Устройство для логической обработки изображений

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ А ЕСПУБЛИК 90 1)5 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ РИ ГКНТ СССР ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Винницкий политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ(57) Изобретение относится к автоматике ивычислительной технике и предназначено Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может бытьиспользовано в различных оптоэлектронных схемах параллельной обработки изображений при построении матричных процессоров. для вычисления логических функций изображений методами клеточной логики.Цель изобретения - упрощение устройства, обусловленное применением биспинфотоприемников в качестве базовых ячеек устройства, и связанное с этим повышение быстродействия устройства,На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - реализация ячеек матриц оптических линий задержек устройства; на фиг, 3 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 4 - зависимости времени задержки от интенсивности информационных операндов,Устройство содержит и последовательно расположенных блоков 11 - 1 П оптических для систем обработки иэображении методами клеточной логики. Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение устройства. Устройство содержит блоки оптических элементов задержки, оптоэлектронный затвор, матрицу запоминающих элементов. Каждый блок оптических элементов задержки состоит из матрицы запоминающих элементов и матрицы формирователей импульсов, каждая из которых содержит биспин-фотоприемники, светоизлучатели, фотоприемники, Благодаря использованию новых элементов биспин-фотоприемников и новых связей, достигаются высокая скорость работы устройства и простота его реализации. 3 з,п. ф-лы, 4 ил,линий задержки, управляющий вход 2 каждой из которых является соответствующим информационным входом (1=1-п) устройства, оптический вход запуска каждого блока 1 соединен с оптическим выходом 3 предыдущего блока, вход запуска первого блока является оптическим входом 4 запуска устройства. Каждый блок 1 состоит из матрицы 5 запоминающих элементов, ИЯ-триггеров, матрицы 6 формирователей импульсов, причем вх задер геров с упра линий рой оп телейявляе тическ матри следн од запуска блока 1 оптических линий жки является В-входом матрицы тригоптический выход которой совместно яляющим входом блока 1 оптических задержки 8 образуют первой и втотические входы матрицы формироваимпульсов, оптический выход которой тся оптическим выходом матрицы опих линий задержки и образует 5-вход цы триггеров, оптический выход поего блока 1 соединен с оптическимвходом оптоэлектронного затвора 7, с управляющим входом 8, оптический выход которого образует Я-вход матрицы 5ВЗ-триггеров устройства, ЙЗ-вход которой соединен с входом запуска устройства, а оптический выход соединен с оптическимвыходом 9 устройства.Устройство содержит в каждом из блоков 1 (фиг. 2) и информационных оптических входов 21-2, оптический вход 4 запуска, и последовательно расположенных операционных элементов 10 ц (1=1-ЬЦ=1-М,К=1-п), каждый из которых содержит первый 11 и второй 12 биспин-фотоприемники, первый , 13 и второй 14 фотодиоды, первый 15 ивторой 16 светодиоды, резистор 17 и кон-денсатор 18. Питающие выводы биспин-фотоприемников соединены вместе и связаны с шиной питания устройства, дополнительные выводы первого 11 и второго 12 биспинфотоприемников соединены с первыми выводами соответственно первого 13 и второго 14 фотодиодов, запирающие выводы первого 11 и второо 12 биспин-фотоприемников соединены с анодами первого 15 и через резистор 17 второго 16 светодиодов, дополнительный и запирающий выводы второго 12 биспин-фотоприемника соединены с выводами конденсатора 18, оптический вход второго биспин-фотоприемника 12 является соответствующим информационным оптическим входом 2 устройства, оптический выход первого светодиода 15 соединен с оптическим входом второго фотодиода 1.4, оптический выход второго светодиода 16 соединен с оптическим входом первого биспин-фотоприемника 11, оптический вход которого также соединен с оптическим выходом первого светодиода 15, и образует оптический выход 3 матрицы