Способ определения направления контурной линии на изображении объекта и устройство для его осуществления

(ББ)8.8) У 3846754, блик. 1974.В 48-34493,ублик, 1979 сится к автомалектронной ре, при которой с устройства или мата изготавлива ерастрированные изобретения -зобретение отн в частности к ционной техник ю сканирующего овального авто трированные и ые формы. Цель(57 тике прод йомо грав ют р печа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ КОНТУРНОЙ ЛИНИИ НА ИЗОБРАЖЕНИИ ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ- НИЯ повышение точности определения направления контура оригинала при точечной и построчной оптоэлектроннойразвертке оригинала. Поставленнаяцель достигается тем, что при оптоэлектронной развертке оригинала,кроме сигнала иэображения, получают ещечетыре сигнала окружающего фона изувеличенной зоны считывания, разделенной на четыре квадранта вокругточки изображения. Из сигналов окружающего фона противолежащих квадрантов образуют разности и вначалеопределяют путем выбора максимальной разности тот квадрант, через который проходит контур оригинала.Не 1посредственно после этого из разностей сигналовокружающего фона противолежащих и соседних квадрантов сучетом начального угла соответственнустановленного квадранта определяется угол, котооый образуется контуроми линией отсчета. В устройстве достижение цели обеспечивается введением дифференцирующего блока, селек,тора квадранта и дифференцирующегоусилителя 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил, 14143291414329 Составитель Т.Ничипоровитор О.Спесивых Техред Л.Олийнык Демч оррек Заказ 412 дписноР/5 1130 зводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 704ИИПИ Государственного ко делам изобретений и Москва, Ж-З 5, Раушск итета ССткрытийнаб., дИзобретение относится к областиавтоматики, в частности к способуопределения направления контурной линии на изображении объекта и устрой 5ству для его реализации, и может бытьиспользовано при изготовлении растрированных или нерастрированных печатных форм репродуцируемых оригиналов.10Цель изобретения состоит в повышении точности определения направле"ния контурной линии на изображенииобъекта,На фиг,1 показана блок-схема уст.)ройства на Фиг,2 - графическое изображение зоны считывания; на Фиг.Зхарактеристики сигнала;на фиг,4-8примеры конкретного конструктивноговыполнения блока сканирования и дифференцирующего блока, селектора контура, селектора квадранта, вычислительного блока и оптического узлаблока сканирования соответственно,Устройство включает (фиг.1) враща ющийся барабан 1 с закрепленным нанем оригиналом 2, освещаемым лучом(световой точкой) 3 и отражающим считывающий свет 4, объектив 5, блок 6сканирования, дифференцирующий блок7, вычислительный блок 8, коммутатор9, селек:тор 10 контура и селектор 11квадранта.Селек:тор 10 содержит суммирующийусилитель 12, первый 13 и второй 14дифференцирующие усилители и пороговый блок 15 на Фиг.1 показаны такженаправления вращения 16 и перемещения17 барабана 1 соответственно, выходы18 и 19 блока 6, выходы 20,21,цифференцирующего блока 7, выходы 22селектора 11 квадранта,На фиг.2 представлены обозначеннаякак точка изображения центральная эона 0 считывания в Форме окружностис центром 23 и четыре концентрическирасположенных кольцевых по Форме квадрантов А,В, С и Р окружающего Фона.Площадь, которую покрывают квадранты окружающего Фона А, В, С и Р, приблизительно соответствует величине 50световой точки 3.На фиг.2 блок 6 обозначен стрелкой 24 и линией 25 отсчета, проходящей перпендикулярно к направлению считывания через. центр 23. Кроме того, фиг,2 показывает контур 26 на образце 2, принятый в виде прямой линии, причем под контуром понимается граничная линия между зонами 27 с различными тоновыми градациями или плот- костями. Контур 26 представлен в тот момент времени, в котором он ввиду относительного движения между оригиналом 2 и блоком 6 проходит непосредственно через центр 23. В зоне 28 слева от контура 26 оригинал может иметь более темную градацию, а в зоне 29 справа от контура 26 более светлую тоновую градацию, Проход от светлого к темному контуру 26 может, кроме того, образовывать с линией отсчета угол, который должен быть определен,Полученный в блоке 6 сигнал изображения П является мерой яркости зоны 0 считывания или точки изображения, а сигналы Пй до П окружающего Фона являются мерой яркости определенного соответственно квадрантами А до Р окружающего фона точек изо" бражения.фиг.