Устройство для определения координат центра тяжести изображения
Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может использоваться в различных контрольно-измерительных устройствах, в частности в системах обработки изображений распознавания образов, в робототехнике, в устройствах позиционирования. Устройство содержит матрицу фотопреобразователей, два дешифратора, два счетчика, аналого-цифровой преобразователь, четыре накапливающих сумматора, два блока деления, два регистра, элемент И, триггер, блок управления. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается одновременным вычислением моментов инерции изображения нулевого и первого порядков, с помощью которых определяются координаты. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (И> (51)5 G 06 K 9Я0
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H ABT0PCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21 ) 4364 768/24-24 (22) !8.01.88 (46) 15.02.90. Бюл. 9 6 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.П. Кожемяко, М.В. Кармалита, В.Г.Красиленко и !О.Ф.Кутаев (53) 681.327.12(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 1427395, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может использоваться в различных контрольно-измерительных устройствах, в чаИзобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в различных контрольно-измерительных устройствах, в частности, в системах обработки изображений„ распознавания образов, в робототехнике, в устройствах позиционирования.
Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства определения координат центра тяжести изображения; на фиг.2— блок управления устройства, на фиг.3блок-схема алгоритма определения координат центра тяжести изображения; на фиг. 4 - элемент комбинационной логики.
Устройство для определения координат центра тяжести содержит матри2 стности в системах обработки изображений распознавания образов, в робототехнике, в устройствах позиционирования. Устройство содержит матрицу фотопреобразователей, два деаифратора, два счетчика, аналого-цифровой: преобразователь, четыре накапливающих сумматора, два блока деления, два регистра, элемент И, триггер, блок управления. Цель изобретения — повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается одновременным вычислением моментов инерции изображения нулевого и первого порядков, с помощью которых определяются координаты. 1 3 п. ф-лы, 4 ил., 1 табл. цу 1 фотопреобраэователей, дешифраторы 2 и 3, счетчики 4 и 5, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 6, накапливающие сумматоры 7-10, блоки
11 и 12 деления, регистры 13 и 14, входы 15 и 16 устройства установки количества строк матрицы фотопреобразователей и установки количества столбцов матрицы 1 фотопреобразователей соответственно, входы !7 (Х } и 18 {У ), элемент И 19, триггер 20, блок 2! Управления и вход 22 пус <а.
Блок управления содержит выходы
23-34, управляющие входы 35-37, генератор 38 импульсов, .элемент И 39, триггер 40, регистр 41, элемент 42 комбинационной логики, постоянное запоминающее устройство ПЗУ 43.
Элемент комбинационной логики содержит первый 44, второй 45, третий
1543430
46 ииверторы, элемент ИЛИ-HF, 47, первый 48, второй 49, третий 50 элементы И, первую 51-54, вторую 55-58 группы элементов И и группу 60-.63 элементов ИЛИ.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом работы изображение объекта проецируют на матрицу 1 фото- 10 ,Преобразователей, которая содержит
g n. ячеек, каждая из которых преобразует поступающий на нее оптичесКий сигнал в прямо пропорциональный электрический сигнал. Определение координат Х и У производится одновременно.
По приходу сигнала на шину 22 пус" а блока 21 управления, регистр 41 обнуляется, триггер 40 разрешает
1 роход импульсов с генератора 38 на
Синхровход регистра 41. Происходит
Выборка содержимого ПЗУ 43 — адреса
0000 (см. таблицу). На выходах 2326 (УI, У2, УЗ, У4, фиг. 3) блока 21 25
Управления i и выходе 17 ПЗУ 43 появйяются единичные потенциалы, выпол няются микрооперации первого блока блок-схемы алгоритма, т.е. в счетчики 4 и 5 записываются соответствую1r1Be числа m и и, триггер 20 обнуляется, обнуляются накапливающие сумматоры и блоки 11 и 12 деления, Таким образом, устройство подготовлено к исходному состоянцю. Регистры 13 и 14 е обнуляются в связи с тем, что в
35 их могут находится результаты преды-. дущих значений координат..
Начинается выборка и-го столбца матрицы 1 фотопреобразователей, н;йчиная с m-й ячейки. В каждом такте с выхода АЦП 6 поступает новое значение ячеек n-ro столбца на входы нака1 пливаюпщх сумматоров 7 и 9, на которых накапливаются значения ячеек n-го столбца. -В накапливающий сумма,тор 10 прибавляются (У7, фиг. 3) новые значения накапливающего сумматора
9. Таким образом, в накапливающем сумматоре 9 накапливается значение момента инерции и-го столбца относительно (п,о)-й ячейки. При выборе (n,о)-й ячейки на выходе 35 дешифратора 2 появляется сигнал. После этого в сумматоре 8 накапливается
55 значение накапливающего сумматора 7, накапливающий сумматор 9 обнуляется, со счетчика 5 вычитается единица, а в счетчик 4 записывается значение m.
Происходит аналогичная выборка следующего (n-1)-ro столбца ячеек.
После выборки ячеек 0-го столбца в накапливающем сумматоре 7 находится момент инерции р„ (нулевого порядка) иэображения, в накапливающих сумматорах 8 и 10 . — значения моментов инерции р„ и р,.(первого порядка) иэображения..
