Устройство для нормализации изображений

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 9) (Ц) 9/3 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСГВУ(21) (22) (46) инст (72) (53) (56) У 85 о жит блокгистр 3мент ИЛИ томатиможет ки изо еме ие ус риггерлючи 1-схе блок дставлена бло Фиг,2 - схема фиг,3 - схемана фиг.4 - с зуль правля ма рея (фиг.4 задер 6 такто) содерки, счетых имГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 4 136935/24-2414.10.8607,02,89, Бюл, У 5Таганрогский радиотехническийтут им. В.Д.КалмыковаЮ,Н,Ефимов и Ю,А,Поваляев681.327.12(088.8)Авторское свидетельство СССР634, кл. С Об К 9/36, 1979.торское свидетельство СССР177 1, кл, С 06 К 9/36, 1984,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НОРМАЛИЗАЦИИИЗОБРАЖЕНИЙ(57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительнойтехники и может быть использованодля обработки изображений, Цель избретения - упрощение устройства.Указанная цель достигается в устройстве, содержащем регистр масштаба, счетчик, элемент ИЛИ, элементыИ, триггер и блок управления, тем,что в него введены управляющий регистр, мультиплексоры, элемент задержки, первая и вторая группы клюИзобретение относится к аке и вычислительной техникебыть .использовано для обрабображений.Цель изобретения - упрощеройства.На фиг,1 преустройства; науправления; нающего регистра;гистра результата. чеи и регистр результата, один информационный вход которого являетсяинформационным входом устройства,другие информационные входы соеди"иены с выходами первой и второйгрупп ключей. Первые входы ключейкаждой группы соединены с выходамисоответствующих мультиплексоров. Втрые входы ключей первой группы, соединенные с первым управляющим входом регистра результата, подключены кпервому выходу триггера, второй выходкоторого соединен с вторыми входамиключей второй группы и с вторым управляющим входом регистра результата. Третий управляющий вход посленего, соединенный с первым управляющим входом регистра масштаба и установочным входом счетчика, подключенк первому выходу блока управления,второй выход которого соединен сосчетным входом счетчика, вторым управляющим входом управляющего регистра и входом элемента задержки,выход которого подключен к первомувходу мультиплексоров. з.п.ф-лы,4 ил Устройство (фиг.1) соде управления, счетчик 2, р асштаба, элементы И 4, эл управляющийрегистр 6,адержки, мультиплексоры 8 ключи 10 первой группы,торой группы и регистр 12 ата. Блок 1 управлени жит элементы 13 и 1 ик 15, генератор 13 14569пульсов, триггер 17, элемент ИЛИ 18,первый 19, второй 20 и третий 21 ключи и управляющие входы 22.Управляющий регистр 6 (фиг.З)содержит триггеры 23, элементы ИЛИ 524 и инвертор 25,Регистр 12 результата (Фиг.4)содержит триггеры 26, элементы ИЛИ27,инвертор 28, мультиплексоры 29и ЗО, элементы ИЛИ 31 и 32.10Выходы блока 1 управления подключены к входам счетчика 2, регистра 3 масштаба, управляющего регистра 6, элемента 7 задержки, триггера9,регистра 12 результата, одноименные выходы счетчика 2 и регистрамасштаба 3 связаны с входами элементов И 4, другие входы которых соединены с инверсными выходами младших разрядов счетчика 2, а выходыподключены к входам элемента ИЛИ 5,выходы управляющего регистра 6 связаны с первыми входами мультиплексоров 8,выходы элемента ИЛИ 5 подключены к вторым входам мультиплексоров 8, выход элемента 7 задержкисоединен с третьими входами мультиплексоров 8, выходы мультиплексоров 8 соединены с первыми вхоцами ключей 10 первой группы и30с первыми входами ключей 11 второйгруппы, прямой выход триггера 9 под-ключен к вторым входам ключей 10первой группы и к входам регистра 12результата, инверсный выход тригге-, 35ра 9 соединен с вторыми входами ключей 11 второй группы и с входом регистра 12 результата, выходы каждого ключа 10 и 11 первой и второйгрупп подключены к входам регистра 4012, входы устройства соединены свходами блока. 1 управления и входамирегистра 12 результата, вход "Пуск"подключен к входу элемента 13 задерж-.ки блока 1 управления (Фиг.2), к 45входу установки в "О" счетчика 15 ик входу элемента ИЛИ 18,.