Устройство для распознавания трековчастиц

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)М. К,з (22) Заявлено 04.01.79 (21) 2707058/18-24 с присоединением заявки ¹

G 06 К 9/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070781 Бюллетень ¹ 25 (53) УДК 6 21. 3 91. 19 (088.8) Дата опубликования описания 07. 07. 81 (7! ) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО. ДЛ1 РАСПОЗНАВАНИЯ ТРЕКОВ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительнои техники и может быть использовано для распознавания линеиных элементов треков при обработке данных эксперимента.

Известны устройства для распознавания треков частиц $1), содержащие многопроволочные пропорциональные камеры и блоки считывания и регистрации с пропорциональных камер.

В таких устройствах для каждой проволочки строится свои канал, содержащий усилитель и триггер регистра.

После прохождения импульса от сработавшей проволочки до триггера регистра информации со всех триггеров считываФтся в ЭВМ для последующей обработки.

Известные устройства требуют большого объема памяти ЭВМ, а на считывание информации с пропорциональных камер затрачивается значительное время.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для распознавания треков частиц j2), содержащее первый и второй вычислительные блоки, четыре буферных регистра, дешифратор и блок формирования адреса, один иэ входов которого соединен с одним выходом блока управления,. а выход — с первым входом блока обмена информациеи, второй вход которого подключен к выходу первого вычислительного блока. Входы последнего соединены соответственно с выходами первого и второго буферных регистров и блока памяти, входы которого подключены к другому выходу блока управления и выходу дешифратора,вход которого соединен с выходом второго вычислительного блока и входом блока сравнения, выход которого подключен ко входу блока управления. Один из входов второго вычислительного блока соединен с выходом третьего -буферного регистра, входы первого и второго буферных регистров и другой вход блока формирования адреса подключены к одним иэ выходов блока обмена информацией.

Блок обмена информацией обеспечивает логическое и электрическое сопряжение устройства с универсальной

ЭВМ и осуществляет прием в устройство макрокоманды и передачу в ЭВМ слова состояния устройства, а также обмен информацией между устройством

845165

50 и оперативной памятью ЭВМ. По каналу прямого доступа устройство взаимодействует с ЭВМ на правах процессора, а принятая из ЭВМ информация загружается в приемные регистры устройства.

Недостатком такого устройства является то, что оно позволяет производить распознавание треков только в заданной по объему и конфигурации области исследования. Распознавание элементов треков в областях исследования, отличных от заданной, затруднено и связано со значительными затратами времени.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства при различных конфигурациях областей исследования.

Эта цель достигается тем, что предложенное содержит пятый и шестой буферные регистры, блок сдвига кодов 20 и третий вычислительный блок, выходы которого соединены с другим входом второго вычислительного блока, а входы — с выходами четвертого и шестого буферных регистров. Выход пя- Э5 того буферного регистра подключен к одному из входов блока сдвига кодов, выход которого соединен со входами третьего и четвертого буферных регистров, а входы пятого и шестого буферных регистров и другой вход блока сдвига кодов подключены к другим выходам блока обмена информациеЙ.

На фиг. 1 представлена структурная ( схема устройства; на фиг. 2 изображена конфигурация области исследования, фиг.3 поясняет принцип построения регистров блока памяти, на фиг. 4 — принцип организации щелей, на фиг. 5 — принцип изменения конфигурации области исследования. 40

Устройство содержит блок 1 обмена информацией, четвертый, третий и первый буферные регистры 2,3 и 4, второй вычислительный блок 5, дешифратор 6, блок 7 сравнения, блок 8 па- 45 мяти, первый вычислительный блок 9, блок 10 управления, блок 11 формирования адреса, второй, пятый и шестой буферные регистры 12, 13 и 14, третий вычислительный блок 15 и блок 16 сдвига кодов.

Предлагаемое устройство работает совместно с универсальной ЭВМ и предназначено для обработки информации от измеритель о-регистрирующих систем с растровым разложением. картины с трековой камеры.

