Устройство для считывания графической информации

 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к полуавтоматическим устройствам считывания координат элементов изображения, принцип действия которых основан на измерении времени распространения ультразвуковой волны в различных средах , и может быть использовано в автоматизированных системах обработки информации в машиностроении и картографии . Цель изобретения состоит в упрощении устройства, для чего в него введены два блока умножения, элементы задержки, ИЛИ, НЕ, счетчик, при этом изменился метод обработки информации, суть которого состоит в определении йХ и iY для каждой точки двухмерного массива, определении произведений лХ, дУ;., и &Х., iY и сравнении этих произведений с заданной точностью. Е процессе такой обработ- i ки координаты характерных точек поступают на выход устройства для ввода в ЭВМ, а координаты точек, лежащих на прямолинейных участках кривой, на выход устройства не поступают и в ЭВМ не вводятся. 2 ил. (Л to со ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 06 К 11/06 фГ .; г;1 ":1-P q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3905867/24-24 (22) 04.06.85 (46) 23.02.87. Бюл. Ф 7 (71) Институт технической кибернетики АН БССР (72) И.п. Кудерко, А.Г. Мамедов и А.С. Лакерник (53) 681.327.12(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 959110, кл. С 06 К 11/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

9 1084837, кл. С 06 К 11/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к полуавтоматическим устройствам считывания координат элементов иэображения, принцип действия которых основан на измерении времени распространения

„.SU,» 1292019 А1 ультразвуковой волны в различных средах, и может быть использовано в автоматизированных системах обработки информации в машиностроении и картографии. Цель изобретения состоит в упрощении устройства, для чего в него введены два блока умножения, элементы задержки, ИЛИ, НЕ, счетчик, при этом изменился метод обработки информации, суть которого состоит в определении аХ„ и ь7; для каждой точки двухмерного массива, определении произведений ьХ, ь7,, и ьХ.,, ь7; и сравнении этих произведений с заданной точностью. В процессе такой обработки координаты характерных точек поступают на выход устройства для ввода в ЭВМ, а координаты точек, лежащих на прямолинейных участках кривой, на выход устройства не поступают и в ЭВМ не вводятся. 2 ил.

1292019

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к полуавтоматическим устройствам считывания координат элементов изображения с документов, принцип дейст- 5 вия которых основан на измерении времени распространения ультразвуковой волны в различных средах, и может быть использовано для преобразования сложной графической информации в цифровую форму с последуюцим вводом ее в ЭВМ.

Цель изобретения — упроцение устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для считывания графической информации, на фиг. 2 кривая для пояснения работы устрой ства, Устройство для считывания графической информации содержит планшет

1, на взаимно перпендикулярных сторонах которого установлены линейные координатные микрофоны 2 и 3, подключенные к блокам 4 и 5 преобразования координат, выходы которых соединены с одними из входов триггеров

6 и 7, первый электроакустический преобразователь 8, акустически связанный с линейными координатными микрофонами 2 и 3, второй электроакустический преобразователь 9,акустически связанный со звукоприемником 10

35 и подключенный к блоку l l коррекции, выход которого соединен с одним из входов элементов И 12 и 13, распределитель 14 импульсов, первый выход которого соединен с первым электроакустическим преобразователем 8 и другими входами триггеров 6 и 7, выходы которых соединены с другими входами элементов И 12 и 13, выходы которых подключены к входам счетчиков 15 и 16, второй выход распределителя 14 импульсов соединен с входом блока 11 коррекции и с электроакустическим преобразователем 9„

Первый вход коммутатора 17 подключен к выходам счетчиков 15 и 16, а выход является выходом устройства.

Первый регистр t8 выходом соединен с вторым входом коммутатора 17 и первыми входами первого 19 и второго 20

55 блоков вычитания. Второй регистр 21 подключен первым входом к выходам счетчиков 15 и 16 и к второму входу блока 20 вычитания, выходом соединен с первым входом регистра 18 и с вторым входом блока 19 вычитания.

