Устройство для нормализации изображений Советский патент 1989 года по МПК G06K9/36 

1

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

Цель изобретения - упрощение устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства: на Фиг.2 - схема блока управления; на фиг.З - схема управляющего регистра; на фиг.4 - схема регистра результата.

2

Устройство (фиг.1) содержит блок 1 управления, счетчик 2, регистр 3 масштаба, элементы И 4, элемент ИЛИ 5, управляющий регистр 6, элемент 7 задержки, мультиплексоры 8, триггер 9, ключи 10 первой группы, ключи 11 второй группы и регистр 12 резульТЯТЯ,тата.

тата.

Блок 1 управления (фиг.2) содержит элементы 13 и 14 задержки, счетчик 15, генератор 16 тактовых им10

31456978

пульсов, триггер 17, элемент ИЛИ 18, первый 19, второй 20 и третий 21 ключи и управляющие входы 22,

Управляющий регистр 6 (фиг.З) содержит триггеры 23, элементы ИЛИ 24 и инвертор 25,

Регистр 12 результата (фиг.4) содержит триггеры 26, элементы ИЛИ 27,инвертор 28, мультиплексоры 29 и 3D, элементы ИЛИ 31 и 32,

Выходы блока 1 управления подключены к входам счетчика 2, регистра 3 масштаба, управляющего регистра 6, элемента 7 задержки триггера 9,регистра t2 результата, одноимен- 5 ные выходы счетчика 2 и регистра масштаба 3 связаны с входами элементов И 4, другие входы которых соединены с инверсными вькодами младших разрядов счетчика 2, а выходы подключены к входам элемента ИЛИ 5, выходы управляющего регистра 6 связаны с первыми входами мультиплексоров 8,выходы элемента ИЛИ 5 подключены к вторьм входам мультиплексоров 8, выход элемента 7 задержки соединен с третьими входами мультиплексоров 8, выходы мультиплексоров 8 соединены с первыми входами ключей 10 первой группы и 30 с первыми входами ключей 11 второй группы, прямой выход триггера 9 ключен к вторым входам ключей 10 первой группы и к входам регистра 12

20

25

рого подключен к нулевому входу три гера 17, прямой выход триггера 17 соединен с входом ключа 19, второй вход которого связан с выходом гене ратора 16 тактовых импульсов, выход ключа 19 подключен к входам счетчика 2, управляющего регистра 6, элемента 7 задержки, счетчика 15, выходы ключей 20 и 21 соединены с вхо дами триггера 9, входы установки на поавления масштабирования Гор и Верт связаныс входами ключей 20 и 2 Первые входы всех элементов ИЛИ

24подключена к выходу элемента 13 задержки (фиг.З), второй вход нижне го элемента ИЛИ 24 через инвертор

25соединен с выходом ключа 19, вто рые входы остальных элементов ИЛИ

24 связаны с инверсными выходами предьщущих первых триггеров 23, син хровходы всех первых триггеров 23 и единичный вход нижнего первого триггера 23 подключены к выходу ключа 19, прямые выходы первых триг геров 23 соединены с единичными вхо дами последующих первых триггеров 2 и с входами мультиплексоров 8.

Первые вход1,1 элементов ИЛИ 27 триггерных ячеек, входящих в горизонтальные ряды (фиг,4), соединены с выходами ключей 10 первой группы, вторые входы элементов ИЛИ 27 триггерных ячеек, входящих в вертикальные ряды, с оединены с выходами клюрезультата, инверсный выход тригге-, 35 второй группы, третьи входы

40

ра 9 соединен с вторыми входами ключей 11 второй группы и с входом регистра 12 результата, выходы каждого ключа 10 и 11 первой и второй групп подключены к входам регистра 12, входы устройства соединены с входами блока-1 управления и входами регистра 12 результата вход Пуск подключен к входу элемента 13 задержки блока 1 управления (фиг,2), к дз входу установки в О счетчика 15 и к входу элемента ИЛИ 18, выход элемента 13 задержки соединен с входом элемента 14 задержки, с входами ключей 20 и 21, с входом установки счетчика 2 в состояние 1111, с входом приема информации в регистре 3 масштаба, с входом установки в О управляющего регистра 6, с входом приема информации в регистре 12, выход элемента 14 задержки связан с единичным входом триггера- 17, выход счетчика 15 подключен к входу элемента ИЛИ 18, выход котоэлементов ИЛИ 27 соединены с выходом элемента 13 задержки,, выходы элементов 11Ш 27 связаны с синхро- входами вторых триггеров 26, входы каждого второго триггера 26 через мультиплексоры 29 и 30 и через элементы ИЛИ 31 и 32 связаны с выхода ми соседнего левого и соседнего нижнего второго триггеров 26, вхоДы каждого крайнего левого второго Триггера 26 аналогичным образом соединены с выходами крайнего правого второго триггера 26 горизонтального ряда, входы каждого крайнего нижнего второго триггера 26 аналогичным образом соединены с выходами крайнего верхнего второго триггера 26 вертикального ряда, информационные входы регистра 12 результата че- рез инверторы 28 и элементы ШШ 31 и 32 подключены к входам вторых триг геров 26, входы мультиплексоров 29 и 30 связаны с выходами первого триг гера 9.

