Способ формирования изображения объекта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Его использование для отображения данных, получаемых с помощью электронного микроскопа, позволяет повысить достоверность формирования изображения. Это достигается за счет того, что число строк сканирования увеличивают, а шаг между ними уменьшают в K раз (K - отношение требуемой по условиям разрешения частоты дискретизации к предельно возможной частоте обработки информации в реальной системе), дискретизацию по каждой строке осуществляют с шагом, в K раз большим, чем шаг ΔX требуемой частоты дискретизации, а начало дискретизации каждой последующей строки сдвигают на ΔX по сравнению с предыдущей. Формирование каждой строки изображения осуществляют последовательно, циклически считывая запомненные отсчеты с K строк. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, например, в системах отображения объектов, исследуемых с помощью электронного микроскопа.

Цель изобретения - повышение достоверности формирования изображения, так как существующие системы не всегда обеспечивают требуемое разрешение из-за ограничений на частоту дискретизации, обусловленных предельно возможной частотой обработки информации.

Фиг.1 и 2 иллюстрируют порядок выбора отсчетов при считывании и организации строки формируемого изображения; на фиг.3 показана блок-схема устройства.

Способ включает следующие операции: непрерывное сканирование исходного изображения по М строкам с шагом Δ y между ними, дискретизацию изображения по строке с шагом Δ x, определяемым частотой F_ддискретизации, определяемой условиями требуемого разрешения, преобразование информационных параметров изображения в отсчеты в дискретизированные моменты времени, запоминание отсчетов, считывание запомненных отсчетов для воспроизведения изображения по М строкам.

Отличия способа состоят в том, что число строк сканирования исходного изображения увеличивают в К раз, одновременно уменьшая в К раз шаг Δ y (K определяется отношением частоты F_д к предельно возможной частоте обработки информации в реальной системе); исходное изображение по каждой строке дискретизируют с шагом K ^. Δ x; дискретизацию первой, (К+1)-й, (2К+1)-й и т.д. строк начинают с начала строки, а дискретизацию каждой последующей строки начинают со сдвигом на Δ х относительно предыдущей; m-ю строку изображения (m= ) формируют путем поочередного циклического считывания запомненных отсчетов с [(m-1) ^.K+i]-й - (m ^. K)-й просканированных строк (i=).

На фиг.1 показана последовательность построчной дискретизации для случая К = 8.

На фиг. 2 дан пример формирования строки воспроизводимого изображения для случая К = 8, где а - К просканированных строк, б - считанная строка.

Способ реализуется устройством, которое содержит (фиг.3) блок 1 электронного сканирования объекта, блок 2 сопряжения, блок 3 памяти и блок 4 воспроизведения. Блок 2 сопряжения включает генератор 5 тактовых импульсов (ГТИ), первый-третий счетчики 6-8 импульсов, узел 9 выборки и хранения (УВХ), элемент И 10, формирователь 11 импульсов и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12. На фиг.3 обозначены информационный выход 13 блока 1 и его выходы 14,15 кадровой и строчной синхронизации, а также информационный выход 16 и выход 17 готовности АЦП 12. В качестве блока 1 сканирования может использоваться растровый электронный микроскоп.

Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал выхода 13 блока 1 поступает на аналоговый вход УВХ 9, аналоговый выход которого подключен к входу АЦП 12.

По окончании преобразования аналогового сигнала, поступившего на вход АЦП 12, в цифровую форму на выходе 17 "Готовность данных" АЦП появляется сигнал, разрешающий считывать данные с его цифрового выхода 16 в блок 3 памяти.

Счетчики 7 и 8 работают в режиме суммирования по счетному входу, счетчик 6 работает в режиме вычитания по счетному входу. Максимальное число, записываемое в счетчики 6 и 7, равно К-1, а максимальное число, записываемое в счетчик 8, равно , где К - кратность увеличения числа строк сканирования, N - число столбцов в массиве чисел, используемом для восстановления изображения.

Синхроимпульс начала кадра с выхода К блока 1 устанавливает счетчики 6 и 8 в максимальное положение, при этом на цифровом выходе счетчика 6 устанавливается двоичный код числа К-1, а на выходе счетчика 8 устанавливается уровень логического "0".

Синхроимпульс начала строки с выхода 15 блока 1 своим передним фронтом записывает в счетчик 7 число, двоичный код которого поступает на его установочный вход с выхода счетчика 6, а задним фронтом вычитает единицу из числа, записанного в счетчике 6, и сбрасывает счетчик 8 в ноль. На выходе счетчика 8 при этом устанавливается уровень логической "1".

Когда на выходе элемента И 10, подключенного к выходу счетчика 8, устанавливается уровень логической "1", на его выходе появляются импульсы с частотой, равной частоте тактовых импульсов, поступающих с выхода ГТИ 5 на другой вход элемента И 10. Частота тактовых импульсов равна , где Δ t - время сканирования строки в блок 1.

