Устройство для формирования изображения

/15 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ди Решетников, и В.Н.Шибко СССР 1976 втомаи может 23 О 3 2 56-Р 1а 352 6 гз 3ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯИЗОБРАЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к атике и вычислительной технике быть использовано при проектированииалоговых устройств отображения информации в АСУ реального времени. Цель изобретения - расширение област применения устройства путем формирования укрупненных фрагментов иэображения за счет выявления несущественных элементов иэображения - достигается введением генераторов 3 и 4 тактовых импульсов, триггеров 6 и 7, счетчиков 9 и 10, дешифратора 12,. блока 1 оперативной памяти, групп блоков 16, - 16 и 17, - 17, сравнения, блока 13 вычисления расстояния между центром группы укрупненных14 2 289 фрагментов изображения и элементомизображения, группы блоков 14, - 14вычисления координат центра укрупненных фрагментов изображения, элементов И 28, 29, 31 - 36, групп элементов И 37 - 42, групп регистров 23,24 и 25, элементов ИЛИ 44 и 45,,группы М элементов ИЛИ 46, элементов47 - 55 задержки, группы счетчиков56 и соответствующих функциональныхсвязей. Изобретение позволяет группировать данные для отображения на Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при проектировании диалоговых устройств отображения информации в автоматизированных системах управления реального времени.Цель изобретения - расширение области применения устройства путем формирования укрупненных фрагментов иэображения за счет выявления несущественных элементов изображения.На фиг. представлена функциональ 1ная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - вариант исходной отобража- емой информации (направление распространения элементов рассматриваемого ;процесса изображено стрелками); на Вт.З и 4 - укрупненные фрагменты отображаемой информации.оУстройство содержит блок 1 оперативной памяти генераторы 2,3 и 4 тактовых импульсов, триггеры 5 - 7, :счетчики 8 - 10, дешифраторы 11 и 12, блок 13 вычисления расстояния между центром группы укрупненных элементов изображения и элементом изображения, группу блоков 4 - 14и вычисления координат центров укруп-. ненных фрагментов изображения, блок 15 сравнения, группу блоков 16 ба и 17- 17 сравнения, регистры 18 - 22 группы регистров 23 - 25, элементы И 26 - 36, группы элементов И 37 - 42, элементы ИЛИ 43 - 45, группу элементов ИЛИ 46, элементы 47 - 55 задержки, группы счетчиков 56 1 - 56,. индикаторах автоматизированных рабочих мест операторов АСУ РВ, чтоуменьшает загрузку экрана при сохранении информации обо всех элементахотображаемого процесса, В результатеуменьшается время анализа отображаемой информации и повышается качество принимаемых решений и в зависимости от решаемых задач оператор можетрегулировать степень укрупнения данных. 4 ил. Позициями 57-62, обозначены инфор.мационные входы устройства, позицией 63 - вход запуска устройства, а64 и 65-информационные выходы уст 5 ройства,Группы элементов И (ИЛИ) состоятиз Р двухвходовых элементов, гдеР определяется разрядностью циркулирующей в устройстве информации.10 Блок 13 предствляет собой блокдля вычисления расстояния между двумя точками трехмерного пространства"иц ц2 О, 4=-(У; У ) и Х + (Х - Х, )к11игде Х, У., Н - координаты объектов;п, и- косинусы, определяющие25,направление движения в плоскостиХ, У объекта, относительно которогорассчитывается расстояние; а,Ь,скоэффициенты, определяющие степеньсжатия информации относительно векто 10.Ра (п , п ) и координаты Н,Такой блок может быть реализованв виде спецвычислителя, выполняющегоапппаратное преобразование информации в соответствии с указанными фор"мулаья, либо встроенного микропроцес 35 сора, программно реализующего указанную процедуру, Блок 14 предназначендля вычисления средних значений55 объекта (1. = 1, И) к одной из групп.Импульсы с генератора 4 определяютцикл вычисления расстояния от -гообъекта до центра 1-й группы (11, М). При этом циклы, определяемыеимпульсами с генератора 4, являютсявложенными в цикл, определяемый импульсом с генератора 3, а циклы,определяемые с генератора 3, являются 1 Овложенными в цикл, определяемый импульсом с генератора 2Для 1-го объекта вычисляются рас;стояния между ним и каждым из М центров и определяется номер Ц)-го цент: а, для которого такое расстояние ми",имально. При этом д-й объект счита,:ется отнесенным к 1-й группе. Натом заканчивается цикл определенияинадлежности -го объекта к одной 20;из групп, Далее по следующему импульсу с генератора 3 определяется при:надлежность + 1)-го объекта к од,:ной из групп. По (И + 1)-му импульсуСс генератора 3 осуществляется вычисле. 