Устройство для считывания контуров изображений

(72) И,А. Веренинов, С.С. Попов, Н.В. Степанова и В.С, Тарасов 71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. И,И. Калинина(56) 1. Авторское свидетельство СССР и 5116 о 8, кл. а о 6 к 11/ао, 1976.2. Патент Японии И 49-12803, кл. 6 06 К 9/00, опублик. 1976 (прототип).(Ю (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ КОНТУРОВ И 306 РАЖЕНИЙ, содержащее двухкоординатный стол, оптически связанный с матричным фотопреобразователем, блок усилителей-формирователей, подключеный к матричному фотопреобразователю, блок управле. ния, связанный с двигателями двух- координатного стола, и блокопредеЯЦ 1007114 ления направления перемещения фото" преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности считывания, оно содержит блок фильтрации, блок памяти коорди- нат, блок усреднения направления и блок поиска, при этом вход блока фильтрации соединен с выходом блока усилителей-формирователей, первый выход подключен к входу блока определения направления перемещения фо. топреобразователя, а второй выход соединен с первыми входами блока поиска и блока управления; выход блока определения направления перемеще" ния Фотопреобразователя подключен к первому входу блока памяти коорди" нат и к вторым входам блока поиска и блока управления, вход блока усреднения направления соединен с вы. ходом блока памяти координат, а выход подключен к третьему входу блока поиска, выход которого соединен с.третьим входом блока управления.г100712, Устройство по и, 1, о т л и" ч а ю щ е е с я тем, что блок поиска содержит счетчик с дешифратором, многоканальный переключатель, первый и второй регистры, входы которых яв" ляются входами блока поиска, третий и четвертый регистры, выходы, которых являются выходами блока поиска, и формирователь импульсов, при этом выход первого регистра подключен к первому входу многоканального переключателя, выход второго регистра сОединен с третьим входом многока 14нальногопереключателя, первый выход счетчика с дешифратором подключен к формирователю импульсов, выходы которого соединены с пятым ишестым входами многоканального переключателя, второй выход счетчика сдешифратором подключен к седьмомувходу многоканального переключателя,а третий выход соединен с первымивходами третьего и четвертого регистров, вторые входы которых подключены к выходу многоканального переключателя.1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в,частности к устройствам для считыванияконтуров изображений, и может бытьиспользовано для анализа и ввода вЭ 8 М графической информации.. Известно устройство для считывания графической информации, в котором информацию о фрагменте изображения, необходимую для определениянаправления слежения, получают прилокальном сканировании электроннымлучом 11.Недостатками известного устройства являются.сложность и низкая точность, обусловленные использованиемсредств аналоговой техники и нелинейностью системы развертки электронного луча.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащеедвухкоординатный стол, оптическисвязанный с ним матричный Фотопреобразователь, блок усилителей-формирователей, подключенный к матричномуФотопреобразователю, блок управления,связанный с двигателями двухкоординатного стола, и блок определениянаправления 2 1.Недостаток этого устройства заключается в низкой точности считывания информации, связанный с низкойпомехоустойчивостью устройства приналичии различных дефектов изображения,Целью изобретения является увеличение точности считывания контуровизображений. 5 20 И 35 2Поставленная цель достигается тем, что в устройство для считывания контуров изображений, содержащее двухкоординатный .стол, оптически связанный с ним матрицныйффотопреобразователь, блок усилителей-.формирователей, подключенный к матричному фотопреобразователю,. блок управления, связанный с двигателями двухкоординатного стола,и блок определения направления перемещения фотопреобразователя,введены блок фильтрации, блок памяти координат, блок усреднения направления и блок поиска, при этом вход блока фильтрации совдинен с выходом блока усилителей-формирователей, первый выход подключен к входу блока определения направления перемещения.