Способ и устройство восстановления изображения

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование в системах для получения изображения позволяет повысить быстродействие и обеспечить восстановление изображения при непрерывном перемещении объекта. Этот технический результат достигается в способе, реализуемом на матрице детекторов, образованной в результате прохождения излучения через кодирующую маску, состоящую из отверстий и перемычек, кодированную по случайному закону благодаря тому, что сравнивается количество единиц и нулей в матрице детекторов, наблюдаемых из произвольно выбранной точки пространства, при использовании кодированной по случайному закону маски и такой же маски, в которой перемычки заменены на отверстия, а отверстия - на перемычки так, что одинаковое количество единиц и нулей соответствует отсутствию излучения из выбранной точки, а разное - обнаружению излучения. 2 c.п ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных машинах и в специализированных комплексах и системах, предназначенных для получения изображения как в оптическом, так и в любом другом диапазоне излучения.

Общепринятым способом получения изображения предмета, излучающего непрерывно во времени и пространстве, является использование линзы. Аналогом линзы в цифровой области, где рассматривается квантованное пространство, выступает система с кодирующей маской [1]. Эта система применяется, например, в рентгеновских телескопах в космической радиоастрономии.

Такая система содержит два блока: блок формирования тени и блок устройства восстановления изображения. Физически первый блок формирования тени состоит из кодирующей маски и из расположенной от нее на некотором расстоянии матрицы детекторов (например, фотоумножителей), связанных между собой оптически и чувствительных к поступающему на вход излучению. Кодирующая маска представляет собой непрозрачный для излучения экран с набором миниатюрных отверстий, размещенных по поверхности экрана по случайному закону.

В первом блоке обеспечиваются создание и регистрация тени от изображения, формируемой маской под воздействием излучения, исходящего от предмета. Во втором блоке устройства восстановления изображения осуществляется преобразование зарегистрированной тени от изображения цифровыми методами с целью восстановления изображения реального предмета. В качества второго блока обычно используется компьютер. Для связи блоков информация от детекторов по шине связи передается в компьютер.

Для анализа двумерный предмет U представляют в виде изотропных пикселей U(i, j), тень F - как матрицу пикселей F(k, l) и кодирующую маску - как матрицу пропускания A(k, l). Если в кодирующей маске элемент с координатами (k, l) - это отверстие, то A(k, l)=1, если наоборот - A(k, l)=0.

Образование тени определяется как умножение матрицы пикселей изображения на матрицу, описывающую кодированную маску, обеспечивающих Восстановление изображения осуществляется путем вычисления свертки с обратной матрицей G для матрицы A, что записывается как U = F * G = U, где * - обозначает свертку.

На фиг. 1 показаны кодирующая маска в виде чередующихся перемычек и отверстий со случайным законом пропускания и пример формирования тени от точечного источника для простейшего одномерного случая. Если детектор P содержит i элементов, то кодирующая маска имеет (2i-1) элементов.

Известный способ восстановления характеризуется тем, что при его осуществлении необходимо выполнить большое число умножений и сложений. Умножение является длительной операцией, требующей, чтобы сомножители присутствовали на входе умножителя без изменения своих значений до тех пор, пока не закончится умножение. Сложение также является длительной операцией, что связано со временем распространения сигнала переноса. По этим причинам вычисление свертки в принципе является весьма длительным процессом и не может быть обеспечено при непрерывном изменении входных величин, т.е. при непрерывном перемещении предмета.

Задачей данного изобретения является повышение быстродействия, обеспечение восстановления изображения при непрерывном перемещении предмета.

Предлагаемый способ основан не на арифметических операциях, а на логическом анализе прохождения излучения через кодирующую маску, так как можно считать, что возбуждение детектора является результатом логической операции между сигналом от источника и кодирующей маской.

Мысленно поместим глаз в какую-нибудь точку на линии источников излучения, где предмета нет, помеченную цифрой ноль. При этом удастся увидеть часть засвеченных детекторов. Также мысленно заменим кодирующую маску на маску с дополнительным законом кодирования, в которой перемычки заменены на отверстия, а отверстия - на перемычки. Теперь удастся увидеть какие-то другие из засвеченных детекторов. Благодаря случайному закону распределения отверстий и перемычек количество единиц и нулей детектора P в обоих случаях будет одинаковым, хотя расположены они будут по-разному.