25ие центров вновь сформированныхрупп в предыдущих Б циклах, На этом:заканчивается цикл формированиягрупп объектов. Новый цикл формировайия групп объектов начинается в том 30случае, если не выполнены условияокончания работы устройства, Такимобразом условиями могут быть: получение одинаковых результатов в двухйоследовательных циклах формированиягрупп; выполнение 1 циклов формирования групп, Число 1 выбирается исходяИз условий сходимости реализуемогометода. Исследования показывают, чтоопрактически при 1 = 10, устройство 40дает удовлетворительные результатыпри" И = 100 и М = 15.Рассмотрим более подробно работуустройства в цикле формирования группобъектов. 45Импульсом с генератора 3 разрешается запись содержимого регистра ( й =11) в регистр 20 через элементыИ 31 и ИЛИ 45. Импульс с генератора4,эзадержанный на элементе 52 задержки на время записи исходной информаЦии в регистры 18 и 19, является иск полнительной командой для блока 3,который осуществляет вычисление расстояния между объектом и центромгруппы в трехмерном пространстве.При этом координаты объекта находятсяв регистре 18, связанном с блоком 1,а координаты центра группы находятся в регистре 19, связанном с группой регистров 23,-23 хранения центров групп. Считывание информации из блока 1 инициировано единичным сигналом с первого выхода дешифратора 11,(так как содержимое счетчика 9 равно еди- нице). Считывание информации из первого регистра 23 группы, инициировано разрешающим сигналом с первого выхода дешифратора 12 (так как содержимое счетчика 10 равно единице), Информация из первого регистра 23 (характеристики первого центра) через первый элемент И 39 группы и элемент ИЛИ 44 записывается в регистр 19, связанный с вторым информационным входом блока 13. На третий информационный вход 62 блока 13 подается информация о коэффициентах а, Ь и с, где коэффициенты а и Ь определяют степень сжатия (изменения масштаба) соответственно в продольном и поперечном направлЕ- ниях каждого из векторов (пп )У1, М, а коэффициент с задает изменение масштаба по оси Н,Блок 13 осуществляет вычисление расстояния (с ) в соответствии с выражениямис= а о + Ь с + с(Н -Н)где 4, =, (Х,-Х") и,+(У,-У",) п ус( = -(У, -У, ) и+(Х,-Х,) и у,Результат Ипоступает на первыйвход блока 15 сравнения, где сравнивается со значением Л, з аписаннымв регистре 20,Если Дс, , то значение с(, через элемент 53, элемент И 34 и элемент ИЛИ 45 записывается в регистр 20в качестве нового значения Л, Одновременно в регистр 21 записываетсязначение содержимого счетчика 10,равное единице,Если Л ( Ы , то устройство ожидает появления второго импульса сгенератора 4, По этому импульсу содержимое счетчика 1 О становится равным двум. На втором выходе дешифратора 12 формируется единичный сигнал,по которому разрешается считываниеинформации из второго регистра 23группа и запись этой информации в регистр 19, По второму импульсу с генератора 4 через элемент 52 задержкиблок 13 осуществляется расчет расстояния 1 Затем величина ,; сравнивается с содержимым регис;ра 20. ЕслиЛ ) с, то значение а записываетсяв регистр 20 в к ачестве нового л , а в регистр 21 зэписывается содержимое счетчика 10, равное двум. Если Лц, то устройство ожидает появления третьего импульса с генератора 4 и далее работа устройства повторяется по описаннои схеме.При поступлении (М + 1) - го импульса с генератора 4 счетчик 10 срабатывается в нулевое состояние и на его инверсном выходе формируется единичный сигнал. По этому сигналу сбрасывается триггер 7, запрещая прохождение импульсов с генератора 4 и разре шая запись в первый регистр 24 группы содержимого регистра 21, через элемент И 32 и первый элемент И 37 группы, открытый единичным сигналом с первого выхода дешифратора 11, задержанным на элементе 47 задержки. Информация в регистре 2 соответствует номеру группы, к которой отнесен данный (первый) объект (номер цикла сравнения, в котором с имеет мини мальное значение),По единичному сигналу с инверсного выхода счетчика 10 информация с выхода регистра 21 поступает на входы блоков 17- 17 сравнения, де про изводится сравнение номера группы, к которой отнесен объект с константами от 1 до М (в соответствующих блоках сравнения).