Способ поворота изображения на углы, кратные 90 @ Советский патент 1988 года по МПК G06K9/00 

4

сс со а:

00

4

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для создания систем автоматического распознавания образов, для создания различных устройств отображения информации.

Целью изобретения является повьшение быстродействия при повороте изображения на углы, кратные 90 .

На фиг.1 изображен поворот заданного изображения на угол 90 (1 1), где 1 - кратность поворота; на фиг.2- схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.З - К-й ре- гистр сдвига, представляющий собой совокупность из 8к элементарных ячеек 3jj со связями; на фиг,4 - реализация каясдой из элементарных ячеек.

На фиг.1а приведено исходное изображение (заштриховано), которое требуется повернуть на 90°, размер матрицы изображения 7x7 (N 7), следовательно, К 3j формируются три группы тактовых импульсов, по два импульса в группе (Е 1), последова-. тельный поворот групповых совокупностей сигналов о существляется за,три такта (фиг,1 б,в,г).

Схема устройства для реализации предлагаемого способа поворота изображения на у глы, кратные 90 (фиг,2) состоит из апертуры 1 входного изображения, двумерной оптоэлектронной структуры 2 размера N х N, представ- ленной объединением множеств Зд-З элементарных ячеек Э-- , образующих К-й произвольньй квадратный периметр структуры 2, причем N 2п + 1. Подача исходного изображения на структу- ру 2 осуществляется через оптоэлек- тронный затвор 4, первьй электрод которого соединен с шиной 5 +Е питания, а второй соединен с шинами выходов множеств Зд-Зи элементарных ячеек и подключен к шине 6 сброса. Запись исходного изображения структурой 2 осуществляется при помощи сигнала Запись, вход 7 которого является первым входом п логических схем ИЛИ 8(, выходы которых 9,-9f, соединены с соответствуюпщми множествами , элементарных ячеек. Множество Зо (одна ячейка) соединено с входом 7 не- ;Посредственно, вторые входы 10 -10п схем КЛИ 8 ,-8 являются выходами 11)11 логических схем И , первы . входы которых соединены с выходом 13 генератора 14 счетных импульсов. Вы

д j

5

ход 13 является входом делителя 15 частоты, на выходе которого формируется один сигнал за каждый 21 сигналов генератора 14 счетных импульсов, где 1 - кратность требуемого угла по ворота углу 90°. Выход делителя 15 частоты является управляющим входом 16 счетчика 17 импульсов, состоящего из (п+1)-го разряда, выходы каждого из первых разрядов являются вторыми входами 19,-19п схем И 12,- 12fi,- выход последнего (п+1)-го разряда 18, является внешним входом устройства и свидетельствует об окончании поворота, первьй вход 20 счетчика 17 соединен через регистр 21 нагрузки с шиной 5 питания, второй вход 22 - с шиной 6 сброса.

На фиг.З представлен К-й периметр Зк структуры 2, состоящий из 8 элементарных оптозлектронных бистабиль- ных ячеек, каждая из которых содержит один электрический вход 23, соединенный с шиной 5 питания, первый 24 и второй 25 электрические входы причем входы 23 и соответствующие входы 24 и 25 всех Ячеек данной групповой совокупности соединены вместе (фиг.2), выходы 24 и 25 соединены с первыми злектродайи 26 , и 26 соответственно первого 27 и второго 272 электрических переключателей (прерывателей тока) , вторые электроды которьЪс соеди нены с общей шиной 28, управляющий вход 29 первого переключателя 27 соединен с выходом 9 логической схемы 8, (фиг.1), управляющий вход 29 второго переключателя 27г соединен с выходом 9j схемы 8,- через двухвхо- довую логическую схему ИЛИ-НЕ 30, второй вход которой соединен с шиной 6 сброса, каждая элементарная ячейка . i-й групповой совокупности содержит также внешний оптический вход 31 и . внешний оптический выход 32, внутренний оптический вход 33 связи с предыдущей ячейкой этой же i-й групповой совокупности и внутренний оптический выход 34 оптический связи данной ячейки с последующей той же групповой совокупности.

