Устройство для считывания и обработки изображений

Устройство для считывания и обработки изображений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах технического зрения промышленных роботов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет дополнительных операций обработки изображений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее фотоэлектрический преобразователь на M<SP POS="POST">.</SP>N элементов, блок управления его строчными шинами и блок ключей, дополнительно введены блок проецирования изображений, оптический затвор, формирователь импульсов запуска, элементы задержки, элементы ИЛИ, блок коммутаторов, блок логических анализаторов, коммутатор, блок памяти и счетчик, а также тем, что блок логических анализаторов содержит N логических анализаторов, каждый из которых включает три D- триггера, четыре элемента ИЛИ, элемент И-НЕ и элемент И, а блок управления строчными шинами содержит М+1-разрядный сдвигающий регистр, М элементов И, ИЛИ, М ключевых элементов и инвертор. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) Б (1и

А1 (50 4 G 06 К 9/00

6 E0I3NH! AT! Д гrr_#_yr%5ggl

4О. ЕлА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4357380/24-24 (22) 05. 01 . 88 (46) 07. 10.89. Бюл. Ф 37 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.П.Кожемяко, А.Т.Теренчук и В.Б.Гайда (53) ?72.99(088.8) (56) Букатов И.Л. и др. Оптоэлектронное устройство восприятия 2-мерных изображений. — Микроэлектроника„ 1978, т.7, и 5, с.397-405.

Березин В.10. и др. Принципы построения и проблемы развития твердотельных фотоэлектрических преобразователей с координатной адресацией на приборах с переносом заряда.

- Микроэлектроника и полупроводниковые приборы, 1980, вып.5, с.239—

- 243. (54) УСТРОЙСТВО. ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ И ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и пред назначено для использования в системах технического зрения промьппленных роботов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет аппаратной реализации операций выделения контура изображений.

2 системах технического зрения промышленных роботов. Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства за счет дополнительных) операций обработки изображений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее фотоэлектрический преобразователь на NxN элементов, блок управления его строчными шинами и блок ключей, дополнительно введены блок проецирования изображений, оптический затвор, формирователь импульсов запуска, элементы задержки, элементы ИЛИ, блок коммутаторов, блок логических анализаторов, коммутатор, блок памяти и счетчик, а также тем, что блок логических анализаторов содержит N логичесКих анализаторов, каждый из которых включает три Dтриггера, четыре элемента ИЛИ, элемент И-НЕ и элемент И, а блок управления строчными шинами содержит М+1разрядный сдвигающий регистр, М элементов И, ИЛИ, M ключевых элементов и инвертор. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для считывания и обработки изображений; на фиг.2— схема одного логического анализатора блока анализаторов; на фиг.3 окрестность Зх3 с обозначением логических переменных, соответствующих элементам изображения; на фиг.4— функциональная схема одного нз вариантов блока управления строчными

1513486 шинами; на фиг.5 — временные диаграммы сигналов, пояснящие работу устройства.

Устройство (фиг.1) содержит блок

1 проецирования изображения, оптический затвор 2, фотоэлектрический преобразователь 3 в виде прямоугольной матрицы емкостных фотоэлементов с переносом заряда из M строк и N столбцов, каждый элемент (ячейка)

4 которой состоит из двух МДП-конденсаторов 5 и 6, между которыми существует зарядовая связь, причем электрод первого МДП-конденсатора 5 соединен с соответствующей строчной шиной 7, а второго МДП-конденсатора 6 — с соответствующей столбцовой шиной 8, блок 9 управляемых ключей, содержащий N ключей

10, — 10, блок 11 управления строчными шинами, блок 12 компараторов, состоящий из N компараторов 13 — 13» блок 14 логических анализаторов, содержащий. N логических анализаторов

15 «-15» коммутатор 16, блок 1 7 па1 мяти, формирователь 18 импульсов запуска, первый 19, второй 20, третий

21 и четвертый 22 элементы ИЛИ, генератор 23 тактовых импульсов, управляемый ключ 24, счетчик 25 импульсов, первый 26, второй 27 и третий 28 элементы задержки, вход 29 начального запуска, вход 30 повторого запуска, вход 31 сброса, вход 32 установки порога бинаризации, вход 33 задания вида окрестности, группу 34 выходов

1 сигналов бинарного препарата (силуэта), выход 35 сигнала "Конец цикла", выход 36 устройства.