З показывает характер прохождения сигнала П, изображения и четырех сигналов Пй 1, П , П и П окружающего Фона в зависимости от угла 3 а именно для сЛучая, когда переход ог светлого к темному контуру 26 мог бы выводиться от линии 25 отсчета ( 1 = 0) иэ полного оборота вокруг центра против направления движения часовой стрелки, Далее производят коррекцию блока 6 так, чтобы сигнализображения и сигналы Пдо Пп окружающего фона при однородном освещении всех площадей квадрантов имели одинаковые амплитуды сигналов.Блок сканирования (фиг.4) содержит оптоэлектронные преобразователи 30-34, например фотодиоды, и регулируемые усилители 35-39. Оптоэлектронные преобразователи с 30 до 34 преобразуют считывающий пучок света,принятый иэ центральной и развертываемой зоны О и квадрантов с А до Р окружающего фона (Фиг,2), в сигнал По изображения и сигналы с П до 01 окружающего Фона. Путем регулировки уровня усиления усилителей с 35 до 39 оптоэлектронные преобразователи с 30 до 34 могут быть выравнены за одну и ту же чувствительностьввДифференцирующий блок 7 (фиг.1) содержит дифференцирующие усилители 40-47.Селектор 10 контура (Фиг.5) содержит суммирующий усилитель 12 со входами 48-51, первый 13 и второй 144329 50 з 141дифференцирующие усилители, и пороговый блок 15, включающий компараторы 52, 53 и элемент И 54,На фиг.5 показаны также пороговыйвход 55 и выход 56 дифференцирующегоусилителя,Селектор 11 квадранта (фиг,6) содержит компараторы,5, 58 и элементИ 59 для квадранта А, компараторы60, 61 и элемент И 62 для квадрантаВ, компараторы 63, 64 и элемент И 65для квадранта С и компараторы 66,67 и элемент И 68 для квадранта Р.Вычислительный блок (фиг,7) содержит первую 69 и вторую 70 группуключей, первый усилитель 71, делитель72 напряжения, второй усилитель 73,. сумматор 74 ф третью группу 75 ключей,датчики 76-78 напряжений и третий уси.литель 79:с выходом 80.На фиг.оа в качестве оптоэлектронного преобразователя 81 показан такназываемый квадрантный фотодиод, который встречается со считывающим световым лучом 4, поступающим через объектив 5 развертки в блок 6. Квадрантный фотодиод 81 имеет изолированныеодну от другой поверхности 82 оптического входа, сформированные в соответствии с зоной 0 считывания и счетырьмя квадрантами от А до П окружающего фона (фиг,2), и выдает на выходы пять селективных выходных сиг. налов, а именно П иэображения и сдо П окружающего фона,Другой вариант оптического узлаблока 6 показан на фиг,8 б, где в считывающем световом луче 4 расположенокольцевое зеркало 83, которое отражает из считывающего светового луча 4частичный пучок лучей 84. Отверстие85 в центре зеркала является диафрагмой точки изображения, через которуюсяитывающий световой луч падает на фотодиод 30 из зоны 0 развертки. Фотодиод 30 выдает сигнал Оо изображения.Чатстичный световой пучок 84 представляет окружающий фон, в которомнаходятся четыре поверхности 86 светового входа упорядоченного светопроводящего пучка 87, К поверхностям 88светового выхода светопроводящегопучка 87 присоединены четыре фотодиода 31-34, они выдают четыре сигналас 11 до П окружающего фона. Альтер-,нативно также выходящий из зоны 0развертки развертывающий световойлуч может передаваться с помощью светопровода к фотодиоду 30, зеркало 83может отсутствовать,Устройство работает следующим образом,На вращающемся барабане 1 для считывания закреплен оригинал 2, который может иметь полутоновые изображения, шрифтовые знаки или шрифтовые10 элементы графических изображений слюбым ходом контуров. Оригинал 2 освещают световой точкой 3 источникасвета точечно и построчно. При непрозрачном оригинале отраженный, а15 при прозрачном - прошедший и модулированный по яркости считывающий свет4 поступает через объектив 5 и блок6, движущийся перпендикулярно к направлению считывания аксиально вдольбарабана 1 в направлении стрелки 16.Блок 6 преобразует считывающийсветовой луч 4 в сигнал П изображения, а в выбранном примере исполненйя - в четыре сигнала ОАФ ЦВ Ос25 О окружающего фона,Благодаря принятому повороту контура 26 вокруг центра 23 в отдельных квадрантах от А до Р окружающегофона изменяется светлое темное покрытие по поверхности, тем самым измеренная яркость в отдельных зонах,причем сигнал окружающего фона приполном покрытии с более светлой тоновой градацией имеет более высокое. значение напряжения, а при полном покрытии с более темной тоновой градацией имеет более низкое значение напряжения, а между экстремальными значениями сигнал имеет ход, зависящийот уровня покрытия поверхности или40от угла поворота. Угол между линией отсчета и переходом от светлого к темному контураопределяется следующим образом. Вначале в первой операции определяют тот квадрант окружающего фона, в котором переход от светлого к темному контура находится в направлении угла, Для этого из четырех сигналов Ол Пв О и Пв окружающего фона образуют соответственно четыре разностных сигнала Жв - П), Ш - 1 с),О) и (О - Од) и из них выявляют максимальный разностный сигнал,Как видно из сигналов по фиг.3, каждый квадрант окружающего фона характеризуется определенным максимальгным разностным сигналом, а именно вквадранте А окружающего фона макси44329 мален разностный сигнал Ыв - Б ), в квадранте В - разностный сигнал Жд - Ос), в квадранте С - разностный сигнал (1 В - Б 1) и в квадранте Р -5 разностный сигнал (Б - Б 4). Тем самым благодаря выбору максимума из четырех разностных сигналов выявляется соответствующий квадрант окружающего фона.