Сущностью предлагаемого способа поворота изображения на углы, кратные 90, является преобразование оптических сигналов исходного изображения, имеющих два уровня интенсивности: нулевой АО и единичный А|, в совокуп- 1439634

ность бинарных электрических сигналов Главным узлом устройства является jc, jj, где i, j 3-3 (сигналы еди- двумерная структура 2, состоящая из

ничной интенсивности А на фиг.1а заштрихованы); запоминание их с помощью двумерной оптозлектронной регистровой структуры, имеющей матрицу N X N 7 X 7 злементарйых оптоэлек- тронных бистабильных ячеек Э

J

разбиение всей совокупности сигналов на (п+1) 4 групповых совокупностей fCjjj , К 0-3, соответствующих К-му периметру данной совокупности, в К-ю групповую совокупность входят только по 8j; (фиг. la) сигналов (0-я совокупность состоит из одного .сигнала ), для индексов которых выполняется условие j ±К, i -3-3;

.i +К5 j -3-3; формирование последовательности из Р групп тактовых импульсов Р 1-3, по 21 2 импульса в каждой группе первой группой импульсов воздействуют только на групповую совокупность I yJK-i остальные совокупности не преобразуются, получается новая совокупность сигна51ов (фиг.26), определи(п+1)-х кольцевых регистров сдвига

g Зо-3„. Кольцевые оптоэлектронные регистры сдвига состоят из оптозлек- тронных ячеек, двух фазных синхронных D-триггеров (фиг.З), имекнцих оптические выходы 31 параллельной записи и

10 оптические выходы 32, и связаны между собой оптически посредством оптических входов 33 связи и оптических выходов 34 связи. В состоянии хранения информации каждый оптоэлектронный

15 кольцевой регистр, управляющийся с помощью сигналов на входах 9; и 6 через прерыватели 27, и 27 тока, хранит информадаю в правом плече ячеек, .состоящих из светодиода 35, резисто20 ра 36 и светодиодов 37, а именно на фототиристоре 38 (фиг.4). В этом режиме сигнал синхронизации на входе 9 отсутствует и равен нулю (фиг.З), поэтому прерыватель 27 тока разомк25 нут и по правому плечу ячейки (фиг.4) через фототиристор 38, и светодиод 37 не может протекать ток и свете- диод 37 находится в невозбужденном состоянии. Кроме того, на входе 6

25 нут и по правому плечу ячейки (фиг. через фототиристор 38, и светодиод 37 не может протекать ток и свете- диод 37 находится в невозбужденном состоянии. Кроме того, на входе 6

Kijudi промежуточное изображение, затем второй группой импульсов воздействуют 30 Сброс присутствует в этом режиме уже на две групповые совокупности низкий нулевой уровень, т.е. сигнал к i сигналов, полученные на предыдущем шаге, не преобразуя на этом шаге другие групповые совокуп Сброс отсутствует. Поэтому на вьк де схемы ИЛИ-НЕ 30 - логическая еди ница, высокий уровень напряжения.

Главным узлом устройства является двумерная структура 2, состоящая из

(п+1)-х кольцевых регистров сдвига

g Зо-3„. Кольцевые оптоэлектронные регистры сдвига состоят из оптозлек- тронных ячеек, двух фазных синхронных D-триггеров (фиг.З), имекнцих оптические выходы 31 параллельной записи и

10 оптические выходы 32, и связаны между собой оптически посредством оптических входов 33 связи и оптических выходов 34 связи. В состоянии хранения информации каждый оптоэлектронный