Теперь мысленно поместим глаз в точку размещения предмета, помеченную цифрой единица. Можно увидеть из этого положения все засвеченные детекторы. При переходе на маску, кодированную дополнительным образом, все засвеченные детекторы окажутся закрытыми от наблюдателя. Сопоставление этих двух результатов позволяет обнаружить излучающий предмет.

Известно устройство сортировки, реализованное на двухвходовых сдвоенных элементах И-ИЛИ, патент SU N 1109888 A, H 03 H 17/00. Это устройство работает при непрерывном поступлении разрядов кода на входы и обеспечивает смещение единиц кода, например, в сторону младших разрядов.

Известно устройство умножения чисел в позиционном коде, содержащее две сборки вентилей и сортирующую схему, патент N 2054709, G 06 F 7/52 (прототип).

На фиг. 2 приведена блок-схема устройства восстановления изображения, на фиг. 3 приведен пример восстановления изображения для случая засветки, показанного на фиг.1.

Устройство восстановления содержит i одинаковых частей 1 по числу элементов изображения в детекторе P. В состав части 1 входит пара сборок 2 двухвходовых вентилей. Регистр A кода кодирующей маски хранит (2i-1)-разрядный код кодирования маски. Он разделен на i секций 3 по i разрядов в каждой по числу частей 1. Секции 3 смещены одна относительно другой на один разряд, начиная со старшего разряда. Прямой и инверсный выходы каждого разряда секции 3 регистра A соединены с первыми входами двух вентилей соответствующей пары сборок 2. Вторые входы тех же двух вентилей пары сборок 2 соединены между собой и подключены к выходам разрядов регистра 4 состояния детекторов P. В зависимости от значения разрядов регистра A происходит пропускание или не пропускание единиц кода в регистре 4 на выходы пары сборок 2 вентилей.

К каждой паре сборок 2 вентилей подключена параллельно своя сортирующая схема, также образующие вместе пару 5. Сортирующая схема смещает поступающие на ее входы единицы в одну сторону, например вниз, т.е. в сторону младших разрядов. Выходы одной пары сортирующих схем 5 по два сравниваются с помощью сборки 6 вентилей Исключительное ИЛИ, выходы которых F образуют результат преобразования в устройстве восстановления изображения.

Устройство восстановления изображения работает следующим образом. В соответствии с засветкой детекторов P в регистре 4 состояния детекторов формируется код, содержащий определенное количество единиц. Благодаря случайному закону распределения единиц и нулей в коде кодирования маски количество единиц, проходящих через пару сборок 2 вентилей на входы пары сортирующих схем 5 части 1, будет одним и тем же, так как не будет зависеть, используется ли прямое или инверсное значение кода регистра A. Это повлияет только на распределение единиц по входным шинам сортирующих схем 5, а не на их количество. После смещения в сторону младших разрядов коды в обоих случаях оказываются одинаковыми, что приводит к образованию нуля на выходах F.

Так будут срабатывать все части 1, кроме той, которая соответствует излучающему предмету (пятая часть в примере на фиг.3). Здесь равенство кодов нарушится. На вход верхней сортирующей схемы из пары 5 поступят все единицы, содержащиеся в коде в регистре 4 состояния детекторов, а на вход нижней сортирующей схемы из пары 5 поступят все нули. В результаты на выходе сборки 6 вентилей Исключительное ИЛИ образуется код, в который войдут все поступающие засветки, упакованные в сторону младших разрядов, что показывает размещение излучающего предмета.

Все вычисления в устройстве восстановления изображения осуществляются на основе логических операций без использования обратных связей. Тем самым оно может функционировать в режиме прямого непрерывного поступления сигналов от детекторов P, т.е. в реальном времени.

Литература 1. Скиннер Д.К. Рентгеновские изображения с кодирующими масками. -М: В мире науки, N 10, 1988.

Формула изобретения

1. Способ восстановления изображения по тени от излучения на матрице детекторов, образованной в результате прохождения излучения через кодирующую маску, состоящую из отверстий и перемычек, кодированную по случайному закону, отличающийся тем, что сравнивается количество единиц и нулей в матрице детекторов, наблюдаемых из произвольно выбранной точки пространства, при использовании кодированной по случайному закону маски и такой же маски, в которой перемычки заменены на отверстия, а отверстия на перемычки так, что одинаковое количество единиц и нулей соответствует отсутствию излучения из выбранной точки, а разное - обнаружению излучения.

