устройство для формирования сплошных образов

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СПЛОШНЫХ ОБРАЗОВ, содержащее блок памяти координат, блок постоянной памяти, выход которого соединен с первым информационным входом сумматора, блок оперативной памяти, выход которого подключен к информационному входу регистра, компаратор, мультиплексор и первый формирователь адресных и управляющих сигналов, отличающееся тем, что в него введены второй и третий формирователи адресных и управляющих сигналов, счетчик импульсов, блок управления счетом, первый вход которого объединен с тактовыми входами формирователей адресных и управляющих сигналов и является тактовым входом устройства, первый информационный вход блока памяти координат является информационным входом устройства, второй информационный вход блока памяти координат объединен с информационным входом второго формирователя адресных и управляющих сигналов и является входом меток начала и конца информационного массива устройства, первый управляющий вход второго формирователя адресных и управляющих сигналов является первым управляющим входом устройства, первый и второй выходы второго формирователя адресных и управляющих сигналов соединены с адресными и управляющими входами блока памяти координат, первый выход которого подключен к информационному входу счетчика импульсов, второй выход блока памяти координат и третий выход второго формирователя адресных и управляющих сигналов соединены с первым и вторым управляющими входами третьего формирователя адресных и управляющих сигналов, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко второму входу блока управления счетом и ко входу предустановки счетчика импульсов, выходы которых соединены соответственно со счетным входом счетчика импульсов и адресным входом блока постоянной памяти, третий выход третьего формирователя адресных и управляющих сигналов подключен ко второму управляющему входу второго формирователя адресных и управляющих сигналов и ко входу первого формирователя адресных и управляющих сигналов, первый выход которого соединен с управляющим входом сумматора, второй и третий выходы первого формирователя адресных и управляющих сигналов подключены к адресному и управляющему входам блока оперативной памяти, четвертый выход первого формирователя адресных и управляющих сигналов соединен с управляющим входом регистра, выход которого соединен с первым информационным входом компаратора, первым информационным входом мультиплексора и вторым информационным входом сумматора, выход которого подключен к информационному входу блока оперативной памяти, выходы компаратора соединены с соответствующими информационными входами мультиплексора, управляющий вход которого является вторым управляющим входом устройства, второй информационный вход компаратора является третьим управляющим входом устройства, выход мультиплексора и пятый выход первого формирователя адресных и управляющих синалов являются соответственно информационным выходом и выходом готовности устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для автоматизации процесса распознавания визуальных образов, представленных в виде многоточечных объектов, заданных координатами точек на плоском изображении.

Известно устройство для выделения фигур на изображении (авт.св. СССР N 1287203, кл. G 06 K 9/00, опублик. 1987), предназначенное для анализа и распознавания изображений, например, для предварительной обработки визуальной информации в органах зрения робота.

Известно устройство для распознавания контуров изображений объектов (авт. св. СССР N 1359788, кл. G 06 K 9/36, опублик. 1987), предназначенное для распознавания изображений в условиях низкого контраста.

Известно устройство для выделения контура изображения (авт.св. СССР N 1141429, кл. G 06 K 9/36, опублик. 1985), осуществляющее проверку выполнения условия принадлежности каждого из элементов изображения его контуру.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для выделения элементов изображения (авт.св. СССР N 1550547, кл. G 06 K 9/46, опублик. 1980), содержащее блок памяти координат, блок постоянной памяти, выход которого соединен с первым информационным входом сумматора, блок оперативной памяти, выход которого подключен к информационному входу регистра, компаратор, мультиплексор и первый формирователь адресных и управляющих сигналов.

Недостатком этого устройства является его ограниченные функциональные возможности, так как оно не позволяет выделять контур изображения многоточечного объекта.

Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей за счет формирования контуров изображений многоточечных объектов.

Рассматриваемое устройство реализует следующий алгоритм формирования сплошных образов. Каждая точка многоточечного образа рассматривается как источник потенциального поля, создаваемого зарядом определенной величины. В результате суперпозиции частных полей источников образуется кумулятивное потенциальное поле, рельеф которого отображает взаимное расположение точек многоточечного образа. Все дискретные отсчеты значений кумулятивного потенциального поля сравниваются с пороговым значением и каждому результату сравнения в зависимости от решаемой задачи присваивается соответствующее числовое значение. Так, например, если необходимо сформировать плоский сплошной образ, то пространственным элементам, значения потенциала в которых превышают порог, присваивается значение "1", всем остальным элементам присваивается значение "0". При необходимости сформировать негатив плоского сплошного образа результатам сравнения присваиваются противоположные значения "0" и "1" соответственно. Если необходимо выделить контур плоского сплошного образа, пространственно ограничивающий многоточечный образ, то значение "1" присваивается только тем пространственным элементам, значения потенциала в которых равны порогу.

