Устройство для преобразования изображения

 

Использование: для получения изображений и их расшифровки путем сравнения нескольких изображений одного и того же участка с использованием вычислительных устройств. Сущность изобретения: устройство содержит приемник 1, первый и второй ВюдГ CJ Т блоки памяти 2 и 9, первый и второй регистры 3,4, схему сравнения 5, первый и второй счетчики адреса 6, 7, мультиплексор адреса 8, счетчик сдвигов 10 и счетчик сдвига 11, блок управления 13 и передатчик 12, причем блок управления выполнен в виде микропрограммного автомата. Принятый устройством сигнал в процессе обработки многократно воспроизводится с различной степенью сглаживания, обеспечиваемой двумя регистрами сдвига и схемой сравнения , причем степень сглаживания задается содержимым регистра сдвигов. После выдачи очередного сглаженного изображения содержимое регистра сдвигов увеличивается на 1. Число изображений, полученных изисходного и различающихся степенью сглаженности , равно 2, где п - разрядность счетчика сдвигов. 7 ил. Ш 3D (Л с CS

СОЮЭ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (19) (11) (si)s 6 01 С 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4829055/10 (22) 28.05.90 (46) 23.10.92. Бюл. М 39 (71) Ленинградский государственный университет (72) А,Г,Карпов и В.В.Кузнецов (56) Патент США М 4611909, кл, G 03 В 7/34, 1986.

Авторское свидетельство СССР

5&4322256, кл. 6 01 С 11/26, 1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕКИЯ (57) Использование: для получения иэображений и их расшифровки путем сравнения нескольких изображений одного и того же участка с использованием вычислительных устройств. Сущность изобретения: устройство содержит приемник 1, первый и второй блоки памяти 2 и 9, первый и второй регистры 3, 4, схему сравнения 5, первый и второй счетчики адреса 6, 7, мультиплексор адреса

8, счетчик сдвигов 10 и счетчик сдвига 11, блок управления 13 и передатчик 12, причем блок управления выполнен в виде микропрограммного автомата. Принятый устройством сигнал в процессе обработки многократно воспроизводится с различной степенью сглаживания, обеспечиваемой двумя регистрами сдвига и схемой сравнения, причем степень сглаживания задается содержимым регистра сдвигов. После выдачи очередного сглаженного изображения содержимое регистра сдвигов увеличивается на 1. Число изображений, полученных из исходного и различающихся степенью сглаженности, равно 2", где и — разрядность счетчика сдвигов. Y ил.

1770745

Изобретение относится к области фотографии, а именно, к средствам получения снимков, использующим волны, отличные от оптических и может быть использовано для дистанционных исследований, например, в физике или космонавтике.

Известен аппарат для создания изображения с выбираемым масштабом увеличения, содержащий входное устройство для ввода масштабов увеличения создаваемого изображения, блок установки., увеличения, блок управления, узел. сравнения и устройство вывода.

его недостатком является сложность дистанционного применения, необходимость химобработки негатива, что пагубно сказывается на качестве иэображения.

Наиболее близким к заявленному является устройство для преобразования изображения, содержащее приемник, первый блок памяти, первый и второй регистры, схему сравнения, первый счетчик адреса, блок управления и передатчик, причем первый вход приемника является входом устройства, а выход соединен с первым входом первого блока памяти, выходы первого и второго регистров соединены с входами схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с вторым входом приемника и вторым входом первого блока памяти, второй выход блока управления соединен с первым входом первого счетчика адреса, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первыми входами первого регистра и второго регистра, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления, третий вход которого соединен с первым выходом первого счетчика адреса, шестой выход блока управления соединен с первым входом передатчика, выходы которого являются выходами устройства.