и ячейки, связанный с оптическим входом запуска последующей ячейки, являющимся входом первого фотодиода 13, сигнал запуска первой ячейки образует оптический вход запуска 4, оптический выход 3 последней ячейки образует оптический вход оптоэлектронного затвора 7, оптический выход соединен с оптическим входом соответствующей ячейки матрицы 5 ВЯ-триггеров, каждая ячейка которой содержит биспин-фотоприемник 11, питающий вывод которой соединен с шиной питания устройства, запирающий вывод соединен с анодом светодиода 15, оптический выход которого образует оптический выход 9 устройства, дополнительный вывод биспин-фотоприемника 11 соединен с первым выводом фото- диода 13, оптическим входом которого является соответствующий сигнал запуска 4 первой ячейки, все вторые выводы светоди 45 50 уровня выбирается таким, чтобы биспин-фотоприемник 12 каждой ячейки находился в проводящем состоянии, т.е, нулевому уровню соответствует некоторый серый фон подсветки, При выставлении информационныхоперандов Ак на входах 1 к устройства оптические переходы Ок связи первого светодиода 15 и второго фотодиода 14 находятся в единичном состоянии, т,к, на входе 4 запуска устройства оптический сигнал отсутствует,.а оптический сигнал с выхода второго светодиода 16 подготавливает первый биспии-фотоприемник 11. При этом возникающий импульс на выходе 3, являющийся оптическим входом первого фотодиода 13 последующей ячейки, никакого влияния не одов соединены с шиной нулевого потенци ала, управляющий вход 8 затвора 7 образует управляющий вход устройства.На фиг. 3 приведена, гиперболическая 5 зависимость интенсивности входных операндов А от времени задержки т, на фиг.Зб - изображена таблица суммарной интенсивности от трех входных операндов и соответствующего ей времени задержки.10 Устройство работает следующим образом.Для формирования логической функции1 (А 1Ап) следует сформировать 2" термов иэображений, каждый из которых состоит 15 иэ произведения комбинации прямых Апили инверсных А изображений, Сущностью работы данного устройства является то, что формируется (и+1) руппа термов, неразличимых между собой, Это формиро вание производится по правилу: в первойгруппе только прямые изображения; здесь первая группа состоит из одного терма, во второй группе одно инверсное и (и - 1) прямых иэображений. Таких термов будет п 25 штук. В третьей группе формируются 2 инверсных и (и - 2) прямых изображения и т.п.В общем же а-я группа содержит Сптермов, а групп таких будет (и+1), т,е. в=1 - (и+1).Тогда каждая логическая функция строится 30 по правилу; давать или не давать разрешение на накопление соответствующей группе термов подачей соответствующего сигнала на управляющий вход 18 устройства. Формирование каждой из групп происходит по следовательно во времени и, открывая илизакрывая затвор 7 устройства, происходит разрешение или запрет той или иной группы термов, Если таких групп (и+1 то различных логических функций будет 2 (всего, как 40 известно с помощью п операндов можносформировать 2 " функций, так как число различных термов равно 2 ").Так как оптический сигнал Ак являетсябинарным, то пороговое значение нулевого5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 оказывает, так как еще не подготовлен первый биспин-фотоприемник 11 этой же последующей ячейки. Таким образом, подача информационных операндов Ак лишь подготавливает соответствующие ячейки к работе. И теперь подачей сигнала от оптического входа 4 запуска устройства освещенным становится первый фотодиод 13, Следовательно, первый светодиод 15 гасится, не освещается второй фотодиод 14.Если на оптическом входе А 1 присутствует "1", то и на оптическом выходе Э второго светодиода 16 также возникает единичный импул ьс, и ропорциональн ый интенсивности оптического входного сигнала А 1. Если же на оптическом входе А 1, сигнал отсутствует, то на оптическом выходе 3 возникает задержанный конденсатором 18 первой ячейки сигнал, причем время задержки пропорционально емкости конденсатора.