Устройство разпознает прямолинейные элементы треков, используя в качестве эталонов отрезки прямых, веерообразно расположенных в области 40 исследования треугольной конфигурации (см.фиг.2) и проходящих через вершину этой области. В область исследования входит N линий разложения картины (растров).На фиг.2 линии 65 разложения пронумерованы: 1,11,111 ...К ...N"1iN ° Зарегистрированные на фрагменте картины точки обозначены: A (вершина области исследования), Ь,с,d,е,f,g,h,j,k,е,m,р. На фиг.2 обозначены также, эталоны ("щели"), при помощи которых производится распознавание элементов треков — "1", и2п н3н II4 II И1II

g 3 g 4 ° n 1 gn.

Основу предлагаемого устройства составляет логический узел распознавания, состоящий иэ блока 8 памяти и первого вычислительного блока 9.

Рассмотрим принцип построения логического узла распознавания. Информация, зарегистрированная на поле картины, ограниченном областью исследования, отображается в устройстве на специальных регистрах блока 8 памяти, который представляет собой массив регистров строк, каждый иэ которых предназначен для отображения информации, зарегистрированной только на одной линии разложения. Общее число регистров равно числу линий разложения, вошедших в область исследования. Согласно фиг.2, общее количество регистров равно N.

Исходя из треугольной конфигурации области исследования, число разрядов в регистрах выбрано различным.

Так, регистр при вершине содержит один триггер, а регистр при основании области исследования — n триггеров.

На фиг. 3 показан принцип организации массива регистров блока 8 памяти. Номер регистра соответствует номеру линии разложения, информация с которой отображается этим регистром. Разряды (триггеры) -регистров образуют столбцы. Из фиг.2 видно, что точки, зарегистрированные на одной линии разложения, имеют одинаковую координату у, а различаются только координатой х. Две точки, зарегистрированные на одной линии разложения и отличающиеся по координате х на один отсчет регистрирующей системы, отображаются в одном регистре строк двумя соседними разрядами. Поэтому точки, зарегистрированные на разных линиях разложения (отличающиеся координатой у) и имеющие одинаковую координату x, отображаются в разных регистрах строк разрядами одного столбца. Запись информации в разряд регистра осуществляется при совпадении сигнала по столбцу и сигнала по строке.

Блок 8 памяти представляет собой триггерное запоминающее устройство координатного типа с поразрядной записью информации. вся совокупность разрядов регистров строк организована в "щели", которые представляют собой аналог эталонов искомых образов. Принцип организации "щелей" показан на

845165 фиг. 4 (показаны 4 "щели" 9 1, Ч 2, Ч 3, V4) .

Анализ состояния триггеров, объединенных в "щели", производит первый вычислительный блок 9. Выход блока 1 обмена информацией соединен кодовой магистралью для передачи информации, принятой из ЭВМ с входом блока 11 формирования адреса, служащего для формирования исполнительного адреса

Ан при обращении к ЭВМ для записи или выборки информации; с входом блока 16 сдвига кодов, предназначенного для сдвига кода координаты вершины области исследования и кодов координат точек, зарегистрированных на картине с трековой камеры, с входом регистра 4, предназначенного для хранения кода порога дискриминации; с входом регистра 12, служащего для хранения кода номера направления, определяющего номер "щели", в которой идентифицируются точки, с входом регистра 13, служащего для хранения кода масштабирования (код масштабирования определяет величину сдвига кодов координат); с входом регистра 14, назначением которого является хранение кода смещения середины строки.

Выход блока "6 сдвига кодов соединен с входами регистров 3 и 4. Регистр 2 предназначен для хранения (в общем случае — сдвинутого) кода координаты вершины области исследования. Регистр 3 служит для приема кодов координат точек, зарегистрированных на картине с трековой камеры.

Выходы регистров 2 и 14 соединены со входами вычислительного блока 15, предназначенного для формирования кода середины строки.

Выходы регистра 3 и вычислительного блока 15 соединены со входами вычислительного блока 5, выход которого подключен ко входам блока 7 срав нения и дешифратора 6, выходы которого подсоединены ко входам столбцов (см.фиг.3) блока 8 памяти, ко входам строк которого подключены шины одного из выходов блока 10 управления.

