Устройство интерполяции для отображения графической информации Советский патент 1989 года по МПК G06T3/00 

LzJfQ

«Я

С

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для геометрических преобразований цифровых изображений, получаемых с помощью оптико-электронных приборов с конической разверткой пространства предметов. Целью изобретения является повышение качества изображения за счет устранения геометрических и яркостных искажений при его преобразовании. Устройство содержит четыре элемента 1, 6, 19, 22 задержки, пять блоков 2, 15, 21, 25, 27 памяти, два коммутатора 3, 26, блок 4 коммутаторов, два блока 5, 16 вычитания, генератор 7 тактовых импульсов, счетчик 8, схему 9 сравнения, два умножителя 10, 18, два суматора 11, 20 элемент ИЛИ 12, два сдвиговых регистра 13, 14, регистр 17, триггер 23, элемент И 24, кольцевой счетчик 28, дешифратор 29, кольцевые регистры 30, ключи 31. 3 ил.

Фиг. г

ния за счет устранения геометрических и яркостных искажений при его преобразовании,. Устройство содержит четыре элемента 1, 6, 19, 22 задержки, пять блоков 2, 15, 21, 25, 27 памяти, два коммутатора 3, 26, блок 4 коммутаторов, два блока 5, 16 вычитания, генератор 7 тактовых имИзобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть использовано для геометрических преобразований цифровых изображений, получаемых с помощью оптико- электронных приборов с конической разверткой прост- ранства предметов.

Цель изобретения - повьппение качества изображения за счет устранения геометрических и яркостных искажений при его преобразовании.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - схема кольцевого регистра; на фиГоЗ - схема второго коммутатора

Устройство содержит (фиг. 1) пер-- вый элемент 1 задержки, первый блок 2 памяти, первый коммутатор 3, блок 4 коммутаторов, первый блок 5 вычитания, второй элемент 6 задержки, ге- нератор 7 тактовых импульсов, счет- чик 8s схему 9 сравнения, первый умножитель 10, первый сумматор 11, элемент ИЛИ 12, первый 13 и второй 14 сдвиговые регистры, второй блок 15 ( памяти, второй блок 16 вычитания, параллельный регипто 17, второй умножитель 18, третий, элемент 19 задержки, второй сумматор 20, третий блок 21 памяти, четвертый элемент 22 задержки, триггер 23, элемент И 24, четвертый блок 25 памяти, второй коммутатор 26, пятый блок 27 памяти, кольцевой счетчик 28, дешифратор 29, кольцевые регистры 30 и ключи 31.

Кольцевой резистор (фиг.2) обра- .зуют сдвиговый регистр 32, элемент ИЛИ 33, элемент И 34 и элемент НЕ 35

Коммутатор 26 (фиг.З) включает счетчик 36, дешифратор 37, элементы И 38 и элемент ИЛИ 39.

Элемент 1 задержки имеет время задержки, равное периоду следования видеосигналов uto Элемент 6 задержки имеет время задержки, равное вре

пульсов, счетчик 8, схему 9 сравнения, два умножителя 10, 18, два сумматора 11, 20, элемент ИШ 12, два сдвиговых регистра 13, 14, регистр 17j триггер 23, элемент И 24, кольцевой счетчик 28, дешифратор 29, кольцевые регистры 30, ключи-31. 3 ил.

