Корректирующее устройство ввода изображения в эвм
Владельцы патента RU 2295153:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к области вычислительной техники, а точнее к области коррекции искажений, вносимых в изображение оптико-электронным устройством (видеокамерой, фотоаппаратом, проекционным дисплеем и т.д.), и последующего ввода исправленного изображения в ЭВМ. Технической задачей изобретения является повышение точности ввода изображения в ЭВМ и расширение области применения устройства путем обеспечения работы устройства с любыми источниками изображения. Задача решается тем, что в известное устройство, содержащее АЦП, введены схема управления, ОЗУ видеоданных, формирователь адреса, ОЗУ таблицы коррекции абсцисс, ОЗУ таблицы коррекции ординат, формирователь корректирующего адреса, контроллер шины. 1 ил.
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для коррекции искажений, вносимых в изображение оптико-электронным устройством (видеокамерой, фотоаппаратом, проекционным дисплеем и т.д), и последующего ввода исправленного изображения в ЭВМ.
Известно устройство для ввода изображения в ЭВМ (пат. №2166790 РФ, МПК7 G 06 F 3/00, 2001 г.), содержащее блок управления, регистр приема, блок буферной памяти, счетчик адреса, блок связи с ЭВМ, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый и второй блоки канальных передатчиков.
Недостатком этого устройства является низкая точность ввода изображения, обусловленная вносимыми погрешностями при получении цифрового изображения.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для ввода полутоновых изображений в ЭВМ (пат. №2009542 РФ, МПК7 G 06 К 9/00, 15.03.1994 г.), содержащее объект, преобразователь изображения в электрический сигнал, состоящий из диссектора и фокусирующе-отклоняющего узла, блок аналоговых ключей, интегрирующий блок, логарифмирующий блок, два коммутатора, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, блок сопряжения с ЭВМ, два цифроаналоговых преобразователя, генератор пилообразного напряжения и видеоконтрольный блок.
Недостатком данного устройства является высокая сложность устройства, низкая точность, обусловленная погрешностями, вносимыми цифроаналоговыми преобразователями, невозможность работы устройства с любыми источниками изображения (устройство позволяет получать изображение только при помощи диссектора и фокусирующе-отклоняющего узла).
Технической задачей изобретения является повышение точности ввода изображения в ЭВМ и расширение области применения устройства путем обеспечения работы устройства с любыми источниками изображения (ИИ).
Задача решается тем, что в известное устройство, содержащее АЦП, введены схема управления (СУ) для синхронизации работы АЦП, управления работой ОЗУ видеоданных, включающего синхронизацию при записи данных от АЦП и передачи данных с ЭВМ, и формирования импульсных сигналов, соответствующих поступлению на вход устройства очередного пиксела, очередной строки, очередного кадра, ОЗУ видеоданных (ОЗУВД), формирователь адреса (ФА), ОЗУ таблицы коррекции абсцисс (ОЗУТКА), ОЗУ таблицы коррекции ординат (ОЗУТКО), формирователь корректирующего адреса (ФКА), контроллер шины (КШ), причем первый вход АЦП является входом для подключения информационного аналогового сигнала от ИИ, первый вход АЦП соединен с первым входом схемы управления, предназначенным для получения информационного аналогового сигнала от ИИ, второй вход АЦП соединен с первым выходом схемы управления, предназначенным для выдачи управляющего работой АЦП сигнала, группа выходов АЦП подключена к группе входов-выходов ОЗУ видеоданных, предназначенной для ввода (вывода) записываемых (считываемых) данных из ОЗУВД, и группе входов КШ, используемой для получения данных из ОЗУВД, второй вход СУ, предназначенный для приема сигнала, сформированного в режиме ввода изображения, уведомляющего о необходимости перевода ОЗУВД в режим чтения, подключен к второму выходу КШ, на котором формируется сигнал перевода ОЗУВД в режим чтения, второй выход схемы управления, предназначенный для выбора режима