Устройство для распознавания геометрических фигур

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ к автоескомю свидвтельствю

Союз Советских

Социалистических

Республик ((() 652580 и

4 !

)6 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл.

Ог 06 К 9/00 (22) Заявлено 10.01.77 (21) 2439840/18-24 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23} Приоритет

Опубликовано 15.03.79,Бюллетень № 10 (53) УДК 681.327.. 12 (088.8) Дата опубликования описания 18.03.79

Ф. К. Гранников, Б. М. Кац, Л. И. Кунцин, В. В. Макаренко, В. С. Нощенко, A. И. Офин, И, В. Разин и И. И. Цуккерман (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЛСПОЗНЛВЛНИЯ

ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ФИГУР

Изобретение относится к технической кибернетике, в частности, к устройствам для распознавания геометрических фигур, и может быть использовано для распознавания изображений цитологических и гистологических срезов.

Известны устройства для распознавания геометрических фигур, одно из которых содержит телевизионный датчик, соединенный со входом блока квантования видеосигнала по амплитуде и входом видеоконтрольного устройства, набором модулей для измерения таких геометрических характеристик фигур, как площадь, периметр, распределение хорд по размерам в направлении развертки строк, выходы которых соединены со входами арифметического устройства, блок прослеживания связности фигуры, блок устранения теневой зоны объектов и блок управления (1).

Однако оно. имеет сравнительно низкую надежность распознавания геометрических фигур, обусловленную тем, что такая характеристика, как распределение хорд в направлении развертки строк, измеряемая для каждой фигуры, не является достаточной для описания формы фигуры, в особенности, когда ее главные оси инерции ориентированы относительно развертки под углом 45 . Вращение изображения в поле зрения телевизионного датчика с целью получения этой характеристики в различных направлениях приводит к искажению формы фигуры, вследствие изменения условий получения видеосигнала от изображения, что приводит к погрешности измерения распределения хорд

10 по размерам и, тем самым, снижению надежности распознавания фигур по форме.

Известно и другое устройство, наиболее близ кое к изобретению, содержашее телевизионный датчик, выход которого соединен с блоком видеоконтроля и через последовательно подключенные фильтр и амплитудный дискриминатор — с блоком формирования стробирующих импульсов, блок управления, соединенный со считывающим элементом, оптически связанным с блоком видеоконтроля, 20 и с блоками распределения и формирования стробирующих импульсов, элементы И, подключенные к счетчикам, и генератор импульсов, соединенный с блоком формирования вспомогательного растра (2) .. Оно характе652580 ризуется также недостаточно высокой на= дежностью распознавания.

Цель изобретения состоит в повышении надежности распознавания. В описываемом устройстве это достигается тем, что в нем выход считывающего элемента соединен со входом блока формирования стробирующих импульсов, подключенного к одному их входов элементов И, другие входы которых через блок распределения импульсов соединены с блоками формирования вспомогательного растра и управления. Кроме того, в устройстве блок формирования стробирующих импульсов содержит последовательно соединенные первый элемент И, к выходу которого подключен второй элемент И, телевизионную камеру, формирователь и элемент

ИЛИ, подключенный непосредственно и через элемент задержки к первому элементу И, а блок формирования вспомогательного растра содержит элемент ИЛИ, входы которого соединены с одним из элементов И и с элементом задержки, а выход — через другой элемент И подключен к элементу задержки.

На фиг. 1 представлена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 и 3 конструктивное выполнение блоков формирования стробирующих импульсов и вспомогательного растра, соответственно.

Устройство включает телевизионный датчик 1, блок видеоконтроля 2, фильтр 3, амплитудный дискриминатор 4, блок формирования стробирующих импульсов 5, считывающий элемент (блок электронной указки) 6, блок управления 7, элементы И 8, генератор импульсов 9, блок формирования вспомогательного растра 10, блок распределения импульсов 11, счетчики импульсов

12, элемент И 13, элемент ИЛИ 14, элемент задержки 15, телевизионную камеру 16, формирователь 17, элементы И 18 и 19, элемент

ИЛИ 20, элемент И 21 и элемент задержки 22.

