Устройство для преобразования координат

СОЮЗ СОНЕТСНИХСОИЛВПМЕПЕЯРЕСПУБЛИН 69) (И) З(51) С 06 С 9/00 ТЕНИЯ оронин ельство СССРО, 1975.1978,1 (прототип).10.Р. Полузарядовойадно", 1976,М. Приборы"Мир", 1978,й связью, "Мир" 198 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ ССОРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬЗТЮ ПИСАНИЕ ИВТОРСНОМУ СЗИДВТВЛ 21) 3490937/24-24(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВА НИЯ КООРДИНАТ, содержащее блок ввода исходного изображения, генератор тактовых .импульсов, первый и второй распределители:импульсов, двоичный счетчик и блок вывода трансформированного изображения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены третий, четвертый и пятый распределители импульсов, дешифратор, элементы И, элемент ИЛИ и восемь групп элементов И, причем блок вывода трансформированного изображения со- . держит восемь регистров, выполненных в виде прямоугольных матриц элементов с зарядовой связью, соединенных каскаднофтрочными выходами со строчными вхбдами, а блок ввода исходкого изображения выполнен в видеквадратной матрицы фоточувствительных приборов зарядовой инжекции,электрически разделенной на равныетреугольные, обращенные вершинами кцентру матрицы секторы с первого повосьмой, в каждом из которых первыйи второй входы строчных и столбцовыхфоточувствительных приборов зарядо"вой инжекцни объединены и образуютсоответственно взаимно перпендикулярные группы горизонтальных и вер-.тикальных тактовых шин, каждый выходпервого распределителя импульсовсоединен с соответствующими группами горизонтальных тактовых шин первого, пятого, четвертого и восьмогосекторов и с группами вертикальцых .тактовых шин второго, шестого, третьего и седьмого секторов, каждый выход второго распределителя импульсов соединен с соответствующими груплами горизонтальных тактовых шинвторого шестого, третьего и седьмого секторов и, с группами вертикальных тактовых шин первого, пятого, четвертого и восьмого секторов,причем последний выход второго распределителя импульсов соединен свходами "Сброс" первого и второгораспределителей импульсов и с входомтретьего распределителя импульсов,последний выход которого соединен свходом "Сброс" третьего распределителя импульсов, а выходы четвертогораспределителя импульсов соединеныс первыми входами элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора,а выходы элементов И соединены с1125 б 34. соответствующими входами элемента ИЛИ,выход которого соединен с входомпервого распределителя импульсов,входом "Сброс" четвертого распределителя импульсов и с входом двоичного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, выходы пятого распределителя импульсов соединены с соответствующими входами строчных элементов с зарядовой связью первой прямоугольной матрицы блока выводатрансформированного изображения, причем группы выходов фоточувствительных приборов зарядовой инжекции каждого сектора квадратной матрицы соединены соответственно с первыми входами элементов И каждой из группФ вторые входы которых подключены к соответствующим выходам третьего распределителя импульсов, а выходы элементов И групп соединены соответственно с входами столбцовых элементов с зарядовой связью прямоугольных матриц блока вывода трансформированного изображения управляющие входы второго, четвертого и пятого распределителей импульсов подключены к выходу генератора тактовьщимпульсов.Изобретение относится к аналого" вой вычислительной технике и может быть использовано в различных областях науки и техники, связанных с обработкой информации, представлен ной в виде двумерных оптических иэображений.Известны устройства для трансформации входного иэображения из декартовых координат в полярные, содержащие сложные электронно-лучевые или оптико-электронные блоки координатной трансформации построчного сканирования Г 11.Однако такой принцип координат- , 15 ной трансформации существенно ограничивает быстродействие преобразователя координат.Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее блок 20 ввода исходного изображения, блок вывода трансформированного изображения, генератор тактовых импульсов, распределители, счетчик. Блок координатной трансформации выполнен в виде блока нелинейной электронно;лучевой развертки 2 1.