Устройство для выделения признаков изображения Советский патент 1990 года по МПК G06K9/36 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке зрительных сенсоров роботов.

. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Сущность изобретения заключается в принятии решения о значении признака на основе предварительного логического анализа значений центрального и смежных ему элементов.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 - схема блока выделения элементов изображения; на фиг.З -; схема блока сравнения смежных элементов изображения; на фиг.4 - схема блока формирования признаков изображения; на фиг.5 - схема блока считывания изображения; на фиг,6 - ске- ма блока анализа центрального и смежных элементов изображения; на фиг.7 - схема блока синхронизации; на фиг.8 -

взаимное положение центрального и смежных элементов изображения.

Устройство содержит (фиг.1) матрицу i фотоприёмных элементов.блок 2 вьщеления элементов изображения, блок 3 сравнения смежных элементов изображения, блок 4 формирования признаков изображения, блок 5 считывания изображения, блок 6 анализа центрального и смежных элементов изображения и блок 7 синхронизации,

Матрица 1 состоит из фотоприемных элементов, где М - количество столбцов; N - количество строк матрицы.

Блок 2 выделения элементов изобра жения (фиг.2) содержит сдвиговые регистры 8-10 по (N + 1) разрядов каждый. Блок 2 обеспечивает последовательное вьщеление очередных центрального и окружающих его восьми смежных элементов изображения.

(Л

с

ел

;о

|ik

01 ю

ш

5

Блок 3 сравнения смежных элементов изображения (фиг.З) -содержит . восьмиразрядный сдвиговьй регистр И и первый элемент ИЛИ 12,

Блок А формирования признаков изоб ражения (фиг.4) содержит двоичный

счетчик 13, блок ключей 14 и второй

15 и третий 16 элементы ИЛИ.

Блок 5 считывания изображения

(фиг.5) содержит двоичиьй счетчик

17 и дешифратор 18. i Блок 6 анализа центрального И смежных элементов изобра кения I(фиг.6) содержит первый элемент :И 19, элемент ИЛИ-НЕ 20, второй элемент И 21, четвертый элемент :ИЛИ 22, первый элемент.НЕ 23, пятый : элемент ИЛИ 24, второй элемент НЕ 25 ; и третий 26 и четвертый 27 элементы H-jo

Блок 7 синхронизации (фиг.7) со держит генератор 28 и№1ульсов, группу формирователей 29 одиночных импуль- ; сов, двоичный .счетчик 30 с коэахЬициен- ; том пересчета, равным восьми (т.е. 25 : количеству смежных эле1- ентов), двоичный счетчик 31 с коэ|1х1)ициентом перес- - чета (N + 1 ) ., и шестой-восьмой элементы ИЛИ 32-34.

Присвоение признаков кгокдому эле- 30 менту Ь, изображения (фиг,. 10) основано на учете состояния с межных ei элементов bj - b.g. Признак W элемен- : та Ь формируется по следующему пра: ЗИЛУ35

1594572-4

ка 12 и счетчик 30 и 31 блока 7. С первого выхода блока 7 импульс поступает на вход сброса матрицы 1, что приводит к стиранию предыдущей информации во всех ее фотоприемных элементах и заряду их емкости. В дальнейшем под действием света, падающего на матрицу 1, происходит постепенный разряд емкости соответствующих фотоприемных элементов. Остаточный заряд указанной емкости характеризует количество оптической энергии, воспринятой данным фотоприем1-1ым элементом.

С второго выхода блока 7 импульс поступает на тактовый вход блока 12 и далее на тактовый вход дешифратора 18 и на счетный вход счетчика 17. Так как исходное состо яние последнего соответствует О, под действием .

импульса на тактовом входе на нулевом выходе дешифратора 18 формируется импульс, который поступает на вход управления считывания матрицы 1. Это приводит к доразряду емкостей первого столбца фотоприемных элементов и формированию соответствующих амплитуд видеоимпульсов на выходах матрицы 1, т.е. к считыванию информации с ее первого столбца фотоприемных элементов. При этом ш-шульс, появившись на выходе блока 29, поступает на вход разрешения записи регистра 9 и осуществляет запись в его N младших разрядов указанной информации. По заднему фронту импульса на счетном входе происходит добавление 1 в счетчик 17.

