Устройство для счета количества изображений объекта Советский патент 1989 года по МПК G06M11/02 

(21)4326200/24-24

(22)06.11 .87

(46) 15.07.89. Бкш. № 26

(71)Опытно-конструкторское бюро тонкого биологического машиностроения

(72)В.Г. Комиссаров

(53)621 .374.32(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР 951347, кл. G 06 М 11/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 610141, кл. G 06 К 9/00, 1976.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА КОЛИЧЕСТВА .ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТА

(57)Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для счета количества изображений объектов в

поле зрения телевизионного датчика, и может быть использовано для прижизненного анализа количественных характеристик биологических объектов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем анализа изображения. Устройство содержит телевизионный датчик 1, блок 2 квантования, блок 3 памяти, элемент ИЛИ 4, реверсивный счетчик 5, блок 6 временного разделения импульсов. Путем запоминаиня кода изображения в блоке 3 памяти и временного разделения счетных сигналов в блоке 6 устройство позволяет анализировать ранее считанное изображение объекта. При этом не требуется дополнительный видеомагнитофон. 5 ил., 3 3 .п . ф-лы.

§

(П

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике ,в частности, к устройствам для счета количества изображений объектов в поле зрения телевизионного датчика, и может быть использовано для прижизненного анализа количественных характеристик биологических объектов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем анализа изображения. Устройство содержит телевизионный датчик 1, блок 2 квантования, блок 3 памяти, элемент ИЛИ 4, реверсивный счетчик 5, блок 6 временного разделения импульсов. Путем запоминания кода изображения в блоке 3 памяти и временного разделения счетных сигналов в блоке 6 устройство позволяет анализировать ранее считанное изображение объекта. При этом не требуется дополнительный видеомагнитофон. 5 ил., 3 з.п. ф-лы.

V /V

X

СО

4 О Ю

cpuai

Изобретение относится к автоматике и вьмислительной технике, в частности к устройствам для подсчета количества объектов в поле зрения телевизионного датчика, и может быть использовано для прижизненного анализа количественных характеристик биологических объектов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем анализа изображения.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока памяти} на фиг. 3 - структурная схема узла управления; на фиг. 4 - структурная схема формирования импульсов; на фиг. 5 - структурная схема блока временного разделения импульсов.

Устройство содержит телевизионный датчик 1, блок 2 квантования, блок 3 памяти, элемент ИЛИ 4, реверсивный счетчик 5 и блок 6 временного разделения импульсов.

Блок 3 памяти содержит генератор 7 импульсов, первый 8, второй 9 и третий 10 счетчики, мультиплексор 11, первый 12 и второй 13 узлы оперативной памяти, сумматор 14 и узел 15 управления.

Узел 15 управления содержит формирователь 16 импульсов, с первого по четвертый одновибраторы 17-20, первый 21 и второй 22 триггеры, элемент И-НЕ 23, первый 24, второй 25 и третий 26 элементы И, первый 27 и второй 28 элементы НЕ.

Фср(-1ирователь 16 вьшолняет функцию вьщеления строчных (СГИ) и кадровых (КГЦ)гасящих импульсов и содержит компаратор 29, элемент НЕ 30 и элемент 31 задержки.

Блок 6 временного разделения импульсов содержит первый 32 и второй 33 триггеры, первый 34 и второй 35 расширители, импульсов, третий триггер 36, первый 37 и второй 38 дифференцирующие элементы.

50 дет считана информация, например, четвертой строки поля изображения, то из узла 13 по этому же строчному адресу будет считана информация третьей строки поля изображения. Так

Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал с выхода телевизионного датчика 1 поступает на вход бло- 55 осуществляется задержка импульсов ка 2 квантования, в котором преобра- п-ересечения на першэд строчной раз- зуется в двухуровневый сигнал - им- вертки, что необходимо для реализа- пульсы пересечения, длительность каж- ции алгоритма счета количества изоб- дого из которых соответствует вре- . ражений объектов.

