Устройство для выделения признаков при распознавании изображений объектов Советский патент 1989 года по МПК G06K9/36 

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройству для выделения признаков при распознавании изображений объектов, и может быть использовано при разработке систем технического зрения автоматов.

Цель изобретения состоит в повьше- нии надежности устройства.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок попарной выдачи элементов изображения; на фиг. 3 - блок формирования признаков изображения; на фиг. 4 - блок считывания изображения; на фиг. 5 - блок управления сдвигами; на фиг;. 6 - блок синхронизации; на фиг. 7 - узел считывания данных; на фиг. 8 - формирователь одиночных импульсов; на фиг. 9 - генератор импуль сов.

Устройство содержит матрицу 1 фотоприемных элементов, блок 2 разверт- ки изображения, блок 3 попарной вьщачи элементов изображения, блок 4-формирования признаков изображения, блок 5 считывания изображения, блок 6 управления сдвигами и блок 7 синхронизации.

На фиг. 1 также показаны входы 8, выходы 9, входы 10, выходы 11, входы 12, выходы 13, выходы 14 И 15, входы 16, выход 17, вход-18, группа 19 выходов, группа 20 входов, группы 21 и 22 выходов и входов 23 и 24, выход 25, входы 26 - 28, выходы 29 - 35, входы 36 - 46, выход 47, вход 48 и выходы 49.

Блок попарной выдачи элементов изображения (фиг. 2) содержит регист- -ры 50 и 51 сдвига, разрядные входы 52, информационные выходы 53, элемент ИЛИ 54 с входами 55 и 5.6 и выходом 57, сдвигающий вход 58 регистров и синхронизирующий вход 59 регистров.

4 СД

00

to

00

3149582

Блок формирования признаков изображения (фиг. 3) содержит счетчик 60 с синхронизирующим входом 61, элемент И 62 с входами 63 и выходом 64, счет- ньй вход 65 счетчика, ключи 66 с- входами 67 и выходами 68, выходы 69 счетчика, вход 70 ключей, элемент 71 задержки с входом 72 и выходом 73, вход 74 установки счетчика в ноль, JQ

Блок считывания изображения (фиг, 4) содержит первый 75 и второй 76 счетчики,входы 77 - 79 счетчиков, коммутатор 80 q входами 81 - 84, выходы 85 счетчиков, дешифратор 86 с 15 (Входами 87 и вьтодами 88, выходы 89 коммутатора, элемент ИЛИ 90 с входа- ми 91, выходы 92 счетчиков, триггер 93 с входом 94 и выходом 95, выход 96 элемента ИЛИ, элемент 97 задержки с 20 входом 98 и выходом 99, вход 100 триггера.

Блок управления сдвигами (фиг. 5) содержит регистр 101 с входами 102 - 104, счетчик 105 с входами 106, вы- 25 ходы 107 регистра, вход 108 счетчика, дешифратор 109 с входами 110, выходы i И 1 счетчика, первый элемент И I12 с входом 113 и выходом 114, вход 115 счетчика, второй элемент И 116 с од- 30 ним входом 117 и выходом 18, выход 119 дешифратора, элемент НЕ 120 с входом 121 и выходом 122, входы 123 и Л24 элементов И..

Блок синхронизации (фиг. 6) содер-з5 жит генератор 125 импульсов, формирователи 126 одиночных импульсов, узел (подблок) 127 памяти, узел (подблок) 128 считывания данныхs счетчик 129, выходы 130 и 131 генератора, вхо,цЫ 40 132 и 133 формирователя, выход 134j вход 135, выход 136, входы 137 и 138, выход 139, вход 140, выходы 141 и . 142, входы 143, вькодь 144 - 146,

Узел (подблок) считывания данных 45 (фиг. 7) содержит счетчики 147 и 148, дешифратор 149, ключи i50 и 151 и элемент 152 задержкид вход 153, выход 154, выходы 155, входа 156 - 1585

выходы 159, вход 160, выходы 161, gg

входы 162 и 163, вьЕходы 164, входы 165 и выход 166.

Формирователи одиночных импульсов (фиг. 8) содержат триггер 167, эле- i менты И 168 и 169, элемент ИЛИ 170, 55 с входами 171 и 172 и выходом 173, вход 174 триггера, входы 175 и 176 одного элемента И, выходы 177 и 1.78 входы 179 - 181, выходы 182 и 183.

Генератор импульсов (фиг. 9) содержит элементы 184, накопительный : элемент 185 (конденсатор) ,п резистор 186 и переключатель 187 с нормально замкнутыми 188 и нормально разомкнутыми 189 контактами.

