Устройство для нормирования яркости изображения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социвлистицеских Республик(22) Завалено 1407.75 (21) 2156111/24 Кл,06 К 9/О с присоединением зан итет Гасударственный квинт Совете Миниатрав ССС аа делам изааретеннйн открытий(088.8) ублнковано 0506.78. Бюллетень Й 21 публиковаии исакия ). 1.05.78 72) Двторы зобретенин Л.М.Жаворонков,орнушенков и В.Н.Зайце осковский инсти анвитель тронной техник(54) УСТРОИС ДЛЯ НОРМИРОВЛНИЯ ЯРКОСТИЗОБРЛЖЕНИЯ ике быт нии ванне,го ро ти,споз вля- па- И кальные ши соединены Изобретения относятся к автомат и вычислительной технике и может ь использовано для автоматического распознавания изображений, в частнос в оптоэлектронных корреляторах ра нающих автоматовИзвестны устройства для вычисления вектора нормы дискретного иэображения 11, и для нормирования яркости изображения 21, содержащие светоизлу чающую матрицу, счетчики, триггеры и блок памяти.Недостатками таких устройств я ется низкая точность нормирования раметров иэображения.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является известное устройство 3, содержащее светбизлучающую матрицу, распределитель импульсов, подключенный ко входу адрес ного блока, счетчики, выходы которых подключены к одним из установочных входов триггеров, блок памяти и квадратор, выходы которого соединены со входами сумматора.25Недостаток такого устройства заключается в невысокой точности нормирования, ограниченной погрешностями аналоговых устройств, выполняющих основные вычислительные операции: воэведе О е в квадрат, суммиро дел ниеумножение.Область применения тако устройства ограничена классом и стихизображений с малым числом элементовразложения. Так как на каждый элементизображения приходятся один квадратор н одно множительное устройство,то по схеме прототипа практически невозможно построить устройство для нормирования сложных изображений, содержащих, например, 1000 элементов разложения,Целью изобретения является устранение этих недостатков и повышечие точности нормирования.Этацель достигается тем, что предлагаемое устройство содержит последоВательно соединенные функциональныйгенератор и формирователь тактовойчастоты, выход которого подключен ктактовым входам счетчиков. Выходы адресного блока соединены с горизонтальными шинами светоизлучающей матрицыи адресными входами блока памяти, инФормационные входы которого подключены ко входам квадратора, а выходыко входам управления счетчиков. Вертины светоизлучающей матрицыс выходами триггеров, дру-гие установочные входы которых подключены к одному из выходов распределителя импульсов, другой выход которого соединен с тактовым входом Формирователя тактовой частоты.На фиг.1 представлена Функциональная схема устройства для нормирования; на фиг.2 - временная диаграмма вычисления вектора нормы; на фиг. 3- временная диаграмма нормирования иэображения,Устройство содержит распределитель 1 импульсов первый выход которого подключен к выходу адресного блока 2. Выходы адресного блока 2 соединены с адресными входами блока 3 памяти и с горизонтальными шинами светоиэлучающей матрицы 4, Числовые входы блока памяти 3 связаны с соответствующими входами квадратора 5, к выходам которого подключены входы сумматора б,связанного через функциональный генератор 7 со входами управления Формирователя 8 тактовой частоты. Тактовый вход формирователя 8 соединен со вторым выходом распределителя а выход - с тактовыми входами счетчиков 9, число которых равно числу столбцов матрицы. Входы управления счетчиков подключены к выходам блока памяти. Выходы счетчи-. ков соединены со входами установки нуля триггеров 10, входы установки единиц которых связаны с третьим выходом распределителя, а их выходы подключены к вертикальным шинам матрицы.Устройство предназначено для нормирования сложных полутоновых изображений, содержащих, например, 1024 элемента (32 строки и 32 столбца) с числом градаций яркости каждого элемента, равным 8, поэтому квадратор может быть выполнен в виде устройства с табличным возведением в квадрат трех разрядных двоичных чисел. Квадрат яркости кодируется шестираэрядным: двоичным числом. Сумматор б - цифровой,двенадцатиразрядныя, накапливающего т- па. Цепи суммирования необходимы только в шести младших разрядах сумматора, а старшие разряды содержат лишь цепи переноса. Разрядность сумматора выбрана по статистическим данным распределения яркости элементов изображения. Формирователь и счетчики выполнены в виде двоичных счетчиков с переменным коэффициентом, пересчета.функциональный генератор выполнен в виде цифрового функционального преобразователя, реализующего метод кусочной линейно-ступенчатой аппрокси" мации функции У : 1 ф Х. Он содержит шифраторы для кодирования координат У и Х узловых точек функции У(Х)о о(и цифрово-аналоговое устройство для определения приращений Ь У в интервале между двумя узловыми точками. Выходной код генератора формируется -по Формулегде К( - коэффициент наклона аппрок 5 симирующей Функции на-И интервалеразбиения аргумента Х.Устройство для нормирования яркости иэображения работает следующим образом.Распознаваемое изображение поэле 10ментно вводится в устройство и нормируется по яркости в дна этапа. Напервом этапе (фиг.2) коды яркостей Е элементов изображения в виде трех-разрядных двоичных комбинаций)5Ъ. в 4 а +25 с;1где а в, и с; - двоичные цифрыпоследовательно вводятся в блок памяти,а в блоках 5,6 и 7 в процессе вво 20 да в ется норма этого изображенияУ:, Е. Появлению кода яркости Ее 4каждого элемента предшествует синхроимпульс СИ (фиг.2), поступающий навход распределителя. Число СИ подсчиты вается в распределителе, управляющемадресным блоком. Этот блок указываетномер той ячейки;.