Устройство для нормирования яркости изображения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и) <10140 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Замвлено 140775 (21) 2156111/24 с присоединением заявки ЭЙ (23) Приоритет (43) Опубликовано 0506.78. Бюллетень Рй 21

2 (51) М. Кл, Ст 06 К 9/00

Гасударственный квинтет

Совета Миниатрав СССР аа делам изааретеннй н открытий (53) УДК 681. 327. 12 (088. 8) (45} Дата опубликования описания I 1.05.78 (72) Двторьт

ИЗОбрЕтЕНЫ Л.М.Жаворонков, А.Н.Горнушенков и В.Н.Зайцев (7е) Заявитель московский институт электронной техники (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НОРМИРОВАНИЯ ЯРКОСТИ

ИЗОБРАЖЕНИЯ

Изобретения относятся к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматического распознавания изображений, в частности, в оптоэлектронных корреляторах распоз- 5 нающих автоматов..

Известны устройства для вычисления вектора нормы дискретного изображения (11, и для нормирования яркости изображения (2), содержащие светоизлу- 10 чающую матрицу, счетчики, триггеры и блок памяти.

Недостатками таких устройств является низкая точность нормирования параметров иэображения. l5

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является известное устройство 3), содержащее светс излучающую матрицу, распределитель импульсов, подключенный ко входу адресного блока, счетчики, выходы которых подключены к одним из установочных входов триггеров, блок памяти и квадратор, выходы которого соединены со входами сумматора.

Недостаток такого устройства заключается в невысокой точности нормирования, ограниченной погрешностями аналоговых устройся в, выполняющих основные вычислительные операцииг возведе- ® ние в квадрат, суммирование, деление и умножение.

Область применения такого устройства ограничена классом простых изображений с малым числом элементов разложения. Так как на каждый элемент изображения приходятся один квадратор и одно множительное устройство, то по схеме прототипа практически невозможно построить устройство для нормирования сложных изображений, содержащих, например, 1000 элементов разложения.

Целью изобретения является устранение этих недостатков и повышечие точности нормирования.

Эта цель достигается тем, что предлагаемое устройство содержит последоВательно соединенные функциональный генератор a формирователь тактовой частоты, выход которого подключен к тактовым входам счетчиков. Выходы адресного блока соединены с горизонтальными шинами светоизлучающей матрицы и адресными входами блока памяти, информационные входы которого подключены ко входам квадратора, а выходыко входам управления счетчиков. Вертикальные шины светоизлучающей матрицы соединены с выходами триггеров, дру-»

61014О гие установочные входы которых подключены к одному из выходов распределителя импульсов, другой выход которого соединен с тактовым входом формирователя тактовой частоты.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для нормирования; на фиг.2 - временная диаграмма вычисления вектора нормы; на фиг. 3временная диаграмма нормирования иэображения.

Устройство содержит распределитель

1 импульсов первый выход которого подключен к выходу адресного блока 2. Выходы адресного блока 2 соединены с адресными входами блока 3 памяти и с горизонтальными шинами светоиэлучающей матрицы 4. Числовые входы блока памяти 3 связаны с соответствующими входами квадратора 5, к выходам которого подключены входы сумматора б,связанного через функциональный генератор 7 со входами управления формирователя 8 тактовой частоты. Тактовый вход формирователя 8 соединен со вторым выходом распределителя а выход — с тактовыми входами счетчиков 9, число которых равно числу столбцов матрицы.

Входы управления счетчиков подключены к выходам блока памяти. Выходы счетчи-. ков соединены со входами установки нуля триггеров 10, входы установки единиц которых связаны с третьим выходом распределителя, а их выходы подключены к вертикальным шинам матрицы.

Устройство предназначено для нормирования сложных полутоновых изображений, содержащих, например. 1024 элемента (32 строки и 32 столбца) с числом градаций яркости каждого элемента, равным 8, поэтому квадратор может быть выполнен в виде устройства с табличным возведением в квадрат трех разрядных двоичных чисел. Квадрат яркости кодируется шестираэрядным : двоичным числом. Сумматор б — цифровой,двенадцатиразрядный, накапливающего т па. Цепи суммирования необходимы только в шести младших разрядах сумматора, а старшие разряды содержат лишь цепи переноса. Разрядность сумматора выбрана по статистическим данным распределения яркости элементов изображения. Формирователь и счетчики выполнены в виде двоичных счетчиков с переменным коэффициентом, пересчета.

Функциональный генератор выполнен в виде цифрового функционального преобразователя, реализующего метод кусочной линейно-ступенчатой аппроксимации функции У = 1 ф Х. Он содержит шифраторы для кодирования координат

У и Х ° узловых точек функции У(X)

o< oi и цифрово-аналоговое устройство для определения приращений Ь У в интервале между двумя узловыми точками.

Выходной код генератора формируется —, no формуле где К(— коэффициент наклона аппрок5 симирующей функции íà l -g интервале разбиения аргумента Х.

Устройство для нормирования яркости иэображения работает следующим образом.

