Устройство для считывания графической информации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК аи 129201(51) 4 0 г;1":г;1 ОПИСАНИЕ ЗОБРЕТ АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретениетельной технике,автоматическим усния координат элепринцип действияизмерении времени ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАИИтносится к вычисл полунаения,н на астности к оиствам счинтов изображ оторых осно распростран и ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Инстики АН БССР(56) АвторВ 959110,Авторско9 1084837,ультразвуковои волны в различных с дах, и может быть использовано в а матизированных системах обработки информации в машиностроении и картографии. Цель изобретения состоит в упрощении устройства, для чего в него введены два блока умножения, элементы задержки, ИЛИ, НЕ, счетчик, при этом изменился метод обработки информации, суть которого состоит в определении ьХ и ь 7, для каждой точки двухмерного массива, определении произведений ьХ, ьУ и ьХ д 7; и сравнении этих произведений с заданной точностью. В процессе такой обработки координаты характерных точек поступают на выход устройства для ввода в ЭВМ, а координаты точек, лежаих на прямолинейных участках кривой, а выход устройства не поступают и в ЭВМ не вводятся. 2 ил.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к полуавтоматическим устройствамсчитывания координат элементов изображения с документов, принцип действия которых основан на измерении времени распространения ультразвуковойволны в различных средах, и можетбыть использовано для преобразованиясложной графической информации н цифровую форму с последуюцим вводом еев ЭВМ,Цель изобретения - упроцение устройства.15На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства для считыванияграфической информации, на фиг. 2кривая для пояснения работы устройства,Устройство для считывания графической информации содержит планшет 1, на взаимно перпендикулярных сторонах которого установлены линейные 25 координатные микрофоны 2 и 3, подключенные к блокам 4 и 5 преобразования координат, выходы которых соединены с одними из входов триггеров 6 и 7, первый электроакустический преобразователь 8, акустически связанный с линейными координатными микрофонами 2 и 3, второй электроакустический преобразователь 9,акустически связанный со звукоприемником 1035 и подключенный к блоку 11 коррекции, выход которого соединен с одним из входов элементов И 12 и 13, распределитель 14 импульсов, первый выход которого соединен с первым электро- акустическим преобразователем 8 и другими входами триггеров 6 и 7, выходы которых соединены с другими входами элементов И 12 и 13, выходы которых подключены к входам счетчиков 15 и 16, второй выход распределителя 14 импульсов соединен с входом блока 11 коррекции и с электроакустическим преобразователем 9Первый вход коммутатора 17 подключен к выходам счетчиков 15 и 16, а выход является выходом устройства. Первый регистр 18 выходом соединен с вторым входом коммутатора 17 и первыми входами первого 19 и второго 2055 блоков вычитания. Второй регистр 21 подключен первым входом к выходам счетчиков 15 и 16 и к второму входу блока 20 вычитания, выходом соединен с первым входом регистра 18 и с вторым входом блока 19 вычитания.Выходы первого формирователя 22 сигналов подключены соответственно к первому входу второго формирователя 23 сигналов, к входам элементов И 24 и 25, выходы которых подключены к входам распределителя 14 импульсов, выход элемента И 24 соединен с вторым входом Формирователя 23 сигналов. Выходы блоков 4 и 5 преобразования и третий выход распределителя 14 импульсов подключены к входам элемента И 26, выход которого соедйнен с первым входом элемента И 27, другой вход которого подключен к выходу элемента И 25.Устройство содержит также элементы И 28 и 29, блок 30 сравнения, блок 31 синхронизации, первый 32 и второй 33 блоки умножения, первый 34 и второй 35 элементы ИЛИ, элементы 36 и 37 задержки, счетчик 38,эле,мент НЕ 39, первую 40 и вторую 41 группы элементов И. 11 ричем первый выход блока 19 вычитания подключен к первому входу блока 32 умножения, выход которого с первым входом блока 30 сравнения, Первый выход блока 20 вычитания подключен к первому входу блока 33 умножения, выход которого подключен к второму входу блока 30 сравнения, первый выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 34, второй вход которого подключен к выходу формирователя 23 сигналон. Выход элемента ИЛИ 34 подключен к первому управляющему входу коммутатора 17, подключенного вторым ф управляющим входом к выходу элемента И 27, первому входу элемента ИЛИ 35 и через элемент 36 задержки к второму входу регистра 18.