Оптическое устройство для логической обработки изображений Советский патент 1990 года по МПК G02F3/00 G06K9/00 

Изобретение относится к оптоэлектрон- ным логическим устройствам и может быть использовано в оптоэлектронных схемах параллельной обработки изображения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная оптическая схема устройства; на фиг. 2 - пример конкретной реализации устройства; на фиг. 3 - примеры-работы устройства в режиме RS-триггера картинного типа и выполнения логических операций И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ; на фиг. 4 - работа устройства в режиме, соответствующем 1К-триггеру; на фиг. 5 - работа устройства в режиме счетного Т-триггера.

Устройство (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 оптически управляемые транспаранты (ОУТ),где ОУТ 1 имеет соответственно

первый 3 и 4 второй оптические входы, ОУТ 2 имеет второй 5 и первый 6 оптические входы. Оптический выход 7 сопряжен с оптическим выходом 8 посредством светообъ- единительного элемента 9, выход которого связан с оптическим входом блока 10 памяти страничного типа, имеющего тактовый вход 11. Оптический выход блока памяти соединен с входом светоделительного элемента 12, выход 13 которого связан с вторым оптическим входом 4 ОУТ 1. Выход 14 является выходом устройства, а выход 15 связан с первым оптическим входом 6 ОУТ 2. Для выполнения оптических связей используются отражательные элементы 16 и 17.

Устройство (фиг. 2) содержит, например, светообъединительный 9 и светоделитель- ный 12 элементы, состоящие из двух призм

О

о

со со со

4Ь

18с полупрозрачными зеркалами 19, расположенными на диагоналях призм. Блок 10 памяти страничного типа имеет тактовый вход 11. Оптический выход блока памяти соединен с входом светоделительного элемента 12, выход 13 которого связан с вторым оптическим входом 4 ОУТ 1. Выход 14 является выходом устройства, а выход 15 связан с первым оптическим входом 6 ОУТ 2. Для выполнения оптических связей используются отражательные элементы 16 и 17.

Блок 10 памяти страничного типа выполнен, например, в виде матрицы MxN оп- тоэлектронных D-триггеров с оптической индикацией логического состояния каждого из них, матрицы 2Mx2N фотоприемников, подключенных к соответствующим электрически управляемым затворам. При этом вход каждого D-триггера оптически связан через апертуры электрически управляемых затворов с выходами соответствующих соседних D-триггеров. Оптические входы D- триггеров образуют параллельный оптический вход блока 10 памяти. Выходы оптической индикации логического состояния О-триггеров образуют параллельный оптический выход блока 10 памяти. Соединенные между собой входы синхронизации D-триггеров образуют тактовый вход, а входы фотоприемников -управляющий оптический вход блока 10 памяти.

Устройство работает следующим образом.

Первый случай связан с наличием инверсных вторых входов4 и 5 соответственно у ОУТ 1 и 2, При подаче питания ОУТ 1 и 2 блок 10 памяти подготовлены к началу работы. При подаче тактового сигнала на тактовый вход 11 блока 10 памяти и входных совокупностей оптических сигналов А и В соответственно Н9 оптический вход 3 ОУТ 1 и оптический вход 5 ОУТ 2 устройство работает как триггер картинного типа, который реализует следующую функцию над входными операндами А и В

Q(t+C(|Q-4KQVC+CQ

где I А, К В, Q - картинный операнд, находящийся в блоке 10 памяти и описывающий состояние в момент времени t;

- выходная совокупность оптических сигналов, сформированная в момент времени (t + 1);.

С - тактовый сигнал.

Причем операции дизъюнкции, конъюнкции выполняются над каждыми элементар- ными, соответствующими друг другу, оптическими сигналами (входными операндами картинного типа)А и В и картинного

операнда О , находящегося в блоке 10 памяти.

Оптический RS-триггер картинного типа получают путем подключения к парал- 5 лельному оптическому входу 3 устройства (1-входу) S-входа, а k паралл ельному оптическому входу 5 устройства (К-входу) R-входа. При этом накладывается ограничение на комбинации входных сигналов картинных

0 операндов, подаваемых на параллельные оптические входы 3 и 5 устройства, а именно 1К 0.

Пример работы устройства в режиме RS-триггера приведен на фиг. 3. На первой

5 строке (фиг. 3) указан пример выполнения функции установки ус гройства в единичное состояние, что осуществляется при подаче соответствующего операнда А картинного типа, представленного в виде совокупности

0 единичных оптических сигналов, на вход 3 устройства в первый такт работы после исходного обнуленного состояния устройства. На второй строке (фиг. З показан сброс состояния устройства на соответствующем

5 такте работы путем подачи на вход 3 устройства картинного операнда А, представленного совокупностью нулевых оптических сигналов, а на вход 5 - картинного операнда В, представленного совокупностью единич0 ных оптических сигналов.

На третьей и четвертой строках (фиг. 3) представлены примеры выполнения логиче- ской операции И над операндами картинного типа А, подаваемого на вход 3 устройства

5 (5-вход)и В, подаваемого на инверсный вход 5 (Р-вход) устройства за первый такт работы устройства (после исходного обнуленного состояния устройства).

