Устройство для нормализации изображений

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для обработки изображений. Цель изобретения - упрощение устройства. Указанная цель достигается в устройстве , содержащем регистр масштаба , счетчик, элемент ИЛИ, элементы И, триггер и блок управления, тем, что в него введены управляющий регистр , мультиплексоры, элемент задержки , первая и вторая группы ключей и регистр результата, один информационный вход которого является информационным входом устройства, другие информационные входы соединены с выходами первой и второй групп ключей. Первые входы ключей каждой группы соединены с выходами соответствующих мультиплексоров. Вторые входы ключей первой группы, соединенные с первым управляющим входом регистрарезультата,подключены к первому выходу триггер а, в торой выход которого соединен с вторыми входами ключей второй группы и с вторым управляющим входом регистра результата . Третий управляющий вход последнего , соединенный с первым управляющим входом регистра масштаба ri установочным входом счетчика, подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен со счетным входом счетчика, вторым управляющим входом управляющего регистра и входом элемента задержки, выход которого подключен к первому входу мультиплексоров . 1 з .п.ф-лы,4 ил. G ( Q1 0

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 06 К 9/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двтоесноьь свидсткльс гам

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4 136935/24-24 (22) 14.10.86 (46) 07.02.89. Бюл. № 5 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) Ю.Н.Ефимов и Ю.А.Поваляев (53) 681.327.12(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 853634, кл. G 06 К 9/36, 1979. . Авторское свидетельство СССР № 121177 1, кл. С 06 К 9/36, 1984. (54) .УСТРОЙСТВО ДЛЯ НОРМАЛИЗАЦИИ

ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для обработки изображений. Цель изобретения — упрощение устройства.

Указанная цель достигается в устройстве, содержащем регистр масштаба, счетчик, элемент ИЛИ, элементы

И, триггер и блок управления, тем, что в него введены управляющий регистр, мультиплексоры, элемент задержки, первая и вторая группы клю1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть .использовано для обработки изображений.

Цель изобретения — упрощение устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на Фиг.2 — схема блока управления; на фиг.3 — схема управляющего регистра; на фиг.4 — схема ре- гистра результата.

„.,80„„1456978 А1 чей и регистр результата, один информационный вход которого является информационным входом устройства, другие информационные входы соединены с выходами первой и второй групп ключей. Первые входы ключей каждой группы соединены с выходами соответствующих мультиплексоров. Вторые входы ключей первой группы, соединенные с первым управляющим входом регистра. результата, подключены к первому выходу триггера, второй выход которого соединен с вторыми входами ключей второй группы и с вторым управляющим входом регистра результата. Третий управляющий вход последнего, соединенный с первым управляющим входом регистра масштаба и установочным входом счетчика, подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен со счетным входом счетчика, вторым управляющим входом управляющего регистра и входом элемента задержки, выход которого подключен к первому входу мультиплексоров. I з.п.ф-лы,4 ил.

Устройство (фиг. 1) содержит блок

1 управления, счетчик 2, регистр 3 масштаба, элементы И 4, элемент ИЛИ

5, управляющий -регистр 6, элемент 7 задержки, мультиплексоры 8, триггер

9, ключи 10 первой группы, ключи 11 второй группы и регистр 12 резуль, тата.

Блок 1 управления (фиг,2) содержит элементы 13 и 14 задержки, счетчик 15, генератор 16 тактовых им3 14569 пульсов, триггер 17, элемент ИЛИ 18, первый f 9 в торой 20 и третий 2 1 ключи и управляющие входы 22.

Управляющий регистр 6 (фиг.З) содержит триггеры 23, элементы ИЛИ 5

24 и инвертор 25.

Регистр 12 результата (фиг.4) содержит триггеры 26, элементы ИЛИ

27,инвертор 28, мультиплексоры 29 и 30, элементы ИЛИ 31 и 32.

