автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Оптические сигнальные процессоры и аналоговые вычислительные устройства

ВВЕДЕНИЕ.

1.0СН0ВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ. 2. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИГНАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОРОВ (ОСП).

2.1. Архитектура.

2.2. Методы конфигурирования ОСП.

2.2.1. Конфигурирование ОСП на многоканальную

КИХ - фильтрацию.

2.2.2.Конфигурирование ОСП на многоканальный спектральный анализ.

2.2.3.Конфигурирование ОСП на матричное умножение.

2.2.4.Конфигурирование ОСП на обработку сигналов, передаваемых с помощью распространяющихся в пространстве волн.

2.2.5. Конфигурирование ОСП на вычисление пространственной свертки.

3. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ ОПТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ (АОМ)].

3.1.Машинные переменные АОМ.

3.2.Элементная база АОМ.

3.2.1. Интегратор (пространственно-временной модулятор света).

3.2.2. Временной фазовый модулятор света.

3.2.3. Пространственный модулятор.

3.2.4. Анализатор.

3.2.5. Пространственный преобразователь светового сигнала.

3.2.6. Фотоприемник интегрирующий.

З.З.Операции в АОВУ.

3.3.1. Основной принцип работы ЭОАВУ.

3.3.2. Универсальные функциональные преобразования в ЭОАВУ.

3.3.3. Арифметические операции.

3.3.4. Логические операции.

3.3.5. Временные интегро-дифференциальные операции.'.

3.3.6. Пространственные интегро-дифференциальные операции.

3.4. Примеры набора ЭОАВУ для решения некоторых задач.

3.4.1. Решение интегрального уравнения.

3.4.2. Решение уравнения в частных производных.

3.4.3. Адаптивные процедуры в ЭОАВУ.

4. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ОПЕРАЦИИ В ОАМ И ОСП.

4.1. Голографические методы реализации пространственных операторов в ОСП.

• 4.1.1. Линейные однородные интегральные преобразования свертки).

4.1.2. Фильтрация со знакопеременным контурным импульсным откликом.

4.1.3. Голографическая инверсная фильтрация.

4.1.4. Голографические некогерентные конвольверы.

4.1.5. Линейные интегральные преобразования общего вида.

4.1.6.Нелинейные интегральные операторы.

4.2. Оптические методы реализации пространственных операторов в ОСП.

4.2.1. Свертка.

4.2.3. Матричные операции.

4.3. Конвейерные методы реализации пространственных операторов в ОСП.

4.3.1. Объемный вариант ОСП для реализации свертки.

4.3.2. Планарный вариант ОСП для реализации свертки.

4.3.3. Объемный вариант конвейерного ОСП для реализации матричных пераций.

4.4. Оптико-электронная элементная база ОСП.

4.4.1. Устройства ввода.

4.4.2. Системы переадресации оптических сигналов в ОСП.

4.4.3. Пространственно - временные модуляторы в ОСП для оперативного запоминания и обработки двумерных массивов.

4.4.4. Приборы с зарядовой связью.

5. ОСП ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РАСПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ.

5.1 Распознавание изображений известной формы на фотоснимках.

5.1.1 Метод распознавания.

5.1.2 Голографический оптико-электронный процессор для распознавания изображений на аэрофотоснимках.!.

5.1.3 Распознавание фрагментов земной поверхности методом контурных эталонов.

Y 5.2.Контроль размеров деталей сложной формы.

5.2.1. Метод контроля.

5.2.2. Голографический процессор для контроля изделий сложной формы.

5.3. Распознавание малоразмерных объектов известной формы.

5.3.1. Система распознавания изображений на основе параллельного ОСП.

5.3.2. Система распознавания изображений на основе конвейерного ОСП с линзо-растровой адресацией.

5.3.3. Система распознавания изображений на основе конвейерного ОСП с зеркально-растровой адресацией.

5.4. Распознавание малоразмерных объектов в нейросетевом ОСП.

6. ОСП ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОБРАБОТКИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

6.1. Обработка гидроакустических сигналов.

6.1.1. Формирование веера характеристик направленности антенны.

6.1.2. Спектральный анализ ГАС.

6.1.3. Адаптивная обработка ГАС.

6.1.4. Процессоры для обработки гидроакустических сигналов.

6.2. Моделирование динамических процессов на поверхности Земли.

6.2.1. Нейронная модель динамического процесса

6.2.2. Основная модель процесса.

6.2.3.Компьютерное моделирование пожара

6.2.4. Результаты компьютерного моделирования пожара

6.2.5. Реализация модели пожара с использованием планарного оптико-электронного блока свертки.

6.3. Оценка характеристик ОСП как вычислительного устройства.

6.3.1. Оценка точности вычислений в ОСП.

6.3.2. Оценка вычислительной производительности ОСП.

6.3.3. Оценка габаритных и энергетических характеристик ОСП.

Актуальность темы и состояние вопроса. Оптическая вычислительная техника (ОВТ) - сравнительно молодая отрасль вычислительной техники, ее основное назначение, исходя из возможности параллельных операций в оптике над двумерными массивами, - обработка многоканальных сигналов и функций двух переменных. В электронной вычислительной техники (ЭВТ) эти задачи наиболее эффективно решают цифровые сигнальные процессоры (ЦСП). Для того, чтобы определить перспективы ОВТ, весьма полезно проанализировать ретроспективу эволюции (ЭВТ), поскольку эти две ветви отличаются лишь физико-технической реализацией элементов. Не умаляя значения для ЭВТ теории, следует признать, что главным движителем ее развития являлась элементная база. Первая стадия ЭВТ - электронные спецпроцессоры. Они отличались тем, что были предназначены для решения узкого круга задач, зато обладали достаточно высоким быстродействием (естественно, для своего времени). Далее началось бурное развитие универсальных электронных вычислительных машин. Обладая как вычислительными, так и логическими возможностями, ЭВМ в принципе могут решать любые вычислительные задачи. Однако, с точки зрения быстродействия они оказались малоэффективными при решении задач обработки сигналов (в том числе и функций двух пространственных переменных — изображений), где требуется выполнение множества однотипных операций, каждая из которых выполняется несколькими командами, в результате чего среднее быстродействие универсальных ЭВМ при решении указанных задач оказалось не слишком велико. Бурное развитие микропроцессорной техники общего назначения также не решило этой проблемы. Выход нашелся в создании микропроцессоров цифровой обработки сигналов (цифровых сигнальных процессоров - ЦСП), которые соединили достоинства универсальных вычислительных машин и специализированных процессоров. С одной стороны, ЦСП имеют общую базовую структуру, характерную для универсальных ЭВМ, с другой - некоторые особенности делают их схожими со спецпроцессорами. Несмотря • на то, что вычислительная производительность как универсальных ЭВМ, так и ЦСП в последнее время растет гигантскими темпами, последовательный характер вычислений в них сохраняется. Появляется много вариантов распараллеливания операций, однако структура процессоров при этом существенно усложняется, а стоимость, соответственно, увеличивается. В случае перехода к параллельным или параллельно- последовательным архитектурам, что необходимо для решения перечисленных выше задач, оптические вычислительные структуры становятся конкурентоспособными с ЦСП.

Действительно, оптический канал передачи информации по широ-кополосности и помехоустойчивости не имеет себе равных, и в области передачи данных он уже занял достойное место. В то же время возможно* сти оптики в части обработки используются далеко не полностью. При обработке огромную роль играют оптические межсоединения, как направленные (использующие световоды), так и межсоединения в свободном пространстве могут весьма эффективны применяться в системах обработки благодаря нескольким факторам:

• нейтральности фотонов и, как следствие, отсутствию взаимного влияния и низким энергетическим потерям при длинных межсоединениях;

• способности к частотному и временному уплотнению;

• большой гибкости маршрутизации ввиду возможности оптических пучков свободно проникать сквозь друг друга;

• возможности параллельной обработки в упрощенных и регулярных ^ структурах (таких, как нейронные сети) при использовании переключаемых межсоединений.