мени сканирования изображений объектов .

Видеосигнал поступает также в блок 3 памяти для выделения из него строчных и кадровых гасящих импульсов.

С выхода блока 2 квантования импульсы пересечения поступают на оба входа блока 3 памяти для записи ин0 тересуемого кадра изображения. Затем блок 3 памяти переводится из режима записи в рехсим считьшания и на его выходах появляются незадержанные и задержанные на период строчной раз5 вертки импульсы пересечения. На

один из входов элемента ИЛИ 4 поступают задержанные импульсы пересечения. Незадержанные импульсы пересечения поступают на другой вход

0 элемента ИЛИ 4 и на вычитающий вход реверсивного счетчика 5.

На выходе элемента ИЛИ 4 формируются импульсы сложения ,поступаю5 щие на суммирующий вход реверс1шного счетчика 5. Разнйсть между количеством импульсоп, поступающих на входы реверсивного счетчика 5 через блоки 6 временного разделения им0 пульсов, равна количеству объектов, находящихся в записанном кадре изображения.

Блок 3 памяти работает следующим образом.

5 I Интересуемое информативное поле изображения, находящееся в поле зрения телевизионного датчика 1, за- письшается в узлы 12 и 13 оперативной памяти, причем в узле 1з инфор0 мация записьшается со сдвигом на единицу по адресам строк. Если, например, в узле 12 текущая строка поля изображения записывается по столбцам первой адресной строки,

45 то в узле 13 эта же информация запи- сьгоается по столбцам второй адресной строки. В режиме считьшания из узлов 12 и 13 сдвиг по адресам строк запрещен, поэтому если из узла 12 бу0 дет считана информация, например, четвертой строки поля изображения, то из узла 13 по этому же строчному адресу будет считана информация третьей строки поля изображения. Так

55 осуществляется задержка импульсов п-ересечения на першэд строчной раз- вертки, что необходимо для реализа- ции алгоритма счета количества изоб- . ражений объектов.

Ь1

Таким образом, блок 3 памяти, кроме своей основной задачи, выполняет еще и функцию блока задержки.

Одновременно блок 3 памяти запоминает интересуемое информативное поле изображений объек1ов, что очень важно в случае исследования подвижных многосвязных- объектов, посчитать которые можно лишь после восстановления их односвязанности (ликвидации внутренних отверстий). Восстановление односвязности требует времени много большего, чем период кадровой развертки, а также требуется неподвижность объектов. Поэтому если кадр не запомнить, то выполнить операцию восстановления односвязности объектов будет невозможно, так как из-за подвижности объектов расположение изображений объектов на мишени видикона телевизионного датчика также будет меняться.

Таким образом, блок 3 памяти позволяет использовать устройство для анализа подвижных многосвязных объектов, что расширяет его функциональные возможности.

Синхронную работу ВСРХ узлов блока 3 памяти осуществляет узел 15 управления, который выделяет КГИ и СГИ необходимые для синхронизации работы блока 3 памяти с работой телевизионного датчика 1, и формирует счетные импульсы для первого 8, второго 9 и третьего 10 счетчиков, которые являются соответстпенно формирователями адресов столбцов, адресов строк в рабочем режиме и адресов строк в режиме регенерации узлов 12 и 13 оперативной памяти. Узел 15 управления вырабатьшает импульсы установки в О первого 8 и второго 9 счетчиков, управляет мультиплексором 11 по мультиплексированию адресов столбцов, адресов строк в рабочем режиме и адресов строк в режиме регенераций, управляет формированием сдвига адресов строк в рабочем режиме на сумматоре 14 в режиме записи информации, а также формирует необходимые сигналы по управлению работой узлов 12 и 13 и задает режим записи или считьшания блока 3 памяти.