Выходы первого формирователя 22 сигналов подключены соответственно к первому входу второго формирователя 23 сигналов, к входам элементов

И 24 и 25, выходы которых подключены к входам распределителя .14 импульсов, выход элемента И 24 соединен с вторым входом формирователя 23 сигналов. Выходы блоков 4 и 5 преобразования и третий выход распределителя 14 импульсов подключены к входам элемента И 26, выход которого соедйнен с первым входом элемента

И 27, другой вход которого подключен к выходу элемента И 25.

Устройство содержит также элементы И 28 и 29, блок 30 сравнения, блок 31 синхронизации, первый 32 и второй 33 блоки умножения, первый

34 и второй 35 элементы ИЛИ, элементы 36 и 37 задержки, счетчик 38,эле,мент HE 39, первую 40 и вторую 41 группы элементов И. Причем первый выход блока 19 вычитания подключен к первому входу блока 32 умножения, выход которого с первым входом блока

30 сравнения. Первый выход блока 20 вычитания подключен к первому входу блока 33 умножения, выход которого подключен к второму входу блока 30 сравнения, первый выход которого подключен к первому входу элемента

ИЛИ 34, второй вход которого подключен к выходу формирователя 23 сигналов. Выход элемента ИЛИ 34 подключен к первому управляющему входу коммутатора 17 подключенного вторым управляющим входом к выходу элемента И 27, первому входу элемента ИЛИ

35 и через элемент 36 задержки к второму входу регистра 18.

Второй выход блока 30 сравнения подключен к .второму входу элемента

ИЛИ 35, выхоц которого через элемент 37 задержки подключен к второму входу регистра 21, Выход элемента

И 28, первый вход которого подключен к первому входу элемента И 29 и к выходу элемента И 26, соединен с первым входом счетчика 38, другой вход которого соединен с выходом формирователя 22 сигналов. Первый выход счетчика 38 подключен к одному из входов первой группы 40 элементов И, выход которой соединен с третьим входом регистра 18, второй выход счетчика 38 соединен с одними из входов второй группы 41 элементы И, выход которой соединен с третьим входом регистра 21. Другие входы групп 40 и 41 элементов И подключены к выходам 5 счетчиков 16 и 15.

Третий выход счетчика 38 соединен с вторым входом элемента И 29, выход которого соединен с входом блока

31 синхронизации, и через элемент

НЕ 39 подключен к второму входу элемента И 28. Третьи входы элементов

И 28 и 29 подключены к выходу элемента И 24, соответствующие выходы блока 31 синхронизации — к входам

15 синхроимпульсов блоков 19 и 20 вычитания, блоков 32 и 33 умножения и блока 30 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

В устройстве реализуются два режима работы — дискретный и непрерывный. Режим работы устройства задается органами управления — кнопка25 ми Кн1 и Кн2 на входе формирователя

22 сигналов (фиг. 1), Дискретный режим работы устройства осуществляется включением Кн1, при этом Кн2 выключена. В непрерывном режиме обе кнопЗО ки включены.

Рассмотрим работу устройства в дискретном режиме. Электроакустический преобразователь 8 (съемник координат) помещают на рабочем поле план35 шета 1 и нажимают при этом Кн1, из формирователя 22 сигналов в распределитель 14 импульсов и на элемент

И 27 поступает через элемент И 25 сигнал о работе устройства в дискрет- ® ном режиме и формирует такты .работы устройства.

В первом такте сигналом с второго выхода распределителя 14 импульсов запускается электроакустический преобразователь 9 и разрешается автопод стройка генератора тактовой частоты (не показан) блока 11 коррекции. После того, как звуковой сигнал, излучаемый электроакустическим преобразова-.телем 9, достигает звукоприемника 10, на выходе последнего появляется сигнал, который осуществляет подстройку генератора тактовой частоты блока 11, на чем такт коррекции заканчивается, и частота генератора соответствует текущим климатическим условиям.

