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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения оптоэлектрон- ных процессоров в системах обработки изображений.

Цель изобретения - расширение области применения функциональных возможностей устройства путем введения в набор выполняемых микрооперций обработки изображений микроопераций параллельной записи с индикацией п бинарных изображений, накопления (двоичного счета) бинарных картин изображений, реверсивного сдвига бинарных картин изображений в пространстве с возможностью последовательного ввода картины изображения при этом.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема комбинационного узла картинного типа устройства; на фиг.З и 4 - варианты конструктивного выполнения первого блока пространственного сдвига изображений (вправо) и второго блока пространственного сдвига изображений (влево).

Устройство содержит (фиг.1) N параллельных оптических входов 1i, 12 IN

устройства, являющихся N параллельными оптическими входами предварительной установки устройства, которые через первый оптоэлектронный затвор 2i, первый вывод которого соединен с шиной 3 нулевого потенциала, а второй вывод является управляющим входом 4 предварительной установки устройства, соединены с первыми N параллельными оптическими входами первого светообъединителя 51, N параллельных оптических выходов которого связаны с N параллельными оптическими информационными входами 61,626м начиная с втоо ю

со сл ю

рого, комбинационного блока 7 картинного типа, электрический управляющий вход комбинационного блока 7 картинного типа является входом 8 сброса устройства, первый параллельный оптический информационный вход комбинационного блока 7 картинного типа является счетным параллельным оптическим входом 9 устройства, N первых параллельных оптических еыхо- дов 10i, 102,..., Юм комбинационного блока 7 картинного типа соединены посредством второго оптоэлектрониого затвора 22, пер- зый вывод которого соединен с шиной 3 нулевого потенциала, а второй вывод является входом 11 установки режима счета устройства, с первыми N параллельными оптическими входами второго светообъеди- чителя 52, (N + 1}-й параллельный оптический выход комбинационного блока 7 картинного типа является (N + 1)-м параллельным оптическим счетным выходом 12 переноса устройства, N параллельных оптических выходов второго светообъединигеля 52 связаны с первыми параллельными оптическими входами третьего светообъедини- теля 5з, N параллельных оптических оыходов которого соединены с соответствующими параллельными оптическими входами N оптозлектронных- двухтактных D-триггеров i3i, 13213w картинного типа, N параллельных оптических выходов которых связаны с N параллельными оптическими входами первого светоделителя 14-1, первые N параллельных оптических выходов первого светоделителя 14-) являются N параллельными оптическими выходами 15i, 152 15м устройства, а вторые N параллельных оптических входов связаны посредством четвертого отражателя 16i с входной апертурой второго светоделителя 14г, первые N параллельных оптических i;t-- ходов которого связаны посредством пятого отражателя 162С вторыми N параллельными оптическими входами первого свето- объединителя 5i, вторые N параллельных оптических выходов второго светоделителя 14г связаны посредством третьего светоделителя 14з, третьего 2з и четвертого 2 опто- электронных затворов, первые выводы которых соединены с шиной 3 нулевого потенциала, а вторые выводы являются входами 17 и 18 установки режима пространственного сдвига устройства соответственно

вправо м влево, с N первыми 19i, 19219м

параллельными оптическими входами первого блока 20 пространственного сдвига ноображений (вправо) и N параллельными оптическими входами 212, 21з...., 21м-н, начиная с второго, второго блока 22 простран- стсенного едет а изображений (влево),

первый параллельный оптический вход 211 которого является первым управляющим входом (последовательной записи картины изображения при. пространственном сдвиге

влево) устройства, N первых параллельных

оптических выходов 231, 23223ы второго

блока 22 пространственного сдвига изображений связаны посредством шестого отражателя 16 с вторыми N параллельными

0 оптическими входами третьего свегообъе- динителя 63, (N + 1}-й параллельный оптический выход 23м н- 1 второго блока 22 про-г странственного сдвига изображений является дополнительным параллельным

5 оптическим выходом устройства при сдвиге, (N + 1)-й параллельный , оптический вход 19ы+1 первого блока 20 пространственного сдвига изображений связан с параллельным оптическим выходом четвер0 того светообъединителя 54, первый параллельный оптический выход 24ч первого блока 20 пространственного сдвига изображений связан с параллельным оптическим входом блока 25 оптического преобарзова5 ния и смещения изображений, N параллельных оптических выходов 242, 24з24м+1,

начиная со второго, первого блока 20 пространственного сдвига изображений вправо связаны с вторыми N параллельными

0 оптическими входами второго светообьеди- нителя 52. Шесть электоически управляю-, щих входов блока 25 оптического преобразования и смещения изображений являются управляющими входами 26i - 26а

5 устройства, параллельный оптический выход блока 25 оптического преобразования и смещения изображений связан посредством первого 164. второго 16s и шестого 1бе отражателей с вторым параллельным опти0 ческим входом четвертого светообъединителя 54, первый параллельный оптический вход которого является входом последовательной записи картины изображения при пространственном сдвиге вправо, вход 26

5 стробировзния блока 25 оптического преобразования и смещения изображений связан с выходом усилителя 27, который работает в ключевом режиме и является прерывателем тока. Вход усилителя 27 связан с первыми

0 управляющими входами N оптоэлектронных двухтактных D-триггеров 13i, 132

13ы картинного типа и с выходом второго логического элемента ИЛИ-НЕ 282, первый вход которого связан с выходом первого

5 логического элемента ИЛИ-НЕ 28i и с вторыми управляющими входами N опто- элехтронных двухтактных D-триггеров 13i, 13г, ..., 13N картинного типа, вторые входы первого 28i и второго 28а логических эле- ментов ИЛИ-НЕ связаны с входом 8 сброса

устройства, первый вход первого логического элемента ИЛИ-НЕ 28i является динамическим входом 29 синхронизации устройства.