Ъ. + Ь. i.9

-

b 3+,.

Ъ.

С второго выхода блока 7 импульс поступает на тактовый вход блока 12 и далее на тактовый вход дешифратора 18 и на счетный вход счетчика 17. Так как исходное состо яние последнего соответствует О, под действием .

импульса на тактовом входе на нулевом выходе дешифратора 18 формируется импульс, который поступает на вход управления считывания матрицы 1. Это приводит к доразряду емкостей первого столбца фотоприемных элементов и формированию соответствующих амплитуд видеоимпульсов на выходах матрицы 1, т.е. к считыванию информации с ее первого столбца фотоприемных элементов. При этом ш-шульс, появившись на выходе блока 29, поступает на вход разрешения записи регистра 9 и осуществляет запись в его N младших разрядов указанной информации. По заднему фронту импульса на счетном входе происходит добавление 1 в счетчик 17.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке зрительных анализаторов роботов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Для этого в устройство введен блок анализа центрального и смежных элементов изображения, что позволяет на основе данного анализа увеличить скорость формирования признаков элементов изображения. 8 ил.

причем, если b, О, то при любых зна- g дальнейшем под действием

чениях Ь, .,.,bg принимается W

0000,. Отсюда для элемента вне

изображения признак W , . 0000 2 О

для элемента внутри изображения;

признаку, 1001, 9,, а для точ.еч-45

кого изображения (т.е. когда Ь - 1

Ь, b..,b О) признак

1

0001 J IVРабота устройства начинается с проецирования.двумерного бинарного (черно-белого) изображения объекта на фотоприемные элементы матриц 1.

С включением генератор 28 начинает вьфабатывать импульс 1 прямоугольной формы. Импульсы устанавливают в исходное состояние О регистры 8-10 блока 2, регистр 11 блока 5 счетчик 13 блока 8, счетчик 17 бло50

55

световой энергии, падающей на рицу 1 ., происходит постепенный ряд указанной емкости соответ , щих фотоприемных элементов. О пьй заряд емкости каждого фот ного элемента характеризует к во воспринятой им оптической

С второго выхода блока 7 д №1пульс поступает на вход бло далее на вход дешифратора 18 вход счетчика 17. Так как в нем хранится код 1., под дей и шульса на входе блока 18 на яичном выходе дешифратора 18 руется импульс, который посту соответствующий вход считыван рицы 1 Это приводит к доразр емкостей фотоприемных элемент

g дальнейшем под действием

световой энергии, падающей на матрицу 1 ., происходит постепенный раз - ряд указанной емкости соответствую- , щих фотоприемных элементов. Остаточ- пьй заряд емкости каждого фотоприемного элемента характеризует количество воспринятой им оптической энергии.

С второго выхода блока 7 данный №1пульс поступает на вход блока 5 и далее на вход дешифратора 18 и на вход счетчика 17. Так как в последнем хранится код 1., под действием и шульса на входе блока 18 на еди-; яичном выходе дешифратора 18 формируется импульс, который поступает на соответствующий вход считывания матрицы 1 Это приводит к доразряду емкостей фотоприемных элементов второго столбца и формированию соответствующих амплитуд видеоимпульсов на выходах матрицы I, т.е. к считыванию информации с ее второго столбца фотоприемных элементов. При этом импульс с входа формирователя 29, появившись на его выходе, поступает на вход разрешения записи регистра 8 и осуществляет запись в его N младших разрядов указанной информации. По заднему фронту импульса на входе блока 7 происходит добавление 1 в счетчик 17.

С седьмого выхода блока 7 импульс поступает на направляюп№1Й вход блока анализа центрального и смежных элементов 6 изображения и далее на входы элементов И 26 и

Дальнейшая работа устройства

зависит от состояния центрального b

Ъ, -Ъд

И смежных ему элементов

Рассмотрим работу устройства при Ь.