Во втором такте распределитель 14 импульсов запускает (сигналом сперного выхода) электроакустический пре-,:, образователь 8 и триггеры б и 7 устанавливаются в единичное состояние, чем разрешается поступление тактовых импульсов из блока 11 в счетчики 15 и 16 через элементы И 12 и 13. В момент, когда звуковой сигнал, излучаемый электроакустическим преобразователем 8, достигает определенного микрофона 2(3),на его выходе появля- ется сигнал, который пройдя блок

4(5) преобразования„ устанавливает триггер б(7) в нулевое состояние и тем самым прекращает поступление тактовых импульсов через элемент И

12(13) на вход счетчика 15 (16) .

Содержимое счетчиков 15 и 16 соответствует координатам считываемой точки. Одновременно с поступлением сигналов с блоков 4 и 5 преобразования и сигнала с третьего выхода рас,пределителя 14 импульсов на выходе элемента И 26 появляется сигнал, который, пройдя элемент И 27, разрешает выдачу информации в ЭВМ через.

-коммутатор 17. С окончанием этого такта устройство переходит в исходное состояние и готово к съему координат очередной точки изображения, В непрерывном режиме работы устройства оператор помещает электроакустический преобразователь 8 на рабочем поле планшета 1 в точку обводимого контура иэображения и на,жимает Кн1 и Кн2. При включенных Кн1 и Кн2 формирователь 22 формирует сигнал о работе устройства в непрерывном режиме, который поступает через элемент И 24 в распределитель

14, формирователь 23 сигналов и на вход элементов И 28 и 29. В непрерывном режиме работы устройства электроакустический преобразователь 8 излучает ультразвуковые волны непрерывно с определенной частотой.

Распределитель 14 импульсов организует следуюшие такты работы устройства. Первый такт работы аналогичен описанному выше. Во втором такте распределитель 14 запускает электроакустический преобразователь 8 и триггеры 6 и 7 устанавливаются в единичное состояние, чем разрешается поступление тактовых импульсов из блока 11 в счетчики 15 и 16 через элементы И 12 и 13. В момент, когда звуковой сигнал, излучаемый электроакустическим преобразователем 8, дости1292019 гает определенного микрофона 2(3), на его выходе появляется сигнал, который, пройдя блок 4(5) преобразования, устанавливает триггер 6(7) в нулевое состояние и тем самым прекра- 5 щает поступление тактовых импульсов через элемент И 12(13) на вход счетчика 15(16). Содержимое счетчиков

15 и 16 соответствует координате считываемой точки.

Одновременно с поступлением сиг- налов с блоков 4 и 5 преобразования и сигнала с третьего выхода распределителя 14 на выходе элемента И 26 появляется сигнал, который через элемент И 28 поступает на вход счетчика

38. В результате сигналом с первого счетчика 38 разрешается запись координат первой считываемой точки через группу элементов И 40 в регистр 181.

При снятии координат второй точки изображения сигналом с второго выхода счетчика 38 разрешается запись координат через группу элементов 25

И 41 в регистр 21. В результате снятия координат третьей точки сигналом с третьего выхода счетчика 38 разрешается поступление сигнала на вход блока 31 синхронизации через элемент

И 29, а также через элемент НЕ 39 запрещается дальнейшее поступление сигналов через элемент И 28 на вход счетчика 38. При этом на выходах блока 31 синхронизации поочередно форми35 руются управляющие тактовые импульсь1, которые обеспечивают обработку считанной информации при непрерывном ре- жиме.

Суть метода обработки информации в непрерывном режиме, заложенного в предлагаемом устройстве для считывания графической информации, состоит в определении ах;, аУ; для каждой точки двухмерного информационного массива, определении произведений дх. ьУ, и ьх,, аУ, и срав-! 1-1 ненни этих произведений с заданной точностью где Х; =Х Х AX) наты начальной (или информативной), i-й и (i-1)-й точек соответственно.

