Устройство для преобразования изображения

(51)5 О 01 С 11/26 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский государственный университет(56) Патент США %4611909, кл,603 В 7/34,1986.Авторское свидетельство СССРЬЬ 4322256, кл. 6 01 С 11/26, 1987,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕКИЯ(57) Использование: для получения иэображений и их расшифровки путем сравнения нескольких изображений одного и того же участка с использованием вычислительных устройств. Сущность изобретения: устройство содержит приемник 1, первый и второй блоки памяти 2 и 9, первый и второй регистры 3, 4, схему сравнения 5, первый и второй счетчики адреса 6, 7, мультиплексор адреса 8, счетчик сдвигов 10 и счетчик сдвига 11, блок управления 13 и передатчик 12, причем блок управления выполнен в виде микропрограммного автомата. Принятый устройством сигнал в процессе обработки многократно воспроизводится с различной степенью сглаживания, обеспечиваемой двумя регистрами сдвига и схемой сравнения, причем степень сглаживания задается содержимым регистра сдвигов, После выдачи очередного сглаженного изображения содержимое регистра сдвигов увеличивается на 1. Число изображений, полученных из Я исходного и различающихся степенью сглаженности, равно 2", где и - разрядность (Д счетчика сдвигов. 7 ил. СИзобретение относится к области фотографии, а именно, к средствам получения снимков, использующим волны, отличные от оптических и может быть использовано для дистанционных исследований, например, в физике или космонавтике.Известен аппарат для создания изображения с выбираемым масштабом увеличения, содержащий входное устройство для ввода масштабов увеличения создаваемого изображения, блок установки увеличения, блок управления, узел. сравнения и устройство вывода.Его недостатком является сложность дистанционного применения, необходимость химобработки негатива, что пагубно сказывается на качестве иэображения.Наиболее близким к заявленному является устройство для преобразования изображения, содержащее приемник, первый блок памяти, первый и второй регистры, схему сравнения, первый счетчик адреса, блок управления и передатчик, причем первый вход приемника является входом устройства, а выход соединен с первым входом первого блока памяти, выходы первого и второго регистров соединены с входами схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с вторым входом приемника и вторым входом первого блока памяти, второй выход блока управления соединен с первым входом первого счетчика адреса, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первыми входами первого регистра и второго регистра, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления, третий вход которого соединен с первым выходом первого счетчика адреса, шестой выход блока управления соединен с первым входом передатчика, выходы которого являются выходами устройства.Недостатком устройства являются недостаточно высокая производительность и ограниченность функциональных возможностей,Целью изобретения является повышение производительности и расширение функциональных возможностей за счет автоматической фильтрации помех беэ потери данных.Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для преобразования иэображения, содержащем приемник, первый блок памяти, первый и второй регистры, схему сравнения, первый счетчик адреса, блок управления и передатчик, причем первый вход приемника является входом5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 устройства, а выход соединен с первым входом первого блока памяти, выходы первого и второго регистров соединены с входами схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с вторым входом приемника и вторым входом первого блока памяти, второй выход блока управления соединен с первым входом первого счетчика адреса, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первыми входами первого регистра и второго регистра, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления, третий вход которого соединен с первым выходом первого счетчика адреса, шестой выход блока управления соединен с первым входом передатчика, выходы которого являются выходами устройства, блок управления выполнен в виде микропрограммного автомата и в устройство введены дополнительно второй счетчик адреса, мультиплексор адреса, второй блок памяти, счетчик сдвигов и счетчик сдвига, причем