Устройство для выделения признаков изображения

(54) УстРОйства БЛЯНАКОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ(57) Изобретение отнтике и вычислительножет быть использованке зрительных анализ ЬЩЕЛЕНИЯ ПР юл. 9 35иационныиикидэе ти Л. Га ов Цель изобретения -действия устройстваустройство введен брального и смежныхження. Это позволяе(088. 8) видетельс 06 К 9/О детельств Об К 9/О во СССР1983.СССР1987. ного анализа увелич мирования признаков ф-лы,ния. иыа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕЙ д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4408550/24 (22) 12.04,88 (46) 23.09.90. (71) Уфимский а им, Серго Орджо (72) З.М. Гафар и ВЛ. Златкис (53) 681.327,12 (56) Авторское В 1215123, кл.Авторское св В 1418774, кл Изобретение относится к автомати- . ке и вычислительной технике и можетбыть использовано при разработкезрительных сенсоров роботов.. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.Сущность изобретения заключаетсяв принятии решения о значении признака на основе предварительного логического анализа значений центрального и смежных ему элементов.На фиг,1 приведена схема устройства; на фиг 2 - схема блока выделения элементов изображения; на фиг.З -,схема блока сравнения смежных элементов изображения; на фиг.4 " схема блока формирования признаков изображения; на фиг.5 - схема блока считывания изображения; на фиг.б - скема блока анализа центрального и смежных элементов изображения; на фиг.7- схема блока синхронизации; на фиг.8 -,ЯО 15945 осится к автома-. й технике и моо при разработаторов роботбв. овышение быстро. Для этого в ок анализа центлементов изобрана основе данть скорость форэлементов изобра нл. взаимное положение центрального исмежных элементов иэображения.Устройство содержит (фиг.1) матцу 1 фотоприемных элементов, блок 2выделения элементов изображения,блок 3 сравнения смежных элементовизображения, блок 4 формированияпризнаков иэображения, блок 5 считвания изображения, блок б анализацентрального и смежных элементовизображения и блок 7 синхронизацииМатрица 1 состоит из МхИ фотоприемных элементов, где М - количество столбцов; И - количествострок матрицы,Блок 2 выделения элементов изожения (фиг.2) содержит сдвиговыерегистры 8-10 по (Н + 1) разрядовкаждый, Блок 2 обеспечивает последвательное выделение очередных центрального и окружающих его восьмисмежных элементов изображения.Блок 3 сравнения смежных элементов изображения (фиг.3) содержит . восьмиразрядный сдвиговый регистр 11 и первый элемент ИЛИ 12,Блок 4 формирования признаков иэоб..5 ражения (фиг.4) содержит двоичный счетчик 3, блок ключей 14 и второй 15 и третий 16 элементы ИЛИ.Блок 5 считывания иэображения (Фиг.5) содержит двоичный счетчик 17 и дешифратор 18.Блок б анализа центрального и смежных элементов изображения (фиг.б) содержит первый элемент15 И 19, элемент ИЛИ-НЕ 20, второй элемент И 21, четвертый элемент ИЛИ 22, первый элемент.НЕ 23, пятый элемент ИЛИ 24, второй элемент НЕ 25 и третий 26 и четвертый 27 элементы И,щБлок 7 синхронизации (фиг.7) содержит генератор 28 импульсов, группу формирователей 29 одиночньх импульсов, двоичный счетчик 30 с коэффициентом пересчета, равным восьми (т,е. количеству смежных элементов), двоичный счетчик 31 с коэфс 1 ициентом пересчета (Б + 1) и шестой-восьмой элементы ИЛИ 32-34.Присвоение признаков каждому элементу Ь, изображения (фиг,10) основано на учете состояния смежных ему элементов Ь - Ь. Признак И 1 элемента Ь Формируется по следующему пра 1вилу35 Я = Ь + Ь + Ь Ь Х (1) 1-" 1причем, если Ь = О, то при любых зна чениях Ь Ь принимается Ч=0000 . Отсюда для элемента "вне" изображения признак Ч = 0000 = О11для элемента "внутри изображения признак 11, = 1001 =, 9а для "точеч ного" иэображения (т.е, когда Ь, = 1 и Ь = Ь==Ь = О) признак ИООО 1Работа устройства начинается с проецирования двумерного бинарного 50 (черно-белого) изображения объекта на фотоприемные элементы матрицы 1,лС включением генератор 28 начинает вырабатывать импульсь прямоугольной формы, Импульсы устанавливают в исходное состояние "0" регистры 8-10 блока 2, регистр 11 блока 5., счетчик 13 блока 8, счетчик 17 блока 12 и счетчик 30 и 31 блока 7.