Иными словами, реализуется с заданной точностью критерий выборки в соответствии с выражением ьХ 6У =6Х пУ

При этом точность (или погрешность) сравнения задается оператором длиной разрядной сетки сравниваемых произведений ах,. ьу;,, ьх,, aY..

Устранение избыточности вводимой двухмерной информации осуществляется в реальном масштабе времени в процессе анализа текущих координат ° При этом выявляются прямолинейные участки кривой. Точки перехода иэ криволинейного участка в прямолинейный, и наоборот, считаются характерными точками данной кривой. В процессе такой обработки координаты характерных точек поступают на выход устройства для ввода в 3ВМ, а координаты точек, лежащих на прямолинейных учасках вводимой кривой, на выход устройства не поступают и в 3ВМ не вводятся.

Для анализа формы вводимой кривой в устройстве определяются элементарные приращения координат Х и У у каждой последующей точки относительно предыдущей, для чего координаты первой точки А, записываются в регистр

18, второй точки А„ — в регистр 21, координаты третьей точки А содерОЯ жатся в счетчиках 15 и 16, при этом в блок 19 вычитания поступают координаты из регистров 18 и 21, s блок

20 — из регистров 18 и 21, а в блок

20 — из регистра 18 и счетчиков 15 и 16. Блок 19 вычитания определяет разности ьх =ХА -Х и ьУ =Y -Y„ о| Аоо Ао| оО а блок 20 вычитания — разности

ЬХ,=Х„-Х...,, .Л =УА,-Y„

Значения ах,1 и ьУ2 поступают в блок 33 умножения, а значения ах и У, — в блок 32 умножения, причем на выходе блока 33 получается произведение ьх ьУ, а на выходе блока

32 умножения — произведение аХ .ьУ, Сравнивая между собой значения ьх ьУ и ьХ . ьУ,, можно определить, лежат точки А, А „,, А, на одной прямой или нет. При неравенстве произведений ьх ьУ и АХ АУ, дается разрешение на вывод координат точки

А в ЭВИ, а также перезапись координат точки Л, в регистр 18, а точки

А„ — в регистр 21, при этрм координаты точки А „ стираются.

При обнаружении признака прямолинейного участка координаты каждой последующей точки на этой кривой со1

1292019 поставляются с координатами начальной точки участка А< этим достигается высокая точность анализа и исключается ошибочное представление криволи-нейных участков с большим радиусом кривизны прямолинейными. При обнаружении криволинейного участка координаты каждой последующей точки на этой кривой анализируются с координатами каждой предыдущей точки, и при вы.полнении условия неравенства координаты предыдущей точки передаются в ЗВМ.

При этом количество выводимых точек на единицу длины участка кривой зависит от кривизны участка и величины координаты.

Сигнал а с первого выхода блока 31 синхронизации разрешает ввод координат точек А,, А, А, А в блоРО Ф О1 Э ДРЭ ки 19 и 20 вычитания соответственно, при этом блок 19 определяет разность координат Л, -А,, а блок 20 А, -A, На первом и втором выходах блоков

19 и 20 вычитания формируются сигналы, соответствующие значениям ьХ, ьУ„, ьХ, ьУ, которые поступают на входы блоков 32 и 33 умножения, где по.сигналу S с второго выхода блока

31 синхронизации определяются значения произведений ьХ ьУ и ьХ dY,, 1

Результаты вычислений в блоках 32 и 33 умножения поступают в блок 30 сравнения, где по сигналу 6 с третьего выхода блока 31 синхронизации они сравниваются.

В данном случае результатом является сигнал неравенства, который через элемент ИЛИ 34 поступает в коммутатор 17, тем самым разрешая пе- 4 редачу координат точки А,, находящейся в регистре 18, в ЗВМ. Далее этот же сигнал, пройдя элемент 36 задержки, разрешает перезапись координат точки А,из регистра 21 в ре-. гистр 18. Кроме того, сигнал неравенства с элемента ИЛИ 34 поступает через элемент ИЛИ 35 и элемент 37, время задержки которого больше времени задержки элемента 36, в регистр

21, чем разрешает перезапись координат точки Л, из счетчиков 15 и 16 в регистр 21, при этом координаты точки А в регистре 21 автоматичесО1 ки стираются.