работы (чтения или записи) ОЗУ видеоданных, соединен с входом ОЗУ видеоданных, третий, четвертый, пятый выходы СУ, предназначенные для формирования импульсных сигналов, соответствующих поступлению на вход устройства очередного пиксела, очередной строки, очередного кадра, подключены соответственно к первому, второму, третьему входам ФА, первая и вторая группы выходов которого, предназначенные для выдачи номеров столбца и строки очередного пиксела, соединены с первой и второй группами входов ФКА, а третья группа выходов ФА, предназначенная для формирования адреса очередного пиксела, соединена с группами входов ОЗУТКА и ОЗУТКО и третьей группой выходов КШ, также используемой для формирования адреса очередного пиксела, шестой выход СУ, предназначенный для формирования сигнала, уведомляющего о готовности передачи кадра изображения в ЭВМ, подключен к входу КШ для приема сигнала готовности передачи кадра изображения в ЭВМ, группа входов-выходов ОЗУТКА и группа входов-выходов ОЗУТКО, предназначенные для передачи данных соответственно на третью и четвертую группы входов ФКА и для получения данных соответственно с первой и второй групп выходов КШ, группа выходов ФКА, предназначенная для формирования адреса в ОЗУВД, подключена к первой группе входов ОЗУВД и четвертой группе выходов КШ, используемой для указания адреса в ОЗУВД, первый выход КШ, предназначенный для управления записью и чтением, соединен со входами ОЗУТКА и ОЗУТКО, группа входов-выходов КШ используется для подключения устройства к системной шине ЭВМ и передачи изображения или части изображения в ЭВМ.
Изобретение может быть использовано для повышения точности ввода изображения в ЭВМ и соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана структурная схема корректирующего устройства ввода.
Устройство содержит АЦП 1, СУ 2, ОЗУВД 3, ФА 4, ОЗУТКА 5, ОЗУТКО 6, ФКА 7, КШ 8, причем первый вход АЦП 1 является входом для подключения информационного аналогового сигнала от ИИ, первый вход АЦП 1 соединен с первым входом СУ 2, второй вход АЦП 1 соединен с первым выходом 2, группа выходов АЦП 1 подключена к группе входов-выходов ОЗУВД 3 и группе входов КШ 8, второй вход СУ 2 подключен к второму выходу КШ 8, второй выход СУ 2 соединен с входом ОЗУВД 3, третий, четвертый, пятый выходы СУ 2 подключены соответственно к первому, второму, третьему входам ФА 4, первая и вторая группы выходов которого соединены с первой и второй группами входов ФКА 7, а третья группа выходов ФА 4 соединена с группами входов ОЗУТКА 5 и ОЗУТКО 6 и третьей группой выходов КШ 8, шестой выход СУ 2 подключен к входу КШ 8, группы входов-выходов ОЗУТКА 5 и ОЗУТКО 6 подключены к третьей и четвертой группам входов ФКА 7 и первой и второй группам выходов КШ 8 соответственно, группа выходов ФКА 7 подключена к первой группе входов ОЗУВД 3 и четвертой группе выходов КШ 8, первый выход КШ 8 соединен со входами ОЗУТКА 5 и ОЗУТКО 6, группа входов-выходов КШ 8 используется для подключения устройства к системной шине ЭВМ.
АЦП 1 предназначен для аналого-цифрового преобразования сигнала от ИИ в цифровой код, соответствующий амплитуде сигнала. СУ 2 осуществляет синхронизацию работы АЦП 1, формирование импульсных сигналов, соответствующих поступлению на вход корректирующего устройства ввода (КУВ) очередного пиксела, очередной строки, очередного кадра, также СУ 2 предназначена для управления работой ОЗУВД, включающей синхронизацию при записи данных от АЦП 1 и передачи данных с ЭВМ.
ОЗУВД 3 предназначено для хранения кадра изображения. ФУ 4 выполняет функцию преобразования адреса очередного поступающего писксела в формате («номер строки», «номер столбца») в адрес, определяемый одной переменной, соответствующий линейному адресному пространству ОЗУВД 3.
ОЗУТКА 5 и ОЗУТКО 6 предназначены для хранения корректирующих таблиц, позволяющих определить смещение пиксела в горизонтальном и вертикальном направлении в зависимости от координат очередного пиксела. ФКА 7 обеспечивает определение адреса очередного пиксела с учетом его текущих координат и корректирующих смещений.