выход элемента 13 задержки соединен с входомэлемента 14 задержки, с входами ключей 20 и 21, с входом установкисчетчика 2 в состояние "1111", свходом приема информации в регистре 3 масштаба, с входом установкив "0" управляющего регистра 6, с вхо.дом приема информации в регистре12, выход элемента 14 задержки связан с единичным входом триггера.17, выход счетчика 15 подключен квходу элемента ИЛИ 18, выход кото 78 4рого подключен к нулевому входу триг- гера 17, прямой выход триггера 17 соединен с входом ключа 19, второй вход которого связан с выходом генератора 16 тактовых импульсов, выходключа 9 подключен к входам счетчика 2, управляющего регистра 6, элемента 7 задержки, счетчика 15, выходы ключей 20 и 2 1 соединены с входами триггера 9, входы установки направления масштабирования "Гор" и "Берт" связаныс входамиключей 20 и 2.Первые входы всех элементов ИЛИ 24 подключены к выходу элемента 13 задержки (Фиг.З), второй вход нижнего элемента ИЛИ 24 через инвертор .25 соединен с выходом ключа 19, вторые входы остальных элементов ИЛИ 24 связаны с инверсными выходами предыдущих первых триггеров 23, синхровходы всех первых триггеров 23 и единичный вход нижнего первого триггера 23 подключены к выходу ключа 19, прямые выходы первых триггеров 23 соединены с единичными входами последующих первых триггеров 23 и с входами мультиплексоров 8.Первые входы элементов ИЛИ 27 триггерных ячеек, входящих в горизонтальные ряды (фиг.4), соединены с выходами ключей 10 первой группы, вторые входы элементов ИЛИ 27 триг-, герных ячеек, входящих в вертикальные ряды, соединены с выходами ключей 11 второй группы, третьи входы элементов ИЛИ 27 соединены с выходом элемента 13 задержки,. выходы элементов ИЛИ 27 связаны с синхровходами вторых триггеров 26, входы каждого второго триггера 26 через мультиплексоры 29 и 30 и через элементы ИЛИ 31 и 32 связаны с выходами соседнего левого и соседнего нижнего второго триггеров 26, входы каждого крайнего левого второго триггера 26 аналогичным образом соединены с выходами крайнего правого второго триггера 26 горизонталь-ного ряда, входы каждого крайнего нижнего второго триггера 26 аналогичным образом соединены с выходамикрайнего верхнего второго триггера26 вертикального ряда, информационные входы регистра 12 результата через инверторы 28 и элементы ИЛИ 31и 32 подключены к входам вторых триггерон 26, входы мультиплексоров 29и 30 связаны с выходами первого триггера 9.К, Х,;К., Х 2 Х К, Х,Х,Х,; О 2 (И с 2",5 145Устройство предназначено для нормализации, т.е. масштабирования изображения. При этом увеличение размеров по вертикали и горизонтали можетбыть различным и выполняется последовательно сначала в одном направлении, а затем в другом,Устройство работает следующим образом.Блок 1 управления по сигналу"Пуск" вырабатывает установочный импульс, по которому счетчик 2 устанавливается в состояние 111.11, в регистре 3 масштаба фиксируется числоК = О, К , К . ККобратное коэффициенту К увеличения размера в заданном направлении, управляющий регистр 6 устанавливается в"0", в триггере 9 фиксируется направление увеличения размера - "О",если по горизонтали, и "1", если повертикали, в регистре 12 результатафиксируется масштабируемое изображение.Опишем процедуру масштабирования,полагая в частном случае, для удобства описания размера растра Юхй =16 х 16После установочного. импульса блок1 управления вырабатывает М = 16импульсов сдвига основного потока,которые через совокупность узлов 2,3, 4, 5, Ь, 7, 8, 10, 11 передаются в регистр 12 результата.Импульсы сдвига основного потока, вырабатываемые блоком 1 управления, подчитываются счетчиком 2, разрядность,п которого связана с размером растра Н соотношением в частности, при Н = 16 величина и = 4.Обозначим состояния разрядов счетчика Х, Х, Х, Х,.