Недостатком устройства являются недостаточно высокая производительность и ограниченность функциональных возможностей, Целью изобретения является повышение производительности и расширение функциональных возможностей за счет автоматической фильтрации помех беэ потери данных.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для преобразования иэображения, содержащем приемник, первый блок памяти, первый и второй регистры, схему сравнения, первый счетчик адреса, блок управления и передатчик, причем первый вход приемника является входом

55 устройства, а выход соединен с первым входом первого блока памяти, выходы первого и второго регистров соединены с входами схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с вторым входом приемника и вторым входом первого блока памяти, второй выход блока управления соединен с первым входом первого счетчика адреса, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первыми входами первого регистра и второго регистра, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления, третий вход которого соединен с первым выходом первого счетчика адреса, шестой выход блока управления соединен с первым входом передатчика, выходы которого являются выходами устройства, блок управления выполнен в виде микропрограммного автомата и в устройство введены дополнительно второй счетчик адреса, мультиплексор адреса, второй блок памяти, счетчик сдвигов и счетчик сдвига, причем первый и второй входы второго счетчика адреса соединены с седьмым и восьмым выходами микропрограммного автомата, первый вход которого соединен с первым выходом второго счетчика адреса, второй выход которого соединен с первым входом мультиплексора адреса и с третьим входом второго блока памяти, первый вход которого соединен с выходом первого блока памяти и с третьими входами второго регистра и первого регистра, второй вход которого соединен с девятым выходом микропрограммного автомата, десятый выход которого соединен с третьим входом мультиплексора адреса, второй вход которого соединен с вторым выходом первого счетчика адреса, выход мультиплексора адреса соединен с третьим входом первого блока памяти, одиннадцатый выход микропрограммного автомата соединен с вторым входом второго блока памяти. выход которого соединен с вторым входом передатчика, третий вход которого соединен с выходом счетчика сдвигов и первым входом счетчика сдвига, второй и третий входы которого соединены с двенадцатым и тринадцатым выходами микропрограммного автомата, четвертый вход которого соединен с выходом счетчика сдвига, пятый вход микропрограммного автомата соедйнен со вторым выходом счетчика сдвигов, первый и второй входы которого соединены с четырнадцатым и пятнадцатым выходами микропрограммного автомата, шестой, седьмой и восьмой входы которого являются вторым, третьим и четвертым входами устройства.

1770745

На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг. 2 — алгоритм его работы.

Согласно фиг, 1, устройство содержит приемник 1, первый блок памяти (БП 1) 2, первый регистр (Рг 1) 3, второй регистр (Рг

2) 4, схему сравнения (СС) 5, первый счетчик адреса (СчА 1) 6, второй счетчик адреса (СчА

2) 7, мультиплексор адреса (MA) 8, второй блок памяти (БП 2) 9, счетчик сдвигов (Сч сдвигов) 10, счетчик сдвига (Сч сдвига) 11, передатчик 12, микропрограммный автомат (МПА) 13.

Устройство работает следующим образом (фиг. 2). В исходное состояние устройство (и МПА (13)) приводится сигналом на шестом входе МПА (13) — сигналом "Сброс".

Далее оценивается состояние сигнала на девятом входе МПА (13) и если он имеет рабочий уровень, то начинается выполнение алгоритма, иначе указанная оценка продолжается.

Работа начинается с записи изображения в БП 1 (2). Сначала сигналом С3 обнуляется СчА2 (7). Для передачи адреса на БП1 (2) с СчА2 (7) через MA (8) сигнал С7 устанавливается в нулевое логическое состояние.

Стробирование приемника (1) и запись данныхх в БП1 (2) осуществляется по сигналу С1.

Затем по сигналу С4 содержимое СчА2 (7) увеличивается на 1 с последующей очередной записью в БП1 (2). Запись продолжается до переполнения СчА2 (7) — появления рабочего уровня сигнала У1.

Процесс сглаживания осуществляется следующим образом. Значение обрабатываемой точки принадлежит некоторому интервалу значений. В этом интервале ищется точка с минимальным адресом, т,е, ближайшая к началу изображения. Ее значение записывается в сглаженное изображение по адресу, равному адресу обрабатываемой точки в исходном изображении содержащемся в БП1 (2).

