Brevet FR2175719A1 — publié le 19731026

La présente invention concerne un filtre optique pour le traitement de l'information. On sait utiliser des filtres optiques sous forme de masques filtrants pour la reconnaissance d'objets dans des lignes de traitement optiques. Ces masques se trouvent derrière l'objet présenté au derrière les images multipliées de l'objet présenté. Comme masques filtrants, on emploie des masques positifs et négatifs des objets possibles. On sait égalemeht utiliser des masques répartis en une pluralité de bandes dirigées parallèlement les unes aux autres. Derrière chacun de ces corrélateurs optiques, on place un récepteur sensible à la lumière. L'inconvénient de ces masques et de leur place dans le système de traitement est qu'en cas de déplacement de l'objet, la position du masque doit également entre modifiée. Ils ne présentent donc pas d'invariabilité au déplacement. On sait également que, pour la détermination d'objets au moyen dtune ligne optique de traitement, on utilise aussi des filtres holographiques filtrant le champ d'ondes produit par rayonnement monochromatique collimaté de l'objet à déterminer suivi d'une transformation de Fourier au moyen d'une lentille. On sait que les filtres holographiques peuvent être pourvus d'une fonction de transmission passive quelconque. On sait également réaliser ces filtres au moyen de masques binaires. Une autre transformation de Fourier produit dans une des deux images de diffraction de premier ordre les figures de corrélation de l'objet à déterminer avec l'objet du filtre. Le maximum de cette figure de corrélation est transformé au moyen d'un photorécepteur en un signal électrique qui est enregistré après normalisation sur l'intensité de l'objet contenu dans le filtre. On filtre successivement ou parallèlement avec les filtres holographiques de tous les objets de la série et on cherche le plus grand signal de sortie. L'objet à déterminer appartient à la classe de l'objet contenu dans le filtre holographique qui donne ce plus grand signal. On constitue ces filtres de façon connueen indiquant l'intensité du champ d'ondes produit par transposition de la transformée de Fourier d'un objet avec une onde plane tombant obliquement ; le filtre se compose donc d'une grille modulée. La réalisation de masques filtrants binaires s'effectue de façon synthétique. Un inconvénient réside dans le fait que seul le sommet de corrélation (au voisinage immédiat du maximum de corrélation) contient l'information typique de l'objet pour ce procédé de détermination et est utilisé à la reconnaissance de l'objet. En cas de changement de position de l'objet présenté, la figure de corrélation se déplace également. Ces deux inconvénients ont pour conséquence qu'aucune interprétation, ou seule une interprétation limitée, du maximum, indépendante du déplacement, n'est possible. Ce procédé, et la nécessité d'une isolation du sommet, entraient une grosse perte d'intensité lumineuse. Il faut autant de filtres qu'il y a d'objets dans une série d'objets. Si le nombre des objets est grand, on a besoin d'un grand nombre de filtres optiques, de sorte qu'un traitement parallèle produit une baisse supplémentaire accentuée de l'intensité lumineuse, et un traitement séquentiel une forte limitation de la vitesse d'interprétation. On doit également mentionner une grande complexité des appareils électroniques d'interprétation. Malgré la normalisation sur l'intensité générale des objets contenus dans le filtre, des objets semblables ne se différencient pas suffisamment. La présente invention a pour but d'augmenter la vitesse et la fiabilité de la reconnaissance des objets et de réduire l'affaiblissement de l'intensité lumineuse pendant le filtrage ainsi que la complexité des appareils électroniques d'interprétation. L'invention a pour objet de réaliser un filtre optique pour traitement de l'information permettant, par une conformation appropriée de masques filtrants binaires, de déterminer l'appartenance d'un objet à l'un de deux groupes d'une série d'objets. Ce but est atteint, conformément à l'invention, par le fait qu'une paire de