Второй выход блока 30 сравнения подключен к .второму входу элемента ИЛИ 35, выхоц которого через элемент 37 задержки подключен к второму входу регистра 21, Выход элемента И 28, первый вход которого подключен к первому входу элемента И 29 и к выходу элемента И 26, соединен с первым входом счетчика 38, другой вход которого соединен с выходом формирователя 22 сигналов. Первый выход счетчика 38 подключен к одному из входов первой группы 40 элементов И, выход которой соединен с третьим входом регистра 18, второй выход счет чика 38 соединен с одними из входов второй группы 41 элементы И, выход которой соединен с третьим входом регистра 21. Другие входы групп 40 и 41 элементов И подключены к выходам 5 счетчиков 16 и 15.Третий выход счетчика 38 соединен с вторым входом элемента И 29, выход которого соединен с входом блока 31 синхронизации, и через элемент НЕ 39 подключен к второму входу элемента И 28, Третьи входы элементов И 28 и 29 подключены к выходу элемента И 24, соответствующие выходы блока 31 синхронизации - к входам синхроимпульсов блоков 19 и 20 вычитания, блоков 32 и 33 умножения и блока 30 сравнения.Устройство работает следующим образом.20В устройстве реализуются два режима работы - дискретный и непрерывный. Режим работы устройства задается органами управления - кнопка 25 ми Кн 1 и Кн 2 на входе формирователя 22 сигналов (фиг. 1), Дискретный режим работы устройства осуществляется включением Кн 1, при этом Кн 2 выключена. В непрерывном режиме обе кнопЗО ки включены.Рассмотрим работу устройства в дискретном режиме. Электроакустический преобразователь 8 (съемник координат) помещают на рабочем поле планшета 1 и нажимают при этом Кн 1, из35 формирователя 22 сигналов в распределитель 14 импульсов и на элемент И 27 поступает через элемент И 25 сигнал о работе устройства в дискрет-ном режиме и формирует такты .работы устройства.В первом такте сигналом с второго выхода распределителя 14 импульсов запускается электроакустический преобразователь 9 и разрешается автоподстройка генератора тактовой частоты (не показан) блока 11 коррекции. После того, как звуковой сигнал, излучаемый электроакустическим преобразова- телем 9, достигает звукоприемника 10, на выходе последнего появляется сигнал, который осуществляет подстройку генератора тактовой частоты блока 11, на чем такт коррекции заканчивается, и частота генератора соответствует текущим климатическим условиям.Во втором такте распределитель 14 импульсов запускает (сигналом сперного выхода) электроакустический пре- образователь 8 и триггеры б и 7 устанавливаются в единичное состояние, чем разрешается поступление тактовых импульсов из блока 11 в счетчики 15 и 16 через элементы И 12 и 13. В момент, когда звуковой сигнал, излучаемый электроакустическим преобразователем 8, достигает определенного микрофона 2(3),на его выходе появля-ется сигнал, который пройдя блок 4(5) преобразования устанавливает триггер б(7) в нулевое состояние и тем самым прекращает поступление тактовых импульсов через элемент И 12( 13) на вход счетчика 15 ( 16) .Содержимое счетчиков 15 и 16 соответствует координатамсчитываемой точки. Одновременно с поступлением сигналов с блоков 4 и 5 преобразования и сигнала с третьего выхода рас,пределителя 14 импульсов на выходе элемента И 26 появляется сигнал, который, пройдя элемент И 27, разрешает выдачу информации в ЭВМ через. коммутатор 17, С окончанием этого такта устройство переходит в исходное состояние и готово к съему координат очередной точки изображения,В непрерывном режиме работы устройства оператор помещает электро- акустический преобразователь 8 на рабочем поле планшета 1 в точку обводимого контура иэображения и на,жимает Кн 1 и Кн 2. При включенных Кн 1 и Кн 2 формирователь 22 формирует сигнал о работе устройства в непрерывном режиме, который поступает через элемент И 24 в распределитель 14, формирователь 23 сигналов и на вход элементов И 28 и 29. В непрерывном режиме работы устройства электроакустический преобразователь 8 излучает ультразвуковые волны непрерывно с определенной частотой.