Комбинационный блок 7 картинного типа (фиг.2) содержит N + 1 логических И 3d,

302ЗОы+1 картинного типа с первыми и

вторыми параллельными оптическими входами, каждый из которых выполнен в виде оптически управляемого транспаранта (ОУТ) с управляющим и информационными параллельными оптическими входами и параллельным оптическим выходом, N картинных сумматоров 31 i, 312, ..., 31м по модулю, два с первыми и вторыми параллельными оптическими входами и параллельным оптическим выходом, первый параллельный оптический вход первого логического элемента И 3d картинного типа (управляющий вход первого ОУТ 3d) является первым параллельным оптическим входом комбинационного блока 7 картинного типа, второй параллельный оптический вход первого логического элемента И ЗСН картинного типа (сигнальный параллельный оптический вход первого ОУТ 301) соединен с источником 32 плоскопараллельного излучения,управляющий вход которого является управляющим входом комбинационного блока 7 картинного типа,остальные N параллельных оптических входов 6т, 62, ..., бы комбинационного блока 7 картинного типа соединены с помощью первой группы N светоделителей 33i, ЗЗа, ...,33м, содержащих параллельный оптический вход и два параллельных оптических выхода, и отражателей 34i, 342

34N соответственно с первыми входами N

логических элементов И 302. ЗОз ЗОы+1

картинного типа и с первыми параллельными оптическими входами N картинных сумматоров 311, 322 31ы по модулю два,

параллельные оптические выходы каждого из первых N логических элементов И 30i, 302, ..., ЗОы картинного типа связаны с помощью второй группы N светоделителей

35i, 35235м, содержащих параллельный

оптический вход и два параллельных оптических выхода, соответственно с вторыми параллельными оптическими входами N

картинных сумматоров 311, 31231м по

модулю два и с вторыми параллельными оптическими входами каждого последующего из N логических элементов И 302, ЗОз, .... ЗОы+1 картинного типа, причем описанная оптическая связь параллельного оптического выхода каждого из N логических

элементов И 302, ЗОз ЗОм+1 картинного

типа, начиная с второго, осуществляется посредством первой и второй групп из N отражателей 36i, 362, .... Збы и 37i, 372

37ы соответственно. N параллельных оптических выходов соответствующих N картинных сумматоров 311, 31231ы по модулю

два являются N первыми выходами 10i, Юг, ..., 10N комбинационного блока 7 картинного типа, выход последнего (N + 1)-го логического элемента И 31 картинного типа является (N + 1)-м выходом комбинационного блока 7 картинного типа.

0 Каждый из N картинных сумматоров 311, 31231м по модулю два комбинационного блока 7 картинного типа выполнены аналогично приведенному на фиг.2 картинному сумматору 311 по модулю два, первый

5 параллельный оптический вход которого связан с инверсным сигнальным параллельным оптическим входом первого инверсного ОУТ 38i и с первым отражателем 39i посредством первого светоделителя 40i,

0 выход первого отражателя 39i связан с сигнальным параллельным оптическим входом второго инверсного ОУТ 411, инверсный параллельный оптический вход которого посредством второго светоделителя 42i

5 связан с вторым параллельным оптическим входом картинного сумматора 311 по модулю два, второй выход второго светоделителя 42i связан посредством второго отражателя 43i с управляющим параллельным оптиче0 ским входом первого инверсного ОУТ 38i, выход которого является первым параллельным оптическим входом светообъединителя 44ч, второй вход которого связан с параллельным оптическим выходом второго ин5 версного ОУТ411. а выход является выходом картинного сумматора 311 по модулю два.

Блок 20 пространственного сдвига изображений вправо (фиг.З) содержит N 1 параллельных оптических входов 19i, 192,

0 ..., 19ы+1, N + 1 параллельных оптических

выходов 24ч, 24224м+1, N двусторонних

непрозрачных отражателе 45i, 45245м,

каждый из которых распо; ожен под углом 45° к горизонтальной плоскости и включает

5 первые параллельные оптические вход и выход, связанные с внутренней стороной (46i,

46246м) апертуры соответствующего из

двусторонних непрозрачных отражателей 45i, 452, ..., 45N, и вторые параллельные оп0 тические вход и выход, связанные с внешней стороной (47i, 472 47м) апертуры

.соответствующего из двусторонних непрозрачных отражателей 45i, 45245м,первые

паралельные оптические входы и вторые па5 раллельные оптические выходы N двусторонних непрозрачных отражателей 45i, 452, ..., 45N являются соответственно N первыми параллельными оптическими входами 19i,

192 19м и N первыми параллельными

оптическими выходами 24i, 24224w блока 20 пространственного сдвига изображений вправо, (N -t 1)-е параллельные оптические вход 19N+1 и выход 24м+1 которого связаны соответственно с вторым параллельным оптическим входом N-ro двусто- роннего непрозрачного отражателя, второй параллепьный оптический вход каждого из двусторонних непрозрачных отражателей 45i, 452, ..., 45ы 1 связан с первым параллельным оптическим выходом каждого нз последущих двусторонних непрозрачных отражателей 452, 45з45м.

