Устройство для коррекции положения изображения объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 936 ПАТЕНТН ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС (ГОСПАТЕНТ ССС РР)САНИЕ ИЗОБРЕТ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ский инстин(56) Авторское свидетельство СССРЬЬ 455542, кл. 6 06 К 9/04, 1972,Авторское свидетельство СССРЬВ 1361590, кл, 6 06 К 9/04, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИЛОЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЬЕКТА(57) Изобретение относится к автомативычислительной технике, Его использние в распоэмавающих системах роботкачестве устройства предварительной оботки изображения объекта позволяет расширить функциональные возможности га счет обеспечения выполнения процедуры коррекции угла поворота иэображения объекта, Устройство содержит блок 1 управления, регистр 2 изображения, счетчик 3 и элемент 12 задержки, Благодаря введению регистра 4 угла поворота, регистра 5 минимума, компараторов 6, 7, блока 8 преобразователей, преобразователей 9, 10 кодов, ПО- . комбинационного сумматора 11, элемента13 задержки, элементов 14-16 И, группы 17 ке и инверторов и группы 18 элементов ИЛИ, в ова- устройстве обеспечивается поиск и установов в, ка нормализованного положения изображебра- ния объекта, 5 ил.3 1785015Изобретение относится к области авто- - входы всех элементов группы элементов матики и вычислительной техники и может быть использовано в качестве устройства предварительной обработки изображения объекта, обеспечивающего коррекцию поТаким образом, при полном заполнении на управляющие входы мультиплексоров группы мультиплексоров 20 (фиг,2), вызовет мента группы элементов И 23 (фиг. 3) формируется поток Пг, состоящий из двух импульсов, соответствующих состоянию пульс "Пуск 1" поступает также на вторые ложенияизображения объекта по углу в распознавающих системах роботов,Цель изобретения - расширения функциональных возможностей за счет обеспечения коррекции иэображения по углуповорота.,На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - фрагмент выполненияфункциональной схемы регистра изображения; на фиг. 3 - функциональная схема блока линейных преобразователей; на фиг. 4 -функциональная схема блока управления;на фиг. 5 - пример разбиения дискретногополя изображения объекта.Устройство (фиг. 1) содержит блок управления 1, регистр изображения 2, первыйсчетчик 3, регистр угла поворота 4, регистрминимума 5, первый компаратор 6, второйкомпаратор 7, блок преобразователей 8,первый преобразователь кодов 10, второйпреобразователь кодов 10, комбинационный сумматор 11, первый элемейт задержки12, второй элемент задержки 13, первыйэлемент И 14, второй элемент И 15, третийэлемент И 16, группу инверторов 17, группуэлементов ИЛИ 18.Регистр изображения (фиг, 2) содержитгруппу триггеров 19, группу мультиплексоров 20, первую группу элементов ИЛИ 21,вторую группу элементов ИЛИ 22.Блок преобразователей (фиг. 3) содержит группу элементов И 23, группу элементов ИЛИ 24,. Блок управления (фиг, 4) содержит генератор тактовых импульсов 25, второй счетчик 26, триггер 27, элемент задержки 28,элемент И 29, первый элемент ИЛИ 30, второй элемент ИЛИ 31,Устройство работает следующим образом. Инициирующий импульс "Пуск 1",пройдя через первый элемент ИЛИ 30 (фиг.4), переведет триггер 27 (фиг. 4) в нулевоесостояние, триггер 27, находясь в нулевомсостоянии, будет поддерживать элемент И29 (фиг. 4) закрытым по второму входу. Импульс "Пуск 1" вызовет также установку пер вого счетчика 3 (фиг. 1) и второго счетчика26 (фиг. 4) в исходные нулевые состояния.Этот же импульс, поступив на вход "Разрешение" регистра изображения 2 (фиг. 1), т.е. передачу компонент изображения на входы,триггеров группы триггеров 19 (фиг. 2), ИмИЛИ 18 (фиг. 1) и, пройдя через эти элементы, поступает на синхровходы всех триггеров группы триггеров 19 (фиг. 2), Кроме того, 5 импульс "Пуск 1" поступает на установочный вход регистра минимума 5 (фиг. 1), что вызовет установку в этом регистре начального состояния 11111., соответствующего максимально возможному числу. Наконец, задержанный третьим элементом задержки 28(фиг, 4) на время переключения блоков 2, 3, 5 (фиг. 1), 18 (фиг. 1) и 26 (фиг. 4), импульс "Пуск 1" поступит на вход триггера 27 (фиг, 4) и установит его в единичное состояние. "5 Таким образом, после подачи импульса"Пуск 1" в регистре изображения 2 (фиг. 1) будут зафиксированы компоненты изображения объекта, в первом 3 (фиг, 1) и втором 26 (фиг. 4) счетчиках исходные нулевые состояния, в регистре минимума 5 (фиг. 1) зафиксировано максимальное число 1111.Триггер 22 (фиг. 4) находится в единичном состоянии и пропускает тактирующие импульсы генератора 25 (фиг. 4) в блоки уст ройства. Тактирующие импульсы со второговыхода блока управления, т,е. с выхода элемента И 29 (фиг. 4), подсчитываются первым счетчиком 3 (фиг. 1), По мере увеличения содержимого в первом счетчике на выходах 30 связанного с ним блока линейных преобразователей 8 (фиг. 1) формируются потоки П равномерно распределенных импульсов.Для частного случая, формирование этих потоков выглядит следующим образом, когда первый счетчик имеет в=4 разряда, а блок линейных преобразователей имеет соответственно 2-1=15 выходов и формирует 15 потоков П 1, ПгП 18. Обозначим состояние разрядов первого счетчика 21. Ег, Ез, Ъ, где 21 - старший разряд. Обозначим также 2 40 тактирующий импульс, задержанный первймэлементом задержки 12 (фиг, 1) и подаваемый на входы всех элементов группы элементов И 23 (фиг, 3). При этом на выходах первого, второго третьего, четверого эле мента группы элементов И 23 (фиг. 3) будутсоответственно формироваться потоки П 1, Пг, П 4, П 8, описываемые конъюнкциями видаП 1-221 ЬЕфПг-ЕЕ 1 Ызб50 П 4=2524П 8=274 первого счечика на выходе первого элемента группы элементов И 23 (фиг,З) формиру-55; ется поток П 1, состоящий из одногоимпчльса, соответствующий состоя-нию 212 г 2 з 5-1000, на выходе второго эле10 15 20 25 30 35 дами первого преобразователя кодов 9 (фиг 40 сигналов третьей группы элементов ИЛИ 22 45 (фиг. 2) представляет текущее значение унитарного кода вертикальной проекции изо 50 Пвах=11."11 - которая передается на вторую группу информационных входов комби национного сумматора 11 (фиг, 1). Таким Ь 22 ЕЬ=0100 2122 Ы 4" 1100, на выходе третьего элемента группы элементов И 23 (фиг. 3) формируется поток П 4, состоящий из четырех импульсов, соответствующих состояниям МгЕЗ 24=0010, ЬЕгЕЗЕ 4=0110, г 1227 ЗЬ=1010 и Е 1222 з 4-1110, на выходе четвертого элемента группы элементов И 23 (фиг. 3) формируется поток П 8, состоящий из . восьми импульсов, соответствующих состоян м Ьгаа=0001, .12 гаа=0011, Е 122 ЕЗЕ 4=0 1 О 1, Е 1227 ЗЪГ=0111, Е 12 зйз 24= 1 001,2122 Ъ)Ъ=1011, 7172 М 4=1101, 21222 З 24=1111. Потоки равномерно распределены и импульсы этих по-. токов не совпадают по времени друг с другом. Потоки П 1, П 2, П 4, П 8 поступают на одноименные выходы блока линейных преобразователей. На остальные выходы блока 3 (фиг, 1) поступают дизъюнкции основных потеков П 1, П 2, П 4, П 8, формируемые элементами-четвертой группы элементов ИЛИ 24 (фиг. 3), При этом на соответствующих -3, 5, 6, 7, 915 выходах блока линейных преобразователей формируются потоки водаПз=Пгч П 1 П 9=П 8 чП 1 П 1 з=П 8" П 4 чП 1 П 5=П 4 ЧП 1 П 10=П 8 ЧП 2 П 14=П 8 П 4 ЧП 2 Пб=П 4 чПг П 11=П 81 П 21 П 1 П 15=П 8.П 4 чП 2 П 1 П 7=П 4 П 2 ч П 1 П 12=П 8 чП 4Эти потоки, будучи дизъюнкциями равно-мерно-распределенных потоков, сами являются равномерно-распределенными, если не учитывать некоторых погрешностей, не прерывающих единицы младшего разряда, При полном заполнении первого счетчика 3 (фиг. 1) на выходах блока линейных преобразователей 8 (фиг, 1) формируются равномерно-распределенные потоки Пь каждый из которых содержит кол-во импульсов, соответствующее номеру выхода. Триггеры . регистра иэображения 2 (фиг, 1), соответствующие ячейкам растра, принадлежащим окружностям определенного радиуса, объе. динены в кольцевые сдвиговые регистры, при этом в кольцевом регистре второй информационный вход мультиплексора группы мультиплексоров 20 (фиг. 2), выход которого подключен ко входу соответствующего триггера группы 19 (фиг, 2), соединен с выходом предыдущего триггера группы. В условиях отсутствия импульсов на входе "Разрешение" мультиплексоры группы 20 (фиг, 2) связывают свой второй информационный вход со своим выходом, т.е. со входом соответствующего триггера, Синхровходы всех триггеров каждого кольцевого регистра объединены между собой и подключены к тому выходу блока линейных преобразователей, номер которого равен половине числа разрядов этого кольцевого регистра. Таким образом, при подаче каждого тактирующего импульса содержимое первого счетчика 3 (фиг, 1) меняется, на выходах блока линейных преобразователей 8 (фиг. 1) формируются импульсы, поступающие на синхровходы триггеров группы триггерое 19 (фиг, 2), информация в каждом кольцевом сдвигоаом регистре регистра изображения перемещается по кольцу вправо. Так как длины окружностей, которым соответствуют кольцевые сдвиговые регистры, пропорциональны радиусам этих окружностей, а линейные скорости перемещения информации в регистрах пропорциональны числам импульсов в потоках П и одновременно длинам окружностей, то угловые скорости перемещенйя компонент изображения во всех кольцевых сдвиговых регистрах одинаковы. Таким образом, пода- .ча тактирующих импульсов вызывает вращение изображения.,С выходами всехтриггеров группы 19(фиг. 2) одного столбца регистра изображения (фиг. 2) связаны входы одного элементавторой группы элементов ИЛИ 21 (фиг. 2),так что если в столбце изображения имеется хотя бы один единичный компонент изображения, то на выходе соответствующего элемента группы 21 (фиг. 2) возникает единица. Поэтому совокупность выходных сигналов второй группы элементов ИЛИ 21 (фиг. 2) представляет собой текущее значение унитарного кода горизонтальной проекции изображенияя. В ыходы второй груп и ы элементов ИЛИ 21 (фиг, 2) связаны со вхо.1), где осуществляется преобразование унитарного кода в двоичный. Таким образом, в каждый момент времени на выходах преобразователя 9 (фиг. 1), и, значит, на входах первой группы входовкомбинационного сумматора 11 (фиг, 1) имеется двоичный код горизонтальной проекции Пг иэображения.Аналогично совокупность выходных бражения, этот код вторым преобразователем кодов 10 (фиг, 1) преобразуется в двоичный код вертикальной проекции ПВ изображения, Поступающее на входы группы инверторов 17 (фиг. 1) число преобразуется в разность Пвах-ПВ, где образом, на выходе сумматора 11 (фиг, 1) формируется текущее значение функции ф(а)=Пг+Ппх - ПВ, зависящее от угла поворота а. Положение изображения, при кото10 20 25 мального значения функции ф(а) в регистр 5 (фиг, 1). Одновременно этот же сигнал поступает на первый вход второго элемента И 15(фиг. 1), открытый по второму 30 40 разрядов К первого счетчика 3 (фиг. 1) зависит от числа разрядов внешнего кольцевого сдвигового регистра, образованного в регистре изображения. Число же разрядов этого регистра равно ближайшему большому целому к произведению д В, где В - радиус внешней окружности, равный половине размера растра. Таким образом, размерность К первого счетчика определяется соотношением 2лй2. В частности, вслучаемрастра размеров 2 ВХ 28=22 Х 22 число М 6. При полном заполнении первого счетчика иэображение в регистре изображения 2 (фиг, 2) сделает половину оборота. После переполнения первого счетчика 3 (фиг. 1) ром функция ф(а) имеет минимальное значение, принимается за нормированное, При подаче тактирующих импульсов изображение поворачивается, при этом значение функции меняется. Для фиксации минимального значения функции ф (а) предусмотрен регистр минимума 5 (фиг. 1), в который в начале работы заносится максимальное число 1111, Всякий раз, когда очередное значение функции ф(а) меньше предыдущего значения, зафиксированного в регистре 5 (фиг, 1), второй компаратор 7 (фиг. 1) срабатывает и выдает на своем выходе сигнал, открывающий третий элемент И 16 (фиг. 1) по первому входу. При этом тактирующий импульс, в результате воздействия которого было достигнуто очередное положение изображения, задержанный вторым элементом задержки 13 (фиг. 1) на время переключения блоков 8, 18, 2, 9, 10, 17,11,7, поступит на второй вход третьего элемента И 16 (фиг. 1). Выходной сигнал с выхода И 16 (фиг, 1) поступает на разрешающий вход регистра минимума 5(фиг. 1), обеспечивая прием нового минивходу единичным потенциалом с инверсного выхода старшего разряда второго счетчика 26 (фиг. 4). Импульс с выхода И 15 поступает на разрешающий вход регистра угла поворота 4 (фиг, 1) обеспечивая прием в этот регистр содержимого первого счетчика 3 (фиг. 1), при котором достигнуто очередное минимальное значение функции ф(а). Таким образом, по мере вращения изображения в регистре минимума 5 (фиг. 1) фиксируется очередное минимальное значение функции ф(а) =Пг+П-ПВ, а в регистре угла поворота 4 (фиг. 1) Фиксируется содержимое первого счетчика, при котором достигнуто это минимальное значение. Число. 50 55 импульс его переполнения будет выдан во второй счетчик 26 (фиг. 4). При двухкратном заполнении первого счетчика 3 (фиг, 1) изображение сделает полный оборот, а второй счетчик 26 (фиг, 4), содержащий два разряда, получит два импульса, так что в его старшем разряде эафиксируется единица. Начиная с момента, когда изображение сделает полный оборот и в старшем разряде второго счетчика 26 (фиг. 4) зафиксируется единица, второй элемент И 15 (фиг. 1) будет закрыт по второму входу. При этом в регистре угла поворота 4(фиг. 1) будет сохраняться содержимое первого счетчика 3 (фиг, 1), при котором значение функции ф(а) минимально. При дальнейшем поступлении тактовых импульсов в блоки устройства изображение начнет совершать второй оборот, а содержимое первого счетчика вновь начнет изменяться. Когда изображение займет положение, при котором значение функции ф(а) минимально, т.е. когда содержимое первого счетчика 3 (фиг. 1) совпадает с содержимым регистра угла поворота 4 (фиг. 1), сработает первый компаратор 6 (фиг, 1), выдав единицу на первый вход первого элемента И 14 (фиг. 1), открытый по второму входу единичным потенциалом с прямого выхода старшего разряда второго счетчика 26 (фиг. 4). Импульс с выхода первого элемента И 14 (фиг. 1) поступит на первый вход первого элемента ИЛИ 30 (фиг. 4) и далее на й. - вход триггера 27 (фиг. 4). Триггер 27, перейдя в нулевое состояние, будет поддерживать элемент И 29 (фиг. 4) закрытым по второму входу так что тактирующие импульсы перестанут поступать в блоки устройства, и процессы в нем прекратятся. Импульс с выхода первого элемента И 14 (фиг. 1) поступит также на управляющий выход устройства "Конец", свидетельствуя о достижении изображением нормированного положения. Сигнал на выходе "Конец" может быть использован распознающим устройством, на которое работает рассматриваемое устройство, как сигнал о возможности организации режима обучения или распознавания. При этом нормализованное положение изображения может быть считано с группы выходов устройства, связанйой с группой выходов регистра изображения. По принятому критерию, имеется два нормализованных положения изображения, отличающихся на 180 О, При этом невозможно, установить, какое иэ них следует признать за единственное. В связи с этим оба положения должны быть использованы при обучении, При распознавании, окончательное решение может бытьпринято при совпадении решений по каж и 22, соединенных между собой по приндому нормализованномуположению. Таким ципу, изложенному на фиг, 2. Таким обраобразом, устройство должно выдать два зом, устройство обеспечивает поиск и нормализованных положения, Поэтому, по- установку нормализованного положения сле окончания режима обучения или распоз иэображения объекта, что способствует в навания, по первому положению дальнейшем повышению точности при расизображения, устройство должно принять познавании,импульс "Пуск 2", который инициализирует Формула изобретения достижение второго нормализованного Устройство для коррекции положения изображения. По импульсу "Пуск", подан изображения объекта, содержащее блок упномуна второй входэлемента ИЛИ 31,триг- равления, первый счетчик, регистриэобрагер 21 перейдет в единичное состояние, при жения, первый элемент задержки, первый этом четвертый элемент И 29 (фиг. 4) откро- выход блока управления соединен с устаноется по второму входу и тактирующие им- вочным входом первого счетчика и с входом пульсы генератора 25 (фиг. 4) вновь начнут 15 разрешения записи регистра изображения, поступать в блоки устройства. При этом изо- второй выход блока управления соединен со бражение будет продолжать поворачивать- счетным входом первого счетчика и входом ся, а в первом счетчике 3 (фиг, 1) первого элемента задержки о т л и ч а ю щ есодержимое будет изменяться до максиму- е с я тем, что, с целью расширения функцима. Затем счетчик 3 (фиг, 1) переполнится 20 ональных возможностей устройства за счет импульс его переполнения поступит во вто- обеспечения выполнения процедуры коррой счетчик 26 (фиг. 4), так что в нем устано- рекции угла поворота изображения объекта, вится информация 11. Изменение введены регистр угла поворота, регистр