15 кольцевой регистр, управляющийся с помощью сигналов на входах 9; и 6 через прерыватели 27, и 27 тока, хранит информадаю в правом плече ячеек, .состоящих из светодиода 35, резисто20 ра 36 и светодиодов 37, а именно на фототиристоре 38 (фиг.4). В этом режиме сигнал синхронизации на входе 9 отсутствует и равен нулю (фиг.З), поэтому прерыватель 27 тока разомк25 нут и по правому плечу ячейки (фиг.4) через фототиристор 38, и светодиод 37 не может протекать ток и свете- диод 37 находится в невозбужденном состоянии. Кроме того, на входе 6

30 Сброс присутствует в этом режиме низкий нулевой уровень, т.е. сигнал Сброс присутствует в этом режиме низкий нулевой уровень, т.е. сигнал

Сброс отсутствует. Поэтому на вько- де схемы ИЛИ-НЕ 30 - логическая единица, высокий уровень напряжения.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах автоматического распознавания образов. Цель изобретения - повышение быстродействия при повороте изображения. Поставленная цель достигается тем, что оптический сигнал, соответствующий исходному изображению, преобразуют в пространственное распределение электрических зарядов, выделяют в данном распределении периферийные области и производят последовательные перемещения электрических зарядов в вьвделенных областях. Указанная совокупность операций позволяет за несколько тактов поворачивать изображения на углы, кратные 90 . 4 ил. (Л

кости, определяется промежуточная со- 35 приводит к замыканию прерьшателя вокупность (фиг.1в), на групповые совокупности 2 которой воздействуют третьей группой тактовых импульсов, что приводит к получению требуемого изображения (фиг.1г).

Последнее может быть получено тем же способом, но в другой последовательности (не показано) первая груп-

27 тока. А так как он замкнут в ре жиме хранения, то правое плечо ячейки может находиться в двух устойчивых состояниях, соответствующих проводя- 40 щему и непрово ;ящему состояниям фототиристора 38а или возбужденной, хранящей единичный сигнал, или невозбужденной ячейке. Для приведения регистровой структуры в исходное состояние.

27 тока. А так как он замкнут в ре жиме хранения, то правое плечо ячейки может находиться в двух устойчивых состояниях, соответствующих проводя- 40 щему и непрово ;ящему состояниям фототиристора 38а или возбужденной, хранящей единичный сигнал, или невозбужденной ячейке. Для приведения регистровой структуры в исходное состояние.

па тактовых импульсов воздействует

на групповые совокупности С,-: в з 45 когда все ячейки всех оптоэлектронных затем вторая группа импульсов воздеи- кольцевых регистров сдвига обнулены, ствует уже на групповые совокупности K 23 всей совокупности, полученной н а предьщущем шаге, и, накослужит вход 6 Сброс устройства, который является общим для всех регистров. ЕСЛИ на него подать сигнал

нец, третья группа тактовых импульсов 50 Сброс единичного уровня, а в то

воздействует только на одну групповую совокупность CYJ (при неизменных других групповых совокупностях) всей совокупности с,,-| , полученной на предьщущем шаге.

Устройство, осуществляющее пово рот заданного изображения на углы, кратные 90°, работает следующим образом.

приводит к замыканию прерьшателя

27 тока. А так как он замкнут в ре жиме хранения, то правое плечо ячейки может находиться в двух устойчивых состояниях, соответствующих проводя- щему и непрово ;ящему состояниям фототиристора 38а или возбужденной, хранящей единичный сигнал, или невозбужденной ячейке. Для приведения регистровой структуры в исходное состояние.

