Устройство для определения моментных признаков изображения

(з)э 0 06 К 9/00 ГОСУДАРСТВЕ ЬНзЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯса. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Винницкий политехнический институт (72) В.Г.Красиленко, Л.Б.Лищинская и А.И. Кузьмин(56) Авторское свидетельство СССР М 1427395, кл. 0 06 К 9/00, 1984,Авторское свидетельство СССР М 1543430, кл. 6 06 К 9/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТНЫХ ПРИЗНАКОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в различных контрольно-измерительных устройствах, в частности в системах обработки изображений, для распознавания образов, в робототехнике.Цель изобретения - повышение точности устройства за счет вычисления моментных признаков иэображения не только низших, но и более высших порядков.На фиг,1 показана структурная схема устройства определения моментных признаков изображения; на фиг.2 - схема блока формирования частных моментных признаков с нулевого по четвертый порядков; на фиг.З - схема первого накопителя; на фиг.4 - схема второго накопителя; на фиг.5 - схема третьего накопителя; на фиг.б - схема четвертою накопителя; на фиг,7-схема пятого н копителя; на фиг,8 - схема одного иэ вариантов построения блока управления.О1689 О 76 А 1 для использования в робототехнике, Целью изобретения является повышение точности устройства, Устройство содержит блок фотопреобразователей, аналого-цифровой преобразователь, два счетчика, два дешифратора, триггер перехода, шесть блоков формирования частных моментных признаков, блок управления. Каждый из блоков формирования частных моментных признаков содержит регистр, пять накопителей, которые построены на основе регистров, сумматоров и накапливающих сумматоров, Блок управления содержит генератор тактовых импульсов, триггер, четыре элемента И, два элемента ИЛИ, пять элементов И-ИЛИ, элемент НЕ. 7 з.п.ф-лы, 11 ил. устройства; на фиг,9,10,11 - блок-схема алгоритма определения моментных признаков изображения.Устройство определения признаков изображения (фиг.1) содержит блок 1 фото- О преобразователей, аналого-цифровой пре- ОО обраэователь 2, первый 3 и второй 4 О счетчики, вход первого 3 счетчика являетсяпервым входом установки устройства (количества строк блока 1 фотопреобраэовате- О лей), вход второго 4 счетчика является вторым входом установки устройства (количества столбцов блока 1 фотопреобраэователей), первый 5 и второй 6 дешифраторы, входы которых соединены соответственно с первыми выходами первого 3 и второго 4 счетчиков, вход аналого-цифрового преобразователя 2 соединены с выходом блока 1 фотопреобразователей, первые управляющие входы которого соединены соответственно с выходами первого 5 дешифратора, 1689976Составитель А. Красноведактор Б.Федотов Техред М.Моргентал Корректор Т Пали КНТ ССС изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 аз 3816ВНИИПИ Г Тираж Подписное .рственного комитета па изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5а вторые управляющие входы соединены выходыкоторыхявляютсявыходамикаждосоответственно с выходами второго 6 де- го из блоков 8-13 формирования, входамишифратора, причем блок 1 Фотопреобра- которых является вход регистра 18, входызователей, аналого-цифровой преобразова- первого 19, второго 20, третьего 21, четвертель 2, первый 5 и второй 6 дешифраторы 5 того 22 и пятого 23 накопителей соединеныобъединены в блок ввода изображения, ко- с выходом регистра 18, его второй управляторый шиной 7 соединен с первым 8, вто- ющий вход является вторым управляющимрым 9, третьим 10, четвертым 11, пятым 12 входом каждого из блоков 8-13 формироваи шестым 13 блоками формирования част- ния, первыйуправляющий входкоторыхобных моментных признаков с нулевого по 10 разован первыми управляющими входамичетвеотый порядков. Входы второго 9, регистра 18, первого 19, второго 20, третьетретьего 10,четвертого 11, пятого 12 и вес- го 21, четвертого 22 и пятого 23 накопитого 13 блоков Формирования соединены телей, вторые управляющие входы накописоответственно с первым, вторым, третьим, телей 19-23 соединены между собой и являчетвертым и пятым выходами первого блока 15 ются третьим управляющим входом8 Формирования, вход которого соединен каждого из блоков 8-13 формирования, четшиной 7 с выходом аналого-цифрового пре- вертые управляющие входы которых обраобразователя 2.