Устройство для центрирования изображений объектов

(191 Ш 26 в 4 С 06 К 9/36 ТЕНИ ЕЛЬСТВ А ВТОРСКОМУ 46 объеди- ий вени Исмаиледев ельство СССРтся .к автома СФ М ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗ(54) УСТРОЙСТВО ДНЯ ЦЕИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЬЕКТОВ(57) Изобретение отно тике и вычислительной технике и может быть использовано в системахраспознавания образов, системах наведения летательных аппаратов и робототехнических системах типа глазрука, Целью изобретения являетсяповьппение точности устройства дляцентрирования изображений объектов.Поставленная цель достигается введением в устройство, содержащеефотоприемник 12, блок 10 перемещения фотоприемника, ключи 4-7, компаратор 2, сумматоры 8 и 9 и блок 1синхронизации, элемента И 3 и элемента ИЛИ-НЕ 11 с соответствующимисвязями.з,п.ф-лы, 6 ил.30 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано в системах распознавания образов, системах наведениялетательных аппаратов и робототехнических системах типа глаз - рука.Целью изобретения является повышение точности устройства.На фиг. 1 представлена блоксхема устройства; на Фиг. 2 - блоксхема фотоприемника; на фиг. 3 -блок-схема сумматоров и блока перемещения фотоприемника; на Фиг. 4 -блок-схема блока синхронизации; на 15фиг. 5 - условное изображение объекта относительно центра оптическогоблока Фотоприемника перед началомпроцесса центрирования изображения;на фиг. 6 - временные диаграммы работы устройства.Устройство для центрирования изобракений объектов содержит (Фиг,1)блок синхронизации 1, компаратор.2,элемент И 3, группу из четырех ключей 4-7, первый 8 и второй 9 сумматоры, блок 10 перемещения Фотоприемника, элемент ИЛИ-НЕ 11, фотоприемник 12, вход 13 установки порога срабатывания устройства, входы 14"Пуск" и 15 "Сброс" и информационный выход 16.Фотоприемник 12 (Фиг.2) содержитФормирователь 17, матрицу 18 Фотоэлементов, оптический блок 19, генератор 20 импульсов, видеоусилитель 21,третий 22, первый 23, второй 24 и чет-:вертый 25 выходы.Каждый из сумматоров 8 и 9 содержит (Фиг.З) реверсивный двоичный счет чик 26 импульсов, элемент ИЛИ 27,триггер 28, два элемента И 29, 30,а второй сумматор 9 дополнительно содержит элемент И-НЕ 31. Кроме того,сумматоры 8 и 9 имеют вычитающийвход 32; суммирующий вход 33, синхронизирующий вход 34 и выходы 35,Блок 10 перемещения фотоприемникасодержит (фиг.З) группу из четырехэлементов И 36, группу из четырехформирователей 37, группу из четырехисполнительных двигателей 38 и синхронизирующий вход 39.Блок синхронизации 1 (фиг.4) содержит элемент НЕ 40, три формирователя 41-43 импульсов, первый и второй элементы задержки 44, 45, с пер-,вого по четвертый триггеры 46-49, спервого по третий элементы ИЛИ 50-52,первый 53 и второй 54 элементы И,элемент ИЛИ-НЕ 55, третий элементзадержки 56, входы 14 "Пуск" и 15"Сброс", вход блокировки 16, кадровый 23 и гасящий 24 входы синхроимпульсов, уотановочный 34 и исполнительный 39 выходы, первый 57 и второй 59 управляющие выходы, второй 59и первый 60 стробирующие выходы,атакже третий 61 и четвертый 62 управляющие входы.Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии двоичныесчетчики 26 и триггеры 28, 46-49 установлены в состояние "О" (низкийуровень напряжения на информационных выходах). При этом на выходеэлемента И 3 будет удерживаться сигнал "0", т к. на его второй вход свыхода 60 второго элемента И 54 поступает сигнал "0". На выходе 16элемента ИЛИ-НЕ 11 также удерживается сигнал "0", т.к. на выходе 59первого элемента ИЛИ 50 имеется сигнал "1",. На исполнительном входе 39блока синхронизации 1 удерживаетсясигнал "0", т.к. на входе 15 "Сброс"устройства имеется сигнал 0, а навыходе второго формирователя 42 удерживается сигнал "1". Таким образом,счетные импульсы на входы сумматоров 8 и 9 не поступают и на их выходах35 удерживаются сигналы "0", а исполнительные двигатели 38 блока перемещения Фотоприемника 10 обесточены.