Работа устройства начинается с проекти ования двумерного изображенр1я объекта на светочувствительную по- верхность матрицы 1, преобразующей его в соответствующую совокупность электрических сигналов, поступающих на выходы 9 (фиг. 1).

С включением питания генератор 125 начинает вырабатывать импульсы прямоугольной формы (фиг. 9). При нажатии переключателя 187 замыкаются его контакты 189. Появляющиеся при этом на выходе 130 импульсы, поступают на входы установки О всех блоков устройства, устанавливая тем самым их в исходное состояние (схема установки устройства в исходное состояние не показана }. При этом триггер 167 формирователя 126-1 также устанавливается в исходное состояние О, а исходное состояние триггеров 167 остальных формирователей 126-2 - 126-4 безразлично.

С отпусканием переключателя 187 размыкаются его контакты 189 и замыкаются контакты 188. В результате очередной (первый) импульс генератора 125 с его выхода 131 поступает на вход 133 формирователя 126-1. Этот импульс через подготовленный элемент И 168 Проходит на вьгход 134 формирователя 126-1 и далее - на вход 135 узла 128 и выход 30 блока 7. По переднему фронту этого импульса в ysfte 128 откшочаются ключи 150, в результате чего разрядные выходы 155 двоичного счетчика 147 оказываются подключенными к адресным входам 143 подблока 127 (фиг. 6 и 7), что приводит к считыванию информации (многоразрядного слова) по адресу (исходное состояние счетчика 147 равно О).

Считанная информация появляется одновременно на всех выходах 144г146 подблока 127. Информация с подблока 127 через выходы 2J блока 7 и входы 23 блока 5 поступает на разрядные входы 79 счетчика 75. Информация с выходов 145 подблока 127 через выходы 22 блока 7 и входы 24 блока 5 поступает на разрядные входы 79 счетчика 76. Информация с выходов 144 подЙлока 127 через выходы 19 блока 7 и входы 20 блока 6 поступает на разряд- Hbie входы 102 регистра 101 . Импульс с выхода 30 блока 7 поступает через вход 78 разрешения записи двоичных счетчиков 75 и 76 блока 5, а через вход 43 блока 6 - на вход 104 разрешения записи регистра 101. По заднему фронту указанного импульса осуществляется запись информации в соответствующие счетчики 75 и 76 и регистр 101 .

Одновременно по заднему фронту импульса на выходе 178 элемента 168 происходит установка в 1 триггера 167 формирователя 126-1 и установка в О триггера 167 формирователя 126-2.

дов 85 счетчика 76 к нходам 87 дешиф- ратора 86. Последний дешифрует состояние счетчика 76, в результате чег о на выходе 88 формируется уровень, поступающий на один из входов 16 блока 2. Это, в свою очередь, приводит к считыванию информации с фотоприемных элементов матрицы 1 с заданным

номером. Считанная информация через блок 2 поступает на входы 10 блока 3 и далее - на разрядные входы 52 регистров 50 и 51.

По заднему фронту импульса на вхоД6 39 происходит запись указанной информации в регистр 51. Импульсом на входе 46 пррисходит перезапись информации с регистра 101 в счетчик 105 (с сохранением информации в ре

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам ввода и обработки оптических изображений. Цель изобретения состоит в повышении надежности устройства. Это достигается путем сравнения исходного и смещенного изображений по столбцам, что обеспечивается введением первого и второго регистров сдвига, элемента ИЛИ, а также новых функциональных связей между блоком считывания изображения и блоками синхронизации, управления сдвигами и формирования признаков изображения. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Следующий (второй) импульс генера- 20 гистре 101).

тора 125 проходит через подготовлен- Следующий (четвертьп О импульс ный элемент 169 формирователя 126-1, генератора 125 происходит через эле- через элемент 168 формирователя 126-2 менты 169 формирователей 126-1 - и далее с его выхода 135 поступает на 126-3 и далее через выход 34 блока 7 вход 44 блока 5 и на вход 38 блока 3. 25 и вход 41 блока 6 поступает на входы

113, 124 элементов И 112 и 116.