фотопреобразователя, а второй выход соединен с первыми входами блока поиска и блока управления, выход блока определения направ- ления перемещения Фотопреобразователя подключен к первому входу блока памяти координат и к вторым входам блока поиска и блока управления,вход блока усреднения направления соединен с выходом блока памяти координат, а выход подключен к третьему входу блока поиска, выход которого соединен с третьим входом блока управления.Блок поиска содержит счетчик с дешифратором, многоканальный переключатель, первый и второй регистры, входы которых являются входами блока поиска, третий и четвертый регистры, выходы которых являются выходами блока поиска, и формирова144Устройство для считывания контуров изрбражения работает следующим образом.Аналоговые сигналы с элементов фотопреобразователя 2 поступают в блок 3 усилителей-формирователей, в котором имеются пороговые элементы, разделяющие сигналы на "черные" и , "белые". Двоичная информация о фрагменте изображения из блока 3 поступает на вход блока 4 фильтрации. 8 блоке фильтрации фрагмент изображе" ния сравнивается с каждым из набора Блок 4 фильтрации состоит (фиг. 2) из регистра 10, постоянного запоми 40 нающего устройства 11, элемента 12 сравнения, регистров 13 и 14, элемента,5 сравнения и вентилей 16.Блок 5 определения направления перемещения фотопреобразователя вклю"45 чает (фиг, 3) постоянное запоминающее устройство 17, регистр 18, переключатели 19 и регистры 20 и 21,Блок 8 поиска состоит (Фиг. 4) из регистров 22 и 23, счетчика 24 фф с дешифратором (на чертеже объединены в один блок), формирователя 25 импульсов многоканального переключателя 26 и регистров 27.и 28,Блок 9 управления включает ф (фиг. 5) переключатели 29, кодо- импульсный преобразователь 30 и формирователь 31 фаз. 3 10071тель импульсов, при этом выход первого регистра, подключен к первомувходу многоканального перекхйчате-.ля, выход второго регистра соединенс третьим входом многоканального3переключателя, первый выход счетчика с дешифратором .подключен к формирователю импульсов, выходы которогосоединены с пятым и шестым входамимногоканального переключателя, второй выход счетчика с дешифраторомподключен к седьмому входу многока"нального переключателя, а третий вы"ход соединен с первыми входами тре"тьего и четвертого регистров, вторыевходы которых подключены к выходумногоканального переключателя,На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства для считывания контуровизображений; на Фиг, 2 - схема блокафильтрации; на фиг, 3 - схема блокаопределения направлений перемещенияфотопреобразователя; на фиг. 4 - схе.ма блока поиска; на фиг. 5 - схемаблока управления.гзУстройство для считывания конту.фров изображений включает (фиг, 1)двухкоординатный стол 1 с носителем. изображения и двигателями (не показаны), матричный фотопреобразователь (Фотоматрица) 2, блок 3 усилителей-формирователей, блок 4 фильтрации; блок 5 определения направления перемещения фотопреобразователя,блоК 6 памяти координат, блок 7 ус 3реднения направления, блок 8 поиска.,блок 9 управления,типовых фрагментов и из них выбирает" ся наиболее похожий на.фактическую картину. За меру сходства принимается число совпадений двоичных сигналов с элементов фактического и типового фрагментов. В блоке 4 .Фильтрации (фиг. 3) двоичная информация о фрагменте изображения запоминается в регистре 10, откуда периодически подается на входэлемента 12 сравнения. На другой вход элемента срав" нения поступает информация о каждом из типовых Фрагментов, хранящихся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) 11.Число и 1 несовпадений элементов фактического и типового фрагментов с выхода элемента 12 сравнения по" ступает на регистр 14 и запоминает" ся в нем, 8 группу разрядов этого регистра, отведенную под адрес типового фрагмента, заносится число "0" - адрес первого типового фрагмента. Следующий результат сравнения - число несовпадений и 2 записывается в регистр 13, туда же за" носится и адрес типового фрагмента. Числа и 1 и и 2 поступают на элемент 15 сравнения. Если и 2(п 1, то сигнал с выхода элемента 15 сррвненияоткрывает вентили 16, и содержимоерегистра 13, т,е. число несовпадений и адрес типового фрагмента, переписывается в регистр 14, В противномслучае (т.