Выходамиустройстваявля-. зованы третьими управляющими входамиется выходы второго 9, третьего 10, накопителей 19-23, четвертые и пятые упчетвертого 11, пятого 12 и шестого 13 бло равляющие входы третьего 21, четвертогоков Формирования. Триггер 14 переходов 22 и пятого 23 накопителей являются соотслужит дпя установки режима работы уст- ветственно пятым и шестым управляющимиройства. Блок 15 управления имеет входы входами блоков 8-13 формирования, седь 161 - 164 и выходы 171 - 172 з, первый 171, мойуправляющийвходкаждогоиз которыхдвадцать третий 172 з выходы и первый 161 25 образован шестыми управляющими входавход блока 15 соединены соответственно с ми четвертого 22 и пятого 23 накопителей,входом установки в "1" (вход Я), входом ус- седьмой управляющий вход пятого 23 накотановки в "О" (вход В) и выходом триггера 14 пителя является восьмым входом каждогопереходов, второй 172, третий 17 з и четвер- из блоков 8-13,тый 174 выходы блока 15 управления сое Накопитель 19 (фиг.3) содержит накапдинены соответственно с первым управля- ливающий сумматор 241, входы и выходыющим входом первого блока 8 Формирова- которого являются входами и выходами нания, вторыми управляющими входами копителя 19, а его первый и второй управля пеового 3 и второго 4 счетчиков, первые ющие входы образованы первыми и,:правляющие входы первого 3 и второго 4 35 вторыми управляющими входами накаплисчетчиков соединены соответственно с вающегосумматора 241.двадцать первым 1721 и тринадцатым 171 зНакопитель 20 (Фиг,4) содержит первыйвыходачи блока 15 управления, а их вторые 251 и второй 252 накапливающие сумматовь,ходы - соответственно с третьим 16 э и ры, входы первого 251 и выходы второго 252вторым 162 входами блока 15 управления, 40 из. которых являются соответственно вхопятый 175 выходкоторогосоединен суправ- дами и выходами второго 20 накопителя,ляющими входами первого 5 и второо 6 первый управляющий вход которого обрадешифраторов. управляющие входы с вто- зован первыми управляющими входами .рого по восьмой первоо блока 8 Формиро- первого 251 и второго 252 накапливающихеания соединены соответственно с шестого 45 сумматоров, вторые управляющие входы копо двенадцатый 176-1712 выходами блока торых являются соответственно вторым и15 управления, выходы которого с четыр- третьим управляющими входами накопитенадцатого по двадцатый 1714-172 о соедине- ля 20, выход накапливающего сумматораны соответственно с вторым - восьмым 251 соединен с входом накапливающегоуправляющими входами второго 9, третьего 50 сумматора 252.10, четвертого 11, пятого 12 и шестого 13 Накопитель 21 (Фиг.5) содержит первыйблоков Формирования, первые управляю и второй 262 регистры, а его входы обра. щие входы которых соединены с двадцать зованы входы регистра 261, выходы которовторым 1722 выходом блока 15 управления, го являются входами регистра 262, сумматорГаждыйизшестиблоков 8-13 формиро 27, первый 281, второй 282 и третий 28 з навания (Фиг,2) содержит регистр 18, первый капливающие сумматоры, выходы регист"9 й 20 третий 21, четвертый 22 и ров 262 и 261 соединены соответственно с27пятый 23 накопители частных моментных первыми и вторыми входами сумматорапризнаков соответство ветственно нулевого, перво- выход которого соединен с входами накапго,. второго, третьегоетьего и четвертого порядков, ливающего сумматора 281, выходы которого1689976 20 25 30 выходами 171 -172 з блока 15 управления, выходы регистра 39 с двадцать пятого по двадцать седьмой соединены с вторыми входами соответственно элементов И 372- 374, первые входы которых ЯВЛЯютсЯ соот" ветственно входами 161 - 16 з блока 15 управления, двадцать четвертый выход регистра 39 является входом сброса триггера 36, элементы ИЛИ 401 и 402, элементы ИИЛИ 411 - 415, элемент НЕ 42, первые входы элементов ИЛИ 401 и 402 соединены соответственно с выходами элемента И 372 и выходом элемента ИЛИ 401, выходы элементов И 37 з и 374 являются вторыми входами элементов ИЛИ 401 и 402 соответственно, первые входы элементов И-ИЛИ 411-415 соедийены с выходами 28 - 32 регистра 39, выходы 33 - 37 которого соединены с третьими входами соответственно элементов И-ИЛИ 411 - 415, вторые входы которых соединены между собой и с выходом элемента НЕ 42, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 402 и с четвертыми входами элементов И-ИЛИ 411 - 415.В основе работы устройства для определения моментных признаков изображения лежит метод итерационных многоступенчатых накоплений, который сводится к вычислению в темпе ввода частных построчных моментных признаков на основе их итерационных многоступенчатых накоплений в общем случае - интегрирований) на накапливающих блоках с последующим вычислением полных моментных признаков путем многоступенчатых накоплений (интегрирований) частных построчных моментных признаков,Частные построчные моментные признаки вычисляют по формуле;р =а 1+а+ь. 4+а 2- 1) +а 1) где а- порядок моментных признаков по 4координате Х,а=-О, 1,2,3,4;1, ) - текущие координаты точек-элементов изображения соответственно по строкеи по столбЦу; 51 = и, п; ) -.