Устройство для формирования гистограммы изображения

Устройство для формирования гистограммы изображения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для анализа случайных процессов. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устройство содержит генератор тактовых импульсов , аналого-цифровые преобразователи , блоки накопления элементов гистограммы, содержащие элемент памяти, сумматор, регистр и мультиплексор, оптический затвор, фотоэлектрический преобразователь , представляющий собой матрицу фоточувствительных ячеек из N строк, N столбцов и N ключей, блок формирования строчных сигналов, формирователи импульсов , блок считывания и блок управления, содержащий RS-триггеры, элемент 2 ИЛИ, счетный триггер, элементы 2И-НЕ, элемент ЗИ и счетчики. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s G 06 F 15/36

ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ м ,f

ЗИ и счетчики. 1 з.п. ф-лы, 9 ил, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 4852342/24 (22) 07.06.90 (46) 07.07.93. Бюл. М 25 (71) Винницкий политехнический институт (72) А.Т.Теренчук

{56) Авторское свидетельство СССР

N. 1365075, кл. G 06 F 15/62, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ГИСТРОГРАММЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для анализа случайных процессов. Цель изобретения — повышение быстродействия. УстИзобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и технической кибернетике. Оно предназначено для статистического анализа иэображений и может использоваться в различных системах обработки изображений, в частности для построения специализированных аппаратных средств предварительной обработки.

Цель изобретения —. повышение быстродействия устройства за счет применения параллельноо-последовательного считывания и обработки изображения.

Указанная цель достигается тем, что в . устройстве, содержащем генератор тактовых импульсов, формирователь управляющих сигналов, аналого-цифровой преобразователь и блок накопления элементов гистограммы, дополнительно введены оптический затвор, фотоэлектрический преобразователь в виде прямоугольной матрицы фоточувствительных ячеек из M строк и N столбцов, каждая фоточувствительная ячейка которой состоит из двух Ы „„1826081 А1 ройство содержит генератор тактовых импульсов, аналого-цифровые преобразователи, блоки накопления элементов гистограммы, содержащие элемент памяти, сумматор, регистр и мультиплексор, оптический затвор, фотоэлектрический преобразователь, представляющий собой матрицу фоточувствительных ячеек из N строк, N столбцов и N ключей, блок формирования строчных сигналов, формирователи импульсов, блок считывания и блок управления, содержащий RS-триггеры, элемент 2 ИЛИ, счетный триггер, элементы 2И-НЕ, элемент

МДП-конденсаторов, между которыми существует зарядовая связь, блок ключей, блок управления строчными шинами, первый, второй и третий формирователи импульсов, блок формирования управляющих сигналов, (N-1) аналого-цифровых преобразователей, образующих блок аналого-цифровых преобразователей, (N-1) блоков накопления элементов гистограммы, образующих блок формирования гистограммы, и блок считывания. В состав каждого блока накопления элементов гистограммы, содержащего коммутатора и оперативное запоминающее устройство, введены регистр и накапливающий сумматор. В блок формирования управляющих сигналов, содержащий

RS-триггер, элемент И и элемент ИЛИ, дополнительно введены второй RS-триггер, элемент И-НЕ, второй елемент И, счетный триггер, первый и второй счетчики импульсов.

Устройство формирует гистограммы иэображения, воспринимаемого и фиксируемого фотоэлектрическим преобразовате1826081 лем в процессе его параллельно-последовательного считывания, за счет чего достигается высокое быстродействие, необходимое для работы в реальном времени. Сущность изобретения состоит в использовании параллельно-последовательной обработки элементов иэображения, записанного в фотоэлектрическом преобразователе в процессе его параллельно-последовательного считывания,.при которой параллельно выбирается и анализируется целая строка изображения, а. все строки обрабатываются последовательно, причем элементы строки обрабатываются независимо, так что в процессе обработки сначала формируются частичные гистограммы для всех столбцов фотоэлектрического преобразователя (столбцовые гистограммы), а затем по ним вычисляются элементы общей гистограммы изображения. Использование параллельнопоследовательной обработки обеспечивает значительное повышение быстродействия устройства.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает, что использование для формирования гистограммы параллельно-последовательных считывания и обработки элементов изображения реализуемых на основе фотоэлектрического преобразователя на приборах с переносом заряда и формирования частичных гистограмм с помощью специального блока формирования гистограммы, по которым вычисляется общая гистограмма; является отличием заявляемого устройства от известных аналогичных объектов и это отличие является существенным, так как не встречается в аналогах и обеспечивает получение положительного эффекта, Действительно, принцип формирования . гистограммы, использующийся в заявляемом устройстве и,заключающийся в том, что элемент входных данных используется в качестве адреса ячейки оперативного запоми.нающего устройства, в которой путем инкрементирования содержимого ячейки при обращении к ней накапливается значеwe элемента гистограммы, равного адресу этой ячейки, известен и используется в статического анализаторе отклонений напряжения сети, которое, в отличие от заявляемого, не ориентировано на обработку изображения, осуществляет последовательную, а не параллельно-последовательную обработку, не использует фор-. мирования частичных гистограмм и не содержит средств для восприятия и считывания изображения.

