Устройство для подсчета количества объектов

СО 03 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 ( ) 5)5 8 06 М 11/02ОСУДАРСТБЕННЪЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИЯП1 РИ ГКНТ СССР ОГ 1 ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕ Н И к К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Опытное производство Института проблем онкологии им, Р.Е,Кавецкого(72) У 1,Я.Гольдштейн л Б,С,Чудновский (56) Гуглин И.н, К вопросу применения специальных разверток в автоматических анализаторах совокупйости микрообъектов,/ Г 1 од ред, А.Я.Хесина, - В кн Автоматизация анализа цитологических препаратов, - Рига;3 инатне, 1975, с,134-143.Авторское свидетельство СССР М. 951347; кл. 8 Оо М 11/ОО, 1982,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА ОБЬЕКТОВ(57) Изобретение относится к автоматике и телевизионному анализу изображений, в частности к устоойствам для подсчета количества объектов в поле зрения телевизионного датчика, и может быть использовано для прижизненного морфометрического анализа биологических объектов, Цель изобретения - повышение скорости счета обьектов, Устройство содержит носитель 1 информации, телевизионный датчик 2, блок 3 квантования, индикатор 4, блоки 12, 20, 22 памяти, распределитель 17 импульсов, блок 23 сравнения, блок 24 управления, счетчик 25 объектов, регистратор 44, формирователь 45 адреса, программный блок 46, Использова- ние следящей матрицы приводйт к уменьшению числа шагов обхода по контуру, 2 ф з,п.ф-лы, 10 ил 1 табл1756912 Составитель Е,СамошинТехред М,Моргентал Корректор А.Воров Дерба еда каз 3090 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10Изобретение относится к автоматике ителевизионному анализу изображений, вчастности к устройствам для подсчета количства обьектов в поле зрения телевизионного датчика, и может быть использована 5для прижизненного морфометричзскагоанализа бйологических обьектав.Известно устройство для подсчета количества обьектов, содержащее носитель информации, оптически связанный с 10датчиком; блок квантования. два блока па" мятй, индикатор, распределитель импульсов и блок регистрации,Недостатком данного устройства является наличие двух типов телевизионных систем, невозможйасть анализа объектовсложной формы, стирание информации изпамяти при ее считывании,Наиболее близким техническим решенйем к предлагаемому является устройства, 20содержащее носитель информации, оптически связанный с телевизионным датчикам.выходы которого подключены к первомувходу распределителя импульсов и входублока квантования, выходы которого соеди" нены с первым входом первого блока памяти, второй выход которого соединен спервым выходам распределителя импульсов, первый и Второй выходы первого блокапамяти подключены соответственно к пер-вым входам регистратора и индикатора,второй вход которого соединен с вторымвь ходом блока квантования, Кроме того, вустройстве имеются логический блок и второй блок"памяти, входы которого сасдинены 35с третьим выходам первого бла;а памяти ис первым вйходам логического блока, а Выход с вторым входом распределителя импульсов, третий вход которого подключен ковторому выходу логического блока, третий 40выход которого соединен с вторым входомрегистратора, а вход логического блока подключен к четвертому выходу первого блокапамяти. Кроме того, логический блок содержит блок управления, блок сравнения, счетчик и блок памяти, который соединен сблоком сравнения, выход которого подключен к входу блока управления, первый выходкоторого подключен к счетчику, входы блокасравнения, счетчика и блока памяти соединены с выходами логического блока, входкоторого подключен ко второму выходу блока управления,Недостатком известного устройства являетсяего относительна низкое быстрадействие при обходах подсчитываемыхобъектов по контуру, вызванное необходимостью осуществлять вьбар от 2 до 3 адресов памяти на каждую единицу периметраобходимого па кон 1 уру абьекта,Целью изобретения является повышение скорости счета обьектов,8 устройство для подсчета количества обьектов введены формирователь