Выходы триггеров блока 8 памяти, организованные в "щели" (см.фиг.4), подключены ко входам вычислительного блока 9, другие входы которого соединены с выходами регистров 4 и

12.

Второй выход блока 10 и выходы блоков 9 и 11 подключены ко входам блока 1 обмена информацией.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При готовности к работе устройство формирует сигнал запроса в систему прерывания ЭВМ и формирует на информационных шинах программного какала машины слово состояния. Обрабатывая прерывание, ЭВМ принимает слово состояния, анализирует его и в случае исправности устройства передает

5 в последнее макрокоманду. Управление работой устрОйства ЭВМ,осуществляет посредством макрокоманд. Выполнение макрокоманды устройством — процедура.

Перед засылкой в устройство макрокоманды основная программа обработки

1О производит в оперативной памяти ЭВМ подготовку исходных данных для процедуры (константы, адреса хранения списков кодов зарегистрированных точек и т.п.). Эти данные помещаютсл в фиксированную по объему и расположению и доступную устройству область оперативной памяти и имеют заранее установленную структуру. Так же в фиксированную область памяти

20 устройство помещает результаты обработки. В процессе выполнения процедуры устройство взаимодействует с ЭВМ по каналу прямого доступа в память автономно (беэ участия

25 программы) на правах процессора. Закончив процедуру, устройство вновь формирует сигчал в систему прерывания ЭВМ и т.д.

Код смещения середины К-й строки

30 принимается в регистр 14. Эта информация выбирается иэ ЭВМ один раз на строку.

Собственно селекция осуществляется следующим. образом. По заданному

35 wpecy из оперативной памяти ЭВМ выбирается код координаты первой по порядку точки, зарегистрированной на К-й линии разложения. С выхода блока 16. сдвига кодов сдвинутый код координаты заносится в. регистр 3.

40 С выхода регистра 3 информация поступает на вход вычислительного блока

5, на другой вход которого поступает информация с выхода вычислительного блока 15. В процессе селекции точек

45 по К-й строке на выходе блока 15 будет сформирован код координаты середины строки.

Приняв макрокоманду, устройство через блок 1 обмена информацией пос50 ледовательно выбирает из ЭВМ и заносит в буферные регистры информацию, неизменную в процессе выполнения всей процедуры: в первый регистр 4 принимается код пороГа дискриминации, в регистр 2 через блок 16 сдвига

55 кодов заносится код координаты вер шины области исследования, — а в регистр 13 принимается код масштабирования.

После приема указанной выше ин60 формации устройство переходит к селекции точек, принадлежащих области исследования. По заложенному в работу устройства алгоритму селекция точек и загрузка блока 8 памяти

65 производятся построчно, начиная со

845165

d0 следующей строки после вершины. При этом действия, выполняемые устройством, для каждой строки идентичны.

Поэтому для К-й строки из оперативной памяти ЭВМ выбираются адрес начала списка кодов координат точек, зарегистрированных на К-й линии разложения, который заносится в счетчик блока 11 формирования адреса, адрес конца того же списка, который принимается в регистр блока 11 формирования адреса. На выходе блока 5 формируется код разности между кодом координаты середины К-й строки и кодом координаты 1-й по порядку точки, зарегистрированной на К-й линии разложения.

Если код полученной разности по абсолютной величине меньше или равен наперед заданному для К-й строки значению, то считается, что такая точка принадлежит области исследования.

При выполнении данного условия, проверку которого осуществляет блок 7 сравнения, код полученной разности дешифрируется дешифратором 6, на одном из выходов которого формируется рабочий сигнал. Так как выходы дешифратора соединены с входами столбцов регистров блока 8 памяти, то на одной из шин управления по столбцам присутствует сигнал. В это же время на К-й шине управления по строкам также присутствует рабочий сигнал.

В триггер, где совпадают сигналы по строке и столбцу, производится запись "1". При этом к содержимому счетчика, где хранится исполнительный адрес, прибавляется "1", и по этому адресу производится выборка из ЭВМ кода координаты следующей точки. Этот цикл продолжается до сравнения исполнительного адреса с адресом конца списка, после чего происходит переход к селекции точек по (К+1)-й строке.