Выходы блока 1 управления подключены к входам счетчика 2, регистра 3 масштаба, управляющего регистра 6, элемента 7 задержки, триггера

9,регистра 12 результата, одноименные выходы счетчика 2 и регистра масштаба 3 связаны с входами элементов И 4, другие входы которых соединены с инверсными выходами младших разрядов счетчика 2, а выходы подключены к входам элемента ИЛИ 5, выходы управляющего регистра..6 связаны с первыми входами мультиплексоров 8,выходы элемента ИЛИ 5 подключены к вторым входам мультиплексоров 8, выход элемента 7 задержки соединен с третьими входами мультиплексоров 8, выходы мультиплексоров 8 соединены с первыми вхоцами ключей 10 первой группы и 30 с первыми входами ключей 11 второй группы, прямой выход триггера 9 под- ключен к вторым входам ключей 10 первой группы и к входам регистра 12 результата, инверсный выход тригге-, 35 ра 9 соединен с вторыми входами ключей 11 второй группы и с входом регистра 12 результата, выходы каждого ключа 10 и 11 первой и второй групп подключены к входам регистра 40

12, входы устройства соединены с входами блока. 1 управления и входами регистра 12 результата, вход "Пуск" подключен к входу элемента 13 задерж-. ки блока управления (фиг.2), к 45 входу установки в "0" счетчика 15 и к входу элемента ИЛИ 18,.выход элемента 13 задержки соединен с входом элемента 14 задержки, с входами ключей 20 и 21, с входом установки счетчика 2 в состояние "1111", с входом приема информации в регистре 3 масштаба, с входом установки в "0" управляющего регистра 6, с входом приема информации в регистре

12, выход элемента 14 задержки связан с единичным входом триггера17, выход счетчика 15 подключен к входу элемента ИЛИ 18, выход кото78 4 рого подключен к нулевому входу триг- гера 17, прямой выход триггера 17 соединен с входом ключа 19, второй вход которого связан с выходом генератора 16 тактовых импульсов, выход ключа 19 подключен к входам счетчика 2, управляющего регистра 6, элемента 7 задержки, счетчика 15, выходы ключей 20 и 21 соединены с входами триггера 9, входы установки направления масштабирования "Гор" и

"Берт" связаны с входами ключей 20 и 2! .

Первые входы всех элементов ИЛИ

24 подключены к выходу элемента 13 задержки (фиг.3), второй вход нижнего элемента ИЛИ 24 через инвертор .25 соединен с выходом ключа 19, вторые входы остальных элементов ИЛИ

24 связаны с инверсными выходами предыдущих первых триггеров 23, синхровходы всех первых триггеров 23 и единичный вход нижнего первого триггера 23 подключены к выходу ключа 19, прямые выходы первых триггеров 23 соединены с единичными входами последующих первых триггеров 23 и с входами мультиплексоров 8.

Первые входы элементов ИЛИ 27 триггерных ячеек, входящих в горизонтальные ряды (фиг.4), соединены с выходами ключей 10 первой группы, вторые входы элементов ИЛИ 27 триг-, герных ячеек, входящих в вертикальные ряды, соединены с выходами ключей 11 второй группы, третьи входы элементов ИЛИ 27 соединены с выходом элемента 13 задержки,. выходы элементов ИЛИ 27 связаны с синхровходами вторых триггеров 26, входы каждого второго триггера 26 через мультиплексоры 29 и 30 и через элементы ИЛИ 31 и 32 связаны с выходами соседнего левого и соседнего нижнего второго триггеров 26, входы каждого крайнего левого второго триггера 26 аналогичным образом соединены с выходами крайнего правого второго триггера 26 горизонталь- ного ряда, входы каждого крайнего нижнего второго триггера 26 аналогичным образом соединены с выходами крайнего верхнего второго триггера

26 вертикального ряда, информационные входы регистра 12 результата через инверторы 28 и элементы ИЛИ 31 и 32 подключены к входам вторых триггерон 26, входы мультиплексоров 29 и 30 связаны с выходами первого триггера 9.

К

К, Х,х„

К, Х,Х,Х,;

К, Х,Х,Х,Х,, п-1

2

Устройство предназначено для нормализации, т.е. масштабирования изображения. При этом увеличение размеров по вертикали и горизонтали может быть различным и выполняется последовательно сначала в одном направлении, а затем в другом.

Устройство работает следующим образом.

Блок 1 управления по сигналу

"Пуск" вырабатывает установочный импульс, по которому счетчик 2 устанавливается в состояние tt 1.. .11, в регистре 3 масштаба фиксируется число

К " = О, К, К 2 К К,..., обрат ное коэффициенту К увеличения размера в заданном направлении, управляющий регистр 6 устанавливается в

"0", в триггере 9 фиксируется направление увеличения размера — "О", если по горизонтали, и "1", если по вертикали, в регистре t2 результата фиксируется масштабируемое изображение.

