Устройство для считывания изображений Советский патент 1986 года по МПК G06K11/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания и предварительной обработки изображений.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности изменения закона квантования изображения.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - пояснение принципа дискретизации телевизионного растра при считывании изображения.

Устройство (фиг. 1) состоит из телевизионного датчика 1, видеоусилителя 2, селектора 3 видеосигнала, блока 4 синхронизации и управления, первого счетчика 5, второго счетчика 6, блока 7 выделения границ по координате Y, блока 8 выделения границ по координате X, элемента И 9, блока 10 видеоконтроля, блока 11 приема и передачи информации сопряжения, циф- роаналогового преобразователя 12, амплитудного дискриминатора 13, генератора 14 импульсов. Позицией 15 обозначена ЭВМ. В состав устройства входят также сдвиговый регистр 16 и третий счетчик 17.

Телевизионный датчик 1 представляет собой функциональный модуль, предназначенный для получения стандартного телевизионного видеосигнала. Видеосигнал 2 предназначен для усиления видеосигнала до необходимого уровня, селектор 3 видеосигнала - для выделения из полного телевизионного видеосигнала сигналов строчной и кадровой синхронизации и приведения этих сигналов к необходимому логическому уровню. Импульсы строчной частоты выделяются дифференцированием, а кадровой частоты - интегрированием сигналов. Введение в состав устройства селектора 3 позволяет обрабатывать видеосигнал не только от телевизионного датчика, но и от других сандартизованных по выходу источников видеосигнала: видеомагнитофонов, линий связи, имитаторов и синтезаторов видеосигнала, что расширяет функциональные возможности устройства.

Амплитудный дискриминатор 13 представляет собой быстродействующий компаратор напряжения, на один вход которого подается видеосигнал, на другой - некоторый уровень порога. Компаратор сравнивает эти уровни и выдает результат (превышает ли видеосигнал установленный порог) в виде двухуровневого сигнала.

Цифроаналоговый преобразователь 12 устанавливает величину порога компаратора 13, соответствующего цифровому коду, подаваемому на его вход из ЭВМ через блок 11. Сдвиговый регистр 16 осуществляет накопление значений отсчетов видеосигнала в моменты времени, определяемые масштабом дискретизации и формирования слоев данных в формате ЭВМ. Блок 4 осуществляет синхронизацию блоков устройства в соответствии с пиком телевизионной развертки растра и установку счетчиков в исходное состояние. Счетчик 5 выполняет функции управляемого делителя частоты. Он уменьшает частоту следования строчных синхроимпульсов, в два, четыре, восемь раз, чем достигается изменение масштаба дискретизации по кадру. Блок 7 выделения границ по координате Y выделяет

для обработки «окно, т.е. участок растра по кадру (по координате Y). Блок содержит счетчики канала и конца участка, триггеры начала Тд и конца окна Тко и ключ (на фиг. 1 не показаны). Если текущая строка

5 находится внутри «окна, определенного содержимым счетчиком начала и конца участка, устанавливается триггер То и разрешает прохождение строчных импульсов через ключ на элемент И 9. После окончания окна триггер закрывает ключ.

0 Элемент И 9 разрешает прохождение импульсов опорной частоты генератора 14 в счетчик 6 по сигналу из блока 7 выделения границ по координате У. Счетчик 6 аналогичен счетчику 5 и выполняет аналоговую

5 функцию: делит частоту опорного генератора 14 в два, четыре, восемь раз до нужного масштаба дискретизации в пределах строки разложения.

Блок 8 выделения границ по координате X выделяет для ввода участок строки.

0 Блок содержит счетчикк начала и конца участка (не показаны). Значениями счетчиков определяется участок строки для обработки. В течение цикла ввода изображения блок 8 выдает последовательность импульсов соответствующую во временной облас5 ти моментам формирования первичных отсчетов изображения в объеме выбранного числа элементов разложения. Эти импульсы управляют работой сдвигового регистра 16. Функциональная схема блока 8 границ аналогична схеме блока 7.

Для нормального завершения считывания информации вдоль строки и для удобства дальнейшей обработки размер «окна должен быть кратен машинному слову. Это достигается блокировкой четырех

5 младших разрядов кода конца «окна.

Счетчик 17 служит для инициализации обмена с ЭВМ. Переполнение счетчика означает, что 16-разрядное слово данных сформировано и необходимо организовать передачу этого слова в ЭВМ.

Блок 11 приема и передачи инфор.мации предназначен для организации связи устройства для считывания визуальной информации с ЭВМ. Этот блок реализует прямой 5 и программный режимы доступа к памяти ЭВМ, содержит буферные регистры для хранения информации о формате разложения, относительном местоположении счи0

тываемого участка растра, о пороге квантования видеосигнала по яркости.

В качестве ЭВМ 15 используется универсальная или специализированная вычисли- тельная машина, которая осуществляет управление режимами работы устройства (параметрами вводимого изображения), каталогизацию и хранение изображений, предварительную или целевую обработку видеоинформации.

Принцип дискретизации телевизионного растра при считывании изображения иллюстрируется фиг. 2, где АХ, л - размеры «окна, FO - начальная частота дискретизи- рующей частоты.

Устройство работает следующим образом.

