Устройство для считывания графических изображений

(51) М. Кл, С 061 с 11/00 итет Государственный кометеСовета Министров СССРоо делам иэооретеиийи открытий 32)публиковано 25,08.74. Бюллетеньата опубликования описания 05,02.75(71) Заявител Институт технической к(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЪВАНИЯ ГРАФИЧЕСКИЗОБРАЖЕНИЙ влепия апертурсостоит из генлебаний, фазоврей и триггера,к входу первогоходу второго пвходы которыходом триггера, нс первым, а едиблока управлен блок упраустройстваидальных кореключателподключенщатель к вравляющиеничным выхрого связанрым входом ои предложенного ератора синусоащателя, двух пепричем генератор и через фазовраереключателя, упсоединены с едиулевой вход котоничный - со втоия апертурой; азцовсчиьных жений рон- ный меют 1 яния , пуно т изржит рова- блок и себлока оннос выачала вания нен с нача- ходом Авторыизобретения П. М. Чеголин, Г, И. Алексеев,Изобретение относится к области автоь ческого распознавания графических обр и может найти применение в автоматах тывания и кодирования машиностроител чертежей и других графических изобра линейчатой структуры.Известные устройства для считывания фических изображений, содержащие элек но-оптический преобразователь, соедине с видеоусилителем, и блок разверток, и низкую помехоустойчивость.Цель изобретения - уменьшение вли помех, имеющих место вне зоны образа тем автоматического выделения его гран последующего ограничения зоны поле считывания их пределами.Предлагаемое устройство отличается о вестных тем, что дополнительно соде блок управления апертурой, схему форми ния сигнала начала зоны изображения, формирования конца зоны изображения лектор видеоимпульсов, причем выход управления апертурой соединен с электр оптическим преобразователем, а вход - ходом блока формирования сигнала н зоны изображения. Вход блока формиро сигнала конца зоны изображений соеди выходом блока формирования сигнала ла зоны изображения, а выход - с в селектора видеоимпульсов;. Зенин, В. А. Мазур и А. Г, Ярусонетики АН Белорусской ССР блок формирования сигнала конца зоныизображения содержит линию задержки, вход которой соединен с соответствующей клеммой 15 этого блока, два триггера, которые нулевымивходами соединены с выходами линии задержки, единичный вход первого триггера соединен с входом блока формирования сигнала конца зоны изображения, две схемы И, одни вхо ды которых соединены с выходами триггеров,другие - с выходной клеммой масштабных импульсов, два счетчика, вход первого соединен с входом первой схемы И, две линии задержки, вход первоп из которых соединен 25 с выходом первого счетчика, а вход второйсоединен с выходом первой линии задержки, схему передачи кода, один вход которой соединен с выходом первой линии задержки, а второй - с выходом второго счетчика, а вы- ЗО ход - с входом первого счетчика,3На фиг, 1 изображена функциональная схема устройства для считывания графическихизображений линейчатой структуры; на фиг,2 - функциональная схема блока управления апертурой; на фиг, 3 - схема образования телевизионного растра в предлагаемомустройстве; на фиг. 4 - временные диаграммы напряжений на выходах основных егоэлементов.Функциональная схема устройства (см, 10фиг, 1) содержит объектив 1, электронно-оптический преобразователь 2, видеоусилитель 3,блок разверток 4, блок 5 управления апертурой, схему 6 формирования сигнала началазоны образа, блок 7 формирования сигнала 15конца зоны образа и селектор 8 видеоимпульсов образа.С помощью объектива 1 на светочувствительной поверхности электронно-оптическогопреобразователя 2 строится оптическое изображение образа. Электронно-оптический преобразователь осуществляет построчное считывание оптического изображения и преобразование яркости точек образа в видеосигнал,Видеоусилитель 3 обеспечивает размах видеосигнала, необходимый для нормальной работы схемы 6 формирования сигнала началазоны образа и селектора 8 видеоимпульсовобраза, Видеоусилитель 3 своим входом соединен с выходом электронно-оптического пре- ЗОобразователя 2.Блок разверток 4 предназначен для формирования телевизионного . растра с линейнострочным законом чередования элементов изображения в процессе их считывания. Своим з 5выходом он подключен к отклоняющей системе электронно-оптического преобразователя 2.Блок управления 5 апертурой служит дляформирования микрокольцевой развертки иможет быть включен импульсом начала строки (НС) и выключен импульсом начала зоныобраза (НЗО). Как и блок разверток 4, блок5 своим выходом подключен к отклоняющейсистеме электронно-оптического преобразователя 2, Первый вход блока 5 связан с клеммой 45импульсов начала строки, а второй вход - свыходом схемы б формирования сигнала начала зоны образа,Схема б предназначена для автоматического определения начала зоны образа. Она содержит последовательно включенные фильтрнижних частот ФНЧ 9 (интегрирующую цепочку) и пороговое устройство (триггер Шмидта) 10, причем вход ее связан с выходом видеоусилителя 3, Постоянная времени фильтра 55нижних частот выбирается таким образом, что.