адреса и программный блок, вь 1 хад которого соединен с первым входом формирователя адреса. выход которого подключен к третьему входу первого блока памяти и ко второму входу второго блока памяти, второй выход распределителя импульсов соединен с вторым входом формирователя адреса, третий выход с первым входом программного блока, с третьим и четвертыми входами блока формирования режима поиска обьекта, четвертый Выход кОторого пОдключен к второ му входу программнага блока, При атом, блок фоомиравания режима поиска содержит блок управления, блок сравнения, блок памяти и счетчик обьектав, выход которого является третьим выходом блоа формирования режимов поиска об;е;.; э, первый выход блока сравнения подключен к первому входу блока управления, первый выход котарага соединен с входом счетчика абьектов, второй, третий и четвертый выходы блока управления являатся соответственна вторым, третьим и четвертым выходами блока формирования режима поиска объекта., третьим входом которого является второй вход блока управления, первый и второй входы блока управления являются соответственно первым и вторым входами блоками формирования режима поиска абьекта, выход блока памяти подклочен к третьему входу блока сравнения, второй выход которого соединен с первым входом блока памяти, второй Вход которого объединен с четвертым входом блока сравнения и является четвертым входом блока формирования режима поиска обьекта,Блок управления содержит регистр, счетчик и матрицу согтаяний, первый и второй входы которой являются соответственна первым и вторым входами блока управления, выход матрицы состояний соединен с первым входом регистра, четвертый выход которого является четвертым входом блока управления и подкл 1 очен к первому входу счетчика и четвертому входу матрицы состояний, третий вхОд которОЙ саядинсн с выходом счетчика, вторые входы регистра, счетчика и матрицы состояний объединены и являются вторым входом блока управления, первый, второй и третий выходы регистра являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока управления,На фиг,1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - структурная схема блока упоавления; на фиг,3 - функциональна схема блока управления, на фиг,4 - ал- входом 51 первого блока 12 памяти и с пергоритм работы блока управления, на фиг.5- вым вхолом 52 второго блока 20 памяти, атаблица матрицы состояний (узла ПЗУ) бло- первый вход 53 программного блока 46 пока управленйя; на фиг,6 - алгоритм работы ключен к второму выходу 54 блока 24 управблока формирования режима поиска обьек ления,та при обходе по контуру обьекта, на фиг.7 Бло 24 управления Фиг,2) выполнен из- адресное гространство первого и второго матрицы 55 состояйий, регистра 56 и счетблоков памяти и пример расположения сле- чика 57, выхоц которого соединен с третьимдящей матрицы; на фиг,8 - функциональная входом 58 матрицы 55 состояний, выход косхема программного блока; на фиг,9 - фун торой соединен с первым входом 59 регисткциональная схема блока формирователя ра 56, выходы 60 - 63 которого являютсяадреса:, на фиг,10 - структурная схема блока соответственно первым 29, вторым 54,сравнения, третьим. и четвертым 43 выходами блока;ъ 7Устройство содержит носитель 1 инфор управления, причем второй выход 61 емации, оптически связанный с телевизион гистга 56 подключей к первом, 64первому входу 6ным датчиком 2, выход которого подключен счетчика 57 и четвертому вхо65 мат и ык посл Ро,.дов ельне соединенным блоку 3 55 состояний, первый 66 и второй 67 входыквантования и индикатору 4, подключенные которой являются соответственно первымчерез соответствуюьцие первые входы 5 - 7 и 28 и вторым 35 входами блока 24 управлевыходы 8 и Р, Второй вход 10 индикатора 4 20 ния, а второй вход 67 матрицы 55 состоянийподключен к первому выходу 11 первого подключен к второму входу 68 регистра 56 иблока 12 памяти, второй вход 13 которого к второму входу 69 счетчика 57.