Устройство для считывания и обработки изображений

(19) (11 К 9/00 Ю 001 ЦЗМ 8ц;-.Р: ,1 йй ".г 4 О;ЕгА ЕТЕЛЬСТ ДВТОРСКОЮУ те ТЫВАНИЯ И ОБк авт ике ния функционалсчитыванина фиг.2анализато ся к автоматехнике и предвания в систея промьппленных торов; на ф с обозначен г.Зем лора блока анализ окрестность ЗхЗ гических перемещих элементам иФункциональная риантов блока у ответствуюных, с ображе г ия; наного вахемаравле ст ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ П(НТ СССР(71) Винницкий политехнический институт(56) Букатов И.Л, и др. Оптоэлектронное устройство восприятия 2-мерных изображений, - Микроэлектроника 1978, т.7, О 5, с.397-405.Березин В,10, и др. Принципы построения и проблемы развития твердотельных фотоэлектрических преобразователей с координатной адресацией на приборах с переносом заряда, - Микроэлектроника и полупроводниковые приборы, 1980, вып.5, с.239 - - 243.(57) Изобретение относитсяматике и вычислительной техпредназначено для использо Изобретение относиттике и вычислительнойназначено для использомах технического зрени. роботов.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устроства за счет аппаратной реализацииопераций выделения контура изображений. 2 системах технического зрения промышленных роботов. Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей устройства за счет дополнительных 1 операций обработки изображений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее фотоэлектрический преобразователь на МхМ элементов, блок управления его строчными шинами и блок ключей, дополнительно введены блок проецирования изображений, оптический затвор, формирователь импульсов запуска, элементы задержки, элементы ИЛИ, блок коммутаторов, блок логических анализаторов, коммутатор, блок памяти и счетчик, а также м, что блок логических анализаторов содержит У логичесКих анализаторов, каждый из которых включает три 0- ( триггера, четыре элемента ИЛИ, элемент И-НЕ и элемент И, а блок управ ления строчными шинами содержит М+1- разрядный сдвигающий регистр, М элементов И, ИЛИ, М ключевых элементов и инвертор, 2 з.п. Ф-лы, 5 ил. На фиг.1 представлена ная схема устройства для и обработки изображений; схема одного логического14 анализаторов в процессе" параллельно-последовательного считыванияизображения выполняет выделение кон-,турных элементов бинаризованного блоком компараторов изображения (силу, эта), т.е. таких элементов силуэ; та, которые имеют хотя бы один соседний элемент, не принадлежащийсилуэту. На блок,14 анализаторов вкаждом такте поступает параллельно одна соответствующая строка бинаризованного изображения (строканулей и единиц) с выходов блока 12компараторов (на каждый анализатор15 поступает 1-й элемент этой строки и блок анализаторов выполняетанализ элементов соответствующей записанной в нем строки бинарного пре парата на принадлежность их контурусилуэта, Это осуществляется посредством того, что каждый логическийанализатор 15 в (х+1)-м такте ана.- лизирует окрестность ЗхЗ элементаизображения (х,3) и определяет. принадлежность его контуру силуэта, длячего вычисляется логическая функцияот элементов окрестности ЗхЗ элемента (1,3), которая принимает значение "1", если элемент является контурным, и "О" в противном случае.Таким образом, блок 14 анализаторов 1выполняет в пр оцес се пар алл ельнопоследовательного считывания изображения выделение контуров бинарногосилуэта изображения, т.е, формирование контурного препарата бинарногосилуэта, для чего присваивает значе"ние "1" тем элементам силуэта, которые являются контурными, и "О" всемостальным. В (+1)-м такте тактовый импул ьс с вых ода эл емент а 28 з адержки поступает на тактовый управляемый вход 58 блока анализаторов и под действием его анализаторы 15 - 15 воспринимают соответствующие элементы (+1)-й строки ивыполняют анализ элементов -й строки, записанной ранее в блоке анализаторов, При этом, если элемент(1,1) появляется контурным, то навыходе анализатора 15 появляетсяв соответствующем такте импульс напряжения высокого уровня, а в противном случае присутствует напряжение логического нуля.Блок 14 логических анализаторовработает следующим образом, Запускающий импульс через элемент ИЛИ 22 попадает на вход сброса 47 блока14, с которого поступает на К-входыустановки нуля триггеров 61, - 61всех анализаторов 15 - 15 и устанавливает их в нулевое состояние,Затем в процессе считывания изображения на входы анализаторов 1515 с выходов компараторов поступают элементы строк бинаризованногоизображения, которые воспринимаются ими и обрабатываются. В исходном нулевом такте происходит считывание элементов первойстроки (во время паузы), котораябинаризуется блоком компараторов,и с некоторой задержкой появляютсясигналы на выходе блока 14 компараторов, когда на входах логическиханализаторов установились напряженияэлементов первой строки, а на тактовый вхоц 58 блока анализаторов приходит импульс нулевого такта, задер жанный элементом 28 задержки. Тактовый импульс поступает с входа 58на С-входы триггеров 61 - 61анализаторов блока 14, а на П-входахиз первых триггеров 61 присутствуютнапряжения элементов бинаризованнойпервой строки, поэтому бинаризованная первая строка записывается втриггеры 61, анализаторов 15, " 15(в триггер б 1,. записывается 3-й 35элемент), Запись происходит по переднему фронту тактового импульса,В следующем, первом такте во времяпаузы происходит считывание с матрицы второй строки, напряжения биназированных элементов которой появляются на выходах компараторов 1313, и поступают на П-входы первыхтриггеров б 1 анализаторов 15 - 15 .При поступлении задержанного тактового импульса первого такта на вход г58 блока 14 и с него на С-входытриггеров вторая строка бинаризованного изображения записывается в первые триггеры 61 анализаторов 1515, а первая стр ока пер еписыва етсяиз триггеров 61 в триггеры 61 анализаторов, так как их Э-входыподключены к прямым выходам триггеров 611. Цепочка триггеров 6161 в каждом анализаторе представля)ет собой синхронный трехразрядныйсдвиговый регистр. В процессе параллельно-последовательного считыва"ния изображения происходит последо 21 1513486вател ьна я запись строк бинаризованного изображения в триггеры 6161 Э логических анализаторов, причемв анализаторах в каждом такте записаны три последовательные строки:в нулевом такте в триггерах 61 анализаторов записывается первая строка, а в остальных триггерах - нули;в первом такте первая строка переписывается в триггеры 6 1 анализаторов, триггеры 61 воспринимаютвторую строку, в триггерах. 61 з запиФсаны нули; во втором такте в триггеры 61записывается третья строка бинаризованного изображения, а втриггеры 61 и 61 з переписываются сосоответственно первая и вторая строки, в г-м такте в триггеры 61 заносится (г+1)-я строка, в триггеры 61заносится г-я строка, а в триггеры61 - (1-1) -я строка бинаризованноЭго изображения.,Таким образомв каждом такте влогических анализаторах записанытри последовательные строки бинаризованного изображения и в трех последовательных .анализаторах 1515 и 15 , записана окрестностьЗх 3 элемента силуэта изображения,содержащегося в триггере 61 анализатора 15, так в (1+1)-м такте в триггере 61 анализатора 15 записанэлемент (,3), а в остальных триггерах этого анализатора и анализаторов 15, и 15 +, содержатся элементы окрестностй ЗхЗ этого элемента: триггер 61 анализатора 15элемент (д+1, 3-1), триггер 61 анализатора 15, - элемент (1, 3 1),триггер 61 э анализатора 15 , - элеэлемент (1-1, 3-1), триггер 61 анализатора 15- элемент (1+1, 3),триггер 61 Э анализатора 15 - элемент (г, 3), триггер 61, анализатора 15+ - элемент (3+1, 3+1),+триггер 61 анализатора 15+, - элемент (, 3+1), триггер 61 анализатора 15 +, - элемент (-1, 3+1)Анализ 8-связанной окрестностиЗхЗ элемента (,3) на принадлежностьего контуру осуществляется посрЕдством вычисления логической функцииР = Х,Х,Х Х, Х, Х Х Х Х от элементов окрестности, где Х - Х 8 - логические переменные, обозначающие элементы окрестности Х= 1, если элемент Хк принадлежит бинаризованному изображению, Х = О в против 51 О ном случае. Функция Р принимаетзначение "1" (Р = 1), если элементХ является контурным (т.