Устройство для логической обработки изображений

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для построения матричных процессов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Устройство содержит матрицу оптических преобразователей, каждый из которых состоит из идентичных ячеек, имеющих три биспин-элемента, два оптоэлектронных затвора, два светоизлучателя, три резистора. Благодаря матричной организации и многоканальности обеспечивается не только высокое быстродействие, но и функ циональная гибкость устройства. 1 з.п. флы, 2 ил.

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 06 К 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ () (Л

00 (21) 4619003/24 (22) 13.12.88 (46) 23.06.91. Бюл. М 23 (71) Винницкий политехнической институт (72) В.Г.Красиленко, В.Н,Дубчак, О,Д.Кнабб и В.П.Кожемяко (53) 681.327 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1492968, кл. G 06 К 9/00, 1986.

Морозов В.Н. Оптоэлектронные матричные процессоры — М.: Наука, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕHUlA

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных оптоэлектронных схемах параллельной обработки изображений, при построении матричных процессов для вычисления логических функций бинарных иэображений методами клеточной логики.

Целью изобретения являются повышение быстродействия устройства.

На фиг, 1 приведена общая структурная схема устройства, схематически раскрыта реализация оптического преобразователя устройства; на фиг, 2 — временные диаграммы подачи управляющих сигналов на входы устройства, поясняющие сущность его работы.

Устройство содержит матрицу 1 (mvn) оптических преобразователей, оптические входы и выходы которых образуют соответственно внешние оптические информационный вход 2 и выход 3 устройства, каждая ячейка матрицы содержит первый 4, второй

5 и третий 6 биспин-элементы, омические выводы питания которых соединены с ши„.,5U„„1658181 А1 (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для построения матричных процессов. Цель изобретения — повышение быстродействия устройства. Устройство содержит матрицу оптических преобразователей, каждый из которых состоит из идентичных ячеек, имеющих три биспин-элемента, два оптоэлектронных затвора, два светоизлучателя, три резистора. Благодаря матричной органиэации и многоканальности обеспечивается не только высокое быстродействие. но и функ. циональная гибкость устройства. 1 з.п. флы, 2 ил. ной 7 питания, запирающий вывод первого биспин-прибора 4 соединен с первым электродом первого оптоэлектронного затвора 8 и через резистор нагоузки с нулевой шиной, второй электрод первого оптоэлектронного затвора соединен с первым управляющим электрическим входом ячейки, оптический вход первого биспин-элемента 4 соединен с оптическим входом данной ячейки, контакт подложки первого биспин-элемента остается свободным, оптический вход первого оптоэлектронного затвора 8 соединен с первым управляющим оптическим входом ячейки, а его оптический выход соединен с оптическим входом второго биспин-элемента 5, контакт подложки которого соединен с вторым электрическим входом ячейки, а запирающий контакт соединен с первыми электрическими выводами первого светоизлучателя (светодиода) 9 и второго оптоэлектрического затвора 10, второй вывод светоизлучателя 9 через резистор нагрузки и второй вывод оптоэлектронного затвора

10 соединены с нулевой шиной, оптический выход светоизлучателя 9 соединен с оптиче1658181

10

20

30

40

55 ским входом второго биспин-элемента 5, оптический вход второго оптоэлектронного затвора 10 соединен с вторым управляющим оптическим входом ячейки, а оптический выход второго оптоэлектронного затвора 10 соединен с оптическим входом третьего биспин-элемента 6, контакт подложки которого соединен с третьим управляющим электрическим входом данной ячейки, запирающий контакт — с первым электрическим выводом второго светоизлучателя 11, второй электрический вывод которого через резистор нагрузки соединен с нулевой шиной, а оптический выход второго светодиода соединен с оптическим входом третьего биспин-элемента 6 и оптическим выходом 3 данной ячейки, все первые, вторые и третьи электрические входы каждой ячейки матрицы соединены соответственно вместе и образуют первый 12, второй 13 и третий 14 электрические входы устройства, первый и второй оптические входы каждой ячейки матрицы соединены соответственно с первым 15 и вторым 16 оптическими управляющими входами устройства, На фиг. 2 приведены временные диаграммы подачи управляющих сигналов на управляющие входы 12 — 16, а также на оптический вход 2 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Вычисляемая логическая функция

f(XI...„X> ) входных изображений формируется по правилу f = VTj, где: Tj = X>...

Х Х +1...Y, j-й терм изображения, составленный иэ произведения прямых Х либо инверсных X; Yj — настроечное изображение разрешения j-ro терма в данной логической операции.

Каждый j-й терм формируется по правилу г

Т1 = X1... XkXk+>... X Y = X1 + Х + P + Xk+>...

Таким образом, подавая входные опти. ческие сигналы текущих изображений Х на оптические входы 2 оптических преобразователей матрицы, совпадающих с оптическими входами первых биспин-эпементов 4 на запирающем контакте, а следовательно, и на первом электроде первого оптоэлектронного затвора 8, получают напряжение питания в случае, если на оптический вход

2 поступает единичный сигнал.