Входом устройства является оптический вход блока 1 проецирования изображений, выход которого через оптический затвор 2 оптически соединен с входом фотоэлектрического преобразователя 3. Каждая ячейка 4 фотоприемной матрицы 3 содержит два

МПП-конденсатора 5 и 6, между которыми имеется зарядовая связь. Между соседними ячейками матрицы зарядовая связь отсутствует, Электрод

ИДП-конденсатора 5 ячейки 4 со 1 единен с i-й строчной шиной 7,, а электрод МДП-конденсатора 6 ячейки

4 — с j-й столбцовой шиной 8 . Каж.5 дая столбцовая шина 8 подключена

5 к выходу j-ro ключа 10, входящеУ го в блок 9 управления ключей, и

zo

35 40

55 к входу j-го компаратора 13 блока

I

12 компараторов. При этом столбцовые шины матрицы 3 являются плавающими, Первый контакт каждого ключа 10 соединен с шиной 37 нулевого потенциала, а второй - с шиной 38 опорного напряжения так, что ключ может находиться в одном из трех состояний: или выход соединен с шиной 37 нулевого потенциала, или с шиной

38 опорного потенциала, или ключ разомкнут. Каждая i-я строчная -шина

7, фотоприемной матрицы 3 подключена к i-му выходу блока управления строчными шинами 11. Выход каждого компаратора 13 блока 12 соединен с входом j-го логического анализатора 15 блока 14 анализаторов и с

j-м вйходом в группе 34 выходов сигналов бинарного силуэта. Вход 39 опорного напряжения блока 12 компараторов соединен с входом 32 установки порога бинаризации, и к нему подключены входы опорного напряжения всех компараторов 13, — 13 . Выход каждого логического анализатора 15 блока 14 соединен с j-м управляющим входом 40„ коммутатора

16, а управляющий вход 41 блока 14 анализаторов подключен к входу 33 задания вида окрестности. Каждый выход 42 коммутатора 16 соединен с соответствующим j 17 памяти, выход которого является выходом 36 устройства. Вход формирователя 18 импульсов запуска подключен к входу 29 начального запуска устройства, а его выход соединен с одним входом элемента ИЛИ 19 и с входом элемента 26 задержки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 20, с входом элемента

27 задержки, с первым входом элемента ИЛИ 22 и с управляющим входом 43 оптического затвора 2. Другой вход элемента ИЛИ 19 соединен с входом

31 сброса устройства, к которому подключены также второй вход элемента

ИЛИ 22 и вход 44 сброса блока 17 памяти. Выход элемента ИЛИ 19 соединен с входом 45 сброса блока 11 управления строчными шинами ис первым управляющим входом 46 блока 9 ключей. Вход

30 повторного запуска устройства соединен с вторыми входами элементов

ИЛИ 21 и 20 и с третьим входом элемента ИЛИ 22, выход которого связан. с входом 47 сброса блока 14 анализа5 15 торов. Выход элемента ИЛИ 20 подключен к входу 48 начальной установки блока 11 управления строчными шинами.

Выход генератора 23 тактовых импульсов подключен к входу управляемого ключа 24, выход к6торого связан со счетным входом 49 счетчика импульсов 25. Первый управляющий вход 50 ключа 24 и вход 51 сброса счетчика

25 соединены с выходом элемента ИЛИ

21. Первый выход 52 счетчика 25 подключен к информационному входу 53 коммутатора 16, а его второй выход

54 — к второму управляющему входу

55 ключа 24 и к выходу 35 сигнала

"Конец цикла". Выход ключа 24 соединен с тактовым входом 56 блока 11 управления строчными шинами, с вторым управляющим входом 57 блока 9 ключей и с входом элемента 28 задержки, выход которого подключен к тактовым управляющим входам 58 и 59 соответственно блока 14 анализаторов и блока 17 памяти. Вход 60 блока И управления строчными шинами соединен с шиной напряжения хранения U

Логический анализатор 15 блока

14 (фиг.2) содержит первый 61 <, второй 61 и третий 61 D-триггеры, четыре элемента ИЛИ 621 — 62, элемент

И-НЕ 63 и элемент И 64. Информационный D-вход триггера 61 является входом логического анализатора {он подключается к выходу соответствующего компаратора 13 блока компарато.ров), à его прямой выход соединен с D-входом триггера 61 и с одним из входов элемента И-НЕ 63. R-.âõîäû установки нуля триггеров 61, . — 61 со- единены с входом 47 сброса блока анализаторов. Выход элемента И-НЕ 63 соединен с первым входом элемента И 64, выход которого является выходом логического анализатора. Второй вход элемента И 64 соединен с прямым выходом триггера 61, к которому подключен также D-вход триггера 61 . Третий вход элемента И 64 соединен с тактовым входом 58 блока анализаторов, к которому подсоединены также синхронизирующие С-входы триггеров