Блок 22 просфанственного сдвига изображений влево (фиг.4) содержит N -t 1 параллельных опшческих входов 211, 212, .- , 21wn, N + 1 пдраплельных оптических выходов 23), 232 23ы и N двусторонних непрозрачных отражателей 48i, 482 48м,

расположенных под углом 45° к вертикальной плоскости, каждый из которых содер- жиг первые паралпельные оптические вход и выход, связанные с соответствующей внутренней стороной (491, 492... , 49м) апертуры соответствующего из двусторонних непрозрачных отражателей 48i, 482, .... 48м, и вторые параллельные оптические вход и выход связанные с соответствующей внешней стороной (501, 50г, ..., 50ы) апертуры соответствующего из двусторонних непрозрачных отражателей 48,, 48248гм, первые

параллельные птичесхие входы и вторые параллельные оптические выходы двусторонних непргзр)чных отражателей 48т, 482, ,.,, 48м являютсг. соответственно N параллельными оптическими входами 212, 21з

2 IN -(- «и N первыми параллельными оптическими выходами 23i, 23223w блока 22

пространственного сдвига изображений влево, первый параллельный оптический аход 211 и (К + 1)-й параллельный оптиче ский пыход 23ы + 1 которого связаны вегственно с вторым параллельным оптическим входом первого ДВУСТОРОННЕГО непрозрачного отражателя 481 и с первым параллельным оптическим выходом N-ro двустороннего непрозрачного отражателя 48N, второй параллельный оптический вход каждого из двусторонних непрозрачных отражателей 48г, Д8з48м связан с соответствующим первым параллельным опти«е- скмм выходом каждого из двусторонних непрозрачных отражателей 48ь 48аЛ8нРассмотрим работу составных узлов устройства в отделоности. Устройство о целом, а следовательно, и его составные узлы предназначено для обработки бинарных изображений. Обработке полутонового (многоуровневого) изображения предшествует его предобработка, при которой осу- щксталяется прробразоеание многоуровневого изображения в набор бинарных срезов изображения. Так, например, любое многоуровневое изображение (допустим 8 градаций яркости) может быть представлено суммой 8 бинарных (имеющих два уровня яркости).

Комбинационный блок 7 картинного типа работает следующим образом. При поступлении на управляющий вход комбинационного блока 7 картинного типа си нала высокого уровня происходит гашение источника 32 плоскопараллельного изпучения, приводящее к отсутствию на втором параллельном оптическом входе первого логического элемента И 30i картинного типа (информационном входе первого ОУТ 30i) светового потока, вызывающего независимо от информации, поступающей на первый параллельный оптический вход первого логического элемента И 30i картинного типа (управляющий вход первого ОУТ 30i), являющийся перзым параллельным оп- тическим входом комбинационного узла7 картинного типа, формирование на выходе первого ОУТ 30i совокупности оптических сигналов нулевого уровня интенсивности. Таким образом, исключается влияние информации, поступающей на первый параллельный оптический вход комбинационного блока 7 картинного типа. Дальнейшее формирование состояний первых параллельных

оптических выходов 10i, 102 10N и (N +

1)-го параллельного оптического выхода комбинационного блока 7 картинного типа зависит от состояний его N параллельных оптических входов 6i, 62, .... 6м. Для первоначальной установки комбинационного блока 7 картинного типа в нулевое состояние необходимо присутствие на входах 6i, 62,..., GN картин изображений, представленных совокупностями оптических сигналов нулевого уровня интенсивности, что достигается подачей на управляющий вход комбинационного блока 7 картинного типа сигнапа высокого уровня и запретом выбора режима предварительной установки.

После предварительного сброса в нулевое состояние г омбиняционного блока 7 картинного типа при условии запоминания

состояний его выходов 10i, 102 Юм и

организации обратной связи выходов с входами комбинационный блек / картинного типа работает в режиме двоичного счетчика картинного типа. Это происходит следующим образом. Hd управляющем входе комбинационного блока 7 картинного типа на протяжении всего цикла работы в режиме двоичного счетчика картинного типа должен присутствовать сигнал низкого уровня, при водящий к сохранению во включенном состоянии источника 32 плоскопараллельного излучения. При поступлении на первый вход комбинационного блока 7 картинного типа входной картины изображений, обозначаемой S, на параллельном оптическом выходе 5 первого ОУТ ЗСН формируется картина изображения, соответствующая входному изображению. Поскольку N параллельных оптических входов 6i, 62бы комбинационного блока 7 картинного типа связаны с 10 управляющими параллельными оптическими ОУТ 302, ЗОзЗОы г 1 соответственно,

сигнальные параллельные оптические входы каждого К-го (К- 2N + 1) из которых

связаны с параллельными оптическими вы- 15 ходами (К - 1)-го ОУТ, то на параллельных

оптических выходах ОУТ 302, ЗОзЗОы + 1

формируются картины изображений, описываемые логическими выражениями: на выходе ОУТ 302 SQi; на выходе ОУТ ЗОз 20 SQiQ.2; на выходе ОУТ 30 + 1 SQiQ2 ...ON, где S - входная картина изображения, подаваемая на первый оптический вход комбинационного блока 7 картинного типа; Qi, Q2, ...QN - картины изображений, подаваемые 25 на N параллельных оптических входов 6i, 62, ..., бы комбинационного блока 7 картинного типа характеризующие состояние его N выходов Ют, 102, ..., 10ы в предыдущий момент времени.30

Картины изображений, сформированные на N параллельных оптических выходах

соответствующих N первых ОУТ 30i, 302

ЗОы, поступают затем на вторые параллельные оптические входы N картинных сумма- 35 торов 311, 312, ..., 31N по модулю два, на первые параллельные оптические входы которых поступают N картин изображений с N соответствующих входов б i, 62,.... бы комбинационного блока 7 картинного типа.40

Рассмотрим принцип работы любого, например 311, картинного сумматора по модулю два, так как все другие картинные сумматоры по модулю два работают аналогично, но при поступлении на их параллель- 45 ные оптические входы другой информации. При поступлении картины изображения S на второй параллельный оптический вход первого картинного сумматора 311 по модулю два посредством второго светоделителя 50 421 она передается на инверсный сигнальный параллельный оптический вход второго инверсного ОУТ 411 и с помощью второго отражателя 43i на управляющий параллельный оптический вход первого инверсного 55 ОУТ 38i, При поступлении картины изображения СИ на первый параллельный оптический вход первого картинного сумматора 311 по модулю два посредством первого светоделителя 40i она передается на инверсный сигнальный параллельный оптический вход первого инверсного ОУТ 38i и с помощью первого отражателя 39i на параллельный оптический управляющий вход второго инверсного ОУТ 411,