50

5 0

0

5

рого подключен к нулевому входу триг- гера 17, прямой выход триггера 17 соединен с входом ключа 19, второй вход которого связан с выходом генератора 16 тактовых импульсов, выход ключа 19 подключен к входам счетчика 2, управляющего регистра 6, элемента 7 задержки, счетчика 15, выходы ключей 20 и 21 соединены с входами триггера 9, входы установки на- поавления масштабирования Гор и Верт связаныс входами ключей 20 и 21. Первые входы всех элементов ИЛИ

24подключена к выходу элемента 13 задержки (фиг.З), второй вход нижнего элемента ИЛИ 24 через инвертор

25соединен с выходом ключа 19, вторые входы остальных элементов ИЛИ

24 связаны с инверсными выходами предьщущих первых триггеров 23, син- хровходы всех первых триггеров 23 и единичный вход нижнего первого триггера 23 подключены к выходу ключа 19, прямые выходы первых триггеров 23 соединены с единичными входами последующих первых триггеров 23 и с входами мультиплексоров 8.

Первые вход1,1 элементов ИЛИ 27 триггерных ячеек, входящих в горизонтальные ряды (фиг,4), соединены с выходами ключей 10 первой группы, вторые входы элементов ИЛИ 27 триггерных ячеек, входящих в вертикальные ряды, с оединены с выходами клю35 второй группы, третьи входы

40

дз

элементов ИЛИ 27 соединены с выходом элемента 13 задержки,, выходы элементов 11Ш 27 связаны с синхро- входами вторых триггеров 26, входы каждого второго триггера 26 через мультиплексоры 29 и 30 и через элементы ИЛИ 31 и 32 связаны с выходами соседнего левого и соседнего нижнего второго триггеров 26, вхоДы каждого крайнего левого второго Триггера 26 аналогичным образом соединены с выходами крайнего правого второго триггера 26 горизонтального ряда, входы каждого крайнего нижнего второго триггера 26 аналогичным образом соединены с выходами крайнего верхнего второго триггера 26 вертикального ряда, информационные входы регистра 12 результата че- рез инверторы 28 и элементы ШШ 31 и 32 подключены к входам вторых триггеров 26, входы мультиплексоров 29 и 30 связаны с выходами первого триггера 9.

50

Устройство предназначено для нормализации, т.е. масштабирования изображения. При этом увеличение размеров по вертикали и горизонтали может быть различным и вьтолняется последовательно сначала в одном направлении, а затем в другом.

Устройство работает следующим образом.

Блок 1 управления по сигналу Пуск вырабатывает установочный импульс, по которому счетчик 2 устанавливается состояние 111... 11, в регистре 3 масштаба фиксируется число

К

О, К., K.,j К.

4

обратное коэффициенту К увеличения размера в заданном направлении, управляющий регистр 6 устанавливается в О, в триггере 9 фиксируется направление увеличения размера - О, если по горизонтали, и 1, если по вертикали, в регистре 12 результата фиксируется масштабируемое изображение.

Опишем процедуру масштабирования полагая в частном случае, для удобства описания размера растра NxN 16x16

После установочного.импульса блок 1 управления вьфабатывает N 16 импульсов сдвига основного потока, которые через .совокупность узлов 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11 передаются в регистр 12 результата.

Импульсы сдвига основного потока, вырабатываемые блоком 1 управления, подчитываются счетчиком 2, разрядность, п которого связана с размером растра N соотношением

« N

2,

при N

величина

в частности,

п 4..

Обозначим состояния разрядов счетчика Х4, X J, Х,;, Х.