е. Х =1,а среди элементов Х, - Х хотя быодин нулевой), и значение "О (Р= О) в противном случае, Вид окрестности ЗхЗ с обозначениями элементов представлен на фиг.З. Имеет место следующее соответствие между элементами окрестности элемента(1+1, 3), Х - элемент (-1, 3),Х - элемент (1+1, 3-1), Х 7 - элемент (1, 3-1), Х 8 - элемент (1-1,3 1)20Анализ 4-связанной окрестностиЗхЗ осуществляется путем вычисления логической функции Р = Х,Х хх ХХзХ г, т.е. исключением перемен 25ных Х ХэХ 6 Х 8 из функции Р. Рассмот Э 6 8рим сначала анализ 8-окрестности элеРмента изображенияВ этом режимена вход 33 задания вида окрестностиподается напряжение логического нуля, которое поступает на управляющий вход 41 блока анализаторов и снего - на вторые входы элементовИЛИ 62 - 624 всех логических анализаторов.В каждом 3-м логическомданализаторе в (г+1)-м такте на вхо ды элемента И-НЕ 63 поступают значения переменных Х (с триггера 61анализатора 15 .;), Хи Х (с триггеров 61 и 61 э анализатора 15 соответственно), Х 7 (с триггера 6 1 40 анализатора 15 , ), а переменные ХХЭ (с триггеров 61 и 61 з анализатора 15 +, ) и Х , Х (с триггеров61, и 61 анализатора 15 , ) поступают на входы элементов Й-НЕ 63 че;рез элементы ИЛИ 62, - 62 соответственно (так как на вторых входахэтих элементов присутствует логический "О" с управляющего входа 41,то эти элементы не оказывают влияния на переменные Х Хз, Х 6, Ха,Таким образом, на входы элемента И-НЕ 63 поступают на (3+1)-мтакте значения переменных Х- Хвокрестности элемента изображения 55 (3)1. а переменная Х, с прямоговыхода триггера 61 анализатора 15поступает на второй вход элементаИ 64, на первый вход которого приходит выходной сигнал элемента И-НЕ24 23 1513486 1 О нулей.Одновременно со считыванием и обработкой строк изображения счетчик25 ведет счет тактовых импульсов,поступающих на его счетный вход 48с выхода управляемого ключа 24. Задержанный элементами 26 и 27 запускающий импульс одновременно поступает на открывающий вход 50 ключа 24 и.на вход 51 начальной установки счетчика 25. При этом ключ 24открывается, а счетчик 25 устанавли вается в начальное состояние и затем ведет счет тактовых импульсов,изменяя свое состояние на единицу. по переднему Фронту кажцого поступающего на его счетный вход 49 такто"вого импульса. Счет ведется такимобразом, что во время обработки -йстроки изображения на выходе 52 счетчика присутствует код числа х (т.е.номер анализируемой строки), Поскольку переключение счетчика 25 вновое состояние происходит по перед"нему Фронту тактового импульса аанализ строки происходит и заверша 63, а на третий вход - тактовый импульс с входа 58. На выходе элемента И 64, который является выходом анализатора, появляется результат вычисления логической функции Р Т Х Х ХХХ 4 ХХХТХ 8 где Т - переменная, обозначающая тактовые сигналы (Т = 1 во время импульса, Т = О в паузе)Таким образом, во время тактового импульса (в (ь+1)-м такте) (Т1) каждый логический анализатор 15 выполняет вычисление функции Р над элементами 8-окрестности ЗхЗ элемента ( , 3 ), опр еделяющей принадлежность этого элемента контуру выделенного силуэта. Если элемент (д,3) является контурным, то Р = 1, и во время управляющего тактового импульса на выходе данного логического анализатора 15 появляется импульс напряжения логической "1", а в противном случае остается напряжение логического нуля . Описанный процесс анализа осуществляется параллельно-последовательно для всего изображения по мере поступления считываемых строк. Анализ 4-окрестности ЗхЗ элемен та изображения выполняется совершен.но аналогично описанному выше анализу 8-окр.естности, с той лишь разницей, что для осуществления этогорежима на вход 33 выбора конфигура: ции окрестности подается логическая"1", которая поступает на управляющийвход 41 блока а нализ ат ор ов, Напряжение логической "1" при этом с входа41 воздействует на вторые входы эле ментов ИЛИ 62 - 62 всех анализаторов 15, - 15, вследствие чего навыходах этих элементов в течениевсего цикла считывания присутствуетлогическая " 1" независимо от значений переменных Х , Х, Хб, Хз, поступающих на их первые входы. В результате переменные Х, Хз, Х, Хаисключаются (они равны единице и невлияют на значение функции Р) и каждым анализатором 15 в (+ 1)-м такте вычисляется функция Р, = Т Х кХХХ Х 7, определяющая как и выше, принадлежность контуру элементаизображения (1,1), но уже для 4-ок" рестности,15 20 25 30 Анализ эл ементов некот ор ой стр оки выполняется только после ее считывания, т .е. задержанный х-й тактовый импульс с элемента 28 задержки должен поступать на блок 14 анализаторов после завершения считывания (+1)-й строки. Отсюда для задержки Т, элемента 28 задержки вытекает условие где Т - период следования тактовыхоимпульсов.Таким образом, блок анализаторов- управляется тактами, задержанными по отношению к тактам считывания на один такт. В результате получается, что, в -м такте во время импульса анализируется (1-1)-я строка и считывается (во время паузы) (д+1)-я строка,цричем анализ (-1)-й строки выполняется в (-1) -м задержанном такте (под. действием задержанного (-1)-го тактового импульса) . При этом в первом такте, когда считанная в предыдущем нулевом такте первая строка матрицы заносится в триггеры 61 в триггерах 61 анализаторов 15 - 15 содержатся нули, так что анализируется фиктивная нулевая строка матрицы, состоящая из510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ется в течение тактового импульса, то к моменту появления на выходах логических анализаторов результатов анализа строки на выходе 52 счетчика уже присутствует код номера этой строки, который поступает на информационный вход 53 коммутатора 16. На управляющие входы 40 - 40 поступают сигналы с выходов соответствующих логических анализаторов 15 15 н, которые представляют собой результат анализа элементов строки изображения, т.е. значения функции Р принадлежности элементов изображения контуру. Как было показано выше, сигналом контурного элемента является импульс напряжения логиче" ской единицы, появляющийся на выходе соответствующего логического анализатора во время анализа этого элемента.Так, если элемент (х 1) является кон=урным элементом бинаризованного изображения, то в (+1)-м такте (во время импульса), когда анализируется д-я строка, на выходе анализатора 15 появляется импульс напряжения высокого уровня, показывающий, что элемент (д,3) является контурным.При поступлении импульсов напряжения высокого уровня с выхода 1-го логического анализатора 15 на 1"й управляющий вход 40 коммутатора 16, информационный вход 53 коммутатора соединяется с его 1-м выходом и при-,. сутствующий на входе 53 код передается на этот выход коммутатора.Так, если элементы (,1 с) и (, 1), лежащие в д-й строке, являются контурными, то в (1+ 1)-м такте, когда анализируется -я строка, с анализаторов 15 и 15 импульсы поступают на К-й и 1-й входы коммутатора, в результате чего код,числа х (номер анализируемой строки), присутствующий на выходе 52 счетчика 25, поступает на К-й и 1-й выходы коммутатора 16 и присутствует там.С выходов 42 - 42 коммутатора 16 сигналы поступают на соответствующие входы блока 17 памяти, на уп" равляющий вход 59 которого поступают задержанные тактовые импульсы с элемента 28 задержки. По заднему фронту управляющего тактового импульса на входе 59 блок 17 памяти воспринимает и записывает присутствующий. на его входах в это время код. Так, в (+1)-м такте кода анализируется -я строка, на выходах42 и 42 коммутатора 17 присутствует код числа х (номер строки), который по заднему фронту тактовогоимпульса на входе 59 воспринимаетсяблоком 17 памяти по соответствующимК-му и 1-му входам. Блок 17 памяти имеет секционную организацию и содержит по одной секции на каждыйстолбец матрицы, причем 1-й вход блока памяти является входом 1-й секции. Таким образом, в каждую 1-юсекцию блока памяти записываютсяпоследовательно помере анализастрок ординаты контурных элементов бинаризованного изображения,лежащих в 3-м столбце фотоприемной матрицы. В результате в блоке памяти оказывается записанным контурное бинаризованное изображение, котороепредставлено в виде матрицы координат контурных ячеек, в которойабсцисса.