Устройство для определения координат центра изображения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.1180 (21) 3006661/18-24

Союз Ссветскик

Социалистических

Реслублнк (n)991452 (5 ) М Кл з

G 06 К 9/46 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР но делам изобретений. н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2301.83. Бюллетень № 3

Дата опублмковання описания 2301.83 (531 УДК 681. 327 (088. 8) Ю.Ф. Мухолал, T.C. Бадиаева и С.Ъ. Круглииов i l у „ Я "-:.r, Ю

I (! (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ

ЦЕНТРА ИЗОБРАЖЕНИЯ

Изобретение относится к автоматике и кибернетике и может быть использовано в системах поиска и наведения, в читающих автоматах и опоэнавателях образов, в следящих системах, в устройствах контроля и управления технологическими процессами.

Известно устройство определения координат светящегося объекта, формирующего отсчеты по Х и по У, по двум оптическим к ан алам за счет реги страции изображения на двух независимых фоточувствительных матрицах.

Выделение координат светящегося объекта производится при помощи механической смены транспарантов, за счет формирования электронных транспарантов моделированием чувствительности специального фотослоя (маскона) с последующим интегрированием фотопотока на усилителях и формированием значений в коде Грея (1 ).

Однако электронное устройство подобного типа отличается высокой сложностью в связи с необходимостью формирования функций Радемахера различной степени для управления электронным транспарантом и узкими функциональными возможностями, так как позволяет определить координаты толь ко одиночного светящегося объекта.

Координаты нескольких светящихся точек, пятен, больших замкнутых объектов изображения, контурных изображений и др. не могут быть определены координатоукаэателем подобного типа.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство нахождения центра пятна, входящее в следящую лазерную систему и состоящее из светоделительиого блока, содержащего трубку с зеркалом и линзу вращающегося зеРкала, двигателя, пороговых усилителей, фотоприемного блока в виде фотоматрицы

5х5, соединенной с матрицей 5х5 видеоусилителей, детекторов строк и колонок, пороговых усилителей строк и колонок, счетчика строк и колонок, запоминающих устройств строк и колонок, дуплексного ключа, коммутатора, генератора центра, запоминающих устройств, контрольного устройства, регистра и блока управления С2 3.

Однако это устройство сложно по конструкции, так как необходим специальный двигатель, который должен вращать зеркало. Вращающееся зеркало устанавливается под определенным

991452 соединенного с одним из входов элементов И 13, другие входы которых соединены с выходом несимметричного триггера 12, а выходы — с входами регистра 7. Входы аналоговых сумматоров 9-10 соединены с выходами коммутаторов 5-6, а их выходы — с входами блока 11 вычитания, соединенного с входом несимметричного триггера 12.

Устройство работает следующим образом.

Номера строк и столбцов матрицы кодируются симметричным кодом Грея.

Так, например, элемент, отмеченный точкой на фотоматрице (фиг. 1) соответствует комбинации Хо, X Х Х

Х4 Х

Координаты строк и столбцов будем определять отдельно, используя два идентичных канала 2-3 определения координат, для чего применен светоделительный блок 1, выполненный в виде кубической призмы, котоо рая разделяет под углом 90 световые лучи, поступающие от изображения. Одни световые лучи освещают фотоматрицу строк, другие — фотоматрицу столбцов. Далее процесс определения координат центра изображения будет одинаков для двух фотоматриц, поэтому рассмотрено функционирование устройства при определении одной координаты строк.

Фотоматрица 4 преобразует световой сигнал в электрический. В зависимости от освещения матрицы сигналы на ее выходах будут различными.

Принцип работы заключается в поочередном сравнении сигналов с зон симметрии вертикальной оси m ранга до зон симметрии вертикальной оси первого ранга. Выходы фотоматрицы запараллелвны на два коммутатора 5 и

6. По первому сигналу из блока 8 управления дешифратор 14 открывает определенные ключи коммутаторов 5 и 6 таким образом, чтобы сравнивались сигналы с зон симметрии вертикальной оси m ранга. При этом сигналы с выхода сравниваемых зон симметрии поступают на аналоговые сумматоры 9 и;10 соответственно. В сумматорах электрические сигналы суммируются, при этом выходные сигналы на сумматорах 9 и 10 будут различными, так как освещенность фотоматрицы в зонах будет разной. Выходной сигнал из сумматора. 9 подается на вход блока 11 вычитания, а выходной сигнал из сумматора 10 на его

"+" вход. Блок 11 вычитания формирует разностный сигнал, который поступает на вход несимметричного триггера 12. Причем, если сигнал, посту- пающий на "+" вход блока 11 вычитания больше сигнала, поступающего на го "-" вход, то блок формирует разуглом, так как диаметр светящейся точки должен составлять ширину одного детекторного элемента. Требуются специальное запоминающее устройство начало отсчета (D) запоминающее устройство для подсчета числа пульсаций слева (L), запоминающее устройство для подсчета числа пульсаций справа (R) и арифметическое устройство, которое дает адрес информации D+R-L.