После того как соответствующий квадрант окружающего фона известен, рассчитывают в ходе второй операции способа соответствующий угол из ука занных до этого разностных сигналов 1 и дополнительных разностных сигна(Бд 08) Ж 8 0 ) Ж Г ) и Й 1 - Б 4) по таблице: Р на входы блока 8 для вычисленияугла.Последний из восьми разностныхсигналов по столбцу 111 таблицы взависимости от выявленного квадрантаокружающего фона определяет соответствующий угол,Из сигналов от 04 до Бо с помощью суммирующего усилителя с усилением 0,25 образуется сигнал 11 среднего значения согласно уравнению0,25 (Бд + 08 + 13 с + Ув)Сигнал Б, среднего значения исигнал Н изображения подают на первый дифференцирующий усилитель 14, вкотором образуют разностный сигнал:Пщ 0 оНа основании указанных условийкоррекции разностный сигнал Пд = О,25 когда по фиг,2 контур 26 проходитточно через центр 23 зоны 0 считывания. Таким образом, условие Б, = О,является критерием наличия контурав оригинале, Чтобы сделать распозна 30вание контура нечувствительным к колебаниям сигнала, разностный сигналБ сравнивают в подключенном к дифференцирующему усилителю 13 блоке 15с заданным пороговым значением Я иуправляющий сигнал БКонтур опознан" подают на линию 22 тогда, когдаразностный сигнал Блежит внутри зоны:Б срабатывания, определенной пороговым значением.Компараторы селектора 11, к кото 40рым по столбцу 1 таблицы подводятраэностные сигналы (0 в - 18), (Пд- 138), Й 8 - БВ) и М, - Бд),устанавливают соответственно максимальныеразностные сигналы, Путем определеМаксимальнаяразность Квадрант Угол ь 7 БД - Б 8 е 20, - Б+Пс Пд 45 50 Полученные в блоке 6 сигналы с Б до 11 окружающего фона поступают в дифференцирующий блок 7, Сигналы с Бд до Бэ окружающего фона, а также сигнал Н изображения подводят по проводникам 19 к селектору 10, на выходе которого при прохождении контура через центр 23 зоны считывания (фиг.2) формируется сигнал управления.Сигналы с выходов Б Б выдаются на выход устройства.В дифференцирующем блоке 7 из четырех входных сигналов с окружающего фона образуют восемь указанных разностных сигналов, которые с выходов блока 7 поступают на входы вычислительного блока 8 для вычисления угла, Кроме того, разностные сигналы (Бв -), (О), (Н - и) и(Н - Бд) поступают на входы селектора 11 квадранта, который распознает по столбцам 1 и 11 таблицы соответствующие квадранты с А до Э окружающегофона и выдает соответствующие сигналы распознавания квадрантов с А до ния максимальных разностных сигналов в соответствующих элементах И распознают соответствующие столбцам 1 и 11 таблицы квадранты от А до В окружаю-.щего фона,Если, например, разностный сигнал (Н - 0 ) имеет максимальное значеч3ние, то лишь тогда в компаратах 57 фи 58 и тем самым в элементе И 59 уровнем выходного сигнала является "1", в то время как во всех других элементах И 62, 65 и 68 уровень выходного сигнала "0". Уровень выходного сигнала "1" в этом случае говорит о3, Устройство для определения направления контурной линии на иэображении объекта, содержащее блок сканирования, информационный вход которого оптически связан с носителем изображения, а информационные выходы подключены к суммирующему усилителю, вычислительный блок, информационный выход которого соединен с информаци". онным входом коммутатора, информационный выход которого является информационным выходом устройства, и пороговый блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит дифференцирующий блок, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами блока сканирования, а информационные выходы подключены к одним информационным входам вычислительного блока, селектор квадранта, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами дифференцирующего блока, а информа 7 1414 том, что был распознан квадрант А окружающего фона.Полученные в дифференцирующем блоке 7 разностные сигналы подают к двум управляемым сигналами распознавания5 квадрантов от А до 0 аналоговым выключателем 69 и 70, которые при изображении символизируются механическими средствами. коммутации. 