Устройство для считывания информации Советский патент 1991 года по МПК G06K11/00 

Изобретение относится к автоматике и . вычислительной технике и предназначено для регистрации сигналов импульсных изображений с последующей обработкой в ЭВМ и может быть использовано при исследовании световых процессов с помощью те- левизионно-вычислительных комплексов.

Цель изобретения - расширение области применения устройства благодаря возможности считывания заданных элементов зарегистрированных изображений произвольного формата.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства при считывании; на фиг.4 - структурная схема формирователя временного

интервала; на фиг,5 - структурная схема блока управления записью.

Устройство имеет информационный вход 1, первый 2 и второй 3 управляющие входы.

Устройство (фиг.1) содержит формирователь 4 временного интервала, блок 5 управления записью, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, первый блок 7 памяти, генератор 8 тактовых импульсов, элементы 9-12 задержки, сумматоры 13 и 14, элементы И 15 и 16, регистры 17-19 адреса, элементы 20 - 23 задержки, второй 24 и третий 25 блоки памяти, блоки 26 и 27 сравнения, третий элемент И 28, элементы 29 32 задержки и ключи 33 и 34.

ON О СО СЬ

V4

Устройство имеет первую 35, вторую 36 и третью 37 группы информационных входов (ввод Номера элемента, ввод Номера строки и ввод Номера кадра), группу 38 информационных выходов, первый 39 и второй 40 выходы (выход Ошибка задания элемента и выход Ошибка задания строки). Устройство содержит четвертый элемент И 41 и формирователь 42 импульса.

Позициями 43 - 57 (фиг.2 и 3) обозначены временные диаграммы работы устройства.

Формирователь 4 временного интервала (фиг.4) содержит первый триггер 58, первый счетчик 59, второй триггер 60, второй счетчик 61, элемент ИЛИ 62 и одновибратор 63.

Блок 5 управления записью (фиг.5) содержит блок 64 выборки и хранения, дифференциальный усилитель 65, селектор 66 строчных синхроимпульсов, элементы НЕ 67, ИЛИ 68 и И 69.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на все входы устройства сигналы не поступают и на выходах информация отсутйтвует, Генератор 8 тактовых импульсов формирует последовательность тактовых импульсов. Устройство работает в двух режимах - в режиме регистрации и режиме поиска. В режиме регистрации устройство может работать совместно с импульсным ТВ-датчиком. При регистрации серии кадров нестандартного формата на втором управляющем входе 3 установлен уровень логической 1 и управляющие импульсы на этот вход не поступают. Для синхронизации цикла записи устройства и ТВ-датчика на управляющий вход устройства и на ТВ-датчик одновременно подают внешний импульс запуска, синхронный со световым изображением (диаграмма 43, фиг.2). Сразу после этого импульса ТВ-датчик переходит в режим накопления информации, после чего на его выходе формируется видеосигнал одного ТВ кадра, который поступает на информационный вход 1 устройства (диаграмма 44, фиг.2). Из полного видеосигнала блок 5 управления записью выделяет только сигнал яркости (поз.45, фиг.2), несущий только полезную информацию и подлежащую кодированию. Сигнал яркости с информационного выхода блока 5 управления записью поступает на информационный вход АЦП 6. Кодирование и запись информации в устройстве осуществляются на интервале кодирования Тк. которые определяются формирователем 4 временного интервала. Начало интервала кодирования приходится на конец времени

обратного хода кадра, а его длительность должна быть не менее длительности кадра наибольшего возможного формата.

После прихода импульса запуска на

первый управляющий вход 2 формирователь 4 определяет длительность и положение интервала Тк на временной оси относительно импульса запуска подсчетом импульсов, поступающих с выхода генера0 тора 8. Во время интервала Тк на управляющий вход блока 5 управления записью, элемент 11 задержки и первый вход элемента И 16 поступает уровень логического О (диаграмма 46, фиг.2). На интервале Тк на

5 первом управляющем выходе блока 5 управления записью формируются инвертированные строчные синхроимпульсы (диаграмма 47, фиг.2), выделяемые блоком 5 управления записью из полного видеосиг0 нала, поступающего на информационный вход блока 5.

На интервале кодирования Тк и во время прямого хода ТВ-строки блок 5 управления записью пропускает на второй

5 управляющий вход импульсы, поступающие на второй управляющий вход блока 5 с выхода генератора 8. Далее тактовые импульсы поступают на тактовый вход АЦП 6 (диаграмма 48, фиг.2). При поступлении им0 пульса на тактовый вход АЦП 6 формирует на выходе цифровой код, который далее поступает на информационные входы первого блока 7 памяти. Тактовые импульсы с блока 5 поступают также на вход прямого счета

5 первого регистра 17 адреса. С приходом каждого тактового импульса первый регистр 17 адреса изменяет значение выходного кода на единицу. Код на выходе регистра 17 адреса определяет ячейку пер0 вого блока 7 памяти, в которую осуществляется запись кодов яркости с выхода АЦП 6 по тактовым импульсам, поступающим на вход записи первого блока 7 памяти, через элемент 9 задержки. Время задержки эле5 мента 9 определяется временем преобразования АЦП 6 и временем задержки установления кодов на выходе первого регистра 17 адреса. С появлением следующего тактового импульса на выходе блока 5 управ0 ления регистр 17 адреса вновь увеличивает свое состояние на единицу и в следующую ячейку первого блока 7 памяти записывается очередной код яркости. Запись кодов яркости осуществляется до конца текущей ТВ-строки.