(координата Х) контурнойточки равна номеру секции блока памяти, в которую она записана (т.е.номеру столбца, в котором лежит этаточка), а ордината У равна числу,записанному в данной секции блока памяти (координата У есть номер строки, в которой лежит данная контурная точка). Поскольку в процессе . считывания в блоке памяти фиксируются координаты только контурных точек, то получается значительное сжатие информации.Цикл считывания изображения завершается анализом последней М-й 1строки фотоприемной матрицы 3 и занимает всего М+2 тактов с нулевого по (М+1)-й, так как требуется по одному дополнительному такту на первую и М-ю строки, так как для того, чтобы быть проанализированными,они должны быть занесены в триггеры 61 логических анализаторов, на что уходит по одному такту (в нулевом такте анализируется фиктивная нулевая строка матрицы, а в тактах М и М+1 для занесения М-й строки в триггеры 61 "считываются" фиктивные (М+1)-я и (М+2)-я строки). Цикл считывания формируется счетчиком 25 импульсов. Этот счетчик в начале цикла устанавливается в исходное состояние и затем ведет счет тактовых импульсов; после поступления на его вход М+2 импульсов (т.е. в28 3486 Поскольку на выходе 52 счетчика 25 присутствует многоразрядный код, то его выход 52 и,соответственно,инФормационный вход 53 коммутатора 16, его выходы и входы блока 17 памяти являются многоразрядными, причем разрядность определяется числом строк в матрице 3 (например, если в матрице 256 строк, то число разрядов равно 8) . 27 151 (М+1)-м такте считывания с нулевого) На его втором выходе 54 появляется Напряжение высокого уровня, которое Ьоступает на второй управляющий вход 5 ключа 24 и закрывает его. В реультате прохождение тактовых имульсов через ключ 24 прекращаетсяцикл работы и считывания изобраения заканчивается. Напряжение с ыхода 54 счетчика поступает также а выход 35 сигнала "Конец цикла" стройства и сигнализирует об окон - анни цикла обработки иэображения. Как было показано выше, номер актического такта работы устройста на единицу больше, чем число, рисутствующее на выходе 52 счетчика 25, т,е. во время -го такта на ыходе 52 присутствует число (-1). акая работа счетчика может быть еализована различными способами. ожет использоваться циклический четчик с предварительной установой, при этом в начале цикла счетик устанавливается в состояние наиницу меньше максимального, затемнулевом такте он переходит в макимальное состояние в первом таке устанавливается в нулевое состояие и далее считает такты так, что го выходной код на единицу меньше исла входных импульсов; таким обра" ом счетчик ,читает (М+1) тактов, .е. до состояния (М+1),код которо" о может выделяться логической схеой (например, ИЛИ), по достижении которого вырабатывается сигнал на выходе 54 счетчика. Возможна реализация на счетчике, который считает тактовые импульсы от 0 до М+1, т.е, 8 -м такте принимает состояние а его выходной код (число ) пр еобразуется в код номера анализируемой 1строки (число 1-1). логической схемой (например, комбинационной схемой или программируемой логической матрицей),5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 Как следует из описания работысчетчика 25, его коэффициент пересчета равен М+2,Таким образом, после окончанияцикла работы устройства в блоке 17памяти записаны координаты контурныхэлементов бинаризованного по заданному порогу изображения, а в матрице 3 хранится исходное изображение(в виде распределения зарядовых пакетов по ячейкам).Возможно выполнение повторногоцикла считывания одного и того жеизображения (например, с измененнымпорогом бинаризации). Для этого подается импульс напряжения высокогоуровня на вход 29 повторного запуска устройства. Этот импульс черезэлемент ИЛИ 20 поступает на вход 48начальной установки блока 11 управления строчными шинами и подготавливает его к новому циклу, черезэлемент ИЛИ 22 попадает на вход 47сброса блока 14 логических анализаторов и устанавливает триггеры 61анализаторов 15 - 15 в нулевоесостояние, через элемент ИЛИ 21попадает на первый управляющий вход50 ключа 24 и на вход начальной установки счетчика 25. При этом счетчик 25 устанавливается в исходноесостояние, а ключ 24 открывается ипропускает на свой выход тактовыеимпульсы, под действием которых про"текает описанный выше процесс парал"лельно-последовательного считыванияи обработки записанного в матрице3 изображения,Порог бинаризации изображенияизменяется посредством измененияопорного напряжения Б, на входе 32устройства. Вид анализируемой ок"рестности задается напряжением навходе 33 устройства (при напряжении логического нуля анализируется8-связанная окрестность ЗхЗ, а принапряжении логической едиицы -4-связанная окрестность ЗхЗ).Сброс устройства осуществляетсяподачей импульса на вход .31 сброса.Этот импульс поступает на вход 45сброса блока управления строчными ши"нами и на управляющий вход 46 блока9 ключей. При этом с выходов блока11 на строчные вины 7 - 7 подаетсянулевое напряжение, выходы ключей9 - 9 соединяются с шиной 37 нуле- .вого потенциала, так что на столбцо30 ответствующего элемента изображения(ячейки матрицы 3) напряжение Уоказывается меньше одорного Пд (т.е.амплитуда импульса П, превышаетпороговый уровень П, - Б ). На диаграмме 5 показан сигнал "Конеццикла" на выходе счетчика 25, представляющий собой импульс напряжениявысокого уровня.Полярность рабочих напряженийфотоэлектрического преобразователя(матрицы 3) определяется типом проводимости подложки матрицы.Так, еслиподложка матрицы 3 имеет проводимостьп-типа, то рабочие напряжения (напряжение хранения Б и опорное напряжение Бо,) имеют отрицательную полярность, а при использовании подложки р-типа рабочие напряжения имеют положительную полярность (нафиг,5 показаны временные диаграммынапряжений положительной полярности,т.е. для подложки р-типа проводимости), Остальные напряжения имеютполярность, определяемую типом используемой элементной базы.В предлагаемом устройстве фотоэлектрический преобразователь. (матрица) работает при нулевом смещениина подложке (при считывании и призаписи изображения соответствующиешины находятся под нулевым напряжением за счет соединения с шиной 37нулевого потенциала) . Это приводитк значительному влиянию на качествоработы геометрического шума (следствие неоцнородного темнового токапо площади матрицы) и снижению чув-ствительности матрицы и точности устройств. Для уменьшения влияния геометрического шума на подложку необходимо подать некоторое постоянноесмещение Бц, благодаря которомув Фоточувствительные ячейки матрицы вводится небольшой фоновый заряд, постоянно присутствующий вних, Фоновый заряд выравнивает темновой ток, насыщает поверхностныесостояния (ловушки полупроводниковой пластины) и за счет этого существенно улучшает параметры устройства. При работе с ненулевым смещением Бнапряжение на матрице изменяется не до нуля, а только доБ, Смещение на матрицу можно организовать различными методами,например подать его на шину 37 вместонулевого потенциала,29 1513486 вые шины 8, - 8,также подается нулевое напряжение. В результате прочсходит инжекция в подложку фотоприемной матрицы 3 содержащихся в ее ячейках 4-зарядовых пакетов элементов изображения и стирание изображения (очищение матрицы 3) . Длительность импульса должна превышать время чнжекцииКроме того, импульс сброса поступает также через элемент ИЛИ 22 на вход 47 сброса блока 14 анализаторов исбрасывает триггеры 61 в нуль, а также на вход 44 сброса блока 17 памяти и вызывает его сброс (стирание ранее записанной информации и подготовка к восприятию новой информации) .