Однако начиная с пионерской работы А. Ван дер Люгта с сотрудниками (1965 г.) и по настоящее время подавляющее большинство публикаций посвящено исследованию специализированных оптических процессоров. Каждый раз для решения конкретной прикладной задачи создается свой вариант процессора практически с нуля, в лучшем случае используется готовая элементная база, разработанная для других целей. Существенного прогресса в развитии и применении оптических процессоров можно ожидать, если была бы разработана универсальная архитектура, позволяющая с минимальными затратами конфигурировать процессор для решения конкретной задачи. Нам представляется, что в области ОВТ нецелесообразно проходить весь описанный выше путь ЭВТ. Имеющийся научно-технический задел позволяет уже сейчас перейти к созданию промышленных образцов аналогов ЦСП - оптико-электронных сигнальных процессоров (ОСП). ч

Такой подход к ОВТ до работ автора отсутствовал. Работы по созданию научно-технического задела в направлении, которое привело к концепции ОСП, начаты автором в 1970 г. Были созданы макеты устройств для распознавания изображений, представленных в контурном виде, умножения матриц, обобщенного спектрального анализа, нелинейного преобразования изображений, распознавания и определения координат объектов в реальных сценах, обработки изображений с помощью управляемых транспарантов, блоки аналоговых оптических вычислений. Были разработаны, созданы и испытаны на реальных данных голографические системы информационного поиска химических спектров и распознавания объектов на аэрофотоснимках, голографические, светодиодные и конвейерные устройства распознавания реальных сцен с вводом их через управляемые транспаранты, голографическое устройство для контроля деталей сложной формы, голографические, акустооптические и светодиодные устройства обработки гидроакустических сигналов.

Эти исследования и разработки автора позволили сформулировать в 1979 г. концепцию оптико-электронных аналоговых вычислительных устройств (ОАВУ), а в 1987 г. - концепцию оптико-электронных сигнальных процессоров (ОСП).

Аналогично электронным аналоговым вычислительным устройствам, решающим обыкновенные дифференциальные уравнения, ОАВУ предназначены для решения уравнений в частных производных, в том числе нелинейных. Автором диссертационной работы впервые была показана возможность создания полноценных ОАВУ. Она появилась благодаря использованию в качестве машинной переменной параметров поляризации световой волны (эллиптичности и направления вращения). Принципы построения ОСП также были впервые сформулированы автором, возможность настройки их на решение различных задач обработки сигналов и изображений появилась благодаря предложенной автором идее оптического конфигурирования путем статической или динамической переадресации световых потоков между базовыми блоками.

ОАВУ могут успешно применяться для решения задач моделирования динамических процессов на плоскости, а ОСП могут весьма эффективно применяться в системах томографии, радиовидения, гидролокации, в нейросетевых вычислительных структурах и т.д. Следует обратить внимание на последнее приложение, поскольку ввиду огромного числа операций, требуемого для реализации нейросетевых алгоритмов, без высокой степени распараллеливания здесь обойтись трудно. Особо следует отметить задачи, характеризующиеся тем, что данные (обычно большие массивы сигналов - функций времени) представлены в виде оптических сигналов (например, задачи обработки гидроакустических сигналов, полученных от световолоконных гидрофонов).

Настоящая диссертация - итог многолетних исследований и разработок автора в области оптической обработки информации, которые привели к возможности создания нового класса оптических вычислительных устройств - оптико-электронных сигнальных процессоров.

Цели и задачи работы. Разработка теории и принципов построения оптико-электронных аналоговых вычислительных устройств и оптико-электронных сигнальных процессоров, разработка и экспериментальное исследование основных элементов ОЭАВУ — управляемых транспарантов; создание базовых элементов ОСП и построение на их основе опытных образцов ОСП для решения прикладных задач по обработке изображений и сигналов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• Разработка принципов построения аналоговых оптико-электронных вычислительных систем, включающих блоки поточечных (алгебраического сложения, вычитания, умножения, нелинейного преобразования) и пространственных (интегро-дифференцирования, двумерной свертки) операций над двумерными массивами.

• Разработка методов построения нового класса вычислительных устройств - оптико-электронных сигнальных процессоров (ОСП), исследование их характеристик: точности, вычислительной производительности, габаритно - энергетических параметров.

• Разработка методов конфигурирования ОСП для решения прикладных задач обработки сигналов и изображений, в том числе: распознавания изображений, обработки гидроакустических сигналов, моделирования динамических процессов на поверхности Земли.

• Разработка принципов построения оптико-электронных контрольно-измерительных устройств, основанных на аналоговой оптической обработке теневых полей контролируемых деталей голографическим процессором.

• Создание и исследование экспериментальных образцов ОСП для решения практических задач на основе разработанных принципов построения новых базовых элементов ОСП, в т.ч. элементов для оптического конфигурирования Методы исследований. В диссертационной работе использовались теория математических преобразований в оптике, теория обработки сигналов и изображений, моделирование на ЭВМ, экспериментальное исследование созданных базовых блоков ОСП, макетов и экспериментальных образцов

Научная новизна работы.

• Предложен, разработан и экспериментально исследован новый класс вычислительных устройств - оптико-электронные сигнальные процессоры (ОСП), позволяющие при одной и той же базовой структуре реализовать заданные алгоритмы обработки сигналов с помощью оптического конфигурирования. Это достигнуто путем переадресации световых пучков между базовыми блоками.

• Впервые разработаны методы оптических аналоговых вычислений, основанные на использовании в качестве машинной переменной поляризационных характеристик световых потоков, обеспечивающих выполнение базового набора математических операций для ОСП, в том числе вычитания и нелинейных преобразований, трудно реализуемых в традиционных оптических вычислительных системах.

• Разработан и исследован оригинальный метод выполнения одной из базовых операций ОСП - свертки (корреляции) двумерных функций с помощью голографических конвольверов с пространственно-некогерентным освещением, обеспечивающих высокую точность вычисления свертки (корреляции) функций при существенно сниженных (по сравнению с пространственно-когерентными системами) требованиями к элементной базе процессора.

• Разработаны и экспериментально исследованы методы конвейеризации ОСП, в результате теоретических и экспериментальных исследований показано, что в предложенных конвейерных ОСП, осуществляющих параллельно-последовательную обработку, обеспечивается высокая вычислительная производительность (до 1012опер/сек) при существенном технологическом упрощении ( по сравнению с параллельной обработкой) элементной базы.

• Предложены, разработаны и экспериментально подтверждены принципы построения высокопроизводительных ОСП для распознавания изображений, обработки гидроакустических сигналов.

• Предложены, разработаны и подтверждены путем компьютерного моделирования принципы прогнозирования с помощью ОСП развития динамических процессов на поверхности Земли, основанного на использовании нейросетевой идеологии (размерность области распространения процесса 512x512 пикселов2).

• Предложены новые принципы оптического контроля изделий с использованием голографических методов, на их основе созданы и испытаны промышленные образцы контрольно-измерительных устройств.

Практическая значимость работы и реализация научных результатов

Создан принципиально новый класс средств оптической вычислительной техники - ОСП, позволяющий использовать один и тот же оптический процессор для решения различных практических задач путем оптического конфигурирования.

Разработаны и созданы высокопроизводительные устройства оптической обработки изображений и сигналов на основе ОСП для решения следующих прикладных задач: дешифрирования аэрокосмических фотоснимков размерностью 104x104 пикселов , распознавания изображений реальных сцен размерностью 512*512 пикселов , нейросетевой обработки изображений, обработки гидроакустических сигналов, включающей формирование характеристики направленности, спектральный анализ и адаптацию к локальным и глобальным помехам (количество гидрофонов - 103, диапазон частот 10гц — 16кгц, число пеленгов - 102). Перечисленные устройства внедрены в Сибирском НИИ оптических систем, ЛНПО «Океан-прибор», ПО «Завод Арсенал», Московском КБ киноаппаратуры, ГП «Гидроприбор». Голографическое контрольно-измерительное устройство, являющееся совместной разработкой ИАиЭ СО РАН и ЦКБ «Точприбор» (автор был ответственным исполнителем от ИАиЭ СО РАН) выпущено 11овосибирским приборостроительным заводом малой серией.