На параллельных оптических выходах первого 38i и второго 411 инверсных ОУТ получают картины изображений, описываемые выражениями соответственно SQi и SQi, которые, поступая на первый и второй параллельные оптические входы светообье- динителя 44, приводят к формированию на его параллельном оптическом выходе картины изображения, описываемой выраже- нияем SQi + SQi. Таким образом, учитывая, что параллельный оптический выход свето- обьединителя 44 связан с параллепьным оптическим выходом первого картинного сумматора по модулю два, который, в свою очередь, связан с первым параллельным оптическим выходом 10i комбинационного блока 7 картинного типа, то на первом параллельном оптическом выходе Ют комбинационного блока 7 картинного типа получают картину изображения, описываемую выражением SQi + SQi. Аналогично на других параллельных оптических выходах 102 .... Юы комбинационного блока 7 картинного типа получают картины изображений, описыва емые выражениями: на выходе 102 SQiQ.2 + SQ.1Q.2; H.J выходе Юы SQiQ2 ...

QN + SQlQ2...Q.N-iQN.

На (N + 1}-м выходе комбинационного узла 7 картинного типа формируется изображение, описываемое выражением SQiQ2Q3... ON и соответствующее значению переноса картинного типа в следующий разрядный срез. N оптоэлектронных двухтактных D-триггеров 13i, 13213ы картинного

типа могут быть реализованы в виде оптоэлектронных бистабильных стройств для параллельной записи, хранеьия и считывания изображений.

Путем подачи сигнала высокого уровня на вход 8 сброса устройства, связанного с вторыми входами первого 28i и второго 28г логических элементов ИЛИ-НЕ, на их выходах устанавливаются сигналы нулевого уровня, которые, поступая на первую и вторую шины управления D-триггеров 13i, 132. ..., 13ы картинного типа, приводят к ихсбро- .су в нулевое состояние.

Затем при отсутствии сигнала высокого уровня на динамическом входе 29 синхронизации устройства, связанном с первым входом первого логического элемента ИЛИ- НЕ 28i, первый логический элемент ИЛИ- НЕ формирует на своем выходе, а следовательно, и на второй шине управления N D-триггеров 13i, 132 13ы картинного типа сигнал высокого уровня, подго- тарливающий к рабочему состоянию вторые D-триггеры-защелки соответствующих N D- триггеров 13, 13., ..., 13м картинного типа. В .это время на выходе второго логического элемента ИЛИ-НЕ 28з, а следовательно, и на первой шипе управления N D-триггеров 13i, 13а,..., ION картинного типа формируется сигнал низкого уровня, приводящий в нерабочее состояние первые D-триггеры- защелки соответствующих N D-триггеров 13i, 13213м картинного типа. Таким образом, при отстутствии сигнала высокого уровня на динамическом входе 29 синхронизации устройства N D-триперо 13i, 132, ,.., картинного типа находятся в прежнем состоянии, не реагируя на информацию, поступающую на их параллельные оптические входы. При подаче импульсного сигнала высокого уровня на динамический вход 29 синхронизации устройства на выходе первого логического элемента ИЛИ-НЕ 28i, следовательно, и второй шины управления N D-триггеров 13i, 13, ..., 1.3м картинного типа устанавливается .сигнал низкого уровня, выключающий вторые D-триггеры- защелки картинного типа соответствующих N D-TpvirrepoB 13i, 132, .... 13w картинного типа, r.s, происходи стирание предыдущей информации. 3 то же время на выходе второго логического элемента ИЛИ-НЕ 282, а следовательно, / первой шины управления

N D-триггероЕ 13:, 13г 13м картинного

типа устанавливается сигнал высокого уровня, подготавливающий к рабочему состоянию первые D-триггеры-защелки картинного типа соответствующих N D-трмггеров 13;, 132 13N картинного типа, при

поступление на параллельные оптические входы которых входных картин изображений происходит запись последних в перс-, ее D-триггеры-защелкм картинного типа, но поскольку вторые D-триггеры-защелкм картинного типа находятся в нерабочем состоянии до момента снятия импульсного сигнала высокого уровя с динамического ахода 29 синхронизации устройтва, то только по заднему Фронту этого импульса на параллельных оптических выходах N Dтриггеров 13t, 132 13N картинного типа

устанавливается информация, поступающая с мх соответствующих входов. Таким образом, описываемые N D-триггеров 13i, 13г, .., 13N картинного типа являются динамическими триггерами, срабатывающими по заднему фронту сигнала управления,по- ступающему нв вход 29 синхронизации устройства.

Блок 25 оптического преобразования и смещения изображений выполкэн и работает в полном соответствии с аналогичным блоком известного устройства. Он содержит шесть внутренних каналов, позволяющих осуществлять операции смещения изображеиия в плоскости на выбранный шаг в одном из четырех возможных направлений, передачу изображений на выход блока 25 оптического преобразования и смещения изображений с его входа без изменений,

0 инвертирование изображений, что задается комбинацией сигналов на группе управляющих входов 26i - 2бо и шине 26у стробиро-,- вания. Возможно получение сдвинутого изображения одновременно в двух любых

5 направлениях, в трех любых направлениях, в четырех направлениях с. последующим их суммированием. Основные режимы работы блока 25 оптического преобразования и смещения изображения приведены в

0 табл.1, где под входным изображением подразумевается изображение, поступающее на вход блока 25 оптического преобразования и смещения изображения.

