲的RIXe1信息中找到一個(gè)相匹配的圖象，這時(shí)，該搜索者通過規(guī)定RIXe1中的一個(gè)不同的X值可以擴(kuò)大搜索來尋找不準(zhǔn)確的匹配。
為了說明這一特點(diǎn)，現(xiàn)在主要參考圖9a和9b，其次參考圖7和圖8。在圖9a中主要包括第0-8列，第9-15行的RIXe1陣列130的一部分被示例，其帶有在RIXe1陣列130中幾個(gè)RIXe1位置和空間處的實(shí)例RIXe1值R、I及X。在此實(shí)例中，陣列130中的有些RIXe1位置或空間是空的，因?yàn)榕c探測器陣列82a中對應(yīng)光敏元件84a相關(guān)的強(qiáng)度I未滿足最小強(qiáng)度閾值。換句話說，有少許或沒有光能量入射在那些對應(yīng)光敏元件84a上或探測器陣列82b的部分并置的任何光敏元件84b上。因此，計(jì)算機(jī)100開始未在陣列130中的那些空間或位置內(nèi)做出RIXe1輸入，使第9，10，11，12，13，14，15行中的第0，1，2，8列；第3列，第9，10，11，14，15行；第4列，第9，10，13，14，15行；第5列，第9，12，13，14，15行；第6列，第11，12，13，14，15行及第7列，第10，11，12，13，14，15行全部是空的?，F(xiàn)在，更仔細(xì)地檢查RIXe1陣列130內(nèi)的那些實(shí)例RIXe1空間或位置，對其來說強(qiáng)度I足夠高能夠被記錄，即至少與閾值一樣高，對于每個(gè)這樣的RIXe1空間輸入的值有R、I及X。該實(shí)例中，如圖7所示，當(dāng)狹縫52是在一個(gè)分立的旋轉(zhuǎn)角R上時(shí)，如在一個(gè)45度角方位上時(shí)，因?yàn)閷τ谠搶?shí)例RIXe1陣列130的強(qiáng)度I來自一個(gè)濾波圖形60中的光能量帶62，所以在所填入的所有空間中R＝4。根據(jù)上面討論，一個(gè)45度角方位是4個(gè)自垂直起始方位的11.25度角增量。因此，對于在狹縫52的那個(gè)45度方位處的每個(gè)強(qiáng)度I值來說R＝4，所以，在每個(gè)RIXe1空間131內(nèi)輸入R＝4，對所述的每個(gè)RIXe1空間131有一個(gè)可記錄的強(qiáng)度I。當(dāng)狹縫52再旋轉(zhuǎn)11.25度增量達(dá)到56.25度時(shí)，一個(gè)新的RIXe1陣列就會被新的強(qiáng)度I值所填充。然而，對于圖9a的實(shí)例而言，狹縫52方位為45度，所以每個(gè)其強(qiáng)度I足夠高能夠被記錄的RIXe1來說，R＝4。
圖9a和9b實(shí)例所記錄的強(qiáng)度級I是按照從R＝0變化到R＝3即四(4)個(gè)不同強(qiáng)度I級分類被隨機(jī)說明的。失真系數(shù)X均被列在最高精度級，即X＝3，因?yàn)檎缟厦嫠忉尩哪菢?，這些填入的RIXe1是基于由探測器陣列82a，82b中光敏元件84a或84b所產(chǎn)生的準(zhǔn)確強(qiáng)度I。因此R＝3表示精度的最高級，即最小失真。
為了理解這個(gè)問題，例如如前所述，假定根據(jù)本發(fā)明一個(gè)原始圖象12的形狀內(nèi)容已經(jīng)被表征，而且這種形狀內(nèi)容的RIXe1表征已被存入圖9a的RIXe1陣列130中。圖9a中旋轉(zhuǎn)R＝4的RIXe1陣列130連同圖象12的旋轉(zhuǎn)R＝1-3及5-16的其它RIXe1陣列和一個(gè)唯一的圖象標(biāo)志號(ID#)一起被存入一個(gè)數(shù)據(jù)庫內(nèi)，所述標(biāo)志號與圖象12可被發(fā)現(xiàn)的源位地址相關(guān)連。另外假定用戶已經(jīng)具有圖象12的拷貝，但想知道原始圖象的位置。然而拷貝圖象在視場內(nèi)向上或向下，或左或向右稍有移位。盡管如此，該用戶把該圖象的拷貝放在本發(fā)明的光學(xué)圖象表征器10內(nèi)，而且獲得表征該拷貝形狀內(nèi)容的RIXe1數(shù)據(jù)。但是對于在視場內(nèi)該拷貝圖象的移動，該拷貝表征形狀內(nèi)容的RIXe1信息將與原始圖像12的表征形狀內(nèi)容的RIXe1信息是一樣或幾乎一樣。