Устройство интерполяции для отображения графической информации

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для геометрических преобразований цифровых изображений, получаемых с помощью оптико-электронных приборов с конической разверткой пространства предметов. Целью изобретения является повышение качества изображения за счет устранения геометрических и яркостных искажений при его преобразовании. Устройство содержит четыре элемента 1, 6, 19, 22 задержки, пять блоков 2, 15, 21, 25, 27 памяти, два коммутатора 3, 26, блок 4 коммутаторов, два блока 5, 16 вычитания, генератор 7 тактовых импульсов, счетчик 8, схему 9 сравнения, два умножителя 10, 18, два суматора 11, 20 элемент ИЛИ 12, два сдвиговых регистра 13, 14, регистр 17, триггер 23, элемент И 24, кольцевой счетчик 28, дешифратор 29, кольцевые регистры 30, ключи 31. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБ ЛИК

Al (SD 4 8 06 F 15 62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

}

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

llPH ГКНТ СССР

: (21 ) 4402128/24-24" (22) 25.01.88 (46) 30.11.89. Бюл. № 44 (72) В.И. Иванченко, А.С. Батраков и В.В. Гавенко (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1164732, кл. G 06 F 15/353, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1297089 ° кл. G 06 F 15/62, 1985.

2 (54) УСТРОЙСТВО ИНТЕРПОЛЯЦИИ ДЛЯ

ОТОБРАЖЕНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к вычисли" тельной технике и может быть"использо" вано для геометрических преобразований цифровых изображений, получаемых с помоцью оптико-электронных приборов с конической разверткой пространства предметов. Цепью изобретения является повышение качества изображе1525717 ния за счет устранения геометрических и яркостных искажений при его преобразовании.. Устройство содержит четыре элемента 1, 6, 19, 22 задержки, пять блоков 2, 15, 21, 25, 27 памяти, два коммутатора 3, 26, блок.

4 коммутаторов, два блока 5, 16 вы,читания, генератор 7 тактовых имИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для геометрических преобразо-. ваний цифровых иэображений, получаемых с помощью оптико-электронных приборов с конической разверткой пространства предметов.

Цель изобретения — повышение качества изображения за счет устранения геометрических и яркостных искажений при его преобразовании. 25

На фиг.l приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - схема кольцевого регистра; на фиг.3 — схема второго коммутатора.

Устройство содержит (фиг.l) пер- 30 вый элемент 1 задержки, первый блок .2 памяти, первый коммутатор 3, блок

4 коммутаторов, первый блок 5 вычита. ния, второй элемент 6 задержки, ге:нератор 7 тактовых импульсов, счет.чик 8, схему 9 сравнения, первый ум. ножитель 10, первый сумматор 11, эле,мент ИЛИ 12 первый 13 и второй 14 сдвиговые регистры, второй блок 15; памяти, второй блок 16 вычитания, 40 параллельный регистр 17, второй умножитель 18, третий элемент 19 задержки, второй сумматор 20, третий блок

21 памяти, четвертый элемент 22 задержки, триггер 23, элемент И 24, четвертый блок 25 памяти, второй коммутатор 26, пятый блок 27 памяти, кольцевой счетчик 28, дешифратор 29, кольцевые регистры 30 и ключи 31.

Кольцевой резистор (фиг.2) обра.зуют сдвиговый регистр 32, элемент

ИЛИ 33, элемент И 34 и элемент НЕ 35.

Коммутатор 26 (фиг.3) включает счетчик 36, дешифратор 37, элементы

И 38 и элемент ИЛИ 39.

Элемент 1 задержки имеет время за55 держки, равное периоду следования видеосигналов Qt. Элемент 6 задержки имеет время задержки, равное врепульсов, счетчик 8, схему 9 сравнения, два умножитвля 10, 18, два сумматора 11, 20, элемент ИЛИ 12, два сдвиговых регистра 13, 14, регистр

17, триггер 23, элемент И 24, кольцевой счетчик 28, дешифратор 29, кольцевые регистры 30, ключи -31.