61 „— 61 . Вторые входы элементов

ИЛИ 62 < — 62 объединены и подключены к управляющему входу 41 блока анализаторов. В анализаторе 15 первый вход элемента И-НЕ 63 соединен с прямым выходом D-триггера 61< соседнего анализатора 15 i второй вход - с

13486 б выходом элемента 62, третий вход— с выходом элемента ИЛИ 62, четвертый вход — с прямым выходом D-триггера 61 этого же анализатора, пятый вход — с прямым выходом D-триггера 61, этого же анализатора, шестой вход — с выходом элемента ИЛИ

62„. седьмой вход — с выходом элемента ИЛИ 62, восьмой вход — с прямым выходом D-триггера 61 соседнего логического анализатора 15, . При этом первые входы элементов 62„ и

62 анализатора 15 соединены соот2 1 ветственно с прямыми выходами триггеров 61< и 61> соседнего логического анализатора 15 -(, а первые входы его элементов 62 и 624 соединены соответственно с йрямымй выхо20 дами D-триггеров 61 и 61 соседнего логического анализатора 15 +,.

Блок 11 управления строчными шина ми (фиг.4) содержит сдвиговый регистр

25 65 на М+1 разрядов, М элементов И

6á„- 66, M элементов ИЛИ 67„- 67„», N ключевых элементов 68 „ — 68„, инвертор 69. Вход 70 сброса регистра

65 подключен к входу 45 сброса бло30 ка управления строчнъми шинамй, к которому подсоединены также вторые входы всех элементов ИЛИ 67„ - 67д,.

К входу 48 начальной установки блока

11 подключен вход 71 записи в млад35 ший (нулевой) разряд регистра 65, а к третьему входу 56 — тактовый вход

72 регистра 65 и вход инвертора 69.

Выход 73 каждого i-го разряда регистра 65 начиная с первого 73, 40 соединен с первым входом i-ro элемента И 66„, при этом выход 73 нулевого разряда остается незадейство» ванным. Вторые входы всех элементов

И 66„ соединены с выходом инвертора

69, а выход каждого элемента И 66 соединен с первым входом соответствующего элемента ИЛИ 67; . Выход каждого элемента ИЛИ 67; подключен к управляющему входу 74; i-ro клю50 чевого элемента 68;, выход которого является i-м выходом блока 11, к которому подключается строчная шина

8; фотоприемной матрицы. Первый и второй входы каждого ключевого элемента 68, соединены соответственно с входом 60 блока 11, который подключен к шине напряжения хранения и с шиной 37 нулевого потенциала .

1513486

U ð Uîï > Uo ° где 0

Устройство работает следующим образом.

Блок t проецирования изображений формирует световой поток обрабатываемого иэображения, который поступает на оптический затвор 2, находящийся в закрытом состоянии в отсутствии напряжения на управляющем входе 43. Поэтому световой поток изображения не проходит через затвор 2.

Для запуска устройства подается сигнал (например, импульс напряжения) на вход 29 начального запуска, отку.да он проходит на вход формирователя 18 импульсов запуска. При этом ! формирователь 18 вырабатывает прямо= угольный импульс напряжения длительностью Т „, который поступает на вход элемента 26 задержки и на вхоц

45 сброса блока 11 управления строчными шинами и на первый управляющий вход 46 блока 9 ключей. Это приводит к тому, что блок 11 управления строчными шинами устанавливает нулевое напряжение на всех строчных пинах 7, — 7;, а выхоцы ключей 10< !

10> соединяются на время запускающего импульса T „ñ шиной 37 нулевого потенциала, так что на всех столбцовых шинах 8 q — 8 также устанагливается нулевой потенциал. Со строчных и столбцовых шин нулевой потенциал поступает на электроды 1 ДП-конденсаторов 5 и 6 и имевшиеся в этих конденсаторах заряды (неосновные носители), оставшиеся от предыдущего цикла работы или шумовые, инжектируются в подложку, в результате чего ячейки фотоприемной матрицы освобождаются от зарядов, и матрица подготавливается к восприятию нового изображения. Инжекция зарядов в подложку (стирание ранее записанного изображения) происходит за время „„ . Запускающий импульс задерживается элементом 26 задержки на время Т, и с его выхода поступает на управляющий вход 43 оптического затвора 2, который под действием этого импульса открывается и в течение его длительности Т „, пропускает световой поток изображения на фотоприемную матрицу 3 и на входы .элементов ИЛИ 20 и 22 и элемента 27 задержки. С выхода элемента ИЛИ 20 импульс запуска приходит на вход 48 начальной установки блока 11 управ.ления строчными шинами, в результа25

Щ

45 0

55 те чего на строчных шинах 7, — 7„ устанавливается напряжение хранения U По окончании импульса запуска на входе 46 (т „е. по истечении времени Т,ц, ) ключи 10 — 10а переходят в свое нормальное состояние, в котором их выходы подключены к шине 38 опорного напряжения, и на столбцовые шины 8, — 8 подается опорное напряжение 0а„, являющееся также напряжением хрг.нения для столбцовых ЫДП-конденсаторов б. Напряжения U„> и U,ä удовлетворяют соотношению пороговое напряжение МДПструктур .

