Устройство для считывания контуров изображений

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ КОНТУРОВ ИЗОБРАЖЕНИЙ, содержащее двухкоординатный стол, оптически связанный с матричным фотопреобразователем , блок усилителей-формирователей , подключеный к матричному фотопреобразователю, блок управления , связанный с двигателями двухкоординатного стола, и блок определения направления перемещения фотопреобразователя , отличающеес я тем, что, с целью увеличения точности считывания, оно содержит блок фильтрации, блок памяти координат , блок усреднения направления и блок поиска, при этом вход блока фильтрации соединен с выходом блока усилителей-формирователей, первый выход подключен к входу блока определения направления перемещения фотопреобразователя , д второй выход соединен с первыми выходами блока поиска и блока управления, выход б/(ока определения направления перемещения фотопреобразователя подключен к первому входу блока памяти координат и к вторым входам блока поиска и блока управления, вход блока усреднения направления соединен с выходом блока памяти координат, а выход подключен к третьему входу блока поиска, выход которого соединен с третьим входом блока управления.

СО1ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

q 11 С 06 К 11/Оо

4ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3347225/18-24 (22) 20.10.81 (46) 23,03.83. 6юл. и 11 (72) И.A. Веренинов, С.С. Попов, H.Â. Степанова и В.С. Тарасов (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. И.И. Калинина (53) 681 327.11(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 511608, . G 06 К 11/00, 1976.

2. Патент Японии И 49-42803, кл. G 06 К 9/00, опублик. 1976 (прототип). (54) (57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ КОНТУРОВ И306РАЖЕНИЙ, содержащее двухкоординатный стол, оптически связанный с матричным фотопреобразователем, блок усилителей-формирователей, подключеный к матричному фотопреобразователю, блок управле. ния, связанный с двигателями двух: координатного стола, и блок опреде„„ЯЦ„„1007114 ления направления перемещения фотопреобразователя, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличения точности считывания, оно содержит блок фильтрации, блок памяти коорди нат, блок усреднения направления и блок поиска, при этом вход блока фильтрации соединен с выходом блока усилителей-формирователей, первый выход подключен к входу блока определения направления перемещения фотопреобразователя, а второй выход соединен с первыми входами блока поиска и блока управления; выход блока определения направления перемещения фотопреобразователя подключен 1в к первому входу блока памяти коорди" нат и к вторым входам блока поиска и блока управления, вход блока усреднения направления соединен с выходом блока памяти координат, а вы- Я ход подключен к третьему входу блока поиска, выход которого соединен с. третьим входом блока управления. ;C)

;Ю аь,Д

10071

2. Устройство по и. 1, о т л и" ч а ю щ е е с я тем, что блок поиска содержит счетчик с дешифратором, многоканальный переключатель, первый и второй регистры, входы которых яв" ляются входами блока поиска, третий и четвертый регистры, выходы, которых являются выходами блока поиска, и формирователь импульсов, при этом выход первого регистра подключен к первому входу многоканального переключателя, выход второго регистра сОединен с третьим входом многокаI

14 нального переключателя, первый выход счетчика с дешифратором подключен к формирователю импульсов, выходы которого соединены с пятым и шестым входами многоканального переключателя, второй выход счетчика с дешифратором подключен к седьмому входу многоканального переключателя, а третий выход соединен с первыми входами третьего и четвертого регистров, вторые входы которых подклю-. чены к выходу многоканального переключателя.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в,частности к устройствам для считывания контуров изображений, и может быть использовано для анализа и ввода в

Э8М графической информации. . Известно устройство для считывания графической информации, в котором информацию о фрагменте изображения, необходимую для определения направления слежения, получают при локальном сканировании электронным лучом 1 ).

Недостатками известного устройства являются сложность и низкая точность, обусловленные использованием средств аналоговой техники и нелинейностью системы развертки электронного луча.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее двухкоординатный стол, оптически связанный с ним матричный фотопреобразователь, блок усилителей-формирователей, подключенный к матричному фотопреобразователю, блок управления, связанный с двигателями двухкоординатного стола, и блок определения направления 2 j.

Недостаток этого устройства заключается в низкой точности считывания информации, связанный с низкой помехоустойчивостью устройства при наличии различных дефектов изображения.

Целью изобретения является увеличение точности считывания контуров изображений.

t0 !