3 ил. мени обработки видеосигналов в блоках 5 и 10. Элемент 22 задержки имеет время задержки, кратное периоду следования строчных синхроимпульсов

Т,„ — (m -1)Т,, элемент 19 задержки имеет время задержки, равное времени обработки видеосигналов в блоках 16 и 18. Блоки 15, 21 и 27 памяти выполнены циклическими, что обеспечивает многократное последовательное считывание записанных в них предварительно массивов N; К ., « соответст1 венно. Дпя предварительной записи указанных массивов блоки 15, 21 и 27 имеют специальный вход (на фиг. l не показан). Сдвиговый регистр 13 содержит два связанных последовательных регистра. При этом первый выход сдвигового регистра 13 соединен с разрядами целой части числа, записанного в первый регистр. Второй выход сдвигового регистра 13 связан с разрядами дробной части числа, записанного во второй регистр. Сдвиговый регистр 14 состоит из (и+1) регистров.

Первым входом сдвигового регистра 14 является вход его первого регистра.

Выходом сдвигового регистра 14 является выход его последнего регистра.

Сдвиговый регистр 32 содержит и регистров. Емкость счетчика 36 равна m.

Элемент ИЛИ 39 имеет ш входов. Кольцевые регистры 30 имеют емкость„ равную N, причем выходы блока 30 соединены с соответствующими входами второго коммутатора 26. Значений m определяется на единицу большим, чем число строк выходного изображения, которые содержат информацию одного скана оптико-электронного прибора.

Максимальное значение счетчика 28 равно (m-1). Признак соответствия текущего преобразованного по строке и по кадру отсчета номеру строки выходного изображения, выставленного на выходе счетчика 28, ют по формуле

6, = int(L; — L;, 1525717 6 в,. = в„.. + (в„, .- в„" )к. у;; н; »»;„- й; y„ (1) в„., = в„+ (в„.„- в„,„)к„.

" »1 » Ь ii

) j

5 где N!

»=1

В"1) В ц!

В

X ii3) 20

При этом развертка по строке осуществляется с помощью сканирующего элемента с постоянной угловой скоростью вращения Я», а развертка по кадру — за счет поступательного перемещения оптико-электронного прибора со скоростью W. Фоторегистрация полученных видеосигналов должна производиться синхронно и синфазно процессу формирования исходного изображения. Однако эти синхронность и синфазность не всегда: могут быть обеспечены вследствие ряда,. технических причин (погрешность изготовления юстировки оптических деталей, произвольная ориентация оптико-электронного прибора при формировании изображения и т.д.), что приводит к заметным геометрическим и яркостным искажениям получаемых изображений, Поэтому для повышения качества сканерных изображений осуществляют их геометри- ческое преобразование к ортогональной проекции, т.е. видеосигнал, соответствующий дуговому растру, трансформируют в видеосигнал, соответствующий линейно-строчному растру, образующему сетки с квадратными ячейками АХ х gY путем интерполяционного восстановления значений видеосигна5 лов в узлах сетки. Используя формулу линейной интерполяции по стро ке (по оси Y) и по кадру(по оси Х), т.е.

К„, = Ь ° — int(Li)

30 где q,—

int

40 о

+ а, Ет

1 где L = О, причем ЬХ = 0

Значение Ь; = 0 означает, что i-й видеосигнал принадлежит той же строке выходного изображения, что и (i-1)-й, Ь; = 1 — с номером на единицу больше, а = -1 — с номером на единицу меньше, Дешифратор 29 выполнен так, что при поступлении значения 0 из счетчика 28 он открывает ш-й ключ 31, При конической развертке простран" ства предметов траектория визирного луча в плоскости изображения представляет собой в общем случае кривую второго порядка, близкую к эллипсу. номер видеосигнала в дуговой строке; номер видеосигнала в дуговом столбце;

1,2,...n - номер видеосигнала в линейной строке;

1,2,...1 — номер видеосигнала в линейном столбце; исходные видеосигналы преобразованные по строке видеосигналы; преобразованные по строке и по кадру видеосигналы;

К,, К, — коэффициенты интерполяции х; по строке и по кадру соответственно, при этом

К, = N; — int(N;);

N; = (ц; — q,)/(Q

ЬХ;/(W т,„) + начальный угол поворота сканера; оператор выделения целой части действительного числа, период квантования (выборки) видеосигналов;

i-е значение угла поворота сканирующего элемента; количество видеосигналов в строке исходного изображения, причем

Ь = -г»,/(я„(И, -1 G)

1Х - -гчр/(7ÿ÷);

С! С2 +С3

q; = arctg(2 3

С» (a3 Х + аг»Zo) R

С = (a32Y; + ь,гЕ } ° В; .

