Устройство для измерения длины участков контура изображения

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть ис пользовано для построения устройств из мерения геометрических параметров в парал лельных оптоэлектронных системах обработ ки изображений Цель изобретения - повы шение быстродействия и расширение функ ц иона льны ч возможностей vc тронетва за счет определения величины угла между прямыми краями изображения Цепь икти гается за счет использования в устрой стве последовательно распотоженных фото электрических преобразователей с оптичес кими входами и выходами повернутых отнг сительно др i друга на дискретный гол и обеспечивающих вьпеление срезов изображения , а также элементов И, пороговых эле ментов и оптических регистров фнксир ю щих дтины изображения В арифметическом б юке гвляется вы числение периметра контура Повышение быстродействия устройства юно вы полнением фотоэлектрических преобразова тетей в виде матриц он гоsitктронных нчс ек позвотяющих проводить парал leibinю обработку оптической информации и i 10 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

SU„„1633435 A 1 (51)5 G 06 К 9/ 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4600639/24 (22) 31. 10.88 (46) 07.03.91. Бюл. № 9 (7! ) Винницкий политехнический институт (72) В. П. Кожемяко, В. А. Подорожнюк, С. Н. Белан, А. В., Шевченко и О. А. Головань (53) 681.327.12 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 983729, кл. G 06 К 9/48, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДЛИ НЫ УЧАСТКОВ КОНТУРА ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения устройств измерения геометрических параметров в параллельных оптоэлектронных системах обработки иэображений. Цель изобретения повыИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения устройств измерения геометрических параметров в параллельных оптоэлектронных системах обработки изображений.

Целью изобретения — повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей устройства за счет определения величины угла между прямыми краями контура изображения.

На фиг. 1 представлена схема устройства для измерения длины участков контура изображения; на фиг. 2 — схема оптоэлектронных ячеек двух соседних строк фотоэлектрического преобразователя; на фиг. 3 — функциональная схема арифметического блока; на фиг. 4 — функциональная схема порогового элемента; на шение быстродействия и расширение функциональных возможностей устройства за счет определения величины угла между прямыми краями контура изображения. Ц«ль достигается за счет H«IIo;Ih.)oBaHHH B устройстве последовательно располо к«нных фотоэлектрических преобра IOBa»eлей «оптиче«кими входами и Bflxoдами, повернутых отн()— сительно друг друга )га дискретный угол и обеспечивающих выделение срезов изоб!»аж(ния, а также элем«нтов И, пороговых эл«ментов и оптиче«ки. регистров, фиксируюLUHx длины уча«ткон контура изобра кения.

В арифметическом блоке осуще«гв»яется вычисление перим(гра контура. 11овыц)«ни( быстродействия устрой«тва обусловл Ho Bt>lполнением фотоэлектрических преобразователей в виде матриц оптоэлсктронных яч(ек, позволяющиx проводить парd.).I«.»üaófo обработку оптической информации. 5 и,l. фиг. 5 функциональная сх«ма оптич«ского регистра.

Устройство содержи г rr элем«нтов И

1),1,...,1,, где rf=360 / 3(1, . 3(1 — шаг дискретизации угла поворота, арифметический блок

2, и фотоэлектрических преобразоват(х»«й

3),3 ....,З„выполненных в виде матриц оптоэлектронных ячеек размерностью rrIXrrr, где m — размерность обрабатываемого 11 »ображения, причем оптические входы и выходы ячеек образуют «оотв«г«твенно оп гический вход и выход преобразова геля, и пороговых элементов 4).4,,,4...„«н()бж«нHblx информа цион ныл3 и IIbl xo;fr) vIH 5, оптических регистров 6),6,...,6,, 11р«образователи 3),3,...,3,, расположены по«.1« fof3;tl «»ьно на одной оси. проходя)ц«й через цепгр. и повернуты относительно друг,1руl а на угол .3(1. Оптический вход каж 1<)1() по(,к1633435 дующего преобразователя связан с оптическим выходом предыдущего, повернутого по сравнению с ним на дискретный угол Arp, а оптические выходы ячеек 7 правого крайнего столбца всех преобразователей 3 оптически связаны с оптическими входами 8 соответствующих пороговых элементов 4 и с оптическими входами 9 ссютветствующих оптических регистров 6, выходы которых подключены к входам 10 арифметического блока 2. Управляющие выходы 11 каждого порогового элемента 4 подключены к вторым входам соответствующих элементов И 1, первые входы которых подключены к первому входу 12 управления устройства, а выходы -- к первым входам 13 управления соответствующих фотоэлектрических преобразователей 3, вторые входы 14 управления которых подключены к второму входу 15 управления устройства, а третьи входы !6 уи ры иле ни я преобразователей 3 подкл ючены к гретьему входу 17 управления устройства. Управляющие входы 18 оптических pet исз ров 6 подключены к информационным выходам 5 пороговых элементов 4.

