Аналого-цифровой преобразователь изображений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Юв 002 Г 7 по3ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Нестерихин И.Е. и др. Техническое обеспечение фотограмметрического автомата "Зенит". "Автометрия", 1977, б 3, с, 6-51.2. Авторское свидетельство СССР М 331558, кл. О 02 Г 7/00 1970 (прототип).(54)(57) АйАЛОГО-ЦИФИЕОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЙ, включающий модулятор света, соединенный с электрон" ной схемой управления преобразовате" лем, о т л и ч а ю щ и й с я тем,801029120 А что, с целью повышения быстродействия, в преобразователь введены оптическое пороговое устройство, содер" жащее матрицы фотоприемников, излучатели света и пороговые усилители, мультипликатор изображений и оптически управляемые транспаранты с памятью, причем каждый из фотоприемников электрически соединен с соответствующим ему излучателем света через пороговый усилитель, а оптическйй выход модулятора соединен через пороговое устройство с входом мультипликатора изображений, к выходам которого подключены оптически управляемые транспаранты,:сбедййенные с электрон-ной схемой управления преобразовате" лема1021Изобретение относится к оптоэлект"ронной технике и может быть использовано в системах обработки изобраие" "ний.Известны аналого"цифровые преобра"зователи (АЦП) оптических изображе"ний, характеризующиеся тем, что в нихпреобразование изображений осуществляется поцедовательно точка за точ"кой 13, 10Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяаналого-цифровой преобразовательизображений, включающий модуляторсвета, соединенный со схемой управления преобразователем. Этот преобразователь содернит фотосчитывающуюголовку с фотоэлектрическим преобразователем. Головка может перемещаться вдоль поверхности носителя 20изображения. Фотоэлектрический преобразователь предназначен для преобразования величины яркости точек изоб"ражения в электрический сигнал, который затем преобразуется в двоичный 25электрический код электронной схемой 2 1,Однако данное устройство обладаетнизким быстродействием (не более10 +10 точек в секунду). Это связа"ЗОно, во-первых, с механическим пере"мещением считывающей головки вдольповерхности носителя изображения,а, во-вторых, с тем, что изображение кодируется последовательно точказа точкой.Целью изобретения является увеличение быстродействия устройства,Поставленная цель достигается тем,что в аналого-цифровой преобразова"тель изображений, содержащий модуля 4 Отор света, соединенный с электронной схемой управления преобразователем, введень 1 оптическое пороговоеустройство, содержащее матрицы фотоприемников, излучатели света и поро 45говые усилители, мультипликатор,изоб"ражений и оптически управляемые транспаранты с памятью причем каждыйиз фотоприемников электрически связанс соответствующим ему излучателемсвета через пороговый усилитель, аоптический выход модулятора соеди- "нен через пороговое устройство с входом мультипликатора изображений, квыходам которого подключены оптически управляемые транспаранты, соеди"ненные с электронной схемой управле-.ния преобразователем, 20 2Пороговое устройство выполнено ввиде матрицы Фотоприемников, матрицыизлучателей света и пороговых усили"телей так, что каждый из Фотоприемников электрически связан с соответствующим ему излучателем света черезпороговый усилитель. Пороговое устройство слунит для выделения из изображения точек. с яркостью выше пороговой величины, Транспаранты позволяют производить арифметическую операцию вычитания изобранений, а так-.же запоминать записываемое на нихизображение, На этих транспарантахформируется выходной двоичный код,причем каждь 1 й транспарант соответствует своему разряду кода,На чертеже представлена принципиальная схема аналого-циФровогопреобразователя серь 1 х оптическихизображений в двоичный оптическийчетырехразрядмь 1 й код,устройство состоит из модуляторавходного светового потока 1, Нодулятор должен обеспечивать ослаблениевходного потока равномерно по всемуполю изобаржения, Модулятор также оптически связан с пороговым устройотвом 2, которое содержит матрицу фбтоприемников 3, матрицу излучателейсвета ч и пороговые усилители 5. Матрица фотоприемников может быть выполнена в виде матрицы фотодиодов, аматрица излучателей - в виде матрицы светодиодов. Каждь 1 й из Фотодиодовматрицы электрически связан с соответствующим светодиодом через электронную схему порогового усилителя.Все усилители матрицы настроены,наодин и тот же порог. Выход порогово"го устройства подсоединен нэ входмультипликатора изображений б, который выполнен, например, из световолокон такчто из любой точки вход-ной плоскости мультипликатора выходят четыре световолокна, Каждое волокна подводится к одному из четы"рех выходных окрн мультипликатора,При этом все точки входного окна соединяются световолокном с соответствующими им точками выходных окон,К выходам мультипликатора подсоединены оптически управляемые транспаранты с памятью "10. Транспарантымогут быть, например, типа РВОМ, Оптически управляемые транспаранты7-10, а также модулятор света 1 уп"равляются электрическими сигналами,вырабатываемыми электронной схемой3 1629120управления 11 Электройная схема уп-выше первой, затем" второй, третьей равления может бить выполнена в ви- и т.