Осуществление параллельно-последовательного считывания и обработки изображения с помощью фотоэлектрического преобразователя в виде матрицы приборов с переносом заряда имеет место в устройстве для обработки и считывания изображений

5 (положительное решение по заявке М 4357380 от 22.07,88 г,), которое, в отличие от заявляемого, не позволяет выполнять формирование гистограмм изображения и не содержит необходимых для этого узлов.

"0 Таким образом, заявляемое устройство обладает существенными отличиями по сравнению. с известными аналогичными объектами.

На фиг;1 представлена общая структур15. ная схема устройства для формирования гистограммы изображения; на фиг.2 — . функциональная схема блока формирования управляющих сигналов; на фиг,З вЂ” функциональная схема блока накопления

20 элементов гистограммы; на фиг.4 — структурная схема блока считывания; на фиг.5 — 8 — временные диаграммы работы устройства; на фиг.5 — общая структура рабочего цикла; на фиг,6 — подцикл начального обнуления блока формирования гистограммы; на фиг.7 — подцикл формирования частичных гистограмм (рабочий подцикл); на фиг,8 — подцикл считывания для одного элемента общей гистограммы; на фиг.9 — схема блока считыва30 ния на основе пирамидного сумматора; .Устройство для формирования гистограммы изображения (фиг;1) содержит оптический затвор 1, фотоэлектрический преобразователь 2 в виде матрицы фоточув-

35 ствительных,ячеек с переносом заряда из М строк и Nстолбцов,,каждая ячейка 3 которой содержит два МДП-конденсатора 4 и 5, подключенных к столбцовой 6 и строчной T шинам соответственно, блок ключей 8; в

40 который входят N ключей 91 — 9и, блок 10 формирования строчных сигналов, блок аналого-цифровых преобразователей (АЦП)

11, содержащий N АЦП 121 — 12ы, узел 13 накопления гистограммы, содержащий N

45 блоков 14 накопления элементов гистограммы, блок 15 считывания, первый.16, второй

17 и третий 18 формирователи импульсов, генератор 19 тактовых импульсов, блок 20 управления. вход оптического затвора 1 яв50 ляется оптическим входом устройства, а его выход связан с.фотоэлектрическим преоб.разователем 2, Фотоэлектрический преобразователь 2 содержит MxN ячеек 3, в каждую из которых входят два МДП-конден55 сатора 4 и 5, между которыми существует зарядовая связь. В каждой ячейке Зл МДПконденсатор 4 соединен со столбцовой шинсй 61, а МПД-конденсатор 5 — со строчной шиной 7;, Вход формирователя 16 импульсов соединен с входом запуска устройства

1826081

15

30

40

55

22, а его выход с установочным входом 23 блока 20; входом сброса 24 блока 10, первым управляющим входом 25 блока ключей

8 и входом второго формирователя импульсов 17, к выходу которого подключены управляющий вход 26 оптического затвора 1, вход начальной установки 27 блока 10 и вход третьего формирователя импульсов 18, выход которого соединен с управляющим входом 28 блока 20. Выход генератора 19 тактовых импульсов соединен с тактовыми входами 29 и 50 блока 20 и блока 15 считывания соответственно.

Каждая столбцовая шина 61 фотоэлектрического преобразователя 2 подключена к выходу соответствующего ключа 9 блока ключей 8 и соединена с входом 211, соответствующего АЦП 12 блока АЦП 11. Первый 56 и второй 57 входы блока ключей 8 соединены соответственно с шиной нулевого потенциала и с шиной опорного напряжения U«.