первый и второй входы второго счетчика адреса соединены с седьмым и восьмым выходами микропрограммного автомата, первый вход которого соединен с первым выходом второго счетчика адреса, второй выход которого соединен с первым входом мультиплексора адреса и с третьим входом второго блока памяти, первый вход которого соединен с выходом первого блока памяти и с третьими входами второго регистра и первого регистра, второй вход которого соединен с девятым выходом микропрограммного автомата, десятый выход которого соединен с третьим входом мультиплексора адреса, второй вход которого соединен с вторым выходом первого счетчика адреса, выход мультиплексора адреса соединен с третьим входом первого блока памяти, одиннадцатый выход микропрограммного автомата соединен с вторым входом второго блока памяти, выход которого соединен с вторым входом передатчика, третий вход которого соединен с выходом счетчика сдвигов и первым входом счетчика сдвига, второй и третий входы которого соединены с двенадцатым и тринадцатым выходами микропрограммного автомата, четвертый вход которого соединен с выходом счетчика сдвига, пятый вход микропрограммного автомата соедйнен со вторым выходом счетчика сдвигов, первый и второй входы которого соединены с четырнадцатым и пятнадцатым выходами микропрограммного автомата, шестой, седьмой и восьмой входы которого являются вторым, третьим и четвертым входами устройства.На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг. 2 - алгоритм его работы.Согласно фиг, 1, устройство содержит приемник 1, первый блок памяти (БП 1) 2, первый регистр (Рг 1) 3, второй регистр (Рг 2) 4, схему сравнения (СС) 5, первый счетчик адреса (СчА 1) 6, второй счетчик адреса (СчА 2) 7, мультиплексор адреса (МА) 8, второй блок памяти (БП 2) 9, счетчик сдвигов (Сч сдвигов) 10, счетчик сдвига (Сч сдвига) 11, передатчик 12, микропрограммный автомат (МПА) 13.Устройство работает следующим образом (фиг. 2). В исходное состояние устройство (и МПА (13 приводится сигналом на шестом входе МПА (13) - сигналом "Сброс". Далее оценивается состояние сигнала на девятом входе МПА (13) и если он имеет рабочий уровень, то начинается выполнение алгоритма, иначе указанная оценка продолжается,Работа начинается с записи изображения в БП 1 (2). Сначала сигналом СЗ обнуляется СчА 2 (7). Для передачи адреса на БП 1 (2) с СчА 2 (7) через МА (8) сигнал С 7 устанавливается в нулевое логическое состояние. Стробирование приемника (1) и запись данныхх в БП 1 (2) осуществляется по сигналу С 1. Затем по сигналу С 4 содержимое СчА 2 (7) увеличивается на 1 с последующей очередной записью в БП 1 (2). Запись продолжается до переполнения СчА 2 (7) - появления рабочего уровня сигнала У 1.Процесс сглаживания осуществляется следующим образом, Значение обрабатываемой точки принадлежит некоторому интервалу значений. В этом интервале ищется точка с минимальным адресом, т,е, ближайшая к началу изображения. Ее значение записывается в сглаженное изображение по адресу, равному адресу обрабатываемой точки в исходном изображении содержащемся в БП 1 (2).По сигналу С 14 выполняется подготовка к циклам преобразования информации - обнуление Сч сдвигов (10). Таким образом, в первом цикле преобразования информация поступает на СС(5) из БП 1 (2) без сдвига на Рг 1 (3) и Рг 2 (4), т.е. степень точности сравнения максимальна, В последующих циклах Сч сдвигов(10) наращивается, на регистрах выполняются побайтные сдвиги вправо, т,е. при сравнении не учитываются младшие разряды байтов данных,Преобразование состоит в сглаживании малых отклонений величины сигнала. Диапазон значений сигнала разбивается на 2 " интервалов, где м - текущее значение Сч сдвигов(10). Значение каждойточки изобра 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 жения попадает в один из таких интервалов. Сглаживание осуществляется путем подмены исходного значения точки, записанного в БП 1 (2), значением точки, принадлежащей тому же интервалу значений и ближайшей к началу иэображения, т,е, имеющей минимальный адрес из всех точек, принадлежащих этому же интервалу значений, Сглаженное изображение записывается в БП 2 (9), при этом содержимое БП 1 (2) не изменяется. При нулевом содержании Сч сдвигов (1 О) содержимое БП 1 (2) копируется в БП 2 (9).