Теперь на строчных шинах присутствует напряжение хранения U>p, на столбцовых шинах — напряжение U и обрабатываемое. изображение проецируется на фотоприемную матрицу 3.

Под действием напряжений на строчных и столбцовых шинах под электродами МДП-конденсаторов 5 и б возникают потенциальные ямы, причем глубина потенциальной ямы под строчным электродом 5 больше, чем под столбцовым электродом (так как Б„р >

> 0 „). Световой поток изображения, пропускаемый оптическим затвором

2 в течение времени Т „, воздействует на фоточувствительные ячейки

4 фотоэлектрического преобразователя 3 и вызывает генерацию в них носителей заряда, причем неосновые носители остаются в ячейках и собира отся в более глубокой потенциальной яме под строчным электродом. .Беличина заряда, накопленного в каждой ячейке 4 за время проецирования изображения, пропорциональна количеству поступившего на нее света, т,е. яркости соответствующего элемента изображения. Таким образом, за время проецирования изображение записывается в матрице 3 фотоприемных ячеек 4 в виде распределения заряда по ячейкам (зарядового рельефа) .

Так как к началу проецирования текущего изображения на матрицу она должна быть подготовлена к его восприятию, т.е. очищена от зарядов, то длительность запускающего импульса Т,д„, в течение которого проис1513486 ходит стирание зарядового рельефа, должна превьш>ать время инжекции ло ин к л Ри — "инж

Проецировать изображение иа матрицу 3 для его восприятия нужно, когда матрица уже подготовлена к этому (т . е. сначала осуществля ется стирание предыдущего изображения, а затем проецирование нового) . Поэтомуу вр емя задержки Т, эл емента 26 удовлетворяет соотношению

Т Т pan при котором затвор 2 открывается тогда, когда матрица 3 уже подготовлена к восприятию изображения.

За время проецирования -изображения Т должно происходить восприятие его фотоэлектрическим преобразователем 3. Поэтому длительность г . . запускающего импульса Т3 „определяется соотношением л

3an "eocnp > где „- . — время восприятия изобра>кения фотоэлектрическим преобразователем (время записи иэображения), зависящее от свойств материала фотоприемной матрицы, ее структуры, интенсивности светового потока.

С окончанием импульса на управляющем входе 43 оптический затвор 2 закрывается, и поступление светового потока изображения на фотоприемную матрицу прекращается. К этому моменту восприятие изображения завершается, т.е. оно уже записано в матрице.

Запускающий импульс, пришедший на элементы ИЛИ 20 и 22„ проходит с выхода элемента ИЛИ 20 на вход 48 начальной установки блока управления строчными шинами и устанавливает его в исходное состояние, а с выхода элемента ИЛИ 22 — на вход 47 сброса блока анализаторов и вызывает сброс их в исходное состояние, Запускающий импульс с выхода элемеента 26 задержки приходит на вход элемента 27 эадер>кки и задерживается им на время Т., равное времени проУ ецирования изображения на фотоприемную матрицу; т.е.

>.3an

Задержанный элементом 27 запускаю 5 щий импульс через элемент ИЛИ 21 поступает на первый управляющий вход

50 ключа 24 и на вход 51 сброса счетчика

25.При этом последний устанавливается в исходное состояние, а ключ 24 переходит в открытое состояние и остается в нем. С этого момента ключ 24 пропускает на свой выход тактовые импульсы, вырабатываемые генератором

23 импульсов. Длительность тактового л импульса генератора 23 равна ьц, а длительность паузы между импульсами—

v>. Теперь начинается собственно считывание записанного в матрице 3 изображения.

Тактовые импульсы с выхода ключа

24 поступают на тактовый вход 56 блока ii управления строчными шинами и на второй управляющий вход 57 блока

9 ключей. При этом в каждом такте

25 происходит выборка и считывание одной строки фотоприемной матрицы 3, причем строка считывается параллельно (т.е. считываются одновременно все ее элементы), а строки выбираются по одной последовательно, начиная с первой. Так, в нулевом такте (нумерация тактов ведется с нуля) считывается первая строка, в первом вторая, в i-м — (i+1)-я, в (И-1)-м—

N-я строка матрицы. Считывание осуществляется по методу параллельной . инжекции.

