Способ поворота изображения на углы, кратные 90 @

Способ поворота изображения на углы, кратные 90 @

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах автоматического распознавания образов . Цель изобретения - повышение быстродействия при повороте изображения . Поставленная цель достигается тем, что оптический сигнал, соответствующий исходному изображению, преобразуют в пространственное распределение электрических зарядов, выделяют в данном распределении периферийные области и производят последовательные перемещения электрических зарядов в вьвделенных областях. Указанная совокупность операций позволяет за несколько тактов поворачивать изображения на углы, кратные 90 . 4 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЯИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (51) 4 С 06 К 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4216600/24-24 .(22) 30.01.87 (46) 23.11.88. Бюл. У 43 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.Г.Красиленко, В.Н.Дубчак и В.П.Кожемяко (53) 772.99(088.8) (56) Рабинович З.Л., Раманаускас В.Л.

Типовые операции в вычислительных ма,шинах. — Киев: Техника, 1980, с. 215216.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1887204, кл. G 06 К 9/00, 1985. (54) СПОСОБ ПОВОРОТА ИЗОБРАЖЕНИЯ НА

УГЛЫ, КРАТНЫЕ 90 (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в систе мах автоматического распознавания образов. Цель изобретения — повышение быстродействия при повороте изображения. Поставленная цель. достигается тем, что оптический сигнал, соответствующий исходному изображению, пре образуют в пространственное распределение электрических зарядов, выделяют в данном распределении периферийные области и производят последовательные перемещения электрических зарядов в выделенных областях. Указанная совокупность операций позволяет за не-,Я сколько тактов поворачивать изображео ния на углы, кратные 90 . 4 ил.

1439634

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для создания систем автоматического распознавания образов, для создания различных устройств отображения информации.

Целью изобретения является повыше- ние быстродействия при повороте изобо ражения на углы, кратные 90 10

На фиг.1 изображен поворот заданного изображения на угол 90 (1 = 1), где 1 — кратность поворота; на фиг.2— схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.3 — К-й ре- !5 гистр сдвига, представляющий собой совокупность из 8к элементарных ячеек Э, со связями; на фиг,4 — реали1 зация каждой из элементарных ячеек.

На фиг. 1а приведено исходное изоб-20 ражение (заштриховано), которое требуется повернуть на 90, размер матрицы изображения 7 х 7 (N = 7), следовательно, К = 3; формируются три группы тактовых импульсов, по два им-25 пульса в группе (Е = 1), последова-. тельный поворот групповых совокупностей сигналов осуществляется за.три такта (фиг.1 б,в,г).

Схема устройства для реализации gp предлагаемого способа поворота изобо ражения на углы, кратные 90 (фиг.2), состоит из апертуры 1 входного изображения, двумерной оптоэлектронной структуры 2 размера N х N, представленной объединением множеств 3, -3„ влементарных ячеек Э;, образующих

К-й произвольный квадратный периметр структуры 2, причем И = 2n + 1. Подача исходного изображения на структу- 4О ру 2 осуществляется через оптоэлектронный затвор 4, первый электрод которого соединен с шиной 5 +Е питания, а второй соединен с шинами выходов множеств 3 3 элементарных ячеек и 45 подключен к шине 6 сброса. Запись исходного иэображения структурой 2 осуществляется при помощи сигнала Заll пись", вход 7 которого является первым входом и логических схем ИЛИ 8„ — 5О

8„, выходы которых 9,-9„ соединены с соответствующими множествами 3|-3|| элементарных ячеек. Множество Зо (од.на ячейка) соединено с входом 7 непосредственно, вторые входы 10„-10

«55 схем ИЛИ 8,-8„ являются выходами 11|—

11„ логических схем И 12,-12„, первые, входы которых соединены с выходом 13 генератора 14 счетных импульсов. Выход 13 является входом делителя 15 частоты, на выходе которого формируется один сигнал за каждый 21 сигналов генератора 14 счетных импульсов, где 1 — кратность требуемого угла поо ворота углу 90 . Выход делителя 15 частоты является управляющим входом

16 счетчика 17 импульсов, состоящего из (n+1)-ro разряда, выходы 18„-18„ каждого из первых разрядов являются вторыми входами 19,-19„ схем И 12

12„; выход последнего (и+1)-го разря" да 18, является внешним входом устройства и свидетельствует об окончании поворота, первый вход 20 счетчика 17 соединен через регистр 21 нагрузки с шиной 5 питания, второй вход

22 — с шиной 6 сброса.