Описанная выше работа устройства поясняется временными диаграммами (фиг,5) . На диаграмме 50 показан импульс запуска блока 18 длительностью Т,п, начало которого (момент С ) является началом цикла обработки, На диаграаме 5 о показан задержанный импульс запуска на выходе элемента 26 задержки, в течение которого изображение проецируется на матрицу (с момента С до момента с). На диаграмме 5 о показан запускающий импульс .на выходе элемента задержки, по заднему фронту которого (момент) начинается собственно считыва 3ние изображения, На диаграмме 5 г показаны тактовые импульсы на выходе ключа 24, На диаграмме 5 показано .напряжение на 1-й столбцовой шине 7; до начала считывания и во время тактовых импульсов.на шине присутствует опорное напряжение Бо, во время паузы между импульсами на ши 40 не, которая в это время является плавающей, устанавливается напряжение, определяемое яркостью считываемого элемента изображения Б уровень напряжения, задающего порог бинаризации, показан пунктирной линией, На диаграммах 5 е показаны сигналы на строчных шинах фотоприемной матрицы, подаваемые с выходов блока управления строчными шинами; во 50 время паузы такта, в котором считыва ется данная строка, на шине присутствует нулевое напряжение, а в остальное время - напряжение хранения У . На диаграмме 5 ж показаны вход ные импульсы 1-го компаратора 15 импульсы,на выходе компаратора появляются,когда во время считывания со 31321513486Возможны различные варианты конструктивного исполнения матрицы ФО- тоэлектрического преобразователя.1 ак, в каждой фоточувствительной ячейке один или оба МДП-конденсатора 5 и 6 могут иметь прозрачный электрод, фоточувствительной обла тью может быть также сам полупроодник ячейки. Возможно использоваие покрьггий с пропусканием опредеенной длины волны света, что обепечивает спектральную селективность атрицы. Шаг матрицы и размер Фото,чувствительной ячейки составляет величину порядка 20-50 мкм, что позволяет получить разрешение до 40-50 лин/мм. Устройство может быть реализовано на существующей элемент" ной базе, Блок 1 проецирования изображения представляет собой оптическую систему (объектив) . Оптический затвор 2 может быть механическим или электрооптическим (например, жидкокристаллическим дефлекторным и др,) . Управляемые ключи 10 являются электронными и могут бьггь выполнены на полевых транзисторах, которые обеспечивают достаточное быстродействие и очень высокое сопротивление, необходимое для создания режима плавающих столбцовых шин, управляемый ключ может быть построен на основе транзисторык коммутаторов и управляемого мультиплексора. Формула из обр ет ения 1Устройство для считывания и обработки изображений, содержащее Фотоэлектрический преобразователь в ,виде прямоугольной матрицы из МхИ емкостных фотоэлементов с зарядовой ,связью, блок управления строчными шинами, выходы которого соединены с соответствующими строчными шинами фотоэлектрического преобразователя, блок ключей, содержащий И ключей, выход каждого из которых соединен с соответствующей столбцовой шиной фотоэлектрического преобразователяа пер вый и втор ой входы - с оотв етственно с шиной нулевого потенциала и с шиной опорного напряжения, причем каждый емкостной Фотоэлемент фотоэлектирч ес ког о пр еобра зоват еля подключен своими электродами к соответствующей ему строчной и столбцовой шине, отличающееся 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно дополнительно содержит блок проецирования изображения, оптический затвор,вход которого оптически соединен свыходом блока проецирования, а выход - с Фотоэлектрическим преобразователем формирователь импульсовзапуска, вход которого является входом запуска устройства, первый элемент задержки, вход которого соединен с выходом Формирователя импульсов запуска, а выход - с управляющим входом оптического затвора, первый элемент ИЛИ, первый и второйвходы которого связаны с входом сброса и выходом Формирователя импульсов запуска соответственно, а выходподключен к входу сброса блока управления строчными шинами и первомууправляющему входу блока ключей, генератор,тактовых импульсов управляемый ключ, информационный вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом управляемого ключа,второй элемент задержки, вход которого подключен к выходу первогоэлемента задержки, второй и третийэлементы ИЛИ,первые входы которыхсоединены с выходами первого и второго элементов задержки соответственно, а вторые - с входом повторногозапуска устройства, при этом выходвторого элемента ИЛИ подключен квходу начальной установки блока управления строчными шинами, а выходтретьего элемента ИЛИ соединен с первым управляющим входом угравляемогоключа и с входом начальной установки счетчика импульсов, блок компараторов, содержащий М компараторов,вход каждого из которых подключен ксоответствующей столбцовой шинеФотоэлектрического преобразователя,а вход опорного напряжения - квходу установки порога бинаризациустройства, блок логических анализаторов, содержащий Я логических анали,заторов, вход каждого из которыхподключен к выходу соответствующегокомпаратора блока компараторов, четвертый элемент ИЛИ,первый, второй итретий входы которого соединены соответственно с выходом первого элемента задержки, входом сброса и вхо"дом повторного запуска устройства, 34331513486а выход - с входом сброса блока логических анализаторов, управляющийвход которого соединен с входомзадания вида окрестности устройства,а тактовый вход через третий элемент задержки соединен с выходомуправляемого ключа, к которому подключены также тактовый вход блокауправления строчными шинами и второй управляющий вход блока ключей,коммутатор, каждый управляющий входкоторого соединен с выходом соответствующего логического анализатора блока логических анализаторов,а информационный вход подключен кпервому выходу счетчика импульсов,второй выход которого соединен свторым управляющим. входом управляемого ключа и выходом сигнала "Конец цикла" устройства, и блок памяти, каждый информационный. вход котор ого с оединен с соответствующимвыходом коммутатора, тактовый входподключен к выходу управляемого ключа через третий элемент задержки, авход сброса - к входу сброса устройства, при этом выход блока памяти является выходом устройства, авыходы компараторов образуют группу выходов сигналов силуэта изображения. 2, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок логических анализаторов содержит И логических анализаторов, каждый иэ которых включает три последовательно соединенных Р-триггеров, 0-вход первогоиз которых является входом блока, а 1)-вход каждого следующего подключен к прямому выходу предыдущего, К-входы установки нуля подключены к входу сброса блока, а синхронизирующие С-входы - к тактовому входу блока, четыре элемента ИЛИ, элемент И-НЕ и элемент И, выход которого является выходом анализатора, а первый, второй и третий входы соединены с выходом элемента И-НЕ,с прямым выходом второго Р-триггера этого анализатора и с тактовым входом блока, вторые входы всех элементов ИЛИ соединены с управляющим входом бло - ка, при этом в каждом 1-м логическом анализаторе первый вход элемен инвертора, вход которого соединен стактовым входом блока управлениястрочными шинами, вторые входы всехэлементов ИЛИ соединены с входомсброса блока управления строчнымишинами, а первый и второйвходь 1 каждого ключевого элемента соединенысоответственно с шиной напряженияхранения и с шиной нулевого потенциала. 