Разрядность регистра 3 масштаба, где фиксируется величина , обратная коэффициенту увеличения размера. изображения, равна разрядности счетчика 2. Обозначим состояния разрядов регистра-масштаба K., так что

К - О, К ., К.К . .

Выходы одноименных разрядов счетчика 2 и регистра 3 масштаба соединены с входами элементов И 4. Кроме

того, входы этих элементов И связаны также с инверсными выходами младших разрядов счетчика 2, так что на выходах 4 образуются конъюнкции

X,,

5

0

5

5

а на выходе элемента ИЛИ 5 образуется дизъюнкция этих конъюнкций.

Элемент И 4, реализ тощий конъюнкцию К,Х„ при поступлении импульсов на вход счетчика 2- при К, 1 вьщает равномерно распределенный поток импульсов, соответствующих состояниям счетчика 0001, 0011, 0101, , 0111,,1001, 1011, 1101, 1111. Таким образом, на каждые m импульсов из блока 1 управления этот элемент выдает ,1000 импульсов, поступаюпрпс на вход элемента ИЛИ 5.

Элемент И 4, реализующий конъюнкцию .,, выдает при K-i 1 рав- Q номерно распределенный поток импульсов, соответствующий состояниям счетчика 0010, 0110, 1010, 1110,так что на m импульсов из блока 1 управления этот элемент вьщает m-О,0100 импульсов.

Элемент И 4, реализующий конъюнкцию K-jXjXiX, при К.з 1 выдает равномерно распределенный поток импульсов, соответствувщий состояниям счетчика 0100, 1100, так что на m импульсов из блока 1 управления этот элемент вьщает m 0,0010 импульсов.

Элемент И 4, реализующий конъюнкцию K. Р К-4 1 выдает равномерно распределенный поток импульсов, соответствующий состоянию счетчика 1000, т.е. один импульс. Таким образом, на m импульсов из блока 1 управления этот элемент выдает т-0,0001 импульсов.

Нетрудно заметить, что потоки им- пульсов на выходах элементов И 4 не совпадают по времени друг с другом, поэтому вспомогательный поток импульсов на выходе элемента ИЛИ 5 представляет сумму потоков импульсов элементов И 4, является равномерно распределенным и при прохождении на вход двоичного счетчика 2 m

0

5

0

5

импульсов основного потока содержит Го О, К, К-2 К-з К-4 импульсов.

Одновременно с подачей в счетчик 2 импульсов основного потока эти же импульсы подаются и в управляющий регистр 6, выполненный по схеме последовательного сдвигающего регистра. Импульсы, поступающие в регистр 6, подаются и на информационный вхо и на сдвиговые входьц поэтому при каждом импульсе нижние разряды регистра заполняются единицами.

Мультиплексоры 8, первые входы к торых соединены с выходами разрядов управляющего регистра 6, а вторые входы - с выходами схемы 5 сборки, подготавливаются таким образом регистром 6, узлами 2, 3, и элементами 4, 5 к передаче импульсов сдвига основного потока, из блока 1 управле ния в регистр -12. Элемент 7 задержки задерживает эти импульсы на время окончания переходных процессов в узлах и элементах 2-6,

Таким образом, мультиплексоры 8, связанные с нижними разрядами управляющего регистра 6, где зафиксированы единицы, передают в регистр 12 импульсы сдвига основного пото- ка, а верхние мультиплексоры 8, где зафиксированы нули, передают в регистр 12 только часть импульсов сдвига, совпадающих с импульсами вспомогательного потока,Импульсы сдвига с мультиплексо- ров 8 поступают на сдвиговые входы регистра 12. Регистр 12 результата представляет квадратную (или прямоугольную) матрицу триггеров, объе- диненных в горизонтальные и верти- кальные сдвиговые регистры.

При этом в зависимости от режима, устанавливаемого триггером 9, возможен сдвиг только в вертикаль- ном направлении снизу вверх шш толко в горизонтальном направлении слева направо.

Сдвиговые импульсы для сдвига в вертикальном направлении поступа- ют в каждый регистр горизонтально- го ряда регистра 12с выхода соответствующего ключа 10 первой груп- гал, так что вся строка изображения смещается снизу вверх одинаковым об разом Аналогично сдвиговые импульсы для сдвига в горизонталь ном направлении поступают в каждый триггер вертикального ряда регистра 12

с выхода соответствующего ключа 11 второй группы, так что весь столбец изображения смещается слева направо одинаковым оСразом.