Ь,

Ь,

1 -с,.. - и - Oi При этом имеется низкий потенциал на выходе элемента И 19 и, соответственно, на выходе блока 6, Одновременно имеется низкий потенциал на выходе элемента И 21 и, соответственно., на выходе блока 6, Так как на выходе элемента НЕ 23 присутствуетвысокий потенциал, оказывается подготовленным элемент И 26 и запертым элемент И 27. В результате импульс с управляющего входа проходит на выход блока 6 и далее через элемент ИЛИ 34 проходит на выход блока 7. С шестого выхода блока 7 импульс поступает на управляющие входы блоков 4 и 2. В блоке 4 открываются элементы блока ключей 14 и на выходах устройства- формируется четырехразрядный код, представляющий собой признак анализируемого центрального элемента.

и, по крайней мере,

Если b О

один из Ь -bg равен нулю, то устройство работает аналогично описанному, так как на выходах элементов И. 19 и 21 низкие потенциалы, на выходе элемента Ш1И 24, наоборот, высокий потенциал. Импульс с входа управления проходит через элемент И 26 и на выходах устройства также формируется четырехразрядный код центрального элемента.

Ь2

ъ

о

Если Ь, 1 и

(точечное изображение), то на выходах элементов 19 и 23, а также на - выходе блока 6 низкие потенциалы, на

0

5

0

5

выходах элементов 20-22, а также на выходе блока 6 - высокие потенциалы,-;. При этом на выходе элемента ИЛИ 24 высокий потенциал, в результате чего оказывается подготовленным элемент И 26 и запертым элемент И 27 и импульс с входа блока 6 проходит через элемент И 26 на вход управления блока 7 и далее через элемент ИЛИ 34 и шестой выход блока 7 поступает на управляющие входы блоков 4 и 2. В блоке 4 открываются ключевые элементы 14 и, так как в счетчике 13 хранится код 0000, а на информационном входе действует высокий потенциал, на выходах устройства формируется двоичный код 00012 1 признака центрального элемента.

В случае, если b , Ь ... b о 1, на выходах элементов 20- 23 низкие потенциалы, а на выходах элементов 29, 22, а также на выходах блока 6 - высокие потенциалы, что приводит к тому, что опять оказьша- ется подготовлен11ым элемент И 26 и запертым элемент И 27. В результате импульс с входа управления проходит через элемент И 26 на вход управления блока 7 и далее через элемент ИЛИ 34 и выход блока 7 поступает на управляющие входа блоков 4 и 2. В блоке 4 открываются ключевые элементы 14 и, так как в счетчике хранится код О, а на входах действуют высокие потенциалы, на выходах уст- ройства формируется двоичный код 1001 9,5 признака центрального элемента,

Если Ь, 1 и только один или несколько из его сь ежных элементов Ь, .« Ь та1сже равны 1 (т.е. если Ь является контурным, граничным элементом), то на выходах блока 6 низкие потенциалы. При этом оказывается подготовленным элемент И 27 и запертым элемент И 26. Импульс с входа управления проходит через элемент И 27 на входы блоков 3 и 7. По заднему фронту и myльca на входе 40 происходит запись в регистр 52 информации со старших разрядов регистров 42-44 (значений ) и через элемент ИЛИ 54 добавление 1 в содер-- 5 жимое счетчика 61 блока 8 (доля центрального элемента при формирова НИИ кода его признака).

Очередной импульс с пятого выхода блока 7 поступает на первый уп0

5

0

5

0

равлягощий вход регистра 11 (фиг.3) осуществляя сдвиг в нем информации на один разряд вправо. Если при этом b 3 J то в содержимое счетчн- ка 13 блока 4 добавляется 1.

Последующие семь импульсов генератора 28 аналогично описанному осу- Iществляют выталкивание оставшейся I информации с регистра 11 в суммирую- i щий счетчик 13. По заднему фронту .(этих импульсов происходит каждый раз I добавление 1 в содержимое счетчика I30. Очередной импульс генератора 28 появляется уже на выходе формирова- ;теля 29 и далее через элемент 34 добавляет Г в содержимое счетчи- 1ка 31 и одновременно поступает на входы блоков 4 и 2. Импульс на входе блока 4 открывает ключевые элементы 14, и на выходах устройства формируется двоичнъш код признака централь- : ного элемента, соответствующий слу

чаю, когда Ь. 1 и не все из Ь,

Ь,, „..,bg равны 1.

Одновременно импульсом на входе управления блока 2 осуществляется сдвиг информации на один разряд вниз в регистрах 8-10.