0

5

Q . Q 5

0

5

мени обработки видеосигналов в блоках 5 и 10о Элемент 22 задержки имеет время задержки,- кратное периоду следования строчных синхроимпульсов Tj.- - (m -1)Тр, элемент 19 задержки имеет время задержки, равное времени обработки видеосигналов в блоках 16 и 18. Блоки 15, 21 и 27 памяти выполнены циклическими, что обеспечивает многократное последова тельное считывание записанных в них предварительно массивов N , К)(. , Л соответственно. Лпя предварительной записи указанных массивов блоки 15, 21 и 27 имеют специальный вход (на фиг не показан) Сдвиговый регистр 13 со- . держит два связанных последовательных регистра. При этом первый выход сдвигового регистра 13 соединен с разрядами целой части чисда, записанного в первый регистр Второй выход сдвигового регистра 13 связан с разрядами дробной части числа, записанного во второй регистр Сдвиговый регистр 14 состоит из (n+l) регистрово Первым входом сдвигового регистра 14 является вход его первого регистра. Выходом сдвигового регистра 14 является выход его последнего регистра. Сдвиговый регистр 32 содержит п регистров. Емкость счетчика 36 равна т. Элемент ИЛИ 39 имеет m входов Коль- цевы.е регистры 30 имеют емкость, равную NO, причем выходы блока 30 соединены с соответствующими входами второго коммутатора 26 Значение m определяется на единицу большим, чем число строк выходного изображения, которые содержат информацию одного скана оптико-электронного прибора Максимальное значение счетчика 28 равно (m-l). Признак соответствия текущего преобразованного по строке и по кадру отсчета номеру строки выходного изображения, выставленного на выходе счетчика 28, рассчитывают по формуле

U; int(L; - L-, ),

где LO О, причем АХ О

и

1 ;

Значение Д; О означает, что 1-й видеосигнал принадлежит той же строке выходного изображения, что.и (i- -1)-й, U; 1 - с номером на единицу больше, а и;, с номером на единицу меньше Дешифратор 29 выполнен так, что при поступлении значения О из счетчика 28 он открывает т-й ключ 31,

При ионической развертке пространства предметов траектория визирного луча в плоскости изображения пред ставляет собой в общем случае кривую второго порядка, близкую к эллипсу

При этом развертка по строке осуществляется с помощью сканирующего элемента с постоянной угловой скоростью вращения сОц, , а развертка по кадру - за счег поступательного перемещения оптико-электронного прибора со скоростью W, Фоторегистрацйя полученных видеосигналов должна производиться синхронно и синфазно процессу формирования исходного изображения. Однако эти синхронность и синфазность не всегда:могут быть обеспечены вследствие ряда, технических причин (погрешность изготовления юстировки оптических деталей, произвольная ориентация оптико-электронного прибора при формировании изображения и т.До), что приводит к заметным геометрическим и яркостным искажени,ям получаемых изображений. Поэтому для повьш1ения качества сканерных изображений осуществляют их геометрическое преобразование к ортогональной проекции, Тое видеосигнал, соответствующий дуговому растру, трансформируют в видеосигнал, соответствующий линейно-строчному растру, образующему сетки с квадратными ячейками и. X Y путем интерполяционного восстановления значений видеосигналов в узлах сетки. Используя формулу линейной интерполяции по стро ке (по оси Y) и по кадру(п6 оси Х), т.ео

Б„.. -ь (BKJ,J- BNJ. Y;l В + (В.,. - В , )К, Ь

х,1,, , ь; J

0

5

где N - номер видеосигнала в дуговой строке;

номер видеосигнала в ду- говом столбце; 1,2,.ф.п - номер видеосигнала в линейной строке; 1,2,о..1 - номер видеосигнала в линейном столбце; исходные видеосигналыJ преобразованные по строке видеосигналы; преобразованные по строке и по кадру видеосигналы;

L- 1

ti

u

xij

0

К,., KX;

5

К

V;

0

5

0

К.,

Л1

N;

L; где int

ut

N -коэффициенты интерполяции по строке и по кадру соответственно, при этом

N; - int(N;)i L; - int(L;); ( -Cfo)/(Wtfut) + 1;

&X-,/(W TCK) + 1

начальный угол поворота сканера;

оператор выделения целой части действительного числа;.

