Устройство для преобразования координат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КООРДИНАТ, содержащее блок вводи исходного изображения, генератор тактовых импульсов, первый и второй распределителй .импульсов, двоичный счетчик и блок вывода трансформированного изображения, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены третий, четвертый и пятый распределители импульсов, дешифратор, элементы И, элемент ИЛИ и восемь групп элементов И, причем блок вьшода ; трансформированного изображения со- . держит восемь регистров, выполненных в виде прямоугольных матриц элементов с зарядовой связью, соединенных каскадно :трочными выходами со строчными Входами, a блок ввода исходного изображения выполнен в виде квадратной матрицы фоточувствитёль-ных приборов зарядовой инжекхщи, электрически разделенной на равные треугольные, обращенные вершинами к центру матрИЩ) секторы с первого по восьмой, в каждом из которых первый и второй входа строчных и столбцовых фоточувствительных приборов зарядовой инжекции объединены и образуют соответственно взаимно перпендикулярные группы горизонтальных и вертикальных тактовых DQffi, каждь выход первого распределителя импульсов соединен с соответствующими группа ,9 ми горизонтальных тактовых шин первого , пятого, четвертого и восьмого секторов и с группами вертикальных тактовых юин второго, шестого, третьего и седьмого секторов, каждый вы§ ход второго распределителя импульсов соединен с соответствуимцими группами горизонтальных тактовых шин второго, шестого, третьего и седь 9 Ш 7 Э 1 мого секторов и, с группами вертикальных тактовых шин первого, пятого , четвертого и восьмого секторов, причем последний выход второго распределителя импульсов соединен с входами Сброс первого и второго распределителей импульсов и с входом третьего распределителя импульсов, последний выход которого соединен с входом Сброс третьего распределителя импульсов, a выходы четвертого распределителя импульсов соединены с первыми входами элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, a выходы элементов И соединены с

СОЮЗ COI%TCHHX

СОИЧВВПМ

РЕСПУБЛИН

69) (И) зцц С 06 G 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬЗТЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И *RTOPONOMV CRHRRIRhhOTRV

1 ,г

l (21) 3490937/24-24 (22) 14.09.82 (46) 23.11.84. Бюл. I) 43 (72) И.Н. Бахтюков, В.А. Боронин и А.В. Дуняшкин (53) 681;3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 550652, кл. G 06 0 9/00, 1975.

2. "Арр1ъей 0ptics", 1978, v. 17, Р 10, р. 1559-1661 (прототип).

3. Шилин И).P., Носов 10.P. Полупроводниковые приборы с зарядовой связью. М. "Советское радио", 1976, с. 126.

4. Секен К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда. M. "Мир", 1978, гл. 5, ч. 2.

5. Приборы с зарядовой связью.

Под ред. Д.Ф. Барба. М., "Мир", 1982 с. 18-31. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВА

НИЯ КООРДИНАТ, содержащее блок ввода исходного изображения, генератор тактовых .импульсов, первый и второй распределители:импульсов, двоичный счетчик и блок вывода трансформированного изображения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены третий, четвертый и пятый распределители импульсов, дешифратор, элементы И, элемент ИЛИ и восемь групп элементов И, причем блок вывода трансформированного изображения со- . держит восемь регистров, выполненных в виде прямоугольных матриц элементов с зарядовой связью, соединенных каскаднофтрочными выходами со строчными вхбдами, а блок ввода исходкого изображения выполнен в виде квадратной матрицы фоточувствитель- . ных приборов зарядовой инжекции, электрически разделенной на равные треугольные, обращенные вершинами к центру матрицы секторы с первого по восьмой, в каждом из которых первый и второй входы строчных и столбцовых фоточувствительных приборов зарядовой инжекции объединены и образуют соответственно взаимно перпендикулярные группы горизонтальных и вер-. тикальных тактовых шин, каждый выход первого распределителя импульсов соединен с соответствующими группами горизонтальных тактовых шин первого, пятого, четвертого и восьмого секторов и с группами вертикальцых . тактовых шии второго, шестого, третьего и седьмого секторов, каждый выход второго распределителя нмпуль- И сов соединен с соответствующими груплами горизонтальнъгх тактовых шин второго„ шестого, третьего и седьмого секторов и, с группами вертикальных тактовых шин первого, пятого, четвертого и восьмого секторов, причем последний выход второго распределителя импульсов соединен с входами "Сброс" первого и второго распределителей импульсов и с входом третьего распределителя импульсов, последний выход которого соединен с входом "Сброс" третьего распределителя импульсов, а выходы четвертого