На защиту выносятся:

1. Принципы построения оптико-электронных сигнальных процессоров -нового класса оптических вычислительных систем.

2. Нетрадиционный подход к выполнению аналоговых оптических вычислений, основанный на использовании в качестве машинной переменной поляризационных характеристик (эллиптичности) световых потоков.

3. Оригинальные методы конвейеризации обработки информации в ОСП с параллельно-последовательной организацией вычислений, при которой осуществляется векторный (не матричный) ввод информации.

4. Новые принципы построения голографических конвольверов двумерных сигналов (изображений), основанные на использовании монохроматического пространственно некогерентного света.

5. Новые принципы построения голографических контрольно-измерительных устройств, в которых в качестве входного сигнала используется теневое поле контролируемого объекта.

6. Принципы нейросетевого моделирования (компьютерного и оптико-электронного) развития динамических процессов на поверхности Земли, позволяющего осуществлять адаптивный прогноз протекания процесса.

7. Экспериментальные и опытные образцы оптико-электронных процессоров для решения конкретных прикладных задач (распознавания изображений, обработки гидроакустических сигналов, контроля промышленных изделий) с вычислительной производительностью 10м

I "J

10 опер./сек.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзных школах-семинарах по оптической обработке информации (Горький, 1974, 1978; Рига, 1980; Минск, 1982; Киев, 1984; Фрунзе, 1986), на Международном симпозиуме по прикладной голографии (Прага, 1981); на X Международном конгрессе "Прикладная оптика" (Прага, 1981); на 1 Всесоюзной конференции "Оптическое изображение и регистрирующие среды" (Ленинград, 1982); на Всесоюзном семинаре по обработке аэрокосмических изображений (Москва, 1983); на Всесоюзных конференциях по оптической обработке информации (Ленинград, 1986; Фрунзе, 1990); на Всесоюзной школе-семинаре "Распараллеливание обработки информации" (Львов, 1979); на международных советско-американских семинарах по ог1тической обработке информации (Вашингтон, 1975; Новосибирск, 1977); на международных советско-западногерманских семинарах по оптической обработке информации (Новосибирск, 1982; Фрайзинг, 1983; Новосибирск, 1985); на Международном семинаре "Оптические вычисления" (Новосибирск, 1986); на Международном семинаре "Оптические информационные технологии" (Новосибирск, 1989); 4-й конференции "Распознавание образов и анализ изображений: новые информационные технологии" -РОАИ-4-98 (Новосибирск, 1998); VII Всероссийском семинаре "Нейроинформатика и ее приложения", (Красноярск, 1999); 5-й международной конференции "Распознавание образов и анализ изображений: новые информационные технологии" -РОАИ-5-2000 (Самара,2000); Всероссийской с участием стран СНГ конференции «Методы и средства обработки сложной графической информации», (Н.Новгород, 25-27 сентября, 2001); World Multiconference on Systemics, Cybernetics and Informatics (SCI 2001), Orlando, Florida, USA, 2001; 9 Всероссийском семинаре «Нейроин-форматика и ее приложения», (Красноярск, 5-7 октября, 2001); World Conference Automation, Control and Information Technology - ACIT2002). Russia, Novosibirsk, 2002.

Научно-исследовательской работе "Сфера-Перспектива", основанной на результатах диссертации, присуждено первое место на конкурсе прикладных НИР в Сибирском отделении РАН в 1989. г.

Личный вклад. Диссертация является обобщением работ по оптической обработке информации, выполненных автором в Институте автоматики и электрометрии СО РАН с 1970 г. по настоящее время. По всем работам, вошедшим в диссертацию, автор был руководителем или ответственным исполнителем. Автору принадлежат постановка и обоснование задач, предложение способов их решений. Макетные образцы оптико-электронных процессоров создавались коллективом сотрудников под руководством и при непосредственном участии автора. Главная концепция диссертации, определяющая принципы построения аналоговых оптических вычислительных устройств и оптико-электронных сигнальных процессоров, предложена и разработана лично автором.

Публикации, По теме диссертации соискателем лично и в соавторстве опубликовано^ печатных работ, в том числе - 23 авторских свидетельств. Результаты исследований и разработок изложены в 19 научно-технических отчетах.

1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

В настоящем разделе приводится краткая характеристика развития тематики оптической вычислительной техники. Автор настоящей работы стоял у истоков этой тематики и наиболее важные ее разделы нашли отражение в его работах. Поэтому история развития тематики будет изложена сквозь призму его работ. В оптической вычислительной технике в качестве машинной переменной (носителя информации) используется, некоторый параметр оптического сигнала :амплитуда, фаза, интенсивность, поляризация или длина световой волны. Хотя элементы оптических вычислений можно найти в давних работах, относящихся к началу века (корреляторы Мейера - Эпплера, Рамана) [1,2], первой работой, в которой описан настоящая оптическая вычислительная система, следует считать статью Ван дер Люгта с соавторами [3]. Голографический коррелятор Ван дер Люгта, обеспечивающий согласованную фильтрацию с помощью комплексного голографического фильтра, надолго стал символом и источником идей по оптической обработке информации. Его возможности в части распознавания образов были изложены в работе [4]. Поскольку ОЭП являются аналоговыми вычислительными устройствами, было очевидно, что важнейшим их параметром является точность вычислений. А для ее повышения прежде всего необходимо точно ввести входной сигнал - изображение. Очевидно, что наибольшую точность задания обеспечивает двухгра-дационное изображение. Первые работы в этом направлении были выполнены С. Томасом [5]. Автором с коллегами были развиты эти работы, в частности, предложены методы спектрального анализа с представлением знакопеременного сигнала в виде двухградационного изображения [6], вопросу распознавания сигналов, представленных в двухградационном виде посвящены работы [7,8,9, 10] и кандидатская диссертация автора [11]. На основе разработанных методов под руководством автора был создан действующий макет устройства с голограммной памятью для поиска веществ по их ИК-спектрам - одна из первых в стране реально действующая когерентно-оптическая система, сочетающая функции памяти и оптической обработки информации (информационно- поисковая система) [12].

Очевидно, что одной единственной операции, выполняемой голо-графическим процессором - вычисления функции свертки (корреляции) — слишком мало, чтобы называть его полноценным вычислительным устройством, поэтому дальнейшее направление разработок автора и его коллег-обогащение функциональных возможностей оптических процессоров, предназначенных для распознавания и улучшения качества изображений. В работах [13, 14] был предложена реализация одной из базовых операций обработки числовых массивов - умножение матриц. Однако эта операция должна выполняться в когерентном свете, а один из операндов должен быть представлен в виде голограммы. Все это резко ограничивало возможность реального применения этого метода. Поэтому в работе [15] автором совместно с П.Е. Твердохлебом были предложены оптические методы умножения матриц, положившие начало целому циклу работ в этой области [16, 17]. Один из операндов задается в виде массива некогерентных световых сигналов (особенно эффективно для этих целей использование матриц светодиодов), второй - в виде транспаранта, в том числе и управляемого.

В области распознавания существенным шагом явилась реализация варианта лингвистического подхода к распознаванию, предложенного и проанализированного в работах Р Нарамсимхана [18]. В разработанном и созданном под руководством автора устройстве поле наблюдения сканировалось последовательно^, 20]. Параллельный вариант распознавания изображений с применением метода распознавания, близкого к лингвистическому, разработан автором с коллегами и представлен в работе [21]. В дальнейшем он был усовершенствован в плане повышения универсальности [22]. Многие известные методы распознавания (метод потенциальных функций, метод компонент) требуют разложения распознаваемого объекта по некоторой системе функций (признаков). Реализации этой операции в оптике посвящены работы [23,24].

Улучшением качества изображений, необходимым прежде всего для их восстановления при искажении в процессе съемки, занимались многие специалисты. Строуком в работе [25] предложен метод инверсной фильтрации с помощью голографического фильтра, изготавливаемого довольно сложным способом (он состоит из двух точно совмещаемых компонент). В работе [26] автором с коллегами предложен метод инверсной фильтрации, в котором инверсный однокомпонентный голографический фильтр получается достаточно просто, за счет специальной технологии изготовления голограмм.