С первого выхода блока 7 импульс поступает на вход сброса матрицы 1,что приводит к стиранию предыдущейинформации во всех ее фотоприемныхэлементах и заряду их емкости. Вдальнейшем под действием света, падающего на матрицу 1, происходит постепенный разряд емкости соответствуияцих Фотоприемных элементов. Остаточный заряд указанной емкости характеризует количество оптической энергии, воспринятой данным Фотоприемнымэлементом.С второго выхода блока 7 импульспоступает на тактовый вход блока 12и далее на тактовый вход дешифратора18 и на счетный вход счетчика 17.Так как исходное состояние последнего соответствует "0", под действиемимпульса на тактовом входе на "нулевом" выходе дешифратора 18 формируется импульс, который поступает на входуправления считывания матрицы 1,Это приводит к доразряду емкостейпервого столбца фотоприемных элементов и формированию соответствующихамплитуц видеоимпульсов на выходахматрицы 1, т.е. к считыванию информации с ее первого столбца фотоприемных элементов, При этом импульс, появившись на выходе блока 29, поступает на вход разрешения записи регистра 9 и осуществляет запись в его Ммладших разрядов указанной информации, По заднему Фронту импульса насчетном входе происходит добавление"1" в счетчик 17,В дальнейшем под действием световой энергии, падающей на матрицу 1, происходит постепенный раз" ряд указанной емкости соответствующих фотоприемных элементов, Остаточный заряд емкости каждого фотоприемного элемента характеризует количество воспринятой им оптической энергии.С второго выхода блока 7 данный импульс поступает на вход блока 5 и далее на вход дешифратора 18 и на вход счетчика 17, Так как в последнем хранится код "1", под дейстгиемкчпулъса на входе блока 18 на "еди: - ; ничном" выходе дешифратора 18 Формируется импульс, который поступает на соответствующий вход считывания матрицы 1. Это приводит к доразрядуемкостей Фотоприемных элементов вто35 55 5 159457рого столбца и формированию соответ 4ствующих амплитуд видеоимпульсов навыходах матрицы 1, т.е. к считываниюинформации с ее второго столбца фото"приемных элементов, При этом импульсс входа формирователя 29, появившисьна его выходе, поступает на вход разрешения записи регистра 8 и осуществляет запись в его И младших разрядов указанной информации. По заднемуфронту импульса на входе блока 7 происходит добавление "1" в счетчик 17,С седьмого выхода блока 7 импульс поступает на направляющийвход блока анализа центрального исмежных элементов 6 изображения идалее на входы элементов И 26 и 27,Дальнейшая работа устройства зависит от состояния центрального Ь20и смсжных ему элементов Ь-Ь ,Рассмотрим работу устройства приЬ = Ь = = Ь = О, При этом имеется низкий потенциал на выходе элемента И 19 и, соответственно, на 25выходе блока 6, Одновременно .имеется низкий потенциал на выходе элемента И 21 и, соответственно, навыходе блока 6, Так как на выходеэлемента НЕ 23 присутствует высокий 30потенциал, оказывается подготовленным элемент И 26 и запертым элементИ 27. В результате импульс с управляющего входа проходит на выход блока 6 и далее через элемент ИЛИ 34проходит на выход блока 7. С шестого выхода блока 7 импульс поступаетна управляющие входы блоков 4 и 2,В блоке 4 открываются элементы блока ключей 14 и на выходах устройства формируется четырехразрядный код,представляющий собой признак анализируемого центрального элемента.Если Ь= 0 и, по крайней мере,один из Ь -Ьравен нулю, то устройство работает аналогично описанному, так как на выходах элементов И.19 и 21 низкие потенциалы, на выходеэлемента ИЛИ 24, наоборот, высокийпотенциал, Импульс с входа управления проходит через элемент И 26 и навыходах устройства также формируетсячетырехразрядный код центральногоэлемента. ЕслиЬ 1 = и Ь== Ь=О Г( точечное изображение), то на выходах элементов 19 и 23, а также навыходе блока 6 низкие потенциалы, на 6выходах элементов 20-22, а также навыходе блока 6 - высокие потенциалы.:При этом на выходе элемента ИЛИ 24высокий потенциал, в результате чего оказывается подготовленным элемент И 26 и запертым элемент И 27 иимпульс с входа блока 6 проходитчерез элемент И 26 на вход управления блока 7 и далее через элементИЛИ 34 и шестой выход блока 7 поступает на управляющие входы блокови 2, В блоке 4 открываются ключевыеэлементы 14 и, так как в счетчике13 хранится код 0000, а на информационном входе действует высокий потенциал, на выходах устройства формируется двоичный код 0001 = 1приз.