Изображение клеток сканируется телевизионным датчиком 1 и воспроизводится блоком 2. После фильтрации в фильтре 3 оно поступает в дискриминатор 4. Оператор с помощью блока 6 устанавливает на одной из фигур метку М. Это можно сделать, например, установив фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) блока 6 напротив одной из фигур. При пересечении участка фигуры, против которого установлен ФЭУ, линией сканирования, на выходе усилителя-формирователя блока 6 появляется импульс, который поступает с одной стороны, на блок формирования стробирующих импульсов 5 и с другой — на блок 7, осуществляющий формирование служебных управляющих импульсов, в частности сигнала разрешения на выделение фигуры, поступающего на управляющий вход блока 5 формирования стро. бирующих импульсов, с измерительного выхода которого сигнал метки поступает на

4 вход блока 7. При поступлении импульса метки блок 5 формирования стробирующих импульсов уже в данном кадре осуществляет . селекцию некоторой части фигуры. Сигнал

S выделенной части фигуры с измерительного выхода блока 5 формирования стробирующих импульсов поступает в блок 7, который осуществляет измерение площади выделенной части фигуры, запоминание результата

10 измерения и сравнение площадей измеренных в двух смежных кадрах. При полном выделении фигуры, если площадь, измеренная.в текущем кадре равна площади, измеренной в предыдущем кадре, длительности импульсов, тогда блок 7 выдает разрешение на управ15 ляющий вход блока 5 формирования стробирующих импульсов, по которому со стробирующего выхода сигнал от фигуры поступает на входы выбранного числа элементов И.

Вместе с тем, блок 7 осуществляет выделение в каждом кадре сигнала второй строки, поступающего на управляющий вход блока 10, на запускающий вход которого подается сиг нал генератора 9. Импульсы, получаемые в результате совпадения с сигналом выделенной строки, являются началами линий генерируемых блоком 10 сетки параллельных линий. Последовательность импульсов, получаемая при пересечении линиями основного растра линий вспомогательного растра, подается на входы блока 7 и блока 11, работающего в кольце в течение кадра. При анализе фигуры в направлении, не совпадающем с направлением развертки строк, управление блоком 11 распределения импульсов осуществляется с блока командных сигналов той же импульсной последовательз постыл, которая поступает на его вход, а при анализе в совпадающем с разверткой строк направлении управляющим сигналом, распределителя импульсов являются строчные синхронизирующие импульсы. Блок 11 распределения импульсов в первом случае

40 входные импульсы распределяет во времени так, что на вход каждого элемента И попадают лишь импульсы от одной линии, а во втором случае на вход каждого элемента И поступает столько тактовых импульсов, сколько их укладывается в одной строке. Очевидно, что на выходе каждого элемента И 8 появляются импульсы лишь при совпадении сигналов от выделенной фигуры и вспомогательного растра.

Таким образом, счетчики 12, подключен ные к выходам элементов И, регистрируют число импульсов, приходящихся на каждое сечение фигуры,. образуемое линиями вспомогательного растра.

По окончании измерения всех сечений фигуры в заданном направлении, осуществляемом за один кадр разложения, происходит перезапись содержимого счетчиков в оперативное запоминающее уустройство

ЭВМ и их обнуление, а также переключение

652580

15

25

40

Формула изобретения

55 блока 10 на - другое направление анализа.

Одновременно с этим счетчик, расположенный в блоке 7, осуществляет подсчет числа циклов анализа. По окончании цикла измерения фигуры при одной из последовательностей импульсов, формируемых блоком 10, блок 7 устанавливает в исходное состояние блок формирования вспомогательного растра и блок распределения импульсов а по окончании полного цикла измерения одной фигуры блок 7 выдает также сигнал запрета на выделение фигуры. Для анализа очередной фигуры необходимо ставить метку на выбранную фигуру.

Работа блока формирования стробирующих импульсов происходит следующим образом. Двоичный видеосигнал с выхода амплитудного дискрйминатора 4 поступает на вход элемента И 13, на второй вход которого через элемент ИЛИ 14 подается сигнал метки с блока 6, а на его управляющий вход— потенциал с блока 7, разрешающий или запрещающий выделение фигуры. Так как сигнал от блока 6 (при установке его на одной из фигур) совпадает с видеосигналом от этой фигуры, но, как правило, меньше, или равен последнему по длительности, то в первый момент времени на вход элемента задержки 15 поступает сигнал метки. 3адерживаясь на величину, меньшую длительности метки, через элемент ИЛИ 14 он вновь поступает на вход элемента И 13.