1 распределителя импульсов соединены с первыми входами элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, а выходы элементов И соединены с

1125á34. соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом первого распределителя импульсов, входом "Сброс" четвертого распределителя импульсов и с входом двоичного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, выходы пятого распределителя импульсов соединены с соответствующими входами строчных элементов с зарядовой связью первой прямоугольной матрицы блока вывода трансформированного изображения, причем группы выхопов Фоточувствительных приборов зарядовой инжекции каждого сектора квадратной матрицы соединены соответственно с первыми входами элементов И каждой из групп

t вторые входы которых подключены к соответствующим выходам третьего распределителя импульсов, а выходы элементов И групп соединены соответственно с входами столбцовых элементов с зарядовой связью прямоугольнblx матриц, блока вывода трансформированного изображения управляющие входы второго, четвертого и пятого распределителей импульсов подключены к выходу генератора тактовых импульсов.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в различных областях науки и техники, связанных с обработкой информации, представлен- 5 ной в виде двумерных оптических иэображений.

Известны устройства для трансформации входного иэображения из декартовых координат в полярные, содержащие сложные электронно-лучевые или оптико-электронные блоки координатной трансформации построчного сканирования Г1 ). .Однако такой принцип координат-, 15 ной трансформации существенно ограничивает быстродействие преобразователя координат.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее блок 20 ввода исходного изображения, блок вывода трансформированного изображения, генератор тактовых импульсов, распределители, счетчик. Блок координатной трансформации выполнен в виде блока нелинейной электронно; лучевой развертки (2 ).

В известном преобразователе координат требуется высокая скорость переадресации электронного луча, с 30 целью обеспечения возможности рработы устройства в реальном масштабе времени, что связано со значительными техническими трудностями. Кроме того, нелинейное сканирование вызывает З5

2 нежелательную амплитудную модуляцию выходного сигнала. Это происходит потому, что все отклоняющие системы (дефлекторы) являются детекторами энергии, при этом интенсивность пропорциональна току электронного луча ,и обратно пропорциональна скорости сканирования. Все это вызывает необходимость усложнения устройства, например применение метода гамма-коррекции для компенсации этих искажений. В таком режиме практически трудно осуществима координатная трансформация в реальном ;масштабе времени., Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для преобразования координат, содержащее блок ввода исходного изображения, генератор тактовых. импульсов, первый и второй распределители импульсов, двоичный счетчик и блок вывода трансформированного изображения, введены третий, четвертый и пятый распределители импульсов, дешифратор, элементы И, элемент ИЛИ и восемь групп элементов И, причем блок вывода трансформированного изображения содержит восемь регистров, выполненных в виде прямоугольных матриц элементов с зарядовой связью, соединенных каскадно строчными выходами со строчными входами, а блок ввода исходного изображения выполнен в вила вующим выходам третьего распределителя импульсов, а выходы элементов

И групп соединены соответственно с входами столбцовых элементов с зарядовой связью прямоугольных матриц блока вывода трансформированного изображения, управляющие входы второго, четвертого и пятого распределителей импульсов подключены к выходу генератора тактовых импульсов.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для преобразования координат; на фиг. 2 †. график, поясняющий работу дешифратора.

Устройство для преобразования координат (фиг. 1) содержит блок 1 ввода исходного иэображения, генератор 2 тактовых импульсов, первьпЪ

3 и второй 4 распределители импульсов, двоичный счетчик 5, третий 6, четвертый 7 и пятый 8 распределители импульсов, дешифратор 9, элементы

И 10-12, элемент ИЛИ 13, восемь групп элементов И 14-21, блок 22 вывода трансформированного иэображения, выполненный в виде прямоугольных матриц 23-30 регистров. Кроме того, блок 1 ввода исходного изображения содержит светочувствительные элементы 31.

