Устройство для считывания графической информации Советский патент 1984 года по МПК G06K11/06 

11 Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, а имен но к устройствам графического ввода, и может быть использовано для преобр зования сложной графической информации (например, топографических карт) в цифровую форму с последующим введением ее в ЭВМ. По основному авт.св. № 920783 известно устройство, содержащее планшет, привод которого соединен с первым распределителем импульсов, подключенным к пульту управления, первый и второй коммутаторы, входы кото рык соединены с распределителями импульсов и с пультом управления, а вы ходы подключены к соответствующим . сумматорам, блок памяти, соединенный с первым распределителем импульсов, блок формирования сигналов, выход которого подключен к входу второго распределителя; импульсов, элемент И, входы которого соединены с сумматора ми, а выход подключен к выходу устройства, регистры сдвига, соединенные с распределителями импульсов, с соответствующими сумматорами, входы которых подключены к второму распределителю импульсов, и с блоком памяти, при этом выход первого регистра сдвига подключен к первому коммутато ру, последовательно оптически связан ные источник излучения, фокусирующий элемент, первый светоделительный элемент, оптически связанный с планшетом, проецирующий элемент, второй светоделительньш элемент и матрицу светочувствительных элементов, входы которой подключены к соответствующим трегистрам сдвига, а выход соединен . с блоком формирования сигналов, подключенным к пульту управления, блок контроля коррекции информации, входы которого соединены.с первым распределителем импульсов, с пультом управ ления и входом устройства, а выходы подключены к коммутаторам, к первому распределителю импульсов и выходу устройства, третий коммутатор, соединенньй с регистром сдвига, с блоком контроля и коррекции информации и с выходом устройства, полупрозрачньй экран, оптически связанный с вторым светоделительный элементом и подключенньй к пульту управления. Блок контроля и коррекции информации содержит узел памяти, подключенньй к формирователю координат, соединен5ному с входом блока, и к счетчику, последовательно соединенные узел сравнения, подключенньй к узлу памяти, .третий распределитель импульсов. входы которого подключены к счетчику, и входам блока, узел регистрации информации, подключенны|1 к счетчику, фотосчитывающий элемент, подключенный к третьему распределителю импульсов и элемент И-НЕ, подключенньй к входу и выходу блока, к формирователю координат и к счетчику Л . Данное устройство характеризуется низкой производительностью из-за невысокой скорости контроля информации, связанной с .тем, фотосчитывающий элемент должен отследить по окончании процесса сч.итывания все объекты фрагмента. Кроме того, отсутствует оперативный визуальньй контроль считываемой информации при ручном вводе. Цель изобретения - повьщ1ение быстродействия цри считывании графичес- кой информации за.счет введения оперативного Ёизуального контроля считываемой информации при ручном вводе и предварительного автоматического обнаружения ошибок считывания в реальном масщтабе в| емени. Поставленная цель достигается тем, что. устройство для считывания графической информации содержит проекционную электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), оптически связанную с первым светоделительным элементом, блок развертки, один из выходов которого подключен к отклоняющей системе проекционной ЭЛТ, последовательно соединенные первьй генератор частоты и блок управления модулятором проекционной ЭЛТ, выход которого подключен к входу проекционной ЭЛТ, последовательно соединенные второй генератор частоты, блок управления оптическим модулятором и оптический модулятор, оптически связанные с ис-точником излучения и фокусирующим элементом, блок оперативной памяти, входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго регистров сдвига, выходу пульта управления, первому выходу блока формирования сигналов и другому выходу блока развертки, выход блока оперативной памяти подключен к входу блока управления модулятором проекционной ЭЛТ, второй блок памяти, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго распределителей импульсов, а выход которого является выходом устройства, блок фильтров, вход которого подключен к выходу матрицы светочувствительных элементов, а выход - к входу блока формирования сигналов, причем один из выходов функциональной клавиатуры пульта управления соединен с управляющими входами первого и второго .генераторов частоты и блока развертки, а второй выход блока формирования сигналов подключен к входу первого блока памяти. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 вариант выполнения блока формирования сигналовJ на фиг. 3 - блок-схема блока контроля и коррекции информацииj на фиг. 4 - вариант выполнения блока развертки. Устройство содержит планшет 1 с двухкоординатным механизмом 2, привод 3, которьш соединен с первым распределителем 4 импульсов, подключенным к пульту 5 управления, первый 6 и второй 7 коммутаторы, входы которых соединены с первым 4 и вторым 8распределителями импульсов и с пультом 5 управления, а выходы подключены к сумматорам 9 и 10, первый блок 11 памяти, соединенный с первым распределителем 4 импульсов, блок 12 формирования сигналов, выход которог подключен к входу второго распредели теля 8 импульсов, элемент И 13, входы которого соединены с сумматорами 9и 10, а выход подключен к выходу устройства, регистры 14 и 15 сдвига, соединенные с распределителями 4 и 8 импульсов, с соответствующими сумматорами 9 и 10, входы которых подключены к второму распределителю 8 импульсов, и с блоком 11 памяти, при этом выход первого регистра 14 сдвига подключен к первому коммутатору 6, последовательно оптически связанные источник 16 излучения, оптический модулятор 17, фокусирующий элемент 18, первый светоделительньй элемент 19, оптически связанньй с планшетом 1. и проекционной ЭЛТ 20, проецирующий элемент 21, второй светоделительный элемент 22, оптически .связанный с полупрозрачным экраном 23, и матрицу 24 светочувствительных элементов, входы которой подключены к регистрам 14 и 15 сдвига, а выход соединен через блок 25 фильтров с блоком 12 формирования сигналов, подключенным к пульту 5 управления, которьй содержит узел 26 ручного ввода и функциональную клавиатуру 27 и соединен с полупрозрачным экраном 23, блок 28 контроля и коррекции информации,- входы которого соединены с первым распределителем 4 импульсов, с пультом 5 управления и входом устройства, а выходы подключены к коммутаторам 6 и 7, к-первому распределителю 4 импульсов и выходу устройства, третий коммутатор 29, соединенный с регистрами 14 и 15 сдвига, с блоком 28 контроля и коррекции информации и с выходом устройства, первый генератор 30 частот и блок 31 оперативной памяти, соединенные с блоком 2 управления модулятором проекционной ЭЛТ 20, подключенной к блоку 33 формирования развертки, первый выход блока 12 формирования сигналов подключен к управляющему входу блока 31 оперативной памяти, информационные выходы которого соединены с выходами первого 14 и второго 15 регистров сдвига, второй выход блока 12 формирования сигналов подключен к второму блоку 34 памяти, который соединен с первым распределителем 4 импульсов, выходами первого 14 и второго 15 регистров сдвига и с выходом устройства, второй генератор 35 частот, соединенный через блок 36 управления оптическим модулятором с оптическим модулятором 17. На фиг. 1 позицией 37 обозначена ЭВМ, с которой работает устройство. Блок формирования сигналов (фиг. 2) содержит первый 38 и второй 39усилители-формирователи, первый 40и второй 41 элементы И, триггер 42, элемент 43 задержки. Блок контроля и коррекции информации (фиг. 3) содержит узел 44 сравнения, узел 45 памяти, счетчик 46, третий распределитель 47 импульсов, элем.ент И-НЕ 48, формирователь 49 координат, узел 50 регистрации информации и фотосчитывающий элемент 51., Блок формирования развертки (фиг. 4) содержит генератор 52 импульсов, счетчик X 53, цифроаналрговый преобразователь 54, усилитель 55, счетчик Y 56, цифроаналоговый преобразователь 57 и усилитель 58. Блок 32 управления модулятором содержит элемент И и электронный ключ ( не показаны). Устройство работает следующим образом. Световой поток от источника 16 излучения, промодулированный частотой L оптическим модулятором 17, проходя фокусирующий элемент 18, попадает на первый светоделительный элемент 19, который по оптической связи, например гибкому регулярному световоду, направляет его на планшет 1. Отразившись от планшета 1, световой поток промодулированный изображением чертежа, по той же оптической связи поступает опять на первый светоделительный элемент 19, которьй, поворачивая его на 90°, направляет на проецирующий элемент 21. Далее световой поток делится вторым светоделительнь1м элементом 22 на две части, в результате чего на полупрозрачный экран 23 и матрицу 24 светочувствительных элементов проецируются два идентичных изображения. . Перед началом графического ввода совмещают системы координат планшета чертежа и полупрозрачного экрана. Сов мещение может быть выполнено путем ввода координат верхнего левого и верхнего правого углов чертежа с полупрозрачного экрана 23 узЛом 26 ручного ввода в ЭВМ 37, в которой программно осуществляется их пересчет. После совмещения систем координат планшета, чертежа и полупрозрачного экрана производится ручной ввод дискретных элементов чертежа. По команде с функциональной клавиатуры 27 пульта 5 управления двухкоординатный механизм 2 устанавливается в такое положение, чтобы на полупрозрачном экране 23 был виден дискретный элемент чертежа. Координаты дискретных элементов чертежа вводятся узлом 26 ручного ввода э .