Данный алгоритм реализуется устройством следующим образом.

Массив координат точек многоточечного образа заносится в блок памяти координат (БПК). По окончании данной процедуры устройство переводится в автономный режим работы. В этом режиме координаты точек начинают последовательно считываться из БПК на информационные входы счетчика, предустанавливая счетчик и тем самым обеспечивая необходимое пространственное смещение частного поля одиночного источника. В результате перебора адресов блоком постоянной памяти (БПП) с заданным смещением счетчик осуществляет последовательное считывание значений потенциала одиночного источника, хранящегося в БПП. С выхода БПП данные значения поступают на первый информационный вход сумматора, где складываются с уже имеющимся в блоке оперативной памяти (БОП) значением соответствующего пространственного элемента. В результате повторения процедуры для каждой точки многоточечного образа в БОП происходит накопление частных полей источников и формируется кумулятивное потенциальное поле многоточечного образа. По окончании режима накопления кумулятивное поле поэлементно считывается из БОП на вход компаратора, где происходит сравнение значений поля с порогом, установленным на втором информационном входе компаратора. Результат сравнения в виде трехбитового слова, где значение каждого бита отражает истинность соответствующего из трех предположений (больше, меньше, равно), с выхода компаратора поступает на информационный вход мультиплексора, который пропускает на информационный выход устройства только один бит, выбираемый по состоянию управляющего входа мультиплексора, либо передает без изменений отсчеты с выхода регистра. В итоге на выходе устройства последовательно появляются либо отсчеты кумулятивного потенциального поля, либо результаты пороговой обработки кумулятивного потенциального поля, которые могут быть однозначно восприняты относительно импульса готовности на выходе устройства. Синхронизация работы блоков устройства осуществляется тремя формирователями адресных и управляющих сигналов (ФАСУ) тактируемыми импульсами с тактового входа устройства.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для формирования сплошных образов содержит БПК 1, БПП 2, выход которого соединен с первым информационным входом сумматора 3, БОП 4, выход которого подключен к информационному входу регистра 5, компаратор 6, мультиплексор 7 и первый ФАСУ 8. В устройство введены второй 9 и третий 10 ФАСУ, счетчик 11 импульсов, блок управления счетом (БУС) 12, первый вход которого объединен с тактовыми входами ФАСУ 8, 9, 10 и является тактовым входом 1 устройства. Первый информационный вход БПК 1 является информационным входом 2 устройства, второй информационный вход БПК 1 объединен с информационным входом второго ФАСУ 9 и является входом 3 меток начала и конца информационного массива устройства. Первый управляющий вход второго ФАСУ 9 является первым управляющим входом 4 устройства, первый и второй входы второго ФАСУ 9 соединены с адресными и управляющими входами БПК 1, первый выход которого подключен к информационному входу счетчика 11 импульсов, второй выход БПК 1 и третий выход второго ФАСУ 9 соединены с первым и вторым управляющими входами третьего ФАСУ 10, первый и второй выходы которого подключены соответственно к второму входу БУС 12 и к входу предустановки счетчика 11 импульсов, выходы которых соединены соответственно со счетным входом счетчика 11 импульсов и адресным входом БПП 2. Третий выход третьего ФАСУ 10 подключен к второму управляющему входу второго ФАСУ 9 и к входу первого ФАСУ 8, первый выход которого соединен с управляющим входом сумматора 3, второй и третий выходы подключены к адресному и управляющему входам БОП 4, четвертый выход соединен с управляющим входом регистра 5. Выход регистра 5 соединен с первым информационным входом компаратора 6, первым информационным входом мультиплексора 7 и вторым информационным входом сумматора 3, выход которого подключен к информационному входу БОП 4. Выходы компаратора 6 соединены с соответствующими информационными входами мультиплексора 7, управляющий вход которого является вторым управляющим входом 5 устройства. Второй информационный вход компаратора 6 является третьим управляющим входом 6 устройства. Выход мультиплексора 7 и пятый выход первого ФАСУ 8 являются соответственно информационным выходом 7 и выходом 8 готовности устройства.