На третьем выходе 22 Фотоприемника 12 Формируются импульсные после-,довательности, по которым поэлементно выводится информация на четвертом выходе 25, На первом выходе 23формируются стандартные кадровые гасящие импульсы (КГИ), а на второмвыходе 24 Формируются стандартныеимпульсы-гасящий сигнал приемника(ГСП), Форма формируемых импульсовна выходах 22-25 показана на временных диаграммах (Фиг.б).Перед началом работы устройствазаранее устанавливается порог егосрабатывания на входе 13 установкипорога срабатывания компаратора 2, наличие которого позволяет выделитьизображение объекта из окружающегоего Фона.Для запуска устройства на еговход 14 "Пуск" подается единичныйимпульс в момент времени 0 (Фиг.б),15 20 25 30 5 15от которого второй триггер 47 опрокидывается и на его выходе, устанавливается сигнал "1". При появлениина выходе. первого формирователя 41короткого импульса, который формируется при перепаде сигнала на выходе элемента НЕ 40 из "0" в "1"третий триггер 48 опрокидывается ина его выходе устанавливается сигнал111 иС первого выхода 23 фотоприемника12 импульсы поступают на вход элемента НЕ 40 блока синхронизации 1. Вмомент перепада сигнала на выходеэлемента НЕ 40 из уровня "0" в урон 1вень 1 на входе 34 первого формирователя 41 импульсов появляетсякороткий импульс, который поступаетна синхронизирующие входы 34 сумматоров 8, 9 и первый установочный входпервого триггера 46, на выходе 57которого устанавливается сигнал "1".При одновременном наличии сигналаи 110 на выходах 23 и 24 гасящего синхроимпульса на выходе элемента ИЛИНЕ 55 появляется сигнал "1", которыйтакже появляется на выходе 60 второго элемента И 54. В момент перепадасигнала на выходе элемента ИЛИ-НЕ 55из уровня "0" в уровечь "1" на выходетретьего формирователя 43 импульсовпоявляется короткий импульс, которыйпоступает на первый установочныйвход, четвертого триггера 49, на выходе 61 которого устанавливается сигнал "1"Если амплитуда сигнала на четвертом выходе 25 фотоприемника 12 неменьше нижнего и не больше верхнегопорогов срабатывания компаратора 2 ина его выходе 60 стробирования имеети ефся сигнал 1 , то на выходе компаратора 2 формируется сигнал "1" и припоступлений тактового импульса стретьего выхода 22 фотоприемника 12на третий вход элемента И 3 на выходе последнего появляется единичный импульс, т.к. на второй входэлемента И 3 поступает сигналс выхода 60 второго элемента И 54(фиг.б),С выхода элемента И 3 импульсыпоступают на информационные входыгруппы ключей 4-7, которые реализованы на элементах И-НЕ, и на выходахпервого 4 и третьего б ключей появляются импульсы, а на выходах второго 5 и четвертого 7 ключей будут 29261 6удерживаться сигналы "1", т,к. на первом 57 и третьем 61 синхронизирующих выходах блока синхронизацииимеются сигналы 1Импульсы с выходов первого 4 итретьего 6 ключей поступают на вычитающие входы 32 сумматоров 8 и 9 соответственно. Если перед процессом центрирования проекция изображения объекта на плоскость ХОТ занимает положение относительно оптического блока 19, оптическая ось которого совпадает с осью ОЕ, как показано, например, на фиг. 5, то центр тяжести О изображения объекта находится в первом квадранте системы координат ХОУ.Импульс с выхода третьего формирователя 43 импульсов также поступает на вход второго элемента 45 задержки, на выходе которого через промежуток времени, равный половине длительности паузы между двумя последовательными гасящими импульсами ГСП на выходе 24, формируется короткий единичный импульс, и на инверсном выходе 62 четвертого триггера 49 устанавливается сигнал "1", т,е. импульсы с выхода элемента И 3 через четвертый ключ 7 будут поступать на суммирующий вход 33второго сумматора 9. Если содержимое двоичного счетчика 26второго сумматора 9 станетравным и, где и - емкость счетчика, то на его выходе переполненияустанавливается сигнал О, которыйопрокидывает пятый триггер 28 ина его выходе устанавливается сигнал"1", Так как четвертый триггер 49через промежуток времени, равныйдлительности полустроки изображения,последовательно переключается изсостояния "1" в состояние "0" и обратно, то второй сумматор 9 последовательно суммирует или вычитает поступающие на его входы 32 и 33 им. пульсы. Если в режиме вычитания