В результате сравнения на выходе одного из блоков 17- 17 сравнения формируется единичный сигнал, который поступает на вход соответствующего счетчика 56- 56группы, в которой записывается единица, и на вход со ответствующего элемента И 41, - 41. группы, разрешая прохождение через него координатной информации о первом объекте с выхода регистра 18, на вход соответствующего блока 141 - 14 , вы полняющего функцию накопления (суммирования) соответствующих видов информации (Х, У) Н) 7, 7).На этом заканчивается первый цикл определения принадлежности 1-го объ О екта к одной из групп.По второму импульсу с генератора 3 в счетчик 9 записывается двойка и еди. яичный сигнал формируется на втором выходе дешифратора 11 и в РегистР 18 считывается информация о характеристиках второго объекта. Одновременно вновь устанавливается в единичное состояние триггер 7, разрешая .прохожпение импулт сов с генератора 4 на счетчик 10. Цикл вычисления - минповторяется аналогично1описанному, в результате чего во второй регистр 24 группы записывается номер группы, к которой отнесен второй объект, а в соответствующий блок 14, - 14 поступает информация о характеристиках второго объекта,По прохождении И импульсов с генератора в 1-ых регистрах 24 группы окажутся записанными номера групп, к которым отнесен каждый 1-й объект. В счетчиках 56 группы записано количество объектов, отнесенных. к 1-й группе, а в блоках 14 сформированы суммы соответствующих характеристик объектов, отнесенных к каждой 1-й группе ( = 1, М).Е ч.16 уПо (М + 1)-му импульсу с генератора 3 счетчик 9 сбрасывается в нулевоеположение и на его инверсном выходепоявляется единичный сигнал, По этому сигналу обнуляется триггер 6 и разрешается выполнение операции сравнения на блоках 16 сравнения группы,при этом каждый д-й блок 16 сравнения сравнивает содержимое -ых регистров 24 и 25. Результат сравнениясобирается на элементе И 29, единичный сигнал на выходе которого формиру"ется лишь в случае равенства содержимых всех соответствующих пар регистров 24 и 25 групп. Единичный сигнална выходе элемента И 29 через элементИЛИ 43 поступает на вход сброса триггера 5 и останавливает работу устройства. Формирование групп объектовзакончено, так как в двух последовательных циклах получены одинаковыерезультаты, о чем свидетельствуетполная идентичность содержимого регистров 24, - 24, в которых хранится результат присвоения объектам номеров групп в текущем цикле формирования групп и регистров 25, - 25, в котором хранится результат, полученныйв предыдущем цикле,Единичным сигналом с инверсного выхода счетчика 9, задержанным на элементе 48 задержки на время сравнения в группе блоков 16, разрешаетсяперепись содержимого регистров 24,групп в соответствующие регистры 25групп с последующим обнулением регистров 24 групп (через элемент 51 задержки),Кроме того, единичный сигнал навыходе (инверсном) счетчика 9 разрешает выполнение операций блокам 14,14 группы, в результате чего на ихвыходах сформируются значения2 у к;у,- Иф 1 - Н1 1Е ч,и ик 1Этим же единичным сигналом с инверсного выхода счетчика 9, черезЦремя, .определяемое элементом 50 задержки, разрешается выдача результатов, полученных в блоках 14, - 14 , атакже значений Н для записи в реги 1стры 23- 23 через соответствующие 2 яэлементы И 42, - 42 элементов ИЛИ46 - 46 , а через время, определяимое элементом 49 задержки, производится обнуление счетчиков 56, - 56 Ми блоков 14, - 14,.30Установка триггера 6 в нулевоесостояние свидетельствует о заверше-.нии первого цикла формирования групп,При отсутствии единичного сигнала синверсного выхода счетчика 8 или вы 35хода элемента И 29 триггер 5 остается в единичном состоянии и генератор2 Формирует второй импульс, по кото- .рому начинается второй цикл формирования групп. По К-му импульсу генератора 2 счетчик 8 сбрасывается в нулевое состояние и на его,инверсном выходе устанавливается единичный сигнал,сбрасывающий триггер 5 в нулевое состояние45По единичному сигналу с инверсноговыхода триггера 5 разрешается выдачачерез элемент И 36 в выходную магист"раль 65 значений номеров групп ккоторым отнесены 1-е объекты (д = бО1, Б) в параллельном коде. Этим жесиги алом р азрешает ся выдача черезэлемент И 33 в выходную магистраль 64значений характеристик центров сфор"мированных групп (Х 1 У 1 Н ь "к; ь1 ц у Н ), Одновремейно разрешается"1 фВвод новой информации о центрахгрупп (по разрешению оператора) повходу (магистрали) 61. В этом случае информация, записанная в группе регистров 23, - 23, замещается на новую, Такая возможность необходимав случае реализации человеко-машинойпроцедуры Формирования групп объектов.