3 о(33 23 О)

Y, = R sing - QX(i - 1);

ЬХ, = W(i - 1)-Е„(a„xп», +а„ У„, +

+ a» Е,„)/(а3, Х,„ 4- а Х„,»+,1525717

Х,„=. R cosh/

У „= R sin(. ° о

J,rpe Š— расстояние от центра проектарования до плоскости предметов;

- картинное расстояние; — коэффициент использования развертки; а, а1

akza13 = алтая а 11 а 21

Ъ1 (А) — матрица поворотов ОЭП получим значение преобразованного видеосигнала В<, фоторегистрация

1) которого значительно проще, чем исходного. Поэтому преобразованное по

1 предлагаемому алгоритму и зарегистрированное иэображение свободно от геометрических и яркостных искажений, присущих исходному изображению.

Устройство работает следующим об- 25 разом.

В исходном состоянии в блоке 2 поочередно записан исходный фрагмент изображения, Счетчики 8 и 28 обнулены. Коммутаторы 3 и 26 и блок 4 закрыты. Генератор 7 тактовых импульсов отключен, сдвиговые регистры 13 и 14, регистр 17 и кольцевые регистры 30 обнулены. В блоке 15 записан массив из и значений Ч . В блоке 21 записан

35 массив из п значений К1 . В блоке 27

1 записан массив из и значений Ь;, При включении блока 2 на воспроизведение с его выхода построчно последовательно поэлементно на вход коммутатора 3 поступают цифровые видеосигналы с частотой f z = 1/Ьt, С второго выхода блока 2 строчные синхроимпульсы поступают через элемент 22 задержки на Вход триггера 45

23, на второй вход элемента И 24, на вход генератора 7 тактовых импульсов, который запускается для формирования и импульсов с частотой благодаря чему обеспечивается переза50 пись строки обработанного изображения ,из коммутатора 26 в блок 25,на первый вход элементаИЛИ 12,с выходакоторого они поступают на управляющий вход блока 15 обеспечивая этим считывар

55 ние из блока 15 и запись через пер— вый вход сдвигового регистра 13 в его первый регистр значения N; ° Выходные импульсы генератора 7 тактовых импульсов поступают на вход счетчи— ка 8, который подсчитывает количество поступивших импульсов i на вторые входы кольцевых регистров 30, обеспечивая сдвиг записанных там значений обработанного видеосигнала, на второй вход сдвигового регистра 14, обес= печивая задержку видеосигнала на период следования строки, и на вход блока 27 памяти, благодаря чему осуществляется синхронизация поступления отсчета на входы ключей 31 и считывания признаков соответствия d; из блока 27. С выхода счетчика 8 текущее значение числа импульсов постоянно гоступает на первый вход схемы 9 сравнения, на второй вход которой поступает значение целой части

in (N ) числа, записанного в первый регистр сдвигового регистра 13 с первого выхода этого регистра. При равенстве значений на обоих входах схемы 9 сравнения на первом и втором выходах последней формируются управляющие импульсы различной длительности. При этом на первом выходе формируется управляющий импульс, равный по длительности 2/i,т.е, равs ный периоду следования двух видео- . сигналов. На втором выходе формируется импульс половинной длительности, т.е. равный длительности периода следования одного видеосигнала. С первого выхода схемы 9 сравнения импульс поступает на управляющий вход коммутатора 3 и открывает его на время длительности управляющего импульса, т.е. на время периода следования двух видеосигналов (i-ro и (i+1)-го), С выхода открытого ключа 31 видеосигналы В < и В; 1 последовательно