masques filtrants binaires constituant le filtre optique se trouvant dans les plans de Fourier d'une ligne de comparaison optique, présente des zones transparentes telles que, pour un objet à déterminer, l'intensité du spectre de Fourier, intégrée sur une zone transparente d'un des masques filtrants, est plus grande ou plus petite que l'intensité du spectre de Fourier, intégrée sur les zones transparentes de l'autre masque filtrant, selon que l'objet appartient à l'un ou l'autre de deux groupes d'une série d'objets prédéterminée. Les deux intensités lumineuses que les masques filtrants ont laissé passer sont transformées en signaux électriques par deux dispositifs photorécepteurs. Une comparaison électronique détermine lequel des deux signaux est le plus grand.Pour reconnattre un objet présenté, on a besoin d'un nombre déterminé de paires de masques filtrants binaires divisant différentiellement la série d'objets en paires de groupes, de façon que deux objets quelconques de la série ne figurent pas ensemble dans ces groupes. Dans le cas le plus favorable, avec un nombre N de tels filtres optiques, on peut reconnaitre 2N objets. Si la série d'objets est divisée en groupes d'importances différentes, ou si, d'autre part, des objets sont laissés à l'écart par cette division, ou si, en troisième lieu, on désire obtenir une redondance de l'information de sortie, on devra employer un nombre de filtres optiques accru d'autant. Chacun de ces filtres optiques fournit donc une information binaire. Tous les filtres constituent donc un code binaire. Comme l'intensité du spectre de Fourier de l'objet présenté ne change pas en cas de modification de la position de cet objet, et que seule cette intensité est utilisée pour la reconnaissance de l'objet, cette modification de position n'influence pas la détermination qui s' effectue ainsi indépendamment du déplacement. Des réseaux choisis assez fins sont empreints sur les plans de Fourier de la ligne de comparaison optique. On obtient d'abord avec ce réseau les intensité; normalisées sur l'intensité générale actuelle du spectre de Fourier, des spectres de Fourier de tous les objets de la série. Ensuite, on forme, pour chaque point du réseau (i, j) du plan de Fourier, le quotient di; de la somme des intensites normalisées de tous les objets d'un grouse par la somme des intensités normalisées de tous les objets de l'autre groupe (critere de quotient). Tous les éléments du réseau (i, j) pour lesquels le quotient dij est plus grand qu'une constante d1 sont rendus transparents dans un des masques filtrants, les autres éléments sont obscurcis. Les éléments de l'autre masque filtrant pour lesquels ie quotient d est plus petit qu'une constante d2 sont transparents et les autres sont obscurcis. Plus la constante d1 est choisie grande et plus la constante d2 est choisie petite, plus petites sont les zones transparentes et plus grandes sont les différences de transparence des deux filtres quand on présente un objet ; il y a avantage à faire d2ts - . La valeur de la constante d1 sera légèrement supérieure à 1 mais, dans certains cas, il peut être avantageux pour la conformation du filtre de choisir pour la constante d1 des valeurs d'un ordre de grandeur supérieur ou inférieur à 1. Pour juger les zones transparentes obtenues dans les deux masques filtrants, on calcule pour chaque objet les deux valeurs des intensités qui ont traversé les deux masques filtrants, en additionnant les intensités de chaque point transparent du réseau d'un plan de Fourier. Ensuite on forme, pour chaque objet, le quotient ou, par exemple, la différence D de ces deux valeurs, obtenant ainsi en général des valeurs différentes de D pour les divers objets. Ces valeurs D sont une mesure de l'aptitude à la différenciation des signaux de sortie et, par conséquent, une mesure de l'aptitude ou de la sûreté de détermination de l'objet. Le critère de différenciation représente un critère intégral. Il faut que les valeurs D soient plus grandes qu'une constante D1 pour tous les objets d'un groupe et que les valeurs D soient plus petites qu'une constante D2 pour tous les objets