ЭВМ 37, где осуществляется их пересчет в системе координат чертежа. В процессе ввода дискретных элементов чертежа производится визуальный оперативный контроль вводимой информации следующим образом. С функциональной клавиатуры 27 запускается блок 33 формирования развертки. При этом на экране проекционной ЭЛТ 20 формируется телевйзионньй растр. Считанные координаты, напри- , 11 5 , У( , с выхода узла, 26 ручного ввода поступают в блок 31 оперативной памяти, который предназначен . для регенерации считанного изображения на экране проекционной ЭЛТ 20. В результате на экране проекционной ЭЛТ 20 отображается точка х-, у, которая проецируется через первый светоделительньй элемент 19, проецирующий элемент 21, второй светоделительный элемент 22 на полупрозрачньй экран 23. Таким образом, на полупрозрачном экране 23 при правильном считывании на изображение фрагмента чертежа накладывается изображение контрольной графической хопии, отображаемой на экране проекционной ЭЛТ. Степень совпадения копии с оригиналом соответствует точности считывания графической информации. Процесс считывания линейных элементов чертежа осуществляется в два этапа: сначала двухкоординатньй механизм привода планшета программно по шагам выводится во фрагмент чертежа, содержащий вводимьй линейньй элемент, затем осуществляется от.слеживание и считывание линейного элемента чертежа внутри этого фрагмента, .по окончании которого проводится , контроль и коррекция вводимой информации. Для уменьшения количества циклов контроль - коррекция вводимой информации в устройстве производится автоматический контроль считываемой информации в реальном масштабе времени. В результате применения такого контроля после окончания ввода линейного объекта внутри фрагмента контролю и коррекции вводимой информации подвергаются ошибочно введенные участки линейного элемента и результаты пересчета вводимых координат. Считывание внутри фрагмента осуществляется следующим образом. С помощью узла 26 ручного ввода с полупрозрачного экрана 23 вводятся координаты линии Х;,, у, , которые через коммутаторы 6 и 7, сумматоры 9 и 10 и регистры 14 и 15 поступают на управляющие входы матрицы 24 светочувствительных элементов и в блок 31 оперативной памяти. Сигналом с функциональной клавиатуры 27 запускаются первый 30 и второй 35 генераторы сигналов. При этом на экране проекционной ЭЛТ 20 генерируется изображение точки Х|, у,, модулиро71ванное частотой i , Оптический модулятор 17 модулирует световой поток источника 16 излучения. В результате указанной модуляции на полупрозрачньй экран 23 и матрицу 24 светочувствительных элементов проеци руются изображение фрагмента чертежа, модулированное частотой in и контрольная графическая копия, модулированная частотой f, . Значения час тот , и i выбираются такими, что.бы не наблюдалось мигание изображения. Запись информации в блок 31 оперативной памяти осуществляется по сигналу и (i.) с первого выхода блока 12 формирования сигналов, который формируется следующим образом. Матрица 24 светочувствительных элементов преобразует элемент изображения с координатами х , у в электрический сигнал U (fj) который выделяется блоком 25 фильтров, Сигнал UCij) поступает на вход первого уси. лителя-формирователя 38, который преобразует аналоговый сигнал управлдющей логики U , Сигнал U поступает через элемент И 40 при наличии разрешающего сигнала с функциональной клавиатуры 27 на первый выход блока 12 формирования сигналов. Одновременно сигнал Ч 2 устанавливает триггер 42 блока 12 в состояние 1. При этом изображенная на экране проекционной ЭЛТ 20 контрольная точка с координатами х,, у/, спроецированная указанным образом на матрицу 24 светочувствительных элементов, считы вается этой матрицей. При считываний контрольной точки, отображаемой проекционной ЭЛТ 2.0, может быть два результата. Первый результат считывания. Матрица 24 светочувствител-.чык элементов зафиксировала изображение контрольной точки с координатами х,, Y В этом случае блок 25 фильтров выделит сигнал U (i,), который поступает на вход второго усилителя-формирова|Теля 39, которьш формирует сигнал и, управляющей логики. Сигналом Ь, триггер 42 устанавливается в исходн . состояние. Второй результат считывания. Матрица 24 светочувствительных элементо не зафиксировала контрольную точку с координатами х,,. у, . Принимая во внимание, что системы координаты проекционной ЭЛТ 20 и матрицы 24 жестко связаны и совпадают, при не- совпадении считываемой точки оригинала с контрольной точкой может быть два варианта: на экране проекционной ЭЛТ 20 неправильно отобразилась контрольная точка или произощла ошибка при снитьшании изображения в точке с координатами Хр у,. При ручном вводе производится стирание координат х, у. и повторньй ввод. При автоматическом считывании при несовпадении копии с оригиналом (второй результат считывания) производится запись ошибочно введенных координат во второй блок 34 памяти по сигналу f 3 который поступает с второго выхода блОКа 12 формирования сигналов. Сигнал (J 3 формируется блоком 12 формирования сигналов через время i j после появления сигнала U. .j при отсутствии сигнала U, в формировании сигнала участвуют элемент И 41 и элемент 43 задержки. Сигналом и 2 с первого выхода блока 12 формирования сигналов запускается второй распределитель 8 импульсов, который синхронизирует работу устройства в режиме считывания графической информации. По первому тактовому импульсу координаты из регистров 14 и 15 через коммутаторы 6 и 7 записываются в сумматоры 9 и 10.