Все предыдущие работы основывались на линейных методах. В тоже время решение многих задач и распознавания, и улучшения качества требует нелинейного преобразования изображений. В зарубежных работах эта проблема была затронута в [27]. В работе [28] автором с Б.И. Спекто-ром был предложен совершенно оригинальный подход, основанный на использовании оптически линий задержки. Этот же принцип был использован для аффинных преобразований изображений, необходимых при распознавании изображений с неизвестными параметрами преобразования [29].

Приведенные выше работы были в основном теоретико - экспериментальными. Если в них присутствовала прикладная тематика, то она относилась к классу научных задач. Одним из первых применений когерентно - оптических работ в промышленности были разработки оптических контрольно-измерительных устройств. Фотоэлектрические методы контроля изделий были известны, однако они позволяли измерять только небольшое число параметров, поскольку использовали либо отдельные фотоприемники, либо линейки фотоприемников [30]. Для многоразмерного контроля сложных деталей их очень сложно настроить. Телевизионные системы имеют низкое быстродействие, ограничиваемое частотой кадров. Автором совместно с сотрудниками промышленного предприятия были предложены оптические, в том числе голографические методы контроля изделий [31]. Одной из первых таких разработок было создание опытного образца и выпуск малой серии прибора для контроля размеров деталей сложной формы с помощью голографического фильтра, на котором был записан эталон и поля допуска контролируемой детали [32]. В дальнейшем эти работы вылились в целое направление, развитое Ю.В. Чугуем с сотрудниками [31].

Вскоре стало ясно, что ввод обрабатываемой информации когерент-^-но-оптические вычислительные систему с помощью фототранспарантов неэффективен. Даже в случае обработки информации, зарегистрированной на фотоносителе, он требовал создания весьма громоздких устройств ( системы обработки аэрокосмических и астрономических снимков, созданные в Московском КБ киноаппаратуры и в Харьковской обсерватории занимали несколько метров в длину и включали объективы с апертурой до полуметра [35]. Оперативную обработку сцен, требуемую, например, в робототехнике, во многих военных приложениях (в головках самонаведения по изображению цели) они вообще исключали. Единственным выходом был оперативный ввод информации. Он обеспечивается пространственно-временными модуляторами света - управляемыми транспарантами (УТ), преобразующими пространственно модулированное электрическое поле в тот или иной оптический параметр - например, в пропускание или поворот плоскости поляризации. В литературе были описаны УТ, основанные на самых различных принципах: на основе жидких кристаллов [36], МДПДМ структур [37], электрооптических кристаллов [38,39] и т.д. Автором с сотрудниками были созданы и всесторонне исследованы одни из первые в стране электрооптические УТ типа PROM на основе кристаллов Bii2SiO20, совмещающих электрооптический и фотоэффекты [40, 41, 42, 43]. Выбор определялся тем, что, как было показано, УТ этого типа не только обеспечивают оперативный ввод информации в оптические вычислительные системы, но и являются эффективным средством обработки этой информации [44,45,46]. Существенным вкладом в эту область явились работы сотрудников Ленинградского Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе [47], разработавшие новый тип УТ — ПРИЗ (преобразователь изображений). Другой тип УТ с разделенными функциями фотоприемника и модулятора был исследован автором с коллегами в работах [48, 49]. В этих работах были не только приведены исследования УТ, но и описаны системы распознавания изображений, построенные на их основе.

Существенным элементом любого оптического процессора является пространственный фильтр. В основном голографические фильтры получались путем съемки в лазерном интерферометре. Зачастую это существенно ограничивало функциональные возможности фильтра. Одни из первых в стране синтезированные на компьютере голограммы, которые можно считать фильтрами, были получены В.А. Сойфером с сотрудниками [50 ]. Эта работа была одной из первых работ, положивших начало самарской школы оптических синтезированных фильтров [51].

В результате исследований, проведенных автором с коллегами, стало очевидным, что голографические системы весьма эффективны как средства обработки, причем их функциональные возможности существенно шире, чем вычисление функции корреляции. [52-55]. Было показано, что методы когерентной оптики позволяют реализовать и очень сложные преобразования информации, например, нелинейные интегральные операторы [56, 57]. Капитальным отечественным трудом, который подвел итог развитию когерентно-оптических опознающих устройств, явилась монография Г.И. Василенко [58].

Но практика эксплуатации голографических пространственно когерентных систем показала, что для создания практически применимых вычислительных устройств они мало пригодны: они сложны в настройке, капризны в эксплуатации, ненадежны, сильно шумят и к тому же требуют высококачественных (а следовательно, и дорогостоящих) оптических элементов. Первые работы по кардинальному изменению подхода к построению голографических конвольверов принадлежат А. Ломану и Ловента-лю.[59,60]. Они разработали принципы построения голографических процессоров, работающих в монохроматическом пространственно-некогерентном свете (их также называют иногда дифракционными процессорами интенсивности ДПИ) . Исследования в этом направлении были продолжены автором с сотрудниками (прежде всего с О.И. Потатуркиным [61]) и были изложены в работах [62, 63]. При таком переходе становятся недоступными некоторые функции, например, использование фильтров со знакопеременным импульсным откликом, однако было показано, что этот недостаток компенсируется предобработкой изображений с помощью управляемых транспарантов [64, 65, 66], в результате комбинация УТ с ДПИ становится функционально эквивалентны когерентному процессору.

Очевидно, что настоящим вычислительным устройством может называться только то, которое может выполнять полный набор алгебраических и логических операций, аналогично электронным аналоговым и цифровым вычислительным машинам. Однако в литературе на эту тему практически не было публикаций. Можно назвать работы Ли [67], Кассасента [68]. Первый подход к решению этой проблемы был обозначен в работе автором с коллегами [69], а полная концепция построения аналоговых оптических вычислительных машин, способных решать самые разнообразные вычислительные задачи, в которых в качестве операндов выступают двумерные функции времени — в работе автора [70]. В ней была разработана абсолютно новая концепция построения оптических АВМ, основанная на использовании машинной переменной в виде сдвига фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами (или, что то же самое, эллиптичность поляризации света световой волны) и было показано, что на этой основе можно создать полнофункциональный набор оптических модулей ОАВМ. Результаты дальнейших исследований в этой области были изложены в работах автора с сотрудниками [71, 72].

Идея перехода к некогерентному или частично когерентному освещению, опробованная в дифракционных корреляторах, оказалась весьма плодотворной, после нескольких развивающих ее работ [73,74], автором с сотрудниками были созданы некогерентные конвейерные процессоры, обеспечивающие высокую вычислительную производительность при существенно сниженных (по сравнению с когерентными параллельными процессорами) требованиями к элементной базе [75, 76, 77]. В этих работах наряду с традиционными методами оптической обработки информации были применены принципы конвейеризации вычислений на основе фотоэлектрических элементов со сдвигом зарядового рельефа — ПЗС матриц. Эти принципы впервые были предложены в работах [78, 79]. Применению конвейерных процессоров в прикладной оборонной тематике посвящены работы автором с коллегами [80, 81, 82].

Результаты работ автора в области оптической вычислительной техники были изложены в главе монографии [83].

Однако все разработанные и созданные процессоры являлись индивидуальными устройствами, предназначенными для решения конкретной задачи. Для новой задачи приходилось разрабатывать новое устройство. Некоторый подход к универсальности был изложен в работах [84, 85], однако область применения предложенных методов вычислений была ограничена. В электронике наряду с универсальными ЭВМ, предназначенными для решения любых задач, бурно развивалась ветвь цифровых сигнальных процессоров (ЦСП). Они менее универсальны, чем ЭВМ, зато при решении задач обработки сигналов существенно выигрывают по быстродействию.