И

2

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для считывания контуров изображений, содержащее двухкоординатный .стол, оптически связанный с ним матричныйвфотопреобразователь, блок усилителей-.формирователей, подключенный к матричному фотопреобразователю,. блок управления, связанный с двигателями двухкоординатного стола,и блок определения, направления перемещения фотопреобразователя,введены блок фильтрации, блок памяти координат, блок усреднения направления и блок поиска, при этом вход блока фильтрации совдинен с выходом блока усилителей-формирователей, первый выход подключен к входу блока определения направления перемещения.фотопреобразователя, а второй выход соединен с первыми входами блока поиска и блока управления, выход блока определения направ- ления перемещения Фотопреобразователя подключен к первому входу блока памяти координат и к вторым входам блока поиска и блока управления, вход блока усреднения направления соединен с выходом блока памяти координат, а выход подключен к третьему входу блока поиска, выход которого соединен с третьим входом блока управления.

Блок поиска содержит счетчик с дешифратором, многоканальный переключатель, первый и второй регистры, входы которых являются входами блока поиска, третий и четвертый регистры, выходы которых являются выходами блока поиска, и формирова14

Устройство для считывания контуров изрбражения работает следующим образом.

Аналоговые сигналы с элементов фотопреобразователя 2 поступают в блок 3 усилителей-формирователей, в котором имеются пороговые элементы, разделяющие сигналы на "черные" и, "белые". Двоичная информация о фрагменте изображения из блока 3 поступает на вход блока 4 фильтрации. 8 блоке фильтрации фрагмент изображе" ния сравнивается с каждым из набора блок 4 фильтрации состоит (фиг, 2) из регистра 1О,. постоянного запоми40 нающего устройства 11, элемента 12 сравнения, регистров 13 и 14, элемента. 15 сравнения и вентилей 16.

Блок 5 определения направления перемещения фотопреобразователя вклю45 чает (фиг, 3) постоянное запоминающее устройство 17, регистр 18, переключатели 19 и регистры 20 и 21.

3 10071 тель импульсов, при этом выход первого регистра. подключен к первому входу многоканального переключате-. ля, выход второго регистра соединен с третьим входом многоканального

5 переключателя, первый выход счетчика с дешифратором.подключен к формирователю импульсов, выходы которого соединены с пятым и шестым входами многоканального переключателя, второй выход счетчика с дешифратором подключен к седьмому входу многока" нального переключателя, а третий вы" ход соединен с первыми входами третьего и четвертого регистров, вторые входы которых подключены к выходу многоканального переключателя.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для считывания контуров изображений; на фиг. 2 - схема блока фильтрации; на фиг. 3 - схема блока определения направлений перемещения фотопреобразователя; на фиг. 4 - схе. ма блока поиска; на фиг. 5 - схема блока управления.

Устройство для считывания конту" ров изображений включает (фиг. 1) двухкоординатный стол 1 с носителем

- изображения и двигателями (не показаны), матричный фотопреобразователь (фотоматрица) 2, блок 3 усилителей-формирователей, блок 4 фильтрации; блок 5 определения направления перемещения фотопреобразователя, блок 6 памяти координат, блок 7 ус3S реднения направления, блок 8 поиска., блок 9 управления.

Блок 8 поиска состоит (фиг. 4) из регистров 22 и 23, счетчика 24 с дешифратором (на чертеже объединены в один блок), формирователя 25 импульсов многоканального переключателя 26 и регистров 27.и 28, Блок 9 управления включает (фиг. 5) переключатели 29, кодоимпульсный преобразователь 30 и формирователь 31 фаз. типовых фрагментов и из них выбирает" ся наиболее похожий на.фактическую картину. За меру сходства принимается число совпадений двоичных сигналов с элементов фактического и типового Фрагментов. В блоке 4 фильтрации (фиг. 3) двоичная информация о фрагменте изображения запоминается в регистре 10, откуда периодически подается на вход элемента 12 сравнения. На другой вход элемента сравнения поступает информация о каждом из типовых фрагментов, хранящихся в постоянном запоминающем устройстве (П3У) 11.

Число и 1 несовпадений элементов фактическог и типового фрагментов с выхода элемента 12 сравнения поступает на регистр 14 и запоминает" ся в нем. 8 группу разрядов этого регистра, отведенную под адрес типового фрагмента, заносится число

"0" — адрес первого типового фрагмента ° Следующий результат сравнения - число несовпадений и 2 записывается в регистр 13, туда же заносится и адрес типового фрагмента.