По сигналу С14 выполняется подготовка к циклам преобразования информации — обнуление Сч сдвигов (10). Таким образом, в первом цикле преобразования информация поступает на СС(5) из БП1 (2) без сдвига на

Рг1 (3) и Рг2 (4), т.е. степень точности сравнения максимальна. В последующих циклах

Сч сдвигов (10) наращивается, на регистрах выполняются побайтные сдвиги вправо, т,е. при сравнении не учитываются младшие разряды байтов данных, Преобразование состоит в сглаживании малых отклонений величины сигнала. Диапазон значений сигнала разбивается на 2 " интервалов, где м — текущее значение Сч сдвигов (10). 3 начение каждой точки изобра5

55 жения попадает в один из таких интервалов.

Сглаживание осуществляется путем подмены исходного значения точки, записанного в БП1 (2), значением точки, принадлежащей тому же интервалу значений и ближайшей к началу иэображения, т,е. имеющей минимальный адрес из всех точек, принадлежащих этому же интервалу значений.

Сглаженное изображение записывается в

БП2 (9), при этом содержимое БП1 (2) не изменяется. При нулевом содержании Сч сдвигов (1 О) содержимое БП1 (2) копируется в БП2 (9).

Перед циклом преобразования сигналом С2 обнуляется СчА1 (6), содержащий инверсный адрес ячейки БП1 (2), содержимое которой будет сравниваться с содержимым всех ячеек БП1 (2). Адрес сравниваемой ячейки находится в СчА2 (7). По результату сравнения (сигнал У2) сигналом С9 производится запись данных в БП2 (9) по адресу, содержащемуся в СчА2 (7). При равенстве сравниваемых величин данные поступают из ячейки БП1 (2) с адресом, инверсным содержимому СчВ1 (6), — сигнал С7 имеет высокий уровень. При отсутствии равенства записываемые данные берутся иэ ячейки

БП1 (2) с адресом, содержащимся в СчА2 (7) — сигнал С7 имеет низкий уровень. Перед подциклом преобразования обнуляется

СчА2 (7) сигналом СЗ.

Подцикл преобразования начинается с чтения данных из БП1 (2) по адресу, инверсному содержимому СчА1 (6) — сигнал С7 имеет высокий уровень и запись их в Рг1 (3) — сигнал С6. Далее выполняется чтение из

БП1(2) по адресу, содержащемуся в СчА2 (7) — С7 имеет нулевой уровень, и запись считанных данных в Рг2 (4) — сигнал С11. По сигналу С12 выполняется перенос содержимого Сч сдвигов (10) в Сч сдвига (11). Сигналом С13 из Сч сдвига (11) вычитается 1 и анализируется его антипереполнение — сигнал У4. Если он имеет нерабочий уровень, то выполняется сдвиг на один разряд вправо регистров Рг1 (3) и Рг2 (4) по сигналу С5, Регистры могут быть устроены, например, так, как это показано на фиг, 3. Далее вновь производится вычитание и сдвиг, пока У4 не будет иметь рабочий уровень. Тогда анализируется результат сравнения регистров— сигнал У2, имеющий рабочий уровень при равенстве, Затем выполняется запись в БП2 (9) в зависимости от значения У2, как это рассмотрено выше, Наращивание на 1 содержимого СчА2 (7) — сигнал С4 и анализируется его переполнение — сигнал У1. Если переполнения нет, то подцикл преобразования выполняется вновь с новым содержимым СчА2 (7), 1770745 шается. 25

Если переполнение СчА2(7) произошло, то увеличивается на 1 содержимое СчА1 (6) — сигнал С10 и анализируется его переполнение — сигнал УЗ. Если переполнения нет, то цикл преобразования повторяется с новым содержимым СчА1 (7).

Если есть переполнение СчА1 (7), то это означает, что преобразование информации с определенным конкретным значением Сч сдвигов (10) завершено.

Далее выполняется вывод информации.

