Способ поворота изображения на углы, кратные 90

(,51) 4 ( 06 К 9/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) 772.99(088.8) 43нический инстиюлеолит Н.Дуб ас В,Л.ных ма 215 етельство СССР06 К 9/00, 1985,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ,шинах. - Киев: Техника, 1980,216.Авторское свидВ 1887204, кл. С 54) СПОСОБ ПОВОРОТА ИЗОБРАЖЕНИЯ НАУГЛЫ, КРАТНЫЕ 90(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в систе мах автоматического распознавания образов. Цель изобретения - повышение быстродействия при повороте изображения. Поставленная цель. достигается тем, что оптический сигнал, соответствующий исходному изображению, преобразуют в пространственное распределение электрических зарядов, выделяют в данном распределении периферийные области и производят последовательные перемещения электрических зарядов в выделенных областях. Указанная совокупность операций позволяет за не- ,Я сколько тактов поворачивать изображеания на углы, кратные 90 . 4 ил.Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бытьиспользовано для создания систем автоматического распознавания образов, для создания различных устройств отображения информации.Целью изобретения является повыше- ние быстродействия при повороте изобо ражения на углы, кратные 90 10На фиг.1 изображен поворот заданного изображения на угол 90 (1 = 1), где 1 - кратность поворота; на фиг.2 - схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.З - К-й ре гистр сдвига, представляющий собой совокупность из 8 к элементарных ячеек Э, со связями; на фиг,4 - реализация каждой из элементарных ячеек.На фиг. 1 а приведено исходное изображение (заштриховано), которое требуется повернуть на 90, размер матрицы изображения 7 х 7 (И = 7), следовательно, К = 3; формируются три группы тактовых импульсов, по два импульса в группе (Е = 1), последова-. тельный поворот групповых совокупностей сигналов осуществляется за.три такта (фиг.1 б,в,г).Схема устройства для реализации 30 предлагаемого способа поворота изобо ражения на углы, кратные 90 (фиг.2), состоит из апертуры 1 входного изображения, двумерной оптоэлектронной структуры 2 размера М х И, представленной объединением множеств 3, -3 влементарных ячеек Э; , образующих К-й произвольный квадратный периметр структуры 2, причем И = 2 п + 1, Подача исходного изображения на структу ру 2 осуществляется через оптоэлектронный затвор 4, первый электрод которого соединен с шиной 5 +Е питания, а второй соединен с шинами выходов множеств 3, -3 элементарных ячеек и 45 подключен к шине 6 сброса. Запись исходного иэображения структурой 2 осуществляется при помощи сигнала Зал пись", вход 7 которого является первым входом и логических схем ИЛИ 8 - 50 8, выходы которых 9,-9 соединены с соответствующими множествами 3,-3 элементарных ячеек, Множество Зо (одна ячейка) соединено с входом 7 непосредственно, вторые входы 10-10 ь55 схем ИЛИ 8,-8 являются выходами 11, - 11 логических схем И 12,-12, первые , входы которых соединены с выходом 13 генератора 14 счетных импульсов. Выход 13 является входом делителя 15 частоты, на выходе которого формируется один сигнал за каждый 21 сигналов генератора 14 счетных импульсов, где 1 - кратность требуемого угла пооворота углу 90 . Выход делителя 15 частоты является управляющим входом 16 счетчика 17 импульсов, состоящего из (и+1)-го разряда, выходы 18-18 каждого из первых разрядов являются вторыми входами 19,-19 схем И 12, - 12; выход последнего (и+1)-го разря" да 18 является внешним входом устройства и свидетельствует об окончании поворота, первый вход 20 счетчика 17 соединен через регистр 21 нагрузки с шиной 5 питания, второй вход 22 - с шиной 6 сброса.На фиг,З представлен К-й периметр Зк структуры 2, состоящий из 8 элементарных оптоэлектронных бистабильных ячеек, каждая из которых содержит один электрический вход 23, соединенный с шиной 5 питания, первый 24 и второй 25 электрические входы причем входы 23 и соответствующие входы 24 и 25 всех ячеек данной групповой совокупности соединены вместе (фиг.2), выходы 24 и 25 соединены с первыми электродами 26 и 26 соответственно первого 27, и второго 27 электрических переключателей (прерывателей тока), вторые электроды которйх соеди нены с общей шиной 28, управляющий вход 29 первого переключателя 27, соединен с выходом 9 логической схемы 8; (фиг.1), управляющий вход 