Устройство для считывания графической информации

(19) (1 И 3 а) С 06 К 11 06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОБРЕТЕНИЯ ЬСТВУ,АНИЕ ИЗ(46) 15,07.84, Бюл, (72) Б,С.Берегов, НО.И.Семенков и Н.Н, (71) Институт техни ки АН БССР (53) 681.327.12(088 (56) 1. Авторское с Р 920783, кл.06(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ по авт, св.Р 920783, о т л и ч а ю щ е е с я.тем, что, с целью повышения быстро"действия, оно содержит проекционнуюэлектронно-лучевую трубку (ЭЛТ), оптически связанную с первым светоделительным элементом, блок развертки,один из выходов которого подключенк отклоняющей системе проекционнойЭЛТ, последовательно соединенныепервый генератор частоты и блок управления модулятором проекционнойЭЛТ, выход которого подключен к входу проекционной ЭЛТ, последовательно соединенные второй генератор часАВТОРСКОМУ СВИ тоты, блок управления оптическиммодулятором и оптический модулятор,оптически связанные с источником излучения и фокусирующим элементом,блок оперативной памяти, входы которого подключены соответственно к выходам первого н второго регистровсдвига, выходу пульта управления,первому выходу блока формированиясигналов и другому выходу блока развертки, выход блока оперативной памяти подключен к входу блока управления модулятором проекционной ЭЛТ,второй блок памяти, входы которогосоединены соответственно с выходамипервого и второго распределителей Еимпульсов, а выход которого являетсявыходом устройства, блок фильтров,вход которого подключен к выходу мат-Срицы светочувствительных элементов,а выход - к входу блока формирования Ясигналов, причем один из выходовфункциональной клавиатуры пульта управления соединен с управляющими; входами первого и второго генераторов частоты и блока развертки, авторой выход блока формирования сигНалов подключен к входу первого блока памяти.103265 Составитель Т.НичипоровичедактоР Л.Алексеенко ТехРед М.ГеРгельКоРРектоР П,Цнлипенк Заказ 5031/3 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 699 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж, РаувПодписноекомитета СССРи открытийкая наб д, 4/5Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, а именно к устройствам графического ввода, и может быть использовано для лреобразования сложной графической информации. (например, топографических карт) в цифровую Форму с последующим введением ее в ЭВМ,подключены к коммутаторам, к первому распределителю импульсов и выходу устройства, третий коммутатор, соединенный с регистром сдвига, с блоком контроля и коррекции информации и с выходом устройства, полупрозрачный экран, оптически связанный с Вторым светоделительным элементом и подключенный к пульту управления,50 55 Блок контроля и коррекции информациисодержит узел памяти, подключенныйк формирователю координат, соединенПо основному авт.св, Р 920783 известно устройство, содержащее планшет, привод которого соединен с йервым распределителем импульсов, подключенным к пульту управления, первый и второй коммутаторы, .входы которых соединены с распределителями импульсов и с пультом управления, а выходы подключены к соответствующим сумматорам, блок памяти, соединенный с первым распределителем импульсов, блок Формирования сигналов, выход которого подключен к входу второго распределителя импульсов, элемент И, входы которого соединены с сумматорами, а выход подключен к выходу устройства, регистры сдвига, соединенные с распределителями импульсов, с соответствующими сумматорами, входы которых подключены к второму распределителю импульсов, и с блоком памя 30 ти, при этом выход первого регистра сдвига подключен к первому коммутато/ру, последовательно оптически связанные источник излучения, фокусирующий элемент, первый светоделительный элемент, оптически связанный с план- З 5 шетом, проецирующий элемент, второй светоделительный элемент и матрицу светочувствительных элементов, входы которой подключены к соответствующим регистрам сдвига, а выход соединен40 с блоком формирования сигналов, подключенным к пульту управления, блок контроля коррекции информации, входы которого соединены с первым распределителем импульсов, с пультом управ 45 ления и входом. устройства, а выходы ному с входом блока, и к счетчику, последовательно соединенные узел сравнения, подключенный к узлу памяти, .третий распределитель импульсов, входы которого подключены к счетчику и входам блока, узел регистрации инФормации, подключенный к счетчику, фотосчитывающий элемент, подключенный к третьему распределителю импульсов и элемент И-НЕ, подключенный к входу и выходу блока, к Формирователю координат и к счетчику Я .