= а, п,.0;а - значения точек-элементов изобрадения;п,е - размерность поля обработки покоординатам Х и У соответственно, 5Полные моментные признаки изображения вычисляют по формуле:+щ (-1) +у 1 (,где,и 1-частичный построчный моментный признак строки порядка а, где а = О, 1, 2, 3,4;р - порядок моментных признаков по координате У,ф,1,2,3,4Из формулы видно, что полные моментные признаки являются частными момент- ными признаками по столбцу, где в качестве точек - элементов выступают частные построчные моментные признаки.Устройство для определения моментных признаков иэображения работает согласно алгоритму, блок-схема которого приведена на фиг,9, следующим образом Перед началом работы иэображениеобъекта проецируют на блок 1 фотопреобразователей, который состоит из в и фотоприемных ячек, каждая из которых преобразует оптический сигнал в прямо пропорциональный электрический сигнал,Режимы работы устройства:1) режим вычисления моментных признаков изображения - при установке триггера 14 переходов в единичное состояние,2) режим окончания работы - при установке триггера переходов 14 в нулевое состояние.По приходе сигнала на вход 164 блока 15 управления, являющийся входом пуска устройства, триггер 36 устанавливается в единичное состояние и разрешает проход импульсов с генератора 35 тактовых импульсов на синхровход регистра 39 и на вход выборки кристалла постоянного запоминающего устройства 38, происходит выборка его содержимого по адресу 00000 табл,1). На первом выходе постоянного запоминающего устройства 38, а соответственно на первом выходе регистра 39 и выходе 171 блока 15 управления появляется единичный потенциал, т.е выполняется микрооперация установки триггера 14 переходов в единичное состояние. Таким обраэМустанавливается режим вычисления моментных признаков иэображения. Адрес следующей микрооперации определяется либо кодом на выходах 28-32, либо кодом на выходах 33 - 37 постоянного запоминающего устройства 38, а значения, снимаемые с его выходов, хранятся в регистре 39. Код, задающий адрес следующей микрооперации, выбирается схемой, построенной на элементах Й 372-374, элементах ИЛИ 401-402, элементе НЕ 42, элементах И-ИЛИ 411-415,Для режима вычисления моментных признаков иэображения производится начальная установка устройства в исходное состояние: обнуление всех накапливающихВым и тринадцатым выходами блока управления, а их вторые выходы - соответственно с третьим и вторым установочными входами блока управления, пятый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго дешифраторов, управляющие входы с второго по восьмой первого блока формированля частных моментных признаков соединены соответс,венно с шестого по двенадцатый выходами блока управления, выходы которого с четырнадцатого по двадцатый соединены соответственно с второго по восьмой управляющими входами второго, третьего, четвертого, пятого и шестого блоков формирования частных моментных признаков, первые управляющие входы которых соединены с двадцать Вторым Выходом блока управления, четвертый установочный вход которого является Входом запуска устройства.2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ ее с я гем, что каждый из блоков Формирования частных моментных признаков содержит регистр, пять накопителей, выходы которых являюгся выходами блока формирования частных моментных признаков, входом которого является информационный вход регистра, информационные входы накопителей соединены с выходом регистра, первый управляющий вход которого является первым управляющим входом блока Формирования частных моментных признаков, вторым управляющим входом которого являетсл второй управляющий вход регистра, первые управляющие входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого накопителей подключень, к первому управляющему входу регистра, вторые управляющие входы всех накопителей соединены между собой и являются третьим управляющифл Входом блока формирования частных моментных признаков, четвертый управляющий вход которого образован третьими управляющими входами с первого по пятый накопителей, четвертые и пятые управляющие входы третьего, четвертого и пятого накопителей являются соответственно пятым и шестым управляющими входами блока Формирования частных моментных признаков, седьмой управляющий ВхОд которого Образован шестыми управляющими входами четвертого и пятого накопителей, седьмой управляющий вход пятого накопи- геля является восьмым управляющим входом блока формирования частных мОментных признакОВ,3. Устройство по п,1, отл и ч а ю щее с я тем, что первый накопитель содержит накапливающий сумматор, информационные входы и выход которого являются ин 4 О дами третьего накопителя; первыйуправляющий вход которого образован первым управляющим входом первого и второго регистров, первого, второго и третьего накапливающих сумматоров, второй управляющий вход третьего накопителя образован вторыми управляющими входами первого и второго регистров,третий, четвертый и пятый управляющие входы третьего накопителя образованы вторыми управляющими входами соответственно первого, второго и третьего накапливающих сумматоров.б, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что четвертый накопитель содержит первый, второй и третий регистры, инФормационные входы первого из которых являются информационными входами четВертого накопителя, а выходы первого регистра - информационными входами второго регистра, выходы которого являются инфор, Формационными входами и выходами первого накопителя, первым и вторым управляющими входами. которого являются первый и второй управляющие входы накапливающего сумматора,4. Устройство по п,1, отл ич а ющее с я тем, что второй накопитель содержитпервый и второй накапливающие сумматоры, информационные входы и выходы которых являются соответственно информационными входами и выходами второго накопителя, первый управляющий вход которого образован первыми управляющими входами первого и второго накапливающих сумматоров, вторые управляющие входы которых являются соответственно вторым и третьим управляющими входами второго накопителя, выход первого накапливающего сумматора соединен с информационным входом второго.5, Устройство поп,1, отлича ющее с я тем, что третий накопитель содержитпервый и второй регистры, информационные входы третьего накопителя образованыинформационными входами первого регистра, выходы которого являются информационными входами второго регистра.сумматор, первый, второй и третий накапливающие сумматоры, выходы второго и первого регистров соединены соответственно с первыми и вторыми входами сумматора, выходы котороо соединены с информационными входами первого накапливающего сумматора, выходы которого являются инФормационными входами второго накапливающего сумматора, информационные входы третьего накапливающего сумматора соединены свыходами второго накапливающего сумматора, а выходы являются выховходами второго сумматора, причем первый 55вывод выходов первого сумматора соединен с вторым выводом первых входов и четвертым выводом вторых входов второго сумматора, второй вывод выходов первого сумматора соединен с третьим выводом мационными входами третьего регистра, первый и второй сумматоры, вторые входы первого сумматора соединены с выходами первого регистра, а его первые входы - с выходами второго регистра, причем первый вывод выходов второго регистра соединен с третьим выводом первых входов первого сумматора, второй вывод входов - с четвертым выводом первых выходов первого сумматора и т.п., и-ный вывод выходов второго регистра соединен с и+2-ным выводом первых входов первого сумматора, первые и вторые входы второго сумматора соединены соответственно с выходами третьего регистра и первого сумматора, первый, второй, третий и четвертый накапливающие сумматоры, информационные входы первого из которых соединены с выходами второго сумматора, а выходы - с информационным входами второго накапливающего сумматора, выходы которого соединены с информационными входами третьего накапливающего сумматора, информационные входы четвертого накапливающегосумматора являются выходами третьего накапливающего сумматора, а выходы - , выходами четвертого накопителя, первый управляющий вход которого образован первыми управляющими входами первого,второго и третьего регистров, первого, второго, третьего и четвертого накапливающих сумматоров, вторые управляющие входы первого, второго и третьего регистров являются вторым управляющим входом четвертого накопителя, третий, четвертый, пятый и шестой управляющие входы которого образованы вторыми управляющими входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого накапливающих сумматоров.7. Устройство по и.1., о т л и ч а ю щ ее с я тем, что пятый накопитель содержит первый, второй, третий и четвертый регистры, информационные входы первого из которых являются входами пятого накопителя, а выходы - информационными входами второго регистра, выходы которого соединены с информационными входами третьего регистра, информационные входи четвертого регистра соединены с выходами третьего регистра, первый, второй, треий, четвертый и пятый сумматоры, первые и вторые входы первого из которых соединены с выходами соответственно третьего и второго регистров, а выходы - с первыми и вторыми 5 10 152030 3540 45 50 первых входов и пятым выводом вторых входов второго сумматора, и т.