Принцип преобразования основан на том, что окружность с центром в начале прямоугольной системы координат преобразуется в прямую линию в полярных координатах, параллельную оси угловой координаты, на расстоянии от начала координат, равном радиусу этой окружности.

БЛок 1 ввода иСходного изображения выполнен в виде матричного преобразователя видеосигнала с координатной выборкой на фоточувствительных приборах зарядовой инжекции (3 и 4 )., Элемент 31 такого преобразователя состоит из двух металл-окисел-полупроводниковых (ИОП) емкостей, расположениых в непосредственной близости друг от друга, одна из емкостей присоединена к горизонтальной строчной шине, другая — к вертикальной столбцовой. Шины управляются двумя распределителями 3 и 4 импульсов (сдвиговыми регистрами). Распределитель, управляющий горизонтальными шинами, работает с частотой опроса строк, а распределитель, управляющий столбцовыми шинами — с частотой опроса элементов. За период накоплез 1125634 квадратной матрицы фоточувствительных приборов зарядовой инжекции (ПЗИ), электрически разделенной на равные треугольные, обращенные вершинами к центру матрицы секторы с первого по восьмой, в каждом иэ которых первый и второй входы строчных и столбцовых фоточувствительных приборов зарядовой инжекции объединены и образуют соответственно вза- 10 имно перпендикулярные группы горизонтальных и вертикальных тактовых шин

Э каждый выход первого распределителя импульсов соединен с соответствую щими группами горизонтальных такто.вых шин первого, пятого, четвертого .и восьмого секторов и с группами вертикальных тактовых шин второго шесt того, третьего и седьмого секторов, каждый выход второго распределителя 20 импульсов соединен с соответствующими группами горизонтальных тактовых шин второго, шестого, третьего и седьмого секторов и с группами вертикальных тактовых шин первого, 25 пятого, четвертого и восьмого секторов, причем последний выход второго распределителя импульсов соединен с входами "Сброс" первого и второго распределителей импульсов и с входом З0 третьего распределителя импульсов, последний выход которого соединен с входом "Сброс" третьего распредели-, / теля импульсов, а выходы четвертого распределителя импульсов соединены с первыми вхопами элементов И, вто35 рые входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, а выходы элементов И соединены с соответствуюшими входами элемента ИЛИ

40 выход которого соединен с входом первого распределителя импульсов, II !Ф входом . Сброс четвертого распределителя импульсов и с входом двоичного счетчика, выходы которого соединены 45 с соответствующими входами дешифратора, выходы пятого распределителя импульсов соединены с соответствующими входами строчных элементов с зарядовой связью первой прямоугольной 50 матрицы блока вывода трансформированного изображения, причем группы выходов фоточувствительных элементов приборов зарядовой инжекции каждого сектора квадратной матрицы соединены соответственно с первыми входами

55 элементов И каждой из групп, вторые входы которых подключены к соответст1125634 ния заряды собираются в емкостях строчных шин, на которые подано обедняющее смещение. Считывание информации осуществляется методом параллель.ной инжекции, который позволяет раз- 5 делить во времени операции считывания и инжекции заряда (5 ). При испольэонании неразрушающего считывания операцию инжекции исключают..

Приемное поле блока 1 ввода исход-1О ного иэображения разбивается на восемь секторов, подложки которых элек" трически изолированы друг от друга и образуют входные светочувствительные подматрицы фотоприборов зарядовой инжекции б

Исходное изображение проецируется на светочувствительные элементы

31 блока I ввода исходного изображения (фиг. f). Заряды, появившиеся 20 в результате воздействия света, считываются одновременно с восьми секторов при поочередной подаче тактовых импульсов с первого распределителя 3 импульсов на горизонтальные тактовые шины первого, четвертого, пятого, восьмого секторов и вертикальньи тактовые шины второго, третьего, шестого, седьмого секторов, а с второго распределителя 4 импульсов — ЗО на горизонтальные тактовые шины первого, четвертого, пятого, восьмого секторов блока 1 ввода исходного изображения.