Первый выход 30 блока 20 соединен со вторым управляющим входом 36 блока ключей

8, с тактовым входом 37 блока 10 и с первым тактовым входом 38 узла накопления гистограммы 13. Второй выход 31 БФУС 2 соединен с синхронизирующим входом 39 узла

13, третий выход 32 — со вторым тактовым входом 40 узла 13, четвертый выход 33 — с первым информационным входом 41 узла

13, четвертый 45 и шестой 35 выходы — соответственно с первым 42 и вторым 43 управляющим входами узла 13. Седьмой выход блока 20 соединен с выходом 54 сигнала "конец цикла формирования", Выход каждого АЦП 121 блока АЦП 11 соединен со вторым информационным входом 451 соответствующего блока 14 накопления элементов гистограммы узла 13, третий информационный вход 46 которого соединен с адресным входом 44 устройства.

Выход каждого блока 14 накопления элементов гистограммы узла 13 соединен с соответствующим входом 471 блока 15 считывания. Синхрониэирующий вход 48 устройства соединен со вторым тактовым входом 49 блока 20 и с управляющим входом 51 блока 15 считывания, выход 52 которого является информационным выходом устройства, а выход 53 — выходом сигнала готовности данных. Каждая строчная шина

7 фотоэлектрического преобразователя 2 подключена к соответствующему выходу блока 10, вход 55 которого соединен с шиной напряжения хранения Uxp.

Блок управления 20 (фиг.2) содержит элемент И ИЛИ 58, первый 59 и второй 60

RS-триггеры, элементы 2 И-НЕ 61 и 62, элемент 2И-64, счетный триггер 63. первый 65 и второй 66 счетчики импульсов. Установочный вход 23 блока соединен с первым входом элемента 2ИЛИ 58, с R-входом сброса счетного триггера 63, с установочным $-входом RS-триггера 60 и с установочным V-еходами счетчиков 65 и 66. Установочный

S-вход RS-триггера 59 подключен к управляющему входу 28 блока 20, а его R-вход сброса соединен с выходом элемента 2ИЛИ 58, второй вход которого соединен с выходом счетчика 66, к которому подключен также установочный S-вход счетного триггера 63.

Прямые выходы RS-триггеров 59 и 60 соединены с первыми входами элементов 2 И-НЕ

61 и 62 соответственно, вторые входы которых подключены к тактовому входу 29 блока

20. Выход элемента 2И-НЕ 61 соединен с тактовым С-входом счетного триггера 63 и с первым входом элемента ЗИ 64, второй вход .20 которого подключен ко второму тактовому входу 49 блока 20, а третий вход — к выходу элемента 2И-НЕ 62. Прямой выход триггера

63 соединен с первым выходом 30 блока 20 и с тактовым входом с счетчика 66, а его инверсный выход — со вторым выходом 31 блока 20. Выход счетчика 66 соединен с седьмым выходом блока, который является выходом 54 сигнала "конец цикла формирования".

В ы ход элемента ЗИ 64 соединен с третьим выходом 32 блока 20. Выход элемента

2И-НЕ 62 соединен с тактовым входом счетчика 65, второй выход которого подключен к R-входу сброса RS-триггера 60. Выход счетчика 65 является четвертым выходом 33 блока 20, Инверсные выходы RS-триггеров

59 и 60 соединены с пятым 34 и шестым 35 выходами блока 20 соответственно.

В состав блока накопления элементов гистограммы 14 (фиг.3) входят регистр 67, мультиплексор 68, оперативный элемент памяти (ОЗУ) 69 и сумматор 70. Первый тактовый вход 38 блока накопления элементов гистограммы соединен с тактовым С-входом регистра 67, информационный вход 0 которого подключен ко второму информационному входу 45 блока 14, а выход — к третьему информационному входу D 3. мультиплексора 68, первый D 1 и второй 0 2 информационные входы которого соединены соответственно с третьим 46 и первым 41 информационными входами блока накопления элементов гистограммы и с входом режима ОЗУ 69. Синхронизирующий вход 39 блока накопления элементов гистограммы соединен с синхронизирующим входом сумматора 70. Ко второму тактовому входу 40 блока накопления элементов гистограммы подключен тактовый вход R/W ОЗУ 69, адресный вход А которого соединен с выходом

1826081

10

45 формирователя импульса 16, который при 50 этом вырабатывает импульс напряжения ло55 мультиплексора 68. Первый 42 и второй 43 управляющие входы блока накопления элементов гистограммы соединены соответственно с первым С1 и вторым Ср управляющими входами мультиплексора

