Устройство для счета количества изображений объекта

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике ,в частности, к устройствам для счета количества изображений объектов в поле зрения телевизионного датчика, и может быть использовано для прижизненного анализа количественных характеристик биологических объектов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем анализа изображения. Устройство содержит телевизионный датчик 1, блок 2 квантования, блок 3 памяти, элемент ИЛИ 4, реверсивный счетчик 5, блок 6 временного разделения импульсов. Путем запоминания кода изображения в блоке 3 памяти и временного разделения счетных сигналов в блоке 6 устройство позволяет анализировать ранее считанное изображение объекта. При этом не требуется дополнительный видеомагнитофон. 5 ил., 3 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5ц 4 С 06 И 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4326200/24-24 . (22) 06.11.87 (46) 15.07.89. Бюл. М 26 (71) Опытно-конструкторское бюро тонкого биологического машиностроения (72) В.Г. Комиссаров (53) 62! .374 .32(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 951347, кл. G 06 У, 11/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

В 610!41, кл. G 06 К 9/00, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА КОЛИЧЕСТВА ,ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЬЕКТА (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для счета количества изображений объектов в

„„Я0„„1494021 A поле зрения телевизионного датчика, и может быть использовано для прижизненного анализа количественных характеристик биологических объектов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем анализа изображения.

Устройство содержит телевизионный датчик 1, блок 2 квантования, блок.

3 памяти, элемент ИЛИ 4, реверсивный счетчик 5, блок 6 временного разделения импульсов. Путем запоминания кода изображения в блоке 3 памяти и временного разделения счетных сигналов в блоке 6 устройство позволяет анализировать ранее считанное изображение объекта. При этом не требуется дополнительный видеомагнитофон.

5 ил ., 3 з . п . ф-лы.

35

Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал с выхода телевизионного датчика l поступает на вход бло- 55 ка Р квантования, в котором преобразуется в двухуровневый сигнал — импульсы пересечения, длительность каждого иэ которых соответствует вре3 14940

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для подсчета количества объектов в поле зрения те5 левизионного датчика, и может быть использовано для прижизненного анализа количественных характеристик биологических объектов.

Цель изобретения — расширение 10 функциональных возможностей устройства путем анализа изображения.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — структурная схема блока памяти, на фиг. 3 — структурная схема узла управления, на фиг. 4 структурная схема формирования импульсов, на фиг. 5 — структурная схема блока временного разделения 20 импульсов.

Устройство содержит телевизионный датчик 1, блок 2 квантования, блок 3 памяти, элемент ИЛИ 4, реверсивный счетчик 5 и блок 6 вре- 25 менного разделения импульсов.

Блок 3 памяти содержит генератор 7 импульсов, первый 8, второй

9 и третий 10 счетчики, мультиплексор 11, первый 12 и второй 13 узлы 30 оперативной памяти, сумматор 14 и узел 15 управления.

Узел 15 управления содержит формирователь 16 импульсов, с первого по четвертый одновибраторы 17-20, первый 21 и второй 22 триггеры, элемент И-НЕ 23, первый 24, второй 25 и третий 26 элементы И, первый 27 и второй 28 элементы НЕ.

Формирователь 16 выполняет функ- 40 цию вщделения строчных (C ) и кадровь:х (КГИ)гасящих импульсов и содержит компаратор 29, элемент НЕ 30 и элемент 31 задержки.

Блок 6 временного разделения им- 45 пульсов содержит первый 32 и второй

33 триггеры, первый 34 и второй 35 расширители, импульсов, третий триг гер 36, первый 37 и второй 38 дифференцирующие алементы. 50

21 4 мени сканирования изображений объектов.

Видеосигнал поступает также в блок

3 памяти для выделения из него строчных и кадровых гасящих импульсов.

С выхода блока 2 квантования импульсы пересечения поступают на оба входа блока 3 памяти для записи интересуемого кадра изображения. Затем блок 3 памяти переводится из режима записи в режим считывания и на его выходах появляются везадержанные и задержанные на период строчной развертки импульсы пересечения. На один из входов элемента ИЛИ 4 поступают задержанные импульсы пересечения. Незадержанные импульсы пересечения поступают на дру:ой вход элемента ИЛИ 4 и на вычитающий вход реверсивного счетчика 5.