нака центрального элемента.В случае, если Ь, = ЬЬ = 1 на выходах элементов 20 Э23 низкие потенциалы, а на выходахэлементов 29, 22, а также на выходахблока 6 - высокие потенциалы, чтоприводит к тому, что опять оказывается подготовленным элемент И 26 изапертым элемент И 27. В результатеимпульс с входа управления проходитчерез элемент И 26 на вход управления блока 7 и далее через элементИЛИ 34 и выход блока 7 поступает науправляющие входы блоков 4 и 2. Вблоке 4 открываются ключевые элемен.ты 14 и, так как в счетчике хранится код Оа на входах действуютвысокие потенциальг, на выходах уст-,ройства формируется двоичный код1001= 9,0 признака центральногоэлемента,Если Ь, = 1 и только один илинесколько из его смежных элементовЬ.Ьтакже равны "1" (т.е.если Ъявляется контурным, "граничным" элементом), то на выходах блока6 низкие потенциалы. При этом оказывается подготовленным элемент И 27и запертым элемент И 26. Импульс свхода управления проходит через элемент И 27 на входы блоков 3 и 7. Позаднему фронту импульса на входе 40происходит запись в регистр 52 информации со старших разрядов регистров42-44 (значений Ь-Ь) и через элемент ИЛИ 54 добавление "1" в содержимое счетчика 61 блока 8 ("доля"центрального .элемента при формировании кода его признака).Очередной импульс с пятого выхода блока 7 поступает на первый управляющий вход регистра 11 (фиг.3),осуществляя сдвиг в нем информациина один разряд "вправо", Если приэтом Ь = 1 то в содержимое счетчиЭ )ка 13 блока 4 добавляется "1",Последующие семь импульсов генератора 28 аналогично описанному осунществляют выталкивание оставшейсяинформации с регистра 11 в суммирующий счетчик 13. По заднему Фронту, ; этих импульсов происходит каждый раздобавление "1" в содержимое счетчика,30. Очередной импульс генератора 281 появляется уже на выходе формирователя 29 и далее через элемент 34добавляет "1" в содержимое счетчика 31 и оцновременно поступает навходы блоков 4 и 2, Импульс на вхоцеблока 4 открывает ключевые элементы14, и на выходах устроиства формируется двоичньп код признака центрального элемента, соответствующий слу,чаю, когда Ь = 1 и не все из ЬЬ Ь равны "1". 25Одновременно импульсом на входеуправления блока 2 осуществляетсясдвиг информации на один разрядвниз в регистрах 8-10,Очередной импульс с выхода генератора 28, пройдя через Формирователи 29, появляется уже на выходе Фсрмирователя 23 и далее описанный про"цесс анализа значений Ьповторяется. Этот процесс заканчивается формированием.и выдачей двоичного кодапризнака очередного центрального элемента изображения на выходы устройства, сдвигом на один разряд внизсодержимого регистров 8-10 и добавлением "1" в содержимое счетчика 31С записью в счетчик 31 Б + 1)импульсов на его выходе переполненияформируется импульс, переключающп 1формирователи 20 в исходное состояние "0" В результате очереднойимпульс с выхода генератора 28 появляется уже на его втором выходе, ко"торый осуществляет стирание фотоприемных элементов матрицы 1.0По завершении считывания информациис И-го столбца Фотоприемных элементов матрицы 1 происходит переполнение счетчика 17 и его автоматическоеобнуление. Сигнал переполнения последнего в зависимости от конкретного применения устройства может бытьиспользован для сигнализации об окончании работы устройства и дпя под готовки устройства к Формированию признаков следующего кадра. Формула из Обретения 1. Устройство для выделения признаков изображения, содержащее матрицу фотоприемных элементов, блок выделения элементов изображения, инФормационные входы