68, а первый вход 42 — также с входом R сброса сумматора 70, Выход ОЗУ 69 соединен с выходом блока накопления элементов гистограммы и с входом А первого слагаемого сумматора 70, на входе В второго слагаемого которого зафиксирована логическая "1". Выход сумматора 70 соединен с информационным входом D 1 ОЗУ 69, Блок считывания (фиг.4) содержит управляемый ключ 71, сдвиговый регистр 72, содержащий К ячеек 731 — 73tu, накапливающий сумматор 74, счетчик импульсов 75. К управляющему входу 51 блока считывания подключены управляющий вход 77 сдвигового регистра 72, первый управляющий вход 76 ключа 71 и вход сброса 81 накапливающего сумматора 74. Вход ключа 71 соединен с тактовым входом 50 блока считывания, а его выход — с тактовым входом 79 сдвигового регистра 72, входом счетчика 75, к выходу которого подключен тактовый вход 82 накапливающего сумматора 74. Информационные входы ячеек 73173+ регистра 72 являются информационными входами 471-47и блока считывания. Выход регистра 72 соединен с информационным входом 80 накапливающего сумматора 74, выход которого является выходом блока считывания и информационным выходом 52 устройства.

Выход счетчика импульсов 75 соединен со вторым управляющим входом 78 ключа

71 и с выходом 53 сигнала готовности данных, Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии блоки устройства находятся в произвольном состоянии, оптический затвор 1 заперт, так как на его управляющем входе 26 присутствует нулевое напряжение. В начале цикла обработки запускающий сигнал (импульс или перепад напряжений) подается на вход.22 запуска устройства, отсюда он попадает на вход гической "1" длительностью lc5p., который с его выхода поступает на вход формирователя импульса 17, на установочный вход 23 блока 20, на вход сброса 24 блока 10 и на первый управляющий вход 25 блока 8 клю чей. Под действием этого импульса выходы ключей 9>-9М, к которым подключены столбцовые вины 6>-бк фотоэлектрического преобразователя 2, соединяются с шиной

40 нулевого потенциала, и на выходах блока

10, которые соединены со строчными шинами 71-7и фотоэлектрического преобразователя 2, устанавливается нулевое напряжение.

Таким образом, на строчных и столбцовых шинах фотоэлектрического преобразователя 2 устанавливается нулевой потенциал, который в течение времени тсср. импульса поступает на МДП-конденсаторы

4 и 5 ячеек 3 преобразователя 2, Вследствие этого происходит инжекция имевшихся в этих МДП-конденсаторах зарядов в подложку, т.е, очистка ячеек фотоэлектрического преобразователя от имевшихся в них ранее зарядов (оставшихся от предыдущего цикла работы, шумовых и др.), Для обеспечения очистки фотоэлектрического преобразователя длительность t ep, импульса должна удовлетворять условию тсбр тинж, где тилж — время инжекции зарядов в подложку.

Формирователь импульса 17, на вход которого поступает выходной импульс формирования 16, вырабатывает по заднему фронту его прямоугольный импульс длительностью tnp,, который с его выхода поступает на управляющий вход 26 оптического затвора 1, на вход 27 начальной установки блока 10 и на вход формирователя импульса 18.

Под действием импульса на управляющем входе 26 оптический затвор 1 открывается и в течение времени тлр., пропускает световой поток подлежащего обработке изображения, который с его выхода поступает на фотоэлектричский преобразователь 2.

Под действием импульса на управляющем входе 27 блок 10 устанавливается в начальное состояние, в котором на его выходах присутствует напряжение хранения

U>

МПД-структур ячеек 3, По окончании выходного импульса формирователя 16(по истечении времени ссгр) ключи 91 — 9и блока 8 переходят в свое нормальное состояние (при этом на управляющих входах 25 и 36 блока 8 имеются логические "0"), в котором их выходы отключены от источников напряжения и являются плавающими (также плавающими являются при этом и подключенные к выходам ключей столбцовые шины 6).

Таким образом, во время выходного импульса формирователя 17 длительность ко1826081

5

20

35 (2) . top Гвоспр. хода триггера 59) 40

55 торого равна ълр., на строчных шинах фотоэлектрического преобразователя 2 присутствует напряжение хранения О„р., столбцовые шины отключены от источников напряжения и являются плавающими, и обрабатываемое изображение проецируется на фотоэлектрический преобразователь, Под действием света происходит генерация носителей заряда в освещенных ячейках фотоэлектрического преобразователя, причем неосновные носители накапливаются в ячейках и собираются под строчным электродом 5 (так как благодаря наличию на строчных шинах напряжения Uxp. под электродами 5 имеются потенциальные ямы).