1 О В зависчмости от кьадрантов от А до 0 окружающего фона, распознанных в селекторе 11 квадрантов, или от соответствующих им сигналов от А до 0 квадрантов окружающего фона в аналоговом ключе 69 выбирают разностные сигналы, необходимые согласно столбцу 111 таблицы для получения числителя Е, а в аналоговом ключе 70 выбирают разностные сигналы, необходимые для образования знаменателя М, Выбранные в аналоговом ключе разностные сигналы усиливают в подключенном усилителе 71 с коэффициентом усиления и /2 ив качестве Е-сигналов пода-л 25 ют в делитель 72, Выбранные в аналоговом ключе 70 раэностные сигналы усиливают во втором усилителе 73 с коэффициентом усиления "1" и в качестве И-сигналов также подводят к делителю 72, который рассчитывает дробь Е/М,К делителю 72 подключен сумматор 74, в котором в случае необходимости к рассчитанной дроби согласно столбцу111 таблицы прибавляются значения ь/2,3 бР или ЗЙ 2. Для этого к сумматору последовательно выборочно подключают с помощью дополнительного аналогового ключа 75, который может управлять-., ся сигналами В, С и 0 распознавания 40 квадрантов, три датчика 76-78 напряжения для значения Ю 2,и ЗГ/2 через другой усилитель 79 с коэффициентом усиления. Выходные значения сумматора 74 представляют искомые уг лы Формула изобретения 1. Способ определения направления я 0 контурной линии на изображении объекта, основанный на поточечном и построчном сканировании изображения объекта сканирующим лучом, разделении оптического сигнала изображения объекта на отдельные квадранты зоны сканирования, преобразовании его в сиг-. налы считывания квадрантов и формировании опорного сигнала при пересе 329 8чении сканирующим лучом контурной линии изображения объекта, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, формируют раэностные сигналы путем вычитания сигналов считывания противолежащих и смежных квадрантов, присваивают каждому из квадрантов тот разностный сигнал, который формируют из сигналбв считывания квадрантов, смежных данному квадранту и противолежащих друг другу, определяют максимальный разностный сигнал и соответствующий ему квадрант, селектируют разностный сигнал, сформированный из сигналов считывания установленного и смежного с ним квадрантов, определяют отношение отселектированного и максимального разностных сигналов и фиксируют угол направления контурной линии в момент наличия опорного сигнала как сумму начального угла установленного квадранта и дополнительного угла, соответствующего произведению П 2 и полученного отношения,2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что опорный сигнал, сигнализирующий о прохождении контурной линии изображения через центр зоны считывания, формируют из разности сигналов считывания центра и среднего значения сигналов считывания квадрантов.ционные выходы подключены к другим информационным входам вычислительного блока, и дифференцирующий усилитель, входы которого соединены с соответствующими информационными вы 5 ходами суммирующего усилителя и блока сканирования, а выход подключен к информационному входу порогового блока, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора.4. Устройство по п,З, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что селектор квадранта содержит первую и вторую группы компараторов ин ормационные 15 входы которых являются информационными входами селектора квадранта, а выходы подключены к входам соответствующих элементов И, выходы ко-, торых являются информационными выходами селектора квадранта.5. Устройство по п,З, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что вычислительный блок содержит первый и второй усилители, информационные входы которых соединены с соответствующими выходами первой и второй групп ключей, а выходы подключены к информав . 2бционным входам делителя напряжения, третий усилитель, информационные входы которого соединены с выходами ключей третьей группы, входы которых подключены к информационным выходам соответствующих датчиков напряжения, и сумматор, информационные входы которого соединены с выходами делителя напряжения и третьего усилителя, при этом одни информационные входы вычислительного блока являются входами ключей первой и второй групп, а другие информационные входы вычислительного блока являются входами ключей первой, второй и тре. тьей групп вычислительного блока.6. Устройство по п.З, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок сканирования выполнен в виде квадрантного фотодиода.7. Устройство по п,З, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок сканирования выполнен в виде оптоэлектронных преобразователей по числу квадрантов, оптически связанных с помощью световодов с входными поверхностями квадрантов.