Таким образом, подача сигнала запуска приводит к последовательному появлению на оптическом выходе 3 первой ячейки сигнала прямого, а затем задержанного с временной задержкой тинверсного оптического сигнала по отношению к подаваемому сигналу с операнда А 1. Выходной сигнал на выходе 3 первой ячейки является сигналом запуска для второй ячейки первого биспин-фотоприемника 11, который уже подготовлен. Работа второй ячейки аналогична. При этом на выходе 3 второй ячейки с временным разделением 2 последовательно формируются группы сигналов: сна чала А 1 А 2, затем А 1 А 2+А 1 А 2 и А 1 А 2. Первыебиспин-фотоприемник 11, фотодиод 13 и светодиод 15 образуют ВЯ-триггер 5, где й-вход образует оптический вход фотодиода 13 с оптическим выходом, являющимся выходом светодиода 15,Таким образом, на выходе 3 последней ячейки формируется (и+1) группа термов, по которой формируется последовательно во ,времени та или иная логическая функция.Накопление значений групп термов осуществляется ячейками .последней матрицы, каждая группа подается на накопление или нет в зависимости от управляющего сигнала на управляющем входе 8 оптоэлектронного затвора 7. Предварительный сброс последней ячейки осуществляется сигналом 4 запуска устройства. Накопление происходит благодаря обратной оптической связи светодиода 15 с биспин-фотоприемником 11, Значение логической функции формируется на оптическом выходе 9 устройства.Ф ормул а и зоб рете н и я 1. Устройство для логической обработки иэображений, содержащее ее последовательно расположенные блоки оптических элементов задержки, управляющие входы которых являются информационными входами устройства, вход запуска каждого блока оптических элементов задержки соединен с выходом предыдущего блока оптических элементов задержки, вход запуска первого блока оптических элементов задержки является входом запуска устройства, о тл ича ю щееся тем,что,с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, оно содержит оптоэлектронный затвор и матрицу запоминающих элементов, причем выход каждого блока оптических элементов задержки оптически связан с его информационным входом, выход последнего блока оптических элементов задержки оптически связан через оптоэлектронный затвор с входом сброса матрицы запоминающих эле-. ментов, информационный вход которой оптически связан с входом запуска первого блока оптических элементов задержки, а выход является выходом устройства, управляющий вход оптоэлектронного затвора является управляющим входом устройства.2. Устройство поп,1,отл ич а ю ще ес я тем, что каждый блок оптических элементов задержки содержит матрицу запоминающих элементов и матрицу формирователей импульсов, 1 нформационные входы которых являются управляющим входом блока, информационным входом которого являются обьединенные информационные входы матрицы запоминающих элементов, входы сброса которых являются входом запуска блока, выходы матрицы запоминающих элементов оптически связаны с управляющими входами матрицы формирователей импульсов, выходы которой являются выходом блока.3. Ус 1 ройство по пп,1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что матрица запоминающих элементов состоит иэ биспин-фотоприемников, светоизлучателей и фотоприемников, электрические входы которых соединены с первыми электрическими входами биспин-фотоприемников, вторые электрические входы которых соединены с электрическими выходами светоизлучателей, оптические выходы которых оптически связаны с оптическими входами биспин-фотоприемников и являются выходами матрицы запоминающих элементов, информационными входами и входами сброса которых являются соответственнооптические входы биспин-фотоприемникови фотоприемников,4. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что матрица формирователей им1пульсов состоит из биспин-фотоприемников, светоизлучателей, фотоприемников и ВЗ-триггеров, входы которых подключены к электрическим входам биспин-фотоприемников, выходы - к электрическому входу и выходу фотоприемников и светоизлччателей, соответственно, информационными и управляющими входами матрицы являются соответственно оптические входы биспинфотоприемников и фотоприемников, а опти ческие выходы светоизлучателей являютсявыходами матрицы./Составитель А.Красноведактор Н.Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Заказ 2655 Тираж 363 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго