Устройство для распознавания трековчастиц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 04. 01, 79 (21) 2707058/18-24 с присоединением заявки й 9 С 06 К 9/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 07. 07, 81) УСТРОЙС 1 ВО ДЛ РйОПОЭНАВНИН 1 РБКОВ ЧйСИЦ вс ля ноййИзобретение относится к областиавтоматики и вычислительнои техники и может быть использовано для распознавания линеиных элементов треков при обработке данных эксперимен та.Известны устройства для распозна вания треков частиц 1, содержащие многопроволочные пропорциональные камеры и блоки считывания и регистрации с пропорциональных камер. В таких устройствах для каждой проволочки строится свои канал, содержащий усилитель и триггер регистра.После прохождения импульса от сработавшей проволочки до триггера регистра информации со ех триггеров считываФтся в ЭВМ д последующей обработки.Известные устройства требуют большого объема памяти ЭВМ, а на считывание информации с пропорциональных камер затрачивается значительное время,Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для распознавания треков частиц 2, содержащее первый и второй вычислительные блоки, четыре буферных регистра, дешифра 2тор и блок формирования адреса,один иэ входов которого соединен содним выходом блока управления,. авыход - с первым входом блока обменаинформациеи, второй вход которогоподключен к выходу первого вычислительного блока, Входы последнегосоединены соответственно с выходамипервого и второго буферных рЕгистрови блока памяти, входы которого подключены к другому выходу блока управления и выходу дешифратора,входкоторого соединен с выходом второговычислительного блока и входом блокасравнения, выход которого подключенко входу блока управленияОдин извходов второго вычислительного блокасоединен с выходом третьего буферного регистра, входы первого и второгобуферных регистров и другой входблока формирования адреса подключенык одним иэ выходов блока обмена информацией.Блок обмена информацией обеспечивает логическое и электрическое сопряжение устройства с универсальЭВМ и осуществляет прием в устроство макрокоманды и передачу в ЭВМслова состояния устройства, а также З 0 обмен информацией между устройством30 и оперативной памятью ЭВМ. По каналу прямого доступа устройство взаимодействует с ЭВМ на правах процессора, а принятая из ЭВМ информациязагружается в приемные регистрыустройства.Недостатком такого устройстваявляется то, что оно позволяет производить распознавание треков только в заданной по объему и конфигурации области исследования. Распознавание элементов треков в областяхисследования, отличных от заданной,затруднено и связано со значительными затратами времени.Целью изобретения является повышение быстродействия устройства приразличных конфигурациях областейисследования,Эта цель достигается тем, что предложенное содержит пятый и шестой буферные регистры, блок сдвига кодов 20и третий вычислительный блок, выходыкоторого соединены с другим входомвторого вычислительного блока, авходы - с выходами четвертого и шестого буферных регистров. Выход пятого буферного регистра подключен кодному из входов блока сдвига кодов,выход которого соединен со входамитретьего и четвертого буферных регистров, а входы пятого и шестого буферных регистров и другой вход блока сдвига кодов подключены к другим выходам блока обмена информациеЙ,На фиг, 1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 изображена конфигурация области исследования, фиг.3 поясняет принцип построения регистров блока памяти, нафиг. 4 - принцип организации щелей,на фиг. 5 - принцип изменения конфигурации области исследования. 40Устройство содержит блок 1 обменаинформацией, четвертый, третий ипервый буферные регистры 2,3 и 4,второй вычислительный блок 5, дешифратор б, блок 7 сравнения, блок 8 памяти, первый вычислительный блок 9,блок 10 управления, блок 11 формирования адреса, второй, пятый и шестой буферные регистры 12, 13 и 14,третий вычислительный блок 15 иблок 16 сдвига кодов.Предлагаемое устройство работаетсовместно с универсальной ЭВМ и предназначено для обработки информацииот измерительо-регистрирующих системс растровым разложением, картины с трековой камеры.Устройство разпознает прямолинейные элементы треков, используяв качестве эталонов отрезки прямых,веерообразно расположенных в области 0исследования треугольной конфигурации(см.фиг,2) и проходящих через вершину этой области. В область исследования входит й линий разложениякартины растров).На фиг.2 линии 65 разложения пронумерованы: 1,11,111,К М,й, Зарегистрированныена фрагменте картины точки обозначены: А (вершина области исследования),Ь,с,б,е,Г,9,Ь,1,1,е,ар, На фиг.2обозначены также, эталоны (фщели"),при помощи которых производится распознавание элементов треков - "1","2" "3" "4" . -"1 фю 3 р 4и ,и,Основу предлагаемого устройствасоставляет логический узел распознавания, состоящий иэ блока 8 памяти и первого вычислительного блока 9.Рассмотрим принцип построениялогического узла распознавания. Информация, зарегистрированная наполе картины, ограниченном областьюисследования, отображается в устройстве на специальных регистрах блока 8 памяти, который представляетсобой массив регистров строк, каждыйиэ которых предназначен для отображения информации, зарегистрированной только на одной линии разложения. Общее число регистров равночислу линий разложения, вошедших вобласть исследования. Согласно фиг.2,общее количество регистров равно М.Исходя из треугольной конфигурацииобласти исследования, число разрядовв регистрах выбрано различным.Так, регистр при вершине содержитодин триггер, а регистр при основании области исследования - и триггеров.На фиг, 3 показан принцип организации массива регистров блока 8памяти. Номер регистра соответствуетномеру линии разложения, информацияс которой отображается этим регистром. Разряды (триггеры) .регистровобразуют столбцы, Из фиг.2 видно,что точки, зарегистрированные наодной линии разложения, имеют одинаковую координату у, а различаютсятолько координатой х, Две точки, зарегистрированные на одной линии разложения и отличающиеся по координате х на один отсчет регистрирующейсистемы, отображаются в одном регистре строк двумя соседними разрядами. Поэтому точки, зарегистрированные на разных линиях разложения(отличающиеся координатой у) и имеющие одинаковую координату х , отображаются в разных регистрах строкразрядами одного столбца. Записьинформации в разряд регистра осуществляется при совпадении сигналапо столбцу и сигнала по строке.Блок 8 памяти представляет собойтриггерное запоминающее устройствокоординатного типа с поразряднойзаписью информации.Вся совокупность разрядов регИстров строк организована в "щели",которые представляют собой аналогэталонов искомых образов. Принципорганизации "щелей" показан нафиг. 4 (показаны 4 "щели" Ч 1, Ч 2, Ч 3,Ч 4) .Анализ состояния триггеров, объединенных в "щели", производит первыйвычислительный блок 9, Выход блока 1обмена информацией соединен кодовоймагистралью для передачи информации,принятой из ЭВМ с входом блока 11формирования адреса, служащего дляформирования исполнительного адресаАн при обращении к ЭВМ для записиили выборки информации;с входом блока 16 сдвига кодов,предназначенного для сдвига кодакоординаты вершины области исследования и кодов координат точек, зарегистрированных на картине с трековойкамеры,с входом регистра 4, предназначенного для хранения кода порогадискриминации;с входом регистра 12, служащегодля хранения кода номера направления,определяющего номер "щели", в которой идентифицируются точки,с входом регистра 13, служащегодля хранения кода масштабирования(код масштабирования определяет величину сдвига кодов координат);с входом регистра 14, назначениемкоторого является хранение кода смещения середины строки,Выход блока "б сдвига кодов соединен с входами регистров 3 и 4. Регистр 2 предназначен для хранения(в общем случае - сдвинутого) кодакоординаты вершины области исследования. Регистр 3 служит для приемакодов координат точек, зарегистрированных на картине с трековой камеры,Выходы регистров 2 и 14 соединенысо входами вычислительного блока 15,предназначенного для формированиякода середины строки.Выходы регистра 3 и вычислительного блока 15 соединены со входамивычислительного блока 5, выход которого подключен ко входам блока 7 сравнения и дешифратора б, выходы которого подсоединены ко входам столбцов(см,фиг.3) блока 8 памяти, ко входам строк которого подключены шиныодного из выходов блока 10 управления.Выходы триггеров блока 8 памяти,организованные в "щели" (см.фиг.4),подключены ко входам вычислительного блока 9, другие входы которогосоединены с выходами регистров 4 и12.Второй выход блока 10 и выходыблоков 9 и 11 подключены ко входамблока 1 обмена информацией.Предлагаемое устройство работаетследующим образом.При готовности к работе устройствоформирует сигнал запроса в системупрерывания ЭВМ и формирует на информационных шинах программного каьаламашины слово состояния. Обрабатываяпрерывание, ЭВМ принимает слово состояния, анализирует его и в случаеисправности устройства передает5 в последнее макрокоманду. Управлениеработой устрОйства ЭВМ,осуществляетпосредством макрокоманд. Выполнениемакрокоманды устройством - процедура.Перед засылкой в устройство макрокоманды основная программа обработки 1 Опроизводит в оперативной памяти ЭВМподготовку исходных данных для процедуры (константы, адреса хранениясписков кодов зарегистрированных точек и т.п.). Эти данные помещаютслв Фиксированную по объему и расположению и доступную устройству область оперативной памяти и имеютзаранее установленную структуру. Также в фиксированную область памяти 20 устройство помещает результаты обработки. В процессе выполненияпроцедуры устройство взаимодействует с ЭВМ по каналу прямого доступав память автономно (беэ участия 25 программы) на правах процессора, Закончив процедуру, устройство вновьформирует сигчал в систему прерывания ЭВМ и т.д.Код смещения середины К-й строки ЗО принимается в регистр 14. Эта информация выбирается иэ ЭВМ один разна строку.Собственно селекция осуществляется следующим. образом. По заданномуадресу из оперативной памяти ЭВМвыбирается код координаты первой попорядку точки, зарегистрированнойна К-й линии разложения. С выходаблока 16. сдвига кодов сдвинутый кодкоординаты заносится в. регистр 3.40 С выхода регистра 3 информация поступает на вход вычислительного блока5, на другой вход которого поступаетинформация с выхода вычислительногоблока 15. В процессе селекции точек 45 по К-й строке на выходе блока 15 будет сформирован код координаты середины строки.Приняв макрокоманду, устройствочерез блок 1 обмена информацией пос ледовательно выбирает из ЭВМ и заносит в буферные регистры информацию,неизменную в процессе выполнениявсей процедуры: в первый регистр 4принимается код пороГа дискриминации,в регистр 2 через блок 16 сдвига 55 кодов заносится код координаты вершины области исследования, - а врегистр 13 принимается код масштабирования.После приема указанной выше ин формации устройство переходит кселекции точек, принадлежащих области исследования. По заложенному вработу устройства алгоритму селекция точек и загрузка блока 8 памяти б 5 производятся построчно, начиная со5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 следующей строки после вершины. Приэтом действия, выполняемые устройством, для каждой строки идентичны.Поэтому для К-й строки из оперативной памяти ЭВМ выбираются адресначала списка кодов координат точек,зарегистрированных на К-й линии разложения, который заносится в счетчик блока 11 формирования адреса,адрес конца того же списка, которыйпринимается в регистр блока 11 формирования адреса. На выходе блока 5формируется код разности между кодом координаты середины К-й строкии кодом координаты 1-й по порядкуточки, зарегистрированной на К-йлинии разложения.Если код полученной разности поабсолютной величине меньше или равен наперед заданному для К-й строкизначению, то считается, что такаяточка принадлежит области исследования.При выполнении данного условия,проверку которого осуществляетблок 7 сравнения, код полученной разности дешифрируется дешифратором б,на одном из выходов которого формируется рабочий сигнал. Так как выходы дешифратора соединены с входамистолбцов регистров блока 8 памяти,то на одной из шин управления постолбцам присутствует сигнал. Вэто же время на К-й шине управленияпо строкам также присутствует рабочий сигнал,В триггер, где совпадают сигналыпо строке и столбцу, производитсязапись "1", При этом к содержимомусчетчика, где хранится исполнительный адрес, прибавляется "1", и поэтому адресу производится выборкаиз ЭВМ кода координаты следующейточки. Этот цикл продолжается досравнения исполнительного адреса садресом конца списка, после чегопроисходит переход к селекции точек по (К+1)-й строке,Таким образом, осуществляетсяселекция точек, принадлежащих области исследования, и отображение ихв блоке 8 памяти.После загрузки информации в блокпамяти 8 вычислительный блок 9 осуществляет анализ количества точекв "щелях" и сравнение с порогомдискриминации Р, Если в результатеанализа для Р "щели" выполняется уселовиер вр )где Ер - число точек (взведенныхтриггеров) в р -й "щели";Р - порог дискриминации,то такая "шель" выделяется как элемент. При этом в фиксированную область памяти ЭВМ через блок 1 выводится число точек в Р -ой "щели"и номер "щели" Ч, который соотнесен с углом наклона элемента трека. В режиме идентификации точек, составивших выделенный элемент, алгоритм работы устройства во многом совпадает, Отличие заключается в том, что в моменты загрузки очередной точки в блок 8 памяти вычислительный блок 9 анализирует число точек в "щели", номер которой хранится в регистре 12. Код номера "щели"выбирается из памяти ЭВМ один раз за процедуру, Если в результате загрузки очередной точки в блок 8 памяти число точек в заданной "щели" увеличилось, то эта точка считается принадлежащей элементу, Адрес хранения кода координаты этой точки в памяти ЭВМ записан в блоке 11 формирования адреса. Таким образом, устанавливается однозначное соответствие между точками, принадлежащими выделенному элементу, и адресами хранения кодов координат этих точек в памяти ЭВМ.Введение в предлагаемое устройство блока сдвига кодов и пятого и шестого регистров сделало возможным производить сдвиг кодов координат в соответствии с требованиями обработки, Сдвиг кода координаты вершины и кодов координат точек, зарегистрированных на поле картины, на одно и то же число разрядов позволяет изменять для логического узла распознавания цену отсчета регистратора, А это, в свою очередь, позволяет изменять раствор угла при вершине области исследования, Сдвиг кодовкоординат .вершины области исследования и измеренных точек в сторонумладших разрядов приводит к загрублению разрешающей способности логического узла распознавания устройства и пропорциональному расширению области исследования, а сдвигв сторону старших разрядов - к сужению области и повышению точности.Этим достигается возможность реализации такого алгоритма исследованиякартины, когда значительная частьобработки информации производится сминимально допустимой точностью врасширенных областях исследования,а при необхоцимости более детального анализа события область исследования может быть сужена и точностьповышена,В результате сокращаются затратывремени на исследование картины,что приводит к повышению производительности устройства,Формула изобретения Устройство для распознавания треков частиц, содержащее первый и второй вычислительные блоки, четыре буферных регистра, дешифратор и блок формирования адреса, один извходов которого соединен с однимвыходом блока управления,а выход -с первым входом блока обмена информацией, второй вход которого подключен к выходу первого вычислительного блока, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго буферных регистрови блока памяти, входы которого подключены к другому выходу блока управления и выходу дешифратора, вход которого соединен с выходом второговычислительного блока и входом блокасравнения, выход которого подключенко входу блока управления, один извходов второго вычислительного блокасоединен с выходом третьего буферного регйстра, входы первого и второго буферных регистров и другойвход блока формирования адреса под-ключены к одним из выходов блока обмена информацией, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышениябыстродействия устройства, оно содержит пятый и шестой буферные регистры, блок сдвига кодов и третийвычислительный блок, выходы которогбсоединены с другим входом второговычислительного блока, а входы - свыходами четвертого и шестого буферных регистров, выход пятого буферного регистра подключен к одномуиз входов блока сдвига кодов, выходкоторого соединен со входами третьегои четвертого буферных регистров, авходы пятого и шестого буферных регистров и другой вход блока сдвигакодов подключены к другим выходамблока обмена информацией.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе15 1, Никитюк Н.М. и др. Новыйспособ регистрации информации с координатных пропорциональных камер.Препринт Объединенного институтаядерных исследований, Дубна, 1977,20 с. 15.2 Авторское свидетельство СССРМ 546909, кл. 6 06 К 9/00, 1974845165 Киселевнта Корре оставитель ехред 3. Л. Иван Редактор Л. Уте аказ 4168/4 ПП "Патентф, г. Ужгород, Ул. Проектная фил Тираж 745 НИИПИ Государственног по делам иэобретений 3035, Москва, Ж, РПодписноекомитета СССРи открытийушская наб., д. 4/5