Устройство для классификации изображений микрообьектов

ОПИСАНИЕ,ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соеетсккх Социалистических Республик(51) М. Кл.6 06 К 9/ присоединением заявкисударствекиый комит СССР о делам иэобретеиий и открытий(45) Дата опубликования описания 28.02.79 УДК 621.391,19, И. Цуккерман ко,(71) Заявитель УСТРОИСТВО ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИ МИКРООБЪЕКТОВИзобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в автоматических системах анализа изображений, например при автоматическом анализе препаратов, биологических микроструктур, шлифов металлов и других структур.Известно устройство для автоматического анализа изображений Ц, содержащее телевизионный датчик, выход которого через детектор соединен с блоком измерительных модулей, выходы которых соединены с входами вычислительного блока. Благодаря набору различных измерительных модулей и вычислительному блоку с помощью известного устройства можно получать распределения объектов по величине их площади, по размерам хорд, по величине диаметра Фере, по длине периметра или по значению оптической плотности, а также по комбинациям этих параметров.Однако распределение хорд по размерам измеряется лишь для тех хорд, которые пересекают анализируемый объект в направлении, совпадающем с направлением развертки строк. При случайной ориентации объектов в поле зрения анализатора, например эллипса, ось которого наклонена к линии сканирования под углом 45, такой параметр, как распределение длин хорд,ориентированных в направлении развертки строк, для классификации объектов по форме недостаточен. По этой же причине оказывается малоинформативным и другой 5 параметр - длина вертикальной проекциимаксимальной хорды объекта, измеряемой с помощью данного устройства.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является 0 известное устройство 2, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик, низкочастотный фильтр, триггер Шмидта и логический элемент И, один из входов которого подключен к выходу гене ратора импульсов, дешифратор, выходыкоторого соединены через счетчики с входами блока обработки информации.В состав устройства входит также телевизионный микроскоп с предметным столи ком.Известное устройство обладает низкимбыстродействием, так как механический поворот предметного столика телевизионного микроскопа значительно увеличивает 5 время, необходимое для получения распределений длин хорд в анализируемых направлениях, и снижает скорость анализа.Целью изобретения является повышениебыстродействия устройства.0 Указанная цель достигается в устройст"эз - стр1 д у где 55 60 65 ве тем, что оно содержит подключенные к выходу логического элемента И инвертор и последовательно соединенные узлы временной селекции, выходы инвертора и узлов временной селекции подключены к соответствующим входам дешифратора, а выход блока обработки информации - к управляющим входам узлов временной селекции.На фиг, 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 структурная схема блока анализа длин хорд изображения; на фиг. 3 - объект на анализируемом изображении, строки и измеритсльиый растр; на фиг. 4 - хорды АВ, СЭ и К 1. объекта, длины которых измеряются блоком анализа длин хорд изображения; на фиг. 5 - диаграмма, поясняющая принцип работы блока анализа длин хорд изображения и дешифратора (сигналы от различных хорд условно показаны импульсами разной амплитуды),Устройство (фиг. 1) для классификации изображений микрообъектов состоит из телевизионного датчика 1, выход которого через низкочастотный фильтр 2 соединен с входом триггера Шмидта 3. Выход последнего соединен с входом логического элемента И 4, другой вход которого подключен к выходу генератора 5 прямоугольных импульсов. Выход логического элемента И 4 соединен непосредственно с входом блока 6 анализа длин хорд изображения и через инвертор 7 - с управляющим входом дешифратора 8.Выходы дешифратора 8 соединены через счетчики 9 с блоком 10 обработки информации.Блок б анализа длин хорд изображения содержит сумматоры 11, амплитудные дискриминаторы 12 и 13, инверторы 14, логические элементы И 15 и управляемые элементы 16 задержки, повторяющиеся комбинации которых образуют узлы 17 временной селекции (фиг. 2).Выход блока 10 обработки информации соединен с управляющими входами узлов 17 временной селекции.