Узел 15 управления формирует следующие с иг и ал ы:

0

0

5

строб CAS адреса столбцов (выход 6);

строб RAS адреса строк (выход 7);

сигнал WR/PD запись-считывание (выход 5)j

сигналы установки в О первого 8 и второго 9 счетчиков (выходы 1 и 3).,

счетные импульсы первого 8, второго 9 и третьего 10 счетчиков (выходы 3,4 и j);

сигналы управления мультиплексором 11 (выходы 8 и 9);

сигнал упраглекия входом nepeiio- 5 са сумматора 14 (выход J0).

Узел 13 управления работает следующим образом.

В режиме записи переключатель Запись-считьшание разомкнут. При этом на выходе элемента НЕ 27 формируется отрицательный уровень сигнала WR записи .

Работа начинается с приходом КГИ, который передним фронтом сбрасьшает счетчик 9 адреса суток.

Во время действия активного отрицательного и пульса СГИ идет цикл регенерации узлов 12 и 13. Передним фронтом СГИ устанавливается в очередное состояние счетчик 9, в результате чего обнуляются триггеры 21 и 22. При этом элемент И 24 разблокируется и пропускает тактовые импульсы генератора 7 с частотой 2 МГц на суммирующий вход счетчика 10 адреса строки в режиме регенера- ции, а через элемент 1ШИ-НЕ 23 импульсы RAS генератора поступают на входы узлов 2 и 13 для фиксации текущих адресов регенерируемых ячеек обоих узлов в оператятной памяти. Регенерация осуществляется обращением к каждой из 128 строк не

реже, чем через 2 мс одним лишь

5 сигналом RAS. При этом сигнал CAS Находится в состоянии логической единицы. Необходимая длительность цикла регенерации, равная 2 мс, находится в указанном допуске, что 0 ВИДНО из следующих соображений: длн0

5

0

тельность СГИ равна

СГИ

12 МКС;

частота смены адреса суток в режиме регенерации равна f ,. 2 МГц (Tf 0,5 мкс); период строчной развертки 55 64 МКС.

За время действия одного СГИ будет регенерировано

СГИ

12:0,5 24 строки,

На регенерацию 128 строк понадобиться время, равное

128:24 128:24 64 342 мкс Таким образом, цикл регенерации выполняется за 342 МКС, что меньше 2 м

Управление мультиплексором 11 осуществляется кодом сигналов на шине СГИ и на выходе одновибратора 17. В цикле регенерации этот код равен 01 , что обеспечивает передачу через мультиплексор 1 1 содержимого счетчика 10.

Задним положительным фронтом СГИ запускается первый 17 и второй 18 од новибраторы. Одновибратор 17 формирует импульс длительностью (350 - 400) НС 1 За это время устанавливается и фиксируется строчный адрес в узлах 12 и 13. Одновнбратор 18 формирует импульс длительностью (200 - 240) НС. Этот импульс необходим для того, чтобы учесть задержку установки адреса строки на входах узла 13, вносимую счетчиком 9, мультиплексором 11 и сумматором 14. По заднему фронту этого импульса формируется сигнал RAS .на выходе цепочки триггер 21 - элемент ИЛИ-НЕ 23. На управляющих входах мультиплексора 11 на время длительности выходного импульса одновибратора 17 будет код 11, что обеспечивает передачу содержимого счетчиКа 9 на адресные входы узлов 12 и 13. Импульс положительной полярности с прямого выхода одновибратора 17 через элемент И 26 поступает на вход переноса сумматора 14, чем обеспечивается сдвиг на единицу адреса строки на входе узла 13.

По заднему положительному фронту выходного импульса одновибратора I 7 разблокируется элемент И 25 и разрешит пэредачу импульсов генератора 7 на суммирующий вход счетчика 8. Одновременно каждый положительный фронт импульсов генератора 7 запускает одновибратор 19, выходной импульс которого формирует задержку появления сигнала CAS на входах узлов 12 и 13 на время задержки, вносимой счетчиком 8, мультиплексором П и сумматором 14. Длительность-выходного импульса одновибратора 19 равна (200-240) не.