Очередной импульс с выхода гене- ратора 28, пройдя через формирователи 29, появляется улсе на выходе формрователя 23 и далее описанньй про- цесс анализа значений повторяеся. Этот процесс заканчивается формированием, и вьздачей двоичного кода признака очередного центрального элемента изображения на выходы устройства, сдвигом на один разряд вниз содержимого регистров 8-10 и добавле нием 1 в содержимое счетчика 31„

С записью в счетчик 31 (N + 1) импульсов на его выходе переполнения фор шруется импульс, переключающи формирователи 20 в исходное состоя- кие В результате очередной импульс с выхода генератора 28 появляется уже на его втором выходе, который осуществляет стирание фотопри- емьшх элементов матрицы 1. ,, По завершении считывания информац с М-го столбца фотоприеыиых элементов матрицы 1 происходит переполне ше счетчика 17 и его автоматическо обнуление. Сигнал переполнения пос- леднего в зависимости от конкретного применения устройства может быт .исп льзсван для сигнализации об око работы устройства и для под0

5

20

35

25

JQ 0

45 , Ю

готовки устройства к формированию признаков следующего кадра. Формула изобрет-ения

1, Устройство для выделения признаков изображения, содержащее матрицу фотоприемных элементов, блок выделения элементов изображения, информационные входы которого соединены с выходами матрицы фотоприемных элементов, блок сравнения смежщ.1х элементов изображения, содержащий регистр сдвига, информационные входы которого соединены с выходами блока выделения элементов изображения, блок формирования признаков изобр ажения, содержащий счетчик и группу, ключей, выходы которой являются выходом уст ройства, блок считывания изображения, выход которого соединен с упрпвляю- . щим входом матрицы фотоприемных эле- ментов, и блок синхронизации, первый выход которого соединен с входом матрицы фотоприемных элементов, второй выход соединен с тактовым входом блока считывания изображения, третий и четвертый выходы соединены с первым и вторым управляющими входами,блока выделения элементов изображения, пятый выход соединен с первым управляющим входом регистра сдвига, шестой выход соединен с управляющими входами счетчика, группы ключей и с третьим управляющим входом блока вы- д еления элементов изображения, о т - личающ-ееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит блок анализа центрального и смежных элементов изображения, информационный вход которого соединен с выходом блока выделения элементов изображения, а первьш выход соединен с первым управляющим входом блока синхро1шзации, блок сравне1:шя смежных элементов изоб-.. ражения дополнительно содерла1т первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом регистра сдвига, а : выход соединен со счетным входом счетчика, блок формирования признаков изображения содержит дополнительно второй и третий элементы ИЛИ, первые входы которых соединены с вторбтм и третьим выходами блока анализа центрального и смежных элементо в изображения, первый выход счетчика соедин с вторым входом третьего элемента ШИ, выход которого соединен с пер-.

вым информационным входом группы 1слючей, второй и третий выходы счетчика соединены с вторым и третьим информационными входами группы ключей, четвертый выход счетчика соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с четвертым информационным входом группы ключей, четвертый выход блока анализа центрального и смежных элементов изображения соединен с вторым управляющим входом регистра сдвига, с вторым входом первого элемента ИЛИ и с вторым управляющим входом бл ка синхронизации, седьмой выход которого соединен с управляющим входом блока анализа центрального и смежных элементов изображения.

ifusr

to

I -ir20

2559A572 . О

но с первого по четвертый информаии- оннымй входами блока, а выход - с - первым входом второго элемента И, входы с пятого по восьмой элемента ИЛИ-НЕ соединены соответственно с шестого по девятый информационными входами блока, второй вход второго элемента И и вход первого элемента НЕ соединены с пятым информационным входом блока, выход второго элемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, который является вторым выходом блока, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ и является третьим выходом блока, второй выход пятого элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента НЕ, а выход соединен с первьм входом третьего элемента И и с входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого является четвертым выходом блока, вторые входы третьего и четвертого элементов И являются управляющим входом блока, выход третьего элемента И является первым выходом блока.

30

Ju

jitttt -tf

itl&HФлУ

Физ.

фиг. 5

гц

Фие.6

Фие.7