Тактовые импульсы поступают с генератора 2 тактовых импульсов на входы нторого 4, пятого 8, четвертого 7 распределителей импульсов. Тактовые импульсы далее с выходов второго распределителя 4 поступают íà 40 соответствующие горизонтальные и нертикальные шины блока 1 ввода исходного изображения, с последнего выхода второго распределителя 4 тактовый импульс поступает на входы сбро- 45 са в исходное состояние первого 3, нторого 4 распределителей и на вход третьего распределителя 6.

Тактовый импульс, поступающий с последнего выхода второго распредели- О теля 4, несет информацию об окончании опроса очередного радиуса в восьми секторах блока I ввода исходного иэображения.

Тактовые . у сы с вьиодов пятого55распределителя импульсов 8 поступают на тактовые шины блока 22 вывода трансформированного иэображения.

Импульсы, поступающие с выходов третьего:-распределителя 6, открывают поочередно элементы И 14-21, через которые с выходов восьми секторов поступают несущие инфдрмацию о распределении интенсивностей изоб:ражения на опрашиваемом радиусе блока 1 ввода исходного иэображения за" ряды, поочередно записываемые в соответствующие каждому опрашиваемому радиусу строки матрицы 23-30.

Таким образом, после опроса всех радиусов в восьми секторах блока 1 ввода исходного иэображения информация о распределении интенсивностей изображения последовательно записывается в полярных координатах в матрицах 23-30 регистров.

Причем оси полярных координат R и 9 направлены таким образом, как показано на фиг.

Рассмотрим алгоритм снятия информации с одного иэ восьми секторов блока 1 ввода исходного изображения, алгоритмы снятия информации с других секторов аналогичны. . Тактовые импульсы поступают на распределитель 4, в результате чего происходит последовательный. опрос тактовых шин секций, Одновременно тактовые импульсы поступают на распределитель 7 и последовательно апрашивают все элементы И (10-12), на второй вход одного из них поступает сигнал с дешифратора 9. Схема дешифратора 9 распаяна по следующему алгоритму. На фиг. 2 изображено два сектора блока 1 ввода исходного изобра- жения, и обозначены количество строк

К; количество столбцов К; расстояние между МОП емкостями I.

Размер элемента с учетом рас-стояния между МОП емкостями равен й=д, +3, где dy " размер элемента.

R= К й, где R - радиус круга.

Количество опрашиваемых лучей

Як TiK

2d 2 т.е. примерно в полтора раза больше количества строк.

Угол; соответствующий одному лучу, равен

Т 1

Расстояние по вертикали от центра круга до ш-й строки

634 т (К-m) d.

Длина m-й строки

2„,= (К m)d tgk

f5

К„,= — d - (К-ш) tg.Й,„.

Хт

Обозначим 7 „. расстояние от точки пересечения i-м лучом m-й строки до оси ординат. Разлагая tg dt,1 в ряд и беря первые три члена разложения, получим .. 5 .5 . 25

Cga"= — у»- — -

2i

3 К ЮК

: x gf(g-m) + +

15 f

Ъ

ЗК ЮК4 (взятие большего числа членов разло- З0 жения не ведет к изменению алгоритма работы дешифратора).

Для получеиия коэффициентов дешифратора необходимо высчитать Х „. еi для всех строк и взять целую часть. З5

Номер элемента, подключаемого к дешифратору, определяется зависимос« тью н -)ю,L+ 1, 40 где - . — целая часть числа.

Для первого, третьего, пятого, восьмого секторов N — это номер подключаемого элемента, отсчитывае- 45 мый по оси абсцисс, à m - -вертикаль" ная строка, для второго, третьего, шестого, седьмого секторов Н - это номер подключаемого элемента, отсчитываемый по оси ординат, à m — гори- 50 зонтальная строка.

