УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХУРОВНЕВОГО КВАНТОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ Российский патент 1998 года по МПК H03M1/12 

Изобретение относится к вычислительной технике и используется для получения бинарных сигналов изображений.

Известно устройство для двухуровневого квантования сигналов считывания, содержащее триггер, выход которого является выходом устройства, первый и второй усилители, первый и второй компараторы, входы которых соединены с выходом первого усилителя (заявка Японии N 54-6444, кл. 97(7) B 23, опубл. 1979).

Аналог не обеспечивает достаточной достоверности и точности считывания, так как пороговые напряжения компараторов не адаптируются в соответствии с изменениями уровней белого и черного.

Известно устройство для двухуровневого квантования сигналов считывания (а. с. N 1061161, 1983, бюл. N 46), содержащее считывающий элемент, соединенный через дифференцирующий элемент с первым усилителем, выход которого соединен через второй дифференцирующий элемент со вторым усилителем и с входами первого и второго компараторов, выходы которых соединены со вторыми входами первого и второго элементов И, выход второго усилителя через третий компаратор соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами триггера, выход которого является выходом устройства.

В описанном прототипе из-за модуляции входного сигнала и наличия шумов не достигается высокой точности квантования.

В устройство для двухуровневого квантования изображений, содержащее триггер, выход которого является выходом устройства, первый и второй дифференцирующие элементы, первый и второй усилители, первый, второй и третий компараторы, первый и второй элементы И, выходы которых соединены с входами триггера, первые входы - с выходом третьего компаратора, а вторые входы соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, выход первого дифференцирующего элемента соединен с входом первого усилителя, выход второго дифференцирующего элемента соединен с входом второго усилителя, введены масштабирующий усилитель, первый, второй, третий и четвертый интеграторы, три делителя, первый, второй и третий элементы задержки, вход первого дифференцирующего элемента соединен с выходом масштабирующего усилителя, а его вход является входом устройства, выход первого усилителя, соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с входами первого и второго элементов задержки, второго и третьего интеграторов, второго дифференцирующего элемента, выходы первого и второго элементов задержки соединены с первыми входами первого и второго компараторов, выходы второго и третьего интеграторов соединены с входами делителей, выходы которых соединены со вторыми входами первого и второго компараторов, выход второго усилителя соединен с входами третьего элемента задержки и четвертого интегратора, выход третьего элемента задержки соединен с первым входом третьего компаратора, выход четвертого интегратора соединен с входом делителя, а его выход соединен со вторым входом третьего компаратора.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство для двухуровневого квантования изображений отличается наличием новых блоков: масштабирующего усилителя, 4 интеграторов, 3 делителей и 3 элементов задержки, а также новых связей; вход масштабирующего усилителя является входом устройства, его выход соединен с входом первого дифференцирующего элемента, выход первого усилителя соединен с входом первого интегратора, а выход первого интегратора соединен с входами первого и второго элементов задержки, второго и третьего интеграторов, второго дифференцирующего элемента, выходы первого и второго элементов задержки соединены с первыми входами первого и второго компараторов, выходы второго и третьего интеграторов соединены с входами делителей, выходы которых соединены со вторыми входами первого и второго компараторов, выход второго усилителя соединен с входами третьего элемента задержки и четвертого интегратора, выход третьего элемента задержки соединен с первым входом третьего компаратора, выход четвертого интегратора соединен с входом делителя, а его выход соединен со вторым входом третьего компаратора.

Таким образом, заявляемое устройство для двухуровневого квантования изображений соответствует критерию изобретения ("новизна"). Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что определение порогов на уровне наибольшей крутизны входных сигналов позволяет достичь высокой точности квантования. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства для двухуровневого квантования изображений. Устройство содержит считывающий элемент 1, масштабирующий усилитель 2, первый дифференцирующий элемент 3, первый усилитель 4, первый интегратор 5, второй дифференцирующий элемент 6, второй усилитель 7, первый элемент задержки 8, второй интегратор 9, делитель 10, первый компаратор 11, второй элемент задержки 12, третий интегратор 13, делитель 14, второй компаратор 15, третий элемент задержки 16, четвертый интегратор 17, делитель 18, третий компаратор 19, элемент И 20, элемент И 21, триггер 22 и выход 23 устройства.

