Оптоэлектронное устройство для логической обработки изображений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3) 171 12 А 1 НИЕ Н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСА ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Винницкий политехнический институт (72) В,Г,Красиленко и В.Н.Дубчак(56) Акаев А,А., Майоров С.А. Оптические методы обработки информации, - М.: Высшая школа, 1988, с. 187.Авторское свидетельство СССР М 1645974 (прототип),(54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ(57) Изобретение относится к оптической обработке информации и может быть исИзобретение относится к оптической обработке информации и может быть использовано в различных системах парал= лельной обработки изображений при построении матричных процессоров для вычислений произвольных логических функций бинарных изображений.Целью изобретения является повышение точности устройства.На фиг,1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - схема оптического триггера; на фиг.3 - пример технической реализации инвертирования изображения; на. фиг.4 - временные диаграммы подачи сигналов на управляющие входы устройства,Устройство содержит информационный параллельный оптический вход 1 подачи управляющих операндов Х( =1п) и настроечных картин У 1, ) = 1,.,2", первый оптический инвертор 2 (управляемый), оптиЯ)56 06 К 9/00, 6 02 Р 3/О пользовано в различных системах параллельной обработки изображений при построении матричных процессоров для вычисления произвольных логических функций от бинарных изображений. Цель изобретения - повышение точности устройства. Устройство содержит последовательно оптически связанные первый оптический инвертор, первый оптический триггер, второй оптический инвертор, оптический затвор и второй оптический триггер, оптический выход которого является выходом устройства. Повышение точности устройства обусловлено его повышенной разрешающей способностью и отсутствием гальванических связей. 4 ил. ческий вход которого соединен с входом устройства, а вход управления инвертора 2 является первым. входом 3 управления устройства, Информационный оптический выход инвертора 2 соединен с информационным оптическим входом первого оптического триггера 4, оптический вход управления которого является вторым входом 5 управления устройства, Оптический выход первого оптического триггера 4 соединен с оптическим входом второго оптического инвертора 6, оптический выход которого соединен с оптическим входом оптического затвора 7, вход управления которого является третьим входом 8 управления устройства. Оптический выход затвора 7 оптически соединен с информационным оптическим входом второго оптического триггера 9, оптический вход управления которого является четвертым входом 10 управления устройства, а оптический выходвторого триггера является выходом 11 устройства,Оптические триггеры 4 и 9 являются О- защелками суммирования световых потоков. Такая защелка может включать в себя (фиг.2) поляризаторы 12, светообъединитель 13, транспарант 14, поляризатор 15, светообъединитель 16, светоделитель 17, анализатор 18, отражатели 19 и 20, а также линзы. В зависимости от наличия оптиче 5 10 ского сигнала на входе 5, являющегося управляющим сигналом для транспаранта 14 и источником усиления (подпитки), производится (или не производится) инверсия накопленной суммы. При использовании данной схемы триггера 4 функцию второго оптического инвертора выполняет анализатор 21. При этом, если на входе 5 присутствует сигнал, то плоскость поляризации 15 20 оптического сигнала с выхода поляризатора 12 поворачивается транспарантом 14, поэтому на выходе анализатора 18 получаетсяпрямое, а на выходе анализатора 21 инверсное изображение. За время присутствия навходе 5 сигнала последовательно во времени накапливаются значения операндовХ(Х) и У по схеме ИЛИ, а значение накопленной суммы окончательно инвертируетсяна выходе анализатора 21.Инвертор 2 (фиг,З) содержит поляризатор 22, вращатель плоскости поляризациисветового потока 23 и анализатор 24.При указанной реализации блоков устройства входная информация кодируетсяортогональным положением плоскости поляризации световых потоков, соответствующих логическим "0" и "1",На фиг.4 приведены временные диаграммы подачи световых и электрическихсигналов на информационный вход 1 и входы управления 3, 5, 8 и 10 устройства длядвух операндов картинного типа Х 1 и Х 2 сформированием настроечных картин У 1, У 2,Уз, У 4, Они поясняют сущность работы устройства па вычислению логических функций.. Устройство работает следующим образом.Логическая функция от и бинарных изображений реализуется устройством по следующему закону 55 2 п=1где Т = Х 1Хк+Х+1+.;.Хп+УХ 1 ХХ+1 ХУ - )-й терм, составленный изпрямых (либо инверсных) операндов и )-гонастроечного изображения разрешенияданного терма (т.е. если %=1, то данныйтерм участвует в формировании 1(Х 1 Х),25 ЗО 35 40 45 50 если же У=О, то не участвует). Работа устройства заключается в двойном накоплении; первый оптический триггер 4 служит для формирования текущего терма Т, вто-. рой 9-для логического суммирования сформированных термов.