сигнал на входе триггера Шмидта 10 достигает максимального значения лишь при пересечении лучом, не менее 3 - 5 линий образа.При этом уровень порогового напряжения 60триггера Шмидта 10 устанавливается равным0,7+0,9 максимальной амплитуды видеосигнала.Блок 7 служит для автоматического определения конца зоны образа и состоит из двух 65 счетчиков 11 и 12 со схемой 13 передачи кода двух триггеров 14 и 15, двух схем И 16 и 17 и трех линий задержки 18, 19 и 20, причем нулевой вход триггера 15 подключен к выходу триггера Шмидта 10 схемы б формирования начала зоны образа; единичный вход триггера 15 через линию задержки 20 подсоединен к входу блока управления 5 апертурой и выходной клемме импульсов начала строки, а также к единичному входу триггера 14, единичным выходом соединенного с управляющим входом схемы И 16, импульсный вход которого связан с клеммой масштабных импульстов (МИ) и с импульсным входом второй схемы И 17, выход которой подключен к суммирующему входу счетчика 12. Выход счетчика 12 через схему 13 передачи кода соединен с установочным входом второго счетчика 11, суммирующим входом подключенного к выходу схемы И 16, а выходом - к собственному входу установки в нулевое состояние, к нулевым входам триггера 14 и триггера 21 селектора 8 и через линию задержки 18 - к управляющему входу схемы передачи кодов 13 и к входу линии задержки 19, выходом связанной с входом установки в нулевое состояние счетчика 12.Селектор 8 видеоимпульсов образа предназначен для автоматического выделения в каждой строке видеоимпульсов, возникающих лишь в зоне образа, и содержит триггер 21 и схему И 22, причем единичный вход триггера 21 связан с нулевым входом триггера 15 блока 7 формирования сигнала конца зоны образа и входом блока 5 управления апертурой и подключен к выходу триггера Шмидта 10, а единичный выход триггера 21 связан с входом схемы И 22, импульсным входом подключенной к выходу видеоусилителя 3,Функциональная схема блока 5 управления апертурой (см. фиг. 2) содержит генератор 23 синусоидальных колебаний частоты, в 50 - 100 раз превышающий частоту строк блока разверток 4, фазовращатель 24, поворачивающий фазу колебаний генератора 23 на 90, два переключателя (электронных коммутатора) 25 и 26 и триггер 27, причем генератор 23 подключен к входу переключателя 25, и через фазовращатель - к входу переключателя 26, управляющие входы этих переключателей соединены с единичным выходом триггера 27, единичный вход которого подключен к входной клемме импульсов начала строки, а нулевой - к выходу Шмидта 10, Выходы У и Х переключателей 25 и 26 являются выходами блока 5 управления апертурой. При включении переключателей 25 и 26 триггером 27 в отклоняющей системе электронно-оптического преобразователя создается вращающееся отклоняющее поле,При включении переключателей 25 и 26 триггером 27 на выходной клемме 1 переключателя 25 устанавливается нулевой потенциал, а на выходной клемме Х переключателя 26 - потенциал равный напряжению У,.Поляр5ность и величину напряжения смещения Ут выбирают таким образом, чтобы при включении микрокольцевой развертки (выключении переключателей 25 и 26 импульсом начала зоны образа) сканирующий луч возвратился к истинному началу зоны образа (см. фиг. 3 и 4), т. е. переместился в сторону, обратную направлению сканирования в данной строке.Для исключения постоянной ошибки, которая могла бы возникнуть в счетчиках 11 и 12 вследствие того, что истинное начало зоны образа в каждой строке не соответствует временному положению импульсов начала зоны образа (импульсы начала зоны образа запаздывают на время, необходимое для накопления в ФНЧ 9 уровня напряжения, равного напряжению срабатывания триггера Шмидта 10), в блок 7 формирования импульсов конца зоны образа введена линия задержки 20. При отсутствии линии задержки 20 в счетчиках 11и 12 происходило бы накопление масштабных импульсов, соответствующее временному положенито импульсов начала зоны образа. а не истинному положению начала этой зоны, Длительность задержки линии залержки 20 равнавремени, необходимому для накопления в ФНЧ 9 уровня напряжения, равного напряженито срабатывания триггера Шмидта 10.На фиг. 3 кроме дактилоскопического образа изображены фиксирующая рамка 28, служебный знак 29, т, (Е+1), и (т+2) строки сканирования 30, 31, 32; точка 33, соответствутощая моменту срабатывания триггера Шмидта 10 схемы 6 формирования сигнала начала зоны образа в т-ой строке 30, и точка 34, соответствующая местоположению сканирующего луча в момент подключения напряжения С(см. фиг. 2).