Числа п 1 и и 2 поступают на элемент

15 сравнения. Если и 2(п 1, то сигнал с выхода элемента 15 сррвнения открывает вентили 16, и содержимое регистра 13, т,е. число несовпадений и адрес типового фрагмента, переписывается в регистр 14. В противном случае (т.е. при и 2>п 1) в регист.ре 14 сохранясся находящееся там слово. В регистрах, 14, 13 и группе вентилей 16 левая часть разрядов отведена под адрес типового фрагмента, а правая " под число несовпадений. Передача информации с входов на выходы в этих устройствах условно показана на фиг. 2 пунктиром. После переброса всех типовых фрагментов адрес наиболее похожего на фак" тический оказывается в регистре 14.

5 1007

Таким образом, на этом этапе обработки информации происходит замена истинного фрагмента, содержащего помехи, типовым сглаженным фрагментом, благодаря чему осуществляется фильтрация помех.

Адрес типового фрагмента, аппрок-, симирующего фактический, с выхода бгока 4 фильтрации поступает на вход блока 5 определения направления пе- t0 ремещения фотопреобразователя (Фиг 1);

Схема фтого блока приведена на фиг. 3, Он содержит ПЗУ 17, регистры !

8, 20, 21, перекпючатели 19. 8

ПЗУ 17 хранятся характеристики типо- И вых фрагментов, причем адреса у них те же самые, что и у соответствующих типовых фрагментов в ПЗУ 11 блока 4 фильтрации (фиr. 2). По адресу, поступившему на вход блока 5 из ПЗУ 17 26 (фиг. 3) на регистр 18, выбирается характеристика типового фрагмента, . аппроксимирующего фактический. Эта характеристика включает в себя, сле.дующие признаки: 1 ) тип контура "ro" "25 риэонтальный" или "вертикальный", причем под "горизонтальным" понимается такой, у которого тангенс угла йаклона к оси х по модулю меньше 1, т.е. )1:gcLI

"горизонтального" контура или а =

= саус(для "вертикального"; 3 ) д смещение центра фотоматрицы по вертикали или горизонтали относительно контура. Функция блока определения направления состоит в нахождении числа йх и Ду, равных количеству шагов, которые должен сделать двиraтель для перемещения Фотоматрицы в следующую точку контура. При этом для "гориэонатльного" контура, перемещение по х задается числом k, а ду вычисляется по Формуле Лу=к сйс ЬКа.

Затем к числу ду добавляется поправка d . Для "вертикального" контура, наоборот, ду задается, адх вычисляется. Число k выбирается равным це" лой степени двойки, тогда умножение выполняется путем сдвига. Работа блока 5 поясняется на фиг. 3. Переключатели 19 управляются сигналом иТип контура", поступающим на вход. На вход переключателей 19 подается характеристика выбранного типового фрагмента. Если фрагмент "горизонтальный", то в регистр 23 (для числа дх) записывается k, а в регистр

20 (для йу) - число ka, т.е. а, сдвинутое на соответствующее число

114 4 разрядов, и к содержимому регистра 20 прибавляется д . В случае "вер» тикального" фрагмента в регистр 20 записывается k, а в регистр 21 - число ka и д прибавляется к содержимому регистра 21. Число д выбирается из регистра 18. Приращения координат .дх и у из регистров 20 и 21 блока 5 поступают: 1) на входы блока 9 управления (фиг. 1), где они преобразуются в последовательности импульсов, управляющие шаговыми двигателями; 2) в блок 8 поиска на входы (Фиг. 1), где они запоминаются в регистрах на случай органиэации поиска контура; 3) в блок 6 памяти координат (фиг. 1), где хранятся результаты трех последних измерений.

На Фиг. 1 передача чисел .hx показана сплошными линиями, а чисел ду - пунктирными °

В блоке 6 памяти координат координаты очередной точки контура х >, у; получаются путем сложения предыдущих значений координат с числами dx u

Лу: хт=х „«.1+с1х; у; =у;1+ду. Блок 6 памятй координат состоит из двух одинаковых частей (для хранения коорди- нат х и у), каждая иэ которых представляет собой регистровую память с последовательным доступом. Первый (входной) регистр одновременно является суммарным, так как в нем должно происходить сложение предыдущей координаты с ее приращением. С выходов блока 6 памяти координат значения координат точек"контура поступают в блок 7 усреднения. направления (Фиг. 1). Этот блок представляет собой микропрограммный автомат, состоящий из микропроцессорного набора (в нашем случае микросхем типа К 589) и ПЗУ, в котором хранится программа вычислений усредненного направления.