2. Устройство восстановления изображения, содержащее кодирующую по случайному закону маску и отстоящую от нее на некоторое расстояние матрицу детекторов, i-разрядный первый регистр состояния детекторов, (2i-1)-разрядный второй регистр кода кодирования кодирующей маски, i пар сборок вентилей, i пар сортирующих схем, отличающееся тем, что второй регистр кода кодирования кодирующей маски разделен на i секций по i разрядов, начиная с младшего разряда, прямые выходы разрядов i секции соединены с первыми входами вентилей одной из сборок i пары сборок вентилей, а инверсные выходы тех же разрядов соединены с первыми входами вентилей другой сборки из i пары сборок вентилей, причем вторые одноименные входы вентилей, подключенных к выходам одного и того же разряда секции, объединены между собой и соединены с выходами разрядов i-разрядного первого регистра состояния детекторов, выходы вентилей каждой сборки из i пары сборок вентилей порознь параллельно подключены к входам каждой из двух сортирующих схем i пары, при этом одноименные выходы одной и другой сортирующей схемы из их i пары соединены со входами вновь введенных вентилей "Исключительное ИЛИ", выходы которых являются выходами устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сбору цифровых изображений и последующему распознаванию и декодированию машинно- считываемых символов и/или кодированных знаков, нанесенных на этикетки, прикрепляемые на неподвижные или транспортируемые предметы или напечатанные непосредственно на них

Изобретение относится к считывающим устройствам и предназначено для хранения и считывания цифровых данных, зарегистрированных в голографической форме на идентификационных картах

Изобретение относится к записи и считыванию информации, используется для маркировки тепловыводящих элементов атомных реакторов и позволяет повысить помехоустойчивость записи и считывания кодовой информации
Изобретение относится к технологии маркировки изделий или их части, выполненных из полимерного материала, с целью создания трехмерных или плоских подповерхностных меток, и может быть использовано для создания износостойкой маркировки

Изобретение относится к способу обработки и ввода информации в устройство с памятью

Изобретение относится к области регистрации данных оптически считываемых носителей, в частности этикеток

Изобретение относится к усовершенствованной оптической считываемой этикетке и системе считывания для нее в частности к усовершенствованной оптической считываемой этикетке, прикрепленной к подложке или отпечатанной на ней, для записи информации в пределах заданной двумерной решетки данных, содержащей множество шестиугольников, расположенных рядом в виде ячеистой структуры и имеющих по меньшей мере две различных оптических характеристики

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для ручного сканирования и автоматического ввода графической информации , в частности штрихового кода, в системах автоматизированного управления в промышленности, торговле, связи и др.облзстях