г По второму тактовому импульсу сумматоры 9 и 10 производят операциюсложения координат начала линии с приращением координат. По третьему тактовому импульсу значения х, у поступают на управляющие входы матрицы 24 светочувствительных элементов. При обнаружении линии на выходе матрицы 24 появляется сигнал и (i 2) которьй вьщеляется блоком 25 фильтров и формируется в сигнал и 2 управляющей логики блоком 12 формирования сигналов. По сигналу и 2 производится запись коордиу, в блок 31 оперативной нат х„ памяти , при этом на экране проекционной ЭЛТ отображается точка с координатами Xj, У2, которая считывается матрицей 24. При отсутствии на выходе блока 12 формирования сигналов через время t 3 сигнала U 3 (контрольная точка совпала со считываемой точкой оригинала) точка с координа911тами Xj, у2 считается введенной праВИЛЬНО. При наличии сигнала U второй распределитель 8 импульсов вьщает четвертый тактовый импульс, разрешающий прохождение координат Xj, у из регистров 14 и 15 сдвига через третий коммутатор 29 и ЭВМ 37, которая осуществляет пересчет координат вводимой точки, в первьй блок 11 памяти. Элемент И 13 запрещает выдачу приращений координат из ЭВМ 37 при отсутствии информации в сум маторах 9 и 10.Далее координаты второй точки линии записываются по тактовым импульсам через коммутаторы 6 и 7 в сумматоры 9 и 10 и процесс поиска очередной точки линии чертежа продолжается аналогично поиску и цифрованию предьщущей. Ошибочно считанная информация не записывается в первьй блок 11 памяти. Таким образом, в процессе считывания формируется два массива коорди нат считанньк точек чертежа: первый массив - правильно оцифрованная ийформация - хранится в первом блоке 11 памяти второй массив - ошибочно считанная (равно как и считанная информация, при контроле которой допущены ошибки) информация - хранится во втором блоке 34 памяти. Пересечение считываемой линии с границей фрагмента определяется первым распределителем 4 импульсов, кот рый включает блок 28 контроля и коррекции информации. При этом информация, записанная в первом блоке 11 памяти, поступает в ЭВМ 37, которая осуществляет обратньй пересчет считанной линии в системе координат полупрозрачного экрана, служащего планшетом. Вычисленные координаты поступают на один из входов блока 28 контроля и коррекции информации. Распределитель 47 импульсов управляет перемещением фотосчитывающего эле .мента 51 по траектории, определяемой координатами на его входе. При несовпадении траекторий проецируемой линии и считанной фотосчитывающий элемент 51 выдает на элемент И-НЕ 48 и на формирователь 49 координат сигнал, по которому в формирователь 49 координат записывается начало и коне ошибочно введенного участка линии. Элемент И-НЕ 48 определяет по поступающей на его вход информации пересе чение введенной линии с границами. фрагмента и при наличии ошибочно введенной информации выдает импульс на вход счетчика 46 и узла 45 памяти. Одновременно этим же импульсом включается режим автоматической коррекции информации. Таким образом, контролируется правильно считанная информация, записанная в первом блоке 11 памяти, т.е. контролируются результаты пересчета и возможные сбои ЭВМ 37 и других блоков.Ошибочно считанная информация, записанная во втором блоке 34 памяти, не контролируется и подлежит коррекции. Процесс автоматической коррекции сводится к повторному считыванию ошибочно введенных участков линейных элементов. Режим автоматической коррекции информации осуществляется в два этапа. На первом этапе осуществляется поиск на фрагменте чертежа начала ошибочно введенного участка линии. При этом матрица 24 светочувствительных элементов следит за линией по траектории, вьщаваемой из первого блока 11 памяти через ЭВМ 37, сумматоры 9 и 10, регистры 14 и 15 сдвига. Одновременно координаты этой линии поступают на вход блока 28 в узел 44 сравнения, где они сравниваются с массивом координат начал ошибочно введенных участков линии, которые хранятся в узле 45 памяти. В узел |45 памяти перезаписывается информация с второго блока 34 памяти. При обнарз ении начала ошибочно введенного участка линии узел 44 сравнения выдает сигналы в коммутаторы 6 и 7, в результате чего устройство переходит в режим автоматического ввода линии. При этом результаты повторного ввода линии через коммутатор 29 поступают в узел 44 сравнения, где происходит сравнение с массивом координат концов ошибочно введенных участков линии, и в ЭВМ 37. При обнаружении конца ошибочно введенного участка линии по команде узла 44 сравнения процесс цифрования Прекращается и матрица 24 светочувствительных элементов продолжает поиск очередного начала ошибочно введенного участка линии. После окончания процесса коррекции информации в пределах фрагмента ключается режим контроля информаии. Процесс контроля и коррекции