На фиг. 4 изображены диаграммы напряжений: Ут(г) на входной клемме импульсов начала строк, Ур(О на выхоле видеоусилителя 3, Ут(1) на выходе ФНЧ 9, порогового напряжения Г триггера Шмидта 1 О, напряжений У,Р) на выходе триггера Шмидта 10 и т".т(1) на единичном выходе триггера 27 блока 5 выправления апертурой, напряжения У 7(1) строчной развертки электронно-оптического преобразователя 2 и напряжения У(О на выходе схемы И 22 селектора 8 видеоимпчльсов собраза.Ппеллагаемос устройство работает слелутошим образом.В момент временитсм. фиг. 4) импульсначала т-ой строки НГ ноетпает на блок 5 выправления анентпотт и залает считывающемч лъчу увелттчеттнчто апетттчи (эффективньттт диаметп лчча при этом выбиоается так, чтобы на плошали луча одновременно. могло пазме.- тнаться 3 - 5 папиллярных линий образа). Увеличение апертупьт луча может быть достигнуто за стет его пасфокусировки или пчтем ппилания ст 1 тоютипованном лчг микпокольпевого движения. Первын способ увеличения апертуры луча целегобпазно использовать в электронно-оптических преобразователях г5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 60 б 5 6электростатической фокусировкой. Однако этим преобразователям присуща низкая разрешающая способность, что ограничивает их применение. При электромагнитном управлении апертурой процесс расфокусировки луча будет весьма инерционным. Второй способ увеличения эффективной апертуры луча является универсальным и обеспечивает высокую скорость управления апертурой при любом типе фокусируюшей системы, поэтому все дальнейшее описание работы устройства будет приведено для случая, когда увеличение апертуры получается за счет применения микро- кольцевой развертки сканирутощего луча.В результате одновременного воздействия на отклонятощую систему электронно-оптического преобразователя напряжений кольцевой и линейно-строчной разверток вращающийся по кольцу сканирутоший луч начнет линейно перемещаться вдоль строки считывания (см. фиг, 3). Через временный интервал, обусловленный линией задержки 20, импульс начала т-ой строки устанавливает триггеры 14 и 15 в единичное состояниеа перепады напряжений на елиничных выходах этих триггеров открывают схемы И 16 и 17 и в счетчиках 11 и 12 начинается накопление масштабных импульсов, Причем, счетчик 12 начинает подсчет импульсов с нулевого состояния, а счетчик 11 - с числа а масштабных импульсов, соответствующего положения границы образа в предыдчщей (т - 1) -й строке относительно начала этой строки.При перемещении сканирующего луча от начала строки ло захода в зонч образа возможны пересечения им фиксирчотттей рамки, различных точек и олиночных линий, не несущих информацию об образе. Вследствие модляции сканирующего луча кольцевой разверткой время считывания потенциального рельефа с элементами мишени пепелающей трубки, при использовании последней в качестве преобразователя 2, чметтьшается, т. е, возникает эффект увеличения апертрьт и амплитуда видеосигнала от одиночных линий и т. п. помех значительно падает.Таким обпазом, модуляция лча с линейностпочньтм сканированием кольцевой пазверткой равносильна расфоксировке сканирующего луча. При этом максимальная амплитуда видеосигнала на выходе электронно-оптического преобразователя 2 может быть достигнута липть пртт пепесеченип нескольких рячом расположенных литтнй дактилоскопического обпаза. Этот вывод справедлив лля высоких частот строчной разветтттти, птти которьтх обеспечивается оптимальная пазпептатошая способностт. электпонно-онтттческого поеобпазователя. Пои низких частотах строчной развертки для получения того же эффекта необходимо применять в канале видеосигнала фильтп нижних частот. Тогда при пересечении сканирующим лучом одиночных линий, точек и т. п, помех нгттспальт напряжений на выхоле ФНЧ 9, соответствующие вилеоимпуль5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 7сам от этих помех, будут по амплитуде меньше порогового напряжения У 4 триггера Шмидта 10. Когда же сканирующий луч войдет микрокольцевой разверткой в зону образа, частота видеоимпульсов на выходе видеоусилителя 3 резко повысится, амплитуда сигнала на выходе фильма нижних частот 9 превысит уровень порогового напряжения У 4 и на выходе триггера Шмидта 10 возникает перепад напряжения (см, диаграмму напряжения У(1), который включает микрокольцевую развертку в дальнейшее сканирование поля считывания только линейной разверткой.