Если содержимое счетчика 105 отлично от нуля, на выходе 119 дешифратора 109 действует сигнал О, в ре- 30

По переднему фронту импульса на входе 44 происходит подключение с помощью коммутатора 80 разрядных выходов 85 счетчика 75 к входам 87 дешифратора 86. Последний дешифрует состояние счетчика 75, в результате чего на его выходе 88, формируется уровень, поступающий на вход 16 блока 2 развертки. Это, в свою очередь, приводит к считыванию информации со столбца фотоприемных элементов матри- ЦЬ1 1 с заданным номером. Счита1шая информация через блок 2 развертки поступает на входы 10 блока 3 и далее - на разрядные входы 52 регистров 50 дд и 51,

По заднему фронту импульса с входа 38 происходит запись указанной инфор35

зультате чего запирается элемент И 116 и оказывается подготовленным к пропусканию импульсов элемент И 112. Импульс с выхода 114 последнего через выход 17 блока 6 и вход 18 блока 3 поступает на вход 58 регистра 51, осуществляя сдвиг записанной в нем информации на один разряд вверх. По заднему фронту импульса с выхода 114 элемента И 112 происходит вычитание 1 из содержимого счетчика 105.

Следующий (пятый ) импульс генераг1 тора 125 проходит через схему устройства аналогично четвертому импульсу.

сдвигая на один разряд содержимое ре

II I М

из содержимации- в регистр 50. Одновременно по

заднему фронту импульса на выходе 178 . ги стра 51 и вычитая элемента 168 происходит установка в мого счетчика 105. 1 триггера 167 формирователя.126-2 Такой процесс продолжается до тех и установки в О триггера 167 форми- пор, пока содержимое счетчика 105 не рователя 126-3.станет равным нулю. В результате за Следующий (третий) импульс генера- 50 пирается элемент И 112 и открывается тора 125 проходит через элементы 169 элемент И 116. Очередной импульс с формирователей 126-1 и 126-2, элемент 168 формирователя 126-3, выход 32

входа 41 блока 6 через элемент И 116 выход 47 блока 6 и вход 48 блока 7 поступает на вход 133 формирователя сг 126-4 и далее через подготовленный .элемент И 168 проходит на выход 35 блока 7. Этот импульс с входа 42 блока 4 поступает на вход 6 счетчика 60. При этом, если в верхних разря7 и поступает на вход 45 блока вход 39 блока 3 и на вход 46 6..

переднему фронту импульса на 45 происходит подключение с покоммутатора 80 разрядных выхоЕсли содержимое счетчика 105 отлично от нуля, на выходе 119 дешифратора 109 действует сигнал О, в ре- 0

д

5

зультате чего запирается элемент И 116 и оказывается подготовленным к пропусканию импульсов элемент И 112. Импульс с выхода 114 последнего через выход 17 блока 6 и вход 18 блока 3 поступает на вход 58 регистра 51, осуществляя сдвиг записанной в нем информации на один разряд вверх. По заднему фронту импульса с выхода 114 элемента И 112 происходит вычитание 1 из содержимого счетчика 105.

Следующий (пятый ) импульс генераг1 тора 125 проходит через схему устройства аналогично четвертому импульсу.

сдвигая на один разряд содержимое реII I М

из содержиги стра 51 и вычитая мого счетчика 105. Такой процесс продолжается до тех пор, пока содержимое счетчика 105 не станет равным нулю. В результате запирается элемент И 112 и открывается элемент И 116. Очередной импульс с

входа 41 блока 6 через элемент И 116, выход 47 блока 6 и вход 48 блока 7 поступает на вход 133 формирователя 126-4 и далее через подготовленный элемент И 168 проходит на выход 35 блока 7. Этот импульс с входа 42 блока 4 поступает на вход 6 счетчика 60. При этом, если в верхних разрядах регистрор 50 и 51 хранятся 1, благодаря совпадению на элементе И 62 происходит добавление 1 в содержимое счетчика 60. Пи заднему фрон- ;ту импульса с выхода 178 элемента И ; I168 происходит переключение тригге- :ра 167 формирователя 126-4 в состоя- ние 1.

I Последующий импульс генератора 125, аналогично предыдущему, проходит через элемент. И 116 блока 6, вход 133 формирователя 126-4 и через подготовленный элемент И 169 и выход 33

блока 7 поступает на вход 40 блока 3, 15 логично описанному, считывание инфоросуществляя одновреме нный сдвиг на один разряд вверх записанной в ре- гистрах 50 и 51 информации. По заднему фронту импульса на выходе 183 элемации в регистр 51 со столбца фотоприемных элементов матрицы 1, номер которого соответствует коду, хранящемуся в счетчике 76. Одновременно в

мента И 169 в содержимое счетчика 12920 счетчик 105 вновь заносится содержи- добавляется 1, а триггер 167 формирователя 126-4 переключается вновь в

мое. регистра 101.