В известном преобразователе координат требуется высокая скорость переадресации электронного луча, с 30 целью обеспечения возможности рработы устройства в реальном масштабе вре" мени, что связано со значительными техническими трудностями. Кроме того, нелинейное сканирование вызывает З 5 2нежелательную амплитудную модуляцию выходного сигнала. Это происходит потому, что все отклоняющие системы (дефлекторы) являются детекторами энергии, при этом интенсивность пропорциональна току электронного луча ,н обратно пропорциональна скорости сканирования. Все это вызывает необходимость усложнения устройства, например применение метода гамма-коррекции для компенсации этих искажений. В таком режиме практически трудно осуществима координатная трансформация в реальном ;масштабе времени.,Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.Указанная цель достигается тем, что в устройство для преобразования координат, содержащее блок ввода исходного иэображения, генератор тактовых. импульсов, первый и второй распределители импульсов, двоичный счетчик и блоквывода трансформированного изображения, введены третий, четвертый и пятый распределители импульсов, дешифратор, элементы И, элемент ИЛИ и восемь групп элементов И, причем блок вывода трансформированного изображения содержит восемь регистров, выполненных в виде прямоугольных матриц элементов с зарядовой связью, соединенных каскадно строчными выходами со строчными входами, а блок ввода исходного изображения выполнен в вилавующим выходам третьего распределителя импульсов, а выходы элементов И групп соединены соответственно с входами столбцовых элементов с зарядовой связью прямоугольных матриц блока вывода трансформированного изображения, управляющие входы второго, четвертого и пятого распределителей импульсов подключены к выходу генератора тактовых импульсов.На фиг. 1 показана блок-схема устройства для преобразования координат; на фиг. 2 в ,график, поясняющий работу дешифратора.Устройство для преобразования координат (фиг. 1) содержит блок 1 ввода исходного иэображения, генератор 2 тактовых импульсов, первый 3 и второй 4 распределители импульсов, двоичный счетчик 5, третий 6, четвертый 7 и пятый 8 распределители импульсов, дешифратор 9, элементы И 10-12, элемент ИЛИ 13, восемь групп элементов И 14-21, блок 22 вывода . трансформированного иэображения, выполненный в виде прямоугольных матриц 23-30 регистров. Кроме того блок 1 ввода исходного изображения содержит светочувствительные элементы 31.Принцип преобразования основан на том, что окружность с центром в начале прямоугольной системы координат преобразуется в прямую линию в полярных координатах, параллельную оси угловой координаты, на расстоянии от начала координат, равном радиусу этой окружности.БЛок 1 ввода иСходного изображения выполнен в виде матричного преобразователя видеосигнала с координатной выборкой на фоточувствительных приборах зарядовой инжекции 3 и 4 ., Элемент 31 такого преобразователя состоит из двух металл-окисел-полупроводниковых (ИОП) емкостей, расположениых в непосредственной близости друг от друга, одна из емкостей присоединена к горизонтальной строчной шине, другая - к вертикальной столбцовой. Вины управляются двумя распределителями 3 и 4 импульсов (сдвиговыми регистрами). Распределитель, управляющий горизонтальными шинами, работает с частотой опроса строк, а распределитель, управляющий столбцовыми шинами - с частотой опроса элементов. За период накоплез 1125634квадратной матрицы фоточувствительных приборов зарядовой инжекции(ПЗИ), электрически разделенной наравные треугольные, обращенные вершинами к центру матрицы секторы спервого по восьмой, в каждом иэ которых первый и второй входы строчных и столбцовых фоточувствительныхприборов зарядовой инжекции объединены и образуют соответственно взаимно перпендикулярные группы горизонтальных и вертикальных тактовых шинЭкаждый выход первого распределителяимпульсов соединен с соответствую щими группами горизонтальных такто.вых шин первого, пятого, четвертого.и восьмого секторов и с группами вертикальных тактовых шин второго шестого, третьего и седьмого секторов,каждый выход второго распределителя 20импульсов соединен с соответствующими группами горизонтальных тактовых шин второго, шестого, третьегои седьмого секторов и с группамивертикальных тактовых шин первого, 25пятого, четвертого и восьмого секторов, причем последний выход второго распределителя импульсов соединенс входами "Сброс" первого и второгораспределителей импульсов и с входом З 0третьего распределителя импульсов,последний выход которого соединен свходом "Сброс" третьего распредели-,/теля импульсов а выходы четвертогораспределителя импульсов соединеныс первыми вхопами элементов И, вто 35рые входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора,а выходы элементов И соединены с соответствуюпрми входами элемента ИЛИф 40выход которого соединен с входомпервого распределителя импульсов,входом . Сброс четвертого распределителя импульсов и с входом двоичногосчетчика, выходы которого соединены 45с соответствующими входами дешифратора, выходы пятого распределителяимпульсов соединены с соответствующими входами строчных элементов с зарядовой связью первой прямоугольной50матрицы блока вывода трансформированного изображения, причем группывыходов фоточувствительных элементовприборов зарядовой инжекции каждогосектора квадратной матрицы соединенысоответственно с первыми входами55элементов И каждой из групп, вторыевходы которых подключены к соответстния заряды собираются в емкостяхстрочных шин, на которые подано обедняющее смещение. Считывание информации осуществляется методом параллель.ной инжекции, который позволяет разделить во времени операции считывания и инжекции заряда 5 . При использовании неразрушающего считыванияоперацию инжекции исключают.,ь Приемное поле блока 1 ввода исходОного иэображения разбивается на восемь секторов, подложки которых элек"трически изолированы друг от другаи образуют входные светочувствительные подматрицы фотоприборов зарядовой инжекции,Исходное изображение проецируется на светочувствительные элементы31 блока 1 ввода исходного изображения (фиг. 1). Заряды, появившиеся 20в результате воздействия света, считываются одновременно с восьми секторов при поочередной подаче тактовых импульсов с первого распределителя 3 импульсов на горизонтальныетактовые шины первого, четвертого,пятого, восьмого секторов и вертикальньи тактовые шины второго, третьего, шестого, седьмого секторов, а свторого распределителя 4 импульсов - ЗОна горизонтальные тактовые шины первого, четвертого, пятого, восьмогосекторов блока 1 ввода исходногоизображения.Тактовые импульсы поступают сгенератора 2 тактовых импульсов навходы второго 4, пятого 8, четверто-:го 7 распределителей импульсов. Тактовые импульсы далее с выходов второго распределителя 4 поступают на 4 Осоответствующие горизонтальные и вертикальные шины блока 1 ввода исходного изображения, с последнего выхода второго распределителя 4 тактовый импульс поступает на входы сброса в исходное состояние первого 3,второго 4 распределителей и на входтретьего распределителя 6.1Тактовый импульс, поступающий споследнего выхода второго распределиОтеля 4, несет информацию об окончании опроса очередного радиуса в восьми секторах блока 1 ввода исходногоиэображения.Тактовые импульсы с вьходов пятого 55.распределителя импульсов 8 поступают на тактовые шины блока 22 выводатрансформированного иэображения.Импульсы, поступающие с выходов третьего:-распределителя 6, открывают поочередно элементы И 14-21, через которые с выходов восьми секторов поступают несущие инфдрмацию о распределении интенсивностей изоб:ражения на опрашиваемом радиусе блока 1 ввода исходного иэображения за" ряды, поочередно записываемые в соответствующие каждому опрашиваемому радиусу строки матрицы 23-30,Таким образом, после опроса всех радиусов в восьми секторах блока 1 ввода исходного иэображения информация о распределении интенсивностей изображения последовательно записывается в полярных координатах в матрицах 23-30 регистров.Причем оси полярных координат К и 9 направлены таким образом, как показано на фиг,Рассмотрим алгоритм снятия информации с одного иэ восьми секторов блока 1 ввода исходного изображения, алгоритмы снятия информации с других секторов аналогичны.Тактовые импульсы поступают на распределитель 4, в результате чего происходит последовательный опрос тактовых шин секций, Одновременно тактовые импульсы поступают на распределитель 7 и последовательно опрашивают все элементы И (10-12), на второй вход одного из них поступает сигнал с дешифратора 9. Схема дешифратора 9 распаяна по следующему алгоритму. На фиг. 2 изображено два сектора блока 1 ввода исходного изобра-жения, и обозначены количество строк К; количество столбцов К; расстояние между ХОП емкостями Й.Размер элемента с учетом рас-. стояния между ИОП емкостями равен 4=де+3, где Йа " размер элемента. К=Кфй, где К " радиус круга. Количество опрашиваемых лучей МК ТК 2 й 2 ф т.е, примерно в полтора раза больше количества строк.Угол; соответствующийодному лучу, равен Т 1К1125Расстояние по вертикали от центракруга до ш-й строки 634 г (К-ш) с.