Разрядность регистра 3 масштаба, где фиксируется величина К , обратная коэффициенту увеличения размера, изображения, равна разрядности счетчика 2. Обозначим состояния разрядов регистра масштаба К , ККК 4так чтоК=О,К,К,К,К Выходы одноименныхразрядов счетчика 2 и регистра 3 масштаба соединены с входами элементов И 4 Кроме 69786того, входы этих элементов И связаны также с инверсными выходами младших разрядов счетчика 2, так что на выходах 4 образуются конъюнкции а на выходе элемента ИЛИ 5 образует.- ся дизъюнкция этих конъюнкций.Элемент И 4, реализующий конъюнкцию К ,Хпри поступлении импульсов на вход счетчика Ъ при К , = 1вьщает равномерно распределенный поток импульсов, соответствующих состояниям счетчика 0001, 0011, 0101,01111001, 1011, 1101, 1111. Такимобразом, на каждые ш импульсов из25 блока 1 управления этот элемент выдает ш.0,1000 импульсов, поступающихна вход элемента ИЛИ 5Элемент И 4, реализующий конъюнкцию КХХ, выдает при К= 1 равЗ 0 номерно распределенный поток импульсов, соответствующий состояниямсчетчика 0010, 0110, 1010, 1110,такчто на ш импульсов из блока 1 управления этот элемент вьщает ш 0,0100импульсов,35Элемент И 4, реализующий конъюнкцию КХХХ при К= 1 выдаетравномерно распределенный поток импульсов, соответствувщий состояниямсчетчика 0100, 1100, так что на ш40импульсов из блока 1 управления этотэлемент вьщает ш 0,0010 импульсовЭлемент И 4, реализующий конъюнк цию К Х Х ХХ , при К= 1 выдаетравномерно распределенный поток им 45пульсов, соответствующий состояниюсчетчика 1000, т.е. один импульс.Таким образом, на ш импульсов изблока 1 управления этот элемент выдает ш 0,0001 импульсов.Нетрудно заметить, что потоки им, пульсов на выходах элементов И 4 несовпадают по времени друг с другом,поэтому вспомогательный поток импульсов на выходе элемента ИЛИ 55 представляет сумму потоков импульсов элементов И 4, является равномерно распределенным и при прохождении на вход двоичного счетчика 2 шИзменение размеров участков про"исходит с точностью до единицы дискретности растра,Нужно иметь ввиду, что поскольку увеличенное изображение фиксируется в том же регистре 12, то фактически увеличение осуществляетсядля верхней части изображения, нижняя же часть теряется. Нетрудно ви-.деть, что при заданных Н и К масштабированию подвергаются верхние Ю/Кстрок иэображения, остальные строки теряются.Блок 1 управления (фиг.2) работает следующим образом. Импульс "Пуск",подаваемый на .вход блока, подается на установочный вход в 0 счетчика 1 5 и через элемент ИЛИ 1 8 нанулевой вход триг гера 1 7 , устанавливая счетчик 1 5 и триггер 1 7 в нуле 14569импульсов основного потока содержитш Ор К, КККимпульсов,Одновременно с подачей в счетчик2 импульсов основного потока эти жеимпульсы подаются и в управляющийрегистр б, выполненный по схеме по-:следовательного сдвигающего регистра. Импульсы, поступающие в регистр6, подаются и на информационный вход 10и на сдвиговые входы, поэтому прикаждом импульсе нижние разряды регистра заполняются единицами.Мультиплексоры 8, первые входы ко"торых соединены с выходами разрядов 15управляющего регистра 6, а вторыевходы - с выходами схемы 5 сборки,подготавливаются таким образом регистром 6, узлами 2, 3, и элементами 4, 5 к передаче импульсов сдвига 20основного потока.из блока 1 управления в регистр 12. Элемент 7 задержки задерживает эти импульсы на время окончания переходных процессовв узлах и элементах 2-6. 25Таким образом, мультиплексоры 8,связанные с цкжними разрядами управляющего регистра 6, где зафиксированы единицы, передают в регистр12 импульсы сдвига основного потока, а верхние мультиплексоры 8, гдезафиксированы нули, передают в регистр 12 только часть импульсовсдвига, совпадающих с импульсамивспомогательного потока.Импульсы сдвига с мультиплексоров 8 поступают на сдвиговые входырегистра 12. Регистр 12 результатапредставляет квадратную (или прямоугольную) матрицу триггеров, объединенных в горйзойтальйые и вертикальные сдвиговые регистры.При этом в зависимости от режима, устанавливаемого триггером 9,возможен сдвиг только в вертикальном направлении снизу вверх или только в горизонтальном направлениислева направо.