Перед циклом преобразования сигналом С 2 обнуляется СчА 1 (6), содержащий инверсный адрес ячейки БП 1 (2), содержимое которой будет сравниваться с содержимым всех ячеек БП 1 (2). Адрес сравниваемой ячейки находится в СчА 2 (7), По результату сравнения(сигнал У 2) сигналом С 9 производится запись данных в БП 2 (9) по адресу, содержащемуся в СчА 2 (7), При равенстве сравниваемых величин данные поступают из ячейки БП 1 (2) с адресом, инверсным содержимому СчВ 1 (6), - сигнал С 7 имеет высокий уровень. При отсутствии равенства записываемые данные берутся иэ ячейки БП 1(2) с адресом, содержащимся в СчА 2 (7) - сигнал С 7 имеет низкий уровень. Перед подциклом преобразования обнуляется СчА 2 (7) сигналом СЗ.Подцикл преобразования начинается с чтения данных из БП 1 (2) по адресу, инверсному содержимому СчА 1 (6) - сигнал С 7 имеет высокий уровень и запись их в Рг 1 (3) - сигнал С 6. Далее выполняется чтение из БП 1(2) по адресу, содержащемуся в СчА 2 (7) - С 7 имеет нулевой уровень, и запись считанных данных в Рг 2 (4) - сигнал С 11. По сигналу С 12 выполняется перенос содержимого Сч сдвигов (10) в Сч сдвига (11). Сигналом С 13 из Сч сдвига (11) вычитается 1 и анализируется его антипереполнение - сигнал У 4. Если он имеет нерабочий уровень, то выполняется сдвиг на один разряд вправо регистров Рг 1 (3) и Рг 2 (4) по сигналу С 5, Регистры могут быть устроены, например, так, как это показано на фиг, 3. Далее вновь производится вычитание и сдвиг, пока У 4 не будет иметь рабочий уровень. Тогда анализируется результат сравнения регистров - сигнал У 2, имеющий рабочий уровень при равенстве, Затем выполняется запись в БП 2 (9) в зависимости от значения У 2, как это рассмотрено выше, Наращивание на 1 содержимого СчА 2 (7) - сигнал С 4 и анализируется его переполнение - сигнал У 1. Если переполнения нет, то подцикл преобразования выполняется вновь с новым содержимым СчА 2 (7), 1770745шается,25 30 35 Если переполнение СчА 2(7) произошло, то увеличивается на 1 содержимое СчА 1 (6) - сигнал С 10 и анализируется его переполнение - сигнал УЗ. Если переполнения нет, то цикл преобразования повторяется с новым содержимым СчА 1 (7).Если есть переполнение СчА 1 (7), то это означает, что. преобразование информации с определенным конкретным значением Сч сдвигов (10) завершено.Далее выполняется вывод информации. Сигналом СЗ обнуляется СчА 2 (7). Из БП 2 (9) по адресусодержащемуся в СчА 2 (7), считывается информация, которая передается через передатчик - сигнал С 8 на выход устройства. Данные их БП 2 (9) сопровождаются значением Сч сдвигов (10). Затем наращивается на 1 СчА 2 (7) - сигнал С 4. Чтение из БП 2 (9) и передача информации продолжается до переполнения СчА 2 (7).После вывода информации по сигналу С 15 увеличивается на 1 содержимое Сч сдвигов (10), и, если произошло переполнение - сигнал У 5, работа по алгоритму заверВ противном случае анализируется состояние сигнала У 7 (" Пуск преобразования"), и, если он имеет нерабочий уровень, анализ зацикливается через анализ сигнала У 8, при рабочем состоянии которого (" Сброс" ) работа завершается.При рабочем уровне У 7 преобразование с последующим выводом информации повторяется с новым значением Сч сдвигов (10),Величина содержимого Сч сдвигов (10) фактически задает параметр амплитудного фильтра - малые отклонения в значениях сигналов подавляются, большие передаются без искажения (см. фиг. 4). Например, при числе сдвигов, равном 4, отклонения, превышающие по величине 16, подавляются,Заметим, что начальные значения сигналов обладают определенным приоритетом. Так для рассматриваемого случая (число сдвигов равно 4), всем точкам изображения будет присвоено значение первой точки, если отклонение яркости по полю изображения не превышает 16. Предлагаемое устройство реализует амплитудный фильтр, представляющий собой род фильтра, сохраняющего величину и форму перепадов, Поэтому устройство обеспечивает эффективную обработку "пятнистых" картин, например, полевых эмиссионных изображений, фотографий земной поверхности из космоса и т,д. Предлагаемое устройство было использовано для построения карт плодородия 5 10 15 20 40 45 50 55 почв совхоза "Красная Балтика" Ленинградской области на основе использования гумуса со спектральной отражательной способностью почв в области 400-750 нм (фиг. 5, 6, 7). На фиг, 5 представлена карта плодородия почв, полученная при значении Сч сдвигов(10) равном О, на длине волны 560 нм, Затем установили