КШ 8 предназначен для управления обменом данными между ЭВМ и КУВ.
Устройство работает следующим образом. Устройство работает в трех режимах - записи изображения, ввода изображения в ЭВМ, настройки.
В режиме записи изображения сигнал от ИИ поступает на первый вход АЦП 1 и на первый вход СУ 2. СУ 2 на первом выходе в момент передачи амплитуды (яркости) очередного пиксела подает управляющий сигнал на второй вход АЦП 1, разрешающий определение цифрового значения амплитуды и АЦП 1 на группе выходов формирует цифровое значение амплитуды, которое поступает на группу входов-выходов ОЗУВД 3; на втором выходе СУ 2 через интервал времени, достаточный для определения АЦП 1 цифрового значения амплитуды и вычисления ФКА 7 скорректированного адреса, формируется сигнал, поступающий на вход ОЗУВД 3 и разрешающий запись данных об амплитуде (яркости) очередного пиксела в ОЗУВД 3.
На третьем, четвертом и пятом выходах СУ 2 формируются импульсы, соответствующие поступлению на вход КУВ очередных пиксела, строки и кадра, и поступают на первый, второй и третий входы ФА 4 соответственно. ФА 4 на первой и второй группах выходов формирует в параллельном коде номер столбца и строки очередного пиксела, определенные относительно центра кадра. С первой и второй групп выходов ФА 4 номер столбца и строки поступает на первую и вторую группы входов ФКА 7.
На третьем выходе ФА 4 в параллельном коде формируется адрес А очередного пиксела, равный
A=x+y·X,
где x - номер столбца, y - номер строки, на пересечении которых находится очередной пиксел, X - размер кадра вводимого изображения по горизонтали,
и поступает на группы входов ОЗУТКА 5 и ОЗУТКО 6. На группах входов-выходов ОЗУТКА 5 и ОЗУТКО 6 в результате чтения данных в параллельном коде формируются корректирующие смещения Δx=Δx(A) по горизонтали и Δy=Δy(A) по вертикали и поступают на третью и четвертую группы входов ФКА 7.
ФКА 7 на группе выходов формирует в параллельном коде значение А скорректированного адреса, равное
А=(x+Δx)+(y+Δy)·X,
которое поступает на группу входов ОЗУВД 3.
В результате в ОЗУВД 3 записывается амплитуда (яркость) очередного пиксела по скорректированному адресу и после записи пикселов всего кадра в ОЗУВД 3 формируется изображение.
После записи всего кадра изображения в ОЗУВД 3 на шестом выходе СУ 2 формируется сигнал, поступающий на вход КШ 8 и уведомляющий о готовности передачи кадра изображения в ЭВМ.
В режиме ввода изображения в ЭВМ при передаче кадра (или части кадра) изображения в ЭВМ на втором выходе КШ 8 формируется сигнал, поступающий на второй вход СУ 2, по которому на втором выходе СУ 2 формируется сигнал, поступающий на вход ОЗУВД 3 и переводящий ОЗУВД 3 в режим чтения данных. На четвертой группе выходов КШ 8 формируется адрес, поступающий на группу входов ОЗУВД 3, с группы входов-выходов ОЗУВД 3 информация о яркости пиксела подается на группу входов КШ 8, КШ 8 передает яркость пиксела с группы входов-выходов в ЭВМ.
В режиме настройки устройства от ЭВМ на группу входов-выходов КШ 8 поступает информация о корректирующих поправках по горизонтали и вертикали для каждого пиксела кадра. С первой и второй групп выходов КШ 8 на группы входов-выходов ОЗУТКА 5 и ОЗУТКО 6 поступают значения Δx и Δy, с третьей группы выходов КШ 8 на группы входов ОЗУТКА 5 и ОЗУТКО 6 поступают адреса, по которым записываются значения Δx и Δy, с первого выхода КШ 8 на входы ОЗУТКА 5 и ОЗУТКО 6 поступает сигнал, разрешающий запись значений Δx и Δy.
Структура СУ определяется параметрами входного сигнала. Для реализации СУ можно использовать программируемые логические микросхемы (ПЛИС) или специализированные микросхемы, например, TLC8044.