е. при и 21 п 1) в регист."ре 14 сохраняс ся находящееся тамслово, В регистрах, 14, 13 и.группевентилей 16 левая часть разрядовотведена под адрес типового фрагмента, а правая " под число несовпадений. Передача информации с входовна выходы в этих устройствах условно показана на фиг. 2 пунктиром. Рос" ле переброса всех типовых фрагментов адрес наиболее похожего на Фак" тический оказывается в регистре 14, 5 1007Таким образом, на этом этапе обработки информации происходит замена истинного фрагмента, содержащего помехи, типовым сглаженным фрагментом,благодаря чему осуществляется фильтрация помех,Адрес типового Фрагмента, аппрок-,симирующего фактический, с выходабгока 4 фильтрации поступает на входблока 5 определения направления пе 10ремещения Фотопреобразователя (Фиг 1);Схема фтого блока приведена нафиг. 3, Он содержит ПЗУ 17, регистры18, 20, 21, перекпючатели 19. 8ПЗУ 17 хранятся характеристики типо- Ивых фрагментов, причем адреса у нихте же самые, что и у соответствующихтиповых фрагментов в ПЗУ 11 блока 4фильтрации (фиг. 2). По адресу, поступившему на вход блока 5 из ПЗУ 17 26. аппроксимирующего фактический, Этахарактеристика включает в себя, следующие признаки: 1 ) тип контура го" 2 Зриэонтальный" или "вертикальный",причем под "горизонтальным" понимается такой, у которого тангенс углайаклона к оси х по модулю меньшет.е. 1 цс(,1; 2) число а = 1 да,для 30= сецсСдля "вертикального"; 3 ) О" смещение центра Фотоматрицы по вертикали или горизонтали относительноконтура, Функция блокаопределения направления состоит в нахождениичисла Вх и Ду равных количествушагов, которые должен сделать двигатель для перемещения Фотоматрицыв следующую точку контура. При этомдля "гориэонатльного" контура, перемещение по х задается числома дувычисляется по Формуле Ау=к с 1 сКЬКа.Затем к числу 5 у добавляется поправка Ф. Для "вертикального" контура,наоборот, ду задается, а Ьх вычисляется. Число 1 выбирается равным це"лой степени двойки, тогда умножение выполняется путем сдвига. Работаблока 5 поясняется на фиг. 3, Переключатели 19 управляются сигналомиТип контура", поступающим на вход.На вход переключателей 19 подаетсяхарактеристика выбранного типовогофрагмента, Бсли фрагмент "горизонтальныйн то в регистр 23 (для числа Ьх) записывается к а в регистр20 (для йу) - число Ма, т,е. а,сдвинутое на соответствующее число 114 4разрядов, и к содержимому регистра 20 прибавляется д. В случае вер тикального" фрагмента в регистр 20 записывается М а в регистр 21 - чис" ло 1 а и д прибавляется к содержимому регистра 21. Число д выбирается из регистра 18. Приращения координат .йх и Д у иэ регистров 20 и 21 блока 5 поступают: 1) на входы блока 9 управления (фиг. 1), где они преобразуются в последовательности импульсов, управляющие шаговыми дви" гателями; 2) в блок 8 поиска на входы (Фиг. 1), где они запоминаются в регистрах на случай органиэации поиска контура; 3) в блок 6 памяти координат (фиг. 1), где хранятся результаты трех последних измерений. На Фиг. 1 передача чисел .Ьх показана сплошными линиями, а чисел ду - пунктирными.В блоке 6 памяти координат координаты очередной точки контура х 1 у; получаются путем сложения предыдущих значений координат с числами,дх и ду: х 1 - - х 1+ах; у;=у; 1+ду. Блок 6 памятй координат состоит из двух одинаковых частей (для хранения коорди-нат х и у) каждая иэ которых пред" ставляет собой регистровую память с последовательным доступом. Первый (входной) регистр одновременно является суммарным, так как в нем должно происходить сложение предыдущей координаты с ее приращением. С выходов блока 6 памяти координат значения координат точек"контура поступают в блок 7 усреднения. направления (Фиг. 1). Этот блок представляет собой микропрограммный автомат, состоящий из микропроцессорного набора (в нашем случае микросхем типа К 589) и ПЗУ, в котором хранится программа вычислений усредненного направления, Согласно этой программе в процессе слежения за контуром непрерывно определяются параметры прямой у=ах+Ь соответствующей направлению, усредненному по результатам трех последних измерений, хранящихся в блоке 6 памяти координат (фиг, 1).