устройство для двухуровневого квантования сигналов считывания

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХУРОВНЕВОГО КВАНТОВАНИЯ СИГНАЛОВ СЧИТЫВАНИЯ, содержащее дифференцирующий элемент, вход которого является входом устройства, первый и второй компараторы, выходы которых подключены к первым входам первого и второго элементов И соответственно, выходы которых соединены соответственно с S- и R-входами триггера, выход которого является выходом устройства, третий компаратор, отличающееся тем, что в него введены элемент задержки, четвертый и пятый компараторы, третий, четвертый и пятый элементы И и элемент ИЛИ, вход элемента задержки подключен к выходу дифференцирующего элемента и входам первого и второго компараторов, первый выход к первому входу третьего компаратора, второй выход к второму входу третьего компаратора и первому входу четвертого компаратора, третий выход к второму входу четвертого компаратора и первому входу пятого компаратора, четвертый выход к второму входу пятого компаратора, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выход третьего компаратора подключен к первому входу пятого элемента И и второму входу третьего элемента И, выход четвертого компаратора соединен с вторыми входами четвертого и пятого элементов И, выходы третьего, четвертого и пятого элементов И подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов И.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при распознавании зрительной информации.

Первым аналогом является устройство для преобразования полутонового изображения в двухградационное [1] содержащее два дифференцирующих элемента, два усилителя, три компаратора, два элемента И и триггер, причем вход первого дифференцирующего элемента является входом устройства, выходы первого и третьего компараторов подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходу второго компаратора, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к входу установки в "1" и к входу сброса триггера, выход которого является выходом устройства, два преобразователя частота-напряжение, два преобразователя напряжение-частота, два полосовых фильтра, аналоговый инвертор и формирователь однополярного сигнала, причем вход первого дифференцирующего элемента подключен к входу аналогового инвертора, управляющему входу первого компаратора и входу формирователя, выход которого подключен к входу первого преобразователя напряжение-частота, выход которого подключен к входу первого полосового фильтра, выход которого подключен к входу первого усилителя, выход которого подключен к входу первого преобразователя, выход которого подключен к информационным входам первого и третьего компараторов и входу второго дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входу второго преобразователя напряжение-частота, выход которого подключен к входу второго полосового фильтра, выход которого подключен к входу второго усилителя, выход которого подключен к входу второго преобразователя, выход которого подключен к входу второго компаратора, а выход аналогового инвертора подключен к управляющему входу третьего компаратора.

Недостатками устройства являются сложность конструкции и низкая точность преобразования полутонового изображения в двухградационное.

Вторым аналогом является устройство для формирования сигналов прямоугольной формы при фотоэлектрическом воспроизведении информации [2] содержащее усилитель, соединенный с выходом фотоэлектропреобразователя, делитель напряжения, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход с первым входом дифференциального усилителя, детектор огибающей, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход с вторым входом дифференциального усилителя, решающую схему, входы которой соединены с выходами дифференциального усилителя и детектора огибающей.

Недостатки устройства инерционность детектора огибающей, ошибки по отслеживанию уровня фона и пониженная точность квантования.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для двухуровневого квантования сигналов считывания [3] содержащее дифференцирующий элемент, три компаратора, два элемента И и триггер, причем вход дифференцирующего элемента является входом устройства, его выход подключен к входам первого и второго компараторов, выходы которых соединены соответственно с первыми входами элементов И, выходы которых соответственно подключены к входам установки в "1" и в "0" триггера, выход последнего является выходом устройства.

Недостатком прототипа является низкая точность квантования сигналов считывания.

Для повышения точности квантования сигналов считывания в устройство, содержащее дифференцирующий элемент, три компаратора, два элемента И и триггер, причем вход дифференцирующего элемента является входом устройства, его выход подключен к входам первого и второго компараторов, выходы которых соединены соответственно с первыми входами элементов И, выходы которых соответственно подключены к входам установки в "1" и в "0" триггера, выход последнего является выходом устройства, введены линия задержки с четырьмя отводами, четвертый и пятый компараторы, третий, четвертый и пятый элементы И и элемент ИЛИ, причем первый, третий и четвертый отводы линии задержки подключены соответственно к прямым входам третьего, четвертого и пятого компараторов, второй отвод к инверсным входам третьего и четвертого компараторов, а третий к инверсному входу пятого компаратора, вход линии задержки соединен с выходом дифференцирующего элемента, выход третьего компаратора подключен к первым входам третьего и пятого элементов И, выход четвертого компаратора соединен с вторым входом третьего элемента И и первым входом четвертого элемента И, выход пятого компаратора подключен к второму входу четвертого элемента И и первому входу пятого элемента И, выходы третьего, четвертого и пятого элементов И подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов И.