Данное устройство характеризуется низкой производительностью из-за невысокой скорости контроля информации, связанной с тем, ч-о фотосчитывающий элемент должен отследить по окончании процесса считывания все объекты фрагмента, Кроме того, отсутствует оперативный визуальный контроль считываемой информации при ручном вводе. Цель изобретения - повышение быстродействия при считывании графической информации за. счет введения оперативного Визуального контроля считываемой информации при ручном вводе и предварительного автоматического обнаружения ошибок считывания в реальном масштабе времени.Поставленная цель достигается тем, что устройство для считывания . графической информации содержит проекционную электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), оптически связанную с первым светоделительным элементом, блок развертки, один из выходов которого подключен к отклоняющей системе проекционной ЭЛТ, последовательно соединенные первый генератор частоты и блок управления модулятором проекционной ЭЛТ, выход которого подключен к входу проекционной ЭЛТ, последовательно соединенные второй генератор частоты, блок управления оптическим модулятором и оптический модулятор, оптически связанные с источником излучения и Фокусирующим элементом, блок оперативной памяти, входы которого подключены соответст. венно к выходам первого и второго регистров сдвига, выходу пульта .Управления, первому выходу блока Формирования сигналов и другому выходу блока развертки, выход блока оперативной памяти подключен к входу блока управления модулятором проекционной ЭЛТ, второй блок памяти, входыкоторого соединены соответственно с выходами первого и второго распределителей импульсов, а выход которого является выходом устройства, блок фильтров, вход которого подключен к выходу матрицы светочувствительных элементов, а выход - к входу блока формирования сигналов, причем один из выходов функциональной клавиатуры пульта управления соединен с управляющими входами первого и второго ,генераторов частоты и блока развертки, а второй выход блока формирования сигналов подключен к входу первого блока памяти,На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг, 2- вариант выполнения блока Формирования сигналов, на фиг. 3 - блок-схема блока контроля и коррекции информации, на фиг. 4 - вариант выполнения блока развертки. Устройство содержит планшет 1 с двухкоординатным механизмом 2, при,вод 3, который соединен с первым распределителем 4 импульсов, подключенным к пульту 5 управления, первый 6 и второй 7 коммутаторы, входы которых соединены с первым 4 и вторым 8 распределителями импульсов и с пультом 5 управления, а выходы подключены к сумматорам 9 и 10, первый блок 11 памяти, соединенный с первым распределителем 4 импульсов, блок 12 формирования сигналов, выход которого подключен к входу второго распределителя 8 импульсов, элемент И 13, входы которого соединены с сумматорами 9 и 10, а выход подключен к выходу устройства, регистры 14 и 15 сдвига, соединенные с распределителями 4 и 8 импульсов, с соответствующими сумматорами 9 и 10, входы которых подключены к второму распределителю 8 импульсов, и с блоком 11 памяти, при этом выход первого регистра 14 сдвига подключен к первому коммутатору 6, последовательно оптически связанные источник 16 излучения, оптический модулятор 17, фокусирующий элемент 18, первый светоделительный элемент 19, оптически связанный с планшетом 1 и проекционной ЭЛТ 20, проецирующий элемент 21, второй све. тоделительный элемент 22, оптически ,связанный с полупрозрачным экраном 23, и матрицу 24 светочувствительных элементов, входы которой подключены к регистрам 14 и 15 сдвига, а выходсоединен через блок 25 фильтров сблоком 12 формирования сигналов, подключенным к пульту 5 управления, ко 5 торый содержит узел 26 ручного ввода и функциональную клавиатуру 27 исоединен с полупрозрачным экраном23, блок 28 контроля и коррекции информации, входы которого соединены1 О с первым распределителем 4 импульсов,с пультом 5 управления и входом устройства, а выходы подключены к коммутаторам 6 и 7, к первому распределителю 4 импульсов и выходу устройства,15 третий коммутатор 29, соединенный срегистрами 14 и 15 сдвига, с блоком28 контроля и коррекции информации ис выходом устройства, первый генератор 30 частот и блок 3 1 оперативной20 памяти, соединенные с блоком 32 управления модулятором проекционнойЗЛТ 20, подключенной к блоку 33 формирования развертки, первый выходблока 12 формирования сигналов подключен к управляющему входу блока 31оперативной памяти, информационныевыходы которого соединены с выходамипервого 14 и второго 15 регистровсдвига, второй выход .