На прямом выходе первого одно- вибратора 17 в это время будет логический ноль, что запрещает через

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

элемент И 26 формирование сдвига адреса столбца на узле 1. На управляющих входах мультиплексора 11 будет код 10, что обеспечивает передачу через мультиплексор 11 содержимого счетчика 8. Так осущест- вляется запись по столбцам по сигналу CAS, который формируется по заднему положительному фронту выходного импульса одновибратора 19 на инверсном выходе одновибратора 20 длительностью (150-200) не. При этом сигнал RAS до конца строки находится в состоянии логического нуля, т.е. происходит страничный режим записи.

С приходом очередного СГН процесс повторяется: идет цикл регенерации - содержимое счетчика 9 увеличивается на единицу - запись по столбцам очередной строки.

Режим считывания включается замыканием переключателя. При этом работа узла 16 урравления по формированию вышеуказанных управляющих сигналов остается такой же, как и в режиме записи, но без сдвига в адресации строк узла 13, так как в гэтом случае на входа элемента НЕ 27 будет уровень логического нуля, который заблокирует элемент И 26, и На входе переноса сумматора 14 будет постоянно присутствовать уровень логического О.

I

Формирователь 15 работает следующим образом.

Компаратор 29 сравнивает напряжение видеосигнала с телевизионного датчика 1 с опорным напряжением, величина которого выбрана такой, чтобы компаратор 29 срабатьшал от амплитуды СГИ и КГИ. В результате на выходе компаратора 29 формируются СГИи КГИ,которые поступают на шину СГИ и на вход схемы задержки (наличие КГИ на шине СГИ на правильность работы узла 15 управления не влияет).

Сигнал КГИ формируется на выходе элемента 31 задержки, параметры которого выбраны такими, чтобы емкость не успевала зарядиться до уровня логической единицы за время действия на ее входе СГИ, в результате чего СГИ не проходят на шину КГИ. Необходимым условием работоспособности элемента 31 задержки, построенного на элементе И-НЕ, является соб блюдение Ri 2 кОм.

Блок 6 временного разделения работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда на входах схемы находятся нулевые сигналы, триггеры 32 и 33 находятся в единичном состоянии, а на выходных шинах находятся единичные сигналы, так как на входы триггера 36 с выходов расширителей 35 и 34 поступают нулевые сигналы. Допустим, что на тактовый вход триггера 32 с выхода узла 13 поступил положитель- ный импульс. Этот импульс передним фронтом переводит триггер 32 в нулевое состояние. При этом на выходе расширителя 34 появляется единичный сигнал, который разрешает установку триггера 36 в нулевое состояние по прямому выходу. Нулевой сигнал с прямого выхода триггера 36, поступая на установочный вход триггера 32, возвращает его в единич Ное состояние На выходе расширителя 34 нулевой сигнал появляется с задержкой, определяемой параметрами схемы расширителя.

Таким образом, на прямом выходе триггера 36 формируется отрицательный импульс, длительностью .

На выходе дифференцирующего элемента формируется отрицательный сигнал с длительностью, меньшей i) и определяемой параметрами дифференцирующего элемента 37.

Аналогично работает цепочка триггер 32 - расширитель 34 - триггер 36 - дифференцирующий элемент 38.

Если во время формирования выходного сигнала цепочкой от входного синала одновременно с триггером 32 акже срабатывает и триггер 33 (т.е. при совпадении во времени вход ных импульсов), то сразу же после окончания формирования отрицательного сигнала на прямом выходе триггера 36 начинает формироваться импульс на инверсном выходе триггера 36.

При совпадении импульсов на двух установочных входах триггера 36, триггер 36 с равной вероятностью может установиться в одно из двух ус тойчивых состояний, что не сказывается на правильности счета количества изображений объектов.

Дифференцирующие элементы 38 и 37 введены для разнесения во времени заднего и переднего фронтов выходных импульсов, что предотвращает возникновение состязаний фронтов на входах 1 и -1 реверсивного счетчика.