Длина ш-й строки 2 ,= (К-ш)д ело 1 О ии"4 К,= о - (К-ш) Ерй1 т20Обозначим 7 . расстояние от точкипересечения -м лучом ш-й строкидо оси ординат. Разлагая йр Й; в ряди беря первые три члена разложения,получим . ,5 25фг ФфЫ 3 + у+213 К ЮК(взятие большего числа членов разло- З 0жения не ведет к изменению алгоритма работы дешифратора).Для получеиия коэффициентов дешифратора необходимо высчитать 1 .В 1для всех строк и взять целую часть. З 5Номер элемента, подключаемого кдешифратору, определяется зависимостью/пн+ 140 где. - целая часть числа.Для первого, третьего, пятого, восьмого секторов Н - это номер подключаемого элемента, отсчитывае мый по оси абсцисс, а ш - вертикаль" ная строка, для второго, третьего, шестого, седьмого секторов Н - это номер подключаемого элемента, отсчитываемый по оси ординат, а ш - гори зонтальная строка.Рассмотрим в качестве примера работу дешнфратора с третьей секцией (фиг. 2).Пусть К = 10, тогда для первого 55 радиуса ( 1) получим И 1,- 1, для пятого радиуса (1=5) И=1; Вз 13 06,ь=3; Итв=4; Б =5, т,е. при1м где О- угол, соответствующий шйстроке.Количество лучей, пересекающихш"ю строку, равно Количество элементов в ш-й строке опрашивается первыи вертикальныйстолбец (на фиг, 2 он заштрихован),Таким образом, при опросе первогорадиуса со счетчика 5 сигнал на де шифратор 9 не поступает, но с дешифратора 9 подается сигнал только наэлемент И 12 в течение всего опросарадиуса, На другой вход элементаИ 12 поступает импульс с распределителя 7 в момент опроса последнегоэлемента первого радиуса.Распределитель 3 в течение опроса радиуса запитывает первую считывательную шину. Сигнал для элементаИ 12 через элемент ИЛИ 13 поступитна счетчик 5, сбросит в нулевоесостояние распределитель 7.,и поступит на распределитель 3, но в этотже момент с выхода распределителя 4сигнал сброса в нулевое положениепоступит на выходы первого 3 и второго 4 распределителей, т.е. опроспервого радиуса окончен.С выхода счетчика 5 сигнал о том,что необходимо опрашивать второйрадиус, т.е, 1 2, поступает на дешифратор 9, который и подает сигнал на .вход одного из элементов И согласноалгоритму рработы; таким образом схемаготова к опросу второго радиуса. .Рассмотрим работу схемы для случая, когда опрашивается например,пятый радиус. Схема счетчика ужеотсчитала четыре такта работы (опросы четырех радиусов) и выдала сигнална дешифратор 9, который будет работать согласно аегоритму для пятогорадиуса (х=5), т,е. с поступлениемчетырех тактовых импульсов на распределитель 4 происходит опрос элементов 10 и 9 третьей секции (фиг,2),с приходом четвертого импульса сигнал с"одного из элементов И (10-12)через элемент ИЛИ 13 поступает насчетчик 5, а через него - на дешифратор 9, который подключает следующий элемент И и позволяет опроситьраспределители 8 и У (фиг. 2), новторого столбца, так как сигнал сэлемента ИПИ 13 поступает на первыйраспределитель 3 и он подключаетвторой столбец к шине питания, Припроходе восьмого тактового импульсасигнал с элемента И (подключенногоранее) поступает на элемент ЬЗИ 13 нс него - на счетчик 5, а через счетчик 5 - на дешифратор 9, который подключает очередной элемент И и позво9 11 ляет опросить шестой, пятый элементы, но третьего столбца, так как с элемента ИЛИ 13 сигнал поступит на первый распределитель 3 и он подключит к тактовой шиве очередной столбец (фиг, 2).Схема работает аналогично до .тех пор, пока не поступит десятый тактовый импульс, с его приходом импульс сброса поступает на входы первого 3, второго 4, третьего 6 и четвертого 1 распределителей. После этогоначтйается опрос следующего .радиуса, После опроса последнего радиуса процесс преобразования координат заканчивается.Так как заряды, появившиеся в результате воздействия изображения, считываются одновременно с восьми 25634 Осекторов блока 1 ввода исходногоизображения, скорость преобразованиявозрастет почти на порядок по сравнению со схемами последовательного ска нироваиия. Кроме того, скоростьсчитывания информации с одного злее 1мента в матрицах ПЗИ равна 10 с 3,а схем с дефлекторами отклонений луча света 10 с 141. Таким образом, 1 О можно решать задачу преобразованиякоординат в реальном масштабе времени.Схемы блокаввода исходногоизображения и блока 22 вывода транс формированного изображения, а такжебольшинство блоков системы управления выполняются в интегральном исполнении, чтоведет к упрощению схемы иее миниатюризации.1125634 Составитель Ю. КозлоРедактор А. Шишкина Техред И.Асталош Бил рект е тент илиал ППП Узтород л. Проектная, 4Заказ 8542/38 ВНИИПИ по 113035, Тираа 698 ПодпГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб д.