Сигналом СЗ обнуляется СчА2 (7). Из БП2 (9) по адресу, содержащемуся в СчА2 (7), считывается информация, которая передается через передатчик — сигнал С8 на выход устройства. Данные их БП2 (9) сопровождаются значением Сч сдвигов (10). Затем наращивается на 1 СчА2 (7) — сигнал С4. Чтение из БП2 (9) и передача информации продолжается до переполнения СчА2 (7).

После вывода информации по сигналу

С15 увеличивается на 1 содержимое Сч сдвигов (10), и, если произошло переполнение — сигнал У5, работа по алгоритму заверВ противном случае анализируется состояние сигнала У7 (" Пуск преобразования"), и, если он имеет нерабочий уровень, анализ зацикливается через анализ сигнала

У8, при рабочем состоянии которого (" Сброс" ) работа завершается.

При рабочем уровне У7 преобразование с последующим выводом информации повторяется с новым значением Сч сдвигов (10).

Величина содержимого Сч сдвигов (10) фактически задает параметр амплитудного фильтра — малые отклонения в значениях сигналов подавляются, большие передаются без искажения (см. фиг. 4). Например, при числе сдвигов, равном 4, отклонения, превышающие по величине 16, подавляются.

Заметим, что начальные значения сигналов обладают определенным приоритетом. Так для рассматриваемого случая (число сдвигов равно 4), всем точкам изображения будет присвоено значение первой точки, если отклонение яркости по полю изображения не превышает 16. Предлагаемое устройство реализует амплитудный фильтр, представляющий собой род фильтра, сохраняющего величину и форму перепадов. Поэтому устройство обеспечивает эффективную обработку "пятнистых" картин, например, полевых эмиссионных изображений, фотографий земной поверхности из космоса и т.д.

Предлагаемое устройство было использовано для построения карт плодородия

55 почв совхоза "Красная Балтика" Ленинградской области на основе использования гумуса со спектральной отражательной способностью почв в области 400-750 нм (фиг. 5, 6, 7). На фиг, 5 представлена карта плодородия почв, полученная при значении

Сч сдвигов(10) равном О, на длине волны 560 нм, Затем установили значение Сч сдвигов (10) равным 2, вследствие чего при сравнении сигналов не будут учитываться 2 разряда. Поэтому для амплитуды сигнала в диапазоне 0-3 усл, ед. будет выбрано значение, ближайшее к началу изображения 1 = О, Для сигнала с амплитудой в диапазоне 4-7 усл. ед, взято значение 1=4 и т.д, Таким образом, исходная карта (фиг. 5) модифицирована (фиг. 6), однако упрощение карты проведено с сохранением требуемой информативности. Поскольку уровень 1 = О характеризует средний уровень шума, то участки карты с нулевыми областями соответствуют обедненным гумусом землям, неплодородным участкам, На фиг. 7 представлена карта той же местности, полученная при содержимом Сч сдвигов (10) равном 4. При этом сигнал с амплитудой в диапазоне 0-15 усл. ед. заменялся величиной 1=0, в диапазоне 16-31 — 1= 16, в диапазоне 32-47 — 1 =32, в диапазоне

48-63 — 1 = 48, и т.д. Полученная крупномасштабная карта местности используется в основном для определения участков, которые не требуют внесения удобрений, так как заметно выделяются своим плодородием.

Формула изобретения

Устройство для преобразования изображения, содержащее приемник, первый блок памяти, первый и второй регистры, схему сравнения, первый счетчик адреса, блок управления и передатчик, причем первый вход приемника является входом устройства, а выход соединен с первым входом первого блока памяти, выходы первого и второго регистров соединены с входами схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с вторым входом приемника и вторым входом первого блока памяти, второй выход блока управления соединен с первым входом первого счетчика адреса, второй выход которого соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первыми входами первого регистра и второго регистра, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления, третий вход которого соединен с первым выходом первого счетчика адреса, шестой выход блока управления соединен с первым входом передатчика, выходы которого являются выходами

1770745

- < з се- с е и а rC<>) Яигилер елолНЕНиЕ СГСгфР2

/УО

Фст

oE z rg и Pr2 СХ/ фаДкь ие

rgoЖ (УР тезис бйб no aSf и заnècÔ ярил Ланнья / бпла ж2

Ссе nа2ueecсaci< C9j

О&гулеж<с Се- ro/пиеа/ (с/Ф) Фююаге 664 ла Сг42 и

Залисю эти.Г Зила l бЕ2 г А+2 (С nozvc есеау Ф СУ

C с улелиЕ СаМ С2) + f е. Ж- ф2 С

О& урь ие бЩ p(cs) r" -:

Ncpenowe c(e

<"г (2 (У1) 4 тенис БВ1 ла rrn1 и2алисЬ У Prf (CF=nozor ссай f, Се/

- t 5-,и;сес) Фте ие бЛЕ ло й-.42 и зались УРг2 (С F= nozuo eezo y ф, сд) сьев лс ис

G f Лб), Зались Ст. c /ozone б

С с УРФ2а СГ2) db ynewoe С,- Е2 сф

Фиг, 2 Лист 1 устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и расширения функциональных возможностей путем автоматической фильтрации помех без потери данных, блок управления выполнен в виде микропрограммного автомата и в устройство введены дополнительно второй счетчик адреса, мультиплексор адреса, второй блок памяти, счетчик сдвигов и счетчик сдвига, причем первый и второй входы второго счетчика адреса соединены с седьмым и восьмым выходами микропрограммного автомата, первый вход которого соединен с первым выходом второго счетчика адреса, второй выход которого соединен с первым входом мультиплексора адреса и с третьим входом второго блока памяти, первый вход которого соединен с выходом первого блока памяти и с третьими входами второго регистра и первого регистра, второй вход которого соединен с девятым выходом микропрограммного автомата, десятый выход которого соединен с третьим входом мультиплексора адреса, второй вход которого соединен с вторым выходом перcoro счетчика адреса, выход мультиплексора адреса соединен с третьим входом

5 первого блока памяти, одиннадцатый выход микропрограммного автомата соединен с вторым входом второго блока памяти, выход которого соединен с вторым входом передатчика, третий вход которого соединен с

10 выходом счетчика сдвигов и первым входом счетчика сдвига, второй и третий входы которого соединены с двенадцатым и тринадцатым выходами микропрограммного автомата, четвертый вход которого

15 соединен с выходом счетчика сдвига, пятый вход микропрограммного автомата соединен с вторым выходом счетчика сдвигов, первый и второй входы которого соединены с четырнадцатым и пятнадца20 тым выходами микропрограммного автомата, шестой, седьмой и восьмой входы которого являются вторым, третьим и четвертым входами устройства.

1770745

Лист 2

1770745

Фиг. 3

, "}1}ь}},.: ) С}}

Г1Й}- }ь Ч} 1}! ТР

Йт. 4

Ч

}. } ", 1.. 1 .I }} 1}.:. j. l, -I } }.;.l l. 1.

}.1 Ч, !

}1 Ч

9 . }}1!.

}11ь. }1

1! Г ;, йр

}3.1. }31., }-ь

Й .Ь

;! Ь, Й"

Ч Ч .Ь .Ь

Ч !.l il

Ь«

}.! !.

И

}1..V,..- й

Н! 1}ЕЕ!}ь}Е г!}ь}! }Е} }}1!." !

}3, !3 (.1 ч

}1.,5 )1., !.1

4Г

I= Ь C-ь

Ь. .. 1ь

49 4Е

1=й

Ь

1}ь .„1 И, .i

j„V,: Ц Ь ., }11,;, Ь

И. И.

}.ЧЯ I Ч ь-

Й.= Й.- и 1

Ь» Ь«« .Ь

I3;„- :I ч

ЙЧ. rv v

)1 }. }, и 1ь-ЧС

}.}}, }3.:, .1 Ч

i l, i;I, !! 1, I !.