При снятии координат очередной точки А, дальнейшая ее обработка производится аналогично описанному выше.

При съеме координат точки А про-. о изведения d Х . ЬУ и аХ ьУ равны.

f 3 9 1

Сигнал равенства с второго выхода блока 30 сравнения через элемент ИЛИ

35 и элемент 37 задержки поступает на управляющий вход регистра 21 н разрешает перезапись координаты точки

А „ иэ счетчиков 15 и 16 в регистр 21.

В следующем цикле съема в счетчиках 15 и 16 содержатся координаты точки А„, как и ранее производятся определения разностей в блоке 19

А, -А, и в блоке 20 А» А, определяют1.Н произведения ьХ . аУ и ьХ ьУ

1 "Д 2 где ьХ, =Хд -Х,, ьХ =Хд -Х„

lED4 лоФ я Aos АО2 У

04 л02 05 >й

Далее производится сравнение произведений. В этом случае на выходе блока 30 сравнения появляется сигнал,. который разрешает через элемент ИЛИ 34 выдачу в ЗВМ координаты точки А2 из

;регистра 18, через элемент 36. задержки перезапись координаты точки А, иэ регистра 21 в регистр 18 и через элемент ИЛИ 35 и элемент 37 задержки перезапись координаты точки А, со счетчиков 15 и 16 в регистр 21. Далее устройство работает, как описано выше.

По окончании ввода кривой, т.е. съемник координат снят с рабочего поля планшета, контакты Кн1 размыкаются и сигнал с формирователя 22 поступает в формирователь 23, где формируется сигнал окончания съема представляющий собой два последовательных импульса, причем первый импульс через элемент ИЛИ 34 поступает на коммутатор 17, разрешая вывод координаты

А„ в ЗВМ, затем с выхода элемента

36 задержки поступает на управляющий вход регистра 18, разрешая перезапись координат точки А, в регистр

18. Второй импульс окончания съема через элемент ИЛИ 34 разрешает выдачу в ЭВМ через коммутатор 17 содержимого регистра 18, т.е. координаты точки A, . Одновременно с этим сигнал.с формирователя 22 поступает на второй вход счетчика 38, который устанавливается в нулевое состояние, в результате чего устройство готово к съему координат точек очередной кривой.

Процесс анализа вводимой кривой (фиг.2), а также результаты записи

I координат точек приведены в таблице.

1292019

Результат срав нения в блоке

Результат вычитания в блоке

Перезапись регистра 21 в регистр

Перезапись из

НыСодержимое вод в ЭВМ

20 счетсчетчиков

15 и 16 в регистр 18 чиков

15и16

А„

Ааа

Ао1

Ао1

Ао1 ао

Аоз оо о

Аоя

А оя

А„

Аа5 о4

А, Аоо

Аоо оЕ

Аа; Ао4

AoQ "04

Ао, — Ао, А1о Аа8

А ов а11 ая а4 о 11

Аа

А„

А„

А — А

13 12

А, — А

А — А

15 13

A — 
14 1О

A1ç

А, - А1

A„

А,q

А

А,„

Конец

В предлагаемом устройстве в качестве критерия выборки характерных точек информационного массива используется неравенство произведений приращений по ортогональным координатам, в отличие от неравенства частных делений приращений в известном устройстве. Это позволяет упростить структуру устройства, так как для реализации блоков умножения требуется в

1, 2-1,5 раза меньше аппаратурных затрат, чем для реализации блоков деления, приблизительно в это же коАФ1 Аоо

Ао — Ао1

Aoз А од

Ао4 А о 2

Аа — Ао 4 а1 о1

А, — А, Ао, — Ао

Aî4 личество раз уменьшить временные затраты на выполнение функции умножения по сравнению с функцией деления, отказаться от блока управления, имеющегося в известном устройстве, так как значения множителя и множимого в предлагаемом устройстве могут быть любыми, в том числе равными нулю.,что также упрощает устройство, однако снижает несколько быстродействие устройства при обработке ппямых линий, параллельных одной из осей координат. Непосредственная запись двух

1292019

l2 первых точек каждого нового информационного массива без определения приращений и дальнейшего их анализа повышает быстродействие предлагаемого устройства при начале ввода каждо- 5 го информационного массива.