Таким образом, осуществляется селекция точек, принадлежащих области исследования, и отображение их в блоке 8 памяти.

После загрузки информации в блок памяти 8 вычислительный блок 9 осуществляет анализ количества точек в "щелях" и сравнение с порогом дискриминации P. Если в результате анализа для P "щели" выполняется усO ловие

p ° р ) где Z — число точек (взведенных триггеров) в Я -й "щели";

P — порог дискриминации, то такая "щель" выделяется как элемент. При этом в фиксированную область памяти ЭВМ через блок 1 выводится число точек в P -ой "щели" р и номер "щели" Ч, который соотнесен с углом наклона элемента трека.

В режиме идентификации точек, составивших выделенный элемент, алгоритм работы устройства во многом совпадает. Отличие заключается в . том, что в моменты загрузки очередной точки в блок 8 памяти вычислительный блок 9 анализирует число точек в "щели", номер которой хранится в регистре 12. Код номера "щели" выбирается из памяти ЭВМ один раз за процедуру. Если в результате загрузки очередной точки в блок 8 памяти число точек в заданной "щели" увеличилось, то эта точка считается принадлежащей элементу. Адрес хранения кода координаты этой точки в памяти ЭВМ записан в блоке 11 формирования адреса. Таким образом, устанавливается однозначное соответствие между точками, принадлежащими выделенному элементу, и адресами хранения кодов координат этих точек в памяти ЭВМ.

Введение в предлагаемое устройство блока сдвига кодов и пятого и шестого регистров сделало возможным производить сдвиг кодов координат в соответствии с требованиями обработки.

Сдвиг кода координаты вершины и кодов координат точек, зарегистрированных на поле картины, на одно и то же число разрядов позволяет изменять для логического узла распознавания цену отсчета регистратора. А это, в свою очередь, позволяет изменять раствор угла при вершине области исследования. Сдвиг кодов координат .вершины области исследования и измеренных точек в сторону младших разрядов приводит к загрублению разрешающей способности логического узла распознавания устройства и пропорциональному расширению области исследования, а сдвиг в сторону старших разрядов — к сужению области и повышению точности.

Этим достигается возможность реализации такого алгоритма исследования картины, когда значительная часть обработки информации производится с минимально допустимой точностью в расширенных областях исследования, а при необхоцимости более детального анализа события область исследования может быть сужена и точность повышена.

В результате сокращаются затраты времени на исследование картины, что приводит к повышению производительности устройства.

Формула изобретения

Устройство для распознавания треков частиц, содержащее первый и второй вычислительные блоки, четыре буферных регистра, дешифратор и блок формирования адреса, один из

345165

10 входов которого соединен с одним выходом блока управления,а выход— с первым входом блока обмена информацией, второй вход которого подключен к выходу первого вычислительного блока, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго буферных регистров и блока памяти, входы которого подключены к другому выходу блока управления и выходу дешифратора, вход которого соединен с выходом второго вычислительного блока и входом блока сравнения, выход которого подключен ко входу блока управления, один из входов второго вычислительного блока соединен с выходом третьего буферного регйстра, входы первого и второго буферных регистров и другой вход блока формирования адреса под- ключены к одним из выходов блока обмена информацией, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит пятый и шестой буферные регистры, блок сдвига кодов и третий вычислительный блок, выходы которого соединены с другим входом второго вычислительного блока, а входы — с выходами четвертого и шестого буферных регистров, выход пятого буферного регистра подключен к одному из входов блока сдвига кодов, выход которого соединен со входами третьего и четвертого буферных регистров, а входы пятого и шестого буферных регистров и другой вход блока сдвига кодов подключены к другим выходам блока обмена информацией.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Никитюк Н.M. и др. Новый способ регистрации информации с координатных пропорциональных камер.

Препринт Объединенного института ядерных исследований, Дубна, 1977, Щ с. 15.

2.. Авторское свидетельство СССР

М 546909, кл. G 06 К 9/00, 1974 (прототип).

845165

Составитель В. Киселев

Техред 3 ° фанта Корректор Л. Иван

Редактор Л. Утехина

Тираж 745 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4168/4

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4