На фиг.3 представлен К-й периметр

Зк структуры 2, состоящий из 8 элементарных оптоэлектронных бистабильных ячеек, каждая из которых содержит один электрический вход 23, соединенный с шиной 5 питания, первый 24 и второй 25 электрические входы причем входы 23 и соответствующие входы 24 и 25 всех ячеек данной групповой совокупности соединены вместе (фиг.2), выходы 24 и 25 соединены с первыми электродами 26 „ и 26 соответственно первого 27, и второго 27< электрических переключателей (прерывателей тока), вторые электроды которйх соеди» нены с общей шиной 28, управляющий вход 29 первого переключателя 27, соединен с выходом 9„ логической схемы 8; (фиг.i), управляющий вход 29 второго переключателя 27 соединен с выходом 9; схемы 8; через двухвходовую логическую схему ИЛИ"НЕ 30, второй вход которой соединен с шиной

6 сброса, каждая элементарная ячейка .

1-й групповой совокупности содержит также внешний оптический вход 31 и внешний оптический выход 32, внутренний оптический вход 33 связи с предыдущей ячейкой этой же i-й групповой совокупности и внутренний оптический выход 34 оптический связи данной ячейки с последующей той же групповой совокупности.

Сущностью предлагаемого способа поворота изображения на углы, кратные

90, является преобразование оптических сигналов исходного изображения, имеющих два уровня интенсивности: нулевой А и единичный А, в совокуп3

14396 ность бинарных электрических сигналов

С,Г j, где i, j = З-З гсиг наны единичной интенсивности A на фиг ° 1а

< заштрихованы) ; запоминание их с помо- 5 щью двумерной оптоэлектронной регистровой структуры, имеющей матрицу

N х М = 7 х 7 элементарных оптоэлектронных бистабильных ячеек Э; ; разбиение всей совокупности сигналов 10 (; ° 1

С; 1 на (п+1) = 4 групповых совокуп1».» ностей С;, К = 0-3, соответствующих К-му периметру данной совокупности, в К-ю групповую совокупность входят только по 8 (фиг.1а) сигналов 15 (О-я совокупность состоит из одного .сигнала С р ), для индексов которых выполняется условие с j = +К, i = -3-3;

= +К, j = -3-3; 20 формирование последовательности иэ

Р групп тактовых импульсов P = 1-3, по 21 = 2 импульса в каждой группе, первой группой импульсов воздействуют только на групповую совокупность 25 (и,С;. „, остальные совокупности не преобразуются, получается новая совокупность сигналов (фиг.2б), определяющая промежуточное иэображение, затем второй группой импульсов воздействуют 30 уже на две групповые совокупности ь

С; 1 сигналов, полученные на

»е е К.2гй предьдущем шаге, не преобразуя на этом шаге другие групповые совокупности, определяется промежуточная со- 35 вокупность (фиг.1в), на групповые совокупности (С которои воз

»Т,» Ки <,2,.» действуют третьей группой тактовых импульсов, что приводит к получению требуемого изображения (фиг.1г). 40

Последнее может быть получено тем же способом, но в другой последовательности (не показано) первая группа тактовых импульсов воздействует на групповые совокупности (С », 45

» 1.» Ке<,2, затем вторая группа импульсов воздействует уже на групповые совокупности а. X=2 З

С;- „з всей совокупности, полуг ченной на предьдущем шаге, и, наконец, третья группа тактовых импульсов 50 воздействует только на одну групповую совокупность (С 1 (при неиз,,1 менных других групповых совокупностях) всей совокупности 1 С ° < полу»3.1 ченной на предьдущем шаге. 55

Устройство, осуществляющее поворот заданного изображения на углы, кратные 90О, работает следующим образом.

34

Главным узлом устройства является двумерная структура 2, состоящая из (п+1)-х кольцевых регистров сдвига

3,-3„. Кольцевые оптоэлектронные регистры сдвига состоят иэ оптоэлектронных ячеек, двух фазных синхронных

D-триггеров (фиге3), имеющих оптические выходы 31 параллельной записи и оптические выходы 32, и связаны между собой оптически посредством оптических входов 33 связи и оптических выходов 34 связи. В состоянии хранения информации каждый оптоэлектронный кольцевой регистр, управляющийся с помощью сигналов на входах 9; и 6 через прерыватели 27, и 27 тока, хранит информацию в правом плече ячеек, состоящих из светодиода 35, резистора 36 и светодиодов 37, а именно на фототиристоре 38 (фиг.4). В этом режиме сигнал синхронизации на входе

9„ отсутствует и равен нулю (фиг.3), поэтому прерыватель 27< тока разомкнут и по правому плечу ячейки (фиг.4) через фототиристор 38, и светодиод

37„ не может протекать ток и светодиод 37» находится в невозбужденном состоянии, Кроме того, на входе 6

"Сброс" присутствует в этом режиме низкий нулевой уровень, т.е. сигнал

"Сброс" отсутствует. Поэтому на выходе схемы ИЛИ-НЕ 30 — логическая единица, высокий уровень напряжения, что приводит к замыканию прерывателя