然而，在視場內(nèi)該拷貝圖象的這種移位造成拷貝在RIXe1陣列130內(nèi)不同的要被填入的RIXe1空間131，即也許相對于圖9a所示的原始圖象12RIXe1向左，向右，向上或向下移動一個(gè)或幾個(gè)RIXe1空間。這樣，當(dāng)拷貝形狀內(nèi)容的RIXe1表征(即參考圖象)被用于搜索數(shù)據(jù)庫以與存儲于原始圖象12數(shù)據(jù)庫內(nèi)的RIXe1信息進(jìn)行精確的RIXe1匹配時(shí)，即當(dāng)X＝3失真級時(shí)，圖9a中原始圖象12的RIXe1數(shù)據(jù)同相應(yīng)圖象拷貝RIXe1信息相比在RIXe1陣列130的列及行上略有不同，在搜索時(shí)可能未被識別成一個(gè)匹配。
為了解決這個(gè)問題，當(dāng)原始圖象12的RIXe1數(shù)據(jù)被裝入RIXe1陣列130中時(shí)，計(jì)算機(jī)100可以被編程，以便如圖9a所示，將RIXe1陣列130以前未填入的一些RIXe1空間131中同樣填入相同的旋轉(zhuǎn)R值及強(qiáng)度I值，但是，填入較小的“X”值，即更多失真。例如，參見圖9b，原來已填充的RIXe1空間131的地方，即具有X＝3值的地方，從外形上看更加重，以有助于那些原來已填充的RIXe1空間被定位之處的視覺化。然后，如圖9b所示，該計(jì)算機(jī)100已經(jīng)用R、I及X RIXe1值填充了一些以前空的RIXe1空間131，達(dá)到距最近的原來已填充空間131水平三個(gè)空間131及垂直三個(gè)空間131的程度。
具體地，在圖9b圖解中，每個(gè)新填入RIXe1空間131仍然保留相同的旋轉(zhuǎn)R＝4，這樣新的RIXe1信息仍要根據(jù)來自狹縫52的那個(gè)角方位即在45度方位的RIXe1值被搜索。然而，每個(gè)從原來已填充空間131中在垂直或水平方向被移動的附加RIXe1空間131被賦予低一步的X值，即增加失真，則RIXe1空間131被從原來已填入RIXe1空間131移動得越遠(yuǎn)。因此，當(dāng)原來已填充RIXe1空間131具有X＝3失真值時(shí)，一個(gè)新填入的RIXe1具有X＝2，其從原來已填充RIXe1空間131被移動一個(gè)空間131。從原來填入131空間被移動兩個(gè)空間131則具有X＝1，被移動三個(gè)空間131具有X＝0。盡管在填入新的RIXe1空間時(shí)分配I值的特定算法可以變化，但是被分配在具有不同失真值X＝2、1、或0的新RIXe1空間131中的強(qiáng)度I值，一般來說幾乎與附近原始的強(qiáng)度I值一樣。既使存儲那些強(qiáng)度I值的RIXe1的空間位置在RIXe1陣列130中略有偏離，但是這種想法還是能夠?yàn)橐粋€(gè)特定旋轉(zhuǎn)R搜索并找到一樣或幾乎一樣的RIXe1強(qiáng)度I圖形。因此，上述實(shí)例中的用戶可能通過搜索更精確的RIXe1數(shù)據(jù)(即對于其中X＝3的RIXe1)找不到該圖象拷貝的匹配，這時(shí)，可以規(guī)定一個(gè)較小精度的搜索。這種較小精度的搜索可以尋找相同R及I值、但是X值即失真值不同(例如X＝2或X＝1或X＝0)的匹配。對于用X＝2或X＝1或X＝0的拷貝圖象的形狀內(nèi)容表征，可以找到RIXe1信息的一個(gè)匹配，而采用更精確的X＝3則無法找到一個(gè)匹配，由此，使用戶能夠仍然訪問原始圖象12的標(biāo)志及位置信息。
既使拷貝中的視場內(nèi)原始圖象12的掃描拷貝未移位，希望存儲在數(shù)據(jù)庫內(nèi)原始圖象12的所有RIXe1可能得到匹配可能是不現(xiàn)實(shí)的。因此，該搜索者可通過搜索軟件來規(guī)定所需要的RIXe1匹配級。例如，用戶可以尋找比如說RIXe1 70％的一個(gè)匹配并獲得為此在搜索中70％的RIXe1得到匹配的所有原始圖象12，14，…，n的識別信息。如果該搜索在70％級上返回太多的匹配，該用戶就可以另外做一個(gè)搜索，該搜索規(guī)定一個(gè)較高或更精確的匹配級，如只報(bào)告圖象的識別信息，比如說80％或90％的RIXe1匹配。