Величина. заряда, накопленного в каждой ячейке 3 за время проецирования изображения, пропорциональна количеству поступавшего на нее света, т,е, яркости соответствующего элемента изображения. Таким образом, за время проецирования изображения записывается в матрице фотоэлектрического преобразователя 2 в виде распределения заряда по ячейкам ("зарядового" изображения), Длительность tnp. выходного импульса формирователя 18 должна обеспечивать восприятие изображения фотоэлектрическим преобразователем, т,е. где твоспр. — время восприятия изображения фотоэлектрическим преобразователем..

Выходной импульс формирователя 16. поступивший на вход 23 блока 20, начинает подцикл начального обнуления блоков накопления гистограммы (необходимость этого цикла обусловлена тем, что к началу цикла работы 03У, на которых построены блоки накопления гистограмм, могут содержать случайную информацию и необходимо во все рабочие ячейки ОЗУ записать нули).

С входа 23 блока 20 этот импульс поступает на установочный S-вход триггера 60, на установочные Ч-входы счетчиков 65 и бб, на

R-вход сброса триггера 63 и через элемент

2. ИЛИ 58 — íà R-вход сброса триггера 59.

При этом триггер 60 устанавливается в единичное состояние (О = 1), триггер 59 и 63 - в нулевое состояние (0 - О), счетчик 65 устанавливается в максимальное состояние, а счетчик 66 — в нулевое. Так как триггер 59 установлен в нулевое состояние, то элемент

2 И-НЕ 61 заперт (на его первом входе присутствует логический О" с прямого выхода триггера 59) и на его выходе имеется логическая "1". На входе 49 в это время постоянно поддерживается логическая "1".

Логическая единица с прямого выхода триггера 60, установленного в единичное состояние, поступает на первый вход элемента 2

И-НЕ 62, который вследствие этого открывается и инвертирует тактовые импульсы генератора 19, поступающие на его второй вход с первого тактового входа 29, Инвертированные тактовые импульсы с выхода элемента 2 И-НЕ 62 поступают на третий вход элемента 3 И 64 и на тактовый вход С счетчика

65. Поскольку на первом и втором входах элемента 3 И 64 имеются логические "1" (с выхода элемента 2 И-НЕ 61 и с входа 49 соответственно), то тактовые импульсы с его третьего входа переходят на выходи отсюда. на выход 32. Счетчик 65 ведет счет поступающих на его С-вход импульсов, причем под действием первого импульса он переходит в нулевое состояние, а затем последовательно увеличивает свое состояние на "1", так что на его первом выходе появляется последовательность его состояния, двоичные коды которых поступают отсюда на выход 33 блока 20 (выход 33 является многоразрядной шиной).

Таким образом. в подцикле начальной установки нэ выходах блока 20 присутствуют: выход ЗΠ— логический "О" (с прямого выхода триггера 63); выход 31 — логическая "1" (с инверсного выхода триггера 63); выход 32 — тактовые импульсы (инвертирование), (с выхода элемента ЗИ 64); выход ЗЗ вЂ” последовательность двоичных кодов состояний счетчика 65; выход 34.— логическая "1" (с инверсного вывыход 35 — логический "О" (с инверсного выхода триггера 603; выход 54 — логический "О" (с выхода счетчика

66), Управляющие сигналы с выходов блока

20 поступают на управляющие входы узла

13 и при этом осуществляется обнуление

ОЗУ блоков 14> — 14m. Т.к, все блоки 141 — 14и идентичны, то рассмотрим этот процесс для этого блока 14. Применительно к каждому блоку накопления 14 начальное обнуление состоит в занесении нулевой во все рабочие ячейки ОЗУ 69. Это осуществляется следующим образом.

C выходов 34 и 35 блока 20 на входы 42 и 43 блока 14 накопления элементов гистограммы поступают соответственно логическая "1" и логический "О", которые отсюда попадают на управляющие входы С1 и Ср мультиплексора 68 соответственно. При наличии на управляющих входах С1 и Cz комбинации 10 выход мультиплексора 68

1826081

5

10 (5) 1п tw, 50

55 (3) тти «" tagp., соединяется.со вторым входом 41 блока накопления гистограммы, который подключен к выходу 33 блока 20. В результате этого на адресный вход А ОЗУ 69, соединенный с выходом мультиплексора, проходит информация с выхода 33 блока 20, а входы 45 и 46 не влияют на работу, На вход R сброса сумматора 70 со входа 42 блока поступают логическая "1", вследствие чего на выходе накапливающего сумматора 70 поддерживается логический "О", который поступает отсюда на информационный вход 0 1 ОЗУ