Первый в кадре синхроимпульс начала строки записывает в счетчик 7 число К-1, в счетчик 6 число К-2 и сбрасывает счетчик 8 в ноль, что разрешает поступление импульсов на счетный вход счетчика 7 с выхода элемента И 10. Первый импульс, поступивший на счетный вход счетчика 7, переполняет его и сбрасывает в ноль, при этом на его выходе появляется импульс, который поступает на формирователь 11 и счетный вход счетчика 8.

Следующие импульсы на выходе счетчика 7 появляются через К импульсов, поступивших на его счетный вход. На выходе счетчика 8 устанавливается уровень логического "0" после поступления на его счетный вход N/K импульсов с выхода счетчика 7. На этом заканчивается цикл организации первой строки исходного массива чисел размером (K·M) Второй в кадре синхроимпульс начала строки записывает в счетчик 7 число К-2, в счетчик 6 число К-3 и сбрасывает счетчик 8 в ноль. После поступления на счетный вход счетчика 7 двух импульсов с выхода элемента И 10 счетчик 7 сбрасывается в ноль и т.д.

К-й в кадре синхроимпульс начала строки записывает в счетчик 7 число ноль, в счетчик 6 число К-1 и т.д. Описанный выше цикл организации первых К строк исходного массива чисел повторяется через К строк сканирования исходного изображения.

Сдвиг начала дискретизации по координате Х для конкретной строки определяется числом, которое записано в счетчике 7, а также частотой импульсов ГТИ 5. Шаг дискретизации по координате Y определяется числом строк сканирования в кадре, которое равно КМ. Число точек в строке определяется максимальным числом, которое можно записать в счетчик 8.

Преимущество рассматриваемых способа и системы обработки изображений по отношению к известным заключается в том, что они позволяют строить изображения в цифровой форме за один кадр сканирования без ухудшения разрешающей способности восстановленного изображения при уменьшении частоты дискретизации исходного изображения в К раз; устраняют погрешность, которую вносит прототип, в достоверность результата воспроизведения изображений в процессе N-кратного сканирования исходного изображения при организации массива чисел размером NxM, используемого для восстановления изображения; упрощают процедуру ввода данных в блок 4, так как не требуют специального управления сканированием в блоке 1 и программного обеспечения в блоке 4.

Формула изобретения

1. Способ формирования изображения объекта, включающий непрерывное сканирование исходного изображения по M строкам с шагом Δ Y между ними, дискретизацию исходного изображения с требуемой частотой F_g при построчном сканировании, преобразование информационных параметров исходного изображения в отсчеты в дискретизированные моменты времени, запоминание отсчетов и считывание запомненных отсчетов для воспроизведения изображения по M строкам, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности формирования изображения, увеличивают число строк сканирования исходного изображения в K раз (K > 1 - отношение требуемой частоты F_g дискретизации к предельно возможной частоте запоминания или считывания информации), одновременно уменьшая в K раз шаг Δ Y , дискретизацию исходного изображения по каждой строке осуществляют с шагом K · ΔX ( ΔX - шаг дискретизации, соответствующий частоте F_g), начинают дискретизацию [(m - 1)K + 1]-й строки (m = 1, M) с ее начала, а начало дискретизации каждой последующей строки осуществляют со сдвигом на шаг ΔX относительно начала дискретизации предыдущей строки, формирование m-й строки изображения (m = 1, M) осуществляют поочередным циклическим считыванием запомненных отсчетов с [(m - 1)K + i] - (M · K)-й просканированных строк (i = 1, K).

2.Устройство для формирования изображения объекта, содержащее блок электронного сканирования объекта, блок воспроизведения изображения и блок сопряжения, включающий первый - третий счетчики импульсов, узел выборки и хранения и аналого-цифровой преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности формирования изображения, в устройство введен блок памяти, а в блок сопряжения введены формирователь импульсов, элемент И и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, вход разрешения записи которого объединен с вычитающим входом первого и входом обнуления третьего счетчиков импульсов и подключен к выходу строчной синхронизации блока электронного сканирования объекта, выход кадровой синхронизации которого соединен с установочными входами первого и третьего счетчиков импульсов, выходы первого счетчика импульсов соединены с установочными входами второго счетчика импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов и счетному входу третьего счетчика импульсов, выход которого соединен с вторым входом элемента И, информационный выход блока электронного сканирования объекта подключен к информационному входу узла выборки и хранения, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, первый и второй выходы формирователя импульсов соединены с управляющими входами соответственно узла выборки и хранения и аналого-цифрового преобразователя, информационный выход и выход готовности которого подключены соответственно к информационному входу и входу разрешения записи блока памяти, выход которого соединен с входом блока воспроизведения изображения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3