ФА, ФКА реализуются на микросхемах, реализующих функции счетчиков, сумматоров и логических элементов, или на ПЛИС, выполняющих указанные операции при расчете адресов A и A', например на ПЛИС ХС3042РС84.
ОЗУТКА, ОЗУТКО, ОЗУВД реализуется на микросхемах памяти, удовлетворяющих требуемому быстродействию и объему, например на отечественных микросхемах КР565РУ9, включенных по схеме с общими адресными входами, или их зарубежных аналогах.
Реализация КШ определяется типом используемой шины ЭВМ. Так, при использовании шины PCI в качестве КШ используются специализированные большие интегральные схемы, при использовании шины ISA структура КШ существенно упрощается и КШ может быть реализован на ПЛИС малой емкости или серийно выпускаемых микросхемах.
Изобретение позволяет повысить точность ввода изображения в ЭВМ и расширить область применения устройства обеспечением возможности работы устройства с любыми источниками изображения.
Корректирующее устройство ввода изображения в ЭВМ, содержащее АЦП, отличающееся тем, что введены схема управления (СУ) для синхронизации работы АЦП, управления работой ОЗУ видеоданных, включающего синхронизацию при записи данных от АЦП и передачи данных с ЭВМ, и формирования импульсных сигналов, соответствующих поступлению на вход устройства очередного пикселя, очередной строки, очередного кадра, ОЗУ видеоданных (ОЗУВД), формирователь адреса (ФА), ОЗУ таблицы коррекции абсцисс (ОЗУТКА), ОЗУ таблицы коррекции ординат (ОЗУТКО), формирователь корректирующего адреса (ФКА), контроллер шины (КШ), причем первый вход АЦП является входом для подключения информационного аналогового сигнала от источника изображения, первый вход АЦП соединен с первым входом схемы управления, предназначенным для получения информационного сигнала от источника изображения, второй вход АЦП соединен с первым выходом схемы управления, предназначенным для выдачи управляющего работой АЦП сигнала, группа выходов АЦП подключена к группе входов-выходов ОЗУ видеоданных, предназначенной для ввода (вывода) записываемых (считываемых) данных из ОЗУВД, и группе входов КШ, используемой для получения данных из ОЗУВД, второй вход СУ, предназначенный для приема сигнала, сформированного в режиме ввода изображения, уведомляющего о необходимости перевода ОЗУВД в режим чтения, подключен к выходу КШ, на котором формируется сигнал перевода ОЗУВД в режим чтения, второй выход схемы управления, предназначенный для выбора режима работы (чтения или записи) ОЗУ видеоданных, соединен с входом ОЗУ видеоданных, третий, четвертый, пятый выходы СУ, предназначенные для формирования импульсных сигналов, соответствующих поступлению на вход устройства очередного пикселя, очередной строки, очередного кадра, подключены соответственно к первому, второму, третьему входам ФА, первая и вторая группы выходов которого, предназначенные для выдачи номеров столбца и строки очередного пикселя, соединены с первой и второй группами входов ФКА, а третья группа выходов ФА, предназначенная для формирования адреса очередного пикселя, соединена с группами входов ОЗУТКА и ОЗУТКО и третьей группой выходов КШ, также используемой для формирования адреса очередного пикселя, шестой выход СУ, предназначенный для формирования сигнала, уведомляющего о готовности передачи кадра изображения в ЭВМ, подключен к входу КШ для приема сигнала готовности передачи кадра изображения в ЭВМ, группа входов-выходов ОЗУТКА и группа входов-выходов ОЗУТКО, предназначенные для передачи данных соответственно на третью и четвертую группы входов ФКА и для получения данных соответственно с первой и второй групп выходов КШ, группа выходов ФКА, предназначенная для формирования адреса в ОЗУВД, подключена к первой группе входов ОЗУВД и четвертой группе выходов КШ, используемой для указания адреса в ОЗУВД, первый выход КШ, предназначенный для управления записью и чтением, соединен со входами ОЗУТКА и ОЗУТКО, группа входов-выходов КШ используется для подключения устройства к системной шине ЭВМ и передачи изображения или части изображения в ЭВМ.