69. На вход 38 блока накопления гистограммы с выхода 30 поступает логический "О", который отсюда приходит на тактовый вход

С регистра 67 и на вход режима R/W ОЗУ

69. Т,к. регистр 67 срабатывает по положительному фронту тактового импульса, то он не воспринимает входную информацию, Под воздействием напряжения логического нуля на входе режима 03У 69 находится в режиме записи информации. На тактовый вход С ОЗУ 69 поступают тактовые импульсы со входа 40, на который они приходят с выхода 32. При этом пауза тактовых импульсов на входе ОЗУ 69 (интервал нулевого напряжения между тактовыми импульсами) осуществляет выборку ячейки ОЗУ и запись информации, присутствующей на информационном входе 1 ОЗУ в адресованную ячейку. Процесс записи осуществляется следующим образом; по переднему фронту тактового импульса счетчик 65 изменяет свое состояние и на выходе 33 устанавливается двоичный код, являющийся адресом текущей ячейки, этот код проходит на адресный вход А ОЗУ и происходит адресация (обращение) некоторой ячейки ОЗУ; е это время ОЗУ находится е режиме записи (так как на входе R/W имеется логический "0" и . на информационном входе D 1 присутствует нуль) с выхода сумматора 70, во время следующей эа тактовым импульсом паузы происходит выборка адресованной ячейки и осуществляется запись в нее нулевой информации, т.е. обнуление ячейки, Для осуществления описанного обнуления необходимо выполнение следующих усло. вий: во-первых, за время тактового импульса должна происходить адресация ячейки, т.е. где tt — длительность тактового импульса;

Tagp — время адресации:

45 или

1ти тст+ Тмк+ Za (4) где t<>, TM< — время срабатывания соответственно счетчика 65 и мультиплексора 68; т — время установления адреса ОЗУ 69; во-вторых, длительность паузы тактовых импульсов должна быть больше времени записи информации в ОЗУ: где tt — длительность паузы; т — время записи информации е ОЗУ.

Так как в начале подцикла обнуления первым поступившим тактовым импульсом счетчик 65 устанавливается в нулевое состояние, а затем ведет последовательный счет импульсов, то в ходе подцикла осуществляется последовательный перебор адресов

ОЗУ. начиная с нулевого, и запись нулевой информации в соответствующие ячейки

03У, На каждый элемент гистограммы отводится одна ячейка ОЗУ, поэтому число рабочих ячеек равно числу элементов гистограммы (т.е. числу различаемых значений входного сигнала), и подцикл обнуления завершается при обнулении всех рабочих ячеек. Завершение подцикла осуществляется с помощью счетчика 65, коэффициент пересчета которого равен числу L рабочих ячеек: при достижении состояния счетчика

65..соответствующего адресации последней ячейки, на его выходе переполнения P появляется напряжение логической единицы, которое поступает на R-вход сброса триггера

60, отчего этот триггер переходит в нулевое состояние (О = О), логический "О" с его прямого выхода воздействует на первый вход элемента 2 И-НЕ 62, вследствие чего этот элемент запирается и на его выходе устанавливается логическая "1", что прекращает прохождение тактовых импульсов, В остальных состояниях элементы блока 20 не изменяютсяя.

Процесс начальной установки блока формирования гистограммы иллюстрируется временными диаграммами (фиг.7). Подцикл начального обнуления завершается до начала рабочего подцикла за время импульса сброса tc6p. формирователя 16 и импульса проецирования 1лр. формирователя 17, т.е.

1но < 1сбр + tnp, (6) где tHD — длительность подцикла начального обнуления.

Рабочий подцикл (подцикл считывания изображения и формирования гистограм13

1826081

14 мы) начинается после окончания проецирования изображения, т.е. после окончания выходного импульса формирователя 17.

Формирователь 18, вход которого соединен с выходом формирователя 17, вырабатывает прямоугольный импульс по заднему фронту входного импульса. С выхода формирователя 18 импульс поступает на управляющий вход 28 и вызывает начало рабочего подцикла. С входа 28 этот импульс поступает на установочный 5-вход триггера

59, в результате чего этот триггер переключается в единичное состояние {Q = 1). Логическая "1" с прямого выхода этого триггера поступает на первый вход элемента 2 И-НЕ

61, который при этом открывается и пропускает на свой выход тактовые импульсы, поступающие на его второй вход с входа 29, инвертируя их, а логический "0" с инверсного выхода — на выход 34, Состояние триггера

60 при этом остается неизменным, т.е, он находится в нулевом состоянии, так что элемент 2 И-HE 62 закрыт логическим нулем с прямою выхода триггера 60, а на выход 35 поступает логическая "1" с его инверсного выхода.