Эти соображения привели автора к выводу, что естественным путем развития оптических вычислительных систем является создание оптико-электронных сигнальных процессоров - ОСП. Впервые принципы построения ОСП были изложены автором в работе [86]. Главной их особенностью является возможность конфигурирования для решения различных задач, при этом базовая структура процессора остается неизменной. Ав-торм с сотрудниками показано теоретически и экспериментально, что ОСП могут быть сконфигурированы на решение таких задач, как распознавание изображений, умножение матриц, спектральный анализ, обработка сигналов, передаваемых с помощью распространяющихся в пространстве волн и т. д. [87, 88, 89, 90]. Решению проблемы повышения точности ОСП посвящена работы [91, 92].

Одним из наиболее интересных применений ОСП является конфигурирование его на адаптивную обработку гидроакустических сигналов. Эти работы проведены под руководством автора в интересах ведущей организации в стране по гидроакустике ЛППО «Океанприбор», некоторые результаты их были представлены в работе [93].

Для того, чтобы ОСП могли конкурировать с быстро развивающимися ЦСП необходимо строить их на основе современной специализированной элементной базы. Это, в частности, позволило бы создать ОСП в интегральном исполнении. Поскольку в настоящее время это нереально, в последнее время работа в этом направлении идет по пути компьютерного моделирования ОСП в режиме решения пространственных задач, хорошо решаемых с помощью ОСП [94, 95, 96, 97, 98, 99]. В частности, были исследованы вопросы использования ОСП в режиме нейросетевого распознавания изображений [99,100]., разработаны модели развития динамических процессов на поверхности Земли (например, пожаров) [101, 102, 103,104,105,106,107] и способы конфигурирования ОСП для моделирования этих процессов.

Нам представляется, что многие разработки в области оптической вычислительной техники, изложенные в диссертации, будут востребованы в будущем, когда ограничения в области электронной вычислительной техники потребуют использования оптики. Характерными примерами такого развития оптических технологий явились эволюция устройств передачи информации по световолоконными линиям связи — область, где еще недавно царили электрические кабели, и устройств хранения информации, где наряду с магнитной памятью достойное место заняла и оптическая (оптические диски, в том числе перезаписываемые).

Выводы. В разделе описаны варианты реализации ОСП для решения различных задач. Представлены результаты экспериментального исследования ОСП, которые доказывают, что в таких областях, как распознавание изображений, контрольно-измерительная техника, нейросетевые системы, обработка гидроакустических сигналов использование ОСП вполне целесообразно. Основным их недостатком является сравнительно низкая точность, свойственная аналоговым устройствам, однако для достаточно широкого класса задач (в том числе и для приведенных выше) это не играет особой роли.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработаны методы построения нового класса вычислительных систем — оптические сигнальные процессоры (ОСП), позволяющие при одной и той же базовой структуре реализовать заданные алгоритмы обработки сигналов с помощью оптического конфигурирования. От обычных оптических процессоров они отличаются тем, что одна и та же базовая структура допускает конфигурирование ОСП для решения различных задач обработки сигналов.

2. Впервые разработаны методы оптических аналоговых вычислений, основанные на использовании в качестве машинной переменной поляризационных характеристик световых потоков, обеспечивающих выполнение базового набора математических операций для ОСП, в том числе вычитания и нелинейных преобразований, трудно реализуемых в традиционных оптических вычислительных системах.

3. Разработан и исследован оригинальный метод выполнения одной из базовых операций ОСП - свертки (корреляции) двумерных функций с помощью голографических конвольверов с пространственно-некогерентным освещением, обеспечивающих высокую точность вычисления свертки (корреляции) функций при существенно сниженных (по сравнению с пространственно-когерентными системами) требованиями к элементной базе процессора.

4. Разработаны и экспериментально исследованы методы конвейеризации ОСП, в результате теоретических и экспериментальных исследований показано, что в предложенных конвейерных ОСП, осуществляющих параллельно-последовательную обработку, обеспечивается

I "У высокая вычислительная производительность (до 10 опер/сек) при существенном технологическом упрощении ( по сравнению с параллельной обработкой ) элементной базы. Показано, что планарный вариант такого конвольвера может быть выполнен в виде чипа объемом 2x2* 1,5см3.

5. Разработаны и созданы ОСП для решения следующих прикладных задач: дешифрирования аэрокосмических фотоснимков размерностью пикселов2, распознавания изображений реальных сцен размерностью 512x512 пикселов , нейросетевой обработки изображений, обработки гидроакустических сигналов, включающей формирование характеристики направленности, спектральный анализ и адаптацию к локальным и глобальным помехам (количество гидрофонов - 103, диапазон частот 10гц- 16кгц, число пеленгов - 102;

6. Предложены, разработаны и подтверждены путем компьютерного моделирования принципы прогнозирования с помощью ОСП развития динамических процессов на поверхности Земли, основанного на использовании нейросетевой идеологии (размерность области распространения процесса 512x512 пикселов ).

7. Разработаны оптико-электронные голографические методы и создано устройство для контроля изделий сложной формы, обеспечивающее наибольшее значение погрешности контроля деталей в нескольких сечениях 10 мкм на максимальном размере 40 мм при производительности 1200 дет/мин. Выпущена малая серия таких устройств. Устройство стало родоначальником серии разработок по параллельному контролю промышленных изделий, развиваемому в КТИ НП.

Совокупность представленных выше теоретических и экспериментальных результатов является крупным достижением в развитии нового научного направления «Оптическая обработка информации».

1. Meyer-Epler W., Dauris G. Two-dimensional photgraphi autocorrelation. - In. Third London Symposium on Information Theory. (Ed. by Colin Cherry. London, 1959).

2. Kovaszny L.S, Arman A. Optical autocorrelation measurment of two- dimensional random patterns. - Rew, Sci. Instr.,, v. 28, 10. (1957)

3. Lugt Vander A,, Rots F. В., Klooster A. Character-reading by optical spatial filtering. - "Opt. and Electro-opt. Inform. Proc", (1965)

4. Коронкевич В.П., Нежевенко Е.С, Твердохлеб П.Е. Некоторые возможности построения классификаторов изображений Автометрия 3 (1970).

5. СЕ. Thomas. Optical Spectrum Analis of Large Space Bandwith Signals. Applied Optics, v.5, N. 11, 1966.

6. И.С Гибин, А.Г. Козачок, Е.С Нежевенко, Ю.Н. Солодкин, П.Е. Твердохлеб, Ю.В. Чугуй. Анализ спектров одномерных сигналов оптическим методом// Автометрия. 1971 .№ 1.

7. Е.С Нежевенко. Вычисление меры близости в системах оптической пространственной фильтрации// Труды X Всесоюзной конференции по автоматическому контролю и регулированию. Новосибирск, «Наука», 1971.

8. Е.С. Нежевенко, Ю.В. Чугуй. К вопросу сравнения разномасштабных контурных изображений// Труды X Всесоюзной конференции по автоматическому контролю и регулированию. Новосибирск, «Наука», 1971.

9. Г.А. Воскобойник, И.С Гибин, Е.С Нежевенко. Применение когерентных оптических вычислительных устройств для решения задач информационного поиска. Автометрия. 1971.№1.

10. E.G. Нежевенко. Определение близости функций в когерентных оптических вычислительных устройствах// Автометрия. 1971 .№6.

11. Нежевенко E.G. Когерентно-оптические методы распознавания сигналов с двухградационной формой представления// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Новосибирск, 1974.

12. Г.А. Воскобойник, И.С. Гибин, В.П. Коронкевич, E.G. Нежевенко, П.Е. Твердохлеб, Ю.В. Чугуй. Устройство с голограммной памятью для поиска веществ по их спектрам// Оптика и спектроскопия. 1971. ТомХХХ, ВЫП.6.

13. R. А. Heinz, I. О. Art man, S. М. Lee. Matrix Multiplication by Optical Methods.— Applied Optiics, 1970, v. 9, № 9.

14. D. P. Jablonowski, R. A. Heinz, I. O. A г t m a n. Matrix Multiplication by Optical Methods. Experimental Verification.— Applied Optics, 1972, V. 11, № 1.