На пятой строке (фиг. 3) показано вы0 полнение операции логического сложения ИЛИ над картинными операндами А и В. Причем операция выполняется за два такта работы устройства. На первом такте исходный операнд А подается на вход 3 усТройст5 ва. При этом на входе 5 и в блоке 10 памяти хранится совокупность нулевых оптических сигналов, в результате чего на выходе устройства и в блоке 10 памяти записывается операнд картинного типа А. При поступле0 НИИ следующего тактового импульса, подаче второго операнда В картинного типа на вход 3 устройства и совокупности нулевых оптических сигналов на вход 5 устройства, на выходе получают результат, соответству5 ющий выполнению операции дизъюнкции входных изображений.

На шестой и седьмой строках (фиг; 3) показан пример выполнения операции ИЯИ-НЕ над операндами картинного типа А и В, осуществляемой за два такта работы

устройства, Причем при подаче первого тактового импульса после предварительной записи в блоке 10 памяти совокупности единичных оптических сигналов (Q ) на вход 5 устройства подается операнд А, а на вход 3 - совокупность нулевых оптических сигналов; при втором тактовом импульсе, подавая на вход 5 второй операнд В, на выходе получают результат, соответствующий выполнению логической операции А + В.

При работе устройства в режиме, схожем с режимом I К-триггера картинного типа (когда комбинация сигналов входных операндов IK-1 является разрешенной), расширяются его функциональные возможности за счёт выделения мигающей зоны совпадения полезных сигналов входных операндов картинного типа. Пример выполнения этой функции указан на фиг. 4, где, подавая на первом такте работы после обнуленного со- стояния входные операнды картинного типа А и В соответственно на входы 3 и 5 устройства, получают результат, содержащий мерцающую зону совпадения полезных сигналов входных картинных операндов, имеющих на первом такте работы единичное значение интенсивности светового потока, и с приходом каждого нового тактового сигнала и подачей тех же картинных операндов Аи В на входы 3 и 5устрой- ства изменяющий значение интенсивности светового потока на противоположное.

Предлагаемое устройство работает в режиме счетного Т-триггера,-если с приходом каждого нового тактового импульса, по- даваемого на тактовый вход 11 блока 10 памяти, на оптические параллельные входы 3 и 5 устройства (I-, К-входы) подается Т- вход, представленный в виде операнда картинного типа, Тогда (фиг, 5) выходное изображение, сформированное в момент времени сравнению с изображением, сформированным в предыдущий момент времени Q меняет значение светового по

тока на противоположное в тех областях, куда поступила совокупность единичных оптических сигналов операнда картинного типа, подаваемого на Т-вход.

Для случая выполнения прямыми вторых входов 4 и 5., соответственно для ОУТ 1 и 2 устройство работает как D-триггер картинного типа, если на оптические входы 3 и 5 подается один и тот же картинный операнд.

Устройство о.бладает расширенными функциональными возможностями, поскольку является универсальным триггером картинного типа. Устройство работает как RS, -D-, Т-триггеры, а также в режиме, подобном режиму работы УК-триггера. Частными случаями режимов раооты устройства являются выполнения логических операций И, ИЛИ, ЙЛИ-НЕ над операндами картинного типа.

Формула изобретения Оптическое устройство для логической обработки изображений, выполненное в виде блока памяти страничного типа с параллельными оптическим входом, выходом и тактовым входом, причем оптический выход блока памяти является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены два оп- тически управляемых транспаранта, имеющие прямые первые оптические входы и инверсные либо прямые вторые Оптические входы, оптические выходы обоих транспарантов оптически связаны с оптическим входом блока-памяти, оптический выход которого связан с вторым оптическим входом первого транспаранта и с первым оптическим входом второго транспаранта, при этом оптическими входами устройства являются первый оптический вход первого транспаранта и второй оптический вход второго транспаранта.

1603334

(6

Изобретение относится к оптоэлектронным логическим устройствам, предназначенным для параллельной обработки изображений. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей логического устройства за счет выполнения операций, И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ и работы в режимах, аналогичных работе JK- и Т-триггеров. Устройство содержит блок памяти страничного типа с параллельными оптическими входом и выходом, штанговым входом, два оптически управляемых транспаранта с прямыми первыми оптическими входами и наведенными либо прямыми вторыми оптическими входами, причем оптический вход блока памяти является выходом устройства и связан с вторым оптическим входом первого транспаранта и первым оптическим входом второго транспаранта, а оптическими входами устройства являются первый оптический вход первого транстапанта и второй оптический вход второго транспаранта. 5 ил.

3

К

в

1 Ю

HQ

9иг. /

а

7Г

«

.

17

.v

76

/

77

Qt

/ i

R- B Q

R

5

S Q

t-1

Фиг. J

J M

qi)

-1

i

t-1

vz

Q

i+2

HPpUQHJ

щая зона совпадения

Т

11

(W

t+f

Фиг. 5