когда все ячейки всех оптоэлектронных кольцевых регистров сдвига обнулены,

когда все ячейки всех оптоэлектронных кольцевых регистров сдвига обнулены,

служит вход 6 Сброс устройства, который является общим для всех регистров. ЕСЛИ на него подать сигнал

время на синхровходы 9 не подавать синхроимпульс, то на выходе элементов ИЛИ-НЕ 30 каждого регистра (фиг.З) появится также низкий уровень на вре- мя действия сигнала Сброс. Поэтому на время его действия прерыватели 27, и 27г тока разомкнуты и светодио- ды 37 и 37 не возбуждены, а фототиристор Зб не освещен и не подготовлен к включению, В момент действия сигнала Сброс оптоэ ектронньш затвор 4 открывается и на параллельные g оптические входы 31 всех ячеек реги- . стров 30-3 воздействует входное исходное изображение 1, которое необходимо записать, но так как прерыватель 27, тока разомкнут, светодиоды 37, ю

бирать равным или немного большим с учетом возможных разбросов времени срабатьшания фототиристоров 38,, Пока длится сигнал Запись, поступающий на вход 7 и через схемы ИЛИ 8,-8-„ посредством входов 10,- на синхровхо- ды 9( регистров, левые плечи всех ячеек, а именно фототиристоры 38,, которые сработали, не изменяют и хранят свое состояние до тех пор, пока замкнуты прерыватели 27, тока, хотя оптовсех ячеек не могут перейти в возбужденное состояние и подготовить к включению фототиристоры 38. Поэтому после прекращения сигнала Сброс, если на синхровходе 9; так и останет-15 ® Длительность сигнала Запись

электронный затвор 4 так как сигнал

закрылся.

уже Сброс закончился

рася нулевой уровень, хотя на выходе схемы ИЛИ-НЕ 30 и появится высокий уровень и прерыватель 27 тока замыкается, все ячейки, а именно фототиристоры 38 правых плеч, остаются в непроводящем выключенном состоянии. Длительность сигнала Сброс выбирается с учетом инерционности оптозлек- тронного затвора 4 и фототиристоров. Если необходимо произвести параллельный ввод оптической информации в оптоэлектронную двумерную регистровую структуру, то необходимо подать одновременно с окончанием сигнала Сброс сигнал Запись на вход 7 устройства или несколько раньше. Временное пре- крытие этих -сигналов улучшает надежность приема записи информации. Если Предварительно структура не была обнулена и сброс с записью совмещается, то сигнал Запись должен подаваться не раньше, чем через время действия сигнала Сброс, необходимое для надежного выключения фототиристоров 38, ячеек. Если сигнал Сброс еще присутствует, пока действует сигнал Запись, или уже закончился, то фототиристоры 38, ячеек подготовлены, если через открытый затвор 4 на них

20

и синхроимпульсов, подаваемых на входы 9, выбирается таковой, чтобы за время действия его правое плечо, а именно фототиристоры 38 ячеек, смогли надежно подготовиться к переключению, В момент окончания сигнала Запись на входе 7 прерыватели ка размыкаются, а прерыватели

2Л

27,

тото-ка замыкаются, а поэтому информация,

25 хранимая в левом плече ячейки, переписывается в правое. Там, где свето- диод 37 излучал и фототиристор 38 бьт подготовлен, срабатывают фототиристоры ЗВг и переходят- в возбужден30 ное состояние светодиоды 37, Одновременно с протеканием тока через светодиоды 37, или 372 протекает и через индикационные светодиоды 35 всех ячеек, которые формиругот оптические выходные сигналы 32, Резистор 36 служит для ограничения рабочих токов и выбора режима работы.

При сдвиге информации в оптоэлек- тронных кольцевых регистрах происхо-4Q дят процессы аналогичные описанным. При подаче на синхровход 9,- импульса, который фактически аналогичен импульсу Запись, происходит переключение прерывателей тока. Пока импульс дей35

50

ка, левого плеча и разомкнуты прерыватели 27 тока правого плеча, если импульс прекращается, то наоборот. Так как в этом случае сигнал Сброс отсутствует и затвор 4 закрыт, то по