Каждая строка преобразователя 3 (фиг. 2) содержит т оптоэлектронных ячеек 7, каждая из которых содержит транзистор 19, база которого подключена к анодам первого и третьего фотодиодов 20 и 21, к катоду первого развязывающего диода 22, анод которого подключен к аноду второго фотодиода 23, а катод --- к катоду четвертого фотодиода 24, анод которого подключен к общей шине и к эмиттеру транзистора 19, коллектор которого подключен к катодам первого и второго светодиодов 25 и 26, анод первого светодиода 25 подключен к катоду третьего фотодиоды 21 и к шине 27 питания, катоды вторых фотодиодов 23 всех нечетных ячеек

7 подключены к выходу первого усилителя

28, вхо i которо о подключен к инверсному выходу счегиого триггера 29, счетный вход которого подключен к первому входу

13 управления преобразователя 3, а катоды вторых фогодиодов 23 всех четных ячеек 7 подключены к выходу второго усилителя 30, вход которого подключен к прямому выходу триггера 29, причем первый светодиод 25 каждой ячейки 7 оптически связан с третьим фотодиодом 2! собственной ячейки

7 и с оптическим выходом преобразователя 3, а второй светодиод 26 с вторым фотодиодом 23 последующей ячейки 7 и с четвертым фотодиодом 24 предыдущей ячейки 7, а первый фотодиод 20 является оптическим входом преобразователя 3, причем анод второго светодиода 26 подключен к выходу третьего усилителя 31, вход которого подключен к второму входу 4 управления, а катод первого фотодиода 20 подключен к катоду второго развязывающего диода 32, анод которого подключен к выходу четвертого усилителя 33, вход ко45

5

25 .30

40 торого подключен к третьему входу 16 управления преобразователя 3.

Арифметический блок 2 (фиг. 3) содержит К=п ° т управляемых ключей 34,34,...,,34 и преобразователь 35 ток — код (ПТК), первый вывод которого подключен к шине 36 питания, а второй — к объединенным первым электрическим выводам управляемых ключей 34, вторые электрические выводы которых подключены к общей шине, а управляющие входы ключей 34 подключены к соответствующим входам 10 блока 2.

Пороговый элемент 4 (фиг. 4) содержит т ключей 37,37>,...,37, ПТК 38 и управляемый генератор 39, управляющий вход которого подключен к первому выходу ПТК

38, а выход — к управляющему выходу !

1 порогового элемента 4, второй выход

I I TK подключен к его информационному выходу 5, первый электрический вывод ПТК

38 подключен к шине 40 питания, а второй к первым электрическим выводам ключей 37, вторые выводы которых подключены к общей шине, а управляющие оптические входы ключей 37 оптически связаны с оптическими входами 8 порогового элемента 4.

Оптический регистр 6 (фиг. 5) содержит триггеры 41и41,...,41, информационные входы которых являются информационными входами 9 регистра 6, а синхровходы всех триггеров 41 объединены и подключены к входу 18 управления регистра 6.

Устройство работает следующим образом.

Первоначальное изображение фигуры проецируется на первый фотоэлектрический преобразователь Зь а на третий вход 17 управления устройством подается высокий положительный потенциал, который поступает на третьи входы 16 управления преобразователей 3. Возбуждаются ячейки 7, на которые поступает оптический сигнал. Через интервал времени t с выходов первого преобразователя 3i изображение проецируется на второй преобразователь Зг, повернутый на угол Л<р и т. д., а спустя время и.t сформируется изображение на последнем преобразователе 3..

После этого на второй вход 15 управления подается высокий положительный потенциал, поступающий на вторые входы 14 управления преобразователей 3, а на третий вход 17 управления подается нулевой потенциал. На первый вход 12 управления подается единичный потенциал, поступающий на первые входы элементов И 1, на вторые входы которых поступают импульсы сдвига с управляющих выходов 11 пороговых элементов 4. С выходов элементов И 1 импульсы сдвига поступают на первые входы 13 управления фотоэлектрических преобразователей 3.