Усреднение направления необходимо для организации движения в тех случаях, когда при движении по локальному направлению, формируемому блоком 5 (Фиг, 1), фотоматрица оказывается на поле одного цвета вследствие ошибочного определения локального на-. правления из-эа наличия помех, В10071 этом случае блоком 4 фильтрации вырабатывается сигнал "Нет контура", который с выхода блока 4 (фи 1. 1) или выход элемента 12 сравнения (фиг. 2) поступает на вход блока 8 по-иска. Предположим, что контур сильно искажен помехами и произошло неверное определение локального направления блоком 5 (фиг. 1), Тогда после очередного шага на фотоматрицу будет 1 е спроецирован Фрагмент "белое"поле", В этом случае блок 8 поиска вначале возвращает фотоматрицу, а затем организует движение в усредненном направлении по результатам предыдущих п отсчетов. Если при движении в этом направлении контур вновь не обнаружен, то блок 8 поиска организует движение в перпендикулярном направлении сначала в одну сторону, а затем в другую; После обнаружения контура слежение снова продолжается по локальному направлению, формируемому блоком 5 (Фиг. 1).Блок 8 поиска (фиг, 4) состоит иэ регистров 22 и 23 для текущих приращений координат .Дх, ду;, счетчика с дешифратором 24, формирователя25 импульсов, многоканальных пере" ключателей 26, выходных регистров 27 зв и 28 для приращений координат ахи, Ду в случае органиэации поиска. Счетчик 24 считает сигналы "Нет контура", поступающие с выхода блока 4 фильтрации (фиг. 1) . Первый сигнал . (выход счетчика 24, Фиг. 4) запусказз ет формирователь 25 импульсов, который вырабатывает два сдвинутых во времени импульса. По первому импульсу, поступающему на вход переключателя 26, значения дх, ду с:обратными40 знаками заносятся в регйстры 27 и 28 для того, чтобы возвратить матрицу в последнюю отслеженную точку контура. По второму импульсу, поступившему на вход переключателя 26 (Фиг. 4),43 значения Ьхср, дувр,. вычисленные в блоке 7 усреднения направления 8(Фиг. 1) и поступающие йа входы пере" ключателя 26 (Фиг. 4), передаются в выходные регистры 27 и 28 для органиэации движения в усредненномнаправ-лении. Бсли после такого движения контур не найден, то второй сигнал "Нет контура" (с выхода счетчика 24, фиг, 4) производит запись х с инверсией знака в регистр 28 (для дуп), а дуе - в регистр 27 (для Ьхп). При этом задается направление перемещения, перпендикулярное к предыдущему. По третьему сигналу "Нет контура" (выход счетчика 24, фиг. 4) знаки дхи дут, в регистрах 27 и 28 изменяются на противополож ные. Одновременно производится удвоение чисел Ьх и Ьу, так. как нужно вернуться в исходную точку и затем продвинуться еще на такой же отрезок.Блок 9 .управления (Фиг. 1) преобразует поступившие на его вход значения приращений координат в сигна" лы, управляющие шаговыми двигателями. Блок 9 управления (Фиг. 5) состоит из переключателей 29, кодо-импульсного преобразователя 30, формирователя 31 Фаэ. Переключатели 29 передают на вход кодо-импульсного преобразователя 30 сигнал х (ау) для перемещения в лОкальном направле-нии или Дхт,(ду) для поиска контура в зависимости от наличия или отсутствия сигнала фНет контура" на входе. Кодо-импульсный преобразователь30 преобразует число Дх(ду) в последовательность импульсов, а формирователь 31 Фаз превращает каждый импульс в три сдвинутых по Фазе импульса, непосредственно управляющиешаговым двигателем.Таким образом, введение блока фильтрации позволяет снизить требования к качеству изображений, а блоки памяти координат, усреднения направления и поиска - значительно уменьшить количество срывов при считывании контуров.Се акта Т. К г ыаева Т оставитель А; Иороед. С.Иигунова .раж 704Пкомитета СССРи открытийнская наб, д. 41 зов Ко е аказ 21 1/73 Ти ВНИИПИ Государственного ло делам изобретений 113035 Москва Ж" 5 Раисн лиал ППП .Патент , г, Ужгород, ул, Проектная,