На выходе элемента ИЛИ 4 формируются импульсы сложения,поступающие на суммирующий вход реверсивного счетчика 5. Разнбсть между количеством импульсов, поступающих на входы реверсивного счетчика 5 через блоки 6 временного разделения импульсов, равна количеству объектов, находящихся в записанном кадре иэображения.

Блок 3 памяти работает следующим образом.

Интересуемое информативное поле изображения, находящееся в поле зрения телевизионного датчика 1, записывается в узлы 12 и 13 .оператив— ной памяти, причем в узле 13 информация записывается со сдвигом на единицу по адресам строк. Если, например, в узле 12 текущая строка поля изображения записывается по столбцам первой адресной строки, то в узле 13 эта же информация записывается по столбцам второй адресной строки. В режиме считывания из узлов 12 и 13 сдвиг по адресам строк запрещен, поэтому если из узла 12 будет считана информация, например, четвертой строки поля изображения, то из узла 13 по этому же строчному адресу будет считана информация третьей строки поля изображения. Так осуществляется задержка импульсов пересечения на перипд строчной развертки, что необходимо для реализации алгоритма счета количества изображений объектов.

1494021

Таким образом, блок 3 памяти, кроме своей основной задачи, выполняет еще и функцию блока задержки.

Одновременно блок 3 памяти запоминает интересуемое информативное лоле изображений объектов, что очень важно н случае исследанания подвижных многосвязных . объектов, посчитать которые можно лишь после восстановления их односвязаннасти (ликвидации внутренних отверстий). Восстановление аднасняэности требует времени много большего, чем период кадровой развертки, а также требуется неподвижность объектов. Поэтому если кадр не запомнить, та выполнить операцию восстановления адносвязности объектов будет невозможно, так как иэ-эа подвижности объектов расположение изображений объектов на мишени видикона телевизионного датчика также будет меняться.

Таким образам, блок 3 памя ги позволяет испольэовать устройство для анализа подвижных многосвязных объектовв, чта расширяет его функциональные возможности.

Синхронную работу в."ех узлов блока 3 памяти осуществляет узел 15 управления, который выделяет КГИ и СГИ, необходимые для синхронизации работы блока 3 памяти с работой телевизионного датчика 1, и формирует счетные импульсы для первого 8, второго

9 и третьего 10 счетчиков, которые являются соответстнечна формирователями адресов столбцов, адресов строк в рабочем режиме и адресов строк в режиме регенерации узлов

12 и 13 оперативной памяти. Узел

15 управления вырабатывает импульсы установки в "0" первого 8 и второго

9 счетчиков, управляет мультиплексором 11 по мультиплексированию адресов столбцов, адресан строк в рабочем режиме и адресов строк в режиме регенерации, управляет формированием сдвига адресов строк в рабочем режиме на сумматоре 14 в режиме записи информации, а также формирует необходимые сигналы по управлению работой узлов 12 и 13 и задает режим записи нли считывания блока 3 памяти.

Узел 15 управления формирует следующие сигналы: строб СА5 адреса столбцов (выход 6); строб RAS адреса строк (ныход 7); сигнал ЫК/PJ) запись-считывание (выход 5); сигналы установки н "0 первого

8 и второго 9 счетчиков (выходы 1 и 3); счетные импульсht первого 8, нта)О рого 9 и третьего 10 счетчиков (выходы 3,4 и 11); сигналы управления мультиплексором 11 (выхады 8 и 9), сигнал yttpar.ttt.пя вхс дам лер.ч at5 са сумматора 14 (выхад JO).

Узел 15 управления работает следующим образом.

В режиме записи переключатель

Запись-считывание разомкнут. Прй

20 этом на выходе элемента НЕ 27 формируется отрицательный уровень сигнала WR записи.

Работа начинается с приходам КГИ, который передним фронтом сбрасывает счетчик 9 адреса суток.