29 второго переключателя 27 а соединен с выходом 9; схемы 8; через двухвходовую логическую схему ИЛИ"НЕ 30, второй вход которой соединен с шиной 6 сброса, каждая элементарная ячейка .1-й групповой совокупности содержит также внешний оптический вход 31 и внешний оптический выход 32, внутренний оптический вход 33 связи с предыдущей ячейкой этой же 1-й групповой совокупности и внутренний оптический выход 34 оптический связи данной ячейки с последующей той же групповойсовокупности. Сущностью предлагаемого способа поворота изображения на углы, кратные 90 , является преобразование оптичес " ких сигналов исходного изображения, имеющих два уровняинтенсивности: нулевой А и единичный А, в совокуп34396 ность бинарных электрических сигналовС;Гг где г, 3 = З-З гсигналы единичной интенсивности А на фиг.1 а заштрихованы); запоминание их с помо щью двумерной оптоэлектронной регистровой структуры, имеющей матрицу Н х М = 7 х 7 элементарных оптоэлектронных бистабильных ячеек Э; , разбиение всей совокупности сигналов 10 ;4С; 1 на (п+1) = 4 групповых совокуп 1ностей С; , К = 0-3, соответствующих К-му периметру данной совокупности, в К-ю групповую совокупность входят только по 8 (фиг,1 а) сигналов 15 (О-я совокупность состоит из одного .сигнала С р ), для индексов которых выполняется условиес +К 1 = 3 З 11 = +К 3 = -З-З; 20 формирование последовательности иэ Р групп тактовых импульсов Р = 1-3, по 21 = 2 импульса в каждой группе, первой группой импульсов воздействуют только на групповую совокупность 25О.еС;, остальные совокупности не преобразуются, получается новая совокупность сигналов (фиг.2 б), определяющая промежуточное иэображение, затем второй группой импульсов воздействуют 30 уже на две групповые совокупности С; 1 сигналов, полученные наЙк гьпредьдущем шаге, не преобразуя на этом шаге другие групповые совокупности, определяется промежуточная со вокупность (Фиг.1 в), на групповые совокупности С которои воз11 К:е 2 гЗдействуют третьей группой тактовых импульсов, что приводит к получению требуемого изображения (фиг.1 г). 40Последнее может быть получено тем же способом, но в другой последовательности (не показано) первая группа тактовых импульсов воздействует на групповые совокупности С, 451. Ке,2,З ф затем вторая группа импульсов воздействует уже на групповые совокупности 1 4:.С чаек 2 3 Всеи совокУпностиф полУГ )ченной на предьдущем шаге, и, наконец, третья группа тактовых импульсов 50 воздействует только на одну групповую совокупность С 1 (при неизменных других групповых совокупностях)всей совокупности 1 Сполу 3.1ченной на предьдущем шаге. 55 Устройство, осуществляющее поворот заданного изображения на углы, кратные 90 О, работает следующим образом,34Главным узлом устройства является двумерная структура 2, состоящая из(п+1)-х кольцевых регистров сдвига 3,-3, Кольцевые оптоэлектронные регистры сдвига состоят иэ оптоэлектронных ячеек, двух фазных синхронных 0-триггеров (фиг,3), имеющих оптические выходы 31 параллельной записи и оптические выходы 32, и связаны между собой оптически посредством оптических входов 33 связи и оптических выходов 34 связи. В состоянии хранения информации каждый оптоэлектронный кольцевой регистр, управляющийся с помощью сигналов на входах 9; и 6 через прерыватели 27, и 27 тока, хранит информацию в правом плече ячеек, состоящих из светодиода 35, резистора 36 и светодиодов 37, а именно на фототиристоре 382 (фиг,4). В этом режиме сигнал синхронизации на входе 9 отсутствует и равен нулю (фиг.З), поэтому прерыватель 27 тока разомкнут и по правому плечу ячейки (фиг.4) через фототиристор 38, и светодиод 37 не может протекать ток и светодиод 37 находится в невозбужденном состоянии, Кроме того, на входе 6 "Сброс" присутствует в этом режиме низкий нулевой уровень, т,е. сигнал "Сброс" отсутствует. Поэтому на выходе схемы ИЛИ-НЕ 30 - логическая единица, высокий уровень напряжения, что приводит к замыканию прерывателя 27 тока. А так как он замкнут в режиме хранения, то правое плечо ячейки может находиться в двух устойчивых состояниях, соответствующих проводящему и непроводящему состояниям фототиристора 382 или возбужденной, хранящей единичный сигнал, или невозбужденной ячейке. Для приведения регистровой структуры в исходное состояние, когда все ячейки всех оптоэлектронных кольцевых регистров сдвига обнулены, служит вход 6 "Сброс" устройства, который является общим для всех регистров. Если на него подать сигнал "Сброс" единичного уровня, а в то время на синхровходы 9 не подавать синхроимпульс, то на выходе элементов ИЛИ-НЕ 30 каждого регистра (фиг.