Управляемый оптический инвертор (фиг.З) в зависимости от величины порогового сигнала на управляющем входе 3 производит передачу прямого изображения Хь если сигнал на входе 3 отсутствует, или Хь У при наличии сигнала на входе 3, Работа данного блока основана на изменении(вращении) плоскости поляризации вращателем 23 поляризованного с помощью поляризатора 22 изображения, Анализатор 24 выделяет прямое изображение Х 1 в случае, если плоскость поляризации не изменена, в противном случае он инвертирует подаваемое изображение,При помощи первого оптического инвертора 2 подаваемые последовательно значения текущих операндов Х 2 и свое настроечное изображение У в зависимости от значения управляющего сигнала на первом управляющем входе 3 проходят либо прямые, либо инверсные (если на входе 3 присутствует "0", то изображения прямые, если "1" -то инверсные), При этом каждому настроечному изображению У 1 всегда на управляющем входе 3 соответствует сигнал "1", т.е, формируетса У.Снятием светового потока со второго 5 (четвертого 10) входа управления устройства достигается сбрасывание, т,е. подготовка к формированию очередного терма (вычислению другой логической функции), Затвор 7 при помощи входа 8 срабатывает тогда, когда очередной терм изображений полностью сформирован первым триггером 4. При этом сформированное изображение терма через затвор 7 записывается во второй оптический триггер 9, суммируясь с значениями предыдущих термов, затем затвор 7 закрывается, а приведенный в состояние ".0" первый оптический триггер начинает формирование очередного терма изображений.Отметим, что наличие в схеме второго триггера 9 третьего светоделителя 17 необязател ьно.Пример вычисления логической функции от двух операндов Х 1 и Х 2 рассмотрен на фиг.4. На оптический вход 1 устройства подают четыре серии изображений Х 1, Хг и У 1, ) = 14. На фиг.4 отмечено формирование адресов при считывании из оптического ЗУ всех требуемых изображений. Чтобы хранить адреса текущих изображений и осуществлять выбор требуемой маски настро1711203 5 Риа 1ечного изображения, нужно иметь ода(п+1) разрядов Э данное число округляется до ближайшего большего числа), В данном случае необходимо два таких разряда, Если, например, значение этих разрядов 00, то выбирается адрес Х, если 01 - то Хг, если 10, то осуществляется выбор текущего значения разрешающей маски У, для формирования адресов которой нужно иметь дополнительно еще и разрядов, Хранение адресов Хь У с соответствующей прошивкой можно осуществлять с помощью ПЗУ, при каждом обращении к которому выдается адрес подаваемого текущего операнда из оптического ЗУ на оптический вход устройства. Синхронизация во времени подаваемых изображений совместно с подачей управляющих сигналов на входы 3, 5; 8 и 10 приведена на фиг,4, Время инвертирования текущего операнда (на Вх.3 сигнал логической "1") строго соответствует времени подаваемого операнда,Состояние логической "1" на входе 5 необходимо для накопления суммы формирования всего текущего терма. Если осуществлен перебор. всех операндов и соответствующего настроечного изображения, инверсия всей логической суммы при помощи инвертора 6 (фиг.1) записывается (суммируется) вторым оптическим тригге- ром 9 при помощи открытого на необходимое время затвора 7, на вход 8 которого подается код."1". Сброс первого триггера 4 для формирования следующего терма осуществляется при помощи сброса входа 5. Если все термы перебраны сбросом сигнала, на входе 10 осуществляется подготовка устройства к вычислению другой логическойфункции,Отсутствие в устройстве блоков, имеющих дискретную структуру, обуславливает5 высокую разрешающую способность устройства, которая определяется характеристиками входящих в его состав оптическихэлементов, Отсутствие гальваническихсвязей между элементами устройства10 обеспечивает высокую надежность и помехозащищенность устройства.ф о р мул а из о бр ете н и яОптоэлектронное устройство для логической обработки изображений, содержа 15 щее первый и второй блоки формированиялогических функций, причем оптический выход второго блока формирования логических функций является выходом устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью20 повышения точности устройства, первый ивторой блоки формирования логическихфункций выполнены соответственно в видепервого и второго оптических триггеров, вустройство введены первый и второй опти 25 ческие инверторы и оптический затвор, первый оптический инвертор, первыйоптический триггер, второй оптический инвертор, оптический затвор и второй оптический триггер последовательно оптически30 связаны, оптический вход первого оптического инвертора является входом устройства, а входы управления первогооптического инвертора, первого оптического триггера, оптического затвора и вто-.35 рого оптического триггера являютсясоответственно первым - четвертым входами управления устройства,(%4Составитель С.Баб дактор М.Янкович Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревска каз 342 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Гагарина, 1