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике

Изобретение относится к области двумерных телевизионных следящих систем

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается датчика направленности света. Датчик направленности света содержит фотоприемное устройство, состоящее из множества фоточувствительных элементов. На фотоприемном устройстве расположена матрица светопоглощающих структур. Светопоглощающие структуры имеют варьирующиеся структурные характеристики. Варьирующиеся структурные характеристики достигаются посредством формирования каждой отдельной структуры последовательности так, что она дает возможность восприятия света в пределах различных интервалов углов относительно матрицы. При этом, каждая из светопоглощающих структур включает разное количество фоточувствительных элементов. Технический результат заключается в уменьшении размеров и повышении надежности устройства. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Предложено устройство для определения пеленга и дальности до источника сигнала, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ), дополнительно содержащее блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и первый счетчик, последовательно соединенные девятый усилитель, шестой фильтр, десятый усилитель, седьмой фильтр, пятый пороговый блок и третью схему И, последовательно соединенные седьмой ЦАП и пятый калибратор, последовательно соединенные восьмой ЦАП и третий формирователь, последовательно соединенные второй таймер, четвертую схему И и второй счетчик, а также первый тактовый генератор, подключенный ко вторым входам второй и четвертой схем И, третий и четвертый таймеры, последовательно соединенные аналоговые первый квадратор, сумматор, первый делитель, шестой пороговый блок и пятую схему И, последовательно соединенные пятый таймер, шестую схему И и третий счетчик, а также шестой АЦП, второй тактовый генератор, подключенный ко второму входу шестой схемы И, и аналоговые второй и третий квадраторы, подключенные входами, соответственно, ко второму и третьему фильтрам, а выходами подключенные, соответственно, ко второму входу сумматора и ко второму входу первого делителя, последовательно соединенные второй делитель, корректор нелинейности, первый блок вычисления модуля, блок вычитания, второй блок вычисления модуля, седьмой пороговый блок и инверсный вход седьмой схемы И, последовательно соединенные ключ, запоминающее устройство и третий блок вычисления модуля, подключенный ко второму входу блока вычитания, последовательно соединенные восьмую схему И и одновибратор, подключенный к управляющему входу ключа, а также седьмой АЦП и блок сравнения знаков, подключенный входами к корректору нелинейности и к запоминающему устройству, а выходом подключенный ко второму входу седьмой схемы И. Причем первая, вторая и третья антенны выполнены магнитными и размещены взаимно перпендикулярно друг к другу, первый, второй и третий формирователи выполнены в виде сглаживающего звена с усилителем мощности, корректор нелинейности выполнен в виде усилителя с автоматической регулировкой усиления, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый усилители выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый, второй, третий, четвертый и пятый таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала, первый, второй и третий блоки вычисления модуля выполнены в виде инверсных усилителей с диодами для преобразования сигналов любой полярности в сигналы положительной полярности, первая схема И подключена вторым входом к первому таймеру, третьим входом подключена к третьему таймеру, а выходом подключена ко входу останова первого счетчика, третья схема И подключена вторым входом ко второму таймеру, третьим входом подключена к четвертому таймеру, а выходом подключена ко входу останова второго счетчика, пятая схема И подключена вторым входом к пятому таймеру, а выходом подключена ко входу останова третьего счетчика, шестой АЦП подключен входом к выходу первого делителя, а выходом подключен к ПЭВМ, седьмой АЦП подключен входом к выходу корректора нелинейности, а выходом подключен к ПЭВМ, схема ИЛИ подключена вторым и третьим входами, соответственно, ко второму и третьему пороговым блокам, а выходом подключена к ПЭВМ и к первому, второму и пятому таймерам, первый квадратор подключен к выходу первого фильтра, первая антенна подключена к первому усилителю, первый микробарометр подключен выходом к седьмому усилителю, а входом акустически связан с четвертым калибратором, второй микробарометр подключен выходом к девятому усилителю, а входом акустически связан с пятым калибратором, первый формирователь подключен к управляющим входам первого, второго и третьего фильтров, второй формирователь подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров, третий формирователь подключен к управляющим входам шестого и седьмого фильтров, входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого АЦП подключены, соответственно, к первому, второму, третьему, четвертому и шестому фильтрам, выходы первого, второго и третьего калибраторов подключены, соответственно, к первой, второй и третьей антеннам, восьмая схема И подключена первым входом к схеме ИЛИ, а инверсным входом подключена к пятому таймеру, второй делитель подключен входами к первому и второму фильтрам, вход ключа подключен к корректору нелинейности, выход седьмой схемы И подключен к третьему входу пятой схемы И, а входы всех ЦАП, управляющие входы всех усилителей, управляющие входы всех пороговых блоков, выходы первого, второго и третьего счетчиков, выходы и управляющие входы первого, второго и пятого таймеров, а также входы запуска и управляющие входы третьего и четвертого таймеров подключены к ПЭВМ. Технический результат - уменьшение погрешности при использовании на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения и увеличение помехоустойчивости устройства при наличии мешающих сигналов, поступающих с других азимутов. 1 ил.

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа определения угловых координат на источник направленного оптического излучения. Способ включает в себя привязку положения фоточувствительных элементов матричного фотоприемника оптико-электронного координатора к декартовой системе координат, прием излучения, выделение не менее шести фотоэлементов матричного фотоприемника, сигналы на выходе которых равны между собой, определение их координат и вычисление по их значениям угла места и азимута источника излучения. Кроме того, при проведении измерений определяют суммарный сигнал S1 выделенных шести фотоэлементов, осуществляют наклон плоскости матричного фотоприемника по углу места в направлении его увеличения, повторно определяют суммарный сигнал S2 выделенных шести фотоэлементов и сравнивают полученные значения сигналов S1 и S2. Если S1>S2, то устанавливают принадлежность источника оптического излучения верхнему полупространству диапазона углов от 0° до 90°. Если S1<S2, то устанавливают принадлежность источника оптического излучения верхнему полупространству диапазона углов от 90° до 180°. Технический результат заключается в снятии ограничений на неоднозначность определения угла места. 2 ил.

Изобретение относится к идентификационной метке (ID-Tag), работающей с поверхностными акустическими волнами, для систем идентификации согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может быть использовано для идентификации продукции, маркируемой штриховыми, алфавитно-цифровыми или графическими символами

Изобретение относится к устройствам оптического сканирования

Изобретение относится к вычислительной технике

Наверх