Сдвиговые импульсы для сдвигав вертикальном направлении поступают в каждый регистр горизонтально го ряда регистра 12 с выхода соответствующего ключа 10 первой группы, так что вся строка иэображениясмещается снизу вверх одинаковым образом. Аналогично сдвиговые импульсы для сдвига в горизонтальном направлении поступают в каждый триггер вертикального ряда регистра 12 8 8с выхода соответствующего ключа 11 второй группы, так что весь столбец изображения смещается слева направо одинаковым оСразом.Рассмотрим масштабирование в вертикальном направлении. Импульсы сдвига основного потока проходят только через нижние мультиплексоры 8, открытые нижними разрядами управляющего регистра 6 где зафиксированы единицы, далее эти импульсы проходят через элементы И 10 и поступают, в нижние строки регистра 12. Импульсы сдвига вспомогательного потока проходят через все мультиплексоры 8, ключ 10 и поступают во все строки регистра 12, Поэтому верхние строки изображения смещаются в К раз медленее, чем нижние.При подаче импульса сдвига вспомогательного потока все строки изображения смещаются снизу вверх на один шаг, выталкиваемая сверху строка появляется внизу растра.При подаче же импульса сдвига основного потока смещаются только нижние строки, при этом самая верхняя из нижних строк теряется, а в самой нижней строке дублируется самая верхняя строка изображения, Поскольку импульсов вспомогательного потока в К раз мейьше, чем импульсов основного потока, то такое дублирование самой врехней строки изображения произойдет в нижней строке К раз, чем и обеспечивается увеличение размера в вертикальном направлении каждого участка изображения в К раз.35 9 .14569вое состояние. Ключ 19 запирается ине пропускает импульсы с генератора16 тактовых импульсов на вход счетчика 2. Импульс запуска подаетсятакже на вход элемента 13 задержкии задержанный этим элементом навремя переключения узлов 15, 17, 18и 19 поступает на вход установкисчетчика 2 в состояние "1111", навход приема информации регистра 3масштаба, на вход установки в "0" управляющего регистра 6, на вход приема информации регистра 12 результата. Таким образом, в счетчике 2 зафиксируется состояние "1111",в регистре 3 масштаба зафиксируется число, обратное коэффициенту увеличения размера, в управляющем регистре 6 зафиксируется "0", в регистре 12 результата будет принято изображениеЭтот же импульс через один из открытых ключей 20 и 21 поступит на нулевой или единичный вход триггера 9: на нулевой вход, если 25 на входе "Гор" блока 1 управления имеется открывающий потенциал; на единичный вход, если на входе "Вертя блока 1 управления имеется открывающий потенциал. 30Импульс запуска, задержанный элементом 13 задержки, подается также на элемент 14 задержки и задержанный этим элементом на время переключения узлов и элементов 2, 36, 9, 12 поступает на единичный вход триггера 17. Триггер 17, перейдя в единичное состояние, открывает ключ 19. Открытый ключ 19 пропускает на вход счетчика 15 импульсы с генератора 16 тактовых импульсов. Число импульсов, подаваемых на счетчик 2, должно быть равно размеру растра в каком-либо направлении. Эти импульсы подсчитываются счетчиком 15. В частном случае счетчик 15 должен считать по модулю 16. , Импульс переполнения со счетчика 15. через элемент ИЛИ 18 поступает на нулевой вход триггера 17, устанавливая его в "0". Триггер 17, пе рейдя в нулевое состояние, запирает ключ 19, и процесс масштабирования в заданном направлении заканчивается./Управляющий регистр 6 (фиг.З) работает следующим образом. Импульс с элемента 13 устанавливает все триггеры 23 регистра в нулевое состоя 78 . юние. Импульсы с ключа 19, подаваемые на синхровходы всех триггеров, сдвигают информацию в регистреКаждый импульс с ключа 19 подается также на единичный вход нижнего триггера 23. Таким образом, при подаче каждого импульса с ключа 19 в нижнем триггере 23 фиксируется единица, так что по мере поступления им" пульсов с ключа 19 триггеры 23, начиная с нижнего, заполняются единицами.