27» тока. А так как он замкнут в режиме хранения, то правое плечо ячейки может находиться в двух устойчивых состояниях, соответствующих проводящему и непроводящему состояниям фототиристора 382 или возбужденной, хранящей единичный сигнал, или невозбужденной ячейке. Для приведения регистровой структуры в исходное состояние, когда все ячейки всех оптоэлектронных кольцевых регистров сдвига обнулены, служит вход 6 "Сброс" устройства, который является общим для всех регистров. Если на него подать сигнал

"Сброс" единичного уровня, а в то время на синхровходы 9 не подавать синхроимпульс, то на выходе элементов

ИЛИ-НЕ 30 каждого регистра (фиг.3) появится также низкий уровень на время действия сигнала "Сброс". Поэтому на время его действия прерыватели

27, и 272 тока разомкнуты и светодиоды 37, и 37 не возбуждены, а фототи5 14396 ристор 38 не освещен и не подготовлен к включению. В момент действия сигнала "Сброс" оптоэлектронный затвор 4 открывается и на параллельные оптические входы 31 всех ячеек реги- . стров 3 -3„ воздействует входное исходное изображение 1, которое необходимо записать, но так как прерыватель

27, тока разомкнут, светодиоды 37, 10 всех ячеек не могут перейти в возбужденное состояние и подготовить к включению фототиристоры 38 . Поэтому после прекращения сигнала "Сброс", если на синхровходе 9; так и останет- 15 ся нулевой уровень, хотя на выходе схемы ИЛИ-НЕ 30 и появится высокий уровень и прерыватель 27 тока замыкается, все ячейки, а именно фототиристоры 38 правых плеч, остаются в 20 непроводящем выключенном состоянии.

Длительность сигнала "Сброс" выбирается с учетом инерционности оптоэлектронного затвора 4 и фототиристоров.

Если необходимо произвести парал- 25 лельный ввод оптической информации в оптоэлектронную двумерную регистровую структуру, то необходимо подать одновременно с окончанием сигнала "Сброс" сигнал "Запись" на вход 7 устройства 30 или несколько раньше. Временное прекрытие этих .сигналов улучшает надежность приема записи информации. Если предварительно структура не была обнулена и сброс с записью совмещается, 35 то сигнал "Запись" должен подаваться ,не раньше, чем через время действия сигнала "Сброс", необходимое для надежного выключения фототиристоров 38, ячеек. Если сигнал "C6ðîñ еще при- 40 сутствует, пока действует сигнал "Запись", или уже закончился, то фототиристоры 38, ячеек подготовлены, если через открытый затвор 4 на них поступает оптический сигнал с единич- 45 ным уровнем интенсивности, Подача сигнала "Запись" на вход 7 приводит к тому, что прерыватели 27„ всех регистров 3,-3„ замыкаются и левые плечи ячеек, а именно фототиристоры 38<, 50 срабатывают, если они были освещены.

В то же время, хотя светодиоды 37„ и переходят в возбужденное состояние и подготавливают фототиристоры 38 к

:включению, последние включиться не могут, так как прерыватели 27 тока замкнуты, пока действует либо сигнал

"Сброс", либо сигнал Запись . Временное перекрытие сигналов лучше вы34 б бирать равным или немного большим с учетом возможных разбросов времени срабатывания фототиристоров 38„. Пока длится сигнал "Запись", поступающий на вход 7 и через схемы ИЛИ 8,-8 „ посредством входов 10; на синхровходы 9,регистров, левые плечи всех ячеек, а именно фототиристоры 38,, которые сработали, не изменяют и хранят свое состояние до тех пор, пока замкнуты прерыватели 27, тока, хотя оптоэлектронный затвор 4 уже закрылся, так как сигнал "Сброс" закончился ранее. Длительность сигнала "Запись" и синхроимпульсов, подаваемых на входы 9„, выбирается таковой, чтобы за время действия его правое плечо, а именно фототиристоры 38д ячеек, смогли надежно подготовиться к переключению. В момент окончания сигнала "Запись" на входе 7 прерыватели 27„ тока размыкаются, а прерыватели 27 тока замыкаются, а поэтому информация, хранимая в левом плече ячейки, переписывается в правое. Там, где светодиод 37„ излучал и фототиристор 382 был подготовлен, срабатывают фототиристоры 38 и переходят в возбужценное состояние светодиоды 37 . Одновременно с протеканием тока через светодиоды 37, или 37 ток протекает и через индикационные светодиоды 35 всех ячеек, которые формируют оптические выходные сигналы 32. Резистор

36 служит для ограничения рабочих токов и выбора режима работы.

При сдвиге информации в оптоэлектронных кольцевых регистрах происхо-. дят процессы аналогичные описанным.