соединен с вторым выходом 14 блока 3 кван- Блок 45 адреса фиг,9) содержитдве схетования, Второй выход 15 блока телевизи- мы 70 с функцией 2 И-ИЛИ, счетчики 71 - 74онного датчика 2 подкл очен к первому 25 текущих номеров строки 2,а также текущихвходу 16 распределителя 17 импульсов,тре- номеров столбца 1 и столбца 2 следящейтий гыход 18 которого соединен с третьим матрицы,входом 19 первого блока ,2 памяти, Кроме Блок "3 -равнения фиг 10) содржит.гого, устройство содержит второй блок 20 блок 75 идентификации контура. блок 76памяти и блок 21 формирования режима 30 идентйфикации номера состояния следяпоиска обьекта, включающий последова- щей матрицы и блок 77 сравнения коордительно соединенные блок 22 памяти, блок нат. Первые входы 78 - 80 этих блоков23 сравнения, блок 24 упоавления и счетчик подключены к третьему входч 40 б 23.лакао о ьектов, подключенные через соответ- Третьи входы 81 - 83 этих блоков подключествующие первые входы и выходы 26-30, 35 ны к второму входу 34 блока 23, Вторыевторой выход 31 блока 23 сравнения соеди- входы 84 и 85 блока 76 идентификации нонен с первым входом 32 блока 22 памяти, мера состояния следящей матрицы и блокавторой вход 33 которого и вторые входы 34 77 сравнения координат соединены с пери 35 блока 23 сравнения и блока 24 управ- вым входом 26 блока 23. Второл вход 86ления подключены к второму выходу 36 рас блока 75 соединен с четвертым входом 41пределителя 17 импульсов. Третий выход 37 блока 23. Выходы 87 и 88 блоков 75 и 76, аблока 4 управления соединен с вторым также первый выход 89 блока 77 подключевходом 38 распределителя 17 импульсов, ны к первому выходу 27 блока 23. Второйвторой выход 39 первого блока 12 памяти выход 90 блока 77 соединен с вторьм выхоподкл:очен к третьему вхоцу 40 блока 23 45 дом 31 блока 23,сравнения, четвертый вход 41 котооого соединен с выходом второго блока 20 памяти, устройство работает следующим обравторой вход 42 которого поцключен к чет- зом,всртому выходу 43 блока 24 управления, Сигналы от объектов, проходящие черезвыход счетчика 25 обьектов подключен к 50 носитель 1 информации, поступают на вход5 телевизионного датчика 2, где преобразу роме этого, в устройство введены фор- ются в последовательность электрически:мирователь 45 адреса и программный блок импульсов различной амплитуды, С выхода46, второй вход 47 которого соединен с вто- телевизионного датчика 2 эта последоварым выходом 36 распределителя 17 импуль тельность импульсов поступает на вход 6сов, первый выход 48 которого подключен к блока 3 квантования. В блоке 3 квантованияпервомувходу 49 формирователя 45 адреса, происходит выделение видеосигналов завторой вход 50 которого соединен с выхо- данной амплитуцы, которые с выхода 9 подомпрограммногоблока 46,авыходформи- ступают на вход 7 индикатора 4 для ихрователя 45 адреса соединен с первым видеоконтроля.15 20 25 50 При подсчете количества обьектов в, стройстве происходят следующие последовательные циклы работы; запись одного кадра изображения в первый блок ." Памяти; пОиск Обьекта; Обход по контуру Оььекта,Синхроимпульсы строк и кадров с выхода 15 телевизионного датчика 2 поступают на Вход 16 распределителя 17 импульсов, Тактирование всех систем устройства п роисходит сиГналами, поступакэщими с выхода 36 распределителя 17 импульсов, При записи ОДИОГО каДра иэображения инфаомация поступает с выхода 4 блока 3 квантования иа вход 13 первого блока 12 памяти, Сигнал записи поступает с Выхода 37 блока 24 управления через вход 38 и выход 18 распределителя 17 импульсов иа вход 10 первого блока 12 памяти. Порядок поступления адресов ячеек на первый и второй блоки памяти в Оазличных циклах работы устройства определяется управляющими сигналами, которые последовательно поступают с выхода 54 блока 24 управления иа вход 53 программного блока 46, с выхода которого - на вход 50 фаомирователя 45 адреса, а с выхода которого - иа входы 5и 52 первого блока 12 памяти и второго бла.