Распределитель 14 импульсов организует следующие такты работы устройства. Первый такт работы аналогичен описанному выше. Во втором такте распределитель 14 запускает электроакустический преобразователь 8 и триггеры 6 и 7 устанавливаются в единичное состояние, чем разрешается поступление тактовых импульсов из блока 11 в счетчики 15 и 16 через элементы И 12 и 13. В момент, когда звуковой сигнал, излучаемый электроакустическим преобразователем 8, дости 1292019гает определенного микрофона 2(3),на его выходе появляется сигнал, который, пройдя блок 4(5) преобразования, устанавливает триггер 6(7) внулевое состояние и тем самым прекращает поступление тактовых импульсовчерез элемент И 12(13) на вход счетчика 15(16). Содержимое счетчиков15 и 16 соответствует координате считываемой точки.Одновременно с поступлением сиг-налов с блоков 4 и 5 преобразованияи сигнала с третьего выхода распределителя 14 на выходе элемента И 26появляется сигнал, который через элемент И 28 поступает на вход счетчика38. В результате сигналом с первогосчетчика 38 разрешается запись координат первой считываемой точки черезгруппу элементов И 40 в регистр 18.При снятии координат второй точкиизображения сигналом с второго выхода счетчика 38 разрешается записькоординат через группу элементов 25И 41 в регистр 21. В результате снятия координат третьей точки сигналомс третьего выхода счетчика 38 разрешается поступление сигнала на входблока 31 синхронизации через элементИ 29, а также через элемент НЕ 39запрещается дальнейшее поступлениесигналов через элемент И 28 на входсчетчика 38. При этом на выходах блока 31 синхронизации поочередно форми 35руются управляющие тактовые импульсц,которые обеспечивают обработку считанной информации при непрерывном ре-жиме.Суть метода обработки информациив непрерывном режиме, заложенного впредлагаемом устройстве для считывания графической информации, состоит в определении ьХ , дУ; для каждой точки двухмерного информационного массива, определении произведений дХ. ьУ , и ьХ дУ, и срав -ненни этих произведений с заданнойточностью, где аХ, =Х. -Х ; дХнаты начальной (или информативной),д-й и (-1)-й точек соответственно.Иными словами, реализуется с заданной точностью критерий выборки в соответствии с выражениемьХ ьу, =ьХ ьу; При этом точность (или погрешность) сравнения задается оператором длиной разрядной сетки сравниваемых произведенийьХ,. дУ ьХ дУУстранение избыточности вводимой двухмерной информации осуществляется в реальном масштабе времени в процессе анализа текущих координат. При этом выявляются прямолинейные участки кривой. Точки перехода иэ криволинейного участка в прямолинейный, и наоборот, считаются характерными точками данной кривой. В процессе такой обработки координаты характерных точек поступают на выход устройства для ввода в ЭВМ, а координаты точек, лежащих на прямолинейных учасках вводимой кривой, на выход устройства не поступают и в ЭВМ не вводятся.Для анализа формы вводимой кривой в устройстве определяются элементарные приращения координат Х и У у каждой последующей точки относительно предыдущей, для чего координаты первой точки А , записываются в регистр 18, второй точки А - в регистр 21, координаты третьей точки А содер"оя жатся в счетчиках 15 и 16, при этом в блок 19 вычитания поступают координаты из регистров 18 и 21, в блок 20 - из регистров 18 и 21, а в блок 20 - из регистра 18 и счетчиков 15 и 16. Блок 19 вычитания определяет разности дХ =Хд -Х и аУ =У -Удо доодо оо а блок 20 вычитания - разности ЬХ,=Хдор -Хдоо ф 4 до 2 УдооЗначения ьХ, и ьУ. поступают в блок 33 умножения, а значения аХ и ьУ, - в блок 32 умножения, причем на выходе блока 33 получается произведение ьХ, ьУ , а на выходе блока 32 умножения - произведение ьХ ьУ, Сравнивая между собой значения дХ ьУ и дХ ьУ можно определить, лежат точки. А , АА, на одной прямой или нет. При неравенстве произведений ьХ ьУ и дХ ьУ, дается разрешение на вывод координат точки А в ЭВМ, а также перезапись координат точки А, в регистр 18, а точки А - в регистр 21, при этрм координаты точки Астираются.При обнаружении признака прямолинейного участка координаты каждой последующей точки на этой кривой со- гпоставляются с координатами начальнойточки участка А 5, этим достигаетсявысокая точность анализа и исключается ошибочное представление криволинейных участков с большим радиусомкривизны прямолинейными. При обнаружении криволинейного участка координаты каждой последующей точки на этойкривой анализируются с координатамикаждой предыдущей точки, и при вы.полнении условия неравенства координаты предыдущей точки передаются в ЗВМ.При этом количество выводимых точекна единицу длины участка кривой зависит от кривизны участка и величины координатй.