1Ф,) поступают на первый вход блока 4. С второго выхода схемы 9 сравнения импульс поступает на вторые входы блока 4 и элемента ИЛИ 12 и на управляющие входы сдвигового регистра 13 и блока 21, обеспечивая считывание и запись очередного i-ro значения коэффициента К> в регистр 17. Управляющий импульс также обеспечивает сдвиг на один элемент содержимого сдвигового регистра 13, т.е. перезапись числа N, с его первого регистра ro второй. С выхода элемента ИЛИ

12 импульс поступает .на управляющий вход блока 15, благодаря чему очередное значение — число И; 1 - считывается из блока 15 и записывается

9 15 в первый регистр сдвигового регистра

13. Происходит поступление управляющего импульса на второй вход блока 4, а второго видеосигнала В,, ° на вто1 I 1!. рой выход блока 4. С.первогЬ выхода блока 4 N;-й видеосигнал через элемент 1 задержки, задерживающий на период следования видеосигнала поступает через элемент 6 задержки, в котором задерживается на время обработки видеосигналов в блоках 5 и 10, на первый вход сумматора 11 и на первый вход блока 5 вычитания одновременно с поступлением на его второй вход М -ro видеосигнала. ! !.!

Выходной сигнал (В ° -В; )блока 5

11-! вычитания поступает на первый вход умножителя 10, на второй вход которого поступает дробная часть числа

N,ò.å. коэ@фициент К, с второго ! 11 выхода сдвигового регистра 13. Выходной сигнал (В, -B> ) К < умН 1!3 fi ножителя 10 поступает на второй вход сумматора 11, где суммируется с соответствующим значением В 1!... С выхо11 да сумматора 11 частично Ьбработанный видеосигнал В . ° поступает неYI j посредственно на первый вход блока

16 вычитания и через регистр 14, в котором задерживается на время периода следования строчных синхроим- пульсов, т.е. на период следования строк изображения, на второй вход блока 16 вычитания, в котором вычисляется значение (H, 1. — В 1, <. ), I +1 I I и через элемент 19 задержки, где задерживается на время обработки видеосигналов в блоках "16 и 18, и на второй вход сумматора 20, С выхода блока 16 вычитания видеосигнал (В . . — В, . ) поступает на первый вход умножителя 18, на второй вход которого с выхода регистра 17 .поступает i-e значение коэАЬициента

К „Выходной сигнал (В . .

1 I !.

В, ) К, умножителя 18 поступает

1 на второй вход сумматора 20, где суммируется с соответствующим значением

В,,. С выхода сумматора 20 обрабо1 3 танный видеосигнал В11; поступает

1),, на входы ключей 31. Код номера строки выходного изображения, соответствующий текущему значению обработанного видеосигнала, формируется в счетчике 28 на основе поступающего на его вход значения Ь, и текущего .,значения счетчика 28 и поступает на вход дешифратора 29, где преобразу25717 10

10 l5

55 ется в позиционный код. Значение "1" на j-м выходе, который соответствует номеру строки выходного изображе1 ния, дешифратора 29 открывает соответствующий ключ 31> и обеспечивает прохождение и запись преобразованного видеосигнала в j-й кольцевой регистр 30 . Поступивший видеосигнал записывается в первую ячейку регистра 30 и перемещается по регистру

ЗО со скоростью поступления импуль -

1 сов из генератора 7 тактовых импульсов. Последняя ячейка регистра 30 соединена с 1-м входом коммутатора

26, поэтому видеосигнал, поступивший в 1-й регистр 30 задерживается на (j-K) периодов сканирования, где К— номер текущей обработанной дуговой строки исходного изображения, Таким образом, регистры 30 обеспечивают формирование строки выходного изображения максимум за (m-l).периодов сканирования. После записи первой дуговой строки в регистры 30.1-30 „ производится считывание первой стро ки выходного линейно-строчного изображения из регистра ЗО,. Считывание начинается после прихода синхроимпульса очередной строки, который rioc-. тупает на второй вход элемента И 24.

Синхроимпульс первой строки, пройдя элемент 22 задержки, опрокидывает триггер 23, значение "1" на выхо- де которого после этого постоянно поступает на первый вход элемента

И 24, Поэтому очередной синхроимпульс, поступивший на второй вход элемента И 24, проходит через него и поступает.на управляющий вход комму" татора 26, который в этом случае соединяет свой первый вход со своим выходом и подает на третий вход первого кольцевого регистра 30,, сигнал

"1". Благодаря этому обеспечивается считывание содержимого именно с выхода первого кольцевого регистра 301.