Устройство функционирует следующим образом.

Для того, чтобы занести массив координат точек многоточечного образа в БПК 1, на входе 4 устройства устанавливается соответствующий код, переводящий ФАСУ 9 в режим записи массива координат точек. При этом ФАСУ 9 устанавливает на адресном входе БПК 1 адрес нулевой ячейки БПК, а на управляющем входе БПК импульс записи, заносящий координаты первой точки с входа 2 устройства в БПК. Затем ФАСУ 9 выбирает следующую ячейку БПК 1 и происходит запись координат очередной точки и т.д. Параллельно с координатами точек в дополнительные разряды БПК 1 с входа 3 устройства записываются метки начала и конца массива. После записи метки конца массива ФАСУ 9 вновь выбирает нулевую ячейку БПК 1 и переходит в ждущий режим. Для перевода устройства в режим формирования кумулятивного потенциального поля (формирования сплошного образа) на входе 4 устройства устанавливается соответствующий код запуска, в ответ на который ФАСУ 9 вырабатывает и подает на второй вход ФАСУ 10 сигнал начала генерации поля одиночного источника, в ответ на который ФАСУ 10 вырабатывает сигнал предустановки счетчика 11 импульсов, заносящий в триггеры счетчика импульсов координаты очередной точки, а также сигнал разрешения прохождения тактовых импульсов с входа 1 устройства через БУС 12 на счетный вход счетчика импульсов. При этом счетчик 11 импульсов начинает перебирать адреса БПП 2 с необходимым смещением, соответствующим пространственному положению точки. В результате с выхода БПП 2 на первый информационный вход сумматора 3 поэлементно передаются значения потенциального поля очередной точки для синхронизации процесса накопления в БОП 4 отсчетов потенциального поля, а также для записи поля первой точки без накопления, ФАСУ 10 вырабатывает и подает на управляющий вход ФАСУ 8 сигналы управления режимами. В ответ ФАСУ 8 формирует сигналы адреса и управления режимами БОП 4, сигналы управления подачей слагаемых на входы сумматора 3, сигналы управления режимами регистра 5, которые позволяют записывать в БОП 4 сумму значений потенциала поля очередного источника, снимаемых с выхода БПП 2, и соответствующих значений уже накопленного в БОП 4 потенциала, которые снимаются с выхода регистра 5 и поступают на второй информационный вход сумматора 3. По окончании накопления поля очередной точки ФАСУ 10 вырабатывает кадровый импульс, поступающий на второй управляющий вход ФАСУ 9. При этом ФАСУ 9 выбирает следующую ячейку БПК 1, в которой записаны координаты следующей точки многоточечного образа. Цикл повторяется до появления на первом входе ФАСУ 10 метки конца массива координат, в ответ на которую ФАСУ 10 вырабатывает признак окончания формирования кумулятивного потенциального поля, который поступает на второй управляющий вход ФАСУ 9, возвращая его в исходное состояние ждущий режим, и управляющий вход ФАСУ 8, переводя его в режим циклического считывания кумулятивного потенциального поля из БОП 4. При этом на пятом выходе ФАСУ 8 формируется сигнал готовности для внешнего устройства, и значения кумулятивного потенциального поля поэлементно передаются с выхода БОП 4 через регистр 5 на первый информационный вход компаратора 6 и первый информационный вход мультиплексора 7. Компаратор 6 сравнивает данные значения с порогом, установленным на третьем управляющем входе 6 устройства, и устанавливает на каждом из разрядов своего выхода логический результат сравнения (нулевой разряд больше, первый разряд равно, второй разряд меньше). В зависимости от кода, установленного на втором управляющем входе 5 устройства, на выход мультиплексора и соответственно на информационный выход 7 устройства передаются либо отсчеты кумулятивного потенциального поля, либо один из трех результатов сравнения, которые соответствуют изображению сплошного образа, изображению эквипотенциального контура, негативному изображению сплошного образа многоточечного образа.

Использование заявляемого устройства позволяет расширить функциональные возможности: обеспечивает формирование сплошных образом многоточечных объектов и их контуров, повышает эффективность распознающего устройства за счет оригинального формального описания многоточечного образа, слабо чувствительного к пропаданию и появлению некоторых точек, флуктуациям координат точек, инвариантности формы сплошного образа и его контура к угловой ориентации изображения многоточечного объекта.