Для запуска устройства для повторного формирования групп необходимавыдача управляющего сигнала "Запускна вход 63, Исходные данные - максимальное число циклов формированиягрупп (1) количество объектов (М),подлежащих распределению по группам,требуемое количество формируемыхгрупп (М), а также исходные значеникцентров групп и характеристики объектов могут обновляться лишь по окончании работы устройства.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет в диалоговом режиме, либо автоматически (в зависимости от выбранного способа задания исходных данных) определять принадлежность отдельных элементов отображаемой информации некоторым группам иФормировать заданное число такихгрупп, что позволяет сократить количество отображаемых на экране инди-катора объектов при условии сохранения общих тенденций развития отображаемого процесса, что позволяет повысить, качество принимаемых решенийи уменьшить время анализа отображаемой информации, В то же время припревышении количества отображаемыхобъектов некоторого порогового значения (связанного с ограниченнойпропускной способностью оператораАСУ), качество принимаемых решенийзначительно повышается за счет болееточного выделения тенденций развития(распространения) анализируемого процесса.Применение предлагаемого устройства в составе тракта отображения информации в автоматизированных системах управления реального времени позволит повысить оперативность управления, снизить загрузку оператораАСУ, что в целом должно привести кповышению эффективности использования АСУ,Формула изобретенияУстройство для формирования иэображения, содержащее первый генератор тактовых импульсов, первый триггер, прямой выход которого соединен с пер 14 б 2289 2вым входом первого элемента И, первый, второй и третий регистры, второй и третий элементы И, первый дешифратор, блок сравнения, первый счетчик и первый элемент ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства путем формирования укрупненных фрагментов изображения за счет выявления несуще О ственных элементов изображения, оно содержит второй и третий генераторы тактовых импульсов, второй и третий триггеры, второй и третий счетчики, второй дешифратор, блок оперативной 15 памяти, две группы блоков сравнения, блок вычисления расстояния между центром группы укрупненных фрагментов изображения и элементом изображения, группу блоков вычисления координат 20 центра укрупненных фрагментов изображения, с четвертого по одиннадцатый элементы И, шесть групп элементов И, три группы регистров, второй и третий элементы ИЛИ, группу элементов ИЛИ, 25 элементы задержки, группу счетчиков, выход первого генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с установочным входом пер вого счетчика и входом Установка единицы" второго триггера, вход"Установка единицы" первого. триггера является входом запуска устройства, а вход сброса соединен с выходом35 первого элемента ИЛИ, инверсный выход первого триггера подключен через первый элемент задержки к первому входу второго элемента И, второй вход которого является первым информаци онным входом устройства, выход второго элемента И соединен с информационным входом блока оперативнойпамяти, адресные входы которого подключены к выходам первого дешифрато ра, соединенным через второй. элемент задержки с первыми входами элементов И первый группы, выход блока опера- . тивной памяти соединен .с входом первого регистра, выход второго генератора тактовых импульсов соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом второго-триггера, а выход подключен к установочному входу второго счетчика, входу Установка единицы третьего триггера, разрядныйвыход второго счетчика соединен с .входом первого дешифратора, а выход переполнения - с входом сброса второго триггера, через третий элемент задержки - с первыми входами элементов И второй группы и входом четвертого элемента задержки и первым .