миинформации во втором счетчике не отразит- нимума, первый и второй компараторы, пер- ся на протекании процессов в устройстве: 25 вый и второй преобразователи кодов, иэображение. в растре регистре будет про- комбинационный сумматор, блок линейных должать поворачиваться а содержимое пер- преобразователей, группа элементов ИЛИ, вого счетчика вновь будет наращиваться. группаинверторов,второйэлементзадержПридостижениивторогонормализованногоки, первый, второй и третий элементы И, положения вновь сработает первый компа первый и второй входы блока управления ратор 6 (фиг. 1) и так же, как и при достиже- являются соответственно первым и вторым нии первого нормализованного положения, управляющими входами устройства, первая поворот иэображения прекратится и будет. группа информационных входов регистра выдан сигнал "Конец". В качестве примера изображения является группой информацина фиг. 2 показан фрагмент регистра изо онных входов устройства, первая группа инбражения, соответствующий правому верх- формационных выходов регистра нему квадранту растра размерами изображения является группой информаци 2 ЯХ 28=8 Х 8 элементов изображения, В рас- онных выходов устройства, первые входы тре указанных размеров реализуется четы- первой группы элементов ИЛИ объединены ре лопастные окружности с радиусами 40. междусобойи подключены кустановочным Я=0,5, 1,5, 2,5, 3,5 элемента. Основу растра входам регистра минимума и к первому высоставляюттриггеры группы 19(фиг, 2), объ- ходу блока управления, третий выход блока единенные в четыре сдвиговых кольцевых управления соединен с первым входом перрегистра. Каждому регистру соответствует. вого элемента И, четвертый выход блока упмультиплексор группы мультиплексоров 20 45 равления соединен с первым входом (фиг, 2). Каждому столбцу растра, и, следо- второгоэлемента И, выход первогосчетчика вательно, столбцу триггеров соответствует соединен с третьим входом блока управлеодин элемент ИЛИ группы элементов ИЛИ ния, выход первого элемента И соединен с 21(фиг. 2), Каждой строке растра и, следова- четвертым входом блока управления и являтельнострокетриггеровсоответствуетодин 50 ется, управляющим выходом устройства, элемент ИЛИ группы элементов, ИЛИ 22 . группа информационных выходов первого (фиг. 2). Триггеры группы 19 соответствуют счетчика соединена с группой информациячейкам растра, при этом триггеры, соответ- онных входов блока линейных преобраэоваствующие ячейкам растра, принадлежащим телей, с группой инфор".мационных входов окружностямодного радиуса, объединены в 55 регистра угла поворота и с первой группой кольцевые сдвиговые регистры. При техни- информационных входов первсго компараческой реализации растра размером ПХП тора, вторая группа информационных вхоэлементов осуществляется наращивание дов которого подключена к группе количества триггеров группы 19, мульти- информационных выходов регистра угла поплексоров группы 20, элементов ИЛИ групп ворота, а выход-соединен с вторым входом1785015 12 Оир.18 первого элемента И, выход третьего элемента И соединен со входом "разрешение" регистра минимума и со вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом "разрешение" регистра угла поворота, выход первого элемента задержки подключен ко входу второго элемента задержки и ко входу блока линейных преобразователей, группа информационных выходов которого соединена с вторыми входами первой группы элементов ИЛИ, выходы которой соединены с второй группой информационных входов регистра изображения; вторая группа информационных выходов которого соединена с группой входов первого преобразователя кодов, группа выходов которого соединена с первой группойД входов комбинационного сумматора, третья группа информационных выходов регистра изображения соединена с группой входов второго преобразователя кодов, группа вы ходов которого соединена с входами группыинверторов, выходы которых соединены с второй группой входов комбинационного сумматора, группа выходов которого соединена с группой информационных входов ре гистра минимума и с первой группойинформационных входов второго компаратора; вторая группа информационных входов которого подключена к группе выходов регистра минимума, а выход - соединен с 15 первым входам третьего элемента И, второйвход которого подключен к выходу второго элемента задержки,