Рассмотрим этот процесс выборки .

В нулевом такте (первый тактовый

40 импульс, прошедший через ключ 24) тактовый импульс, поступивший на управляющий вход 57 блока 9 ключей, переводит ключи lO — 10 в состояние, в котором выход ключа соединен с входом 38 опорного напряжения. В этом состоянии ключи остаются в течение длительности тактового импуль- . са 2ц . При этом опорное напряжение П „ через ключи 10 - 10> по50 дается на столбцовые шины 81 - 8> фотоэлектрического преобразователя 3, к которым подключены электроды столбцовых конденсаторов 6 ячеек матрицы.

Таким образом, эа время,„тактово5S го импульса на столбцовых шинах ус,— танавливается опорное напряжение Unn (вследствие подключения к нему столбцовых конденсаторов 6 ячеек матрицы), Одновременно с этим тактовый импульс, 1513486 поступивший на тактовый вход 56 блока 11 управления строчными шинами, вызывает прохождение сигналов с выхода ключа 24 на первый выход блока

11, к которому подключена первая строчная шина 7„ . При этом во время тактового импульса на шине 7, как и на других шинах 7 — 7 остается

Мр высокое напряжение U „

После окончания первого тактового импульса на время паузы 2 межи ду тактовыми импульсами на первом выходе блока 11 устанавливается нулевое нанряжение, которое поступает на шину 7, и с нее на электроды строчных конденсаторов 5 первой строки. фотоприемной матрицы 3. По окончании тактового импульса на управляющем входе 57 блока 9 ключей устанавливается на время паузы с „нулевое напряжение, вследствие чего ключи 10 — 10„, размыкаются и остаются разомкнутыми в течение всей паузы; при этом столбцовые шины 8

8к оказываются плавающими (так как они отключены от источника напряжения) .

Таким образом, во время паузы нулевого такта на строчной шине ?„ присутствует нулевое напряжение, на шинах 7 — 7д — высокое напряжение хранения Urp, столбцовые шины 8

8 отключены от источника напряже.ния иявляются плавающими. При этом под электродами конденсаторов 5 ячеек первой строки потенциальные ямы исчезают, в ячейках всех остальных строк изменений не происходит. Во время тактового импульса столбцовые конденсаторы 6 всех ячеек матрицы были заряжены до опорного напряжения U „ . Поэтому во время паузы„ ког. да шины 8 „- 8н являются плавающими, под электродами этих конденсаторов имеются потенциальные ямы,глубина которых определяется напряжением U „, причем в ячейках первой строки глубина ямы под электродом 6 ячейки больше, чем под электродом 5, так как на шине 7„- нулевое напряжение.

В результате в ячейках первой строки происходит перетекание накопленного заряда, который находился под электродом 5, в более глубокую потенциальную яму под электродом 6„ причем заряд перетекает полностью„

Это приводит к тому, что потенциал каждой столбцовой шины 8 уменьшает.1

7Q

55 ся на величину, равную сигнальному заряду (который накоплен в ячейке и в данном такте перетек под электрод конденсатора 6) в соответствующей j-й ячейке первой строки, деленную на полную емкость столбцовой шины. Этот потенциал присутствует в течение паузы между тактовыми импульсами ка плавающей столбцовой шине 8 и снимается с нее.

В следующем первом такте тактовый импульс поступает на входы 56 и 57 соответственно блока 11 управления строчными шинами и блока 9 ключей, в результате чего на первом выходе блока 11 снова устанавливается напряжение хранения UÄ, сигналы с выхода ключа 24 передаются на второй выход блока 11, ключи ; 0, — 10 переключаются в состояние, B KQTopoM их выходы соединены с входом 38 опорного напряжения U p .

При этом на строчной шине 7 устанавливается напряжение Ur<, на шине

7 .во время тактового импульса оста77 ется напряжение U (как и на остальных строчньы шйнах), на столбцовых шинах 8 — 8> устанавливается опорное напряжение Upq причем Upq (U„-. Это приводит к тому, что в ячейках первой строки происходит обратнос перетекание сигнальных зарядов из-под столбцовых электродов

6 под строчные электроды 5 (в более глубокие потенциальные ямы), которое происходит за время тактового.импульса,„ . Так что в первой строке

l / сигнальные заряды снова хранятся под электродами строчных конденсаторов

5 и могут быть снова считаны в будущем.