В дальнейшем, аналогично описанному, осуществляются сдвиги информации в регистрах 50 и 51 и сравнение их содержимого на элементе И 62. Результаты сравнения добавляются в содержимое счетчика 60.

; состояние О . В результате следую- : щий импульсгенератора 125 аналогич- ; ным образом проходит на выход 134 25 формирователя 126-4 и разрешает добавление 1 (если она действует на входе 65) в содержимое счетчика 60 блока 4. По заднему фронту указанного импульса триггер 167 формировате- 30 ля 126-4 переключается в состояние 1, в результате чего вновь осуществляется сдвиг на один разряд содержимого регистров 50 и 51; в содержимое счетчика 129- добавляется 1, а 5 триггер 167 формирователя 126-4 переводится в состояние О и т.д.

Такая поочередная вьщача управляющих импульсов на выходе 134, 136 формирователя 126-4 продолжается до тех 40 пор, пока информация в регистрах 50 и 51 полностью не выдвинется через выходы 53, С поступлением на счетчик 129 очередного импульса последний автоматически возвращается в исходное 45 состояние О, в результате чего на его выходе 139 переполнения формируется сигнал, добавляющий по 1 в содержимое счетчиков 75 и 76 блока 5 и

В дальнейшем, аналогично описанн му, осуществляются сдвиги информаци в регистрах 50 и 51 и сравнение их содержимого на элементе И 62. Резул таты сравнения добавляются в содерж мое счетчика 60.

Такой процесс считывания информа ции со столбцов фотоприемных элемен тов матрицы 1 продолжается до тех пор, пока не произойдет переполнени одного из счетчиков 75 или 76 блока 5 . В результате на одном из их вы ходов 92 формируется сигнал перепол нения, поступающий на вход 91 элеме та .ИЛИ 90 и далее на вход 94 устано ки

ключается в состояние ванный при этом на его выходе 95 си нал задерживается на элементе 97 и далее по входу 100 вновь возвращает триггер 93 в исходное состояние О Такая работа триггера 93 и элемента 97 задержки блокирует поступление н выход 25 второго подряд импульса в случае одновременного переполнения обоих счетчиков 75 и 76, а сформированный таким образом на выходе 95 триггера 93 импульс поступает на вхо

I триггера 93, Последний пере 1. Сформиро

возвращающий триггер 167 формировате-гг, .Ды установки О обоих счетчиков 75

ля 126-2 в состояние О , В результате очередной импульс генератора 125 поступает на выход 134 формирователя 126-2 и далее через выход 31 блока 7 поступает на вход 44 блока 5 и на вход 38 блока 3. Тем самым, ана-; описанному, происходит счи-i тывание информации (в регистр 50) со столбца фотоприемных элементов мат-:

55

и 76 и через выход 25 блока 5 посту пает на вход 27 блока 4, на вход 28 блока .6 и на вход 26 блока 7. В результате в блоке 4 происходит выдач содержимого счетчика 60 на выходы .1 устройства. После этого задержанный в элементе 71 импульс устанавливает счетчик 60 в О. В блоке 6 импульсом на входе 28 регистр 101 также у

рицы 1, номер которого соответству- ет коду, хранящемуся в счетчике 75.

По заднему фронту импулйса на выходе 178 элемента И 168 происходит установка в 1 триггера 167 формирователя 126-2 и установка в О триггера 167 формирователя 126-3, В результате очередной импульс генератора 125 проходит на выход 134 формирователя 126-3 и далее через выход 32 блока 7 поступает на вход 45 блока 5, на вход 39 блока 3 и на вход 46 блока 6. Тем самым обеспечивается, анамации в регистр 51 со столбца фотоприемных элементов матрицы 1, номер которого соответствует коду, хранящемуся в счетчике 76. Одновременно в

счетчик 105 вновь заносится содержи-

мое. регистра 101.

В дальнейшем, аналогично описанному, осуществляются сдвиги информации в регистрах 50 и 51 и сравнение их содержимого на элементе И 62. Результаты сравнения добавляются в содержимое счетчика 60.