15. Нежевенко E.G., Твердохлеб П.Е.. Умножение матриц оптическим методом// Автометрия. 1972.№6.

16. Кривенков Б.Е., Михляев О.Ф., ЧугуИ Ю.В., Твердохлеб П.Е. Некогерентная оптическая система для выполнения матричных преобразований. - Автометрия, 1975, 3, с. 90 - 98.

17. Михляев В., Твердохдеб И.Е., Чугуй Ю.В. Линзо-растровая некогерентная оптическая система для матричных преобразований. -Оптика и спектроскопия, 1978, т. 44, J» 2, с.ЗЗЗ.

18. Нарамсимхан Р. Лингвистический подход к распознаванию образов// Автоматический анализ сложных изображений/Под ред. Э.М,Бравермана.-М.: Мир, 1969.

19. Карпова О.М., Нежевенко E.G., Уманцев Г.Д.. Распознавание изо- бражений известной формы на фотоснимках. Автометрия. 1975.№3.

20. Выдрин Л.В., Веряскин Ф.Ф., Давыдов В.Т., Мантуш Т.Н., Нежевенко Е.С., Панков Б.Н.. Оптико-электронный процессор для распознавания изображений// Автометрия. 1975 .№3.

21. Козлов О.А., Нежевенко Е.С., Потатуркин О.И.. Распознавание изображений в когерентно-оптических системах с применением контурных эталонов// Автометрия. 1976.№6.

22. Нежевенко Е.С., Потатуркин О.И.. Реализация дисперсионного алгоритма распознавания средствами когерентной оптики// Автометрия. 1979.№5.

23. Гибин И.С, Нежевенко Е.С., Потатуркин О.И., Твердохлеб П.Е.. Когерентно-оптические устройства для обобщенного спектрального анализа изображений// Автометрия. 1972,№6.

24. Нежевенко Е.С., Потатуркин О.И., Твердохлеб П.Е.. Линейные оптические системы для выполнения интегральных преобразований общего вида// Автометрия. 1972.№6.

25. Д ж. Строук. Оптические вычисления.- «Автометрия», 1973, № 5.

26. Василенко Г.И., Мануильский А.Д., Нежевенко Е.С., Тройников А.И.. Оптимальное голографическое восстановление качества изображений// Автометрия. 1975.№3.

27. Sing H.Lee Mathematical operations by optical processing. - Optical Engineering, 1974, 13, N 3, p. 196-208.

28. Нежевенко E.C., Спектор Б.И.. Оптическое нелинейное преобразование изображений// В сб. Голография и обработка информации. Наука. Ленинград, вып.2, 1976.

29. Нежевенко Е.С., Спектор Б.И.. Афинные преобразования изображе- НИИ в оптических системах с обратной связью// Автометрия. 1976.№6.

30. W.J. Coleman F.E., Reich. High-speed profile measurement with electro- optics. - "Optical Engineering", 1976 ,v. 15, N 1

31. Болдырев И.С, Бычков P.M., Буторин B.A., Волков В.И,, Коронкевич В.П., Нежевенко E.G.. Контроль размеров деталей сложной формы// Автометрия. 1976.№3.

32. Бычков P.M., Марченко В.Г., Михляев СВ., Нежевенко E.G., Пота- туркин О.И., Соловьев И.Г.. Оптико-электронная система для контроля размеров деталей сложной формы// Препринт ИАиЭ СО АН СССР, 1980, №109.

33. Вертопрахов В.В., Михляев СВ., Юношев В.П., Чугуй Ю.В. Оптико- цифровая система промышленного контроля // Автометрия.-1983.-№4.-с.53-59.

34. Богомолов Е.Н., Вертопрахов В.В., Юношев В.П., Чугуй Ю.В. Быстродействующее оптическое контрольно-измерительное устройство // Измерительная техника.-1985 .-№ 11 .-с.22-23.

35. Дудинов В.Н., Цветкова B.C., Кришталь В.А., Шпилинский Л.Ф. Обработка аэрофотоснимков когерентно-оптическими методами. - Труда Н.-и. центра изучения природных ресурсов, 1977,

36. Ковтонюк Н.Ф., Думаревский Ю.Д., Хазанов В.К. Оптически управляемые транспаранты на структурах МДПДМ из высокоомного арсе-нида галлия и жидкого кристалла// Электронная техника. Микроэлектроника.- 1981.- № 5,- G.82,

37. GrenotM., Pergale I., Donjon., Marie G. New Electro-Optic Light Valve Device for Image Storage and Processing.— Appl. Phys. Lett., 1972, vol. 21, p. 83.

38. Lipson S.G. Nesenson P. Imaging characteristic of the Itek PROM.- Appl. Opt., 1974, 13, №9, p. 2052.

39. Клипко А.И., Котляр П.Е., Нежевенко E.G., Фельдбуш В.И., Шибанов B.G.. Пространственно-временные модуляторы света на монокристаллах Bii2Si02o// Автометрия. 1976.№4.

40. Грехов Ю.Н., Котляр П.Е., Нежевенко E.G., Фельбдбуш В.И., Шадеев Н.И.. Пространственно-временные модуляторы света на монокристаллах Bii2Si02o// Письма в ЖЭТФ, т2, 1976.

41. Котляр П.Е., Нежевенко E.G., Фельдбуш В.И.. Пространственно- временной модулятор света для ввода изображения в когерентно-оптические системы// G6.: Пространственные модуляторы света. Л:Нука, 1977.

42. Котляр П.Е., Нежевенко E.G., Фельдбуш В.И.. Принцип построения и экспериментальное исследование динамических транспарантов на эффекте фотоиндуцированного двулучепреломления в монокристаллах// Известия АН GGGP, серия физическая. 1977, т.41, №4.

43. Котляр П.Е., Нежевенко E.G., Опарин А.И., Фельдбуш В.И. Многофункциональные устройства обработки оптической информации на основе управляемых транспарантов// Тезисы докладов II Всесоюзной школы по оптической обработке информации. Горький, 1978,

44. Котляр П.Е., Нежевенко E.G., Опарин А.И., Фельдбуш В.И. Дифференциальные управляемые транспаранты для обработки оптической информации// В кн. «Оптическая обработка информации». Л: ЛИЯФ, 1979.

45. Нежевенко Е.С., Фельдбуш В.И., Шипов П.М.. Пространственно- временные передаточные характеристики управляемого транспаранта ПРИЗ// Автометрия. 1987.№2.

46. Петров М.П., Степанов СИ,, Хоменко А.В. Фоточувствительные электрооптические среды в голографии и оптической обработке информации.-Л.:Наука, 1963.

47. Дун А.З., Меркин Ю.,Нежевенко Е.С., Опарин А.И., Потатуркин О.И., Фельдбуш В.И.. Исследование фотоэлектрического модулятора света в режиме обработки изображений// Автометрия. 1982, №5.

48. Гибина Л.А., Нежевенко Е.С., Опарин А.Н., Потатуркин О.И. Оптико- электронная система с оперативным вводом и предварительной обработкой распознаваемых изображений//Автометрия.-1984.-№ 2.-С.53-62.

49. Давыдов В.Т., Нежевенко Е.С.. Спектральный анализ изображений в оптико-электронном процессоре// Автометрия. 1977.№5.

50. Козик В.И., Нежевенко Е.С, Литвицев В.И., Хоцкин В.И.. Оптико- электронный процессор для распознавания изображений// В кн. «Оптическая обработка информации». Л: ЛИЯФ, 1979.

51. Нежевенко E.G., Хоцкин В.И.. Параллельно-последовательный метод распознавания изображений в когерентно-оптических системах// Автометрия. 1976.№6.

52. Нежевенко Е.С., Спектор Б.И. Потатуркин О.И. Хоцкин В.И.. Параллельно-последовательный оптический метод обработки информации// Труды школы-семинара «Распараллеливание обработки информации». Львов, 1979.

53. Нежевенко Е.С., Потатуркин О.И.. Метод реализации нелинейных операторов средствами когерентной оптики//Автометрия. 1979.№1.