значение Сч сдвигов (10) равным 2, вследствие чего при сравнении сигналов не будут учитываться 2 разряда. Поэтому для амплитуды сигнала в диапазоне 0-3 усл, ед. будет выбрано значение, ближайшее к началу изображения 1 =О, Для сигнала с амплитудой в диапазоне 4-7 усл, ед, взято значение 1=4 и т,д, Таким образом, исходная карта (фиг. 5) модифицирована (фиг, 6), однако упрощение карты проведено с сохранением требуемой информативности. Поскольку уровень 1 = 0 характеризует средний уровень шума, то участки карты с нулевыми областями соответствуют обедненным гумусом землям, неплодородным участкам,На фиг. 7 представлена карта той же местности, полученная при содержимом Сч сдвигов (10) равном 4. При этом сигнал с амплитудой в диапазоне 0-15 усл. ед. заменялся величиной 1=0, в диапазоне 16-31 - 1: =16, в диапазоне 32-47 - 1 =32, в диапазоне 48-63 - 1 = 48, и т.д, Полученная крупномасштабная карта местности используется в основном для определения участков, которые не требуют внесения удобрений, так как заметно выделяются своим плодородием.Формула изобретения Устройство для преобразования изображения, содержащее приемник, первый блок памяти, первый и второй регистры, схему сравнения, первый счетчик адреса, блок управления и передатчик, причем первый вход приемника является входом устройства, а выход соединен с первым входом первого блока памяти, выходы первого и второго регистров соединены с входами схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с вторым входом приемника и вторым входом первого блока памяти, второй выход блока управления соединен с первым входом первого счетчика адреса, второй выход которого соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первыми входами первого регистра и второго регистра, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления, третий вход которого соединен с первым выходом первого счетчика адреса, шестой выход блока управления соединен с первым входом передатчика, выходы которого являются выходами-г жМ тсние Бй/ сс ОР 1,изасисФ ягиг Лоннья УЮЛ лс Ь.,ФгССТ логиуессси 1 СУ/ БфгуФеф 1 и С (5. ЙlсигФС"утюг е ГЮ се сгъс изалисг эл г асььжг УБйг сг д-,а(СУ.еаееесес уФ СУ Гуусеь иЕ Сг 1 СД(,икались ХРс.1Сг сссгиуессойй/ 1 г б-ФС 1 о/ Фтеюе БЛ 1 ло ЛЖи Зались РРг 2(С слегис еесс иодси) еьсассг/сд% б;4 Ю Зались Се СсаигсУ ГСгс с"гм с 1 г) РБупе,юе с. елс,з/ иг, 2 Лист устройства, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и расширения функциональных возможностей путем автоматической фильтрации помех без потери данных, блок управления выполнен в виде микропрограммного автомата и в устройство введены дополнительно второй счетчик адреса, мультиплексор адреса, второй блок памяти, счетчик сдвигов и счетчик сдвига, причем первый и второй входы второго счетчика адреса соединены с седьмым и восьмым выходами микропрограммного автомата, первый вход которого соединен с первым выходом второго счетчика адреса, второй выход которого соединен с первым входом мультиплексора адреса и с третьим входом второго блока памяти, первый вход которого соединен с выходом первого блока памяти и с третьими входами второго регистра и первого регистра, второй вход которого соединен с девятым выходом микропрограммного автомата, десятый выход которого соединен с третьим входом мультиплексора адреса, второй вход которого соединен с вторым выходом первого счетчика адреса, выход мультиплексора адреса соединен с третьим входом 5 первого блока памяти, одиннадцатый выходмикропрограммного автомата соединен с вторым входом второго блока памяти, выход которого соединен с вторым входом передатчика, третий вход которого соединен с 10 выходом счетчика сдвигов и первым входом счетчика сдвига, второй и третий входы которого соединены с двенадцатым и тринадцатым выходами микропрограммного автомата, четвертый вход которого 15 соединен с выходом счетчика сдвига, пятый вход микропрограммного автомата соединен с вторым выходом счетчика сдвигов, первый и второй входы которого соединены с четырнадцатым и пятнадца тым выходами микропрограммного автомата, шестой, седьмой и восьмой входы которого являются вторым, третьим и четвертым входами устройства.16 б Ч ( 4 ь В НРЛЕВИЕ ЗНАЧЕНИЯ; ОИГНЕНИ Нй ф Фиг. 7 Составитель Г,МельниковТехред М.Моргентал Корректор Т,Палий Редактор О.Станина Заказ 3732 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4(5