Затем во время паузы первого такта выполняется считывание второй строки матрицы, что происходит совершенно аналогично считыванию первой строки: столбцовые шины 8 „ - 8„ на время паузы отключаются от источников напряжения разомкнутыми ключами 10„ - 10ц и являются плавающиьж, причем во время тактового импульса ка них установилось опорное напряжение,до которого заряжаются столбцовые конденсаторы 6, на шине 7

7 на время паузы устанавливается нулевое напряжение, происходит перетекание сигнальных зарядовых пакетов в ячейках второй строки под электроды столбцовых конденсаторов

13

1513486

35

6, вследствие чего на j-й столбцовой шине 8 наводится изменение на1 пряжения, пр опор циональное величине сигнального заряда в j-й ячейке второй строки. Описанный процесс считывания выполняется последовательно для всех строк матрицы, так что в каждом такте считывается одна строка (в нулевом такте считывается первая строка-, в первом — вторая, в

1 -м — (i+1) ÿ, в (M-1) -м — M-я строка) . При этом в i-м такте за время тактового импульса происходит установление на столбцовых пинах 15

8 - 8 > опорного напряжения U u оп обратный перенос зарядовых пакетов из-под столбцовых электродов 6 под строчные электроды 5 в i-й строке матрицы (так как на столбцовых ши- 20 нах присутствует опорное напряжение, а на строчных — напряжение хранения), а во время паузы — перетекание зарядовых пакетов в (i+1)-й строке из-под строчных электродов 5 под столбцовые электроды 6 (так как столбцовые шины 8„- 8 отключены ключами 10 < — 10ц от источника напряжения и являются плавающими, а на строчной шине 8;„ присутствует нулевое напряжение, поступающее с (i+1)-ro выхода блока управления строчными шинами 11), вследствие чего на плавающих столбцовых шинах

8 — 8 наводится изменение потенциала, пропорциональное величине зарядовых пакетов в соответствующих ячейках (на шине 8 наводится изменение потенциала, пропорциональное заряду в ячейке 4 1+,, ) .

В процессе считывания управление столбцовыми шинами 8 « — 8> осуществляется с помощью ключей 1О < — 10, которые переключаются под действием тактовых импульсов,, поочередно по45 давая на шины опорное напряжение

U и отключая их от источника нао« пряжения, а управление строчными ши» нами 7 — 7,„- с помощью блока 11 управления строчными шинами.

Блок 11 работает следующим образом.

В начале цикла работы запускающий импульс с выхода блока 18 через элемент ИЛИ 19 поступает на вход 45 сброса блока 11, откуда попадает на, вход 70 сброса регистра 65 и вызыва ет установление всех разрядов регист, ра в нулевое состояние. Этот же импульс с входа 45 поступает на вторые входы элементов ИЛИ 67 — 67» вследствие чего на их выходах появляются импульсы напряжения высокого уровня длительности Т цд, которые воздействуют на управляющие входы

7, — 74,„соответствующих ключевых элементов 68, — 68 . При этом ключи

68, — 68 переходят на время этого импульса в состояние, в котором их выходы соединены с вторыми входами, т.е. с шиной 37 нулевого потенциала.

Таким образом, на время Т ц„запускающего импульса на строчные шины

7 — 7>,, матрицы подается нулевое напряжение, чем обеспечивается инжекция зарядов ячеек в подложку и стирание информации в матрице 3.

Затем, после окончания импульса на входе 45, на выходах элементов ИЛИ

6? — 67 устанавливается нулевое напряжение, которое поступает на входы 74 — 74 ключевых элементов

68 — 68щ, переводя их в состояние, в котором их выходы соединены с шиной 60 напряжения хранения (при этом на строчные шины 7 — 7> подается напряжение хранения U> и осушестP вля ется восприятие иэображения— накопленных зарядов в ячейках матрицы 3) .

После окончания импульса на входе

45 задержанный запускающий импульс поступает на вход 48 блока 11 и с него на вход 71 записи в младший разряд регистра 65, вследствие чего в младший (нулевой) разряд регистра

65 записывается единица. Во время проецирования изображения состояние блока 11 управления строчными шинами сохраняется таким: в мпадшем разряде регистра 65 содержится "1", а в остальных разрядах — нули,на выходах .элементов И 67 — 67 присутствуют напряжения логическorо нуля, которые, поступая на входы соответствующих ключевых элементов 68

68, поддерживает их в состоянии, в котором на их входы подается напря>кение хранения (напряжение хранения поступает на строчные шины

7; — 7» чем обеспечиваетСя восприятие изображения) . Затем, запускающий импульс поступает с элемента 27 задержки через элемент ИЛИ 21 на управляющий ключ 24 и открывает его

1 при этом тактовые импульсы генератора 23 проходят через него и по16

1513486 ступают на тактовый вход 56 блока

11 и с него — на тактовый вход 72 регистра 65 и на вход инвертора 69.