которого соединены с выходами матрицы фотоприемных элементов, блок сравнения смежных элементов изображения, содержащий регистр сдвига, информационные входы которого соединены с выходами блока выделения элементов изображения, блок формирования признаков изображения, содержащий счетчик и группу ключей, выходы которой являются выходом уст ройства, блок считывания изображения, выход которого соединен с упрпвляюпрщ входом матрицы фотоприемных эле- ментов, и блок синхронизации, первый выход которого соединен с входом матрицы фотоприемных элементов, второй выход соединен с тактовым входом блока считывания изображения, третий и четвертый выходы соединены с первым и вторым управляющими входами, блока выделения элементов изображения, пятый выход соединен с первым управляющим входом регистра сдвига, шестой выход соединен с управляющими входами счетчика, группы ключей и с третьим управляющим входом блока выделения элементов изображения, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит блок анализа центрального и смежных элементов изображения, информационный вход которого соединен с выходом блока выделения элементов изображения, а первый выход соединен с первым управляющим входом блока синхронизации, блок сравнения смежных элементов изоб-,. ражения дополнительно содержит первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом регистра сдвига, а:. выход соединен со счетным входом счетчика, блок формирования признаков изображения содержит дополнительно второй и третий элементы ИЛИ, первые входы которых соединены с вторым и третьим выходами блока анализа центрального и смежных элементов изображения, первый выход счетчика соедин с вторым входом третьего элемента ИПИ, выход которого соединен с пер 3594572вым информационным входом группыключей, второй и третий выходы счетчика соединены с вторым и третьиминформационными входами группы ключей, четвертый выход счетчика соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен счетвертым информационным входом груп"пы ключей, четвертый выход блока.ана Олиза центрального и смежных элементов изображения соединен с вторымуправляющим входом регистра сдвига,с вторым входом первого элементаИПИ и с вторым управляющим входом бло ка синхронизации, седьмой выход которого соединен с управляющим входомблока анализа центрального и смежныхэлементов изображения,202. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок анализа центрального и смежных элементов изображения содержит первый элемент 1И, с первого по девятый входы которо го являются информационным входом блока, второй, третий и четвертый элементы И, четвертый и пятый элементы ИЛИ, два элемента НЕ и элемент ИЛИ-НЕ, с первого по четвертый входы которого соединены соответствен" но с первого по четвертый информапионными входами блока, а выход - спервым входом второго элемента И,входы с пятого по восьмой элементаИЛИ-НЕ соединены соответственно сшестого по девятый информационнымивходами блока, второй вход второгоэлемента И и вход первого элементаНЕ соединены с пятым информационнымвходом блока, выход второго элемен-.та И соединен с первым входом четвер"того элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, который является вторымвыходом блока, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входомпятого элемента ИЛИ и является третьим выходом блока, второй выход пятого элемента ИЛИ соединен с выходомпервого элемента НЕ, а выход соединен с первым входом третьего элемента И и с входом второго элемента НЕ,гыход которого соединен с первымвходом четвертого элемента И, выходкоторого является четвертым выходомблока, вторые входы третьего и четвертого элементов И являются управляющим входом блока, выход третьегоэлемента И является первым выходомблока.1594572 ЮОг,7 Составитель А. Глотоедактор О, Головач Техред Л,Олийнык Коррек Ципле ельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 роизводственно-изд Зака ВНИИП 32 Тираж 564осударственного комитета по113035, Москва, ЖПодписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСРаушская наб., д, 4/5