а 20 памяти соответственна,С выхода 36 распоеделителя 17 импульсов иа вход 35 блока 24 управления поступает сигнал о там, чта запись кадра закончена и устройство переходит в режим поиска объектов, При зтам блок 24 управления включает в программном блоке 46 программу формирования следящей матрицьк Па этой программе фармираватдля 45 адре" са на каждый импульс тактоВой частоты формирует адреса следящей матрицы четырех рядов расположенных ячеек первого и второго блоков памяти,Форммирователь 45 апреса представляет собой счетчики текущих номеров стгэоки 1 и строки 2, а также текущих номеров столбца 1 и столбца 2 следящей матрицы, Гекущие номера - зто номера строк и столбцов, образующих адресное пространство первого и второго 20 блоков памяти,Из номеров этих строк и столбцов соответственно компонуются адреса ячеек 1,2,3,4, составляющих следящую матрицу фиг,7), По сигналу йачальной установки в счетчиках строки 1 и столбца 1 устанавли вается номер, равный "0", а в счетчиках строки 2 и столбца 2 - номер, равный "1", т,е, первый шаг программы соответствует формированию адресов первой и второй ячеек памяти первой строки, первой и второй ячеек памяти второй строки, 4 нфармация, считываемая одновременно из всех четырех ячеек памяти, поступает с Выхода 39 первого блока 12 памяти иа вход 40 блока 23 сравнения и с выхода второго блока 20 памяти иа вход 41 блока 23 сравнения,В блоке 23 фиг,10) сигналы состояния текугцей следящей матриць из г;еовога блока 12 памяти поступают на вход 79 блоа 76 идентификации номера састОяния, а на Вход 84 из памяти боа 22 поступают возможные варианты состояния информации в сле- дящ 8 Й матрице. Гекущая матрицасравнива 8 тся с Возможными вариантами. В резуль Гете иа выход 88 бока 7 а и на вьхад 27 блока 23 поступает номер состояния текушей матриЦы В соотВетствии с таблицей,информация о результате сравнения с Выхода 27 блпка 23 сравнения пастчпает на сход 28 блока 24 управления,При состоЯнии 1 матриЦы Ьабл,1) осуществляется с;анираваиие адресноо пространства первого блока 12 памяти, Сканирование граисходит . в том случае, если В первом блоке 2 памяти возникает состояние. отличное ат состояния 1, но во втором блоке 20 памяти в соответствующем месте заесен элемент контура обьекта, т.е, обнаруженный обьект уже учтен, Если же в первом блОк 8 12 памяти Обиаружива 1 атся матрицы с состоянием, стличным ат состояния 1. а ва втором блОК 8 20 памяти состояние 1 соответствующей матрицы, тоустройс"ва переходит в режим обхода паконтуру,Эти срависиия происходят В блоке (5 идентификации контура. При этом в блоке 22 памяти фиксируются координаты начала обход- па контуру с выхода 90 блока 77 сравнения координат и с вьХода 31 блока 23), а следящая матрица на каждый импульстактовой частоты перемещается Вдоль контура изображения обьекта В соответствии с длГаритмам, указанным В табл,1. В поаЦ 8 с сд обхода элемента контура, обнаруженные следящей матрицей в первом блоке 12 памяти, заносятся с выхода 43 блока 24 управления:,ерез вход 42 во второй блок 20памяти. ОбхОД па кантуэу завершается, когда с Выхода 27 блока 23 сравнения иа вход 28 блока 24 управления поступает сигнал о совпадении координат текущей следящей матрицы с координатами начала обхода па контуру.Сравнение происходит в блоке 77 сравидния координат, на вход 80 которого с входам 40 поступает адрес текущей следящейматриць:, а на вход 85 из блока 22 поступаютначальные координаты Обхода по контуру,Пример обхода абьекта по контуру показан на фи-,6, где абектом является заштрихаванная часть фигурь; клетки, пронумерованные 13.,4, составляют следящую матрицу; стрелка указывает направ- входом второго блока памяти, выход котороление смещения следящей матрицы на сле- го подключен к второму в о бр у х ду локд формидующем шаге: начало сканирования 1 а), рования режима поискаобьекта, второйначало обхода по контуру (б): обход по кон- выход которого соедйнен с вторым входомтурув-а), конец обхода по контурук), 5 распределителя импульсов, третий выхоУст тройство опять переходит в режим блока формирования режима поиска обьеквыходпоиска объектов, а на выходе 29 блока 24 та подключен к входу регистратора, о т л иуправления возникает сигйал на инкремент ч а ю щ е е с я тем,:что, с целью повышснияколичества.