Устройство работает следующим образом.Видеосигнал, соответствующий исходному изображению (фиг. 3), с выхода телевизионного датчика 1 подается на вход низкочастотного фильтра 2, который осуществляет сглаживание шумов и мелких образований.Далее видеосигнал поступает на вход триггера Шмидта 3, где происходит разбиение изображений на объекты и фон путем квантования его по яркости на два уровня.Для примера рассмотрим работу устройства при измерении распределения длин хорд, ориентированных под углом 45 к направлению строчной развертки, Направленис анализа задается по командам блока 10 обработки информации и определяется выбором параметров блока в анализе длин хорд изображения (точнее выбором длительности задержки) элементов 16 в каждом узле 17 временной селекции. После логического элемента И 4, на один вход которого подастся сигнал с триггера Шмидта 3, а на другой поступает сигнал с выхода генератора 5 прямоугольных импульсов, получают сигнал от объекта (фиг. 4) в виде бинарной последовательности, соответствующей хордам объекта, ориентированным под рассматриваемым углом. Последовательность импульсов, соответствующая этим хордам, поступает на сумматор 11 (фиг. 2) первого узла 17 временной селекции и инвертор 7 (фиг, 1). При сканировании О строки (фиг. 4) до момента времени 1 Р (фиг, 5) в узле 17 временной селекции записан нуль, т. е. на выходах всех разрядов имеется потенциал логического нуля, обозначаемый в дальнейшем через У В момент времени 1 (фиг, 5, а)1 Опри пересечении линией сканирования начала хорды АВ на вход сумматора 11 (фиг. 2) первого узла 17 временной селекции приходит сигнал логической единицы, обозначенный через У на второй вход в этот момент времени поступает сигнал Уо. При этом на выходе сумматора 11 появится сигнал, равный У,. Импульс с амплитудой, равной У одновременно подается на входы амплитудных дискриминаторов 12 и 13 (фиг. 2), Порог амплитудного дискриминатора 13 выбран 4=0,5, а дискриминатора 12 - з=1,5. Следовательно, в рассмотренной ситуации срабатывает дискриминатор 13. Так как есть разрешение по первому входу логического элемента И 15 с инвертора 14, а также по третьему входу с выхода логического элемента И 4 (фиг. 1), то сигнал с выхода дискриминатора 13 через логический элемент И 15 (фиг. 2) поступает на вход элемента 16 задержки. Время задержки т; определяется направлением анализа и вычисляется для всех направлений, кроме горизонтального, по формуле т, - время задержки элемента 16 задержки;тр - длительность строки разложения;в уг между направлением анализа и направлением развертки строк, отсчитываемый по часовой стрелке. Для горизонтального наклона т,=т где тз - длительность элемента дикретиза. ции. Для рассматриваемого наклона ли.ний л/4 при т=0,1 мсек, т,р -- 64 мсек ипрогрессивной разверткез - стр вВ момент времени й на 1 строке пеИ)ресечение хорды АВ с линией сканирования приводит к появлению на первом входе сумматора 11 первого узла 17 временной селекции сигнала У,. Так как т, выбрано таким образом, что сигнал с элемента 16 задержки от пересечения хорды АВ на 0 строке появится одновременно с сигналом от пересечения хорд АВ на 1 строке, то в момент времени 1) (фиг. 5, б) наЛ)втором входе сумматора 11 образуется импульс с амплитудой, равной 2 У, (коэффициент передачи сумматора 11 выбран равным единице). При этом срабатывают оба дискриминатора 12 и 13 и сигнал с выхода дискриминатора 12 через инвертор 14 подается на второй вход логического элемента И 15 и запрещает прохождение импульса с выхода дискриминатора 13. Одновременно с выхода дискриминатора 12 сигнал (фиг. 5, в) поступает на вход следующего узла 17 блока 6 анализа длин хорд изображения. В данный момент времени второй узел 17 функционирует аналогично(о)первому в момент времени 6 ), Такими)образом, в отсчет времени 11) на выходе блока 6 анализа длин хорд изображения формируется параллельный код длины (с точностью до постоянного множителя1где (р - угол наклона хорды к СОбнаправлению сканирования хорды АВ), так как длина измеряется в числе пересечений хорды АВ линией сканирования, начиная от первого ее пересечения до пересечения на данной строке. В данном случае в момент пересечения хорды АВ на 1 строке в блоке 6 анализа длин хорд изображения будет сформирован код единицы, На 2 строке при пересечении хорды АВ линией(2) сканирования в момент времени У (фиг, 5, а) первый узел 