Сопоставление предлагаемого устройства с прототипом показало, что оно содержит новые элементы и межэлементные связи, поэтому решение соответствует критерию "новизна".

Структурная схема предлагаемого устройства показана на фиг.1; временная диаграмма работы устройства на фиг.2.

Устройство содержит дифференцирующий элемент 1, компараторы 2-6, элементы И 7-11, линию 12 задержки с отводами, элемент ИЛИ 13 и триггер 14. Устройство работает следующим образом.

Сигнал считывания с выхода считывающего элемента подается на вход дифференцирующего элемента 1, с выхода которого импульсы, соответствующие переднему и заднему фронтам сигнала считывания, подаются на входы компараторов 2 и 3 и линию 12 задержки с отводами. Компаратор 3 выделяет отрицательные компоненты первой производной входного сигнала, а компаратор 2 положительные. За положительные значения производной принимают сигнал при вхождении сканирующего луча в зону графического элемента изображения, а за отрицательное при выходе из него. В обоих случаях максимальное абсолютное значение первой производной приходится на тот момент времени, когда луч пересекает границу графического элемента, что позволяет точно определить координаты и размеры графических элементов. Эти значения фиксируются при выполнении следующих условий:

a_i < ai₊₁ и a_i+1 > a_i+2, где a_i, a_i+1 и a_i+2 три последовательно квантованные значения дифференцированного сигнала.

Эти условия проверяются компараторами 4, 5 и 6. Линия задержки выдает в отводы последовательно квантованные значения дифференцированного сигнала a_i, a_i+1, a_i+2 и a_i+3. При выполнении отдельных условий на выходе соответствующего компаратора формируется положительный потенциал. При появлении экстремальной точки два компаратора выдают положительные потенциалы на входы соответствующего элемента И, который своим выходным импульсом фиксирует появление такой точки. Этот импульс через элемент ИЛИ поступает на входы элементов И 7 и 8. При действии на первом входе элемента И 7 переднего фронта сигнала считывания указанный импульс поступает на вход установки в "1" триггера 14, который начинает формировать двухуровневый квантованный сигнал. При действии на первом входе элемента И 8 заднего фронта сигнала считывания указанный импульс поступает на вход установки в "0" триггера 14, который заканчивает формирование двухуровневого квантованного сигнала. Если в течение времени переднего или заднего фронта сигнала считывания ошибочно формируется более одного импульса, то триггер 14 срабатывает от первого. Кроме того, при формировании на выходе элемента ИЛИ 13 импульса при отсутствии на входах элементов И 7 и 8 переднего и заднего фронтов сигнала считывания на входы триггера 14 он не поступает, поскольку при этом элементы И 7 и 8 закрыты.

Доказательство достижения цели повышения точности квантования в предлагаемом устройстве по сравнению с базовым объектом.

В прототипе точка экстремума дифференцированного сигнала считывания определяется компаратором благодаря вторичному его дифференцированию. Для получения близкого к идеальному режиму дифференцирующая цепь должна иметь оптимальные параметры. Однако чем идеальнее дифференцирование, тем меньше амплитуда выходного сигнала. Применение усилительных схем увеличивает без того повышенную погрешность квантования сигнала считывания. Поэтому построенное на таком принципе устройство обладает низкой точностью квантования сигнала считывания.

В предлагаемом устройстве для определения экстремальной точки дифференцированного сигнала считывания компаратором применяется линия задержки с отводами, которая обладает более низкой погрешностью, чем использованные в прототипе дифференцирующий элемент и усилитель.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом обладает повышенной точностью двухуровневого квантования сигнала считывания.