Аналого-цифровой преобразователь изображений

 

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Зю9 G 02 F 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

1 (21) 3360791/18-25 (22) 02.12.81 (46) 15.07.83. Бюл. И 26 (72 ) В.А. Смирнов и Ю.Г. Беров (53) 681.732.1270:681 ° 325.,3085 °, .5(088.8) (56) 1. Нестерихин И.E. и др. Техническое обеспечение фотограмметрического автомата "Зенит". "Автометрия", 1977, f< 3, с. 6-51.

2. Авторское свидетельство СССР

М 331558, кл. G 02 F 7/00, 1970 (прототип). (54)(57)- АйАЛОГО-ЦИфРОВОй ИЮБРАЗ0ВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЙ, включающий модулятор света, соединенный с электрон" ной схемой управления преобразователем, отличающийся тем, „„SU„„1029120 А что, с целью повышения быстродействия, в преобразователь введены оптическое пороговое устройство, содер" жащее матрицы фотоприемников, излучатели света и пороговые усилители, мультипликатор изображений и оптически управляемые транспаранты с памятью, причем каждый из фотоприемников электрически соединен с соответствующим ему излучателем света через пороговый усилитель, а оптическяй выход модулятора соединен через пороговое устройство с входом мультипликатора изображений, к выходам которого подключены оптически управляемые транспаранты, соедййенные с электрон- с: ной схемой управления преобразовате" лем, 102 1

Изобретение относится к оптоэлект" ронной технике и может быть использовано в системах обработки изобраие" " ний.

Известны аналого-цифровые преобразователи (АЦП) оптических изображений, характеризующиеся тем, что в них преобразование изображений осуществ ляется последовательно точка за точкой 1.1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является аналого-цифровой преобразователь изображений, включающий модулятор света, соединенный со схемой управле- 15 ния преобразователем. Этот преобразователь содер>нит фотосчитывающую головку с фотоэлектрическим преобразователем. Головка может перемещаться вдоль поверхности носителя 20 изображения. Фотоэлектрический преобразователь предназначен для преобразования величины яркости точек изображения в электрический сигнал, который затем преобразуется в двоичный 25 электрический код электронной схемой P2).

Однако данное устройство обладает низким быстродействием (не более

10 +10 точек в секунду). Это связа"

ЗО но, во-первых, с механическим перемещением считывающей головки вдоль поверхности носителя изображения, а, во-вторых, с тем, что изображение кодируется последовательно точка за точкой.

Целью изобретения является увеличение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь изображений, содер>нащий модуля40 тор света, соединенный с электронной схемой управления преобразователем, введены оптическое пороговое устройство, содержащее матрицы фотоприемников, излучатели света и поро45 говые усилители, мультипликатор,из6б" ражений и оптически управляемые транспаранты с nBMRTb>0> nðè÷eè каждый из фотоприемников электрически связан с соответствующим ему излучателем света через пороговый усилитель, а оптический выход модулятора соеди- " нен через nopot-oE>oe устройство с входом мультипликатора изображений, к выходам которого подключены оптически управляемые транспаранты, соеди" ненные с электронной схемой управле-. ния преобразователем, 20

Пороговое устройство выполнено в виде матрицы фотоприемников, матрицы излучателей света и пороговых усилителей так, что каждый из фотоприемников электрически связан с соответствующим ему излучателем света через пороговый усилитель. Пороговое устройство слу>нит для выделения из изображения точек. с яркостью выше пороговой величины, Транспаранты позволяют производить арифметическую one" рацию вычитания изобра>нений, а так-же запоминать записываемое на них изображение. На этих транспарантах формируется выходной двоичный код, причем каждый транспарант соответствует своему разряду кода.

На чертеже представлена принципиальная схема аналого-цифрового преобразователя серь>х оптических изображений в двоичный оптический четырехразрядный код. устройство состоит из модулятора входного светового потока 1. Модулятор дол>нен обеспечивать ослабление входного потока равномерно по всему полю изобаржения. Модулятор также оптически связан с пороговым устройот> вом 2, которое содержит матрицу Фбтоприемников 3, матрицу излучателей света 4 и пороговые усилители 5. Матрица фотоприемников может быть выпол-. нена в виде матрицы фотодиодов, а матрица излучателей - e виде матрицы светодиодов. Каждь>й из фотодиодов матрицы электрически связан с соответствующим светодиодом через электронную схему порогового усилителя.

Все усилители матрицы настроены,на один и тот же порог. Выход порогово"

ro устройства подсоединен на вход мультипликатора изображений 6, который выполнен, например, из световолокон так что из любой точки вход- ной плоскости мультипликатора выходят четыре световолокна. Каждое волокна подводится к одному из четы-рех выходных окрн мультипликатора, При этом все точки входного окна соединяются световолокном с соответствующими им точками выходных окон.