блока 12 форми 30 рования сигналов подключен к второмублоку 34 памяти, который соединен спервым распределителем 4 импульсов,выходами первого 14 и второго 15 ре"гистров сдвига и с выходом устройства, второй генератор 35 частот, соединенный через блок 36 управленияоптическим модулятором с оптическиммодулятором 17. На фиг. 1 позицией37 обозначена ЭВМ, с которой работа 40 ет устройство,Блок формирования сигналовБлок 32 управления модуляторомсодержит элемент И и электронныйключ ( не показаны).Устройство работает следующим образом, 5Световой поток от источника 16излучения, промодулированный частотойоптическим модулятором 17, прохо 1дя фокусирующий элемент 18, попадаетна первый светоделительный элемент 1 О19, который по оптической связи, например гибкому регулярному световоду,направляет его на планшет 1. Отразившись от планшета 1, световой поток,промодулированный изображением чертежа, по той же оптической связи поступает опять на первый светоделительный элемент 19, который, поворачиваяего на 90 , направляет на проецируюощий элемент 21, Далее световой поток 20делится вторым светоделительным элементом 22 на две части, в результате чего на полупрозрачный экран 23и матрицу 24 светочувствительныхэлементов проецируются два идентичных 25 изображения.Перед началом графического вводасовмещают системы координат планшета,чертежа и полупрозрачного экрана. Совмещение может быть выполнено путем 30ввода координат верхнего левого иверхнего правого углов чертежа с полупрозрачного экрана 23 узлом 26 ручного ввода в ЭВМ 37, в которой программно осуществляется их пересчет.После совмещения систем координат планшета, чертежа и полупрозрачного экрана производится ручной ввод дискретных элементов чертежа, По команде с функциональной клавиатуры 27 Пуль та 5 управления двухкоординатный ме" ханизм 2 устанавливается в такоеположение, чтобы на полупрозрачном экране 23 был виден дискретный элемент чертежа. Координаты дискретных 45 элементов чертежа вводятся узлом 26 ручного ввода в ЭВМ 37, где осуществляется их пересчет в системе координат чертежа.В процессе ввода дискретных элементов чертежа производится визуальный оперативный контроль вводимой информации следующим образом.С Функциональной клавиатуры 27 запускается блок 33 формирования раз вертки. При этом на экране проекционной ЗЛТ 20 Формируется телевйзионный растр. Считанные координаты, напри-,мер х, у с выхода узла 26 ручного ввода поступают в блок 31 оперативной памяти, который предназначенсдля регенерации считанного изображения на экране проекционной ЭЛТ 20.В результате на экране проекционнойЭЛТ 20 отображается точка х , у,которая проецируется через йервыйсветоделительный элемент 19, проецирующий элемент 21, второй светоделительный элемент 22 на полупрозрачныйэкран 23. Таким образом, на полупрозрачном экране 23 при правильномсчитывании на изображение Фрагментачертежа накладывается изображениеконтрольной графической хопии, отображаемой на экране проекционной ЭЛТ.Степень совпадения копии с оригиналом соответствует точности считывания графической информации,Процесс считывания линейных элементов чертежа осуществляется в дваэтапа: сначала двухкоординатный механизм привода планшета программнопо шагам выводится во фрагмент чертежа, содержащий вводимый линейныйэлемент, затем осуществляется отслеживание и считывание линейного элемента чертежа внутри этого Фрагмента,,по окончании которого проводитсяконтроль и коррекция вводимой информации. Для уменьшения количества циклов "контроль - коррекция вводимой1информации" в устройстве производитсяавтоматический контроль считываемойинформации в реальном масштабе вре-мени. В результате применения такогоконтроля после окончания ввода линейного объекта внутри фраГментаконтролю и коррекции вводимой инфор"мации подвергаются ошибочно введенныеучастки линейного элемента и результаты пересчета вводимых координат,Считывание внутри Фрагментаосуществляется следующим образом.С помощью узла 26 ручного вводас полупрозрачного экрана 23 вводятсякоординаты линии х, у 1, которые через коммутаторы 6 и 7, сумматоры 9и 10 и регистры 14 и 15 поступают науправляющие входы матрицы 24 светочувствительных элементов и в блок31 оперативной памяти. Сигналом сфункциональной клавиатуры 27 запускаются первый 30 и второй 35 генераторы сигналов. При этом на экранепроекционной ЭЛТ 20 генерируетсяизображение точки х, у модулированное частотой 1 , Оптический модулятор 17 модулирует световой поток источника 16 излучения, В результате указанной модуляции на полупрозрачный экран 23 и матрицу 24светочувствительных элементов проецируются изображение Фрагмента чертежа,модулированное. частотой 12 , иконтрольная графическая копия, модулированная частотой 1 . Значения час Отот 1 и 2 выбираются такими, чтобы не наблюдалось мигание "изображения", Запись информации в блок 31оперативной памяти осуществляетсяпо сигналу 0 ( 12) с первого выхода 15блока 12 Формирования сигналов, который формируется следующим образом.