Рассмотрим масштабирование в вертикальном направлении. Импульсы сдвига основного потока проходят только через нижние мультиплексоры В, открытые нижними разрядами управляющего регистра 6 где зафиксированы единицы, далее эти импульсы проходят через элементы И 10 и поступают, в нижние строки регистра 12. Импульсы сдвига вспомогательного потока проходят через все мультиплексоры 8, ключ 10 и поступают во все строки регистра .12. Поэтому «верхние строки изображения смещаются в К раз медленее, чем нижние.

При подаче импульса сдвига вспомогательного потока все строки изображения смещаются снизу вверх на один шаг, выталкиваемая сверху строка появляется внизу растра.

При подаче же импульса сдвига основного потока смещаются только нижние строки, при этом самая верхняя из нижних строк теряется, а в самой нижней строке дублируется самая верхняя строка изображения. Поскольку импульсов вспомогательного потока в К раз мейьше, чем импульсов оновного потока, то такое дублировани самой врехней строки изображения произойдет в нижней строке К раз, чем и обеспечивается увеличение размера в вертикальном направлении каждого участ ка изображения в К раз

Изменение размеров участков происходит с точностью до единицы кретности растра.

Нужно иметь ввиду, что поскольку увеличенное изображение фиксируется в том же регистре 12, То фактически увеличение осуществляется для верхней части изображения, нижняя же часть теряется. Нетрудно ви-. деть, что при заданных N и К масштабированию подвергаются верхние N/K строк изображения, остальные строки теряются.

Блок 1 управления (фиг.2) работает следующим.образом. Импульс Пуск подаваемый на .вход блока, подается на установочный вход в О счетчика 15 и через элемент ИЛИ 18 на нулевой вход триггера 17, устанавли вая счетчик 15 и триггер 17 в нулевое состояние. Ключ 19 запирается и не пропускает импульсы с генератора 16 тактовых импульсов на вход счетчика 2. Импульс запуска подается также на вход элемента 13 задержки и задержанный этим элементом на время переключения узлов 15, 17, 18 и 19 поступает на вход установки счетчика 2 в состояние 1111, на вход приема информации регистра 3 масштаба, на вход установки в О управляющего регистра 6, на вход приема информации регистра 12 результата. Таким образом, в счетчике 2 зафиксируется состояние 1111,в регистре 3 масштаба зафиксируется число, обратное коэффициенту увеличения размера, в управляющем регистре 6 зафиксируется О, в регистре 12 результата будет принято изображение. Этот же импульс через один из открытых ключей 20 и 21 поступит на нулевой или единичньлй вход триггера 9: на нулевой вход, если на входе Гор блока 1 управления имеется открывающий потенциал; на единичный вход, если на входе Верт блока 1 управления имеется открывающий потенциал.

Импульс запуска, задержанный элементом 13 задержки, подается также на элемент 14 задержки и задержанный этим элементом на время переключения узлов и элементов 2, 3, 6, 9, 12 поступает на единичный вход триггера 17, Триггер 17, перейдя в единичное состояние, открывает ключ 19, Открытый ключ 19 пропускает на вход счетчика 15 импульсы с генератора 16 тактовых импульсов . Число импульсов, подаваемых на счетчик 2, должно быть равно размеру растра в каком-либо направлении. Эти импульсы подсчитываются счетчиком 15. В частном случае счетчик 15 должен считать по модулю 16, , Импульс переполнения со счетчика 15 через элемент ИЛИ 18 поступает на нулевой вход триггера 17, устанавливая его в О, Триггер 17, перейдя в нулевое состояние, запирает ключ 19, и процесс масштабирования в заданном направлении заканчивается.