период квантования (выборки) видеосигналов; 1-е значение угла поворота сканирующего элемента; количество видеосигналов в строке исходного изображения , причем

&t (И„ -l)j Х -2Lf,W/(tti);

;

arctg(),

2 З

где С, (a,,Y; + .} -К; С ( + )-R; Cj -Zo(a,,Y; + Y; R sincf - UX(i - 1); ЛХ; W(i - I)-Zo(a,,X,+a,,jY,4+ a,,Z. )/(аз, +

+ а„

X

R coscp; j Y, R sinLf; .

- 2

0)

Z - расстояние от центра проек- тарования до плоскости пред- метов;

Z - картинное расстояние; 2 - коэффициент использования развертки;

ГА - матрица поворотов ОЭП

35

получим значение преобразованного видеосигнала В.., фоторегистрация которого значительно проще, чем исходного. Поэтому преобразованное по 20 предпагаемому алгоритму и зарегист- .рированное изображение свободно от геометрических и яркостных искажений, П1рисущих исходному изображению

Устройство работает следующим об- 25 разом.

В исходном состоянии в блоке 2 поочередно записан исходный фрагмент изображения Счетчики 8 и 28 обнулены. Коммутаторы 3 и 26 и блок 4 зак- о рыты. Генератор 7 тактовых импульсов отключен, сдвиговые регистры 13 и 14, регистр 17 и кольцевые регистры 30

обнулены. В блоке 15 записан массив из п значений N;, В блоке 21 записан массив из п значений Kjc о В блоке 27 записан массив из п значений Д;,

При включении блока 2 на воспроизведение с его выхода построчно последовательно поэлементно на вход .,. коммутатора 3 поступают цифровые видеосигналы с частотой f в I/At, С второго выхода блока 2 строчные синхроимпульсы поступают через эле- йент 22 задержки на вход триггера 23, на второй вход элемента И 24;, на вход генератора 7 тактовых импульсов, который запускается для формирования п импульсов с частотой fg, благодаря чему обеспечивается перезапись строки обработанного изображения- ,из коммутатора 26 в блок 25,на первый вход элементаИЛИ 12, с выхода которого они поступают на управляющий вход блока 15, обеспечивая этим считывание из блока 15 и запись через первый вход сдвигового регистра 13 в его первый регистр значения N), Выходные импульсы генератора 7 тактовых

0

5

35

0

5

о

.,.

импульсов поступают на вход счетчика 8, который подсчитывает количество поступивших импульсов i на вторые входы кольцевых регистров 30, обеспечивая сдвиг записанных там значений обработанного видеосигнала, на второй вход сдвигового регистра 14, обеспечивая задержку видеосигнала на период следования строки, и на вход блока 27 памяти, благодаря чему осуществляется синхронизация поступления отсчета на входы ключей 31 и считывания признаков соответствия &; из блока 27 С выхода счетчика 8 текущее значение числа импульсов постоянно поступает на первый вход схемы 9 сравнения, на второй вход которой поступает значение целой части int(N;) числа, записанного в первый регистр сдвигового регистра 13 с первого выхода этого регистра При равенстве значений на обоих входах схемы 9 сравнения на первом и втором выходах последней формируются управляющие импульсы различной длительности При этом на первом выходе формируется управляющий импульс, равный по длительности 2/fg,T.e, равный периоду следования двух видео- сигналов. На втором выходе формируется импульс половинной длительности, т.е. равный длительности периода следования одного видеосигнала, С перво-, го выхода схемы 9 сравнения импульс поступает на управляющий вход коммутатора 3 и открывает его на время длительности управляющего импульса, т,ео на время периода следования двух видеосигналов (i-ro и (i+l)-ro), С выхода открытого ключа 31 видеосигналы В ,: и В последовательно поступают на первьй вход блока 4о С второго выхода схемы 9 сравнения импульс поступает на вторые входы блока 4 и элемента ИЛИ 12 к на управляющие входы сдвигового регистра 13 и блока 2I, обеспечивая считывание и запись очередного i-ro значения коэффициента Kj; в регистр 17, Управ- ляющий импульс также обеспечивает сдвиг на один элемент содержимого сдвигового регистра 13, т,е, перезапись числа N с его первого регистра Бо второйо С выхода элемента ИЛИ 12 импульс поступает .на управляющий вход блока 15, благодаря чему очередное значение - число N -. - считывается из блока 15 и записывается