Выход считывающего элемента 1 связан входом масштабирующего усилителя 2, выход масштабирующего усилителя 2 связан с входом первого дифференцирующего элемента 3, выход первого дифференцирующего элемента 3 связан с входом первого усилителя 4, выход первого усилителя 4 связан с входом первого интегратора 5, выход первого интегратора 5 связан с входами второго дифференцирующего элемента 6, первого элемента задержки 8, второго интегратора 9, второго элемента задержки 12, третьего интегратора 13, выход первого элемента задержки 8 связан с первым входом первого компаратора 11, выход второго интегратора 9 связан с входом делителя 10, выход делителя 10 связан со вторым входом первого компаратора 11, выход второго элемента задержки 12 связан с первым входом второго компаратора 15, выход третьего интегратора 13 связан с входом делители 14, выход делителя 14 связан со вторым входом второго компаратора 15, выход второго дифференцирующего элемента 6 связан с входом второго усилителя 7, выход второго усилителя 7 связан с входами третьего элемента задержки 16 и четвертого интегратора 17, выход третьего элемента задержки 16 связан с первым входом третьего компаратора 19, выход четвертого интегратора 17 связан с входом делителя 18, выход делителя 18 связан со вторым входом третьего компаратора 19, выход первого компаратора 11 связан со вторым входом элемента И 20, выход второго компаратора 15 связан со вторым входом элемента И 21, выход третьего компаратора 19 связан с первым входом элемента И 20 и с первым входом элемента И 21, выход элемента И 20 связан с входом триггера 22, выход элемента И 21 связан с входом триггера 22, выход 23 триггера 22 является выходом устройства.

Устройство для двухуровневого квантования изображений работает следующим образом.

Входной сигнал от считывающего элемента 1 усиливается масштабирующим усилителем 2, дифференцируется и усиливается первым диференцирующим элементом 3 и первым усилителем 4, интегрируется первым интегратором 5. С выхода первого интегратора 5 сигнал, пропорциональный первой производной входного сигнала, поступает на входы второго дифференцирующего элемента 6, первого элемента задержки 8, второго интегратора 9, второго элемента задержки 12 и третьего интегратора 13. Второй интегратор 9, делитель 10, третий интегратор 13 и делитель 14 определяют пороги на уровне наибольшей крутизны сигнала, а первый элемент задержки 8 и второй элемент задержки 12 задерживают этот сигнал на время определения порога. Первый компаратор 11 выделяет и инвертирует отрицательные компоненты первой производной, а второй компаратор 15 выделяет положительные компоненты. Третий компаратор 19 выделяет моменты перехода через уровень наибольшей крутизны второй производной входного сигнала.

При вхождении сканирующего луча в зону графического элемента совпадают сигналы на входах элемента И 21, и его выходной сигнал устанавливает триггер 22 в единичное состояние. В момент выхода сканирующего луча из зоны графического элемента совпадают сигналы на входах элемента И 20, и его выходной сигнал устанавливает триггер 22 в исходное нулевое состояние, формируя таким образом на выходе 23 прямоугольный двухуровневый сигнал, длительность которого пропорциональна размеру считываемого элемента.

Предлагаемое устройство для двухуровневого квантования изображений уменьшает погрешность из-за модуляции входного сигнала и наличия шумов за счет компарирования сигналов на уровне наибольшей крутизны.

Использование предлагаемого устройства для двухуровневого квантования изображений позволит повысить точность регистрации контуров графических элементов и методов контроля. Устройство работает на стандартных микросхемах.

Использование: для получения бинарных сигналов изображений. Целью изобретения - повышение точности квантования. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее тригггер, первый и второй дифференцирующие элементы, первый и второй усилители, первый, второй и третий компараторы, первый и второй элементы И, введены масштабирующий усилитель, первый, второй, третий и четвертый интеграторы, три делителя, первый, второй и третий элементы задержки с соответствующими связями. 1 ил.

Устройство для двухуровневого квантования изображений, содержащее триггер, выход которого является выходом устройства, первый и второй дифференцирующие элементы, первый и второй усилители, первый, второй и третий компараторы, первый и второй элементы И, выходы которых соединены с входами триггера, первые входы - с выходом третьего компаратора, а вторые входы соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, выход первого дифференцирующего элемента соединен с входом первого усилителя, выход второго дифференцирующего элемента соединен с входом второго усилителя, отличающееся тем, что в устройство введены масштабирующий усилитель, первый, второй, третий и четвертый интеграторы, три делителя, первый, второй и третий элементы задержки, вход первого дифференцирующего элемента соединен с выходом масштабирующего усилителя, а его вход является входом устройства, выход первого усилителя соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с входами первого и второго элементов задержки, второго и третьего интеграторов, второго дифференцирующего элемента, выходы первого и второго элементов задержки соединены с первыми входами первого и второго компараторов, выходы второго и третьего интеграторов соединены с входами делителей, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго компараторов, выход второго усилителя соединен с входами третьего элемента задержки и четвертого интегратора, выход третьего элемента задержки соединен с первым входом третьего компаратора, выход четвертого интегратора соединен с входом делителя, а его выход соединен со вторым входом третьего компаратора.