вовтором сумматоре 9 содержимое счетчика 26 становится равным нулю, тона его выходе обнуления появляетсявсигнал "0", а на выходе элементаИ-НЕ 31 устанавливается сигнал "1",который поступает на второй установочный вход триггера 28 и на его инверсном выходе устанавливается сиги 11Таким образом, на вычитающий вход 2 второго сумматора 9 последова 2тельно поступают количества импульов К р и К, прямо пропорциональе площадям центрируемого изображеия объекта соответственно в четвером и третьем квадрантах системы оординат ХОУ, а на суммирующий вход 3 второго сумматора 9 последоваельно поступают количества импульов К и К - прямо пропорциональныеощадям центрируемого изображения бъекта соответственно в первом и втоом квадрантах системы координат 15 ОУ (фиг,5). Разделение поля матрицы 18 Фотолементов на квадранты осуществляетсяедующим образом. Длительность имульсов, формируемых на выходах перого триггера 46, равна длительностиерхнего и нижнего полукадров изобраения, а длительность импульсов, Форруемых на выходах четвертого тригера 49, равна длительности левой иравой полустрок изображения, а путемогического умножения соответствуюх импульсов полустрок и полукадраежду собой получается деление во вре ени поля изображения на квадранты, Например, если осуществляется логическое умножение длительности импульса верхнего полукадра на длительность импульса левой полустроки, то таким об 35 разом выделяем импульсный сигнал, ;длительность и временное положение которого соответствуют длительности и временному положению четвертого квад,ранта изображения. Аналогично Формируются импульсные сигналы для других квадрантов изображения, Поэтому импульсы с выхода элемента И 3, несущие инФормацию о видеоизображении, поступают на соответствующие счетные входы сумматоров 8 и 9 во время длительности верхнего полукадра изображения . сначала,из четвертого квадранта поля изоб ражения и затем - из первого квадранта поля изображения, а во время длительности нижнего полукадра импульсы , на входы сумматоров 8 и 9 сначала поступают из третьего квадранта поля изображения и затем - из второго квадранта поля изображения.55Емкость и каждого счетчика 26 выбирается больше, чем максимально возможное из чисел К - К - т,е. результирующее количество импульсов М, зафиксированное вторым сумматором 9,равно:М, = (К,+К.) - (К,+Кр)При этом если центр тяжести О изображения объекта находится в первом или во втором квадрантах, то триг. гер 28 второго сумматора 9 будет находится в момент времени ". (Фиг.6) в единичном состоянии и на выходе элемента И 29 д второго сумматора 9 будет сигнал "1". Если же центр тяжести О, изображения объекта находится во втором или четвертом квадрантах, то триггер 28будет находиться в момент временив нулевом состоянии и на выходе элемента И 30 второго сумматора 9 будет сигнал "1".Аналогично импульс с выхода первого формирователя 41 импульсов также поступает на вход первого элемента 44 задержки, на выходе которого через промежуток времени, равный половине длительности паузы между двумя последовательными кадровыми гасящими импульсами на входе 23, Формируется короткий единичный импульс и на инверсном выходе 58 первого триггера 46 устанавливается сигнал "1", т.е, импульсы с выхода элемента И 3 через второй 5 ключ поступают на суммирующий вход 33 первого сумматора 8. Если содержимое двоичного счетчика 26 первого сумматора 8 станет равным п, то на его выходе переполнения установится сигнал "О", который опрокинет триггер 28 и на его выходе установится сигнал "1", Так как первый триггер 46 через промежуток времени, равный длительности полукадра изображения, последовательно переключается из состояния "1" в "О" и обратно, то первый сумматор 8 последовательно суммирует или вычитает поступающие на его входы 32 и 33 импульсы. Таким образом, на вычитающий вход 32 первого сумматора 8 последовательно поступают количество импульсов К - и К, прямо пропорциональные площадям центрируемого изображения объекта соответственно в четвертом и первом квадрантах системы координат ХОУ, а на суммирующий вход 33 первого сумматора 8 последовательно поступают количества импульсов К;, и К -,прямо пропорциональные площадям центриру 1529261емого изображения объекта соответственно в третьем и втором квадрантахсистемы координат ХОУ (фиг,5), т.