обьектов, поступающий на вход скорости счета обьектов, в него введены30 счетчика 25 обьектов,Вновь обнаруженным обьектом будет блок, выход которого соединен с первымтот, контур которого еще не вписан во вто- входом формирователя адреса, выход которой блок 20 памяти, Блок 24 управления рого подключен к третьему входу первогоимеет в своем составе счетчик 57 адресного блока памяти и второму входу второго блокапространства сканируемых блоков памяти, 15 памяти, второй выход распределителя имПоиск обьектов завершается, когда счетчик пульсов соединен с вторым входом формивырабатываетсигнал отом,что все сканиру- рователя адреса, третий выход с первымемое пространство проверено, входом программного блока, стретьим илок 24 управления выдает на выход 29 четвертыми входами блока формирования. сигнал о разрешении вывода результатов 20 режима поиска объектов; четвертый выхосчета йа оегистратор 44,которого подключен к второму входу проИспользование следя:.цеи матрицы при граммного блока,обходе по контурч позволяет затрачивать на2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ екаждую единицу периметра только один е с я тем. что блок формирования режимашаг, таким образом число шагов обхода по 25 поиска объектов содержит блок управления,контуру в 2 - 3 раза меньше, чем в известном, блок сравнения, блок памяти и счетчик обьВведение в устройство формирователя ектов, выход которого является третьим выадреса и программного блока с их связями, ходом блока формирования режима поискаа также то, что блок формиоования режима обьектов, первый выход блока сравненияпоиска обьекта содеркит блок управления, 30 подключен к первому входу блока управле"блок сравнения, блок памяти и счетчик объ- ния, первый выход которого соединен с вхоектов с их связями, и то, что блок управле- дом счетчика объектов, второй, третий иния содержит регистр, счетчик и матрицу четвертый выходы блока управления являсостояний с их связями, позволит организо- ются соответственно вторым, третьими чет- .вать следящую матрицу, работа которой 35 вертым выходами блока формированиярежима поиска объектов, третьим входомЭкспериментальная проверка устройст- которого является второй вход блока управва в составе телевизионного анализатора пения, первый и второй входы блока срэвнефя 1Морфомет-процессор показала, что по ния являются соответственно первым исравнению с известным устройством пред вторым входами блока формирования режилагаемоев 2 - Зразауменьшаетвремяобра- ма поиска обьектов, выход блока памятиботки изображения, что существенно подключен к третьему входу блока сравнеповышает скорость счета биологических ния, второйвыходкоторогосоединенспермикрообьектов при их прижизненном мор- вым входом блока памяти, второй вхо дфометрическом анализе, . 45 которого объединен с четвертым входомФ о р м у л а и з о б р е т е н и я блока сравнения и является четвертым вхо 1. Устройство для подсчета количества дом блока формирования режима поискаобьектов, содержащее носитель информа- обьектов,ции, оптически связанный телевизионным 3, Устройство по й,2, о тл и ч а ю щедатчиком, первый выход котооого соединен 50 е с я тем, что блок управления содержитс первым входом распределителя импуль- регистр, счетчик и матрицу состояний, пессов, второй выход с первым входом блока вый и второй входы которой являются соотквантования, первый выход которого соеди- ветственно первым и вторым входами блоканен с первым входом индикатора, второй управления, выход матрицы состояний соевход которого подключен к выходу блока 55 диненс первым входом регистра, четвертыйквантования, первый выход распределите- выход которого является четвертым выхоля импульсов соединен с вторым входом дом блока управления и подключен к первопервогоблокапамяти,второй выходкоторо- му входу счетчика и четвертому входуго подключен к первому входу блока, пер- матрицы состояний, третий вход которойсовый выход котооого соединен с первым единен с выходом счетчика, вторые входырегистра, счетчика и матрицы состояний объединены и являются вторым входом блока управления, первый, второй и третий выходы регистра являются соответственнопервым, вторым и третим одам боауправления,