С момента поступления высокого положительного потенциала на второй вход 15

1633435 управления устройством, в каждом фотоэлектрическом преобразователе 3 выделяется правый край спроецированного изображения, а с поступлением высокого положительного потенциала на первый вход 12 управления устройством начинается сдвиг края иэображения в каждом преобразователе вправо.

В момент времени, когда возбужденные ячейки 7 появляются в крайнем правом столбце преобразователей 3, с их оптических выходов на оптические входы 8 и 9 соответствующих пороговых элементов 4 и оптических регистров 6 поступает свет, а на управляющих выходах 1 пороговых элементов 4 прекращается формирование импульсов сдвига и, следовател ьно, прекращается сдвиг соответствующего изображения.

Количество возбужденных ячеек 7 в правом крайнем столбце преобразователя 3 подсчитывается и фиксируется в оптическом регистре 6, если на его входе 18 управления от информационного выхода 5 порогового элемента 4 присутствует единичный потенциал. Если количество единичных сигналов на выходах ячеек 7 крайнего столбца преобразователя 3 больше единицы, то на информационном выходе 5 порогового элемента 4 формируется единичный сигнал. В случае отсутствия единичного потенциала на входе 18 управления оптический регистр 6 никаких действий не 30 производит.

Количество дискретных ячеек, подсчитанных в оптических регистрах, в виде кодов соответствующих чисел подается на входы

10 арифметического блока 2, в котором они суммируются. 35

Таким образом, в арифметическом блоке 2 по окончании измерения будет присутствовать результат измерения длины всего контура изображения, если изображение содержит только прямые края, а в регистрах

6i,...,6„будут присутствовать результаты измерения отдельных участков контура, причем, если на информационном выходе 5 порогового элемента 4 формируется единичный сигнал. В случае отсутствия еди нич ного потенциала на входе 18 управления оптический регистр 6 никаких действий не производит.

Количество дискретных ячеек, подсчитанных в оптических регистрах, в виде кодов соответствующих чисел подается на входы

10 арифметического блока 2, в котором оно 50 с ум м и руетс я.

Таким образом, в арифметическом блоке 2 по окончании измерения будет присутствовать результат измерения длины всего контура изображения, если изображение содержит только прямые края, а в регистрах

6i,...,6„будут присутствовать результаты измерения отдельных участков контура, причем, есЛи на информационном выходе 5 порогового элемента 4 будет присутствовать единичный потенциал, то в соответствующем регистре 6 зафиксирована длина соответствующего прямого края изображения.

Число, равное количеству информационных выходов 5 между двумя соседними возбужденными информационными выходами 5 (на которых присутствуют единичные потенциалы), ссютветствует величине угла между данными прямыми отрезками изображения.

Ячейки 7 фотоэлектрических преобразователей 3 работают следующим образом (фиг. 2).

Единичный потенциал поступает на третий вход 16 управления, который усиливается четвертым усилителем 33, т. е. на катодах первых фотодиодов 20 ячеек 7 присутствует высокий положительный потенциал.

По оптическим входам на первые фотодиоды 20 передается оптический сигнал. Открывается транзистор 19 соответствующей ячейки 7 за счет присутствия на его базе положительного потенциала. Срабатывает соответствующий первый светодиод 25 и подает оптический сигнал связи, реализованной на третьем фотодиоде 21, транзистор

l9 остается в открытом состоянии.

Для сдвига записанного правого края изображения вправо на вход 16 подается нулевой потенциал, на второй вход 14 управления подается высокий положительный потенциал, усиливающийся третьим усилителем 31 и поступающий на аноды вторых светодиодов 26, а на первый вход 13 управления поступают импульсы сдвига записанного изображения.

Обнуляются все возбужденные ячейки 7, кроме правой крайней возбужденной ячейки

7 в каждой строке. Это достигается за счет оптических связей от вторых светодиодов 26 на четвертые фотодиоды 24 предыдущих ячеек 7 в каждой строке.

Счетный триггер 29 переключается. Усилители 28 и 30 усиливают сигналы с его выходов. Если единичный потенциал присутствует на прямом выходе счетного триггера 29, то в возбужденном состоянии будут находиться нечетные ячейки 7. С приходом последующего импульса триггер 29 переключается, т. е. íà его прямом выходе появляется нулевой потенциал, а на инверсном — единичный, и возбуждаются четные ячейки 7 за счет оптической связи от второго светодиода 26 предыдущей ячейки 7 с вторым фотодиодом 23 последующей ячейки 7.