Работа первого блока 20 пространст5 венного сдвига изображений вправо и второго блока 22 пространственного сдвига изображений впево основана на принципе параллельного отражения изображений, поступающих на первые вторые параллель0 ные оптические входы двусторонних непрозрачных отражателей, расположенных таким образом в пространстве, чтобы обеспечить сдвиг N картин изображений на шаг, равный апертуре одного квадратного

5 изображения, в требуемую сторону (вправо или влево). При этом следует учитывать требование к конструктивному выполнению двустороннего непрозрачного отражателя: его толщина б должна быть несоизмерима

0 с шагом дискретизации входной картины изображения, что исключает возможность искажения изображений после выполнения над ними операций пространственных сдвигов влево и вправо.

5 Рассмотрим работу устройства в целом. Основные режимы работы устройства описаны в табл.2, где картинные операнды-изображения обозначены с помощью квадратных скобок , обозначает неопре0 деленное состояние.

Сброс устройства (установка в нулевое состояние) осуществляется путем подачи сигнала высокого уровня на вход 8 сброса устройства, приводящего к переводу s нера5 бочеее состояние первого ОУТ 3Qi комбинационного узла 7 картинного типа, что исключает влияние информации, поступающей на счетный параллельный оптический вход 9 устройства, на состояние устройства, jtf к Формированию на выходах первого 28i

и второго 282 логических элементов ИЛИ- НЕ сигнала низкого уровня, который, поступая на первую и вторую тактовые шины управления N олтоэлектронных D-тригге- ров 13i, 13213м картинного типа, осуществляет их сброс, в нулевое состояние. Выходные картины изображений с интенсивностью оптических сигналов уровня логического нуля с параллельных оптических выходов N D-триггеров 13i, 132, ..., 13ы картинного типа посредством первого светоделителя 14i поступают на N параллельных оптических выходов 15i, 152,..., 15ы устройства и посредством внешних оптических обратных связей передаются на другие узлы устройства, сбрасывая их в нулевое состояние. Сброс устройства можно осуществить одной только подачей на вход 8 сброса устройства сигнала высокого уровня, но для большей надежности работы устройства в указанном режиме следует:

1)закрыть первый оптоэлектронный затвор 2ч путем подачи на управляющий вход 4 предварительной установки устройства соответсвующего управляющего сигнала (например, сигнала низкого уровня), устраняя таким образом влияние информации, поступающей на N параллельных оптических входов 1i, 1a IN устройства;

2)подать на входы последовательной записи картины изображений при пространственном сдвиге влево и вправо соответствующих блоков 20 и 22 картины изображений с интенсивностью оптических сигналов уровня логического нуля;

3)подать нэ управляющие входы 26i, 26а26е сигналы нулевого уровня, описываемые комбинацией 000000.

Подробно режим сброса устройства описан в табл.2 (пЛ). Для обеспечения работы устройства в режиме предварительной установки, который можно назвать и режимом параллельной записи в устройство N бинарных картин изображений, необходимо предварительно осуществить сброс устройства. Затем, подавая параллельно на N параллельных оптических входов 1i, 12, .... IN устройство N оптических цифровых картин-изображений (обозначенных как Ai, Аа, ...,Ам в табл.2, п.2) и открывая первый оптоэлектронный затвор 21 путем подачи соответствующего управляющего сигнала на управляющий вход 4 предварительной установки устройства N входных изображений Ач. , их суммируют на

первом светообьединителе 5i с соответствующими N совокупностями оптическ-их сигналов интенсивностью уровня логического нуля, поступающими путем обратной связи с очищенных блоков памяти, которыми являются N D-триггеров 13i, 132 ION

картинного типа. Таким образом, фактически N входных каргин изображений Ai,

AN поступают на N параллельных

оптических входов, 6i. 62, ..., 6N начиная с второго, комбинационного блока 7 картинного типа.

Для передачи без изменения входных изображений Ai, на параллель0 ные оптические выходы 10i, 102Юы комбинационного блока 7 картинного типа необходимо подать сигнал низкого уровня на вход 8 сброса устройства, запрещая режим сброса, и подать изображение 0, фор5 мируемое совокупностью оптических сигналов интенсивностью уровня логического нуля, на счетный параллельный оптический вход 9 устройства, являющийся первым параллельным оптическим входом

0 комбинационного блока 7 картинного типа. Открывая второй оптозлектронный затвор 22 путем подачи соответствующего сигнала на режимный вход 11 счета устройства, N картин изображений Ач, пере5 дают с N параллельных оптических выходов Ют, 102, .... Юы комбинационного блока 7 картинного типа посредством второго 52 и третьего 53 светоделителей на N параллельных оптических входов N D-триггеров 13i,

0 132 13м картинного типа. Поскольку

предварительно был осуществлен режим сброса, то информация, поступающая на вторые входы второго 52 и третьего 5з сае- тообьединителей, представлена о виде N

5 картин изображений, формируемых сово- - купностью оптических сигналов интенсивностью уровня логического нуля, и не вносит изменений при подаче картин изображений Ai, на N параллельных оптиче0 ских входов N D-триггеров 13i, 132 13w

картинного типа. Состояние управляющих

входов других блоков, связзнных с форми рованием информации на входах светообьединителей 52 и 5з, в режиме предвари5 тельной установки описано в табл.2, п.2. Для записи N картин изображений Ач, А2, .... AN в N D-триггеры 13i, 132 13N картинного типа нэ динамический вход 29 синхронизации устройства следует подать

0 импульсный сигнал высокого уровня, по заднему фронту которого происходит переключение N D-триггеров 13i, 132 13N в

новое состояние и на N параллельных оптических выходах 15i, 152,.... 15ыустачавлива5 ются N входных картин изображений Ai,

.