поступает оптический сигнал с единич- 45 ствует, замкнуты прерыватели 27, то- ным уровнем интенсивности. Подача сигнала Запись на вход 7 приводит к тому, что прерыватели 27, всех регистров Зд-Зг, замыкаются и левые плечи ячеек, а именно фототиристоры 38, , срабатывают, если они были освещены, В то же время, хотя светодиоды 37, и переходят в возбужденное состояние и подготавливают фототиристоры 38 к ; включению, последние включиться не могут, так как прерыватели 27g тока замкнуты, пока действует либо сигнал, Сброс, либо сигнал Запись, Временное перекрытие сигналов лучше вывходам 31 нет ложного дополнительного ввода, а ячейки между собой связаны посредством входов 33 и выходов 34, поэтому после подачи каждого оче- gg редного информация в регистрах оказывается сдвинутой на одну позицию, на одну ячейку.

Рассмотрим теперь, как осуществляется управление каждый из кольцевых

бирать равным или немного большим с учетом возможных разбросов времени срабатьшания фототиристоров 38,, Пока длится сигнал Запись, поступающий на вход 7 и через схемы ИЛИ 8,-8-„ посредством входов 10,- на синхровхо- ды 9( регистров, левые плечи всех ячеек, а именно фототиристоры 38,, которые сработали, не изменяют и хранят свое состояние до тех пор, пока замкнуты прерыватели 27, тока, хотя опто ® Длительность сигнала Запись

электронный затвор 4 так как сигнал

закрылся.

уже Сброс закончился

ра20

и синхроимпульсов, подаваемых на входы 9, выбирается таковой, чтобы за время действия его правое плечо, а именно фототиристоры 38 ячеек, смогли надежно подготовиться к переключению, В момент окончания сигнала Запись на входе 7 прерыватели ка размыкаются, а прерыватели

2Л

27,

тото-ка замыкаются, а поэтому информация,

5 хранимая в левом плече ячейки, переписывается в правое. Там, где свето- диод 37 излучал и фототиристор 38 бьт подготовлен, срабатывают фототиристоры ЗВг и переходят- в возбужден0 ное состояние светодиоды 37, Одновременно с протеканием тока через светодиоды 37, или 372 протекает и через индикационные светодиоды 35 всех ячеек, которые формиругот оптические выходные сигналы 32, Резистор 36 служит для ограничения рабочих токов и выбора режима работы.

При сдвиге информации в оптоэлек- тронных кольцевых регистрах происхо-Q дят процессы аналогичные описанным. При подаче на синхровход 9,- импульса, который фактически аналогичен импульсу Запись, происходит переключение прерывателей тока. Пока импульс дей5

ка, левого плеча и разомкнуты прерыватели 27 тока правого плеча, если импульс прекращается, то наоборот. Так как в этом случае сигнал Сброс отсутствует и затвор 4 закрыт, то по

ствует, замкнуты прерыватели 27, то-

входам 31 нет ложного дополнительного ввода, а ячейки между собой связаны посредством входов 33 и выходов 34, поэтому после подачи каждого оче- редного информация в регистрах оказывается сдвинутой на одну позицию, на одну ячейку.

Рассмотрим теперь, как осуществляется управление каждый из кольцевых

регистров двумерной структуры 2 посредством входов 9;.

При формировании последовательности из Р групп тактовых импульсов по g импульсов в каждой группе, где I- ба является высокое быстродействие,

следовательно, по ворот всего заданного апертурой 1 изображения завершен.

Преимуществом предлагаемого спос

кратность требуемого угла поворота углу 90, Р 1-п, первая группа импульсов .должна воздействовать только на один кольцевой регистр 3„, вторая группа импульсов воздействует на два кольцевых регистра 3„,, 3„, третья группа импульсов - на три кольцевых регистра и т.д. (принцип последовательного подключения, фиг.2). Возможен другой порядок воздействия

Р групп тактовых импульсов; первая вывода информации благодаря примене- группа тактовых импульсов воздейству- нию оптоэлектронной двумерной регист- ет на п кольцевых регистров , ,ровой структуры с параллельными опти- вторая группа воздействует на (п-1)-е20 ческими входами и выходами, кольцевые регистры Зз-З и т.д. (принцип последовательного отключения не рассматривается).