блока. памяти, в которую доюрйн,быть записан код ЕВблоке 3 памяти Двоичные весовые козф фициенты а;, в, и:с, кода Е; записываются в трех смежных строках, так чтокаждой строке кадра изображения соответствуют три строки запоминающей мат- .рицы блока памяти 3. Если исходноеизображение имеет размерность 32 я 32элемента, каждый из которых кодируетсятрехразрядным двоичным кодом, то размерность матрицы блока памяти 3 будет9 бх 32.40 Трехразрядные коды Е, поступают ина вход квадратора, на выходе которого появляются шестиразрядные кодычисел Е. (Фиг.2). В сумматоре накапйливаются частичные суммы Х; квадрато ров яркостей Е;а после ввода последнего элемента изображения в сумматореобразуется полная сумма квадратовХ : ф Код Х поступает на вход генеа 4айратора, на выходе которого через некоторое время появляется код числаУ1/Хобратно пропорционального норме изображения, На этом заканчиваетсяпервый этап нормирования, и с этогомомента начинается построчное экспонирование иэображения светоизлучающей 55матрицей при одновременном нормировании длительности свечения каждого элемента в соответствии с нормой изображения, вычисленной на первом этапе.На втором этапе на вход распредели теля поступают 96 синхроимпульсов СИ(фиг.3), используемых для вызова строкматрицы блока памяти в естественномпорядке. При этом коды яркости; элементов изображения передаются из блока 65 памяти в счетчики. После каждых трехСИ в триггеры подается импульс Установка 1 ф (фиг.3) и с этого момента начинается счет тактов в счетчиках, причем тактовая частота является функцией от кода У, который с выхода генератора подан на входы управления фор 5 мирователя 8. На тактовый вход формирователя 8 из распределителя непрерывно поступают тактовые импульсы стабйльной частоты Р . Коэффициент деления тактовой частоты формирователем пропорционален коду У, поэтому период Т повторения импульсов на выходе формирователя также пропорционален числу УР(Ч) ф -У15 Каждый счетчик отсчитывает число тактов, равное значению Е 1 поэтому импульсы на выходах счетчиков появляют рся не одновременно и возвращают тригге 20 ры в нулевое состояние. Время пребывания 1 -го триггера в единичном состоянии определяет длительность экспозиции 1 -го элемента вызванной строки изображения, так как триггеры связаны со столбцами матрицы (фиг.1 и 3). Таким25 образом, время свечения ) -го элемента иэображения . х;ГрЕ Е,30 т.е. оказывается нормированным по среднеквадратичной яркости элементов, вычисленной по всему полю изображения. 35Благодаря тому, что предложенное устройство для нормирования выполнено полностью на цифровых элементах, а норма изображения вычисляется с точ ностью до 12-го двоичного разряда,оно 40 значительно превосходит известное устройство по точности нормирования. При этом (по сравнению с прототипом) отпадает необходимость в наладке и подгонке элементов (взвешенных резисторов) и достигается высокая стабильность работы устройства в широком диапазоне температуры окружающей среды. Кроме того, применение цифровых микросхем большой степени интеграции обес печивает более высокую надежность ра боты и меньшие габариты, чем у прототипа.Благодаря построчной обработке изображения расширяется класс распознаваемых иэображений, снимаются ограниче ния .на размерность изображения и обеспечивается возможность нормирования сложных изображений с большим числом элементов разложения. При этом сложность устройства вычисления нормы не зависит от размерности иэображения, а число элементов управления длительностью экспозиции растет пропорционально корню квадратному из числа элементов разложения, в то время как в известном устройстве число квадрато- ров и исполнительных блоков прямо пропорционально числу элементов разложения, Возможность нормирования сложных полутоновых изображений существенно расширяЕт область применения предложенного устройства.Формула изобретенияУстройство для нормирования яркостей изображения, содержащее светоизлучающую матрицу, распределитель импульсов, подключенный ко входу адресногоблока, счетчики, выходы которых подключены к одним из установочных входов триггеров, блок памяти и квадратор,выходы которого соединены со входамисумматора, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиработы устройства, оно содержит последовательно соединенные функциональныйгенератор и формирователь тактовойчастоты, выход которого подключен ктактовым входам счетчиков, выходы адресного блока соединены с горизонтальными шинами светоизлучающей матрицы иадресными входами блока памяти, информационные входы которого подключеныко входам .квадратора, а выходы - ко вховходам управления счетчиков; вертикальные шины светоизлучающей матрицы соединены с выходами триггеров, другие установочные входы которых подключены кодному их выходов распределителяимпульсов, другой выход которого соединен с тактовым входом формирователятактовой частоты,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1 Патент Великобритании В 1325748,НКИ Я 4 Я, 1973.2. Патент США 9 3784981, НКИ 3401463, 1974.3. Авторское свидетельство СССР204590,кл.0 б К 900, 1968.иал ППП фПатент, гУжгород, ул. Проектная1 Закаэ 3013/39 Тираж 826 ПИИИПИ Государственного коми по делам изобре 113035, Москва, Ж, Ра