входом блоков сравнения первой группысчетные входы первого и второго счетчиков являются соответственно вторым и третьим информационными входами устройства, выход переполнения перво- . го счетчика соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй входкоторого подключен к выходу четвертого элемента И, входы которого подключены к выходам блоков сравнения первой группы, выход третьего генератора тактовых импульсов соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу третьего триггера, а выход - к установочному входу третьего счетчика и через пятый элемент задержки к управляющему входу блока вычисления расстояния между центром группы укрупненных фрагментов изображения и элементом иэображения, первый информационный вход которого соединен с выходом первого регистра, подключенным к первым входам элементов И третьей группы, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков сравнения второй группы, подключенными к счетным входам счетчико группы, входы сбросы и выходы сброса блоков вычисления центра укрупненных фрагментов изображения подключены к входу шестого элемента задержки, выход пере полнения второго счетчика соединен с управляющими входами блоков вычисления координат центра укрупненных фрагментов изображения, входом шестого элемента задержки и через седьмой элемент задержки - с первым входом элементов И четвертой группы, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих счетчиков группы, третьи входы - с выходом соответствующих блоков вычисления координат центра укрупненных фрагментов изображения, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих элементов И третьей группы, выходы элементов И пятой группы, первые входы которых подключены к инверсному выходу первого триггера и первому входу шестого элемента И, выходы элементов ИЛИ группы соединены с входами соответствующих регистров первой группы, 1462выходы которых соединены с первыми входами элементов И шестой группы, вторые входы которых подключены к выходам второго дешифратора а выхо)5 ды - к входам второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго регистра, выход которого соединен с вторым информационным входом блока вычисления расстояния 1 10 между центром группы укрупненных фрагментов изображения и элементом йзображения, счетный вход третьего счетчика является третьим информационным входом устройства, разрядный 15 выход третьего счетчика соединен свходом второго дешифратора, и через восьмой элемент задержки с первым входом седьмого элемента И, второй вход которого соединен с выходом 20 блока сравнения, подключенным к первому входу восьмого элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй входКоторого соединен с выходом девятого 25 элемента И, входы которого подключены соответственно к выходам третьего элемента И и третьего регистра, выход третьего элемента соединен с входом четвертого регистра, выход которого З 0 подключен к первому входу блока сравНения, выход переполнения третьего Счетчика соединен с входом сброса третьего триггера и первым входом де ятого элемента И, второй вход котоого подключен к выходу пятого регист-; ра, вход которого соединен с выходом 289 1 Аседьмого элемента И, выход восьмогоэлемента И подключен к входам блоковсравнения второй группы и вторымвходам элемейтов И первой группы, выходы которых соединены с информационными входами соответствующих регистров второй группы, входы сброса которых подключены к выходу четвертогоэлемента задержки, а выходы - к вторым входам элементов И второй группыи вторым входам блоков сравнения первой группы, третьи входы которых соединены с выходами соответствующихрегистров третьей группы, подключенными к вторым входам шестого элемента И, входы регистров третьей группыподключены к выходам элементов Ивторой группы, инверсный выход первого триггера соединен с первым входомодиннадцатого элемента И, вторыевходы которого подключены к выходамрегистров первой группы, вторые входыэлементов И пятой группы являютсяпятым информационным входом устройства, шестым информационном входомкоторого является третий информационный вход блока вычисления расстоянияМежду центром группы укрупненных,фрагментов изображения и элементомизображения, выход которого соединенс вторым входом блока сравнения ичерез девятый элемент задержки с вторым входом восьмого элемента И, выходы одиннадцатого и шестого элементов И являются информационными выходами устройства.1462289 Составитель И. ЗагинайлоТехред Л.Олийнык Корректор С Редактор Заказ 712/46 Тираж 667 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,10