根據(jù)用戶對存儲、搜索及檢索有關(guān)圖象12，14，…，n信息所要求的標(biāo)準(zhǔn)，如圖1所示，圖象12的RIXe1信息可由計(jì)算機(jī)100分配，以建立一個(gè)以任何數(shù)量的排列并具用任何主題或其它各種信息的形狀矢量數(shù)據(jù)庫170。例如，一個(gè)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)172除了可以列出該圖象的位置信息(如圖象12在因特網(wǎng)上所處的URL地址)、格式及分辨率信息(如旋轉(zhuǎn)增量、探測器陣列尺寸等)、顏色信息(可以手動提供或通過自動化的光學(xué)顏色表征器(不是本發(fā)明的部分)提供)、組織信息(也可從其它自動化的光學(xué)組織表征器得到(例如，美國專利申請序號09/326,362))等以外，還可以在一特定圖象標(biāo)識符(如關(guān)于一個(gè)圖象的一個(gè)ID#)下列出RIXe1數(shù)據(jù)。另外一個(gè)數(shù)據(jù)庫排列174可以通過形狀內(nèi)容的RIXe1表征列出所有圖象12，14，…，n的名稱或標(biāo)識符號。
上述介紹被認(rèn)為僅是對本發(fā)明原理的示例說明。此外，由于在本領(lǐng)域的技術(shù)人員隨時(shí)可想到大量的改進(jìn)及更改，所以不需要將本發(fā)明局限于如圖所示及如上所述的準(zhǔn)確構(gòu)造及方法。因此，所有屬于按以下權(quán)利要求定義的本發(fā)明范圍之內(nèi)的適當(dāng)改進(jìn)及等效方法均可被采用。當(dāng)詞“comprise，”“comprises，”“comprising，”“include，”“including，”及“ includes”被用在本說明書中時(shí)其旨在確定所述的特征、整體、部件或手段的存在，但不會防礙其一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、部件、手段或其組的存在或增加。
權(quán)利要求
1.一種為表征圖象形狀內(nèi)容的方法，包括用光能量產(chǎn)生一個(gè)該圖象的光學(xué)傅立葉變換圖形；用一個(gè)旋轉(zhuǎn)狹縫將來自傅立葉變換圖形的光能量進(jìn)行空間過濾，以產(chǎn)生一個(gè)光能量的濾波圖形；當(dāng)光能量在狹縫分立角方位處被分布在濾波圖形中時(shí)，探測光能量強(qiáng)度；及將在濾波圖形中探測到的光能量強(qiáng)度與狹縫分立角方位一起存儲起來，在該狹縫處探測出所述光能量強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括通過將光能量分裂成兩個(gè)等同的成對濾波圖形探測分布在該濾波圖形中光能量的上述強(qiáng)度，每個(gè)成對的濾波圖形具有與另外一個(gè)大致相等的光能量分布強(qiáng)度，將該成對濾波圖形的每個(gè)投射在光敏元件的兩個(gè)成對探測器陣列中的一個(gè)上，但是，使入射在該成對探測器陣列中一個(gè)上的成對濾波圖形，實(shí)際相對于另一個(gè)成對探器陣列及相對于濾波圖形在水平及垂直方向上偏離大約半個(gè)光敏元件尺寸，這樣成對探測器陣列之一中的一個(gè)光敏元件實(shí)際上部分地與另一成對探測器陣列中的四個(gè)光敏元件部分并置；探測入射在兩個(gè)成對探測器陣列內(nèi)的單獨(dú)光敏元件上的光能量強(qiáng)度；將由成對探測器陣列之一內(nèi)的單獨(dú)光敏元件所探測到的光能量強(qiáng)度同另一成對探測器陣列中每個(gè)實(shí)際上部分地并置的光敏元件所探測的光能量進(jìn)行比較；在對比中選擇一個(gè)由一個(gè)光敏元件所探測的光能量強(qiáng)度，其至少與另外光敏元件中任何一個(gè)所探測到的光能量強(qiáng)度一樣高，用于將光能量強(qiáng)度級記錄在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，包括將所選強(qiáng)度記錄在一個(gè)大小及布置與另一個(gè)成對探測器陣列相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫陣列中，這樣所選用于記錄在數(shù)據(jù)庫內(nèi)的強(qiáng)度對于在上述成對探測器陣列之一的單獨(dú)光敏元件是可識別的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，包括當(dāng)所選強(qiáng)度被探測到時(shí)，將