Матрица 24 светочувствительных элементов преобразует элемент изображения с координатами х 1, у 4 в электрический сигнал ц Я,), который вьде"ляется блоком 25 Фильтров. Сигнал. П(,) поступает на вход первого уси.лителя-формирователя 38, которыйпреобразует аналоговый сигнал управляющей логики 0 , Сигнал 0поступает через элемент И 40 при наличииразрешающего сигнала с функциональной клавиатуры 27 на первый выходблока 12 Формирования сигналов. Од- ЗОновременно сигнал 11устанавливаеттриггер 42 блока 12 в состояние "1".При этом изображенная на экране проекционной ЭЛТ 20 контрольная точка скоординатами х у 1 спроецированная указанным образом на матрицу 24светочувствительных элементов, считы 1вается этой матрицей. При считыванииконтрольной точки, отображаемой проекционной ЭЛТ 20, может быть два ре- ,зультата.Первый результат считывания. Матрица 24 светочувствител-чых элементов зафиксировала изображение контрольной точки с координатами ху у,45В этом случае блок 25 фильтров вьделит сигнал О (1,), который поступаетна вход второго усилителя-формирова,теля 39, который Формирует сигнал0, управляющей логики, Сигналом 5,триггер 42 устанавливается в исходное, состояние,Второй результат считывания. Матрица 24 светочувствительных элементовс 5 не зафиксировала контрольную точку с координатами ху . Принимая во внимание, что системы координаты проекционной ЭЛТ 20 и матрицы 24 жестко связаны и совпадают, при несовпадении считываемой точки оригинала с контрольной точкой может бытьдва варианта: на экране проекционнойЭЛТ 20 неправильно отобразилась контрольная точка или произошла ошибкапри считывании изображения в точке скоординатами х, у,.При ручном вводе производится"стирание" координат х 1, у и повтор.ный ввод.При автоматическом считывании принесовпадении копии с оригиналом (второй результат считывания) производится запись ошибочно введенных координат во второй блок 34 памяти по сигналу О , который поступает с второго выхода блока 12 Формирования сигналов,Сигнал о э формируется блоком 12Формирования сигналов через время 1 эпосле появления сигнала 0 при отсут-23ствии сигнала 0, . В формированиисигнала участвуют элемент И 41 иэлемент 43 задержки.Сигналом 0 с первого выхода блока 12 формирования сигналов запускается второй распределитель 8 импульсов, который синхронизирует работуустройства в режиме считывания графической информации.По первому тактовому импульсу координаты из регистров 14 и 15 черезкоммутаторы 6 и 7 записываются всумматоры 9 и 10.По второму тактовому импульсу сумматоры 9 и 10 производят операциюсложения координат начала линии сприращением координат,По третьему тактовому импульсу значения х, у поступают на управляющие входы матрицы 24 светочувствительных элементов. При обнаружении линии на выходе матрицы 24 появляется сигнал 0 Я ), который вьделяется блоком 25 Фильтров и формируется в сигнал Оуправляющей логики блоком 12 формирования сигналов. По сигналу Опроизводится запись координат х у в блок 31 оперативной памяти, при этом на экране проекционной ЭЛТ отображается точка с координатами х у которая считывается матрицей 24. При отсутствии на выходе блока 12 формирования сигналов через время , сигнала ц(контрольная точка совпала со считываемой- точкой оригинала) точка с координафрагмента и при наличии ошибочно введенной информации выдает импульс навход счетчика 46 и узла 45 памяти.Одновременно этим же импульсом включается режим автоматической коррекции информации,Таким образом, контролируетсяправильно считанная информация, запи"санная в первом блоке 11 памяти,т.е. контролируются результаты пересчета и возможные сбои ЭВМ 37 и дру"гих блоков. Ошибочно считанная информация, записанная во втором блоке34 памяти, не контролируется и подлежит коррекции. Процесс автоматической коррекции сводится к повторномусчитыванию ошибочно введенных участков линейных элементов,Режим автоматической коррекцииинформации осуществляется в два этапа. На первом этапе осуществляетсяпоиск на фрагменте чертежа началаошибочно введенного участка линии,При этом матрица 24 светочувствительных элементов следит за линией потраектории, выдаваемой из первогоблока 11 памяти через ЭВМ 37, сумматоры 9 и 10, регистры 14 и 15 сдвига.