Ва время действия активного отрицательного импульса СГИ идет цикл регенерации узлов 12 и 13. Передним фронтом СГИ устанавливается в

30 ачерецное состояние счетчик 9, в результате чего абнуляютси триггеры

21 и 22. При этом элемент И 24 разблокируется и пропускает тактовые импульсы генератора 7 с частотой

2 МГц на суммирующий вход счетчика

10 адреса строки в режиме регенерации, а через элемент ИЛИ-hE 23 импульсы RAS генератора поступают на входы узлов !2 и !3 для фикса40 ции текущих адресов регенерируемых ячеек обоих узлов в оперативной памяти. Регенерация осуществляется обращением к каждой из 128 строк не реже, чем через 2 мс одним лишь

45 сигналом RAS. При этом сигнал GAS находится в состоянии логической единицы. Необходимая длительность цикла регенерации, равная 2 мс, на1 ходится н указанном допуске, что

50 видно из следующих соображений: длительность СГИ равна с,„, = 12 мкс; частота смены адреса суток в режиме регенерации равна Е т = 2 МГц (Tf

= 0,5 мкс); период строчной развертки

55 Т = 64 мкс.

3а время деиствия одного СГИ будет регенерировано

Тсги Tfт = 12:0,5 = 24 строки.

i 494021

По заднему положительному фронту выходного импульса одновибратора 17 разблокируется элемент И 25 и разрешит передачу импульсов генератора 7 на суммирующий вход счетчика

8. Одновременно каждый положительный фронт импульсов генератора 7 запускает одновибратор 19, выходной импульс которого форьп рует задержку появлейия сигнала С.iS на входах узлов 12 и 13 на время задержки, вносимой счетчиком 8, мультиплексором 11 и сумматором 14. Длительность выходного импульса одновибратора 19 равна (200-240) нс.

На прямом выходе первого одновибратора 17 в это время будет логический ноль, что запрещает через

На регенерацию 128 строк понадобиться время, равное

128.24 Т р = 128:24 64 = 342 мкс.

Таким образом, цикл регенерации вы- 5 полняется за 342 мкс, что меньше 2 мс, Управление мультиплексором 11 осуществляется кодом сигналов на шине СГИ и на выходе одновибратора

17. В цикле регенерации этот код равен 01, что обеспечивает передачу через мультиплексор 11 содержимого счетчика 10.

Задним положительным фронтом СГИ запускается первый 17 и второй 18 од- 15 новибраторы. Одновибратор 17 формирует импульс длительностью (350

400) нс За это время устанавливается и фиксируется строчный адрес в узлах 12 и 13. Одновибратор 18 формирует импульс длительностью (200

240) нс. Этот импульс необходим для того, чтобы учесть задержку установки адреса строки на входах узла 13, 25 вносимую счетчиком 9, мультиплексо— ром 11 и сумматором 14. По заднему фронту этого импульса формируется сигнал RAS .íà выходе цепочки триггер

2l — элемент ИЛИ-HE 23. На управляющих входах мультиплексора 11 на время длительности выходного импульса одновибратора 17 будет код 11, что обеспечивает передачу содержимого счетчика 9 на адресные входы узлов 1 2 и 13. Импульс положительной 35 полярности с прямого выхода одновибратора 17 через элемент И 26 поступает на вход переноса сумматора 14, чем обеспечивается сдвиг на единицу адреса строки на входе узла 13. 40 элемент И 26 формирование сдвига адреса столбца на узле 1), На управляющих входах мультиплексора 11 будет код 10, что обеспечивает передачу через мультиплексор 1 содержимого счетчика 8. Так осуществляется запись по столбцам по сигналу GAS, который формируется по заднему положительному фронту выходного импульса одновибратора 19 на инверсном выходе одновибратора 20 длительностью (150-200) нс. При этом сигнал RAS до конца строки находится в состоянии логического нуля, т.е. происходит страничный режим записи.

С приходом очередного "ГИ процесс повторяется: идет цикл регенерации — содержимое .четника 9 увеличивается на единицу — запись по столбцам очередной строки.

Режим ñ÷итывакия включается замыканием переключат ля. При этом работа узла 16 уггравления по формированию вышеуказанных управляющих сигналов остается такой же, как и в режиме записи, но без сдвига в адресации строк узла 13, так как в этом случае н» вход, элемента НЕ

27 будет уровень логического нуля, который заблокирует элемент И 26, и на входе переноса сумматора 14 будет постоянно присутствовать уровень логическorо "0

Формирователь 15 работает следующим образом.