de l'autre groupe ; D2 étant plus petit que D1 ; ou que les valeurs D soient à peu près égales à la constante D1 pour tous les objets d'un groupe, et que les valeurs D soient à peu près égales à la constante D2 pour tous les objets de l'autre groupe.Ces exigences ne sont pas encore satisfaites, tant en moyenne quekour les diverses valeurs de D. Les écarts moyens servent à indiquer de combien les valeurs des constantes D1 et D2 doivent être choisies différentes, tandis que les écarts des valeurs de D doivent être prises comme une mesure d'un changement de densité des différents signes. Avec les valeurs, établies à nouveau, les calculs peuvent être recommencés et ces opérations peuvent être répétées aussi fréquemment qu'il est nécessaire. Ceci conduit à un procédé itératif. On peut parvenir, dès 11 origine, à une meilleure estimation si l'on tient compte du fait que des objets d'un groupe peuvent se "soutenir" mutuellement et que des objets de groupes différents peuvent se "dévaluer" mutuellement, par exemple par leur ressemblance. Il y a donc avantage à faire entrer des objets analogues aussi souvent que possible dans le même groupe. Le critère de quotient indiqué n'est pas la seule possibilité de constituer des masques filtrants. Il peut être au contraire plus avantageux, selon l'interprétatioh photoélectronique et les paramètres préexistants, de choisir d'autres critères. Il peut y avoir, par exemple, un inconvénient, avec les critères de quotients, que des valeurs élevées comparées ensemble n'aient pas plus d'importance que des petites. Si, au lieu de critères de quotients, on emploie un critère de différence, les faibles valeurs d'intensité ont alors trop peu d'importance. Il peut donc y avoir avantage, dans certains cas, à combiner les deux critères. Une autre possibilité consiste à utiliser plusieurs critères pendant le processus d'itération. La disposition sur un masque filtrant, de zones transparentes et non transparentes est égalenent désignée comme fonction filtrante. La lumière qu'a laissé passer le masque iltrant peut être enregistrée dans le plan du filtre. D'autre part, une autre transformation de Fourier peut s'adjoindre, puis la lumière est enregistrée. Il est ainsi possible d'inclure la phase dans le filtrage et de tenir compte de la situation de 11 objet. Dans un autre mode de réalisation selon l'invention, on peut opérer sans les paires de masques filtrants et utiliser des masques filtrants Sin?les. En conséquence, les intensités lumineuses que laissent passer deux masques filtrants ne sont pas comparées ensemble, nais on compare l'intensité lumineuse qu'a laissé passer un masque filtrant à une valeur de seuil qui peut être déterminée, soit optiquement, par exemple par l'intensité totale de l'objet présenté, soit électroniquement.Le masque filtrant présente des zones transparentes, de sorte que, pour un objet à déterminer, l'intensité du spectre de Fourier, intégrée sur les zones transparentes du masque filtrant, est plus grande ou plus petite qu'une valeur déterminée, la valeur de seuil, selon que l'objet appartient à 1 un ou à l'autre de deux groupes d'une série d'objets. Le masque filtrant peut être obtenu d'une façon identique à celle décrite plus haut au sujet des critères, avec cette différence que, dans le cas présent, un seul des deux masques doit être constitué. Dans un développement de l'invention, les zones, ou parties de zones, transparentes, présentes dans une ou plusieurs paires de masques filtrants binaires et/ou les masques filtrants binaires simples ou multiples basés sur une comparaison de valeurs de seuil, peuvent être disposées sur un masque filtrant. Des zones peuvent alors se chevaucher. La lumière qu'a laissé passer le système de zones transparentes disposé sur le masque filtrant doit donc être fractionnée car, sans cela, des chevauchements indésirables peuvent se produire. Conformément à l'invention, le fractionnement de la lumière peut s'effectuer si les zones transparentes constituées d'après les fonctions filtrantes individuelles sont pourvues d'éléments sélectivement diffractifs et/ou réfractifs et/ou