информации может повторяться несколько раз. При переполнении счетчика 46 по его команде выключается распределитель 47 импульсов, а узел 50 регистрации информации вычерчивает на прозрачном носителе, закрепленном на полупрозрачном экране 23, участки ошибочно введенной информации. Устройство при этом переходит в режим ручного ввода графической информации.

Таким образом, ошибочно введенные участки- линии, еСли их не удалось скорректировать автоматически, корректируются вручную пультом 5 управления. По окончании коррекции информации внутри фрагмента двухкоординатный механизм 2 перемещается в -следующий фрагмент. Процесс считывания, контроля и коррекции внутри следующего фрагмента повторяется аналогичным образом.

Блок формирования развертки работает следующим образом.

:

Сигналы от генератора 52 импульсов поступают на вход счетчика 53 Импульсов. Результаты подсчета поступают в двоичном коде на вход цифроаналогового преобразователя 54, на выходе которого пилообразное напряжение поступает на вход усилителя 55 отклоняющей системы ЭЛТ. При

этом луч ЭЛТ перемещается по оси X. При переполнении счетчика X 53 записывается в счетчик Y 56 импульс. Содержимое счетчика Y 56 поступает на входе цифроанапогового преобразователя 57, с выхода которого напряжение поступает на вход усилителя 58 отклоняющей системы. В результате этого луч смещается на одну строку по оси Y.

Введение оперативного контроля в процессе считывания при помощи отображения на экране проекционной ЭЛТ контрольной графической копии и ее сличения с изображением оригинала, модуляции изображений копии и оригинала различными частотами позволяет формировать в процессе цифрования массив ошибочно считанной информации и, тем самым, значительно сократить время контроля и коррекции после окончания ввода фрагмента.

Введение оперативного контроля позволяет обнаружить в процессе считывания до 95% ошибок.

Использование предлагаемого устройства позволит повысить в 2-7 раз производительность ввода, достигнутую в лучших отечественных образцах для графической информации повышен|ной сложности, например топографических карт.

Фи8. i

38

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЬГОАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ по авт, св. № 920783, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит проекционную электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), оптически связанную с первым светоделитёльным элементом, блок развертки, один из выходов которого подключен к отклоняющей системе проекционной ЭЛТ, последовательно соединенные первый генератор частоты и блок уп-. равления модулятором проекционной ЭЛТ, выход которого подключен к входу проекционной ЭЛТ, последовательно соединенные второй генератор частоты, блок управления оптическим модулятором и оптический модулятор, оптически связанные с источником излучения и фокусирующим элементом, . блок оперативной памяти, входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго регистров сдвига, выходу пульта управления, первому выходу блока формирования сигналов и другому выходу блока развертки, выход блока оперативной памяти подключен к входу блока управления модулятором проекционной ЭЛТ, второй блок памяти, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго распределителей импульсов, а выход которого является (Л выходом устройства, блок фильтров, вход которого подключен к вьпсоду матрицы светочувствительных элементов, § а выход - к входу блока формирования сигналов, причем один из выходов функциональной клавиатуры пульта упр.авления соединен с управляющими j входами первого и второго генераторов частоты и блока развертки, а второй выход блока формирования сигХЙ Налов подключен к входу первого блока памяти. сл

39

«

«/

5

-кжн

55

LfD

QLh

фиг. 4