Опишем процедуру масштабирования, полагая в частном случае, для удобства описания размера растра NzN =

16х16

После установочного. импульса блок

1 управления вырабатывает N = 16 импульсов сдвига основного потока, которые через совокупность узлов 2, 3, 4, 5, Ь, 7, 8, 10, 11 передаются в регистр 12 результата.

Импульсы сдвига основного потока, вырабатываемые блоком 1 управления, подчитываются счетчиком 2, разрядность, п которого связана с размером растра Н соотношением в частности, при N = 16 величина и = 4.

Обозначим состояния разрядов счетчика Х„, Х, Х, Х,.

Разрядность регистра 3 масштаба, где фиксируется величина К, обратная коэффициенту увеличения размера, изображения, равна разрядности счетчика 2. Обозначим состояния разрядов регистра масштаба К, К К К 4 ° так что

К-, К-1К -3K 4

Выходы одноименныхразрядов счетчика 2 и регистра 3 масштаба соединены с входами элементов И 4..Кроме

6978

6 того, входы этих элементов И связаны также с инверсными выходами младших разрядов счетчика 2, так что на выходах 4 образуются конъюнкции а на выходе элемента ИЛИ 5 образует.ся дизъюнкция этих конъюнкций.

Элемент И 4, реализующий конъюнкцию К,Х „ при поступлении импульсов на вход счетчика 2 при К, = 1 вьщает равномерно распределенный поток импульсов, соответствующих состояниям счетчика 0001, 0011, 0101, 0111,,1001, 1011, 1101, 1111. Таким образом, на каждые m импульсов из

25 блока 1 управления этот элемент выдает m-0,1000 импульсов, поступающих на вход элемента ИЛИ 5 °

Элемент И 4, реализующий конъюнкцию К < Х Х„, выдает при К = 1 равЗ0 номерно распределенный поток импульсов, соответствующий состояниям счетчика 0010, 0110, 1010, 1110,так что на m импульсов из блока 1 управления этот элемент вьщает m 0,0100 импульсов.

Элемент И 4, реализующий конъюнкцию К q Х1Х Х,, при К = 1 выд ает равномерно распределенный поток имt пульсов, соответствувщий состояниям счетчика 0100, 1100, так что на ш

40 импульсов из блока 1 управления этот элемент вьщает m-0,0010 импульсов °

Элемент И 4, реализующий конъюнкцию К,Х Х Х Х„, при К = 1 выдает равномерно распределенный поток им45 пульсов, соответствующий состоянию счетчика 1000, т.е. один импульс.

Таким образом, на m импульсов из блока 1 управления этот элемент выдает m 0,0001 импульсов.

Нетрудно заметить, что потоки им, пульсов на выходах элементов И 4 не совпадают по времени друг с другом, поэтому вспомогательный поток импульсов на выходе элемента ИЛИ 5

5 представляет сумму потоков импульсов элементов И 4, является равномерно распределенным и при прохождении на вход двоичного счетчика 2 ш

Изменение размеров участков происходит с точностью до единицы дискретности растра.

Нужно иметь ввиду, что поскольку увеличенное изображение фиксируется в том же регистре 12, то фактически увеличение осуществляется для верхней части изображения, нижняя же часть теряется. Нетрудно ви-. деть, что при заданных Н и К масштабированию подвергаются верхние Н/K строк иэображения, остальные строки теряются.

Блок 1 управления (фиг.2) работает следующим образом. Импульс "Пуск" подаваемый на .вход блока, подает1! !! ся на установочный вход в 0 счетчика 15 и через элемент ИЛИ 18 на нулевой вход триггера 17, устанавливая счетчик 15 и триггер 17 в нуле7 14569 импульсов основного потока содержит

m О, К, К К з К импульсов.

Одновременно с подачей в счетчик

2 импульсов основного потока эти же импульсы подаются и в управляющий регистр 6, выполненный по схеме по-: следовательного сдвигающего регистра. Импульсы, поступающие в регистр

6, подаются и на информационный вход 10 и на сдвиговые входы, поэтому при каждом импульсе нижние разряды регистра заполняются единицами.