Инвертированные тактовые импульсы с выхода элемента 2 И-НЕ 61 поступают на

- синхронизирующий С-вход счетного триггера 63 и на первый вход элемента ЗИ 64. На втором и третьем входах элемента И 64 присутствует логические "1", поэтому тактовые импульсы с первого входа проходят на его выход и отсюда поступают на выход 32, Под действием тактовых импульсов на С-входе ...триггера 63 происходит переключение этого триггера, так что на его прямом и инверсном выходах формируются противофазные по- следовательности прямоугольных импульсов, период следования которых равен удвоенному периоду следования входных тактовых импульсов, а длительности импульса и паузы одинаковы и равны периоду следования тактовых импульсов, Импульсы с прямого и инверсного выходов триггера 63 поступают соответственно на выходы 30 и

41. С выхода 30 импульсы поступают на второй управляющий вход 36 блока ключей и на тактовый вход 37, Под действием импульсов на управляющем.вфвде 36 блока ключей и на тактовом входе 37 происходит изменение напряжений на строчных и столбцовых шинах фотоэлектрического преобразователя, обеспечивающее считывание с него изображения.

Считывание является параллельно-последовательным, таким, что в каждом такте считывания выбирается параллельно целая строка фотоэлектрического преобразователя, а все строки выбираются последовательно, Считывание осуществляется по методу па раллель ной инжекции (см. П рибо ры с зарядовой связью / Под ред. Д.Ф,Барба, — М.:

Мир, 1982, с.32-39; Микроэлектроника и полупроводниковые приборы / Под ред.

А.А.Васенкова и А.Я.Федотова. Вып, 5,— М,;

Сов. радио, 1980, с.239 — 243), который в данном устройстве реализуется совершенно аналогично.

Рассмотрим процесс считывания, 10

В исходном состоянии (до начала считывания) на строчных шинах 71 — 7м присутствует напряжение 14Р., а на столбцовых шинах 61-6д напряжение отсутствует, и они являются плавающими, зарядовые пакеты находятся под электродами строчных МДПконденсаторов 5, В начальном:такте счифувания первый

15 действует на втщ ой управляющий вход 36 блока ключей 8; в-результате чего на время этого импульса (равное То — периоду следования тактовых импульсов генератора 19) ключи 9i — 9и переходят в состояние, в котором их выходы соединены с входом 57 опорного напряжения Ud< . На выходах блока 10 во время этого i Мпульса попрежнему присутствует напряжениф хранения Uxp. Под действием напряжен а Uon. на столбцовых шинах 61-6ц столбцовые конденсаторы 4 ячеек заряжаются до уровня напряжения

Ооп. Напряжения Upq. и Uxp, удовлетворяют условию

30

Uxp. > Uon > Ua, (7) где Uo — пороговое напряжение МДП-структур, В силу условия (7) во время тактовога.: импульса состояния ячеек 3 не изменяются, заряды поп режнему находятся под электродами 5. Установившееся на стЬлбцовых шинах напряжение 0оп, поступает на входы

АЦП узла 13, на выходух которых при этом вырабатываются нули. По окончании первого тактового импульса считывания на время паузы между импульсами на выходе 30(длительность которой равна периоду Т тактовых импульсов генератора 19) на первом выходе блока 10 устанавливается нулевое напряжение, которое отсюда поступает на шину 7> первой строки фотоэлектрического преобразователя. По окончании тактового импульса считывания на входе 36 ключи 919м возвращаются в свое нормальное состоя ние, когда их выходы отключен ы от источников напряжения, и шины 61 — 6N становятся плавающими, причем вследствие заряда столбцовых конденсаторов 4 во время импульса до напряжения Uon. на столб40

55

20 тактовый импульс с выхода 30 БФУС воз1826081 цовых шинах 6> — 6н сохраняется напряжение Uan.