Сигнал а с первого выхода блока 31синхронизации разрешает ввод координат точек А, , А , А , А, в бло 00 Ф 01 5 005ки 19 и 20 вычитания соответственно,при этом блок 19 определяет разностькоординат А , -А, , а блок 20 А , -А,На первом и втором выходах блоков19 и 20 вычитания формируются сигналы, соответствующие значениям ьХ,дУ, дХ , дУ , которые поступают навходы блоков 32 и 33 умножения, гдепо сигналу 8 с второго выхода блока31 синхронизации определяются значения произведений ьХ дУ и дХ дУ1Результаты вычислений в блоках 32и 33 умножения поступают в блок 30сравнения, где по сигналу 6 с третьего выхода блока 31 синхронизации онисравниваются.В данном случае результатом является сигнал неравенства, который через элемент ИЛИ 34 поступает в коммутатор 17, тем самым разрешая передачу координат точки А, находящейся в регистре 18, в ЗВМ. Далееэтот же сигнал, пройдя элемент 36задержки, разрешает перезапись координат точки А,из регистра 21 в регистр 18. Кроме того, сигнал неравенства с элемента ИЛИ 34 поступаетчерез элемент ИЛИ 35 и элемент 37,время задержки которого больше времени задержки элемента 36, в регистр21, чем разрешает перезапись координат точки А 05 из счетчиков 15 и 16в регистр 21, при этом координатыточки А в регистре 21 автоматичес 01ки стираются.55При снятии координат очереднойточки А, дальнейшая ее обработкапроизводится аналогично описанномувыше,При съеме координат точки А проо изведения д Х аУ и аХ дУ равны.1 3 1 Сигнал равенства с второго выхода блока 30 сравнения через элемент ИЛИ 35 и элемент 37 задержки поступает на управляющий вход регистра 21 н разрешает перезапись координаты точки Аиэ счетчиков 15 и 16 в регистр 21.В следующем цикле съема в счетчиках 15 и 16 содержатся координаты точки А, как и ранее производятся определения разностей в блоке 19 А,-А, и в блоке 20 А-А определяют 1.н произведения ьХ аУ и аХ аУ1 "5 ю 2 где дХ, =ХА -Х , дХ =ХА -ХА 04 лоан 5А 06 А 0504 Л 05 4 05 05Далее производится сравнение произведений. В этом случае на выходе блока 30 сравнения появляется сигнал который разрешает через элемент ИЛИ 34 выдачу в ЭВМ координаты точки АО 2 из ;регистра 18, через элемент 36. задержки перезапись коОрдинаты точки А, иэ регистра 21 в регистр 18 и через элемент ИЛИ 35 и элемент 37 задержки перезапись координаты точки А, со счетчиков 15 и 16 в регистр 21. Далее устройство работает, как описано выше, 1По окончании ввода кривой, т.е, съемник координат снят с рабочего поля планшета, контакты Кн 1 размыкаются и сигнал с формирователя 22 поступает в формирователь 23, где формируется сигнал окончания съема 5 представ" ляющий собой два последовательных импульса, причем первый импульс через элемент ИЛИ 34 поступает на коммутатор 17, разрешая вывод координаты А в ЭВМ, затем с выхода элемента 36 задержки поступает на управляющий вход регистра 18, разрешая перезапись координат точки А, в регистр 18. Второй импульс окончания съема через элемент ИЛИ 34 разрешает выдачу в ЭВМ через коммутатор 17 содержимого регистра 18, т.е. координаты точки А, . Одновременно с этим сигнал.с формирователя 22 поступает на второй вход счетчика 38, который устанавливается в нулевое состояние, врезультате чего устройство готово к съему координат точек очередной кривой. Процесс анализа вводимой кривойкоординат точек приведены в таблице.10 1292019 Результат срав ненияв блоке30 Перезапись регистра 21 в регистр18 Перезапись из ВыСодержимое водв ЭВИ 20 счетсчетчиков 15 и 16 в регистр 18 чиков15 и 16 А Ааа Ао 1 Ао 1 Ао 4 - Аая Аа - Ао Ао - Ао 4 Ао 1 ао Аозн оа о Аоя А Аа а 4 Аоь Аоо Аоо оВ Аа 1 Ао 4 Аоь АоА 1 о Аа 8 Аоа аа ая ач о 11 Ааэ Ао,А А - А 13 12 А, - А А - А 15 13 А - А 14 1 О- А А, - А 1 А А,А А А 16 А,Конец Результат вычитания в блоке АФ Аоо Ао Ао 1 Аоз А о 2 Ао 4 Ао Аа Ао 4 В предлагаемом устройстве в качестве критерия выборки характерных точек информационного массива используется неравенство произведений приращений по ортогональным координатам, в отличие от неравенства частных делений приращений в известном устройстве. Это позволяет упростить структуру устройства, так как для реализации блоков умножения требуется в 1, 2-1,5 раза меньше аппаратурных затрат, чем для реализации блоков деления, приблизительно в это же количество раз уменьшить временные затраты на выполнение функции умножения по сравнению с функцией деления,отказаться от блока управления, имеющегося в известномустройстве, таккак значения множителя и множимогов предлагаемом устройстве могут бытьлюбыми, в том числе равными нулючтотакже упрощает устройство, однакоснижает несколько быстродействиеустройства при обработке ппямых линий, параллельных одной из осей координат, Непосредственная запись двухпервых точек каждого нового информационного