е,результирующее количество импульсов 5М зафиксированное первым сумматором 8, равно; 25(1;, + 1;, ) - (К;+ 1 ).При этом если центр тяжести О, 10изображения объекта находится в первом ипи четвертом квадрантах тотриггер 28 первого сумматора 8 находится в момент времени с, (фиг .6)в нулевом состоянии и на выходе элемента И 30, первого сумматора 8 бу-дет сигнал "1". Если же центр тяжести 0 изображения объекта находитсяво втором или третьем квадрантах, тотриггер 28 находится в момент времени , в единичном состоянии и навыходе элемента И 29 первого сумматора 8 будет сигнал "1.При наличии сигнала "0 в моментвремени й на выходе элемента НЕ40 на выходе первого элемента ИЗП 150 также устанавливается сигнал "0",который через третий 56 элемент задержки 56 и через второй элемент ИЛИ51 поступает на вход второго формирователя 42 импульсов, что приводитк установлению на его выходе сигнала "0", длительность которого определяется временем, необходимым, чтобы исполнительному двигателю 38 переместить фотоприемник 12 на заданную величину вдоль осей ОХ или 07.Время задержки импульса третьимэлементом задержки 56 выбираетсябольше времени передачи импульса 40элементом ИЛИ-НЕ 11,Так как центр тяжести О, изображения объекта находится в первомквадранте (фиг.5), то на выходах35 сумматоров 8 и 9, на выходе элемента И 30, первого сумматора 8 ивыходе элемента И 29 второго сумматора 9 имеются сигналы "1", поэтому на выходе 16 элемента ИЛИ-НЕ11 имеется сигнал "0" в момент вре 50мениа на выходе 39 третьегоэлемента ИЛИ 52 устанавливается сигнал "1", который поступает на синхронизирующий вход 39 блока перемещения фотоприемника 10При перепаде сигнала из "0" в "1"на выходах второго 36и третьего 36элементов И группы на выходах второго 37 и третьего 37 з формирователей группы устанавливаются сигналы заданной длительности и амплитуды, которые запускают второй 38и третий 38 З исполнительные двигатели группы, перемещающие фотоприемники 12 в положительном направлениях осей ОУ и ОХ соответственно . Аналогично первый 381 и четвертый 38+ исполнительные двигатели группы запускаются, когда фото- приемник 12 необходимо переместить в отрицательном направлениях осей ОУ и ОХ соответственно, После завершения элементарного перемещения фотоприемника 12 на заданный шаг исполнительными двигателями 38 группы в момент времени2 (фиг.6) на выходе второго формирователя 42 устанавливается сигнал "1", на выходе 39 третьего элемента ИЛИ 52 устанавливается сигнал "0", который блокирует элементы И 36 группы, При поступлении с выхода первого формирователя 41 на первый вход первого элемента И 53 единичного импульса третий триггер 48 опрокидывается и на его выходе устанавливается сигнал "1", который разрешает поступление импульсов с выхода 60 второго элемента 54 на второй вход элемента И 3. Единичный импульс с входа 34 первого формирователя 41 поступает также на синхронизирующий вход сумматоров 8 и 9, содержимое которых обнуляется.Далее начинается следующий процесс вычисления чисел Ми Исумматорами 8 и 9 соответственно, как описано выше для моментов времени от С до 1, . Если изображение объекта отцентрировано, то по окончании процесса вычисления М, = М= 0 и в момент времени С, когда на входе 23 кадрового синхроимпульса появляется сигнал "1", на выходе 16 элемента ИЛИ-НЕ 11 также устанавливается сигнал "1", т.