Мультиплексоры 8, первые входы ко" торых соединены с выходами разрядов 15 управляющего регистра 6, а вторые входы — с выходами схемы 5 сборки, подготавливаются таким образом регистром 6, узлами 2, 3, и элементами 4, 5 к передаче импульсов сдвига 20 основного потока.из блока i управления в регистр .12. Элемент 7 задержки задерживает эти импульсы на время окончания переходных процессов в узлах и элементах 2-6. 25

Таким образом, мультиплексоры 8, связанные с цижними разрядами управляющего регистра 6, где зафиксированы единицы, передают в регистр

12 импульсы сдвига основного пото- gO ка, а верхние мультиплексоры 8, где зафиксированы нули, передают в регистр 12 только часть импульсов сдвига, совпадающих с импульсами вспомогательного потока.

Импульсы сдвига с мультиплексоров 8 поступают на сдвиговые входы регистра 12. Регистр 12 результата представляет квадратную (или прямоугольную) матрицу триггеров, объе- 40 диненных в горйзойтальйые и вертикальные сдвиговые регистры.

При этом в -зависимости от режима, устанавливаемого триггером 9, возможен сдвиг только в вертикаль- 45 ном направлении снизу вверх или только в горизонтальном направлении слева направо.

Сдвиговые импульсы для сдвига в вертикальном направлении поступают в каждый регистр горизонтально-го ряда регистра 12 с выхода соответствующего ключа 10 первой группы, так что вся строка иэображения смещается снизу вверх одинаковым образом. Аналогично сдвиговые импульсы для сдвига в горизонтальном направлении поступают в каждый триггер вертикального ряда регистра 12

78 8 с выхода соответствующего ключа 11 второй группы, так что весь столбец изображения смещается слева направо одинаковым оСразом.

Рассмотрим масштабирование в вертикальном направлении. Импульсы сдвига основного потока проходят только через нижние мультиплексоры

8, открытые нижними разрядами управляющего регистра 6 где зафиксированы единицы, далее эти импульсы проходят через элементы И 10 и поступают. в нижние строки регистра 12.

Импульсы сдвига вспомогательного потока проходят через все мультиплексоры 8, ключ 10 и поступают во все строки регистра 12, Поэтому верхние строки изображения смещаются в К раз медленее, чем нижние.

При подаче импульса сдвига вспомогательного потока все строки изображения смещаются снизу вверх на один шаг, выталкиваемая сверху строка появляется внизу растра.

При подаче же импульса сдвига основного потока смещаются только нижние строки, при этом самая верхняя из нижних строк теряется, а в самой нижней строке дублируется самая верхняя строка изображения. Поскольку импульсов вспомогательного потока в К раз меньше, чем импульсов основного потока, то такое дублирование самой врехней строки изображения произойдет в нижней строке К раз, чем и обеспечивается увеличение размера в вертикальном направлении каждого участка изображения в К раз.

9 .14569 вое состояние. Ключ 19 запирается и не пропускает импульсы с генератора

16 тактовых импульсов на вход счетчика 2. Импульс запуска подается также на вход элемента 13 задержки и задержанный этим элементом на время переключения узлов 15, 17, 18 и 19 поступает на вход установки счетчика 2 в состояние "1111", на вход приема информации регистра 3 масштаба, на вход установки в "0" управляющего регистра 6, на вход приема информации регистра 12 результата. Таким образом, в счетчике 2 зафиксируется состояние "1111",в регистре 3 масштаба зафиксируется число, обратное коэффициенту увеличения размера, в управляющем регистре 6 зафиксируется "0", в регистре 12 результата будет принято изображение ° Этот же импульс через один из открытых ключей 20 и 21 поступит на нулевой или единичный вход триггера 9: на нулевой вход, если 25 на входе "Гор" блока 1 управления имеется открывающий потенциал; на единичный вход, если на входе "Верт блока 1 управления имеется открывающий потенциал. 30

-Импульс запуска, задержанный элементом 13 задержки, подается также на элемент 14 задержки и задержанный этим элементом на время переключения узлов и элементов 2, 3 °

6, 9, 12 поступает на единичный вход триггера 17. Триггер 17, перейдя в единичное состояние, открывает ключ 19. Открытый ключ 19 пропускает на вход счетчика 15 импульсы с генератора 16 тактовых импульсов. Число импульсов, подаваемых на счетчик 2, должно быть равно размеру растра в каком-либо направлении. Эти импульсы подсчитываются счетчиком 15. В частном случае счетчик 15 должен считать по модулю 16., Импульс переполнения со счетчика

15. через элемент ИЛИ 18 поступает на нулевой вход триггера 17, устанавливая его в "0". Триггер 17, перейдя в нулевое состояние, запирает ключ 19, и процесс масштабирования в заданном направлении заканчивается.