réfléchissants. Ces éléments peuvent être, par exemple, des grilles d'amplitude et/ou de phase déviant la lumière dans diverses directions. Si les éléments disposés s'affaiblissent azutuel- lement dans les zones chevauchantes, un affaiblissement correspondant doit être effectué dans les autres zones. L'avantage de ce filtre optique réside dans le fait qu'une reconnaissance d'objet indépendante du déplacement, même d'objets très semblables, est possible avec une très grande vitesse de traitement, une bonne utilisation de la puissance d'entrée de la lumière, et un dispositif électronique peu compliqué. L'invention va être décrite ci-après plus en détail au moyen d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une ligne de comparaison optique pour la reconnaissance de 4 objets, et, - la figure 2 est une paire de masques filtrants binaires d'un filtre optique pour différencier les signes - ;/ = des signes ;'( Dans l'exemple, on emploie comme objets les signes -; i ; ; t . Ta figure 1 représente le schéma d'une ligne de comparaison optique avec laquelle on peut déterminer duquel des quatre signes possibles il s'agit dans le signe présenté à reconnaitre. Le signe présenté 3 est éclairé par un laser avec un élargisseur de rayons 1, par l'intermédiaire d'une lentille de collimation 2. Une seconde lentille 4 effectue la transformation de Fourier du signe présenté 3. Un multiplicateur d'images 5 partage le rayon en 4 rayons qui sont filtrés, dans le plan de Fourier, par les 4 masques filtrants 6, 7, 8 et 9 des deux filtres 6/7 et 8/9. La lumière qui a traversé tombe sur le système de photorécepteurs 10, 11, 12 et 13 disposé derrière les masques. Les 4 signaux de ces systèmes photorécepteurs sont traités dans les deux lignes de comparaison 14 et 15 pour indiquer si le signal de 10 est plus grand que celui de 11, ou l'inverse, et Si le signal de 12 est plus grand que celui de 13, ou l'inverse. Un décodeur 16 établit la liaison pour la suite du traitement. Dans cette ligne de comparaison optique, l'invention concerne les deux filtres 6/7 et 8/9 qui effectuent la réduction optique d'information propre à la reconnaissance. Comme exemple pour un filtre, la figure 2 montre les deux masques filtrants 6 et 7 pour l'attribution d'un signe présenté, appartenant au groupe de signes - ; = ; / ; T , à l'un des deux groupes -; ou =; T. REVENDICATIONS 1 - Filtre optique pour traitement d'informations comportant une paire de masques filtrants binaires disposés dans les plans de Fourier d'une ligne de comparaison optique, caractérisé en ce que, pour un objet à reconnaitre, l'intensité du spectre de Fourier, intégrée sur les zones transparentes d'un masque filtrant, est plus grande ou plus petite que l'intensité du spectre de Fourier, intégrée sur les zones transparentes de l'autre masque filtrant, selon que l'objet appartient à l'un ou l'autre de deux groupes d'une série d'objets. 2 - Filtre optique pour traitement d'information, comportant un masque filtrant binaire disposé dans le plan de Fourier d'une ligne de traitement optique, caractérisé en ce que, pour un objet à reconnaItre, l'intensité du spectre de Fourier, intégrée sur les zones transparentes de ce masque filtrant, est plus grande ou plus petite qu'une valeur de seuil, selon que l'objet appartient à l'un ou l'autre de deux groupes d'une série d'objets. 3 - Filtre optique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les zones, ou parties de zones, transparentes, présentes dans une ou plusieurs paires de masques filtrantz binaires et/ou les masques filtrants binaires simples ou multiples se basant sur une comparaison de valeurs de seuil, sont disposées sur un masque filtrant. 4 - Filtre optique selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans la disposition des zones transparentes de divers masques filtrants sur un masque filtrant, les zones ou parties de zones, transparentes appartenant aux divers masques filtrants sont pourvues d'éléments sélectivement diffractifs et/ou réfractifs et/ou réfléchissants, dirigeant la lumière incidente vers les zones, ou parties de zones transparentes de ces récepteurs associés.