в первый регистр сдвигового регистр 13, Происходит поступление управляющего импульса на второй вход блока а второго видеосигнала Bj. -на второй выход блока 4, С .первого выхода блока 4 N;-й видеосигнал через элемент 1 задержки, задерживающий на период следования видеосигнала t, поступает через элемент 6 задержки, в котором задерживается на время обработки видеосигналов в блоках 5 и 10, на первый вход сумматора 11 и на первый вход блока 5 вычитания одновременно с поступлением на его второй вход -го видеосигнала Выходной сигнал (.-B;; )блока 5 вычитания поступает на первый вход умножителя 10, на второй вход которого поступает дробная часть числа Wj ,Тое. коэффициент Ку, с второго выхода сдвигового регистра 13, Выходной сигнал (В,

, -В,

Ку,

Ni,, У«ножителя 10 поступает на второй вход сумматора 11, где суммируется с соот ветствующим значением В|()., , С выхода сумматора 11 частично обработанный видеосигнал Ву поступает непосредственно на первый вход блока 16 вычитания и через регистр 14,-в котором задерживается на время периода следования строчных синхроимпульсов, т.е. на период следования строк изображения, на второй вход блока 16 вычитания, в котором вычис- ляется значение (Ву. . - Ву,,, ), и через элемент 19 задержки где задерживается на время обработки видеосигналов в блоках 16 и 18, и на второй вход сумматора 20 о С выхода блока 16 вычитания видеосигнал (Ву. . - By.j ) поступает на первый вход умножителя 18, на второй вход которого с выхода регистра 17 поступает i-e значение коэффициента К,(... Выходной сигнал (Ву. |. - By. |,) Ку. умножителя 18 поступает на второй вход сумматора 20, где суммируется с соответствующим значением By.L.. С выхода сумматора 20 обрабо- танный видеосигнал By-- поступает на входы ключей 31. Код номера строки выходного изображения, соответствующий текущему значению обработанного видеосигнала, формируется в счетчике 28 на основе поступающего на его вход значения Д; и текущего ;.значения счетчика 28 и поступает на вход дешифратора 29, где преобразуется в позиционный код Значение 1 на J-M выходе, который соответствует номеру строки выходного изображения, дешифратора 29 открывает соответствующий ключ 31j и обеспечивает прохождение и запись преобразованного видеосигнала в j-й кольцевой регистр 30; о Поступивший видеосигнал записывается в первую ячейку регистра 30j и перемещается по регистру 30: со скоростью поступления импульсов из генератора 7 тактовых импульсов Последняя ячейка регистра 30; соединена с j-м входом коммутатора 26, поэтому видеосигнал, поступивший в j-й регистр 30 задерживается на (J-K) периодов сканирования, где К - номер текущей обработанной дуговой строки исходного изображения Таким образом, регистры 30 обеспечивают формирование строки выходного изображения максимум за (т-1).периодов сканирования. После записи первой дуговой строки в регистры 30;( производится считывание первой строки выходного линейно-строчного изображения из регистра 30. Считывание начинается после прихода синхроим- пульса очередной строки, который нос. тупает на второй вход элемента И 24, Синхроимпульс первой строки, пройдя элемент 22 задержки, опрокидывает триггер 23, значение 1 на выходе которого после этого постоянно поступает на первый вход элемента И 24. Поэтому очередной синхроимпульс, поступивший на второй вход элемента И 24, проходит через него и поступает.на управляющий вход коммутатора 26, который в этом случае соединяет свой первый вход со своим выходом и подает на третий вход первого кольцевого регистра 30., сигнал 1. Благодаря этому обеспечивается считывание содержимого именно с выхода первого кольцевого регистра 30 Во время считывания первой строки выходного изображения происходит распределение видеосигналов т-й дуговой строки в регистры После записи т-й дуговой строки с приходом очередного синхроимпульса строки на выходе элемента И 24 образуется 1 и коммутатор 26 соединяет второй вход со своим выходом, а также обеспечивает аналогично ранее описанному режиму работы считывание обработанных видeocи нaлoв из второго