5055 та И-НЕ и первые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с прямыми. выходами второго, третьего и первого Р-триггер ов с ос ед него (1-1) -г о логическогоанализатора, а выходы первого и второго, элементов ИЛИ подключены квторому и третьему входам элементаИ-НЕ, четвертый и пятый входы элемента И-НЕ соединены с прямыми выходамипервого и третьего Р-триггеров этого же логического анализатора, первые входы третьего и четвертого элементов ИЛИ и восьмой вход элементаИ-НЕ соединены с прямыми выходамисоответственно первого, третьего ивторого Р-триггеров соседнего Ц++1)-го логического анализатора, а шестой и седьмой входы элемента И-НЕ -с выходами третьего и четвертого элементов ИЛИ.3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок управле ния строчными шинами содеРжит (И+1)- , разрядный сдвигающий регистр входсброса, вход записи в младший разряд и тактовый вход которого соединены соответственно с входом сброса,входом начальной установки и тактовым входом блока управления строчными шинами, М элементов И, М элементов ИЛИ, М ключевых элементов и инвертор, выход каждогэ -го разряда 35сдвигающего регистра, за исключением младшего, соединен с первым входом соответствующего д-го элементаИ, выход которого подключен к первому входу соответствующего -го 40элемента ИЛИ, к выходу которогоподсоединен управляющий вход соответствующего -го ключевого элемента, выход которого является -мвыходом блока управления строчнымишинами, при этом вторые входы всех 45 элементов И подключены к выходу4 Индюк шалфей Такт Иие иицлвси Сгпри,р, Стреч. вага 6 ЙфюУ.авиа езРылеб-ю леипара. амра Сигнал иеиец цикад"а 5шинами; на Фиг.5 - временные диаграммы сигналов, пояснящие работуустройства,Устройство (фиг.1) содержит блок1 проецирования изображения, оптический затвор 2, фотоэлектрическийпреобразователь 3 в виде прямоугольной матрицы емкостных фотоэлементовс переносом заряда из М строк и Ыстолбцов, каждый элемент (ячейка)4 которой состоит из двух МДП-конденсаторов 5 и 6, между которымисуществует зарядовая связь, причем электрод первого МДП-конденсатора 5 соединен с соответствующейстрочной шиной 7, а второго МДП-конденсатора 6 - с соответствующейстолбцовой шиной 8, блок 9 управляемых ключей, содержащий И ключей10, - 10, блок 11 управления строчными шинами, блок 12 компараторов,состоящий из И компараторов 13 - 13,блок 14 логических анализаторов, содержащий, И логических анализаторов15-15, коммутатор 16, блок 17 памяти, формирователь 18 импульсов запуска, первый 19, второй 20, третий21 и четвертый 22 элементы ИЛИ, генератор 23 тактовых импульсов, управляемый ключ 24, счетчик 25 импульсов,первый 26, второй 27 и третий 28 элементы задержки, вход 29 начальногозапуска, вход 30 повторого запуска,вход 31 сброса, вход 32 установкипорога бинаризации, вход 33 заданиявида окрестности, группу 34 выходовсигналов бинарного препарата (силуэта), выход 35 сигнала "Конец цикла", выход 36 устройства Входом устройства является опти" ческий вход блока 1 проецирования изображений, выход которого через оптический затвор 2 оптически соединен с входом Фотоэлектрического преобразователя 3. Каждая ячейка 4 Фотоприемной матрицы 3 содержит два МПП-конденсатора 5 и 6, между которыми имеется зарядовая связь. Между соседними ячейками матрицы зарядовая связь отсутствует, Электрод МДП-конденсатора 5 ячейки 4 со 11 единен с х-й строчной шиной 7 а электрод МДП-конденсатора 6 ячейки 4 - с 1-й столбцовой шиной 8 . Каж 1дая столбцовая шина 8 подключена к выходу -го ключа 10, входяще 9го в блок 9 управления ключей, и 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 к входу 1-го компаратора 13 блока 12 компараторов. При этом столбцовыешины матрицы 3 являются плавающими,Первый контакт каждого ключа 10 соединен с шиной 37 нулевого потенциала, а второй " с шиной 38 опорного напряжения так, что ключ может находиться в одном из трех состояний: или выход соединен с шиной 37 нулевого потенциала, или с шиной 38 опорного потенциала, или ключ разомкнут. Каждая -я строчная .шина 7, фотоприемной матрицы 3 подключена к -му выходу блока управления строчными шинами 11. Выход каждого компаратора 13 блока 12 соединен с входом 1-го логического анализатора 15 блока 14 анализаторов и с 1-м вйходом в группе 34 выходов сигналов бинарного силуэта. Вход 39 опорного напряжения блока 12 компараторов соединен с входом 32 установки порога бинаризации, и к нему подключены входы опорного напряжения всех компараторов 13, - 13. Выход каждого логического анализатора 15 блока 14 соединен с 1-м управляющим входом 40 коммутатора 16, а управляющий вход 41 блока 14 анализаторов подключен к входу 33 задания вида окрестности. Каждый выход 42 коммутатора 16 соединен с соответствующим 1-м входом блока 17 памяти, выход которого является выходом 36 устройства. Вход формирователя 18 импульсов запуска подключен к входу 29 начального запуска устройства, а его выход соединен с одним входом элемента ИЛИ 19 и с входом элемента 26 задержки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 20, с входом элемента 27 задержки, с первым входом элемента ИЛИ 22 и с управляющим входом 43 оптического затвора 2. Другой вход элемента ИЛИ 19 соединен с входом 3 1 сброса устройства, к которому подключены также второй вход элемента ИЛИ 22 и вход 44 сброса блока 17 памяти. Выход элемента ИЛИ 19 соединен с входом 45 сброса блока 11 управления строчными шинами и с первым управляющим входом 46 блока 9 ключей. Вход 30 повторного запуска устройства соединен с вторыми входами элементов ИЛИ 21 и 20 и с третьим входом элемента ИЛИ 22, выход которого связан . с входом 47 сброса блока 14 анализа 5 15 торов, Выход элемента ИЛИ 20 подключен к входу 48 начальной установки блока 11 управления строчными шинами. Выход генератора 23 тактовых импульсов подключен к входу управляемого ключа 24, выход которого связан со счетным входом 49 счетчика импульсов 25. Первый управляющий вход 50 ключа 24 и вход 51 сброса счетчика 25 соединены с выходом элемента ИЛИ 21, Первый выход 52 счетчика 25 подключен к информационному входу 53 коммутатора 16, а его второй выход 54 - к второму управляющему входу 55 ключа 24 и к выходу 35 сигнала "Конец цикла". Выход ключа 24 соединен с тактовым входом 56 блока 11 управления строчными шинами, с вторым управляющим входом 57 блока 9 ключей и с входом элемента 28 задержки, выход которого подключен к тактовым управляющим входам 58 и 59 соответственно блока 14 анализаторов и блока 17 памяти. Вход 60 блока И управления строчными шинами соединен с шиной напряжения хранения ПЛогический анализатор 15 блока 14 (фиг.2) содержит первый 61, второй 61 и третий 61 О-триггеры, четыре элемента ИЛИ 62- 62, элемент И-НЕ 63 и элемент И 64. Информационный П-вход триггера 61 является входом логического анализатора он подключается к выходу соответствующего компаратора 13 блока компарато.ров), а его прямой выход соединен с Р-входом триггера 61 и с одним из входов элемента И-НЕ 63. Н-.входы установки нуля триггеров 61, . - 61 со- единены с входом 47 сброса блока анализаторов, Выход элемента И-НЕ 63 соединен с первым входом элемента И 64, выход которого является выходом логического анализатора. Второй вход элемента И 64 соединен с прямым выходом триггера 61, к которому подключен также П-вход триггера 61 . Третий вход элемента И 64 соединен с тактовым входом 58 блока анализаторов, к которому подсоединены также синхронизирующие С-входы триггеров 61 - 61 , Вторые входы элементов ИЛИ 62- 62 объединены и подключены к управляющему входу 41 блока анализаторов, В анализаторе 15 первый вход элемента И-НЕ 63 соединен с прямым выходом В-триггера 61 соседнего анализатора 15 , второй вход - с 13486 бвыходом элемента 62, третий вход -с выходом элемента ИЛИ 62, четвертый вход - с прямым выходом 0-триггера 61 этого же анализатора, пятый вход - с прямым выходом Р-триггера 61, этого же анализатора, шестой вход - с выходом элемента ИЛИ62. седьмой вход - с выходом элемента ИЛИ 62, восьмой вход - с прямым выходом 0-триггера 61 соседнегологического анализатора 15, . Приэтом первые входы элементов 62 и62 анализатора 15соединены соотЯ1 я ветственно с прямыми выходами триггеров 61 и 61 соседнего логического анализатора 15-, а первыевходы его элементов 62 и 62 соеди"нены соответственно с йрямымй выхо дами Р-триггеров 6 1 и 61 з соседнего логического анализатора 151,.4Блок 11 управления строчными шина."