Такой процесс считывания информации со столбцов фотоприемных элементов матрицы 1 продолжается до тех пор, пока не произойдет переполнение одного из счетчиков 75 или 76 блока 5 . В результате на одном из их выходов 92 формируется сигнал переполнения, поступающий на вход 91 элемента .ИЛИ 90 и далее на вход 94 установки

ключается в состояние ванный при этом на его выходе 95 сигнал задерживается на элементе 97 и далее по входу 100 вновь возвращает триггер 93 в исходное состояние О. Такая работа триггера 93 и элемента 97 задержки блокирует поступление на выход 25 второго подряд импульса в случае одновременного переполнения обоих счетчиков 75 и 76, а сформированный таким образом на выходе 95 триггера 93 импульс поступает на триггера 93, Последний пере 1. СформироДы установки О обоих счетчиков 75

и 76 и через выход 25 блока 5 поступает на вход 27 блока 4, на вход 28 блока .6 и на вход 26 блока 7. В результате в блоке 4 происходит выдача содержимого счетчика 60 на выходы .14 устройства. После этого задержанный в элементе 71 импульс устанавливает счетчик 60 в О. В блоке 6 импульсом на входе 28 регистр 101 также ус.танавливается в состояние О, Импульсом на входе 26 происходит выдача содержимого счетчика 147 через ключи 151 на выходы 49 устройства. Задержанный импульс, с выхода 154 элемента 152 добавляет 1 в содержимое счетчика 147 и вычитает 1 из содержимого счетчика 148. Одновременно импульсом на входе 26 происходит уста- новка в О триггера 167 формирователя 126-1.

Следующим импульсом генератора 125 происходит считывание данных с подблока 127 и запись их, соответствен- но, в счетчики 75 и 76 и регистр 101, В дальнейшем функционирование устройства происходит аналогично описанно- му. Каждый цикл его работы заверша-- ется выдачей на выходы 14 и 19 текущих данных и вычитанием 1 из содержимого счетчика 148. После вычитания

из последнего 1 его содержимое становится равным О, что приводит к формированию управляющего сигнала на выходе 166 дешифратора 149, свидетельствующего об окончании формирования признаков данного изображения, В зав-исимости от конкретного применения и исполнения устройства данньм сигнал может быть использован для останова устройства, для организации начала формирования признаков нового изобра- ясения и т.п.

Таким образом, принцип выделения признаков в предложенном устройстве основан на сравнении исходного и смещенного изображений по столбцам, Бла- горадя этому отпадает необходимость наличия в схеме устройства блока/одномерных и особенно блока двумерных регистров сдвига. Достаточно иметь два регистра (другими Словами,в предложенном устройстве блок одномерных регистров вырожден в регистр 50,а блок двумерных регистров - в регистр 51), Это приводит к с тцественному уп- рощению схемы устройства, а следовательно, к повышению его надежности.

Отсутствие в схеме устройства блоков одномерных и двумерных регистров сдвига приводит к упрощению блока формирования призна1 ов изображе- ния, к упрощению блока управления сдвигами (не требуется подблок сравнения кодов) и упрощению блока управления и синхронизации (уменьщается требуемое количество управляющих вхидов и выходов), что также способствует повышен) надежности устройства,

Формула изобретения

o

5

0

5

0

5

0

5

5

соединен с седьмым выходом блока синхронизации, а выход подключен к одному информационному входу блока формирования признаков, второй ре- гистр сдвига, информационные входы которого соединены с выходами блока | развертки изображения, синхронизирующий вход подключен к четвертому выходу блока синхронизации, а выход соединен с другим информационным входом блока формирования признаков изображения, и элемент ИЛИ, входы которого подключены к седьмому выходу блока синхронизации и второму выходу блока управления сдвигами, а выход соединен с входом управления сдвигом второго регистра сдвига, при этом информационные входы первой и второй групп

блока считывания изображения подключены к выходам второй и третьей групп блока синхронизации соответственно, выходб четвертой группы которого являются синхронизирующими выходами устройства, а вход управления считыванием блока формирования признаков изображения и установочный вход блока управления сдвигами подключены к выходу блока считывания изображения.

2, Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок формирования признаков изображения содержит элемент И, входы которого являются информационными входами блока, а выход соединен со счетным входом счетчика, синхронизирующий вход которого является входом разрешения записи блока, установочный вход подключен к выходу элемента задержки, а вы- ходы соединены с информационными входами ключей, управляющий вход которых является входом считывания блока,.va выходы ключей являются информационными выходами блока, при этом вход элемента задержки подключен к входу счи- тывания блока.

фа&г

,

52

Ш

50

51

59

52

58

f7 ST

56

0 о

38f8

0us.2

S5

I

39

Фиг.

l-.

о

Фi/г.6

j,7

ц

j TLrffLIr

fesi

Составитель А.Романов Редактор А.Шандор Техред Л.Олийнык Корректор А.Козориз

Заказ 4269/48

Тираж 668

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская яаб„, д. 4/5

т

ш

tso

т

т

0uf.8

rS7 f89

1

/SO

/ЗГ

Г88

Фы9.9

Подписное