Работа устройства в режиме прямого двоичного счета (режиме накопления К бинарных картин изображения) возможна при последовательной подаче входных К картин

изображений Bi, 62, ..., Вк на счетный параллельный оптический вход 9 устройства, установке на режимном входе 11 счета устройства сигнала, открывающего второй оптоэлектронный затвор 22, запрещении других режимов работы с помощью подачи соответствующих сигналов на другие управляющие входы устройства и последовательной подаче на вход 29 синхронизации устройства К импульсных сигналов, задние фронты которых осуществляют переключение N D-триггеров 13|, 132 13м картинного типа в новое состояние в соответствии с информацией, выставленной на их входах. Процесс непосредственного сложения описан подробно при рассмотрена 1 принципа работы комбинационного блока 7 картинного типа. Спедует лишь отметить, что каждый результат непосредственного сложения запоминается в N D-триггерах 13i, 132, ..., картинного типа и путем обратной связи, организованной с помощью первого светоделителя 14i, отражателей 16i и 16а-и первого светообъединителя 5i, передается на N параллельных оптических входов 6i, 62, ..., 6м комбинационного блока 7 картинного типа, Таким образом, организуется картинное двоичное сложение предыдущего результата с вновь поступившим на. счетный параллельный оптический вход 9 устройства.

Можно организовать два режима картинного накопления или прямого двоичного счета устройства: с предварительной установкой и без нее, что осуществляется лишь подачей соответствующего сигнала на управляющий вход 4 предварительной установки (табл.2, пп.З и 4). При этом следует учесть, что число N разрядных (весовых) бинарных срезов представления результата связано с числом К картин изображений, поступающих на счетный 9 параллельна оптический вход устройства, соотношенлем K 2N-1.

Режим пространственного сдвига заги. санных N бинарных изображений Ai, Aa, ...,Ам наодин шаг (разрядный срез) вправо или влево осуществляется путем отпирания соответствующего третьего 2з или четвертого 2/J оптоэлектронного затвора, что обеспечивается подачей соответствующих сигналов на управляющий вход 17 или 18, подачей импульсного сигнала на вход 29 синхронизации устройства, и запретом других режимов работы (табл. 2, пп. 5 и 6).

Записанные ранее N бинарные изображения Ai, хранятся в N О-триггерах 13i, 132 13м картинного типа и

посредством обратной связи, организованной с помощью первого светоделителя 14i, отражателя 16i и второго 14з и третьего 14з

светоотделителей, поступают на входы третьего 2з и четвертого 1й оптозлектрон- ных затеооов. В зависимости от того, какой из ОЭЗ открыт, осуществляется лространственный сдвиг на один разрядный срез вправо или впево, что выполняется блоком 20 пространственного сдвига изображений вправо или блоком 22 пространственного сдвига изображений влево. При этом воз0 можны варианты потери информации: при сдвиге вправо - картины изображений AN, при сдвиге влево - картины изображения Ai. На место потерянной информации может вводиться новая картина изображений,

5 для чего служат сход 211 последовательной записи картины изображения при пространственном сдвиге влево и вход последовательной записи картины изображения при пространстзэн г ем сдвиге влево, свя0 занный с первым параллельным оптическим входом четвертого светообъединителя 54. Если требуется выполнить пространственный сдвиг без записи на место утерянной информации нового изображения, то на ука5 занные рыше параллельные входы не подают новые изображения; в противном случае осуществляют подачу нужной картины изображения (табл.2, пп.7 и 8).

С помощью блока 25 оптического преоб0 разования и смещения изображений посредством подачи соответствующих сигналов на управляющие входы устройства можно организовать новые режимы работы устройства, для чего следует обеспечить по5 ступление ранее записанных картин изображений на входы 19i, 192 19м блока 2

пространственного сдвига изображений вправо. Так. для сдвига в плоскости вправо на один дискрет ранее записанных N картин

0 изображений необходимо после очередного

i-ro 0 1 N) такта пространственного

сдвига вправо N изображений,выполняемого блоком 20 пространственного сдвига изображений вправо, разделить с помощью

5 кода, подаваемого на входы 26i - 26е, осуществлением блоком 25 оптического преобразования м смещения изображений операции сдвига вправо (в плоскости) изображения А|, поступающего с первого па0 раллельного оптического выхода 24i блока 20 пространственного сдвига изображений вправо на параллельный оптический вход блска 25, Преобразованное изображение А| посредством отражателей 15j - 16с по5 ступает на второй параллельный оптический вход четвертого светообъединителя 54, где суммируется с изображением, формируемым совокупностью оптических сигналов уровня логического нуля, которое поступает на первый параллельным/ оптический вход

четвертого светообьединителя 54, являющийся входом последовательной записи изображения при пространственном сдвиге изображений вправо. Таким образом, с параллельного оптического выхода четвертого светообъединителя 54 на вход 19ы + 1 блока 20 пространственного сдвига изображений вправо поступает уже преобразованное изображение Ai, которое проходит на последний 24м + 1 параллельный оптический выход блока 20. Сформированные таким образом N изображений с выхода блока 20 поступают на N параллельных оптических входов N D-триггеров 13i, 132 13П картинного типа, где и запоминаются при подаче на вход 29 синхронизации устройства импульсного сигнала (табл.2, п.9). Выполнив описанные выше действия N раз, на выходах 15i, 152, .... 15м получают N сдвинутых в плоскости вправо на один дискрет изображений.

Задавая кодовые комбинации на управляющих входах 26i - 26e блока 25 оптического преобразования и смещения изображений в соответствии с табл.1 и повторяя остальную описанную последовательность действий, можно организовать режимы работы устройства: сдвиг в плоскости влево, вверх, вниз на один дискрет, инвертирование ранее записанных N картин изображений, используя режим передачи изображения без преобразования с входа на выход блока 25, можно организовать циклический пространственный сдвиг изображений вправо.

Описанные режимы работы устройства являются самыми простыми, посредством их комбинации и кратного повторения можно реализовать различные сложные алгоритмы обработки изображений, связанные с выполнением операции по перемножению картин изображений, корреляционной обработке, выделению контуров изображений, пороговой обработке и т.д.