Одновременно координаты этой линиипоступают на вход блока 28 в узел 44сравнения, где они сравниваются смассивом координат начал ошибочновведенных участков линии, которыехранятся в узле 45 памяти. В узел:45 памяти перезаписывается информация с второго блока 34 памяти, Приобнаружении начала ошибочно введенного участка линии узел 44 сравнениявыдает сигналы в коммутаторы 6 и 7,в результате чего устройство переходит в режим автоматического вводалинии. При этом результаты повторного ввода линии через коммутатор 29поступают в узел 44 сравнения, гдепроисходит сравнение с массивом координат концов ошибочно введенныхучастков линии, и в ЭВМ 37. При обнаружении конца ошибочно введенногоучастка линии по команде узла 44сравнения процесс цифрования прекращается и матрица 24 светочувствительных элементов продолжае поиск очередного начала. ошибочно введенногоучастка линии,тами х у 2 считается введенной пра"вильно. При наличии сигнала 0, второй распределитель 8 импульсов выцает четвертый тактовый импульс, разрешающий прохождение координат х 2,у 2 из регистров 14 и 15 сдвига через третий коммутатор 29 и ЗВМ 37,которая осуществляет пегесчет координат вводимой точки, в первый блок11 памятиЭлемент И 13 запрещаетвыдачу приращений координат из ЭВМ37 при отсутствии информации в сумматорах 9 и 10.Далее координаты второйточки линии записываются по тактовымимпульсам через коммутаторы 6 и 7 15в сумматоры 9 и 10 и процесс поискаочередной точки линии чертежа про-должается аналогично поиску и цифрованию предыдущей. Ошибочно считаннаяинформация не записывается в первый 20блок 11 памяти.Таким образом, в процессе считывания Формируется два массива координат считанных точек чертежа: первыймассив - правильно оцифрованная информация - хранится в первом блоке11 памяти, второй массив - ошибочносчитанная (равно как и считаннаяинформация, при контроле которой допущены ошибки) информация - хранится З 0во втором блоке 34 памяти,10 Пересечение считываемой линии с границей фрагмента определяется первым распределителем 4 импульсов, который включает блок 28 контроля и кор- рекции информации, При этом информация, записанная в первом блоке 11 памяти, поступает в ЭВМ 37, которая осуществляет обратный пересчет счи-40 таиной линии в системе координат полупрозрачного экрана, служащего планшетом, Вычисленные координаты поступают на один из входов блока 28 контроля и коррекции информации.45 Распределитель 47 импульсов управляет перемещением фотосчитывающего элемента 51 по траектории, определяемой координатами на его входе, При несовпадении траекторий проецируемой линии и считанной фотосчитывающий элемент 51 выдает на элемент И-НЕ 48 и на формирователь 49 координат сигнал, по которому в формирователь 49 координат записывается начало и конец ошибочно введенного участка линий, Элемент И-НЕ 48 определяет по поступающей на его вход информации пересечение введенной линии с границами После окончания процесса коррекции информации в пределах фрагмента включается режим контроля информации. Процесс контроля и коррекцииинформации может повторяться несколько раз. При переполнении счетчика 46 по его команде выключается распределитель 47 импульсов, а узел 50 регистрации информации вычерчивает .на прозрачном носителе, закрепленном на полупрозрачном экране 23, участки ошибочно введенной информации. Устройство при этом переходит в режим ручного ввода графической информа О ции.Таким образом, ошибочно введенные участки линии, если их не удалось скорректировать автоматически, корректируются вручную пультом 5 управ ления, По окончании коррекции информации внутри фрагмента двухкоординатный механизм 2 перемещается в следующий Фрагмент. Процесс считывания, контроля и коррекции внутри следую щего Фрагмента повторяется аналогичным образом.Блок формирования развертки работает следующим образом.25Сигналы от генератора 52 импульсов поступают на вход счетчика 53 импульсов. Результаты подсчета поступают в двоичном коде на вход цифроаналогового преобразователя 54, на зо выходе которого пилообразное напряжение поступает на вход усилителя 55 отклоняющей системы ЭЛТ. При этом луч ЭЛТ перемещается по оси Х,При переполнении счетчика Х 53 записывается в счетчик У 56 импульс. Содержимое счетчика У 56 поступаетна входе цифроаналогового преобразователя 57, с выхода которого напряжение поступает на вход усилителя 58отклоняющей системы, В результатеэтого луч смещается на одну строкупо оси У.Введение оперативного контроляв процессе считывания при помощиотображения на экране проекционнойЭЛТ контрольной графической копии иее сличения с изображением оригинала, модуляции иэображений копии иоригинала различными частотами позволяет формировать в процессе цифрования массив ошибочно считаннойинформации и, тем самым, значительно сократить время контроля и коррекции после окончания ввода Фраг-мента.Введение оперативного контроляпозволяет обнаружить в процессе считывания до 95 ошибок,Использование предлагаемого устройства позволит повысить в 2-7 разпроизводительность ввода, достигнутую в лучших отечественных образцахдля графической информации повышенной сложности, например топографических карт,