Формула изобретения

Устройство для считывания графиt0 ческой информации, содержащее планшет, на взаимно перпендикулярных сторонах которого установлены линейные координатные микрофоны, подключенные к входам блоков преобразования координат, выходы которых соединены с одними из входов первого и второго триггеров, первый электроакустический преобразователь, акустически связанный с линейными координатными микрофонами второй электроакустический преобразователь, акустически связанНЪ|й СО ЗВУКОПРИЕМНИКОМ, ВЫХОД КОТОб рого подключен к первому входу блока коррекции, второй вход которого соединен с вторым электроакустическим преобразователем, а выход — с одними из входов первого и второго элементов И, распределитель импульсов, первый выход которого подключен к первому электроакустическому преобразователю и к другим входам первого и второго триггеров, выходы которых сое1динены с другими входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго счетчиков, второй выход распределителя импульсов соединен с вторым входом блока коррекции, коммутатор, первый вход которого подключен к выходам первого и второго счетчиков, а выход является вьходом устройства, первый регистр, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, и с первыми входами первого и второго блоков вычитания, второй регистр, первый вход которого, соединенный с вторым входом блока вычитания, подключен к выходам первого и второго счетчиков, выход второго регистра соединен с первым входом первого регистра и с вторым входом первого блока вычитания, первый формирователь сигналов, выходы которого подключены соответственно к первому входу второго формирователя сигналов и к входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены с входами распределителя импульсов, выход третьего элемента И подключен к второму входу второго формирователя сигналов, выходы блоков преобразования и третий выход распределителя импульсов соединены с входами пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента

И, седьмой и восьмой элементы И, блок сравнения и блок синхронизации,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит первый и второй. блоки умножения, первый и второй элементы ИЛИ; первый и второй элементы задержки, третий счетчик, элемент НЕ, первую и вторую группы элементов И, первый выход первого блока вычитания подключен к первому входу первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения, первый вход которого соединен с первым выходом второго блока вычитания, второй выход которого подключен к второму входу первого блока умножения, а второй вход второго блока умножения соединен с вторым выходом первого блока вычитания,. первый выход блока сравнения подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя сигналов, а выход — с входом первого элемента задержки, с первым входом второго элемента ИЛИ и с третьим входом коммутатора, чет" вертый вход которого подключен к выходу шестого элемента И, выход первого элемента задержки соединен с вторым входом первого регистра, второй выход блока сравнения подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен через второй элемент задержки с вторым входом второго регистра, первые входы седьмого и восьмого элементов И подключены к выходу пятого элемента И, выход седьмого элемента И соединен с первым входом третьего счетчика, второй вход которого подключен к одному из выходов первого формирователя сигналов, первый выход третьего счетчика соединен с одними из входов первой группы элементов И, выход которой подключен к третьему входу первого регистра, 1292019

Фиг.1

ВНИИПИ Заказ 274/50 Тираж 673

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 второй выход третьего счетчика соединен с одними из входов второй группы элементов И, выход которой подключен к третьему входу второго регистра, другие входы первой и второй групп 5 элементов И соединены соответственно с выходами первого и второго счетчиков, третий выход третьего счетчика подключен к входу элемента HE v. к второму входу восьмого элемента И., выход которого соединен с входом блока синхрониэации, выходы которого подключены к соответствующим входам синхроимпульсов блока вычитания, блоков умножения и блока сравнения, а выход элемента НЕ соединен с третьим входом седьмого элемента И.