Компаратор 29 сравнивает напряжение видеосигнала с телевизионного датчика 1 с опорным напряжением, величина которого выбрана такой, чтобы компаратор 29 срабатывал от амплитуды СГИ и КГИ. В результате на выходе компаратора 29 формируктся СГИ и КГИ, которые поступают на шину СГИ и на вход схемы задержки (наличие КГИ ка шине СГИ на правильность работы узла 15 управления не влияет) .

Сигнал КГИ формируется на выходе элемента 31 задержки, параметры ко— торого выбраны такими, чтобы емкость не успевала зарядиться до уровня логической единицы за время действия на ее входе СГИ, в результате чего СГИ не проходят на шину КГИ.

Необходимым условием работоспособности элемента 31 задержки, построен149402 I ного на элементе И-НЕ, является собблюдение R 2 кОм.

Блок 6 временного разделения работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда на входах схемы находятся нулевые сигналы, триггеры 32 и 33 находятся в единичном состоянии, а на выходных шинах находятся единичные сигналы, 10 так как на входы триггера 36 с выходов расширителей 35 и 34 поступают нулевые сигналы. Допустим, что на тактовый вход триггера 32 с выхода узла 13 поступил положитель- 15 ный импульс. Этот импульс передним фронтом переводит триггер 32 в нулевое состояние. При этом на выходе расширителя 34 появляется единичный сигнал, который разрешает установку 20 триггера 36 в нулевое состояние по прямому выходу. Нулевой сигнал с прямого выхода триггера 36, поступая на установочный вход триггера 32, возвращает его в единичное состояние.

На выходе расширителя 34 нулевой сигнал появляется с задержкой, определяемой параметрами схемы расширителя.

Таким образом, на прямом выходе 30 триггера 36 формируется отрицательный импульс, длительностью л

На выходе дифференцирующего элемента формируется отрицательный сигнал с длительностью, меньшей и определяемой параметрами дифференцирующего элемента 37.

Аналогично работает цепочка триггер 32 — расширитель 34 — триггер

36 — дифференцирующий элемент 38. 40

Если во время формирования выходного сигнала цепочкой от входного сигнала одновременно с триггером 32 также срабатывает и триггер 33 (т.е. при совпадении во времени вход- 45 ных импульсов), то сразу же после окончания формирования отрицательного сигнала на прямом выходе триггера 36 начинает формироваться импульс на инверсном выходе триггера 50

36.

При совпадении импульсов на двух установочных входах триггера 36, триггер 36 с равной вероятностью может установиться в одно из двух ус: тойчивых состояний, что не сказывается на правильности счета количества изображений объектов.

Дифференцирующие элементы 38 н

37 введены для "разнесения" во времени заднего и переднего фронтов выходных импульсов, что предотвращает возникновение "состязаний" фронтов на входах "l" и "-1" реверсивного счетчика.

Блок 2 квантования представляет собой пороговое устройство, задачей которого является преобразование пороговых сигналов н цифровую форму.

Предлагаемое устройство можно испольэоватьь для исследования подвижных многосвязных объектов без привлечения в этих целях, например, видеомагнитофона. формула и э о б р е е и и я

1 . Устройство для .счета количества изображений объекта, содержащее телевизионный датчик, выход которого соединен с входом блока квантования, элемент ИЛИ и реверсивный счетчик,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных в о эможнос тей ус тройс тв а путем аналнза изображения,в него введены блок памяти и блок временного разделения импульсов, выходы телевизионного датчика и блока квантования соединены соответственно с первым и вторым входами блока памяти, первый выход которого подключен к первому входу элемента

HJIH и к первому входу блока временного разделения импульсов, выходы которого соединены с входами реверсивного счетчика, второй выход блока памяти подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму ьходу блока временного разделения импульсов.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч ающеес я тем, чтоблокпамяти содержит генератор импульсов, первый, второй и третий счетчики, сумматор, мультиплексор, первый и второй узлы оперативной памяти и узел управления, первый вход которого является первым входом блока памяти, выход генератора импульсов соединен с вторым входом узла памяти, первый и второй выходы которого через первый счетчик подключены к первому входу мультиплексора, выход которого соединен с первыми входами первого узла оперативной памяти и первым входом второго узла

