Устройство для логической обработки изображений Советский патент 1991 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для построения матричных процессоров. Целью изобретения является упрощение и повышение быстродействия устройства. Устройство содержит поляризатор, оптический транспарант, светоделитель, светообъединитель, оптический затвор, два источника коллимированного светового потока, блоки переключения световых потоков, число которых соответствует числу обрабатываемых изображений. Каждый блок переключения светового потока включает оптический транспарант, светоделитель, светообъединитель, два анализатора, оптический элемент задержки, вращатель плоскости поляризации. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.. 1 табл.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для параллельной обработки изображений при построении матричных процессоров, для вычисления логических функций изображений методами клеточной логики:

Целью изобретения являются упрощение устройства и повышение его быстродействия.

На фиг. 1 приведена общая структурная схема устройства; на фиг. 2 - генератор формирования выходных импульсов; на фиг. 3 - временные диаграммы вычисления различных логических функций, поясняющие сущность работы устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит п оптических переключателей 11 - 1П светового потока, каждый из которых содержит оптический

транспарант 2, управляющий вход которого соединен с соответствующим информационным входом 3i (I 1 - п) устройства, сигнальный оптический вход транспаранта 2 соединен с сигнальным оптическим выходом 4 переключателя, сигнальный оптический вход транспаранта 2 первого переключателя 1-) соединен посредством первого коллиматора 5 и поляризатора 6 и первым управляемым источником 7 светового потока, сигнальный оптический выход транспаранта 2 соединен с оптическим входом светоделителя 8 данного переключателя 1|, первый выход которого соединен с входом первого анализатора 9, выход которого через оптический элемент 10 задержки (волоконно-оптический жгут) соединен с первым входом светообъединителя 11, второй выход светоделителя 8 соединен с вхоО vj Ч) О

дом второго анализатора 12, расположенного в плоскости, перпендикулярной плоскости, перпендикулярной плоскости первого анализатора 9, выход второго анализатора 12 через вращатель 13 плоскости поляризации светового потока соединен с вторым входом светообьединителя 11, оптический выход которого является сигнальным выходом данного оптического переключателя, оптический выход последнего 1п-го переключателя соединен с оптическим входом оптоэлектронного затвора 14, оптический выход которого посредством зеркала соединен с входом общего светообьединителя 15, первый оптический выход которого соединен с управляющим входом общего оптического транспаранта 16, сигнальный оптический вход которого через второй коллиматор 17 соединен с вторым управляемым источником 18 светового потока, управляющий вход которого соединен с первым выходом 19 генератора 20 формирования выходных импульсов, второй выход 21 которого соединен с управляющим выводом затвора 14, сигнальный оптический выход транспаранта 16 соединен с оптическим входом общего светоделителя 22, первый оптический выход которого является оптическим выходом 23 устройства, второй оптический выход общего светоделителя 22 при помощи зеркал соединен с вторым оптическим входом общего светообъединителя 15 устройства.

Генератор 20 формирования выходных импульсов содержит (фиг, 2) генератор 24 импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика 25 импульсов, содержащий (п + 1Х, где ...-округление до большего целого, разрядов, выходы которых соединены с соответствующими первы- ми входами блока 26 постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), (п +1) управляющих входов 27i - 27п+1, соединенных с вторыми соответствующими входами блока 26 ПЗУ, выход 21 которого образует соответственно второй выход генератора 20, выход 19 которого соединен с выходом переполнение счетчика 25.

На фиг. 3 приведены диаграммы выполнения некоторых логических функций и соответствующая им прошивка блока 26 ПЗУ.

Устройство работает следующим образом.

Вычисление произвольной логической функции заключается в формировании последовательности термов Tj 0 1 2), где Tj - произведение изображений AI или инверсий AI (I 1 + п). При этом все термы разделяются на группы одинакового числа тагстов. Например, первую группу образует

Ti At... An, вторую группу - такие термы: Т2 AiA2 ... Дп; Тз AiA2 ... An,...; Tn+l Aifo ... An, третью группу - множества, состоящие уже из двух прямых, остальные инверсные и т. д. В общем, каждая k-я группа к 1 + (п + 1) содержит Cn 1 различных термов. Работа устройства, заключается в том, что одновременно формируются и обрабатываются термы одной из групп. Рассмотрим, как формируются такие группы.

При выставленных изображениях на информационных входах 3i + Зп устройства подачей импульсного сигнала на управляющий вход первого источника 7 светового

потока на выходе первого коллиматора 5 устанавливается световой плос.копарал- лельный поток, который поляризуется в выбранной плоскости поляризатором 6 и поступает на сигнальный вход оптического

транспаранта 2 первого переключателя 1i. Наличие двух анализаторов 9 и 12 соответственно на первом и втором оптических выходах светоделителя 8, расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях приводит к тому, что на соответствующих выходах формируются изображения AI и AL Плоскости поляризации каждого из этих изображений выравниваются с помощью вращателя 13 плоскости поляризации, в данном случае сохраняется направление поляризации прямого изображения AI (это не существенно). Из-за наличия волоконно-оптического жгута 10 на выходе 4 светообъединителя 11 первого переключателя 1 сначала сформируется изображение AI, затем AI с временной задержкой, равной т. По аналогии точно так же на оптическом выходе 4 второго переключателя 12 формируются последователь. но три изображения: AiA2, AiA2 + AiA2, AIA2, разделенных временным интервалом, равным г. На выходе последнего переключателя сформированы последовательно (п + 1) групп изображений, каждая k-я группа к

1 -(п +1)3 содержит слагаемых, временная задержка между соседними группами равна т. Если теперь в k-й такт открыть оптоэлектронный затвор 14 при помощи соответствующего сигнала с второго управляющего выхода 21 генератора 20, соответствующая группа изображений запомнится при помощи общих светообъединителя 15, светоделителя 22 и транспаранта 16.