Вследствие того, что срабатывание триггера Шмидта 10 происходит не на истинной границе отпечатка, а уже в его зоне (точка 33 на фиг. 3), часть линий отпечатка линейной разверткой не будет считываться. Для устранения этого недостатка в момент отключения микрокольцевой развертки в канал Х строчного отклоняющего напряжения через переключатель 26 подается напряжение смещения Ус.,ь в результате чего луч из точки 33 переместится скачком в точку 34, из которой начнется линейная развертка, Введение напряжения смещения обеспечивает включение линейной развертки на истинной границе образа (точка 34).Перепад напряжения на выходе триггераШмидта 10 установит также триггер 21 в единичное, а триггер 15 - в нулевое состояние, При этом откроется схема И 22. На выход устройства начнут поступать видеоимпульсы образа У 7(1), а схема И 17 закроется. В результате в счетчике 12 зафиксируется число масштабных импульсов, соответствующее положению начала зоны образа -ой строке относительно начала этой строки.В счетчике 11 будет продолжаться накопление масштабных импульсов до его переполнения. Емкость счетчика 11 равна числу масштабных импульсов, соответствующих длине строки. Переполнение этого счетчика происходит в момент нахождения сканирующего луча на границе конца зоны образа в данной строке (точка 35 на фиг. 3), так как в начале строки в нем было зафиксировано число а, соответствующее началу зоны образа в предыдущей строке.Импульс переполнения, формируемый навыходе счетчика 11, установит в нулевое состояние триггеры 14, 21 и счетчик 11. При этом схемы И 22 закроются, прекратится поступление масштабных импульсов в счетчик 11, а видоимпульсы, которые могут возникнуть вне зоны образа, не пройдут на выход устройства. Кроме того, импульс переполнения счетчика 11 через линию задержки 18 поступит на схему передачи кода 13 и код в, соответствующий началу зоны образа в -й строке, из счетчика 12 будет передан в счетчик 11 и теперь будет соответствовать коду конца зоны образа в (+1)-й строке. Далее импульс переполнения с выхода задержки 18 поступает через линию задержки 19 на вход 8установки и ноль счетчика 12 и тем самым подготавливает устройство к считыванию информации в следующей (+1)-й строке.Таким образом, на выходе схемы И 22, а значит и на выходе устройства для автоматического считывания графических изображений линейчатой структуры, формируется отселектированная последовательность видеоимпульсов, соответствующая считыванию образа линейной разверткой лишь в пределах зоны образа. При этом устройство обладает существенным быстродействием, так как скорость движения луча по строке как в зоне образа, так и вне ее, остается одинаковой, и высокой точностью определения начала и конца зоны образа. Предмет изобретения 1. Устройство для считывания графических изображений, содержащее электронно-оптический преобразователь, соединенный с видео- усилителем, и блок разверток, отличающееся тем, что, с целью уменьшения влияния помех, оно содержит блок управления апертурой, схему формирования сигнала начала зоны изображения, блок формирования конца зоны изображения и селектор видеоимпульсов, причем выход блока управления апертурой соединен с электронно-оптическим преобразователем, а вход - с выходом блока формирования сигнала начала зоны изображения, вход блока формирования сигнала конца зоны изображения соединен с выходом блока формирования сигнала начала зоны изображения, а выход - с входом селектора видеоимпульсов. 2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления апертурой состоит из генератора синусоидальных колебаний, фазовращателя, двух переключателей и триггера, причем генератор подключен ко входу первого и через фазовращатель ко входу второго переключателя, управляющие входы которых соединены с единичным выходом триггера, нулевой вход которого связан с первым, а единичный - со вторым входом блока управления апертурой,3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования сигнала конца зоны изображения содержит линию задержки, вход которой соединен с соответствующей клеммой блока, два триггера, которые нулевыми входами соединены с выходами линии задержки, единичный вход первого триггера соединен с входом блока формирования сигнала конца зоны изображения, две схемы И, одни входы которых соединены с выходами триггеров, другие - с выходной клеммой масштабных импульсов, два счетчика, вход первого соединен с выходом первой схемы И, две линии задержки, вход первой из которых440681 10 7 соединен с выходом первого счетчика, а вход второй соединен с выходом первой линии задержки, схему передачи кода, один вход которой соединен с выходом первой линии задержки, а второй вход - с выходом второго счетчика, а выход - с входом первого счетчика.440681 иг Изд,178 а Тираж 624 ИПИ Государственного комитета Совета Мини по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5