54. Нежевенко Е.С., Потатуркин О.И.. Нелинейная обработка оптических сигналов с применением позиционного кодирования// В кн. «Оптическая обработка информации». Л: ЛИЯФ, 1979.

55. Василенко Г.И. Голографическое опознавание образов. Сов.радио, 1977.

56. Lohmann A.W. Matched filtering with self-luminous objects// Appl. Opt.- 1968.-V.7,n.3.-P. 561-563.

57. Chavel P., Lowenthal S, A method of incoherent optical image processing using syntetic holograms//JOSA. -1976. -V. 66.

58. Potaturkin 0.1. Incoherent diffraction correlator with a holographic fil- ter//Appl.Opt.-I979.-V.I8,n.24.- P. 4203.

59. Нежевенко E.C., Литвинцев В.И., Хоцкин В.И.. Экспериментальное исследование голографического коррелятора с пространственно-некогерентным освещением// Тезисы докладов II Всесоюзной школы по оптической обработке информации. Горький, 1978.

60. Khotzkin V.I., Nejevenko E.S., Potaturkin 0,1. // Coherent Intensity correlate//Journal of Optics (Paris), vl 1, 1980, №5.

61. Khotzkin V.I., Nejevenko E.S., Potaturkin O.I.. Image Recognition in Dif- Diffraction Intensity Correlator/ZOptica Applicata, v.Xl, 1981,№1

62. Нежевенко E.G., Потатуркин О.И. Хоцкин В.И.. Предварительная обработка и корреляция изображений в некогерентном дифракционном корреляторе// Тезисы докладов III Всесоюзной школы по оптической обработке информации, Рига, 1980.

63. Нежевенко E.G., Потатуркин О.И., В.И.Хоцкин. Распознавание изображений в дифракционных корреляторах интенсивности// В кн.: «Применение методов оптической обработки информации». Л:Наука, 1980.

64. Sing H.Lee, Mathematical operations by optical processing. Optical Engineering, 1974, 13, N 3, p. 196—208.

65. Casasent D., Sterling W, An hybrid optical/digital processors: hardware and applications. - IEEE Trans. Comput,»,1975, v.C-24, p.348-357.

66. Kotljar P.E., Nejevenko E.S., Spector B.I., Feldbush V.I.. Optical processing in Feedback system// Optical Information processing , v.2, 1978, Plenum Press, New York and London.

67. Нежевенко E.G.. Новый подход к оптической аналоговой вычислительной технике// В кн. «Оптическая обработка информации». Л: ЛИЯФ, 1979.

68. Гофман М.А., Нежевенко E.G.. Управляемые транспаранты в режиме нелинейного преобразования изображения//В кн.: «Применение методов оптической обработки информации». Л:Наука, 1980.

69. Gofman М.А., Nejevenko E.S.. Principles of Gonstructing Optoelectronic Active Feedback Gomputing Systems//Optics, 67, 1984,

70. Литвинцев В.И., Нежевенко E.G.. Обработка изображений в некогерентном корреляторе с матричным излучателем// В кн: «Оптико-электронные методы обработки изображений». Л:Наука, 1982. « 71. Козик В.И., Нежевенко Е.С., Попов Ю.А., Потатуркин О.И., Сутягин В.Г.. Обработка изображений с использованием видеопроцессора и светодиодного коррелятора. Автометрия, № 3, 1985.

72. Гофман М.А., Нежевенко Е.С.. Конвейерные оптико-электронные процессоры// Тезисы докладов У Всесоюзной школы по оптической обработке информации. Киев, 1984,

73. Гофман М.А., Коржов Е.И., Нежевенко Е.С., Полежаев В.В.. Оптико- электронный конвейерный коррелятор// Тезисы докладов У1 Всесоюзной школы-семинара по оптической обработке информации, Фрунзе, 1986.

74. Гибина Л.А., Гофман М.А., Нежевенко Е.С., Фельдбуш В.И,. Экспериментальные исследовния оптико-электронного конвейерного коррелятор// Тезисы докладов У1 Всесоюзной школы-семинара по оптической обработке информации, Фрунзе, 1986.

75. Бахрах Л.Д., Есепкина Н.А., Лавров А.П. Оптические процессоры со сканирующими ПЗС-фотоприемниками// Современное состояние и перспективы оптических методов передачи, хранений и обработки информации,-Л.: Наука, 1984.-С.211-223.

76. Гибин И.С, Разумова И.И., Нежевенко Е.С., Юрченко И.С.. Вопросы оборонной техники (ВОТ), серия 10, вьш.11(199), 1984.

77. Гибин И.С, Разумова И.И., Нежевенко Е.С., Потатуркин. ВОТ, се- рия17, вып.1(5), 1985.

78. Гофман М.А., Коржов Е.И., Нежевенко Е.С., Полежаев В.В.. Оптико- электронный конвейерный коррелятор изображений с оперативной записью эталонов// Тезисы докладов на I Всесоюзной конференции по оптической обработке информации. Ленинград, 1987.

79. Optical Processing and Computing/ E.S. Nezhevenko., J.W.Goodman, P.E. Tverdokhleb and other; San Diego: Academic Press, Inc. 1988.

80. Psaltis D. Two-dimensional optical processing using one-dimensional input devices/ZProcof the 1EEE.-1984.-V.72, n.7- P.762-774.

81. Accurate, numerical computation by optical convolution/ Psaltis В., Case- sent D., Neft D.t Carlotto M.//Proc.of, the БР1Е,- 1986,- V.6I4.- P.170-175.

82. Нежевенко B.C.. Оптико-электронные сигнальные процессо- ры//Тезисы доклада на I Всесоюзной конференции по оптической обработке информации. Ленинград, 1987.

83. Гибина Л.А., Гофман М.А., Нежевенко Е.С., Фельдбуш В.И.. Обработка изображений и сигналов в оптико-электронных сигнальных процессорах// Тезисы докладов на I Всесоюзной конференции по оптической обработке информации. Ленинград, 1987.

84. Гибина Л.А., Гофман М.А., Нежевенко Е.С., Фельдбуш В.И., Экспериментальные исследования оптико-электронных сигнальных процессоров в режиме обработки изображений и сигналов// Автометрия. 1989. №3.

85. Gofman М.А., Nejevenko E.S. and Feldbush V.I.. Optoelectronic Signal Processor with a Bit-Analog Principle of Coding// Pattern Recognition and Image Analysis. 1999. Vol.9, N1.

86. Гофман М.А,, Нежевенко E.C., В.И.Фельдбуш.//Судостроительная промышленность, серия 10, вып.26, 1988.

87. Каминский СВ., Нежевенко Е.С.. Оптико-электронный вычислительный комплекс для обработки сигналов в реальном времени// Тезисы доклада на II Всесоюзной конференции по оптической обработке информации.Фрунзе, 1990.

88. Kozik V.I., Nezhevenko E.S. and Potaturkin O.I. A Neural Network Method for Image Recognition Employing Spatially Invariant Operators // Pattern Recognition and Image Analysis. 1999. Vol.9, N1.

89. Kozik V.I. and Nezhevenko E.S. A Neural Network Image Recognition System on the Basis of an Optoelectronic Convolver// Pattern Recognition and Image Analysis. 1999. Vol.9, N1.

90. В.И. Козик В.И., Е.С. Нежевенко Е.С., О.И. Потатуркин О.И.. Распо- знавание изображений в нейрокомпьютерном оптоэлектронном про-цессоре//Автометрия, №6, 1999.

91. V. I. Kozik, E. S. Nezhevenko, and O. I. Potaturkin Prediction of Dynamic Processes at the Earth's Surface by Their Multispectral Stereoimages // Pattern Recognition and Image Analysis Vol. 11, No. 2, 2001, p. 323-326.