массива без определенияприращений и дальнейшего их анализаповышает быстродействие предлагаемого устройства при начале ввода каждого информационного массива. Формула изобретения 35 Устройство для считывания графиЮ ческой информации, содержащее планшет, на взаимно перпендикулярных сторонах которого установлены линейные координатные микрофоны, подключенные к входам блоков преобразования координат, выходы которых соединены с одними из входов первого и второго триггеров, первый электроакустический преобразователь, акустически связанный с линейными координатными микрофонами второй электроакустический преобразователь, акустически связанный со звукоприемником, выход которого подключен к первому входу блока коррекции, второй вход которого соединен с вторым электроакустическим преобразователем, а выход - с одними из входов первого и второго элементов И, распределитель импульсов, первый выход которого подключен к первому электроакустическому преобразователю и к другим входам первого и второго триггеров, выходы которых соединены с другими входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго счетчиков, второй выход распределителя импульсов соединен с вторым входом блока коррекции, коммутатор, первый вход которого подключен к выходам первого и второго счетчиков, а выход является выходом устройства, первый регистр, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, и с первыми входами первого и второго блоков вычитания, второй регистр, первый вход которого, соединенный с вторым входом блока вычитания, подключен к выходам первого и второго счетчиков, выход второго регистра соединен с первым входом первого регистра и с вторым входом первого блока вычитания, первый формирователь сигналов, выходы которого подключены соответственно к первому входу второго формирователя сигналов и к входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены с входами распределителя импульсов,выход третьего элемента И подключенк второму входу второго формирователя сигналов, выходы блоков преобразования и третий выход распределителя импульсов соединены с входамипятого элемента И, выход которогоподключен к первому входу шестогоэлемента И, второй вход которого соединен с выходом четвертого элементаИ, седьмой и восьмой элементы И, блоксравнения и блок синхронизации,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит первый и второй. блоки умножения,первый и второй элементы ИЛИ; первыйи второй элементы задержки, третийсчетчик, элемент НЕ, первую и вторуюгруппы элементов И, первый выход первого блока вычитания подключен кпервому входу первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второйвход которого подключен к выходу второго блока умножения, первый вход которого соединен с первым выходом второго блока вычитания, второй выходкоторого подключен к второму входупервого блока умножения, а второйвход второго блока умножения соединен с вторым выходом первого блокавычитания, первый выход блока сравнения подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второгоформирователя сигналов, а выход - свходом первого элемента задержки,с первым входом второго элемента ИЛИи с третьим входом коммутатора, чет"вертый вход которого подключен к выходу шестого элемента И, выход первого элемента задержки соединен свторым входом первого регистра, второй выход блока сравнения подключенк второму входу второго элемента ИЛИ,выход которого соединен через второйэлемент задержки с вторым входом второго регистра, первые входы седьмогои восьмого элементов И подключены квыходу пятого элемента И, выход седьмого элемента И соединен с первымвходом третьего счетчика, второй входкоторого подключен к одному из выходов первого формирователя сигналов,первый выход третьего счетчика соединен с одними из входов первой группы элементов И, выход которой подклю"чен к третьему входу первого регистра,1292019 каз 274/50 Тираж 673 Подписно Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 второй выход третьего счетчика соединен с одними из входов второй группыэлементов И, выход которой подключенк третьему входу второго регистра,другие входы первой и второй групп 5элементов И соединены соответственнос выходами первого и второго счетчиков, третий выход третьего счетчикаподключен к входу элемента НЕ и к второму входу восьмого элемента И.,выход которого соединен с входомблока синхронизации, выходы которого подключены к соответствующим входам синхроимпульсов блока вычитания,блоков умножения и блока сравнения,а выход элемента НЕ соединен стретьим входом седьмого элемента И.