Распознаваемое изображение поэле10 ментно вводится в устройство и нормируется по яркости в дна этапа. На первом этапе (фиг. 2) коды яркостей K < элементов изображения в виде трех-разрядных двоичных комбинаций

)5

Ъ ° 4@ +24 с(7 ! I 1 где а, в, и c — двоичные цифры последовательно вводятся в блок памяти,а в блоках 5,6 и 7 в процессе вво20 да в ется норма этого изображения

У = . Z Появлению кода яркости Z <

9бх32.

40 Трехразрядные коды Е; поступают и на вход квадратора, на выходе которого появляются шестиразрядные коды чисел Z. (Фиг.2) . В сумматоре накап2

I ливаются частичные суммы Х; квадрато45 ров яркостей Е; „ а после ввода последнего элемента изображения в сумматоре образуется полная сумма квадратов

Х = Z Код X поступает на вход генеМ4

el ратора, на выходе которого через некоторое время появляется код числа

У k/ Õ îáðàòíî пропорционального норме изображения. На этом заканчивается первый этап нормирования, и с этого момента начинается построчное экспонирование иэображения светоизлучающей

55 матрицей при одновременном нормировании длительности свечения каждого элемента в соответствии с нормой изображения, вычисленной на первом этапе.

На втором этапе на вход распредели60 теля поступают 96 синхроимпульсов СИ (фиг.3), используемых для вызова строк матрицы блока памяти в естественном порядке. При этом коды яркости; элементов изображения передаются из блока

65 памяти в счетчики. После каждых трех

610140

СИ в триггеры подается импульс Установка 1 (фиг.3) и с этого момента начинается счет тактов в счетчиках, причем тактовая частота является функцией от кода У, который с выхода генератора подан на входы управления фор5 мирователя 8. На тактовый вход формирователя 8 из распределителя непрерывно поступают тактовые импульсы стабйльной частоты Ро . Коэффициент деления тактовой частоты формирователем пропорционален коду У, поэтому период Т повторения импульсов на выходе формирователя также пропорционален числу У ) (1 ) =—

«У

15 î

Каждый счетчик отсчитывает число тактов, равное значению Z (поэтому импульсы на выходах счетчиков появляют(р ся не одновременно и возвращают тригге20 ры в нулевое состояние. Время пребывания j -го триггера в единичном состоянии определяет длительность экспозиции

) --го элемента вызванной строки изображения, так как триггеры связаны со столбцами матрицы (фиг.l и 3). Таким

25 образом, время свечения i -го элемента иэображения .

30 т.е. оказывается нормированным по среднеквадратичной яркости элементов, вычисленной по всему полю изображения. 3

Благодаря тому, что предложенное устройство для нормирования выполнено полностью на цифровых элементах, а норма изображения вычисляется с точ ° ностью до 12-го двоичного разряда,оно 4 значительно превосходит известное устройство по точности нормирования. При этом (по сравнению с прототипом) отпадает необходимость в наладке и подгонке элементов (взвешенных резисторов) и достигается высокая стабильность работы устройства в широком диапазоне температуры окружающей среды.

Кроме того, применение цифровых микросхем большой степени интеграции обес печивает более высокую надежность работы и меньшие габариты, чем у прототипа.

Благодаря построчной обработке изображения расширяется класс распознаваемых иэображений, снимаются ограничения .на размерность изображения и обеспечивается возможность нормирования сложных изображений с большим числом элементов разложения. При этом сложность устройства вычисления нормы не зависит от размерности иэображения, а число элементов управления длительностью экспозиции растет пропорционально корню квадратному из числа элементов разложения, в то время как в известном устройстве число квадраторов и исполнительных блоков прямо пропорционально числу элементов разложения. Возможность нормирования сложных полутоновых изображений существенно расширяЕт область применения предложенного устройства.

Формула изобретения

Устройство для нормирования яркостей изображения, содержащее светоизлучающую матрицу, распределитель импульсов, подключенный ко входу адресного блока, счетчики, выходы которых подключены к одним из установочных входов триггеров, блок памяти и квадратор, выходы которого соединены со входами сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства, оно содержит последовательно соединенные функциональный генератор и формирователь тактовой частоты, выход которого подключен к тактовым входам счетчиков, выходы адресного блока соединены с горизонтальными шинами светоизлучающей матрицы и адресными входами блока памяти, информационные входы которого подключены ко входам .квадратора, а выходы — ко вховходам управления счетчиков; вертикальные шины светоизлучающей матрицы соединены с выходами триггеров, другие установочные входы которых подключены к одному их выходов распределителя импульсов, другой выход которого соединен с тактовым входом формирователя тактовой частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

li Патент Великобритании в 1325748, НКИ Я 4 Я, 1973 .

2. Патент США Ф 3784981, НКИ 3401463, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

9 204690,кл. q 06 K

610140

I ! ! ! !

I !

I ! !

l!

1

I! I ! !! 1 (!

1 !! !

Ц

Ь- hR

Ф ь

Составитель В.Киселев

Редактор А.утехина Техред А. Богдан Корректор Н.яцемирская

Заказ 3013/39 Тираж 826 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета. Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4