Управляющий регистр 6 (фиг,3) работает следующим образом. Импульс с элемента 13 устанавливает все тригеры 23 регистра в нулевое состоя

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ние. Импульсы с ключа 19, подаваемые на синхровходы всех триггеров, сдвигают информацию в регистре. Каждый импульс с ключа 19 подается также на единичный вход нижнего триггера 23, Таким образом, при подаче каждого импульса с ключа 19 в нижнем триггере 23 фиксируется единица, так что по мере поступления импульсов с ключа 19 триггеры 23, начиная с нижнего, заполняются единицами,

Регистр 12 результата (фиг,4) работает следующим образом. По им-- пульсу с элемента 13 задержки блока 1 управления триггеры 26 прини- майт и фиксируют соответствующие компоненты изображения. Далее происходит масштабирование. Рассмотрим масштабирование в вертикальном направлении. Триггер 9 (фиг,1) запускающим импульсом, проходящим через элемент 13 задержки и ключ 21 (фиг,2), устанавливается в нулевое состояние, В этом нулевом состоянии триггер 9 открывает каналы мультиплексоров 29 и 30, которыми связываются между собой триггеры 26 вертикальных рядов, и регистра 12 результата. Сдвиговые импульсы с вьрсодов ключей 10 первой группы (фиг,1 через элемент ИЛИ 27 (фиг,2) поступают на синхровходы триггеров 26, При этом в нижние горизонтальные ряды триггеров 2б, соответствующие нижним разрядам управляющего регистра 6, где к данному моменту зафиксированы единицы, поступают сдвиговые импульсы основного потока, В верхние горизонтальные ряды триггеров 26, соответствующие верхним разрядам управляющего регистра 6, содержащим нули, поступают сдвиговые импульсы вспомогательного потока.

Формула изобретений

1, Устройство для нормализации изображений, содержащее регистр масштаба, счетчик, элемент ИЛИ, элементы И, триггер и блок управления, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит управляющий регистр, мультиплексоры, элемент задержки, первую и вторую группу ключей и регистр результата, один информационный вход которого является ийформацион

ным входом устройства, другие информационные входы соединены с выхо- дани первой и второй группы ключей, Ьервые входы ключей каждой группы соединены с выходами соответствующих мультиплексоров, вторые входы ключей первой группы, соединенные с первым управляющим входом регистра результата, подключены к первому выходу триггера, второй выход которого соединен с вторыми входами ключей второй группы и fe вторьй ; упнавляющим входом регистра результата, третий управляющий вход которого, соединенный с первым управляющим входом управляющего регистра и установочным входом счетчика, и регистра масштаба,подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен со счетным входом счетчика, вторым управляющим входом управляющего регистра и входом элемента задержки, выход которого подключен к первому входу мультиплексоров, вторые входы которых соединены с выходами управляющего регистра, а третьи входы подключены к выходу элемента.ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И, одни входы которых подключены к выходам регистра масштаба, а другие - к соответствующим выходам счетчика, установочные входы триггера соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления, первый управлшощий вход которого является входом сигнала Пуск устройства, входами установки направления

, 1456978

масштабирования второй и третий

блока управления

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, первый, второй и третий ключи, элемент ИЛИ, триггер, последовательно соединенные первый и второй элементы задержки и счетчик, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого, соединенный с входом первого элемента задержки, является первым управляющим входом блока, вторым и третьим управляющими входами которого являются соответственно первые входы второго и третьего ключей, выходы которых являются третьим и четвертым выходами блока, первым выходом которого является выход первого элемента задержки, соединенный с вторыми входами второго и третьего ключей, выход элемента ИЛИ и выход второго элемента задержки подключены к установочным входам триггера, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход является вторым выходом блока и соединен со счетньм входом счетчика, управляющий вход которого, соединенный с вторым входом элемента ИЛИ и входом первого элемента задержки, является первым управляющим входом блока.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для обработки изображений. Цель изобретения - упрощение устройства. Указанная цель достигается в устройстве, содержащем регистр масштаба, счетчик, элемент ИЛИ, элементы И, триггер и блок управления, тем, что в него введены управляющий регистр, мультиплексоры, элемент задержки, первая и вторая группы ключей и регистр результата, один информационный вход которого является информационным входом устройства, другие информационные входы соединены с выходами первой и второй групп ключей. Первые входы ключей каждой группы соединены с выходами соответствующих мультиплексоров. Вторые входы ключей первой группы, соединенные с первым управляющим входом регистра- результата,подключены к первому выходу триггер а, в торой выход которого соединен с вторыми входами ключей второй группы и с вторым управляющим входом регистра результата. Третий управляющий вход последнего, соединенный с первым управляющим входом регистра масштаба ri установочным входом счетчика, подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен со счетным входом счетчика, вторым управляющим входом управляющего регистра и входом элемента задержки, выход которого подключен к первому входу мультиплексоров . 1 з .п.ф-лы,4 ил. G ( Q1 0

ta,i

Хя,....

SffpfliФиг,2

f

3

t.d

фив.