Рассмотрим в качестве примера работу дешнфратора с третьей секцией (фиг. 2) .

Пусть К = 10, тогда для первого 55 радиуса (it) получим Nt,ot, для пятого радиуса (i=5) N 1; ИЗ 1;

"в,ь=3 1тв=4; N „;-5, т е. при 1-1

Ф 1р 1 где at угол, соответствующий ш«й строке.

Количество лучей, пересекающих

m-ю строку, равно

Количество элементов в m-й строке опрашивается первыи вертикальный столбец (на фиг. 2 он заштрихован) .

Таким образом, при опросе первого радиуса со счетчика 5 сигнал на де5 шифратор 9 не поступает, но с дешифратора 9 подается сигнал только на элемент И 12 в течение всего опроса радиуса. На другой вход элемента

И 12 поступает импульс с распределителя 7 в момент опроса последнего элемента первого радиуса.

Распределитель 3 в течение опроса радиуса запитывает первую считывательную шину. Сигнал для элемента

И 12 через элемент ИЛИ 13 поступит на счетчик 5, сбросит в нулевое состояние распределитель 7,и поступит на распределитель 3, но в этот же момент с выхода распределителя 4 сигнал сброса в нулевое положение поступит на выходы первого 3 и второго 4 распределителей, т.е.- опрос первого радиуса окончен.

С выхода счетчика 5 сигнал о том, . что необходимо опрашивать второй радиус, т.е. i 2 поступает на дешифратор 9, который и подает сигнал на . вход одного из элементов И согласно алгоритму работы; таким образом схема готова к опросу второго радиуса. .!

Рассмотрим работу схемы для случая, когда опрашивается например, пятый радиус. Схема счетчика уже отсчитала четыре такта работы (опросы четырех радиусов) и выдала сигнал на дешифратор 9, который будет работать согласно алгоритму для пятого радиуса (i=5), т.е. с поступлением четырех тактовых импульсов на распределитель 4 происходит опрос элементов 10 и 9 третьей секции (фиг.2), с приходом четвертого импульса сигнал с одного из элементов И (10-12) через элемент ИЛИ 13 поступает на счетчик 5, а через него — на дешифратор 9, который подключает следующий элемент И и позволяет опросить распределители 8 и 7 (фиг. 2), но второго столбца, так как сигнал с элемента ИПИ 13 поступает на первый распределитель 3 и он подключает второй столбец к шине питания. При проходе восьмого тактового импульса сигнал с элемента И (подключенного ранее) поступает на элемент ЬЗИ 13 н с него — на счетчик 5, а через счетчик 5 — на дешифратор 9, который подключает очередной элемент И и позво9 11 ляет опросить шестой, пятый элементы, но третьего столбца, так как с элемента RJIH 13 сигнал поступит на первый распределитель 3 и он подключит к тактовой шине очередной столбец (фиг, 2).

Схема работает аналогично до .тех пор, пока не поступит десятый тактовый импульс, с его приходом импульс сброса поступает на входы первого 3, второго 4, третьего 6 и четвертого 1 распределителей. После этого начтйается опрос следующего .радиуса. После опроса последнего радиуса процесс преобразования координат заканчивается.

Так как заряды, появившиеся в результате воздействия изображения, считываются опновременно с восьми

25634 l0 секторов блока 1 ввода исходного изображения, скорость преобразования возрастет почти на порядок по сравнению со схемами последовательного сканирования. Кроме того, скорость считывания информации с одного эле-1 мента в матрицах ПЗИ равна 10 с 3), а схем с дефлекторами отклонений луча света 10 с (4). Таким образом, 1О можно решать задачу преобразования координат в реальном масштабе времени.

Схемы блока ввода исходного изображения и блока 22 вывода транс15 формированного изображения, а также большинство блоков системы управления выполняются в интегральном исполнении, что ведет к упрощению схемы и ее миниатюризации.

1125634

Составитель Ю. Козлов

Редактор А. Шишкина Техред И.Асталош Корректор О. Билак

Заказ 8542/38 Тира к 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ултород, ул. Проектная, 4