17 (фиг. 5, б, в) работает так же, как на 0 строке, а функционирование второго (фиг. 5, г, д) соответствует его же работе на 1 строке, При этом на выходе блока 6 имеется код числа два, на следующей 3 строке - код трех и т. д, При развертке, например, 5 строки в момент 1 з) пересечение хорды СД(б)запишет в блок 6 очередную единицу, однако она не в состоянии изменить код длины линии АВ, хранящейся в памяти (в элементах 16 задержки каждого узла 17), так как момент измерения каждой хорды строго фиксирован и происходит точно через время бз. Таким образом, с момента времени Й начинается независимое от других на(б)копление кода длины хорды СД. По той ке причине в момент времени 1) проис(б)10 15 20 25 30 35 45 50 55 60 65 ходит измерение кода длины хорды АВ (фиг, 5, б, в), которои теперь будет соответствовать число пять.Таким образом, благодаря наличию элементов 16 задержки происходит селективное п динамическое накопление длины каждой хорды.На 6 строке функционирование схемы(б)дл я хорды СД в отсчет времени Й точно такое же, как для хорды АВ на 1 строке, т. е. а выходе схемы будет код единицы и т. д, При сканировании 6 строки одновременно прослеживаются и измеряются длины трех хорд (АВ, СД, К 1.), На 7 строке в момент времени Ь отсутстр)вует пересечение хорды СД с линией сканирования и поэтому через инвертор 7 (фиг. 1) на управляющий вход дешифратора 8 поступает сигнал разрешения, указывающий на окончание хорды СД. Код длины хорды СД дешифрируется (фиг. 5, и) и единицей записывается в счетчик 9, соответствующий данному отсчету гистрограммы. В этот же момент времени, поскольку отсутствует пересечение линии сканирования с какой-либо хордой, на третий вход логического элемента И 15 (фиг. 2) каждого узла 17 приходит сигнал Оо, в результате чего происходит разрыв обратной связи в каждом узле 17 до момента пересечения следующей хорды, в данном случае АВ с линией сканирования, Разрыв цепи обратной связи необходим для того, чтобы измерять длину других хорд данного направления, находящихся на продолжении хорды СД. Устройство функционирует аналогичным образом для хорд АВ и К 1. на 9 и 10 строках (фиг. 5) соответ(о) о) ственно в моменты времени , и гз Однако на 7 строке хорды АВ и К 1. имеют пересечение с линией сканирования и поэтому происходит дальнейшее измерение их длины (фиг. 5, а - ж).В данном устройстве с целью экономии числа отсчетов может быть использован неполный дешифратор, т. с. такой, в котором определенной группе кодов на входе соответствует импульс на одном и том же определенном выходе. Таким образом, устройство позволяет одновременно измерять длину каждой хорды и, следовательно, строить распределение длин хорд в заданном направлснип за время одного поля разложения. Полученные данные вводятся в блок обработки, после чего происходит автоматическое переключение направления анализа по сигналу от блока обработки. По окончании анализа изображения во всех направлениях блок обработки реализует одно из решающих правил,По сравнению с прототипом предложенное устройство для классификации изображений микрообъектов позволяет повысить скорость анализа изображений.650086 г,1 Формула изобретения Устройство для классификации изображений микрообъектов, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик, низкочастотный фильтр, триггер Шмидта и логический элемент И, одна из входов которого подключен к выходу генератора импульсов, дешифратор, выходы которого соединены через счетчики с входами блока обработки информации, отлич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит подключенные к выходу логического элемента И инвертор и последовательно соединенные узлы временной селекции, выходы инвертора и узлов временной селекцииподключены к соответствующим входам деб шифратора, а выход блока обработки информации - к управляющим входам узлов временной селекции,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе10 1. Патент Великобритании1264804,кл. 6 4 Р, 1972,2. Либенсон М. Н. и др. Автоматизацияраспознавания телевизионных изображений. М Энергия, 1975, с. 50 - 61,650086 , Г 1 в //й/ /// /// /// /// /// +// ит 47 р/ ///; /а /8) (я/ /// ///лгь г с( з, т л зФиг.хСоставитель В. Киселев едактор Н. Суханова Техред А. Камышникова Корректор Л. Брахнина аз 90/7 Изд199 Тираж 779 Подписи НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5ипография, пр. Сапунова,