92. V.I, Kozik, E.S. Nejevenko. Neural Network Simulation of Dynamic Processes Above Ground. //Proc. World Conference Automation, Control and Information Technology - ACIT'2002). Russia, Novosibirsk, 2002, pp.l96-200,

93. Коул Б.К. Цифровые методы и средства в обработке сигналов // Электроника. - 1985. - №18. ЮЗ.Гунь Суньюань. Систолические и волновые матричные процессоры для высокопроизводительных вычислений // ТИИЭР. - 1984,- 72, №7,

94. Tufte О. N., Chen D., IEEE Spectrum., № 10, 26 (1973).

95. Сонин А. С, Василевская А. С , Электрооптические кристаллы, Атомиздат, М., 1971.

96. Ballman А. А., J. Cyst. Growth, № 1, 37 (1967).

97. Сафонов А. И., Варышев А., Никифорова Т. И., Антонов Г. И., Федулов А.,Кристаллография, 13, 914 (1968).

98. Литвин Б. Н., Шалдин Ю. В., Питовранова И. Е., Кристаллография, 13, 1106(1968).

99. Я.З. Цыпкин. Адаптация и обучение в автоматических системах. — М.:-«Наука». 1968.

100. Я. И, Хургин, В. П. Яковлев, Финитные функции в физике и технике. М., «Наука», 1971.

101. W. Не 1 Strom. Image Restoration by the Method of Least Squares.— "JOSA", 1967, V. 57, p. 297—303.

102. JI. M. CopoKO. Основы голографии и когерентной оптики. М., «Наука», 1971.

103. Многоканальный голографический коррелятор интенсивности с квазимонохроматической ЭЛТ // Коржов Е.И., Опарин А.Н., Полежаев В.В., Нотатуркин О.И.//Автометрия.- 1987,- № 2,- 8-17.

104. Holographic intensity correlator using a laser cathode-ray tube. Potaturkin O.I., Spector B.I„ Kozlovsky УЛ. et al // Opt.Com.- V.40, n.3.- P.164-168.

105. Mark A. Neifeld. Optical dual-scale architecture for neural image recognition // Appl. Opt., V.34, № 26.

106. В. А. Ковалевский. О корреляционном методе распознавания.- В кн.: Читающие автоматы и распознавание образов. Киев, «Наукова думка», 1965.

107. Томас. Непараметрические методы обнаружения сигналов.- «ТИИЭР», 1970,№5.

108. Д ж. Бендат, А. Пирсол. Измерение и анализ случайных процессов. М., «Мир», 1971.

109. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники.- М.: Радио и связь, 1989.

110. Фукунага К. Введение в статистическую теорию распознавания образов.- М.: Наука, 1979.

111. Ковалевский В.А. Методы оптимальных решений в распознавании изображений.- М.:Наука,1976.

112. Гаек Я., Шидак 3. Теория ранговых критериев/Под ред.Большева Л.Н.-М.: Наука, 1971.

113. Ковалевский В.А. Распознавание образов: эвристика или наука?- Киев. :ИК АН УССР, 1970.

114. High-resolution camera // Laser Focus World, 1997, v.33, N1, p.l56.

115. Lerner E.J. Laser diodes and LEDs light optoelectronic devices // Laser Focus World, 1997, v.33, N2, pp. 109-117.

116. Miniature display//Laser Focus World, 1997, v.33, N2, p.212.

117. Shaped-output lamps // Optoelectronics World, Supplement to Laser Focus World, May 1998, p. 18.

118. Козик В.И., Твердохлеб П.Е. 3-D оптические интегральные схемы ассоциативной памяти // Автометрия, 1993, N3, стр. 44-52.

119. В.Г. Гусев. Системы пространственно-временной обработки гидро- акустической информации. — Л.: «Судостроение» 1988

120. Уидроу Б., Мантей Р., Гриффите Л. Адаптивные антенные системы // ТИИЭР.1967.Т.55, №12. с.49-53. «

121. Г.А. Доррер. Математические модели динамики лесных пожаров. - М.: "Лесная промышленность", 1979.

122. Toffoli, Т. & Margolus N., Celular Automata: А New Environment for Modelling.- MIT Press, Cambridge, Ma, 1987.

123. Ф. Розенблат. Принципы нейродинамики.-М: "ИЛ", 1965.

124. Воскобойник Г.А., Нежевенко B.C., Твердохлеб П.Е., Чугуй Ю.В.. Оптический когерентный коррелятор. Авторское свидетельство №300883. (Приоритет от 7.07.70).

125. Гибин И.С, Козачок А.Г., Нежевенко Е.С., Солодкин Ю.Н., Твердохлеб П.Е., Чугуй Ю.В.. Оптический анализатор спектов. Авторское свидетельство №332474. (Приоритет отЗ.08.1970). Бюллетень изобретений №18,1970.

126. Салов Г.А., Нежевенко Е.С., Твердохлеб П.Е., Уманцев Г.Д., Шатун В.В.. Оптический адаптивный классификатор. Авторское свидетельство №335706. (Приоритет от18.12.1970). Бюллетень изобретений №13,1972.

127. Гибин И.С, Нежевенко Е.С., Спектор Б.И.. Способ нелинейного преобразования изображений. Авторское свидетельство № 525043. (Приоритет от 3.08.1974). Бюллетень изобретений №197.

128. Гибин И.С., Нежевенко Е.С., Потатуркин О.И., Твердохлеб П.Е.. Способ обобщенного спектрального анализа изображений. Авторское свидетельство № 369587. (Приоритет от 3.08.1971). Бюллетень изобретений №10,1973.

129. Нежевенко Е.С., Спектор Б.И.. Способ нелинейного преобразования изображений. Авторское свидетельство № 525043. (Приоритет от 3.08.1974). Бюллетень изобретений №197.

130. Буторин В.А,, Бычков P.M., Волков В.И., Нежевенко Е.С.. Способ контроля линейных размеров датчико Авторское свидетельство № 575911. (Приоритет от 14.07.1977).

131. Гибин И.С., Котляр П.Е., Нежевенко Е.С., Разумова И.И., Фельдбуш В.И. Изобретение. Авторское свидетельство № 148855. (Приоритет от 19.11.1979).

132. Нежевенко Е.С., Спектор Б.И., Прибыловский А.С. Устройство для оптической обработки информации. Авторское свидетельство № 964666. (Приоритет от 23.03.1981).

133. Нежевенко Е.С., Спектор Б.И., Прибыловский А.С. Устройство для обработки оптической информации. Авторское свидетельство № 964667. (Приоритет от 23.03.1981).

134. Гибин И.С, Нежевенко Е.С.. Изобретение. Авторское свидетельство № 177750. (Приоритет от 22.08.1979).

135. Козик В.И., Нежевенко E.G., Спектор Б.И., В. И. Фельдбуш. Устройство для преобразования изображений. Авторское свидетельство № 1088517. (Приоритет от 24.11.1982).

136. Котляр П.Е., Нежевенко E.G., Спектор Б.И., В. И. Фельдбуш. Пространственно-временной модулятор света. Авторское свидетельство №1103289. (Приоритет от 3.09.1982).

137. Гибин И.С., Нежевенко E.G.. Голографическое устройство для обработки изображений Авторское свидетельство №1139294. (Приоритет от 23.08.1989).

138. Гибин И.С, Нежевенко Е.С., Гофман М.А., Финогенов Л.В.. Авторское свидетельство №225259. (Приоритет от 23.08.1989).

139. Коржов Е.И., Нежевенко E.G., Михайлик А.К., Пантелеенко В.В.. Авторское свидетельство №231638 (Приоритет от 25.051984).

140. Коржов Е.И., Невский А.П.,Нежевенко E.G., Пантелеенко В.В., Полежаев В.В., Потатуркин О.И.. Авторское свидетельство №246322 (Приоритет отЗ 1.01.1986).

141. Гофман М.А., Коржов Е.И., Нежевенко E.G., Михайлик А.К., Пантелеенко В.В.. Авторское свидетельство №278331 (Приоритет от 28.09.1987).

142. Нежевенко E.G., Пастух Г.И., Пен У.Ф., Хоре шков Ю.В., Шмарев Е.К.. Авторское свидетельство №305914 (Приоритет от 12.01.1989).

143. Гофман М.А,, Нежевенко E.G., Фельдбуш В.И. Авторское свидетельство №319258 (Приоритет от 1.03.1989).