к. на всех входах элемента ИЛИ-НЕ 11 имеются сигналы 0, Наличие сигнала "1" на информационном выходе 16 устройства сигнализирует о том, что процесс центрирования изображения объекта завершен. ,Для остановки работы устройства, например, по окончании процесса центрирования необходимо на его вход 15 "Сброс" подать единичный импульс, который опрокидывает второй 47, а затем третий 48 триггеры, и на его инверсных выходах устанавливаются сигналы "1", а на выходе 60 второго элемента11 152 И 54 устанавливается сигнал "0, ко,торый блокирует работу элемента И 3, ,на выходе которого также устанавли-, :вается сигнал 0".;Формула изобретения1. Устройство для центрированияизображений объектов, содержащеефотоприемник, механически связанныйс блоком перемещения фотоприемника,ключи, компаратор, сумматоры и блоксинхронизации, одни из выходов которого подключены к синхронизирующимвходам ключей, сумматоров и блокаперемещения фотоприемника, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповьпдения точности устройства, оносодержит элемент И иэлемент ИЛИ-НЕ,выход которого является информацйонным выходом устройства и подключенк входу блокировки блока синхронизации, входы кадрового синхроимпульса и гасящего синхроимпульса которо-го соединены соответственно с первыми вторым выходами фотоприемника, другие выходы. блока синхронизации подключены соответственно к входу стробирования компаратора, соединенномус вторым входом элемента И, и третьему входу элемента ИЛИ-НЕ, первый ивторой входы которого подключены кодним из выходов сумматоров, другиевыходы которых подключены к управляющим входам блока перемещения фотоприемника, выход компаратора соединен с первым входом элемента И,третий вход которого подключен ктретьему выходу фотоприемника, авыход - к соответствующим входамключей, выходы которых соединенысоответственно с вычитающими и суммирующими входами сумматоров, четвертый выход фотоприемника подключенк информационному входу компаратора,управляющий вход которого являетсявходом установки порога срабатыванияустройства, входами "Пуск" и "Сброс"которого являются соответствующиевходы блока синхронизации,2. Устройство по п.1, о т л и -чающее с я тем, что блок синхронизации содержит элемент НЕ, три,формирователя импульсов, три эле 9261 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 мента задержки, четыре триггера,три элемента ИЛИ, два элемента И и элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого, соединенный с входом элемента НЕ, яв- ляется входом кадрового синхроимпульса блока, второй вход является входом гасящего синхроимпульса блока, а выход подключен к второму входу второго элемента И и к входу третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с входом второго элемента задержки и с первым установочным входом четвертого триггера, второй установочный вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, первый и второй установочные входы второго триггера. являются соответственно входами пПускп и Сброс" блока, первый вход первого элемента И подключен к выходу первого формирователя импульсов и входу первого элемента задержки, выход которого соединен с вторым установочным входом первого триггера, первый установочный вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом элемента НЕ и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к инверсному выходу третьего триггера, а выход - к входу третьего элемента задержки, выход которого соединен с первым. входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого является входом блокировки блока, а выход подключен к вхо- ду второго формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и третьим входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходувторого триггера, а выход - к первому установочному входу третьего триггера, второй установочный вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, .а выход - с первым входом второго элемента И, второй вход третьего элемента ИЛИ подключен к второму установочному входу второго триггера, выходы первого формирователя импульсов, первого и третьего элементов ИЛИ, второго элемента И, первого и четвертого триггеров являются выходами блока.529261 Вьдюдф 9 йиад П ЬаоЮ И Ьаигг Югод Ф ВюаИ 5 У Зыкпдб дьцсдыеиеищаЭ ВыхаУ 35 юдмеюеюпаЯ дьиад ЯгЬьцсд заисит 9Виюд Ю 4 дыА дьщИ ВьиаИ ЬЮРУ мююююдьиабэленеюпа ОЛ быад зюекекщаЫ Вьиод ньюакр И итель Т. Ничипед П. Олийнык ост Тех Шароши едактор М. Циткин оррект 644/ Зака Тираж 668 исно Государственного комитета по изобретениям и отк13035, Москва, Ж, Раушская наб., д НТ СС гиям п4/5 Пр водственно-изд ельский комбикат "Патент", гУжгород, ул. Гагарина, 1