К выходам мультипликатора подсоединены оптически управляемые транспаранты с памятью 7-10. Транспаранты могут быть, например, типа РВОМ, Оптически управляемые транспаранты

7-10, а также модулятор света 1 управляются электрическими сигналами, вырабатываемыми электронной схемой

Ц выше первой, затем" второй, третьей и т.д. градацией яркости, Это иэображение с помощью мультипликатора подается на оптцчвски управляемые транспаранты, запись на которые с нужным знаком ведется íà определенных тактах. На первый транспарант, соответствующий младшему разряду двоичного кода, запись производится через такт, на второй - через два,.на следующий - через четыре, на четвертый - через восемь тактов. Номера тактов, когда производится запись на каждый из четырех транспарантов, подаются двоичным счетчиком, входящим в схему управления 11. Через 16 тактов процесс кои дирования заканчивается. Оптическии двоичный кад оказывается записанным на транспаранты. Таким образам, устройство позволяет записывать на выходные транспаранты одновременно все точки входного изображения, имеющие определенную яркост ь.

Иодулятор совместно с пороговым устройством позволяет выделять точки с определенной яркостью, а сигналы, идущие с двоичного счетчика устройства управления 1-1, служат для распределения ва времени и по разрядам (транспарантам) операций записи и стирания вЫделенных точек. Результаты кодирования следующие. Информация о яркости точки с координатами з., ) входного изображения содержится в ячейках с номером i, g четырех транспарантае и представлена двоичным четырехразрядным кодом, записанным в зти ячейки. Йа каждом из транспарантов оказывается записанным свой разряд двоичного кода.

Для выяснения технико"зкономической эффективности предлагаемого устройства целесообразно провести сравнение ега быстродействия с быстро.действием базового устройства - фотограмметрическога автомата "Зенит".

В качестве кодируемого изображения берем стандартное телевизионное изображение, Такое.изображение содержит более 10 точек и не более 100 градаций яркости. Быстродействие .злектраннага сканирующего устройства автомата "Зенит" составляет 10 точек в секунду, у которого время преобразования изображения пропорционально количеству точек в изображении. В предлагаемом устройстве преобразование изображения осуществляется за

3 162912 управления 1 1 . Электройная схема управления может быть выполнена в виде генератора тактовых-.импульсов двоичнога четырехраэрядного счетчи-. ка функцианальнага преобразователя - 5 и схем формирования импульсов записи на транспаранты. Генератор подсоединен на вход двоичного счетчи" ка, а выходы счетчика соединены через схемы формирования импульсов с электрическими входами транспарантов и через функциональный. преобразователь .с управляющим входом модулято" ра 1. функциональный преобразователь предназначен для преобразования двоичного электрического кода, снимае" .мого с выхода счетчика в злектричес" кае напряжение, необходимое для управления модуляторам. Закон преобразования должен быть таким, чтобы 20 коэффициент ослабления света, прошедшего через модулятор, был численно равен записанному в десятичной системе исчисления двоичному коду или, что тоже самое, количеству импульсов, N выработанных генераторам с момента начала преобразования. Формирователи при поступлении:на их вход паложительнога перепада напряжения вырабатывает импульс записи на транспа- Зе рант и па отрицательному перепаду " импульс стирания.

Работа устройства происходит сле" дующим образам.

Электронная схема. управления на каждом такте изменяет коэффициент ослабления модулятором входного светавага потока. При этом коэффициент ослабления равен номеру такта, Входной световой поток, ослабленный иоду-,® ляторам, проходит через оптическое пороговое устройство. Величина пора га выбирается, равной одной градации яркости входного изображения, С по" мОщью порогового устройства серое . 4у,,изображение преобразуется в двоичное изображение. Точки входного изобра» жения с яркостью меньше порога на вы-. ходе порогового устройства оказываются темными, а тачка с яркостью выше пороговой - светлыми. Поскольку иоду" лятар на каждом такте преобразования ослабляет световой патах в целое числа раз, равное номеру такта, а пороговое устройство имеет постоянную величину порога, равную однои града"

Ю 55 ции яркости, та на выходе порогово" го устройства на каждом такте остаются точки изображения с яркостью

Составитель А. Губарев

Техред К.Иыцьо Корректор А. Ильин

Редактор А. Гулько аказ 9 3 Тираж 511 одписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква И-35, Раушская наб. д, 4/5 атент, r. Ужгород, ул. роектная, илиал число тактов,. равное числу градаций яркости в исходном изображении. Время одного такта определяется быстро действием самих медленно действующих элементов устройства. Таковыми являются электрооптические элементы устройства: модулятор света и оптически управляемые транспаранты. Быстродействие оптически управляемого транспаранта на эффекте Франца-Келдыша составляет 10 с. Быстродействие модулятора света, выпюлненного, например, на электрооптической кера29120 6 мике ЦТСЛ, имеет ту же величину. Значит время преобразования телевизионного изображения составляет 10 ° 10

==10 с, что значительно меньше времени преобразования автоматом "3eнит". Количество градаций яркости большее 1024 (десятиразрядный двоичный код ) не встречается ни в одной практически решаемой задаче. Это означает, что за время 1О с предлагаемое устройство может преобразывать в код любое изображе- ние.