1494021

12 оперативной памяти, третий и четвертый выходы узла управления через второй счетчик соединены с вторым входом мультиплексора,, пятый, шестой

5 и седьмой выходы уз11а управления подкл1пчеиы сор гветственно к вторым, третьж и четвсртым входам первого и второго узлов оперативной памяти, выходы которых являн1тся соответст- 10 вегп1о вторым и первым выходами блока памяти, вторым входом которого являются объедичениые пятые входы узJIoD оперативной IIамяти, восьмой и девять3й выходы узла управления сое- 15 .дииеиы соответственно с третьим и четвертым входами мультиплексора, деся п 101 11ыход узл11 управления подключен к второму Bxn;Iv сумматора, оди и111дцатый выход у 311а управления 20 через третий счетчик соединен с пятым входом му:и,типло1 сора.

3 . .YC 3" poIIÑTIIO IIO 11 . 1, ч а ю щ е е с я тем, чтo узел управ- 25 ления содержит с первого по четвертый o(1HQFIIiGP11TO13bl > пеР»ый и ВтОРОи триг геры, це1рвый, » тс po;l и третий элементы И, пер»ый и » -орый элементы

НЕ, элемент И-) Е, кл1пч и формирователь 30 импульсо1:, 13ход которс го я»пяется первым входом узла управления, первый выход формировате11я импульсов

FII3JIÿåòñ31 восьмым выхьдом у:ла упРа»ЗЛЕИИЯ И СОЕРИНЕН С »ХОДа"1И ПЕРВО О второго ор11огибраторов, второго элемсита IIE и с пер»1п«.и »ходами триггерОВ II! opoé »1зход <1ьэрмиро»ателя импульсс13 и выход»тораго элемента НЕ являютс 1 1оотвс тс . »енно: ретьим и 40 чет13гртl 1м 13ыходам:. у :lа управления, перль и выход иер13ого о;1ио ибратора является де»»1ым»ыхадом узла управления и ио,1кл-,3ч: и, первому входу треl » l о э11емента И, -3»IKON клю.а со- 45 едпнен с вторь1м 13ход и гретьегп элемента Ии с входом пер»ого элемента НЕ, дыход которого яв;III òñÿ пятым Bblxo дом узла упра IJIO«II, второй ныход первогo Одпопllбрзтора подк.1ючен. к пер 50 вому входу второго элемента И и к второму входу второго триггера, первый выход которого соединен с первым входом первого элемеl òà И, выход Которого является одиннадцатым выходом узла управления и подключен к первому входу элемента И-НЕ, выход которого является седьмым выходом узла управления, объединенные вторые входы первого и второго элементов И являются вторым входом узла управления, второй выход второго триггера соединен третьим входом второго элемента И, выход которого является вторым выходом узла управления и через третий одновибратор подключен к входу четвертого одновибратора, 13ыход которого является шестым выходом узла управления, выход третьего элемента И язв ляется десятым выходом узла управления. первый выход второго одновибратора соединен г вторым входом нервов го триггера. выход которого подключен к второму входу элемента И†IIE, второй выход втОрого одно13ибратора является первым выходом узла управления.

4. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, блок вре11енного р11эделения 11мпульсов содержит триггеры, расширители импульсов и дифференцирующие элементы, тактовые входы первого и второго триггеров являются соответственно первым и вторым входами блока временного разделения импульсов, выходы первого и второго триггеров соединены соответственно через первый и второй расширители импульсов с установочными входами третьего триггера, прямой выход третьего триггера. подключен к установочному входу первого триггера и к входу первого дифференцирующего элемента, инверсный выход третьего триггера соединен с установочным входом второго триггера и с входом второго дифференцирующего элемента, выходы дифференцирующих элементов являются выходами блока временного разделения импульсов, информационные входы первого и второго триггеров заземлены.

149402 I даиод 1

1494021 сга

Ha „-

Фиг.5

Составитель Г. Усачев

Техред А. Кравчук Корректор И. Горная

Редактор А. Ревин

Заказ 4112/4Ь Тираж бб8 Подписное

ВН11ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101