Если на входе 12 есть напряжение и во оптическому входу 2 присутствует оптический сигнал, то сопротивление первого биспин-элемента 4 падает, а значение первого ограничителя резистора подбирается так, что питание на верхнем электроде затвора

8 равняется питанию управляющего входа

12. В этом случае параллельного светового потока с входа 15. Если же на входе 12 нет оптического сигнала, то разность потенциалов между электродами затвора 8 достаточна для закрытия затвора 8. Поэтому, если на входе 12 есть питание, то первая цепь ячейки используется как оптический повторитель. Аналогично, если на входе 12 питания нет, то в этом случае данная цепь используется как оптический инвертор. Фактически данный срез (первый биспин-элемент 4 и затвор 8) по всем ячейкам матрицы представляет собой оптический повторитель-инвертор с сигнальным оптическим входом 15 и управляющим оптическим 2 и электрическим 12 входами.

Второй биспин-элемент 5 каждой ячейки за счет наличия обратной оптической связи от светодиода 9 служит для накопления матрицы устройства. Инверсия значения логической суммы прямых и инверсных изображений и настроечного изображения в логическое произведение соответствующих инверсных изображений (терм) достигается на выходе второго затвора 10, так как если на верхнем электроде данного затвора присутствовал потенциал "1", сформированный дизьюнкцией оптических сигналов текущих операндов (прямых, настроечных и инверсных), то световой сигнал с входа 16 от источника плоскопараллельного светового потока не пройдет через данный затвор, и наоборот, если на верхнем электроде второго затвора питания нет, то данный затвор становится прозрачным для прохождения оптического сигнала источника от входа 16, Третий биспин-элемент 6 за счет обратной оптической связи светодиода 11 осуществляет формирование логической суммы значений сформированных термов. После того, как все термы сформированы, результат считывания на оптическом выходе второго светодиода 11, но в процессе формирования с выхода этого светодиода возможно считывание и промежуточных результатов, формирование которых не требует значений всех возможных термов, а формирование остальных на результате. дальнейшей обработки не сказывается.

Сброс второго 5 и третьего 6 биспинэлементов необходим соответственно для формирования значения нового терма или новой логической функции. Это достигается подачей соответствующих управляющих сигналов на управляющие входы 13 и 14 устройства, как показано на фиг. 2 (последовательность формирования и согласование этих сигналов во времени).

На фиг. 2 приведены временные диаграммы формирования четырех термов изображений для двух операндов Х1и Хг по каждому иэ входов устройства, Айалогично

1658181 производится формирование термов для большего числа информационных операндов.

Формула изобретения

1. Устройство для логической обработки 5 изображений, содержащее матрицу оптических преобразователей, информационные входы оптических преобразователей первого столбца матрицы и выходы оптических преобразователей последнего столбца мат- 10 рицы являются соответственно информационными входами и выходами устройства, .

1отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, информационные входы каждого оптического преобразо- 15 вателя каждой строки оптически связаны с выходами предыдущего оптического преобразователя данной же строки матрицы, три одноименных электрических управляющих входа всех оптических преобразователей 20 объединены и являются электрическими управляющими входами устройства, два одноименных оптических управляющих входа всех оптических преобразователей объединены и являются оптическими управляющи- 25 ми входами устройства, соответствующие входы питания оптические входы всех оптических преобразователей объединены и являются входами питания и информационным входом устройства, 30

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждая ячейка преобразователя состоит из трех биспин-элементов, двух светоизлучателей, трех резисторов и двух оптоэлектронных затворов, причем оптические 35 входы первых биспин-элементов являются информационными входами оптического преобразователя, первые электрические входы первых оптоэлектронных преобразователей и электрические входы вторых и третьих биспин-элементов являются электрическими управляющими входами оптического преобразователя, оптические входы оптоэлектронных затворов являются оптическими управляющими входами оптического преобразователя. выходы первых биспин-элементов подключены к вторым электрическим входам первых оптоэлектронных преобразователей и первым выводам первых резисторов, выходы первого и второго оптоэлектронных затворов оптически связаны с оптическими входами соответственно второго и третьего биспин-элементов. выходы которых подключены к первым входам первого и второго светоизлучателей соответственно. вторые входы которых соединены с первыми выводами вторых и третьих резисторов, вторые электрические входы вторых оптоэлектронных затворов соединены с первыми входами первых светоизлучателей, входы питания биспин-элементов объединены и являются входами питания оптического преобразователя, вторые выводы резисторов объединены и являются общими входа.ми оптического преобразователя, выходы первого и второго светоизлучателей оптически связаны с оптическими входами соответственно второго и третьего биспин-элементов, а выходы второго излучателя являются также выходами оптического преобразователя.

1658181 4 2 З

Вх. 2

Нх.15

Вх. 12

Состэвитав А. Краснов

Техред М,Моргентал Корректор С. Черни

Редактор И. Шулла

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 1715 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5