При подаче на синхровход 9; импульса, который фактически аналогичен импульсу Запись", происходит переключение прерывателей тока. Пока импульс действует, замкнуты прерыватели 27, тока, левого плеча и разомкнуты прерыватели 27 тока правого плеча, если импульс прекращается, то наоборот.

Так как в этом случае сигнал "Сброс" отсутствует и затвор 4 закрыт, то по входам 31 нет ложного дополнительного ввода, а ячейки между собой связаны посредством входов 33 и выходов

34, поэтому после подачи каждого очередного информация в регистрах оказывается сдвинутой на одну позицию, на одну ячейку.

Рассмотрим теперь, как осуществляется управление каждый из кольцевых

7 1439 регистров 3; двумерной структуры 2 посредством входов 9 I

При формировании последовательности из P групп тактовых импульсов по

2 6 импульсов в каждой группе, где Ркратность требуемого угла поворота углу 90, P = 1-п, первая группа импульсов, должна воздействовать только на один кольцевой регистр 3„, вторая 1р группа импульсов воздействует. на два кольцевых регистра 3 „,, 3„, третья группа импульсов — на три кольцевых регистра 3„ -3„ и т.g. (принцип ггоследовательного подключения, фиг.2). 15

Возможен другой порядок воздействия

P групп тактовых импульсов; первая группа тактовых импульсов воздействует на и кольцевых регистров 3, -3„, вторая группа воздействует на (и-1)-е 20 кольцевые регистры 3z-3„ è т.д. (принцип последовательного отключения не рассматривается).

Согласно принципу последовательного подключения очередного кольцевого регистра, т.е. вовлечения его элементарных ячеек в процесс поворота изоб.ражения на угол, кратный 90, при подаче совокупности тактовых импульсов, на выходах 9 -9 ИЛИ 8 -8 устанавли- 30 и и р вается "1" на остальных выходах

9p+1 -9„ этих схем устанавливается. и0", что достигается следующим образом (фиг.2): тактовые импульсы P-й группы воздействуют непосредственно на первые входы всех схем И 12 -12п, на которых в момент подачи тактового и и импульса устанавливается код 1, на вторых входах 17 -17 устанавливается

Р и1", а на вторых входах 17 „-! 7„— 40 и0", так как очередной разряд счетчика 16 импульсов перейдет в единичное состояние за очередных 2 8 тактовых импульса от генератора 14 подбором характеристики делителя 15 часто- 45 ты, вход которого является управляющим входом 19 счетчика 16 импульсов.

Следовательно, на выходах 11,-11 схем- И установится и1", на остальных выходах 11р 1 11и этих схем 5р иО", в таких же состояниях будут и выходы схем ИЛИ, что обеспечивает требуемый порядок работы всей многотактной оптоэлектроннной структуры

2. Выход 17 счетчика 16 является вне- 55 шним выходом устройства, осуществляю- щего поворот изображения на углы, кратные 90, если на этом выходе ус634 8 танавливается " 1", следовательно, поворот всего заданного апертурой 1 изображения завершен.

Преимуществом предлагаемого способа является высокое быстродействие, определяемое временем выполнения поворота, равным (N-1) 1 тактов. Если учесть, что такт сдвига в современных сдвиговых регистрах равен в лучшем случае 10-20 нс, то при 0 = 1 (поворот на 90 ) и N = 256 время выполнения поворота будет иметь величину около 5 мкс. Кроме того, способ обладает простотой технической реализации и возможностью параллельного ввода и вывода информации благодаря применению оптоэлектронной двумерной регистровой структуры с параллельными оптическими входами и выходами.

Формула изобретения

Способ поворота иэображения на углы, кратные 90, заключающийся в преобразовании оптического сигнала, соответствующего исходному изображению, в пространственное распределение электрических зарядов, при котором каждому из N x N двумерных отчетов интенсивности оптического сигнала соответствует определенный электрический заряд, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия, в пространственном распределении электрических зарядов выделяют периферийные области, соответствующие (N-1)/2 различным периметрам исходного изображения, в которых электрические заряды соответствуют

m, п-м отсчетам интенсивности оптического сигнала, где m = +(И-1)/2, n = -(N-1)/2... (N-1)/2, m = -(N-1)/2 .;, (N-1) /2, n = «+(N-1) /2, производят последовательные перемещения электрических зарядов в каждой выделенной периферийной области íà 28 отсчетов, где Š— кратность требуемого угла поворота углу 90, причем сначала производят перемещение электрических зарядов в (М-1)/2-й периферийной области, затем полученное пространственное распределение электрических зарядов перемещают одновременно в (N-1)/2-й и f(N-1)/2-11 -й периферийных областях, а перемещения пространственных распределений электрических зарядов повторяют (N-1)/2 раз.

1439634,1439634

Составитель А.Краснов

Техред М. Ходанич Корректор M.Màêñèìèøèíåö а

Редактор Л. Гратилло!

Заказ 6080/50

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4