Под действием каждого тактового импульса (по его переднему фронту) происходит сдвиг информации, записанной в регистре 65 на один разряд (так в нулевом такте единица из нулевого разряда регистра 65 сдвигается в первый разряд и появляется на выходе 73, а в нулевой (млад" ший) разряд заносится нуль; в первом такте единица переносится во второй разряд; в i-м такте — в (i+

+1) -й разряд регистра 65) . Напряжение с выхода i-ro разряда регистра.65 поступает на первый вход элемента И 66, на второй вход которого поступают с выхода инвертора

69 проинвертированные тактовые импульсы. При этом в 1-м такте имеем: на (i+1)-м выходе регистра 65 присутствует напряжение логической единицы, во время тактового импульса на вторых входах элементов И

66 — 66M присутствует напряжение логического нуля (так как тактовые импульсы инвертируются инвертором 69), а во время паузы — напряжение логической единицы; в результате этого в i-м такте во время тактового импульса на выходе (i+1)-го элемента И 66 присутствует логический нуль (так как на втором входе присутствует логический нуль — проинвертированный импульс), а во время паузы — логическая единица (так как на первый вход поступает единица с (i+ 1)-ro выхода регистра, а на второй вход. — проинвертированная пауза между тактовыми импульсами), на выходах остальных элементов И остается логический нуль.

Таким образом, в i-м такте на выходах всех элементов ИЛИ 67, за. исключением (i+1)-ãî, присутствует напряжение логического нуля, а на выходе элемента 67;, во время тактового импульса присутствует нулевое напряжение, а во время паузы этого такта — напряжение логической единицы. С элементов ИЛИ сигналы поступают на управляющие входы

74 соответствующих ключей 68, вслецствие чего в i-м такте все ключевые элементы, кроме (i+1)-ro, находятся в состоянии, в котором на их выходы подается напряжение хранения с первых входов, а элемент 68 „„во время тактового импульса также находится в этом состоянии и во время паузы i-ro такта переходит в состояние, в котором на его выход подается с второго входа нулевой потенциал. Таким образом, в i-м такте на строчную шину 7;+< матрицы 3 во время тактового импульса подается напряжение хранения, а во время паузы — нулевой потенциал, чем и обеспечивается считывание информации с (i+1)-й строки матрицы 3, как описано выше.

Для обеспечения нормального процесса считывания изображения с матрицы длительности тактового импульса и паузы должны удовлетворять таким условиям: за время импульса должно происходить установление опорного напряжения на столбцовых шинах, т.е. заряд ИДП-конденсаторов 6 до

Бс„,a также одновременно с этим обратный перенос зарядовых пакетов из-под столбцовых электродов конденсаторов

6 считанной строки под строчные электроды 5, так что л

З ", - » ("„„," Бp) где „, — время установления опорного напряжения на

1 столбцовых шинах; л — время обратного перено35 са зарядов под строчные электроды а также за время паузы должно происходить считывание элементов выбранной строки, т.е. перенос зарядовых пакетов под столбцовые электроды 6 ячеек этой строки и изменение напряжения на плавающих столбцовых шинах, так что л A . 45 n - "ñ÷. wn y где с ч „- время считывания элемента изображения .

В процессе считывания выполняется последовательная выборка строк

50 матрицы, в которой записано изображение таким образом, что в i-u такте (счет тактов ведется с нуля) считывается (i+ 1)-я строка матрицы, причем значения яркостей элемечтов т изображения представляются изменениями величины напряжения на соответствующих столбцовых шинах 8 — 8 матрицы 3, т.е. в конечном итоге ам17

15134 плитудой импульса напряжения на столбцовой шине 8 во время паузы соответствующего такта (амплитуда импульса отсчитывается относительно уровня опорного напряжения) .

Так, в нулевом такте на шине 8 наводится изменение напряжения, соответствующее элементу изображения, записанному в ячейке 4,, в i-u такте — элементу изображения, записанному в ячейке 4„„ . Столбцовые шины 8, — 8 фотоприемной матрицы

3 подключены к входам соответствуюпдх компараторов 13 -13 блока 12 компараторов, так что напряжение с этих шин поступает на входы соответствующих компараторов 13, входы опорного напряжения которых соедине ны с входом 39 опорного напряжения блока 12 компараторов, который соединен с входом 32 установки порога бинаризации. На вход 32 устройства подается постоянное напряжение U которое определяет порог бинаризации изображения и соответствует некоторому пороговому уровню яркости.