Таким образом, с выхода элемента И 13 на катод видикона дополнительной телевизионной камеры 16 поступает видеоимпульс, длительность которого пропорциональна расстоянию, измеренному вдоль строки разложения от метки М до ближайшей границы фигуры.

Этот сигнал, записанный электронным лучом на мишень видикона, при записи очередной строки, вследствие конечных размеров апертуры пучка и частичного перекрытия строк, считывается, формируется формирователем импульсов 17 и через элемент ИЛИ

14 поступает на вход элемента И 13 и с измерительного выхода — на вход блока 7.

В результате особенности работы видикона в режиме непрерывной записи видеосигнала происходит считывание не только предыдущей, но и последующей строки, что обеспечивает при сканировании очередного кадра получение сигнала предшествующей строки. 3а счет выделения сигнала сравнения смежных строк двух соседних кадров разложения получают новую часть фигуры большей площади. После многократного повторения указанных циклов вся фигура выделяется полностью. Момент окончания выделения фигуры определяется по нулевому приращению площади выделенной фигуры.

Сигнал с выхода элемента И 13 поступает также на дополнительный элемент И 18, на другой вход которого подается сигнал разрешения или запрета с блока 7. Благодаря петле обратной связи, сигнал от выделенной фигуры существует на выходе элемента И 13 до тех пор, пока не разрывается цепь обратной связи, например, сигналом запрета, проходящим на управляющий вход элемента И 13 с блока 7.

Работа блока формирования вспомогательного растра происходит следующим образом. На управляющий вход элемента И 19 с блока 7 поступает сигнал второй строки, а на запускающий ее вход — импульсы тактовой частоты генератора 9. На выходе элемента И 19 получают импульсы, соответствующие начальным траекториям, по которым производится анализ фигуры. Эти импульсы поступают на вход элемента ИЛИ

20, выход которого через дополнительный элемент И 21, на другой вход которого подаются кадровые синхронизирующие импульсы с блока 7, элемент задержки 22, поступает на второй вход элемента ИЛИ 20, замыкая тем самым петлю обратной связи.

Очевидно, что при неизменном времени задержки элемента 22 в течение прямого хода развертки на выходе элемента ИЛИ 20 формируется последовательность видеоимпульсов, соответствующая сетке параллельных линий, наклон которых относительно линии стрОчной развертки определяется отношением Т Т-,, где Т вЂ” длительность строки разложения; Тз, время задержки. Если время задержки блока задержки в течение развертки кадра изменяется по определенному закону, например синусоидальному, ro и последовательность видеоимпульсов, генерируемая схемой, соответствует растру, образованному набором синусоид.

Введение новых конструктивных связей и новое конструктивное выполнение блоков формирования стробирующих импульсов и вспомогательного растра позволяет существенно повысить надежность распознавания геометрических фигур.

1. Устройство для распознавания геометрических фигур, содержащее телевизионный датчик, выход которого соединен с блоком видеоконтроля и через последовательно подключенные фильтр и амплитудный дискриминатор — с блоком формирования стробирующих импульсов, блок управления, соединенный со считывающим элементом, оптически связанным с блоком видеоконтроля, и с блоками распределения и формирования стробирующих импульсов, элементы И, подключенные к счетчикам, и генератор импульсов, соединенный с блоком формирования вспомогательного растра, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности рас652580 фиг.! фиг. 2

Составитель Т. Ничипорович

Редактор Л. Тюрина Техред О. Луговая КорректорД. Мельниченко

Заказ 1063/47 Тираж 779 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 познавания, в нем выход считывающего элемента соединен со входом блока формирования стробирующих импульсов, подключенного к одному из входов элементов И, другие входы которых через блок распределения импульсов соединены с блоками формирования вспомогательного растра и управления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования стробирующих импульсов содержит последовательно соединенные первый элемент И, к выходу которого о подключен второй элемент И, телевизионную камеру, формирователь и элемент ИЛИ, подключенный непосредственно и через элемент задержки к первому элементу И.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования вспомогательного растра содержит элемент ИЛИ, входы которого соединены с одним из элементов И и элементом задержки, а выход — через другой элемент И подключен к элементу задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка № 2433928, кл. G 06 К 9/00, 1п77, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

2. Патент США № 3707598, кл. 178-18, 1972.