Управляющий регистр 6 (фиг.3) . работает следующим образом. Импульс с элемента 13 устанавливает все триггеры 23 регистра в нулевое состоя78 ю ние. Импульсы с ключа 19, подаваемые на синхровходы всех триггеров, сдвигают информацию в регистре ° Каждый импульс с ключа 19 подается также на единичный вход нижнего триггера 23. Таким образом, при подаче каждого импульса с ключа 19 в нижнем триггере 23 фиксируется единица, так что по мере поступления импульсов с ключа 19 триггеры 23, начиная с нижнего, заполняются единицами.

Регистр 12 результата (фиг.4) работает следующим образом. По им-. пульсу с элемента 13 задержки бло— ка 1 управления триггеры 26 принимают и фиксируют соответствующие компоненты изображения. Далее происходит масштабирование. Рассмотрим масштабирование в вертикальном направлении. Триггер 9 (фиг.1) запускающим импульсом, проходящим через элемент 13 задержки и ключ 21 (фиг.2), устанавливается в нулевое состояние.

В этом нулевом состоянии триггер 9 открывает каналы мультиплексоров

29 и 30, которыми связываются между собой триггеры 26 вертикальных рядов, и регистра 12 результата. Сдвиговые импульсы.с выходов ключей 10 первой группы (фиг ° 1). через элемент

ИПИ 27 (фиг.2) поступают на синхровходы триггеров 26. При этом в нижние горизонтальные ряды триггеров

26, соответствующие нижним разрядам управляющего регистра 6, где к данному моменту зафиксированы единицы, поступают сдвиговые импульсы основного потока. В верхние горизонтальные ряды триггеров 26, соответствующие верхним разрядам управляющего регистра 6, содержащим нули, поступают сдвиговые импульсы вспомогательного потока.

Формула изобретений

1. Устройство для нормализации иэображений, содержащее регистр масштаба, счетчик, элемент ИЛИ, элементы И, триггер и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит управляющий регистр, мультиплексоры, элемент задержки, первую и вторую группу ключей и регистр результата, один информационный вход которого является информацион11 14 ным входом устройства, другие информационные входы соединены с выхо" пами первой и второй группы ключей, первые входы ключей каждой группы соединены с выходами соответствующих мультиплексоров, вторые входы ключей первой группы, соединенные с первым управляющим входом регистра результата, подключены к первому выходу триггера, второй выход которого соединен с вторыми входами ключей второй группы и с вторйм; управляющим входом регистра результата, третий управляющий вход которого, соединенный с первым управляющим входом управляющего регистра и установочным входом счетчика, и регистра масштаба, подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен со счетным входом счетчика, вторым управляющим входом управляющего регистра и входом элемента задержки, выход которого подключен к первому .входу мультиплексоров, вторые входы которых соединены с выходами управляющего регистра, а третьи входы подключены к выходу элемента.ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И, одни входы которых подключены к выходам регистра масштаба, а другие— к соответствующим выходам счетчика, установочные входы триггера соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления, первый управляющий вход которого является входом сигнала "Пуск" устройства, входами установки направления

56978 12 масштабирования которого являются второй и третий управляющие входы блока управления.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, первый, второй и третий ключи, элемент ИЛИ, триггер, последовательно соединенные первый и второй элементы задержки и счетчик, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого, соединенный с входом первого элемента задержки, является первым управляющим входом блока, вторым и третьим управляющими входами которого являются соответственно

2О первые входы второго и третьего ключей, выходы которых являются третьим и четвертым выходами блока, первым выходом которого является выход первого элемента задержки, со25 единенный с вторыми входами второго и третьего ключей, выход элемента

ИЛИ и выход второго элемента задержки подключены к установочным входам триггера, выход которого соединен

gp с первым входом первого ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход является вторым выходом блока и соединен со счетным входом счетчика, управляющий вход которого, со35 единенный с вторым входом элемента

ИЛИ и входом первого элемента задержки, является первым управляющим входом блока.

1456978

1456978

Составитель Т.Ничипорович

Редактор С.Пекарь Техред И.Ходанич Корректор Н.Гунько

Заказ 7490/48 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4