Для обеспечения надежной работоспособности устройства, содержащего большое количество светоделительных блоков, вносящих затухание и ослабление входных оптических сигналов, следует в качестве оп- тичеси управляемых транспарантов, на которых реализуются комбинационный блок 7 картинного типа и блок 25 оптического преобразования и смещения изображений, выбирать такие ОУТ, которые обеспечивают требуемый коэффициент усиления яркости с учетом вносимых затуханий. Кроме того, с целью согласования выходных апертур предыдущих блоков с входными апертурами последующих узлов в предлагаемое устройство могут вводиться объективы с

колиматорами, что позволяет устранить эффекты рассеивания пучка света.

Предлагаемое устройство позволяет выполнять все операции параллельной обработки изображений, которые выполняет известное устройство, что осуществляется за счет сохранения в устройстве блока 25 оптического преобразования и смещения изображений, выполненного в полном соот0 ветствии с аналогичным блоком известного устройства. Кроме того, устройство позволяет выполнять такие микрооперации обработки изображений, как накопление (двоичный счет) бинарных изображений с

5 возможностью параллельной картинной предустановки, реверсивный сдвиг бинарных картин изображений в пространстве с возможностью последовательного ввода картины изображения при этом, а также ряд

0 других микроопераций параллельной обработки изображений, базирующихся на описанных, что позволяет организовать сложные алгоритмы вычислений полного перемножения картин изображений, корре5 ляционную и пороговую обработку и т.д. Формула изобретения 1. Оптоэлектронное устройство для логической обработки изображений, содержащее N оптоэлектроных двухтактных

0 D-триггеров картинного типа с параллельными оптическими информационными входами и выходами и двумя электрическими управляющими входами, где N - число обрабатываемых изображений, первый и второй

5 отражатели, первый и второй оптоэлектрон- - ные затворы, первые светоделитель и све- тообъединитель, блок оптического преобразования с параллельными оптическими информационными входами и выходами, о т 0 личающееся тем, что, с целью расширения области применения и функциональных возможностей за счет параллельного ввода-вывода и обработки изображений, в устройство дополнительно введены комби5 национный блок картинного типа с N + 1 параллельными оптическими информационными входами и выходами и электрическим управляющим входом, который является первым входом сброса устройства,

0 третий и четвертый оптоэлектронные затворы, управляющие входы которых являются .первым и вторым входами установки режима работы устройства, два блока пространственного сдвига изображений с N + 1

5 параллельными оптическими информационными входами и выходами, второй и третий светоделители, второй, третий и четвертый светообьединители, третий, четвертый, пятый и шестой отражатели, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ. причем управляющие входы первого и второго оптоэлек- тронных затворов являются соответственно электрическим входом предварительной установки устройства и третьим входом установки режима работы устройства, N параллельных оптических входов первого оптоэлектронного затвора являются N параллельными входами предварительной установки устройства, а его параллельные оптические выходы связаны с первыми N параллельными оптическими входами первого светообьединителя, N параллельных оптических выходов которого связаны с N параллельными оптическими информационными входами комбинационного блока картинно о типа, (N + 1)-й параллельный оптический информационный вход которого является счетным параллельным оптическим входом устройства, (N+ 1)-й параллельный оптический выход комбинационного блока картинного типа является (N + 1)-м параллельным оптическим счетным выходом переноса устройства, N первых параллельных оптических выходов комбинационного блока картинного типа связаны через второй оптоэлектронный затвор с первыми N параллельными оптическими входами второго светообьединителя, N параллельных оптических выходов которого связаны с первыми N параллельными оптическими входами третьего светообъедини- теля, N параллельных оптических выходов которого связаны z соответствующими N параллельными оптическими информационными входами оптоэлектронных двухтактных D-триггеров картинного типа, N параллельных оптических выходов которых связаны с N параллельными оптическими входами первого светоделителя, первые N параллельных оптических выходов которого являются па- раллельными оптическими выходами устройства, а вторые N параллельных оптических выходов первого светоделителя связаны через четвертый отражатель с N параллельными оптическими входами второго светоделителя, первые N параллельных оптических выходов которого связаны посредством пятого отражателя с вторыми N параллельными оптическими входами первого светообъединителя. вторые N параллельных оптических выходов которого связаны через третий светоделитель, третий и четвертый оптоэлектронные затворы соответственно с N первыми параллельными оптическими информационными входами первого блока пространственного сдвига изображений и N параллельными оптическими информационными входами, начиная с второго, второго блока пространственного сдвига изображений, N

параллельных оптических выходов которого связаны посредством шестого отражателя с вторыми N параллельными оптическими входами третьего светообъединителя, (N +

1)-й параллельный оптический выход второго блока пространственного сдвига изображений является дополнительным параллельным оптическим выходом устройства N параллельных оптических выходов,

0 начиная с второго, первого блока пространственного сдвига изображений связаны с вторыми N параллельными оптическими входами второго светообьединителя, первый параллельный оптический информа5 ционный вход второго блока пространственного сдвига изображений является первым оптическим управляющим входом устройства, (N + 1)-й параллельный оптический вход первог о блока пространственного

0 сдвига изображений связан с параллельным оптическим выходом четвертого светообьединителя, первый параллельный оптический вход которого является вторым оптическим управляющим входом устройст5 ва, а второй параллельный оптический вход четвертого светообьединителя связан через первый, второй и третий отражатели с параллельным оптическим входом блока.опти- ческого преобразования изображений,