ми (фиг.4) содержит сдвиговый регистр 2 б 65 на М+1 разрядов, М элементов И66- 66 ц, М элементов ИЛИ 67 - 67,М ключевых элементов 68- 68, инвертор 69. Вход 70 сброса регистра65 подключен к входу 45 сброса блоЗ 0 ка управления строчнъви шинамй, ккоторому подсоединены также вторыевходы всех элементов ИЛИ 67 - 6 д,.К входу 48 начальной установки блока11 подключен вход 71 записи в младший (нулевой) разряд регистра 65, ак третьему входу 56 - тактовый вход72 регистра 65 и вход инвертора 69.Выход 73 каждого -го разряда регистра 65, начиная с первого 73, 40соединен с первым входом х-го элемента И 66, при этом выход 73 нулевого разряда остается незадействованным. Вторые входы всех элементовИ 66 соединены с выходом инвертора69, а выход каждого элемента И 66соединен с первым входом соответствующего элемента ИЛИ 67; . Выходкаждого элемента ИЛИ 67, подключенк управляющему входу 4; -го ключевого элемента 68;, выход которогоявляется -м выходом блока 11, к которому подключается строчная шина8; фотоприемной матрицы. Первый ивторой входы каждого ключевого элемента 68, соединены соответственнос входом 60 блока 11, который подключен к шине напряжения храненияи с шиной 37 нулевого потенциала.51015ап о ф где П Устройство работает следующим образом.Блок 1 проецирования изображений Формирует световой поток обрабатываемого иэображения, который поступает на оптический затвор 2, находящийся в закрытом состоянии в отсутствии напряжения на управляющем входе 43. Поэтому световой поток изображения не проходит через затвор 2. Для запуска устройства подается сигнал (например, импульс напряжения) на вход 29 начального запуска, отку" .да он проходит на вход формирователя 18 импульсов запуска. При этомформирователь 18 вырабатывает прямо-. угольный импульс напряжения длительностью Т , который поступает на вход элемента 26 задержки и на вхоц 45 сброса блока 11 управления строчными шинами и на первый управляющий вход 46 блока 9 ключей. Это приводит к тому, что блок 11 управления строчными шинами устанавливает нулевое напряжение на всех строчных л- нах 7, - 7;, а выхоцы ключей 10 10 соединяются на время запускающего импульса Тс шиной 37 нулевого потенциала, так что на всех столбцовых шинах 8- 8 также устанагливается нулевой потенциал, Со строчных и столбцовых шин нулевой потенциал поступает на электроды 1 ДП-конденсаторов 5 и 6 и имевшиеся в этих конденсаторах заряды (неосновныеносители), оставшиеся от предыцущего цикла работы или шумовые, инжектируются в подложку, в результате чего ячейки Фотоприемной матрицыосвобождаются от зарядов, и матрица подготавливается к восприятиюнового изображения. Инжекция зарядовв подложку (стирание ранее записанного изображения) происходит за вре"мя , Запускающий импульс задерживается элементом 26 задержки навремя Т, и с его выхода поступаетна управляющий вход 43 оптического затвора 2, который под действием этого импульса открывается и втечение его длительности Т , пропускает световой поток изображения нафотоприемную матрицу 3 и на входыэлементов ИЛИ 20 и 22 и элемента 27задержки. С выхода элемента ИЛИ 20импульс запуска приходит на вход 48начальной установки блока 11 управ.ления строчными шинами, в результа 25 30 35 Щ 45 0 55 те чего на строчных шинах 7, - 7устанавливается напряжение хранения П, По окончании импульса запуска на входе 46 (те. по истечении времени Т, ) ключи 10 - 10переходят в свое нормальное состояние, в котором их выходы подключенык шине 38 опорного напряжения, и настолбцовые шины 8, - 8 подаетсяопорное напряжение 0 , являющеесятакже напряжением хрг.нения для столбцовых ВДП-конденсаторов б. Напряжения П, и Пудовлетворяютсоотношению пороговое напряжение МДПструктур .Теперь на строчных шинах присутствует напряжение хранения Цр, на столбцовых шинах - напряжение П, и обрабатываемое. изображение проецируется на фотоприемную матрицу 3. Под действием напряжений на строчных и столбцовых шинах под электродамя МДП-конденсаторов 5 и б возникают потенциальные ямы, причем глубина потенциальной ямы под строчным электродом 5 больше, чем под столбцовым электродом (так как Пр) 0 ). Световой поток изображения, пропускаемый оптическим затвором 2 в течение времени Т , воздействует на Фоточувствительные ячейки 4 Фотоэлектрического преобразователя 3 и вызывает генерацию в них носителей заряда, причем неосновые носители остаются в ячейках и собираотся в более глубокой потенциальной яме под строчным электродом. .Беличина заряда, накопленного в каждой ячейке 4 за время проецирования изображения, пропорциональна количеству поступившего на нее света, т,е. яркости соответствующего элемента изображения. Таким образом, за время проецирования изображение записывается в матрице 3 фотоприемных ячеек 4 в виде распределения заряда по ячейкам (зарядового рельефа) .Так как к началу проецирования текущего изображения на матрицу она должна быть подготовлена к его восприятию, т,е. очищена от зарядов, то длительность запускающего импульса Т д, в течение которого проис 1513486ходит стирание зарядового рельефа,должна превьшать время инжекцииивкл Ри - "ИНж Проецировать изображение иа матрицу 3 для его восприятия нужно, когда матрица уже подготовлена к этому (т.е. сначала осуществляется стирание предыдущего изображения, а затем проецирование нового). Поэтому время задержки Т, элемента 26 удовлетворяет соотношениюТ)Тпри котором затвор 2 открывается тогда, когда матрица 3 уже подготовлена к восприятию изображения,За время проецирования изображения Т ди должно происходить восприятие его фотоэлектрическим преобразователем 3. Поэтому длительность Г. запускающего импульса Топределяется соотношениемл аа "восогде. - время восприятия изобракения фотоэлектрическим преобразователем (время записи иэображения), зависящее от свойств материала фотоприемной матрицы, ее структуры, интенсивности светового потока.С окончанием импульса на управляющем входе 43 оптический затвор 2 закрывается, и поступление светового потока изображения на фотоприемную матрицу прекращается. К этому моменту восприятие изображения завершается, т,е, оно уже записано в матрице.Запускающий импульс, пришедший на элементы ИЛИ 20 и 22 проходит с выхода элемента ИЛИ 20 на вход 48 начальной установки блока управления строчными шинами и устанавливает его в исходное состояние, а с выхода элемента ИЛИ 22 - на вход 47 сброса блока анализаторов и вызывает сброс их в исходное состояние.Запускающий импульс с выхода элемеента 26 задержки приходит на вход элемента 27 эадеркки и задерживается им на время Т., равное времени проУецирования изображения на фотоприемную матрицу; т.е. Тая Задержанный элементом 27 запускающий импульс через элемент ИЛИ 21 поступает на первый управляющий вход50 ключа 24 и на вход 51 сброса счетчика25,При этом последний устанавливаетсяв исходное состояние, а ключ 24 переходит в открытое состояние и остается в нем. С этого момента ключ 24пропускает на свой выход тактовыеимпульсы, вырабатываемые генератором23 импульсов, Длительность тактовоголимпульса генератора 23 равна ьц, адлительность паузы между импульсами -3. Теперь начинается собственносчитывание записанного в матрице 3изображения.Тактовые импульсы с выхода ключа24 поступают на тактовый вход 56 блока 11 управления строчными шинами ина второй управляющий вход 57 блока9 ключей, При этом в каждом такте 25 происходит выборка и считывание одной строки фотоприемной матрицы 3,причем строка считывается параллельно (т.е. считываются одновременновсе ее элементы), а строки выбираются по одной последовательно, начинаяс первой. Так, в нулевом такте (нумерация тактов ведется с нуля) считывается первая строка, в первомвторая, в .-м - (1+1)-я, в (И)-м - .М-я строка матрицы. Считывание осуществляется по методу параллельной. инжекции.Рассмотрим этот процесс выборки.