Во время считывания первой строки выходного изображения происходит распределение видеосигналов m-й дуговой строки в регистры 30 -30 . После записи ш-й дуговой строки с приходом очередного синхроимпульса строки на выходе элемента И 24 образуется

"1" и коммутатор 26 соединяет второй вход со своим выходом, а также обес,печивает аналогично ранее описанному режиму работы считывание обработанных видеосигналов из второго

5717 12

11 152 кольцевого регистра (с его выхода), Во время считывания второй строки обработанного иэображения происходит распределение (m+1)-й дуговой строки входного изображения па регистрам

305-30 30 4 и тод, Формула из обр етения

10 динен с первым входом второго блока вычитания, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения и с информационным входом треть- его элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, информационный выход чет-, вертого блока памяти соединен с входом регистра, выход которого соединен

Устройство интерполяции для отображения графической информации, со, держащее первый блок памяти, вход которого является информационным входом устройства, первый выход сое,.динен с информационным входом первого коммутатора, выход запускающих

: импульсов устройства соединен с входом запуска генератора тактовых им пульсов, с первым входом элемента ИЛИ, и входом второго блока памяти, выход генератора тактовых импульсов соеди, нен со счетным входом счетчика, выход счетчика соединен с первым входом схемы сравнения, выход третьего бло: ка памяти соединен с входом первого сдвигового регистра, первый выход которого соединен с вторым входом схемы сравнения, второй выход которой соединен .с первым входом первого умножителя, первый выход схемы сравнения соединен с управляющим входом первого коммутатора, второй выход схемы сравнения соединен с управляющим входом. блока коммутаторов, вторым входом элемента ИЛИ, с управляющим входом первого. сдвигового регистра и с управляющим входом четвертого блока памяти, выход элемента

ИЛИ соединен с входам третьего блока памяти, выход первого коммутатора соединен с информационным входом блока коммутаторов, первый выход блока коммутаторов соединен с входом первого элемента задержки, второй выход блока коммутаторов соединен с первым входом первого блока вычитания, выход первого элемента задержки соединен с вторым входом первого блока вычитания и с входом второго элемента задержки, выход перво— го блока вычитания соединен с вторым входом первого блока умножения, выход первого блока умножения соединен с первым входом первого сумматора, выход второго элемента задержки соединен с вторым входом первого сумматора, выход первого сумматора сае25

55 с вторым входом второго умножителя, выход которо о соединен с вторым входом второго сумматора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества изображения за счет устранения геометрических и яркостных искажений, в него введены второй сдвиговый регистр, четвертый элемент задержки, триггер, элемент

И, второй коммутатор, пятый блок па-. мяти, кольцевой счетчик, дешифратор, m-ключей, m-кольцевых регистров, где

m = a+1. а — число строк выходного изображения, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом второго сдвигового регистра, с управляющим входом пятого блока памяти и тактовыми входами mкольцевых регистров, выход запускающих импульсов первого блока памяти соединен с входом четвертого. элемента задержки и первым входом элемента И, выход четвертого элемента задержки соединен с входом триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход элемента И соединен с входом второго коммутатора, выход которого соединен с входом второго блоха памяти, выходы группы второго коммутатора соединены с управляющими входами m кольцевых регистров, информационные выходы которых соединены с входами второго коммутатора, выход пятого блока памяти соединен с входом кольцевого счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, выходы дешифратора соединены с управляющими входами m ключей, информационный выход второго сумматора соединен с информационными входами

m ключей, выходы m ключей соединены с входами m кольцевых регистров, выход первого сумматора соединен с информационным входом второго сдвиговаго регистра, выход второго сдвиговага регистра соединен с входом второго блока вычитания и вторым входом третьего элемента задержки.

1525717

Составитель И, Калинина

Редактор А. Orap Техред А.Кравчук Корректор В. Гирняк

Заказ 7228/45 Тираж бб8 Подписное

ВНИИПИ 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