Цель изобретения — упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения координат центра изображений, содержащем светоделительный блок, два идентичных канала определения координат, содержащих фотоприемный блок в виде фотоматрицы, оптически связанной со светоделительным блоком и соединенной с коммутаторами, регистр и блок управления, в каждый из каналов определения координат введены аналоговые сумматоры, блок вычитания, несимметричный триггер, элементы И, дешифратор, выходы которого подключены к входам коммутато- 25 ра, а входы к выходам блока управления, соединенного с одним из входов элементов И, другие входы которых соединены с выходом несимметричного триггера, а выходы — с входами ре- ЗО гистра, входы аналоговых сумматоров соединены с выходами коммутаторов, а выходы — с входами блока вычитания, соединенного с входом несимметричного триггера. 35

На фиг. 1 изображено кодирование фотоматрицы 8х8 симметричным кодом

Грея, на фиг. 2 — блок-схема устройства для определения координат центра изображений. 40

I, II — эоны симметрии вертикальной оси третьего рангами А,В,,С,D зоны симметрии вертикальной оси вто-. рого ранга;. а, б, в, г, д, е, ж, з зоны симметрии вертикальной оси пер- 5 вого ранга.

В зависимости от размерности матрицы число зон будет различным. Утолщенные линии слева и сверху матрицы представляют единичные значения соответствующих переменных хо, х, х, х5 °

Устройство содержит светоделительный блок 1 в виде кубической призмы, два идентичных канала 2-3 определения координат, содержащих кащцый фотоприемный блок 4 в виде фотоматрицы, оптически связанной со светоделительным блоком 1 и соединенной с коммутаторами 5-6, регистр 7, блок

8 управления, аналоговые сумматоры 60

9-10, блок 11 вычитания, несимметричный триггер 12, элементы И 13, дешифратор 14, входы которого подключены к входам коммутаторов 5-6, а входы к выходам блока 8 управления, 65

991452 ностный сигнал, уровень которого больше уровня порогового напряжения несимметричного триггера 12. При этом триггер 12 переходит в состояние "1". Если сигнал, поступающий на "-" вход блока 11 вычитания больше сигнала, поступающего на его "+" вход, то блок 11 вычитания формирует разностный сигнал, уровень которого меньше порогового напряжения несимметричного триггера, и триггер

12 остается в состоянии "0". По сигналу записи блока 8 управления в m разряд регистра 7 памяти через схему И запишется "1", если на выходе несимметричного триггера установлена "1", и запишется "0", если триггер находится в состоянии "0".

При рассглотрении двух зон m ранга (на фиг. 1 это эоны 1 и II) видно, что переменная Хщ л (для фиг.1 это Х ) по коду Грея для левой в зоны принимает значение "0", а для правой зоны симметрии m ранга—

"1". Выходы фотоматрицы 4 должны подключаться дешифратором 14 к сумматорам таким образом, чтобы единич-. ные значения переменных Х

Хц, кодирующих пространство фото матрицы каждой рассматриваемой зоны, подключались к второму сумматору

10 а их нулевые значения к первому сумматору 9. В этом случае для любой зоны при выходном сигнале, поступающем на "+" вход блока вычитания, большем сигнала на его входе, триггер 12 будет переходить в единичное состояние, что соответствует единичным значениям переменных Х щ q, ..., Х о, и соответственно при выходном сигнале, поступающем на "+" вход блока вычитания, меньшем сигнала на его "-" входе, триггер 12 будет находитЬся в состоянии "0", что соответствует нулевым значениям переменных Х

X0 °

По второму такту блок 8 управления выдает такую команду, которая в зависимости от состояния триггера

12 настраивает дешифратор 14 таким образом, чтобы открылись ключи коммутаторов 5 и 6, подключающие выхо ды фотоматрицы 4 с той m-1 зоны, которая имеет больший выходной сигнал, а следовательно, и большую освещенность. Таким образом, в каждый разряд регистра 7 будут записываться значения переменных от в ранга до 1 ранга, что определит координату строк ° Координаты столбцов получим в аналогичном регистре памяти второго канала определение координат 2. Координаты Х и У в соответствующих регистрах фиксируются в двоичном коде.

Устройство может работать с матрицами произвольной размерности квадратичными NrcN или прямоугольны5 ми N«p, например 16 16, 32х32, 64«64, 1024 1024 и др., имеющими возможность непосредствечного съема суммарного сигнала без специальных режимов коммутации со всех эле-!

О ментов любого из выбранных столбцов.

Способы перевода кода Грея в двоичный позиционный код общеизвестны. в ряде случаев нет необходимости перевода. Поэтому в структуре пред15 лагаемого изобретения нет дополнительных преобразователей кодов.

Таким .образом, данное устройство для определенйя координат центра изображения по сравнению с известными значительно проще по конструкции вследствие отсутствия механической системы, арифметического уст-. ройства и трех запоминающих устройств.

Формула изобретения

Устройство для определения координат центра изображения, содержащее

ЗО светоделительный блок,два идентичных канала определения координат, содержащих фотоприемный блок в виде фотоматрицы, оптически связанной со светоделительным блоком и соединенной с коммутаторами, регистр и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, в каждый из каналов определения координат введены аналоговые сумматоры, блок вычитания, несиммет4О ричный триггер, элементы И, дешифратор, выходы которого подключены к входам коммутаторов, а входы— к выходам блока управления, соединенного с одними из входов элементов

45 И, другие входы которых соединены с выходом несимметричного триггера, а выходы ; с входами регистра, входы аналоговых сумматоров соединены с выходами коммутаторов, а выходы — с

5Q входами блока вычитания, соединенного с входом несимметричного триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

55 1. Берковская К Ф и др Координатоуказатель одиночного светящегося объекта. Сб. "Оптическая обработ- ка информации", Л., "Наука", .1978, с. 127-135.

2. Патент Великобритании

Р 1426745, кл. H 4 П. опублик,1976 (прототип) .