В нулевом такте (первый тактовый 40 импульс, прошедший через ключ 24)тактовый импульс, поступивший науправляющий вход 57 блока 9 ключей,переводит ключи 10 - 10 в состояние, в котором выход ключа соединенс входом 38 опорного напряжения. Вэтом состоянии ключи остаются в течение длительности тактового импульса с,ц . При этом опорное напряжение Пчерез ключи 10 - 10 подается на столбцовые шины 81 - 8 фотоэлектрического преобразователя 3,к которым подключены электроды столбцовых конденсаторов 6 ячеек матрицы,Таким образом, эа времятактового импульса на столбцовых шинах ус, -танавливается опорное напряжение Бц(вследствие подключения к нему столбцовых конденсаторов 6 ячеек матрицы).Одновременно с этим тактовый импульс, 1513486поступивший на тактовый вход 56 блока 11 управления строчными шинами, вызывает прохождение сигналов с выхода ключа 24 на первый выход блока 11, к которому подключена первая строчная шина 7 . При этом во время тактового импульса на шине 7, как и на других шинах 7 - 7 остаетсяМрвысокое напряжение БПосле окончания первого тактового импульса на время паузы 2 межи ду тактовыми импульсами на первом выходе блока 11 устанавливается нулевое нанряжение, которое поступает на шину 7, и с нее на электроды строчных конденсаторов 5 первой строки. фотоприемной матрицы 3. По окончании тактового импульса на управляющем входе 57 блока 9 ключей устанавливается на время паузы сну" левое напряжение, вследствие чего ключи 10 - 10, размыкаются и остаются разомкнутыми в течение всей паузы; при этом столбцовые шины 8 8 к оказываются плавающими (так как они отключены от источника напряжения) .Таким образом, во время паузы нулевого такта на строчной шинеприсутствует нулевое напряжение, на шинах 7 - 7 м - высокое напряжение хранения П, столбцовые шины 8 1 8 отключены от источника напряже,ния иявляются плавающими. При этом под электродами конденсаторов 5 яче"- ек первой строки потенциальные ямы исчезают, в ячейках всех остальных строк изменений не происходит. Во время тактового импульса столбцовые конденсаторы 6 всех ячеек матрицы были заряжены до опорного напряжения П . Поэтому во время паузы ког.да шины 8- 8 н являются плавающими, под электродами этих конденсаторов имеются потенциальные ямы,глубина которых определяется напряжением Б , причем в ячейках первой строки глубина ямы под электродом 6 ячейки больше, чем под электродом 5, так как на шине 7- нулевое напряжение. В результате в ячейках первой строки происходит перетекание накопленного заряда, который находился под электродом 5, в более глубокую потенциальную яму под электродом 6 причем заряд перетекает полностью Это приводит к тому, что потенциал каждой столбцовой шины 8 уменьшает 5 10 15 70 25 30 35 40 с 5 50 55 ся на величину, равную сигнальному заряду (который накоплен в ячейке и в данном такте перетек под электрод конденсатора 6) в соответствующей 1-й ячейке первой строки, деленную на полную емкость столбцовой шины. Этот потенциал присутствует в течение паузы между тактовыми импульсами ка плавающей столбцовой шине 8 и снимается с нее.В следующем первом такте тактовый импульс поступает на входы 56 и 57 соответственно блока 11 управления строчными шинами и блока 9 ключей, в результате чего на первом выходе блока 11 снова устанавливается напряжение хранения У сигналь; с выхода ключа 24 передаются на второй выход блока 11, ключи 10, - 10 переключаются в состояние, в котором их выходы соединены с входом 38 опорного напряжения Уо . При этом на строчной шине 7 устанавливается напряжение П , на шине 7, во время тактового импульса оста 7ется напряжение Ь (как и на остальных строчньы шйнах), на столбцовых шинах 8 - 8 устанавливается опорное напряжение У , причем У( ( О. Это приводит к тому, что в ячейках первой строки происходит обратнос перетекание сигнальных зарядов из-под столбцовых электродов 6 под строчные электроды 5 (в более глубокие потенциальные ямы), которое . происходит за время тактового.импульса, , Так что в первой строке/сигнальные заряды снова хранятся под электродами строчных конденсаторов 5 и могут быть снова считаны в будущем.Затем во время паузы первого такта выполняется считывание второй строки матрицы, что происходит совершенно аналогично считыванию первой строки: столбцовые шины 8" 8 на время паузы отключаются от источников напряжения разомкнутыми ключами 10 - 10 ц и являются плавающиж, причем во время тактового импульса ка них установилось опорное напряжение,до которого заряжаются столбцовые конденсаторы 6, на шине 7 7 на время паузы устанавливается нулевое напряжение, происходит перетекание сигнальных зарядовых пакетов в ячейках второй строки под электроды столбцовых конденсаторов35 50 6, вследствие чего на 3-й столбцовой шине 8 наводится изменение напряжения, пропорциональное величине сигнального заряда в 3-й ячейкевторой строки, Описанный процесссчитывания выполняется последовательно для всех строк матрицы, так чтов каждом такте считывается одна строка (в нулевом такте считывается первая строка, в первом - вторая, в1.-м - (ь+1)-я, в (М)-м - М-ястрока) . При этом в д-м такте за время тактового импульса происходитустановление на столбцовых пинах 158 - 8опорного напряжения П иопобратный перенос зарядовых пакетовиз-под столбцовых электродов 6 подстрочные электроды 5 в х-й строкематрицы (так как на столбцовых шинах присутствует опорное напряжение,а на строчных - напряжение хранения), а во время паузы - перетекание зарядовых пакетов в (д+1)-й строке из-под строчных электродов 5 под 25столбцовые электроды 6 (так какстолбцовые шины 8 - 8 отключеныключами 10- 10 ц от источника напряжения и являются плавающими, ана строчной шине 8; присутствует 30нулевое напряжение, поступающее с(х+ 1)-го выхода блока управлениястрочными шинами 11), вследствие чего на плавающих столбцовых шинах8 - 8наводится изменение потенциала, пропорциональное величинезарядовых пакетов в соответствующих ячейках (на шине 8 наводитсяизменение потенциала, пропорциональное заряду в ячейке 4 1 ) .40В процессе считывания управление столбцовыми шинами 8- 8 осуществляется с помощью ключей 1 О- 10, которые переключаются под действием тактовых импульсов поочередно по 45 давая на шины опорное напряжение 0 и отключая их от источника наояпряжения, а управление строчными ши нами 7 - 7,- с помощью блока 11 управления строчными шинами.Блок 11 работает следующим об" разом.В начале цикла работы запускающий импульс с выхода блока 18 через элемент ИЛИ 19 поступает на вход 45 сброса блока 11, откуда попадает на , вход 70 сброса регистра 65 и вызыва ет установление всех разрядов регист,ра в нулевое состояние, Этот же импульс с входа 45 поступает на вторые входыэлементов ИЛИ 67 - 67, вследствие чего на их выходах появляются импульсы напряжения высокого уровня длительности Т цп, которые воздействуют на управляющие входы 7, - 74, соответствующих ключевых элементов 68, - 68. При этом ключи 68, - 68 ц переходят на время этого импульса в состояние, в котором их выходы соединены с вторыми входами, т.е. с шиной 37 нулевого потенциала. Таким образом, на время Т цзапускающего импульса на строчные шины 7 - 7 ц матрицы подается нулевое напряжение, чем обеспечивается инжекция зарядов ячеек в подложку и стирание информации в матрице 3, Затем, после окончания импульса на входе 45, на выходах элементов ИЛИ 67 - 67 устанавливается нулевое напряжение, которое поступает на входы 74, - 74 М ключевых элементов 68 - 68 щ, переводя их в состояние, в котором их выходы соединены с шиной 60 напряжения хранения (при этом на строчные шины 7 - 7 ч подается напряжение хранения Ц и осушестРвляется восприятие иэображения - накопленных зарядов в ячейках матрицы 3)После окончания импульса на входе 45 задержанный запускающий импульс поступает на вход 48 блока 11 и с него на вход 71 записи в младший разряд регистра 65, вследствие чего в младший (нулевой) разряд регистра 65 записывается единица. Во время проецирования изображения состояние блока 11 управления строчными шинами сохраняется таким: в мпадшем разряде регистра 65 содержится "1", а в остальных разрядах - нули,на выходах .