Согласно принципу последовательного подключения очередного кольцевого 25 углы, кратные 90, заключающийся в регистра, т.е. вовлечения его элемен- преобразовании оптического сигнала, тарных ячеек в процесс поворота изображения на угол, кратный 90°, при подаче совокупности тактовых импульсов.

Формула изобретения

Способ поворота изображения на 1ы, кратные 90, заключающийся i образовании оптического сигнала соответствующего исходному изображению, в пространственное распределение электрических зарядов, при кото-

на выходах 9 -9р ИЛИ 8.-8р устанавли- 30 ром каждому из N х N двумерных отче- II J II

вается

на остальных выходах

тов интенсивности оптического сигнала соответствует определенный электрический заряд, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения бы- 35 стродействия, в пространственном распределении электрических зарядов выделяют периферийные области, соответствующие (N-1)/2 различным периметрам исходного изображения, в которых

9р-и-9„ этих схем устанавливается О, что достигается следующим образом (фиг.2): тактовые импульсы Р-й группы воздействуют непосредственно на первые входы всех схем И 2,, на которых в момент подачи тактового импульса устанавливается код 1, на вторых входах устанавливается

тов интенсивности оптического сигнала соответствует определенный электрический заряд, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения бы- 35 стродействия, в пространственном распределении электрических зарядов выделяют периферийные области, соответствующие (N-1)/2 различным периметрам исходного изображения, в которых

1, а на вторых входах - 40 электрические заряды соответствуют О, так как очередной разряд счет- т, п-м отсчетам интенсивности опти- . чика 16 импульсов перейдет в единич- ческого сигнала, где га ±(N-1)/2, ное состояние за очередных 2. такто- п -(N-1)/2...(N-1)/2, m -(N-1)/2 вых импульса от генератора 14 подбо- .i,(N-1)/2, п ±(М-1)/2, производят ром характеристики делителя 15 часто- 45 последовательные перемещения электри- ты, вход которого является управляю- ческих зарядов в каждой вьзделенной

периферийной области на 2S- отсчетов, где С - кратность требуемого угла поворота углу 90°, пр1{чем сначала про- 50 изводят перемещение электрических зарядов в (N-1)/2-й периферийной области, затем полученное пространственное распределение электрических

.... зарядов перемещают одновременно в

щим входом 19 счетчика 16 импульсов. Следовательно, на выходах 11,-11р схем- И установится 1, на остальных выходах этих схем - О, в таких же состояниях будут и выходы схем ИЛИ, что обеспечивает требуемый порядок работы всей много- тактной оптоэлектроннной структуры

34танавливаетея

II и

I I

ба является высокое быстродействие,

8

следовательно, поворот всего заданного апертурой 1 изображения завершен.

Преимуществом предлагаемого спосоопределяемое временем выполнения поворота, равным (N-1)f тактов. Если с учесть, что такт сдвига в современных

сдвиговых регистрах равен в лучшем случае 10-20 не, то при 1 (поворот на 90) и N 256 время выполнения поворота будет иметь величину около 5 МКС. Кроме того, способ обладает простотой технической реализации и возможностью параллельного ввода и

вывода информации благодаря примене- нию оптоэлектронной двумерной регист- ,ровой структуры с параллельными опти- ческими входами и выходами,

углы, кратные 90, заключающийся в преобразовании оптического сигнала,

Формула изобретения

Способ поворота изображения на 1ы, кратные 90, заключающийся i образовании оптического сигнала соответствующего исходному изображению, в пространственное распределером каждому из N х N двумерных отче-

тов интенсивности оптического сигнала соответствует определенный электрический заряд, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения бы- стродействия, в пространственном распределении электрических зарядов выделяют периферийные области, соответствующие (N-1)/2 различным периметрам исходного изображения, в которых

«t

1