По снятию сигнала с выхода 19 генератора 20 устройство подготавливается к вычислению новой логической функции. Сигнал на выходе 21 означает разрешение

на выполнение термов данной текущей группы, соответствующей своему текущему моменту времени.

Формирование задающих сигналов можно осуществлять вручную, но возможен и автоматический режим работы, как это показано на фиг. 1 и 2.

Рассмотрим работу устройства на примере двух операндов картинного типа AI и А2. Чтобы выполнить операцию И, т. е. задействовать только терм Ai x A2, нужно использовать только последнюю третью группу термов. Для этого в момент времени, равный 2 г, от некоторого выбранного начального момента следует открыть затвор 14 устройства. Если затвор открыт в моменты времени г и 2 г (можно взять единый соответствующий интервал), то будут задействованы термы для второй, состоящей из двух термов, и третьей групп. Таким образом, на выходе устройства фиксируется сумма: AiA2 + AiA2 + AiAz Ai + AiA2 Ai + A2, т. е. выполнена логическая операция ИЛИ. Составляют таблицу.

Всего для двух информационных операндов Ai и А2 существует три группы термов, следовательно, можно составить и вычислить с помощью данного устройства 8 различных логических функций. Всего же для двух операндов существует 16 функций. По данной методике можно одновременно включать или не включать термы, принадлежащие одной группе. Например, чтобы выполнить логическое ИЛИ следует выбрать и AiA2 и AiA2, для трех и более операндов ситуация аналогична. Таким образом, входы 27i - 27n+1 задают требуемую логическую функцию, по состоянию разрядов счетчика определяется выходной сигнал на выходе 21 генератора 20 для каждой логической функции, адрес которой задается состоянием входов 27i - 27n-n. На основании описанной процедуры в общем виде осуществляется прошивка блока 26 ПЗУ. Переполнение счетчика соответствует окончанию вычисления «данной логической функции и по соответствующему сигналу на выходе 19 генератора 20 происходит подготовка к вычислению другой логической функции.

Если необходимо, то возможно незначительным усложнением достичь вычисления своей логической функции по разным частям оптический апертуры. В этом случае оптоэлектронный затвор достаточно заменить оптическим транспарантом, сигнальный оптический вход которого должен быть связан с выходом оптического ОЗУ страничного типа. Тогда по соответствующему адресу ПЗУ из ОЗУ извлекается требуемое настроечное изображение для выполнения своей логической функции в данной части

логической апертуры. Но как правило, на практике задается выполнение одной логической функции по всей апертуре устройства.

Окончательно для заданного числа входовых операндов следует лишь составить соответствующую таблицу для прошивки ПЗУ.

Формула изобретения

оптически связан с входом светоделителя, первый выход которого является выходом устройства, а второй выход оптически связан с первым входом светообъединителя, выход которого оптически связан с информационным входом оптического транспаранта, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия устройства, оно содержит генератор импульсов, оптический затвор, управляющий

вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов, второй выход которого подключен к управляющему входу первого источника с коллимированного светового потока, блоки переключения световых потоков, число которых соответствует числу обрабатываемых изображений, второй источник коллимированного светового потока и поляризатор, причем информационные входы блоков переключения световых потоков являются информационными входами устройства, управляющий вход первого блока переключения светового потока оптически связан через поляризатор с вторым источником коллимированного светового потока, выход каждого блока переключения светового потока оптически связан с управляющим входом последующего блока переключения светового потока, а выход последнего блока переключения

светового потока оптически связан через оптический затвор с вторым входом светообъединителя.

потока содержит оптический транспарант, информационный и управляющий входы которого являются соответственно информационным и управляющим входами блока, светоделитель, два анализатора, оптический элемент задержки, вращатель плоскости поляризации, светообъединитель. причем выход оптического транспаранта оптически связан с входом светоделителя, первый выход которого через первый анализатор и оптический элемент задержки опти- чески связан с одним входом

/4

In

„Упр.1

светообъединителя, а второй выход через второй анализатор и вращатель плоскости поляризации оптически связан с другим входом светообьединителя, выход которого является выходом блока, оси анализаторов расположены взаимно перпендикулярно.

Фиг. 1

25

27, 27п+1

г т :::i

J77

Фиг. 2

АгАгАуUti$

о т гт jr

Aj AZA3 +XjA zA3+Aj Д2 Aj

О Т 2T 3T tО Г 2Т Jr t

/if Л2/ /

о т zr эт Фие.з

+ 19

A AZ+A;

о т гт jr t

,Д,Л2Д,