Поэтому происходит перезапись содержимых из накапливающих сумматоров
7, 8 и 9 в регистры блоков 11 и 12 деления, в которых производится деление моментов инерции первого порядка на момент инерции нулевого порядка. Результат переписывается в регистры 13 и 14.
Введение новых узлов и конструктивных связей позволяет повысить быстродействие устройства.
Формула изобретения
1. Устройство для определения координат центра тяжести изображения, содержащее матрицу фотопреобразователей, аналого-цифровой преобразователь, два накапливающих сумматора, вход первого из которых соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход соединен с входом второго накапливающего сумматора, блок деления, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно> с выходами первого и второго накапливающих сумматоров, два регистра, информационный вход первого регистра соединен с информационным выходом блока деления, выходы первого и второго регистров являются вы ходами уетроф ва, два счетчика, информациоЫяый вход первого из которых является входом установки количества строк матрицы фотопреобразователей, а информационный вход второго счетчи ка является входом установки количества столбцов матрицы фотопреобраэователей, два дешифратора, входы которых соединены, соответственно с выходами первого и второго счетчиков, блок управления, первый вход которого является входом запуска устройства, первьй выход блока управления соединен с входом разрешения записи первого счетчика, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы блока управления соединены соответственно с входом раз154 решения записи второго счетчика, входом обнуления первого блока деления, синхровходом первого накапливающего сумматора, синхровходом второго накапливающего сумматора, входом вычитания первого счетчика, входом вычитания второго ечетчика, входом
Разрешения записи первого регистра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит третий и четвертый накапливающие сумматоры, второй блок деления, триггер и элемент И, выход которого соединен с вторым входом блока управления, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с первыми информационными выходами первого и второго дешифраторов, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый выходы блока управления соединены соответственно с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, синхровходом четвертого накапливающего сумматора, управляющими входами первого и второго блоков деления и входом установки в "1" триггера, входом обнуления третьего накапливающего сумматора, третий выход блока управления соединен с входом обнуления второго блока деления, четвертый выход блока управления соединен с синхровходом третьего накапливающего сумматора, второй выход блока управления соединен с входами обнуления, триггера, первого, второго и четвертого накапливающих сумматоров, восьмой выход блока управления соединен с входом разрешения записи второго регистра, выходы первоro дешифратора соединены с первой группой управляющих входов матрицы .фотопреобразователей, вторая группа которой соединена с выходами второго дешифратора, а выход — с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к информационному входу третьего накапливающего сумматора, выход которого
3430 6 подключен к информационному входу четвертого накапливающего сумматора, выход которого подключен к первому информационному входу второго блока деления, информационный выход которого подключен к информационному входу второго регистра, выход триггера подключен к первому входу элемента
И, второй вход которого соединен с выходом конца деления .блока делекия, выход конца деления второго блока деления подключен к третьему входу элемента И, выход первого накапливающего сумматора подключен к второму информационному входу второго блока деления.
2. Устройство по п. 1, о т л и2{} ч а ю щ е е с я тем, что, блок управления содержит генератор тактовых импульсов, триггер элемента И, регистр, комбинационный элемент и блок постоянной памяти, первый — двенад25 цатый выходы которого являются выходами блока управления, тринадцатый выход блока постоянной памяти подключен к входу установки в "1" триггера, вход обнуления которого соединен с входом обнуления регистра и является первым входом блока управления, выход триггера подключен к первому входу элемента И, другой вход которого подключен к выходу генерато-! ра тактовых импульсов, выход элемента И подключен к синхровходу регистра, выходы которого подключены к соответствующим адресным входам блока постоянной памяти, четырнадцатый—
4{} двадцать первый выходы которого соединены соответственно с первым — восьмым входами элемента комбинационной логики, девятый, десятый и одиннадцатый входы которого являются вторил, 45 третьим и четвертым входами блока управления, выходы элемента комбинационной логики соединены с соответст-вующими информационными входаыл регистра.
l 543430
Бит Р I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1Э )4 15 16!718 19 2021
Адрес Уl У2 УЭ У4 У5 Уб У7 УВ У9 У)О Уl ) У)2 У13 А! А2
2 0001
3 0010
4 0011
5 0100
6 0101
7 01 10
S 0l1l
9 1000
10 )00!
ll 1010
О 0
О О
О О
0 0
О О
l О
О. О
О 0
О О
О О
О О
О О
0 О
0 О
О
О О
О I
О О
О О
О О
0 0 О 0 ! О О 0
О 1 О О
О 0 1 О
О О О О
О О О 1
О О О О
О О О О
О О О О
О О О О
О 0 О О
О О
О О
0 О
0 О
l 0
О О
О 0
0 )
О О
О О
О О
О О
О О
О O
О 0
О 0
О 0
О О
О О
О 0 ! 0
О 1
0001
0011
0001
0001
100О
1011
OIOI
0l 1 I
I00l
3O0l
0000
l 543430
1543430
Корректор Б.Гирняк
Заказ 402 Тираж 561 Подписное
ИИИИПИ 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
Редактор Л.Пчолинская т
Составитель А. Баранов
Техред И. дидьцс