На этапе подготовки устанавливаются параметры вводимого изображения: относительное местоположение и размер считываемого участка растра Унач, Хнач., Y, Л X, число элементов разложения (масштаб дискретизации) KI, Kj, начальное значение порога. Эта информация передается из ЭВМ 15 через буферные регистры блока 11 в счетчики 5 и 6, блоки 7 и 8 выделения гра- ниц по координатам Y и X, ЦАП 12.

На этапе считывания видеоинформации из телевизионного датчика 1 через видеоусилитель 2 в селектор 3 непрерывно подается видеосигнал. В селекторе происходит разделение видеосигнала на синхронизи- рующие кадровые, строчные и видеоимпульсы. Сигнал «Пуск, поступающий из ЭВМ 15 через блок 11, переводит блок 4 в режим управления вводом изображения. С приходом кадрового синхроимпульса (КСИ) происходит привязка к конкретному полукад- ру (четному или нечетному) и строчные синхроимпульсы (ССИ) начинают поступать на счетчик 5. Счетчик 5 «разряжает растр, т.е. уменьшает число строк до выбранного формата разложения. Коэффициент де- ления установлен по коду из ЭВМ. Синхроимпульсы (СИ), соответствующие необходимой частоте следования строк в считываемом растре, поступают в блок 7 выделения границ по координате Y. В счетчиках начала и конца окна этого блока содержится код, соответствующий номеру строки, с которой начинается считывание, и строки, на которой ввод изображения заканчивается.

При переполнении счетчиков во время подсчета строчных импульсов устанавливаются триггеры начала и конца окна Гр и Тяо, которые определяют границы участка растра по коду для считывания. Если текущая строка находится в пределах этого участка, элемент И 9 открывается разрешаю- шим сигналом из блока 7 выделения границ и пропускает импульсы генератора 14, которые размечают выделенную строку в

0

5

0 s

о 5 „ 5

0

счетчик 6. Счетчик 6, как и счетчик 5, в соответствии с установленным коэффициентом деления, уменьшает частоту дискретизации по строке (по координате X). С выхода счетчика 6 импульсы дискретизации поступают на вход блока 8 выделения границ по координате X, в котором определяется участок строки для считывания. Функционирование блока 7 не отличается от рассмотренного. Импульсы на выходе блока 8 выделения границ по координате X соответствуют моментам дискретизации данного участка всего растра, доступного сканированию телевизионным датчиком, в данном объеме разложения. Эти импульсы подаются на сдвиговый регистр 16 для фиксации мгновенных значений видеосигнала. Формирование слова данных в формате ЭВМ продолжается 16 тактов сдвига регистра 16, после чего необходимо инициализировать обмен с памятью ЭВМ. Передача данных в память ЭВМ осуществляется в режиме прямого доступа.

После завершения цикла считывания изображения с одним порогом квантования происходит изменение порога и процесс повторяется. В результате в памяти ЭВМ формируется массив данных, соответствующий закодированному исходному полутоновому изображению.

Если необходимо реализовать нелинейную шкалу квантования, например логарифмическую зависимость с ограниченным числом градаций (модель зрения человека), из всего ряда возможных уровней квантования выбираются только те значения, которые соответствуют закону изменения ща- га квантования по яркости. Считывание изображения производится только для этих уровней, что дает значительное сокращение объема информации. Таким же образом можно сохранить постоянным число информативных уровней квантования при уменьшении динамического диапазона видеосигнала.

Формула изобретения

Устройство для считывания изoбpaжeний содержащее телевизионный датчик, выход которого подключен к входу видеоусилителя, один из выходов которого соединен с входом блока видеоконтроля, первый, второй и третий счетчики, генератор импульсов, выход которого подключен к одному из входов элемента И, выход которого соединен с импульсным входом второго счетчика, блок приема и передачи информации и блок синхронизации и управления, выходы которого подключены к управляющим входам первого и третьего счетчиков, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет обеспечения возможности изменения закона квантования изображения, оно содержит блоки выделения границ по координатам X и Y, цифроаналоговый преобразователь и последовательно включенные селектор видеосигнала, амплитудный дискриминатор и сдвиговый регистр, информационный выход которого подключен к информационному входу блока приема и передачи информации, информационные выходы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, первого и второго счетчиков и блоков выделения границ по координатам X и Y, а управляющий выход подключен к одному из входов блока синхронизации и управления.

другие входы которого соединены с выходами селектора видеосигнала, выход которого подключен к управляющим входам блоков выделения границ по координатам X и У, причем выход первого счетчика соединен с соответствующим входом блока выделения границ по координате Y, выход которого подключен к другому входу элемента И, вход второго счетчика соединен с соответствующим входом блока выделения границ по координате X, выход которого подключен к соответствующим входам сдвигового регистра и третьего счетчика, выход которого соединен с одним из входов блока приема и передачи информации.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для считывания и предварительной обработки изображений. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности изменения закона квантования изображения. Устройство содержит телевизионный датчик, видеоусилитель, селектор видеосигнала, блок синхронизации и управления, первый, второй и третий счетчики, блоки выделения границ по коорд 1на- там X и Y, элемент И, блок видеоконтроля, блок приема и передачи информации, циф- роаналоговый преобразователь, амплитудный дискриминатор, генератор импульсов и сдвиговый регистр. Устройство позволяет работать с линейными и нелинейными шкалами квантования, например с логарифмической зависимостью. 2 ил. (Л Ю ел 00 ел

Составитель Т. Ничипорович Техред И. ВересКорректор В. Синицкая

Тираж 671Подписное

ВНИИПИ 1 осударственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4