1 Ь 1 j 1!" .=, }1-;:::!

}.1 ь. ь Ь 1ь i 1 }3 ", Й . ° °

:, I

6!

ЬЧ ", 1 1ь-j !!34 ь31":-:

}11 1 } 1}-, kjl !

:1,. ь..1 .

Й,, Й":, : i!..: }Чь., 1 I, .

}Ч!, !

""1, }.} Л

".1 ь. Ь 1, }:} }-}

}.},:, j Ч, ! Ь! "

};1. ".

} i "

1, } ! .1 }, l.1, й!

Иь ь }:1} Л

L.l, -„}.ЬI, 13};;;

:.I. ;

:.. 1. Ь.1.

Ь Ь . } Ь 1 "" .Ь i

Й:-:. ;-:1:.

1.1 . . 1,"

}1}ь}}:! !G. !"..! 1-1! !

Ь 1, ь, ;"„ Ц; }31,- : и з, Й

Ч, и . i,. - .)

:.1}. -.:34 ь3},ь ! 11ь

}.1};.- i i j

СЧЛ ..13 }".12

}Ч Ч 11

i.l: Ь4, Iiv»

}1} ЧЧ, и

Чй ЧЧ

".! .Ч ь ! Ч,—,,,. .}.1 Ч !.

Ь .Ь Ь

}.1 Ч й4 }Ч,.

ЙЧ,=, и Я !

:,1 . k.1 л

Чй (1; ь3! С!4

I3",: !1.».

0ь. } 1;«.

v»:,чч

}1,г, Ь

l3 v i.1 ь

}3ь, }3,;ь };1

}1» i3»i

}3 I;1 (Ч. ь 11,;, }3v., h1,;

1„1,. ,, }1

I1 ; !Ч Ч аь, С11, }„1 } )3}, ., Д4 }ч

}.13 Е}4

} I.„ i I }, ЙЧ Й17 !

31.1 !11 =

}3 ч

И с

}.11 И ь, „1, } -. }31

};

Ь 1ь,ь ь. ° „.1.. . Й.;:, 63 }13

}3;-„

Й;.. . 1

1.1 и

};ЧЯ Ч, ь

1„.1.„ }.1 Ч

}1.) )3Я

}1..: 11Я

}}.12 ОГ

62 С11

}„.Ч, ".Ч Ч

1770745!..!цд - тЩ .,: «ч

П} мР} чиЕтг 2

«.14 «ч!4 34 34 «;} = . 9 3

«!4 д4 «!4

i34 64

Щ. .! ! ч ! .»! f

»!(..!!! !

:! р . !!

pl„-l „" (р

Я1 }:.«4!

„-. „1

О4 94

04 «34 «44

84 «!4 84

«1!

Цф

«;1! °

% Н!:!ЛЕВИЕ ЗНДЧЕНИЯ ЗйИЕНЕ:НЯ Нн "а

Фиг. 6

48 48 48

48 48 48

48 48 48

48 48 48

48 48

48 48

48 4 ;- 48

48 4 48.

48 48

48

48 48

411

} и":!!!ЕВИЕ ЗНАЧЕНИЯ;;Ф!!ГНЕНИ Нй " "е

Фиг. 7

Составитель Г,Мельников

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор О.Станина

Заказ 3732 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

1 !! ! ., 1 »!l .!!

% I, !г .„ сг . !! ! . !! ф„.

«„:13

«,}1 1

«31„-!

«„.1 „=!

Flic!

>..11„-!

«41 I

«41

Д!.".

36 ч8 чь ч

4ь

AI :,!

l }I. °!! °! ° с!! 1

4ю 1;»1!

1 (ю!»!

1м!»1, 11 !

Ъ !

° !

° 1

«.!4

«3 » . «)4

О .=. «34 «и

8 : 64 «34 В4 04

«Ч «,"}4 !:; 4 !

i-)