Блок 2 квантования представляет собой пороговое устройство, задачей которого является преобразование пороговых сигналов в цифровую форму Предлагаемое устройство можно использовать для исследования подвижных многосвязных объектов без прилечения в этих целях, например, видемагнитофона .

Формула изобрет;ения

и блока квантования соединены соответственно с первым и вторым входами памяти, первый выход которог подключен к первому входу элемента ИЛИ и к первому входу блока временного разделения импульсов, выходы которого соединены с входами реверсивного счетчика, второй выход блока памяти подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму ьходу блока временного разделения импульсов.

оперативной памяти, третий и четнер- тый выходы узла управления через . зторой счетчик соединены с пто15ым пхо;5ом мультиплексора,,, пятый, шестой и седьмой вьгходы уз;;а упранленця подключены соответстненно к вторым, третьи;. и четвертым входам первого и второго узлов оперативной памяти, выходы которых являются соответст- венио вторым и первым пг гходами блока памяти, вторым входом которого являются объединенные пятые входы узлов оперативной памяти, восьмой и девять й выходы узла управления сое- .динены соответственно с третьим и четнерт 1м входами мультиплексора, десятЕ,) выход узла управления подключен к второму входу сумматора, одиипаДцатый выход узла управления через трети; счетчик соединен с пятым входом мультиплексора.

3, Устройство по п. 1, от л и - ч а ю 1Ц е е; с я тем, что узел управ леняя содержит с парного по четвертый одновиОраторы, первый и второй триггеры, первый, HTOpoii и третий элементы И, первый и ьторпй элеме ты НЕ. элемент И-ИК, ключ и формировател имнульсоЕ, вход которого является первым BXO/VOM узла управления, нер- вый выход формирователя - мпульсов является вос.мым выходом уп- равлег1пя и соединен с входами первог второго одновибраторов, второго эле- MCiiTa НЕ и с первиь и ,,ами триггеров, второй (;:о1;мирователя импульсов и выход второго элемента НЕ являютс I ооответс i aeHHo .ретьим и четвс рт.1ч ныxoд, узлл управления, иервь-й выход первого одпояибратора является де1. выходом узла управ- лепия и по;1кл;пчен i; первому входу третьего элемента И, выход ключа со- единен с вторым входом третьего элемента И и с входом первого НЕ дыход которого является пятым выходом узла упра 1лепия, второй выход певого одповибратора под1;лючен. к пер- вому входу второго элемента И и к 1зторому входу второго триггера, первый выход которого соединен с первым входом первого элемегта И, выход которого является одиннадпатым выходом узла управления и подключен к первому входу элемента И-НЕ, выход которого является седьмым выходом узла управления, объединенные вторые входы первого и второго элементов И являются вторым входом узла управления, второй выход второго триггера соединен с третьим входом второго элемента И, выход которого является вторым выходом узла управления и через третий одновибратор подключен к входу четвертого одновибратора, выход, которого является шестым выходом узла управления, выход третьего элемента И является десятым выходом узла управления, первый выход второго одновибратора соединен г вторым входом первого триггера, выход которого по/включен к второму входу элемента И-НЕ, второй выход второго одновибратора является первым выходом узла управления .

4, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, блок временного разделения импульсов содержит триггеры, расширители импульсов и дис}н})ерени,ирующие элементы, тактовые входы первого и второго триггеров являются соответственно первым и вторым входами блока временного разделения импульсов,выходы первого и втд- роГо триггеров соединены соответственно через первый и второй расширители импульсов с установочными входами третьего триггера,прямой выход третьего триггера подключен к установоч- ному входу первого триггера и к входу первого дифференцирующего элемента, инверсный выход третьего триггера соединен с установочным входом второго триггера и с входом второго дифферен- пирующего элемента,выходы дифференцирующих элементов являются выходами блока временного разделения импульсов информационные входы первого и второго триггеров заземлены.

Sitod

SnjiodJO noffZ

Шина кги

и,

on

Видеосигнал.