Каждый компаратор 13 сравнивает с опорным напряжением У напряжение, поступающее на его вход с шины 8, т.е. в i=M такте выполняется сравнение напряжения, соответствующего ячейке 4;, с опорным напряжением

1+ !! т.е. сравнение яркости элемента изображения 4;+, с пороговым уров +(, ) 35 нем яркости. При этом ввиду того, что яркость элемента изображения представляется изменением напряжения на столбцовой шине относительно опорного напряжения (т.е. амплитудой им пульса во время паузы относительно этого уровня), значения напряжений сравниваются относительно уровня опорного напряжения Uö„ . Это значит, что яркость элемента изображения (i,j) представляется пропорциональной ей амплитудой импульса напряжения U;>, отсчитываемой от уровня

U т.е. на шине 8 во время считывания этого элемента присутствует напряжение U z; = U „- U, и соответственно, пороговый уровень яркости. пропорционален разностному напряжению U = 11<щ — U

0 ОИ

Сравнение яркости элемента изображения с пороговым уровнем выполняется компараторами таким образом: если в (i-1)-м такте напряжение

U,,, соответствующее элементу изо

86 18 бражения (i, j ) меньше, чем U (т. е.

Э у амплитуда U" импульса на шине 8 ) больше, чем U = Uоп Uоj иH, соота ветственно, яркость элемента превышает пороговый уровень),то на выходе компаратора 13 появляется импульс напряжения высокого уровня (логической единицы), а в противном случае на выходе компаратора присутствует напряжение логического нуля:

0, ecsn U»,,, > 11, 1-1 где U — выходное напряжение )-го к1 компаратора 13 в (i-1)-м такте (при

3 считывании i-й строки) .

Таким образом, в процессе описанного параллельно-последовательного считывания элементам изображения с помощью компараторов 13„- 13д присваивается значение "1", если их яркость превышает заданный пороговый уровень, и "О" в противном случае, т. е. выполняется бинаризация изображения и выделяется его силуэт, причем порог бинаризации (порогоый уровень яркости) задается опорным напряженнем U . При этом каждая строка считывается и обрабатывается параллельно в одном такте (i-я строка — в (i-1)-м такте), а строки обрабаты— ваются последовательно, так что каждый компаратор 13 последовательно обрабатывает элементы j-го столбца матрицы, и на его выходе последовательно появляются их значения. В

i-м такте на выходах блока компараторов появляются бинаризованные значения элементов (i+1)-й строки матрицы в виде импульсов напряжения. С выходов блока компараторов сигналы элементов бинаризованного изображения поступают на выходы 34 сигналов бинарного препарата, с которых они могут сниматься известными методами для обработки, запоминания или отображения на экране дисплея (например, они могут считываться с помощью быстродействующего буферного регистра).

С выходов компараторов 13.„ - 13 сигналы элементов изображения поступают на входы соответствующих логических анализаторов 15 1 — 15N блока 14 анализаторов (с компаратора

13> на вход анализатора 15„ ) . Блок

1513486

14 анализаторов в процессе" парал.лельно-последовательного считывания изображения выполняет выделение кон-, турных элементов бинаризованного блоком компараторов изображения (силу, эта), т.е, таких элементов силуэ; та, которые имеют хотя бы один соседний элемент, не принадлежащий силуэту. На блок,14 анализаторов в каждом такте поступает параллельно одна соответствующая строка бинаризованного изображения (строка нулей и единиц) с выходов блока 12 компараторов (на каждый анализатор

15 поступает 1-й элемент этой строки и блок анализаторов выполняет анализ элементов соответствующей записанной в нем строки бинарного препарата на принадлежность их контуру

1 ! силуэта. Это осуществляется посредством того, что каждый логический анализатор 15 в (i+1)-м такте ана.1 лизирует окрестность Зх3 элемента изображения (i j) и определяет. при1 надлежность его контуру силуэта, для ! чего вычисляется логическая функция от элементов окрестности Зх3 элемента (i, j), которая принимает значение "1", если элемент является контурным, и "0" в противном случае.

Таким образом, блок 14 анализаторов

1 выполняет в пр оцес се пар алл ельнопоследовательного считывания изобра1 жения выделение контуров бинарного силуэта изображения, т. е. формирование контурного препарата бинарного силуэта, для чего присваивает значение "1" тем элементам силуэта, которые являются контурными, и "0" всем остальным. В (i+1) -м такте тактовый импульс с выхода эл емента 28 з адержки поступает на тактовый управляемый вход 58 блока анализаторов и под действием его анализаторы 15„ — 15»» воспринимают соответствующие элементы (i+1)-й строки и выполняют анализ элементов i-й стр