1115257

кольцевого регистра (с его выхода), Во время считывания второй строки обработанного изображения происходит распределение (т-И)-й дуговой стро- с ки входного изображения по регистрам , 30 и т,До

Форм у. л а изобретен и я

10

Устройство интерполяции для отоб ажения графической информации, со- еркащее первый блок памяти, вход которого является информационным входом устройства, первый выход сое- с

инен с информационным входом первого коммутатора, выход запускающих мпульсов устройства соединен с вхоом запуска генератора тактовых имульсов, с первым входом элемента ИЖ 20 входом второго блока памяти, выход генератора тактовых импульсов соедиен со счетным входом счетчика, выход счетчика соединен с первым входом схемы сравнения, выход третьего бло- 25 ка па мяти соединен с .входом первого сдвигового регистра, первый выход которого соединен с вторым входом схемы сравнения, второй выход которой соединен с первым входом первого ум- jO ножителя, первый выход схемы сравнения соединен с управляющим входом первого коммутатора, второй выход

схемы сравнения соединен с управляющим входом блока коммутаторов, вторым входом элемента ИЛИ, с управляющим входом первого сдвигового регистра и с управляющим входом четвертого блока памяти, выход элемента I UM соединен с входом третьего бло- .Q ка памяти, выход первого коммутатора соединен с информационным входом блока коммутаторов, первый выход блока коммутаторов соединен с входом, -первого элемента задержки, вто- «с рой выход блоки коммутаторов соеди- иен с первым входом первого блока вычитания, выход первого элемента задержки соединен с вторым входом первого блока вычитания и с входом вто- 0 рого элемента задержки, выход первого блока вычитания соединен с вторым входом первого блока умножения, выход первого блока умножения соединен с первым входом первого суммато- 5 ра,, выход второго элемента задержки соединен с вторым входом первого сумматора, выход первого сумматора сое35

с

0

с

20

25 jO

.Q «с 0 5

35

1712

динен с первым входом второго блока вычитания, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения и с информационным входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, информационный выход вертого блока памяти соединен с входом регистра, выход которого соединен с вторым входом второго умножителя, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, о т л и - чающееся тем, что, с целью повышения качества изображения за счет устранения геометрических и яр- костных искажений, в него введень второй сдвиговый регистр, четвертый элемент задержки, триггер, элемент И, второй коммутатор, пятый блок памяти, кольцевой счетчик, дешифратор, т-ключей, т-кольцевых регистров, где га а+, а - число строк выходного изображения, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом второго сдвигового регистра, с управляющим входом пятого блока памяти и тактовыми входами т- кольцевых регистров, выход запускаю- ПД1Х импульсов первого блока памяти соединен с входом четвертого, элемента задержки и первым входом элемента И, выход четвертого элемента задержки соединен с входом триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход элемента И соединен с входом второго коммутатора, выход которого соединен с входом второго блока памяти, выходы группы второго коммутатора соединены с управ ляющими.входами m кольцевых регистров, информа ционные выходел которых соединены с входами второго коммутатора, выход пятого блока памяти соединен с входом кольцевого счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, выходы дешифратора соединены с управляющими входами m ключей, информационный выход второго сумматора соединен с информационными входами m ключей, выходы m ключей соединены с входами m кольцевых регистров, выход первого сумматора соединен с информационным входом второго сдвигового регистра, выход второго сдвигового регистра соединен с входом второго блока вычитания и вторым входом третьего элемента задержки.

iJ

фиг.г