與狹縫角旋轉(zhuǎn)位置有關(guān)這種強(qiáng)度記錄在數(shù)據(jù)庫陣列中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，包括只針對滿足或超過強(qiáng)度閾值的所選強(qiáng)度，將所選擇的強(qiáng)度及相關(guān)的狹縫角旋轉(zhuǎn)位置記錄在數(shù)據(jù)庫陣列中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，包括將滿足或超過該強(qiáng)度閾值的所選強(qiáng)度分成強(qiáng)度等級類別，以便記錄在該數(shù)據(jù)庫陣列中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，包括與被記錄在數(shù)據(jù)庫陣列內(nèi)的每個(gè)角旋轉(zhuǎn)位置及所選強(qiáng)度組合一道，記錄一個(gè)可搜索標(biāo)記。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，包括將一個(gè)失真級值賦予上述可搜索的標(biāo)記。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，包括將數(shù)據(jù)庫陣列中由于所選強(qiáng)度低于強(qiáng)度閾值而原來空下來的空間填充上與相鄰空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)值及強(qiáng)度值相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)值和強(qiáng)度值，但填充上不同的失真級值。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，包括將上述至少與閾值強(qiáng)度一樣高的所選強(qiáng)度分成四個(gè)強(qiáng)度級。
11.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，包括在11.25度的旋轉(zhuǎn)角增量處記錄該強(qiáng)度級。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包括在狹縫180度旋轉(zhuǎn)內(nèi)的十六(16)個(gè)11.25度旋轉(zhuǎn)角增量處記錄該強(qiáng)度級。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，包括對于從原來已填充空間中移走的每個(gè)附加空間，將分配4個(gè)失真級值，所述4個(gè)失真級值從由于為這些空間所選強(qiáng)度高于強(qiáng)度閾值而原來填充有旋轉(zhuǎn)及強(qiáng)度值的數(shù)據(jù)庫陣列空間處的最小失真級擴(kuò)展到較大失真級。
14.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中每個(gè)探測器陣列為單獨(dú)光敏元件的一個(gè)16×16陣列。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中數(shù)據(jù)庫陣列為單獨(dú)空間的一個(gè)16×16陣列。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括探測每個(gè)圖象在狹縫旋轉(zhuǎn)180度內(nèi)角增量處在所述分立狹縫角方位上分布在濾波圖形中的光能量強(qiáng)度，而且當(dāng)狹縫旋轉(zhuǎn)另一個(gè)180度時(shí)，轉(zhuǎn)換到另一個(gè)圖象。
17.一個(gè)光學(xué)圖象形狀內(nèi)容表征器，包括一個(gè)具有在一焦距處的一個(gè)焦平面的傅立葉變換透鏡；一個(gè)具有定位于傅立葉變換透鏡焦平面內(nèi)的一個(gè)可旋轉(zhuǎn)狹縫的空間濾波器，用于在焦平面內(nèi)在狹縫的各種角方位處通過光能量；一個(gè)光探測器，其被放置來探測在狹縫各種角方位處通過狹縫的光能量強(qiáng)度的濾波圖形；以及一個(gè)具有相關(guān)單色光源的空間光調(diào)制器，其中該空間光調(diào)制器可編址以利用來自相關(guān)單色光源的光產(chǎn)生一個(gè)圖象，上述空間光調(diào)制器被放置以利用相干光通過傅立葉變換透鏡投射圖象，從而利用所述光在傅立葉變換透鏡的焦平面上形成該圖象空間頻率的一個(gè)傅立葉變換圖形。