Согласно этой программе в процессе слежения за контуром непрерывно определяются параметры прямой y=ax+b, соответствующей направлению, усредненному Ilo результатам трех последних измерений, хранящихся в блоке 6 памяти координат (фиг, 1).

Усреднение направления необходимо для организации движения в тех случаях, когда при движении по локальному направлению, формируемому блоком

5 (Фиг. 1), фотоматрица оказывается на поле одного цвета вследствие ошибочного определения локального на-. правления из-эа наличия помех. В

7 10071 этом случае блоком 4 фильтрации вырабатывается сигнал "Нет контура", который с выхода блока 4 («. 1) или выход элемента 12 сравнения (фиг. 2) поступает на вход блока 8 по- иска. Предположим, что контур сильно искажен помехами и произошло неверное определение локального направления блоком 5 (фиг. 1). Тогда после очередного шага на фотоматрицу будет 1ф спроецирован фрагмент "белое"поле".

В этом случае блок 8 поиска вначале возвращает фотоматрицу, а затем организует движение в усредненном направлении по результатам предыдущих и отсчетов. Если при движении в этом направлении контур вновь не обнаружен, -то блок 8 поиска организует движение в перпендикулярном направлении сначала в одну сторону, а затем в другую; После обнаружения контура слежение снова продолжается по локальному направлению, формируемому блоком 5 (фиг. 1).

Блок 8 поиска (фиг. 4) состоит иэ регистров 22 и 23 для текущих приращений координат . х„, ду;, счетчика с дешифратором 24, формирователя 25 импульсов, многоканальных пере" ключателей 26, выходных регистров 27 и 28 для приращений координат дх 1, „. у в случае органиэации поиска.

Счетчик 24 считает сигналы "Нет контура", поступающие с выхода блока 4 фильтрации (фиг. 1) . Первый сигнал . (выход счетчика 24, фиг. 4) запусказз ет формирователь 25 импульсов, который вырабатывает два сдвинутых во времени импульса. По первому импульсу, поступающему на вход переключателя 26, значения дх, ду с:обратными

40 знаками заносятся в регйстры 27 и 28 для того, чтобы возвратить матрицу в последнюю отслеженную точку контура. По второму импульсу, поступившему на вход переключателя 26 (фиг. 4), 43 значения Ьхср, aycp вычисленные в блоке 7 усреднения направления

14 8 (фиг. 1) и поступающие йа входы пере" ключателя 26 (фиг. 4), передаются в

-выходные регистры 27 и 28 для органиэации движения в усредненном направ- лении. Если после такого движения контур не найден, то второй сигнал

"Нет контура" (с выхода счетчика 24, фиг. 4) производит запись дх с инверсией знака в регистр 28 (для

ЬУп), а дУ

"Нет контура" (выход счетчика 24, фиг. 4) знаки дхоти ду в регистрах

27 и 28 изменяются на противополож ные. Одновременно производится удвоение чисел Ьх и Ьу, так. как нужно вернуться в исходную точку и затем продвинуться еще на такой же отрезок.

Блок 9 .управления (фиг. 1) преобразует поступившие на его вход значения приращений координат в сигналы, управляющие шаговыми двигателями. Блок 9 управления (фиг. 5) состоит из переключателей 29, кодо-импульсного преобразователя 30, формирователя 31 фаэ. Переключатели 29 передают на вход кодо-импульсного преобразователя 30 сигнал hx - (ду,1)

1 для перемещения в лОкальном направле- нии или Дх (Ьуд) для поиска контура в зависимости от наличия или отсутствия сигнала "Нет контура" на входе. Кодо-импульсный преобразователь

30 преобразует число Дх(ду) в последовательность импульсов, а формирователь 31 фаз превращает каждый импульс в три сдвинутых по фазе импульса, непосредственно управляющие шаговым двигателем.

Таким образом, введение блока фильтрации позволяет снизить требо вания к качеству изображений, а блоки памяти координат, усреднения направления и поиска - значительно уменьшить количество срывов при считывании контуров.

1сю7114 сРиг.2

1007114

Составитель А; Иорозов

Ре акта Т. К r ьпаева Те ед С.Иигунова Ко ект И. Н лла

Заказ. 21 1/73 . Тираж 704 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж- 5 Ра ская наб. д. 4/

Филиал ППП . Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,