0 параллельный оптический информационный вход которого связан с первым параллельным оптическим выходом первого блока пространственного сдвига изображений, вход усилителя связан с первыми элек5 трическими управляющими входами N оптоэлектронных двухтактных D-триггеров картинного типа и с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ, первый вход которого связан с выходом первого элемента ИЛИ-НЕ и с вто0 рыми электрическими управляющими входами N оптоэлектронных двухтактных D-триггеров картинного типа, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ образуют второй и третий входы сброса устройст5 ва, первый вход первого элемента ИЛИ-НЕ является входом синхронизации устройства. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, комбинационный блок картинного типа содержит N + 1 элементов И кар0 тинного типа с первыми и вторыми параллельными оптическими входами и параллельными оптическими выходами, N кар- тинных сумматоров по модулю два с первыми и вторыми параллельными оптиче5 скими входами, N параллельных оптических выходов которых являются первыми выходами комбинационного блока картинного типа, первый параллельной оптический вход первого элемента И картинного типа является первым параллельным оптическим

информационным входом комбинационного блока картинного типа, второй параллельный оптический вход первого элемента И картинного типа связан с источником плоскопараллельного света, управляющий вход которого является электрическим управляющим входом комбинационного блока картинного типа, остальные N вторых параллельных оптических входов, начиная с второго, элементов И картинного типа обра- зуют N параллельных оптических информационных входов комбинационного блока картинного типа и связаны соответственно с первыми параллельными оптическими входами N картинных сумматоров по моду- лю два, выход последнего (N + 1)-го элемента И картинного типа является (N + 1)-м выходом комбинационного блока картинного типа, а парал- лельные оптические выходы каждого предыдущего из N элемен- тов И картинного типа связаны с вторыми параллельными оптическими входами N картинных сумматоров по модулю два и с вторыми параллельными оптическими входами каждого последующего из N элемен- тов И картинного типа.

3. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что блок пространственного сдвига изображений содержит N двусторонних непрозрачных отражателей, первые парал- лельные оптические входы и выходы которых образованы их внутренними сторонами, а вторые параллельные оптические входы и выходы образованы их внешними сторонами, причем, первые и вторые парал- лельчые оптические выходы N двусторонних непрозрачных отражателей являются N параллельными оптическими информационными входами и N параллельными оптическими выходами блока пространствен- ного сдвига изображений, (N + 1)-е параллельные оптические информационные вход и выход которого образованы вторым параллельным оптическим входом N-го двустороннего непрозрачного отражателя и первым параллельным оптическим выходом первого двустороннего непрозрачного отражателя, второй параллельный оптический вход каждого предыдущего двустороннего непрозрачного отражателя связан с первым параллельным оптическим выходом каждого последующего двусгоронего непрозоач- ного отражателя.

4. Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что картинный сумматор по модулю два содержит первый и второй светоделители, светообъединитель, первый и второй инверсные оптически управляемые транспаранты, первый и второй отражатели, кроме того, первый параллельный оптический вход картинного сумматора по модулю два образован входом первого светоделителя, выходы которого связаны соответственно с инверсным сигнальным параллельным оптическим входом первого инверсного оптически управляемого транспаранта и с первым отражателем, выход которого соединен с сигнальным параллельным оптическим входом второго инверсного оптически управляемого транспаранта, инверсный параллельный оптический вход которого связан с первым входом второго светоделителя, вход которого образует второй параллельный оптический вход картинного сумматора по модулю два, второй выход второго светоделителя связан посредством второго отражателя с управляющим параллельным оптическим входом первого инверсного оптически управляемого транспаранта, выход которого является первым параллельным оптическим входом свето- объединителя, его второй вход связан с параллельным оптическим выходом второго инверсного оптически управляемого транспаранта, а выход является ыходом картинного сумматора по модулю два.

Таблица 1

Продолжение табл.1,

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования при построении оптоэ- лектронных процессоров. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит оптоэлектронные двухтактные D- триггеры картинного типа, отражатели, светоделители, светообьединители, оптоэлектронные затворы, блок оптического преобразования, комбинационный блок картинного типа, блоки пространственного сдвига изображений, элементы ИЛИ-НЕ и усилитель. Комбинационный блок картинного типа содержит элементы И картинного типа, картинные сумматоры. Блок пространственного сдвига изображений содержит двусторонние непрозрачные отражатели. 3 з.п.ф-лы, 2 табл., 4 ил.

Прямой двоичный счет с предварительной установкой N картин изображений (К тактоо)

Пространственный сдвиг хранимых иэоб- раже ий а право не один разрядный срез с потерей первого изображения с/ц (I такт)

Пространственный сдвиг ранее записанных N картин изображений влево на один разрядный срез с потерей и зоб раме

ьия АН}

(1 такт)

П рост ра нетаенный сдвиг ранее записанных V картин изображений вправо на один разрядный срез с вводом новой картины изображений на место утерянного ЈА,1 (I тект)

Прост рвнственный сдвиг ранее м- писанкых N картин изображений плево н один разрядный срез с вводом новой картины изображений не место утерянной САц (I тект)

Сдвиг в плоскости впрвао на один дискрет ранее еписанных N изображений (Н тактов)

.

,А„ 1 .0

ТОЛЬКО

первый такт, затем О

WIW-.

посл-но1

св,ивА...,

ад

о to о й оооооо

tx,OO,...tx о

М

1о со} Со) о оооооо

M,(Vl,...,Cx о

Сх

о1 fol CoJ С) оооооо

xj.DnW о о х о tо A о ооооооо

x.WМ о о х о

x}, о о

i fol to оооооо

о t° LAJ Го оюооо

Таблица2

о to о й оооооо

То же

1о со} Со) о оооооо

Подача имп. сигнала

о1 fol CoJ С) оооооо

Подача мил. сигнала

То

i fol to оооооо

о t° LAJ Го оюооо

Подзча К инл, сигналов

- -

-ts.

6981691

6381691

м

tb

Мъ

И «VJ

VVfe

ЯН I Ч

i

-л50Л

23,

Ьъ

гъ

1