Итак, по окончании тактового импульса считывания на время паузы на строчную шину 7 подается нулевое напряжение, на остальных строчных шинах сохраняется высокое напряжение U

МДП-конденсатор 4), деленному на полную емкость С столбцовой шины:

25 (8) ЛЦ = с ц/Cu) Таким образом, за время паузы на столбцовой шине 6 устанавливается потенциал

Ui = Uon — ЛЦ. который снимается с этой шины на вход

АЦП 141. Из (8) видно, что изменение потенциала ЛЦ столбцовой шины пропорцио- 35 нально яркости элемента изображения, записанного в соответствующей ячейке фотоэлектрического преобразователя, При поступлении с выхода 30 второго тактового импульса считывания, проходящего на вхо- 40 ды 36 и 37 блока 8 ключей блока 10, на выходах блока 10 на время этого импульса устанавливается напряжение хранения, поступающее отсюда на шины 7i и 7м, ключи

9 — 9g переходят в состояние, в котором их 45 выходы соединены с шиной 57 опорного напряжения. На время второго тактового импульса на всех строчных шинах появляется напряжение U>p., а на столбцовых — Up>, Так как под действием напряжения Uxp. под 50 электродами 5 восстанавливаются потенциальные ямы, то в ячейках первой строки происходит перетекание зарядов из столбцовых МПД-конденсаторов 4 в строчные

МДП-конденсаторы 5 (в более глубокие по- 55 тенциальные ямы), так что восстанавливает ся исходное состояние фотоэлектрического преобразователя, Затем во время паузы второго такта считывания происходит считывание элементов второй строки совер шенно аналогичное описанному выше; на время паузы на строчной шине 7z устанавливается нулевое напряжение, а столбцовые шины á -6д (на которых установилось напряжение U

МДП-конденсаторы 4, индуцирующее на j-A столбцовой шине изменение напряжения, пропорциональное величине сигнального заряда в j-й ячейке второй строки, которое и считывается с этой шины, Описанный процесс считывания протекает в дальнейшем последовательно по мере поступления тактовых импульсов считывания с выхода 30 для каждой строки фотоэлектрического преобразователя: во время i-ro тактового импульса на выходе 30 происходит установление на строчных шинах 7i — 7м напряжения U>

— 6и напряжения U«., в результате чего восстанавливается состояние ячеек считанной в предыдущем такте (И)-й строки; во время паузы i-го такта считывания на шину 7i с 1-го выхода блока 10 поступает нулевое напряжение, а столбцовые шины

6 — 6N становятся плавающими (вследствие заряда но время импульса конденсаторов 4 до напряжения Up>. это напряжение сохраняется на шинах 6> — 6N); в ячейках i-й строки происходит перетекание сигнальных зарядов в МДП-конденсаторы 4, индуцирующие на каждой j-й шине 6 изменение напряжения Ж; . пропорциональное величине сигнального заряда qq в ячейке Зл (который пропорционален яркости соответствующего элемента изображения):

ЛЬ = q i/Сш . (10) Это изменение напряжения считывается с

j-й шины 6 (на вход АЦП 121). Процесс считывания завершается считыванием последней M-й строки фотоэлектрического преобразователя.

Таким образом, в процесс параллельнопоследовательного считывания изображения из М тактов считывания считывается все изображение, причем в каждом такте считывается параллельно целая строка, а на j-м выходе фотоэлектрического преобразователя последовательно появляются элементы

j-го столбца. В блоке 20 счетчик 66, тактовый

С-вход которого соединен с выходом 30, ведет счет тактовых импульсов считывания, вырабатываемых триггером 63, после считывания последней M-й строки фотоэлектрического преобразователя на выходе этого

18

1826081

55 счетчика появляется импульс, который поступает на выход 54, являющийся выходом сигнала "конец рабочего подцикла", и сигнализирует о завершении рабочего подциклэ. Выходной импульс счетчика 66 поступает также на второй вход элемента 2

ИЛИ 58, откуда проходит на R-вход сброса триггера 59 и на установочный S-вход триггера 63, При этом триггер 59 переключается в нулевое состояние, и логический "0" с его прямого выхода закрывает элемент 2 И-НЕ

61, а триггер 63 устанавливается в единичное состояние. Прохождение импульсов через элемент 2 И-НЕ 61 прекращается, и на

его выходе устанавливается логическая "1", на выходах 30 и 31 устанавливается соответственно логическая "1" и "0", на выходе 32— логическая "1".

В процессе считывания столбцы фотоэлектрического преобразователя считываются независимо (параллельно), так что на выходе каждого столбца последовательно (eo время пауз между тактовыми импульсами считывания) появляются его элементы. С выхода Ио столбца в i-м такте считывания сигнал элемента изображения (изменения напряжения hu ;), содержащегося в ячейке

Зл, пос