З) появится также низкий уровень на время действия сигнала "Сброс". Поэтому на время его действия прерыватели 27, и 272 тока разомкнуты и светодиоды 37, и 37 не возбуждены, а фототи 5 14396 ристор 38 не освещен и не подготовлен к включению. В момент действия сигнала "Сброс" оптоэлектронный затвор 4 открывается и на параллельные оптические входы 31 всех ячеек реги- . стров 3 -3 воздействует входное исходное изображение 1, которое необходимо записать, но так как прерыватель 27, тока разомкнут, светодиоды 37, 10 всех ячеек не могут перейти в возбужденное состояние и подготовить к включению фототиристоры 38, Поэтому после прекращения сигнала "Сброс", если на синхровходе 9; так и останет ся нулевой уровень, хотя на выходе схемы ИЛИ-НЕ 30 и появится высокий уровень и прерыватель 27 тока замыкается, все ячейки, а именно фототиристоры 38 правых плеч, остаются в 20 непроводящем выключенном состоянии, Длительность сигнала "Сброс" выбирается с учетом инерционности оптоэлектронного затвора 4 и фототиристоров,Если необходимо произвести парал лельный ввод оптической информации в оптоэлектронную двумерную регистровую структуру, то необходимо подать одновременно с окончанием сигнала "Сброс" сигнал "Запись" на вход 7 устройства 30 или несколько раньше, Временное прекрытие этих сигналов улучшает надежность приема записи информации. Если предварительно структура не была обнулена и сброс с записью совмещается, З 5 то сигнал "Запись" должен подаваться ,не раньше, чем через время действия сигнала "Сброс", необходимое для надежного выключения фототиристоров 38, ячеек. Если сигнал Сброс еще при сутствует, пока действует сигнал "Запись", или уже закончился, то фототиристоры 38, ячеек подготовлены, если через открытый затвор 4 на них поступает оптический сигнал с единич ным уровнем интенсивности, Подача сигнала "Запись" на вход 7 приводит к тому, что прерыватели 27 всех регистров 3,-3 замыкаются и левые плечи ячеек, а именно фототиристоры 38, 50 срабатывают, если они были освещены. В то же время, хотя светодиоды 37 и переходят в возбужденное состояние и подготавливают фототиристоры 38 к :включению, последние включиться не могут, так как прерыватели 27 тока замкнуты, пока действует либо сигнал "Сброс", либо сигнал "Запись". Вре" менное перекрытие сигналов лучше вы 34бирать равным или немного большим с учетом возможных разбросов времени срабатывания фототиристоров 38. Пока длится сигнал "Запись", поступающий на вход 7 и через схемы ИЛИ 8,-8посредством входов 10; на синхровходы 9, регистров, левые плечи всех ячеек, а именно фототиристоры 38 которые сработали, не изменяют и хранят свое состояние до тех пор, пока замкнуты прерыватели 27, тока, хотя оптоэлектронный затвор 4 уже закрылся, так как сигнал "Сброс" закончился ра. нее. Длительность сигнала "Запись" и синхроимпульсов, подаваемых на входы 9, выбирается таковой, чтобы за время действия его правое плечо, а имено фототиристоры 38 ячеек, ли надежно подготовиться к переключению. В момент окончания сигнала "Запись" на входе 7 прерыватели 27 тока размыкаются, а прерыватели 27 тока замыкаются, а поэтому информация, хранимая в левом плече ячейки, переписывается в правое. Там, где светодиод 37 излучал и фототиристор 38 был подготовлен, срабатывают фототиристоры 38 и переходят. в возбужценное состояние светодиоды 37 . Одновременно с протеканием тока через светодиоды 37, или 37 ток протекает и через индикационные светодиоды 35 всех ячеек, которые формируют оптические выходные сигналы 32. Резистор 36 служит для ограничения рабочих токов и выбора режима работы.При сдвиге информации в оптоэлектронных кольцевых регистрах происходят процессы аналогичные описанным. При подаче на синхровход 9; импульса, который фактически аналогичен импульсу Запись", происходит переключение прерывателей тока. Пока импульс действует, замкнуты прерыватели 27, тока, левого плеча и разомкнуты прерыватели 27 тока правого плеча, если импульс прекращается, то наоборот. Так как в этом случае сигнал "Сброс" отсутствует и затвор 4 закрыт, то по входам 31 нет ложного дополнительного ввода, а ячейки между собой связаны посредством входов 33 и выходов 34, поэтому после подачи каждого очередного информация в регистрах оказывается сдвинутой на одну позицию, на одну ячейку.