элементов И 67 - 67 присутствуют напряжения логического нуля, которые, поступая на входы соответствующих ключевых элементов 6868, поддерживает их в состоянии, в котором на их входы подается напряжение хранения (напряжение хра" нения поступает на строчные шины 7; - 7,И, чем обеспечиваетСя восприятие изображения). Затем, запускающий импульс поступает с элемента 27 задержки через элемент ИЛИ 21 на управляющий ключ 24 и открывает его при этом тактовые импульсы генератора 23 проходят через него и по 16151513486ступают на тактовый вход 56 блока11 и с него - на тактовый вход 72 регистра 65 и на вход инвертора 69. Под действием каждого тактового импульса (по его переднему фронту) происходит сдвиг информации, записанной врегистре 65 на один разряд(так в нулевом такте единица из нулевого разряда регистра 65 сдвигается в первый разряд и появляетсяна выходе 73, а в нулевой (млад" ший) разряд заносится нуль; в первом такте единица переносится во второй разряд; в д-м такте - в (+ +1) -й разряд регистра 65), Напряжени е с выхода -го разряда р егист" ра.65 поступает на первый вход элемента И 66, на второй вход которого поступают с выхода инвертора 69 проинвертированные тактовые импульсы, При этом в -м такте имеем:на (д+1)-м выходе регистра 65 присутствует напряжение логическойединицы, во время тактового импульса на вторых входах элементов Ибб, - ббпр присутствует напряжение логического нуля (так как тактовыеимпульсы инвертируются инвертором 69), а во время паузы - напряжение логической единицы; в результате этого в ь-м такте во время тактового импульса на выходе (+1)-гоэлемента И бб присутствует логический нуль (так как на втором входеприсутствует логический нуль - проинвертированный импульс), а во время паузы - логическая единица (таккак на первый вход поступает единица с (х+ 1)-го выхода регистра, ана второй вход. - проинвертированнаяпауза между тактовыми импульсами),на выходах остальных элементов И остается логический нуль.Таким образои, в -и такте навыходах всех элементов ИЛИ 67, за.исключением (ь+1)-го, присутствует напряжение логического нуля, ана выходе элемента 67;, во времятактового импульса присутствуетнулевое напряжение, а во время паузы этого такта - напряжение логической единицы. С элементов ИЛИ сигналы поступают на управляющие входы 74 соответствующих ключей 68, вслецствие чего в ь-м такте все ключевые элементы, кроме ( д+1) -го, находятся в состоянии, в котором на их выходы подается напряжение хранения с первых входов, а элемент 68 во время тактового импульса также находится в зтои состоянии и во время паузы -го такта переходит в состояние, в котором на его выход подается с второго входа нулевой потенциал, Таким образом, в ь-м такте на строчную шину 7;матрицы 3 во время тактового импульса подается напряжение хранения, а во время паузы - нулевой потенциал, чем и обеспечивается считывание информации с (х+1) -й строки матрицы 3, как описано выше.Для обеспечения нормального процесса считывания изображения с матрицы длительности тактового импульса и паузы должны удовлетворять таким условиям: за время импульса должно происходить установление опорного напряжения на столбцовых шинах, т.е. заряд ИДП-конденсаторов б до Бс,а также одновременно с этим обратный перенос зарядовых пакетов из-под столбцовых электродов конденсаторов 6 считанной строки под строчные электроды 5, так что льх хххь, ,Бгде, - время установления опорного напряжения настолбцовых шинах;лс оБ - время обратного и ер е носа зарядов под строчныеэлектродыа также за время паузы должно происходить считывание элементов выбранной строки, т.е. перенос зарядовыхпакетов под столбцовые электроды бячеек этой строки и изменение напряжения на плавающих столбцовых шинах, так чтол л. 45 п - "СЧ. ЭВгде сс- время считывания элемента изображения .В процессе считывания выполняется последовательная выборка строк 50 матрицы, в которой записано изображение таким образом, что в ь-итакте (счет тактов ведется с нуля)считывается (ь+ 1)-я строка матрицы,причем значения яркостей элемечтовизображения представляются изменениями величины напряжения на соответствующих столбцовых шинах 8 - 8матрицы 3, т.е. в конечном итоге аи 15134плитудой импульса напряжения на столбцовой шине 8 во время паузы соответствующего такта (амплитуда импульса отсчитывается относительно уровня опорного напряжения).5Так, в нулевом такте на шине 8 наводится изменение напряжения, соответствующее элементу изображения, записанному в ячейке 4, , в 3.-м такте - элементу изображения, записанному в ячейке 4+. Столбцовые шины 8, - 8 фотоприемной матрицы 3 подключены к входам соответствуюпдх компараторов 13-13 блока 12 компараторов так что напряжение с этих шин поступает на входы соответствующих компараторов 13, входы опорного напряжения которых соединены с входом 39 опорного напряжения блока 12 компараторов, который соединен с входом 32 установки порога бинаризации. На вход 32 устройства подается постоянное напряжение 11 которое определяет порог бинаризации изображения и соответствует некоторому пороговому уровню яркости. Каждый компаратор 13 сравнивает с опорным напряжением У напряжение, поступающее на его вход с шины 8, т,е, в д.-м такте выполняется сравнение напряжения,соответствующего ячейке 4;,с опорным напряжением1+1 1т,е, сравнение яркости элемента изображения 4;+, с пороговым уров 1+1,35 нем яркости, При этом ввиду того, что яркость элемента изображения представляется изменением напряжения на столбцовой шине относительно опорного напряжения (т.е. амплитудой импульса во время паузы относительно этого уровня), значения напряжений сравниваются относительно уровня опорного напряжения Уц, Это значит, что яркость элемента изображения (, 1) представляется пропорциональной ей амплитудой импульса напряжения 11 отсчитываемой от уровня У, т.е. на шине 8 во время считывания этого элемента присутствуетнапряжение аз. , = 11 Оосоответственно, пороговый уровень яркости. пропорционален разностному напряжению У = ,1 - 11о оСравнение яркости элемента изображения с пороговым уровнем выполняется компараторами таким образом: если в (д) -м такте напряжение 0 , соответствующее элементу изо86 18 бражения (,З) меньше, чем У (т.е, амплитуда Б " импульса на шине 8больше, чем У = У - 11 и, соота ветственно, яркость элемента превышает пороговый уровень),то на выходе компаратора 13 появляется импульс напряжения высокого уровня (логической единицы), а в противном случае на выходе компаратора присутствует напряжение логического нуля; 1, еслй 11;01О, ес и 11,;,Ц где У - выходное напряжение 1-го компаратора 13 в (-1)-м такте (при считывании д-й строки) .Таким образом, в процессе описанного параллельно-последовательного считывания элементам изображения с помощью компараторов 13 - 13 и присваивается значение "1", если их яркость превышает заданный пороговый уровень, и "О" в противном случае, т.е. выполняется бинаризация изображения и выделяется его силуэт, причем порог бинаризации (порогоый уровень яркости) задается опорным напряженнем Б, При этом каждая строка считывается и обрабатывается параллельно в одном такте (х-я строка - в (-1)-м такте), а строки обрабаты - ваются последовательно, так что каждый компаратор 13 последовательно обрабатывает элементы 3"го столбца матрицы, и на его выходе последовательно появляются их значения. В х-м такте на выходах блока компараторов появляются бинаризованные значения элементов (+ 1)-й строки матрицы в виде импульсов напряжения. С выходов блока компараторов сигналы элементов бинаризованного изображения поступают на выходы 34 сигналов бинарного препарата, с которых они могут сниматься известными методами для обработки, запоминания или отображения на экране дисплея (например, они могут считываться с помощью быстродействующего буферного регистра).С выходов компараторов 13, - 13 сигналы элементов изображения посту" пают на входы соответствующих логических анализаторов 15 - 15 блока 14 анализаторов (с компаратора13 на вход анализатора 15). Блок