Таким образом, осуществляется сдвиг крайних правых возбужденных ячеек 7 в каж дой строке вправо до возбуждения ячеек

7 в правом крайнем столбце. Развязываюшие диоды 22 и 32 защищают ячейки 7 от ложного гашения или возбуждения.

1633435

10

Формула изобретения

Арифметический блок 2 работает следующим образом (фиг. 3).

Каждый ключ 34 в открытом состоянии потребляет определенное равное количество тока, протекающего от электрического выхода через сам ключ 34 по второму его выводу (к общей шине). Величина тока такого ключа 34 соответствует одному делению

ПТК 35, через который от шины 36 питания протекает суммарное количество токов всех возбужденных ключей 34:

/ =1I;, где / — ток, протекающий через ПТК 35;

I, — ток, протекающий через один открытый ключ 34;

P — количество открытых ключей (P(K)

Пороговый элемент 4 (фиг. 4) работает как и блок 2 (фиг. 3), но ПТК 38 работает в единично-нормальном коде (количество единичных сигналов на выходах ПТК 38 соответствует количеству единичных сигналов на входах элемента 4).

Если включился один ключ 37, то на первом выходе ПТК 38 появляется единичный сигнал, поступающий на вход управления генератора 39, на выходе ll которого прекращается формирование импульсов. На остальных выходах ПТК 38 в данном случае присутствуют нулевые сигналы. Если открылось два или более ключа

37, то на втором и т. д. выходах ПТК 38 30 появляются единичные сигналы. Соответственно прекращается формирование импульсов на выходе 11.

Оптический регистр 6 работает следующим образом (фиг. 5).

В начальный момент времени на выходах 35 триггеров 41 присутствуют нулевые потенциалы. С приходом единичного сигнала на вход 18 управления триггеры 41 переходят либо в единичное состояние, либо в нулевое, в зависимости от сигнала, присут- 40 ствующего на его информационном входе 9.

Если на информационном входе 9 присутствовал единичный сигнал (свет), то триггер

4l переходит в единичное состояние (на выходе появится единичный сигнал). Если нулевой сигнал (нет света), то в нулевое состояние, т. е. триггеры 41 являются

D-триггерами с оптическими информационными входами.

Высокое быстродействие устройства обусловлено использованием фотоэлектрических преобразователей в виде матриц оптоэлектронных ячеек, позволяющих производить параллельную обработку оптической информации, что в среднем уменьшает время измерения на порядок.

Расширенные функциональные возможности устройства обусловлены возможностью осуществлять поворот изображения на заданный угол, измерять полный периметр изображения и его отдельные длины, а также измерять угол между прямыми краями изображения в целях распознавания его формы.

Устройство для измерения длины участков контура изображения, содержащее арифметический блок, элементы И и фотоэлектрический преобразователь, вход которого является оптическим входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей устройства за счет определения величины угла между прямыми краями контура изображения, введены пороговые элементы, оптические регистры и и — 1 последовательно расположенных фотоэлектрических преобразователей, где л=360/

/Ац>, Л р — шаг дискретизации угла поворота, фотоэлектрические преобразователя выполнены в виде матриц оптоэлектронных ячеек, каждая из ячеек оптически связана с соседними ячейками строки матрицы, а оптические выходы последних ячеек всех строк матриц связаны с оптическими входами соответствующих пороговых элементов и с оптическими входами соответствующих оптических регистров, выходы которых подключены к соответствующим входам арифметического блока, а их управляющие входы — к информационным выходам соответствующих пороговых элементов, управляющие выходы которых подключены к вторым входам соответствующих элементов

И, первые входы которых соединены с первым входом управления устройства, первые входы управления оптоэлектронных ячеек всех матриц соединены с выходами соответствующих элементов И, вторые и третьи входы управления оптоэлектронных ячеек всех матриц подключены ссютветственно к второму и третьему входам управления устройства, при этом каждая матрица оптоэлектронных ячеек повернута на угол hcp по отношению к предыдущей, оптоэлектронные ячейки которой оптически связаны с соответствующими ячейками последующей матрицы.

1633435

17

f5

1633435 (% в

3 II„— -- — 1 го — 7iz г — — — -t

Г (1

Составитель С. Бабкин

Редактор Е. Папп Техред А. Кравчук Корректор М. Самборская

Заказ 619 Тираж 389 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям прн ГКНТ СССР

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат <Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101