18.根據(jù)權(quán)利要求18的光學(xué)圖象形狀內(nèi)容表征器，其中該光探測器包括獨(dú)立光敏元件的多個(gè)單獨(dú)光探測器陣列，以及至少一個(gè)處于空間濾波器所通過的光中的光束分裂器，以將通過空間濾波器的光投射到單獨(dú)的光探測器陣列上，而且其中上述單獨(dú)光探測器陣列相對光能量強(qiáng)度的濾波圖形彼此實(shí)際相互偏離地被定位。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的光學(xué)圖象形狀內(nèi)容表征器，包括光敏元件的兩個(gè)成對探測器陣列，該成對探測器陣列之一實(shí)際上在垂直和水平方向偏離大約半個(gè)光敏元件尺寸，這樣成對探測器陣列之一中的單獨(dú)光敏元件實(shí)際上與另一探測器陣列中的4個(gè)光敏元件部分地并置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的光學(xué)圖象形狀內(nèi)容表征器，包括一個(gè)這樣的被連接到成對探測器陣列中單獨(dú)光敏元件上的強(qiáng)度比較器電路，以便于成對探測器陣列之一中的一個(gè)光敏元件所探測到的強(qiáng)度同另一成對探測器陣列中四個(gè)實(shí)際上部分地并置的光敏探測器所探測到的強(qiáng)度進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)度信號，該強(qiáng)度信號表示在所比較的強(qiáng)度中最高的探測強(qiáng)度。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的光學(xué)圖象形狀內(nèi)容表征器，包括一個(gè)數(shù)據(jù)庫陣列，該數(shù)據(jù)庫陣列包括與探測器陣列中單獨(dú)光敏元件相對應(yīng)的RIXe1空間，其中與探測器內(nèi)單獨(dú)光敏元件相關(guān)的強(qiáng)度連同產(chǎn)生這一強(qiáng)度時(shí)狹縫角方位一起被存儲在數(shù)據(jù)庫陣列內(nèi)的對應(yīng)RIXe1空間內(nèi)。
22.一個(gè)光學(xué)圖象形狀內(nèi)容表征器，包括一個(gè)具有在一焦距處的一個(gè)焦平面的傅立葉變換透鏡；一個(gè)具有定位于傅立葉變換透鏡焦平面內(nèi)的一個(gè)可旋轉(zhuǎn)狹縫的空間濾波器，用于在焦平面內(nèi)在狹縫的各種角方位處通過光能量；一個(gè)光探測器，其被放置來探測在狹縫各種角方位處通過狹縫的光能量強(qiáng)度的濾波圖形；以及一個(gè)具有相關(guān)白光源的空間光調(diào)制器，其中該空間光調(diào)制器可編址以利用來自相關(guān)白光源的光產(chǎn)生一個(gè)圖象，上述空間光調(diào)制器被放置以利用所述光通過傅立葉變換透鏡投射圖象，從而利用所述光在傅立葉變換透鏡的焦平面上形成該圖象空間頻率的一個(gè)傅立葉變換圖形。
全文摘要
一種光學(xué)圖象表征器(10)根據(jù)定位在傅立葉變換透鏡焦平面內(nèi)的一個(gè)旋轉(zhuǎn)空間濾波器中一個(gè)狹縫的分立的角方位探測光能量，其中一個(gè)圖象的空間頻率的傅立葉變換圖形被形成。通過分裂包含經(jīng)濾波能量圖形的束，并將其投射到兩個(gè)相互偏離、實(shí)際并置的光探測器陣列上，提高了利用一個(gè)小陣列(例如，16×16)光探測器對光能量的探測。在分立的角方位R上探測的光強(qiáng)度I被存儲在具有或不具有可搜索標(biāo)記X，如失真系數(shù)的RIXe1數(shù)據(jù)陣列中。
文檔編號H04N5/76GK1454366SQ00819595
公開日2003年11月5日 申請日期2000年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月27日
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