Регистр 12 результата (фиг,4) работает следующим образом, По импульсу с элемента 13 задержки бло - ка 1 управления триггеры 26 принимают и фиксируют соответствующие компоненты изображения. Далее происходит масштабирование. Рассмотрим масштабирование в вертикальном направлении. Триггер 9 (фиг.1) запускающим импульсом, проходящим через элемент 13 задержки и ключ 21 (фиг,2), устанавливается в нулевое состояние. В этом нулевом состоянии триггер 9 открывает каналы мультиплексоров 29 и 30, которыми связываются между собой триггеры 26 вертикальных рядов, и регистра 12 результата. Сдвиговые импульсы.с выходов ключей 10 первой группы (фиг1) через элемент КПИ 27 (фиг,2) поступают на синхровходы триггеров 26. При этом в нижние горизонтальные ряды триггеров 26, соответствующие нижним разрядам управляющего регистра 6, где к данному моменту зафиксированы единицы, поступают сдвиговые импульсы основного потока. В верхние горизонтальные ряды триггеров 26, соответствующие верхним разрядам управляющего регистра 6, содержащим нули, поступают сдвиговые импульсы вспомогатель" ного потока.Формула изобретений1. Устройство для нормализации иэображений, содержащее регистр масштаба, счетчик, элемент ИЛИ, элементы И, триггер и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит управляющий регистр, мультиплексоры, элемент задержки, первую и вторую группу ключей и регистр результата, один информационный вход которого является информацион11 14 ным входом устройства, другие информационные входы соединены с выхо" дами первой и второй группы ключей, йервые входы ключей каждой группы соединены с выходами соответствую" щих мультиплексоров, вторые входы ключей первой группы, соединенные с первым управляющим входом регистра результата, подключены к первому выходу триггера, второй выход которого соединен с вторыми входами ключей второй группы и с вторйм; управляющим входом регистра результата, третий управляющий вход которого, соединенный с первым управляющим входом управляющего регистра и установочным входом счетчика, и регистра масштаба, подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен со счетным входом счетчика, вторым управляющим входом управляющего регистра и входом элемента задержки, выход которого подключен к первому .входу мультиплексоров, вторые входы которых соединены с выходами управляющего регистра, а третьи входы подключены к выходу элемента,ИЛИ, входы которого.соединены с выходами элементов И, одни входы которых подключены к выходам регистра масштаба, а другие - к соответствующим выходам счетчика, установочные входы триггера соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления, первый управляющий вход которого является входом сигнала "Пуск" устройства, входами установки направления 56978 12масштабирования которого являются второй и третий управляющие входы блока управления. 52. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, первый, второй и третийключи, элемент ИЛИ, триггер, последовательно соединенные первый ивторой элементы задержки и счетчик,выход которого соединен с первымвходом элемента ИЛИ, второй вход которого, соединенный с входом первого элемента задержки, является первым управляющим входом блока, вторым и третьим управляющими входамикоторого являются соответственно 20 первые входы второго и третьего клю"чей, выходы которых являются третьим и четвертым выходами блока,первым выходом которого является выход первого элемента задержки, со единенный с вторыми входами второгои третьего ключей, выход элементаИЛИ и выход второго элемента задержки подключены к установочным входамтриггера, выход которого соединен Зо с первым входом первого ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, авыход является вторым выходом блокаи соединен со счетным входом счетчика, управляющий вход которого, соединенный с вторым входом элементаИЛИ и входом первого элемента задержки, является первым управляющимвходом блока.1456978 Составитель Т.НичипоровичРедактор С.Пекарь Техред И.Ходанич . Корректо нько Заказ 7490/48 Тираж 667 Подписно ственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,рои ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва,. Ж, Раушская наб., д. 4/5