д и-ный вывод выходов первого сумматора соединен с п+ +1-м выводом первых входов и с п-м выводом вторых входов второго сумматора, выходы которого соединены с вторыми входами третьего сумматора, первые входы которого соединены с выходами первого сумматора, а выходы - с первыми входами четвертого сумматора, вторые входы которого являются выходами первого регистра, первые и вторые входы пятого сумматора соединены с выходами соответственно четвертого регистра и четвертого сумматора, первый, второй, третий, четвертый и пятый накапливающие сумматоры, информационные входы первого из которых являются выходами пятого сумматора, а выходы - информационными входами второго накапливающего сумматора, выходы которого соединены с информационными входами третьего накапливающего сумматора, выходы третьего и четвертого накапливающих сумматоров соединены с информационными входами соответственно четвертого и пятого накапливающих сумматоров, выходы последнего из которых являются выходами пятого накопителя, первый управляющий вход которого образован первыми управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого регистров, первого, второго, третьего, четвертого и пятого накапливающих сумматоров, вторые управляашие входы первого, второго, третьего и четвертого регистров являются вторыми управляющими входамИ пятого накопителя, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой управляющие входы которого образованы вторыми управляющими входами соответственно первого, второго, третье а, четвертого и пятого накапливающих сумматоров,8, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, триггео, первый элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход соединен с прямым выходом триггера, вход установки которого является четвертым установочным входом блока управления, постоянное запоминающее устройство, регистр, второй, третий и четвертый элементы И. выход первого элемента Я соединен с входом выборки кристалла постоянного запоминающего устройства, выходы которого соединены с информационными входами регистра, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выходы регистра с первого по двадцать третий являются соответствующими выходами блока1689976 16 входами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, первые входы с первого по пятый элементов И-ИЛИ соединены с выходами регистра соответственно с двадцать 5 восьмого по тридцать второй, выходы стридцать третьего по тридцать седьмой которого соединены с третьими входами соответственно первого, второго, третьего, Четвертого и пятого элементов И-ИЛИ, вто рые входы которых соединены между собойи с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ и четвертыми входами первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И ИЛИ. Ъсоивил ГБ Алресе условий свое холовПпслвусловии А,прес 5 С 7 о а 1 й 11 Х,Х, ХХ - а пвп Х -ййййй й й й с й с с О О О а с О 1 0 О Оййй 00010 а й с й П й й С й 0 С С О 00000 й й ОСОСО О 0011 00100 00101 00110 й 0 1 с й а С С О й й й й О ПОСП 1 С 0 ССП 10 й 1 1 с й с а а а 0 с а о с а о й 1 й С О й О с О а О О О О С 0 0 О О О с а 00111 01 000 С С й О О а О О 0 й О 0 О О О й О О С С О О О О С.о С С О С О С О О О О О а О О О й а О О С 1 С 1 П 01011 011 СС 011 С й О О 0 0 0О О О 0 1 О 1 1 й 0 О й С О 0 О .О 1 О О 0 й й С а о, о О О О й 1 ПСП 1 й С й 1 й С П управления, выходы регистра с двадцать пятого по двадцать седьмой соединены с вторыми входами соответственно второго, третьего и четвертого элементов И, первые входы которых являются, соответственно первым, вторым и третьим установочными входами блока управления, двадцать четвертый выход регистра является входом сброса триггера, первый и второй элементы ИЛИ, с первого по пятый элементы И-ИЛИ, элемент Н,Е, первые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с выходом второго элемента И и выходом первого элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И являются вторыми йай 11 П й й С 1 й О Г С й й С С й й СР 1 па и с о с й 1 а с й й й й й й й ПС 1 С 1 С С С С С й 1 1 О О й й й й С йс 11 С а с с с и О с и с й й й с а с й 0111 й С 0 а С С С 1 1 1 й С О О С п 1 ййй а с о о а а аа й с а 01 йй а а о о а о о а й а а о с а а с а с с а О и Р а й О а й и с с О и 0 а с с1 1 1 1 й й й с й О с с с й й и и й О. 1 с а й й О а й а й й й П й а с 1 О 01110 и с й с й й й й й с й а с с 1 01111; й С й й С ". С й 0 й й С О О 1 ППСС й й П й С П й й П й П й ОО С 1 йй 1 с и й а а с с Г й й й й и й й а О 0 С О 0 С О О О 0 О 0 о а а О О С 0 0 О О С 0 0 О 0 О О О О О О О 0 С 0 С й о а а а а О О О О О О 0 О СО О 0 О О 0 О 0 й О С 0 С О О О 0 0 о а о 0 О О О 1 О О О О О О О0 0 1 о о о 1 О О О О 0 о о а 01001 01010 01011 01100 00101 01110 0111 10001 00001 10010 00011 ССОСС ССССО 00000 00000 00000 00000 ССССО ССССО ОПЮС 01101 00000 00000 10000 00000 00010 00000 00000