Рассмотрим теперь, как осуществляется управление каждый из кольцевых7 1439 регистров 3; двумерной структуры 2 посредством входов 91При формировании последовательности из Р групп тактовых импульсов по 2 6 импульсов в каждой группе, где 8- кратность требуемого угла поворота углу 90 , Р = 1-п, первая группа импульсов, должна воздействовать только на один кольцевой регистр 3, вторая 10 группа импульсов воздействует. на два кольцевых регистра 33, третья группа импульсов - на три кольцевых регистра 3 -3 и т,д, (принцип последовательного подключения, фиг,2). 15 Возможен другой порядок воздействия Р групп тактовых импульсов; первая группа тактовых импульсов воздействует на и кольцевых регистров 3, -3, вторая группа воздействует на (и)-е 20 кольцевые регистры 3-3 и т,д. (принцип последовательного отключения не рассматривается).Согласно принципу последовательного подключения очередного кольцевого регистра, т.е. вовлечения его элементарных ячеек в процесс поворота изоб.ражения на угол, кратный 90 ф, при подаче совокупности тактовых импульсов, на выходах 9 -9 ИЛИ 8 -8 устанавлиев ееРвается "1", на остальных выходах 9 Р+ -9 этих схем устанавливается "0", что достигается следующим образом (фиг.2): тактовые импульсы Р-й группы воздействуют непосредственно на первые входы всех схем И 12 -12 п, на которых в момент подачи тактового11 И импульса устанавливается код 1 , на вторых входах 17 -17 устанавливаетсяР"1", а на вторых входах 17 - 7 - 40 "0", так как очередной разряд счетчика 16 импульсов перейдет в единичное состояние за очередных 23 тактовых импульса от генератора 14 подбором характеристики делителя 15 часто ты, вход которого является управляющим входом 19 счетчика 16 импульсов. Следовательно, на выходах 11,-11 схемИ установится "1", на остальных выходах 11 Р,-11 этих схем - 50 "0", в таких же состояниях будут и выходы схем ИЛИ, что обеспечивает требуемый порядок работы всей многотактной оптоэлектроннной структуры 2. Выход 17 счетчика 16 является вне шним выходом устройства,осуществляю- щего поворот изображения на углы, кратные 90 , если на этомвыходе ус 634 8танавливается " 1", следовательно, поворот всего заданного апертурой 1изображения завершен.Преимуществом предлагаемого способа является высокое быстродействие,определяемое временем выполнения поворота, равным (И) 1 тактов, Еслиучесть, что такт сдвига в современныхсдвиговых регистрах равен в лучшемслучае 10-20 нс, то при 0 = 1 (поворот на 90 ) и И = 256 время выполнения поворота будет иметь величинуоколо 5 мкс, Кроме того, способ обладает простотой технической реализациии возможностью параллельного ввода ивывода информации благодаря применению оптоэлектронной двумерной регистровой структуры с параллельными оптическими входами и выходами,Формула изобретенияСпособ поворота иэображения науглы, кратные 90 , заключающийся впреобразовании оптического сигнала,соответствующего исходному изображению, в пространственное распределение электрических зарядов, при котором каждому из И х И двумерных отчетов интенсивности оптического сигнала соответствует определенный электрический заряд, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия, в пространственном распределении электрических зарядов выделяют периферийные области, соответствующие (И)/2 различным периметрамисходного изображения, в которыхэлектрические заряды соответствуютш, п-м отсчетам интенсивности оптического сигнала, где ш = +(О)/2,и = -(И)/2 (И) /2, ш =" -(М)/2.;, (М) /2, и = + (Е) /2, производятпоследовательные перемещения электрических зарядов в каждой выделеннойпериферийной области на 2 В отсчетов,где 0 - кратность требуемого угла поворота углу 90, причем сначала производят перемещение электрическихзарядов в (М)/2-й периферийной области, затем полученное пространственное распределение электрическихзарядов перемещают одновременно в(И) /2-й и (И) /2-11 -й периферийных областях, а перемещения пространственных распределений электрическихзарядов повторяют (И)/2 раз,+Е Составитель А.КрасновТехред М. Ходанич Корректор М.Максимишинеа Грати едак Заказ 6080 Тираж 704 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 035, Москва, Ж, РаПодписноео комитета СССРй и открытийушская наб., д.