д. градациеи яркости. де генератора тактовых:.импульсов . Это иэображение с помощью мультидвоичнога четырехразрядного счетчи"пликатара подается на оптечвскиуп-. ка функционального преобразователяЮ равляемые транспаранты, запись на кои схем формирования импульсов эапи- . тарые с нужным знаком ведется на опси на транспаранты, Генератор подсае- ределенных тактах, На первый трансдинен на вход двоичного счетчи" , парант, соответствующий младшему ка, а выходы счетчика соединены че- : разряду двоичного кода, запись произ" реэ схемы формировайия импульсов с 10 водится череэ такт, на второй - чеэлектрическими входамн транспарантов рез два,.на следующий - через четы- и через Функциональный. преобразова- ре, на четвертый - через восемь тактель .с управляющим входом модулято" тов, Номера тактов, когда произвора 1. функциональный преобразователь дится запись на каждый из четырех предназначен для преобразования дво транспарантов, подаются двоичнцм ичного электрического кода, снимае" счетчиком, входящим в схему удравле" .мого с выхода счетчика в злектричес" ния 11. Через 16 тактов процесс какое напряжение, необходимое для уп- , дированиязаканчивается. Оптический равления модулятором. Закон преобра- двоичный код оказывается записаннйм эования должен быть таким, чтобы 26 на транспаранты, Таким образам, усткаэффициент ослабления света, прошед- ройство позволяет записывать на вышего через модулятор, бцл численно . ходнце транспарантц одновременно. все равен записанному в десятичной сис- . точки входного иэображения, имеющие теме исчисления двоичному коду или, определенную яркость. что тоже самое, количеству импульсов, 25 Иодулятор совместно с пороговым выработанных генератором с момента. устройством позволяет выделять точ" начала преобразования. Формировате- ки с определенной яркостью, а сигкали при поступлении на их вход поло" лц, идущие с двоичного счетчика устжительного перепада напряжения выра" ройства управления 11, служат для батывает импульс записи на транспа- З 0 распределения во времени и по разря. рант и па отрицательному перепаду " : дам (транспарантам) операций записи импульс стирания. и стирания вЫделенных точек. РезульРабота устройства происходит сле- таты кодирования следующие. Информа.дующим образам.ция о яркости точки с координатамиЭлектронная схема, управления наь 1 входного изображения содержит- каждом такте изменяет коэффициент ся в ячеиках с номером ,р33 фчеты ех ослабления модулятором входного све" транспарантов и представлена двоичтового потока. При этом коэффициент ным четырехразряднцм кодом, записан- ослабления равен номеру такта, Вход- ным в зти ячейки, Йа каждом из тран" ной световой поток, ослабленный иоду- спарантов оказывается записанным лятором, проходит через оптическое свой разряд двоичного кода. пороговое устройство. Величина лоро Для выяснения технико"зкономичесга выбирается, равной одной градации кой эффективности предлагаемого устяркости входного изображения. 6 по" ройства целесообразно провести сравмощью порогового устройства серое нение его быстродействия с быстро" ,иэоб ажение преобразуется в двоичное .действием базового устройства - фото,иэ р"3 ит" изображение. Точки входного изобра грамметрического автомата Зен жения с яркостью меньше порога на вц-. В качестве кодируемого изображеходе порогового устройства оказывают- ния берем стандартное телевизионное ся темными, а точка с яркостью выше . изображение, Такое. изображение содерпороговой - светлцми. Поскольку иоду" жит более 10 точек и нЮк не более 100 лятор на каждом такте преобразования градаций яркости. Быстродействие ослабляет световой поток в целое чис- .электронного сканирующего устройства ло раз, равное номеру такта, а пора- . автомата "Зенит" составляет 10 точек говое устройство имеет постояннуюв секунду, у которого время преобра" величину порога, равную одной града" ф зования изображения пропорционально ции яркости, то на выходе пооогово" количеству точек в изображении. Вго устройства на каждом такте оста- предлагаемом устройстве преобраэоваются точки изображения с яркостью ние изображения осуществляется эа10 Составитель А, ГубаревТехред К.Иыцьо Корректор А, Ильин Редактор А. Гулько аказ 9 3 Тираж 511 одписное ВНИИХИ Государственного комитета ССС Р по делам изобретений и открытий 113035, Иосква И, Раушская наб. д, 4/5атент , г, Ужгород, ул. роектная,илиал число тактовравное числу градацийяркости в исходном изображении. Время одного такта определяется быстродействием самих медленно действующихэлементов устройства, Таковыми являются электрооптические элементыустройства: модулятор света и оптически управляемые транспаранты. Быстродействие оптически управляемоготранспаранта на эффекте Франца-Келдыша составляет 10с. Быстродействие модулятора света, выпюлненного,например, на электрооптической кера 29120 6мике ЦТСЛ, имеет ту же величину. Значит время преобразования телевизионного изображения составляет 1010:=10 с, что значительно меньше вре мени преобразования автоматом "Зе"нит". Количество градацийяркостибольшее 1024 (десятиразрядный двоичный код ) не встречается ни в однойпрактически решаемой задаче. Это означает, чтоза время 1 Оспредлагаемое устройство может преобразывать в код любое изображе-ние.