5 Во время обратного хода строки ТВ-строки приостанавливается поступление тактовых импульсов с выхода блока 5 управления записью (диаграмма 48, фиг. 2).

На выходах первого регистра 17 адреса после прихода последнего в текущей ТВстроке тактового импульса установлен адрес ячейки первого блока 7 памяти, в которую записан код яркости последнего элемента в текущей ТВ-строке. С приходом на вход прямого счета второго регистра 18 адреса через элемент И 15 с выхода синхронизации блока 5 положительного фронта синхроимпульса, свидетельствующего об окончании текущей ТВ-строки, второй регистр 18 адреса изменяет свое состояние на единицу. По этому адресу во второй блок 24 памяти синхроимпульсом, задержанным на время переключения регистра 18, записывается адрес ячейки первого блока 7 памя- ти, содержащей последний элемент текущей ТВ-строки, который поступает на информационные входы второго блока 24 памяти с выхода регистра 17. При окончании следующей ТВ-строки регистр 18 адре- са вновь изменяет свое состояние на единицу и в следующую ячейку второго блока 24 памяти заносится адрес последнего элемента очередной ТВ-строки.

Таким образом, во втором блоке 24 па- мяти последовательно в реальном времени в темпе поступления информации с ТВ-датчика формируется массив адресов, по которым в первом блоке 7 памяти записаны последние элементы ТВ-строк, имеющих, в общем случае, произвольный формат. С окончанием интервала Тк прекращается поступление тактовых импульсов на АЦП 6, регистр 17 адреса, первый блок 7 памяти и преобразование и запись информации в первый блок 7 памяти приостанавливается. С окончанием интервала Тк прекращается поступление синхроимпульсов на регистр 18 адреса и второй блок 24 памяти и приостанавливается изменение состояния вы- хода регистра 18 и запись адреса во второй блок 24 памяти с выхода регистра 17. С окончанием интервала Тк на выходе формирователя 4 появляется уровень логической 1 и положительный фронт проходит через элемент И 16 на вход прямого счета регистра 19 адреса. По этому фронту регистр 19 адреса изменяет свое состояние на единицу и устанавливает адрес ячейки третьего блока 25 памяти, в которую записывается ад- рее, выставленный к этому времени на выходах регистра 18, соответствующий номеру последней строки в текущем кадре. В общем случае, число строк в разных кадрах может быть различным. Запись в третий блок 25 памяти осуществляется по положительному фронту, приходящему с выхода формирователя 4 через элемент 11 задержки на вход записи третьего блока 25 памяти. Время задержки элемента 11 определяется временем переключения регистра 19. На

этом цикл регистрации одного кадра заканчивается.

Для регистрации следующего импульсного изображения на вход 2 вновь поступает импульс запуска и цикл регистрации нового кадра, возможно, другого формата повторяется. На интервале кодирования во время прямого хода ТВ-строк вновь поступают тактовые импульсы на АЦП 6 и регистр 7. В первый блок 7 памяти последовательным образом происходит запись кодов яркости, начиная с той ячейки блока памяти, где была приостановлена запись на предыдущем цикле регистрации. На выходе синхронизации блока 5 вновь формируются строчные синхроимпульсы (диаграмма 47, фиг.2). Под их управлением возобновляется последовательная запись в следующие ячейки второго блока 24 памяти адресов последних элементов строк. С окончанием интервала Тк по положительному фронту, формируемому блоком 4, регистром 19 адреса устанавливается адрес следующей ячейки третьего блока 25 памяти, в которую записывается номер строки, формируемой регистром 18 адреса и соответствующей окончанию очередного интервала кодирования.

Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется запись последовательной серии кадров произвольного формата, соответствующих импульсным изображениям с апериодическим темпом следования. Для того, чтобы не происходило переполнение разрядности регистров адреса, в случае отсутствия сведений о верхнем пределе объема записываемой информации, в регистрах адреса можно предусмотреть внутренние цепи, блокирующие дальнейшее изменение состояния счетчиков, на которых выполнены регистры адреса, при их переполнении.

После окончания всех циклов регистрации импульсных изображений в результате в первом блоке 7 памяти последовательно записаны коды яркости всех элементов изображений всех кадров, во втором блоке 24 памяти последовательно, по адресам, соответствующим сквозным для всех кадров номерам строк, записаны адреса (номера) последних элементов ТВ-строк нестандартного формата, в третьем блоке 25 памяти последовательно, по адресам, соответствующим номерам кадров, записаны сквозные по всем кадрам номера строк, которыми кончаются кадры нестандартного формата.

После окончания регистрации можно осуществить считывание кодов яркости интересующих элементов изображений из первого блока 7 памяти Для этого ЭВМ на

входах 35 - 37 выставляет, соответственно, двоичный код номера элемента N3 из данной строки Nc интересующего кадра Мк произвольного формата, после чего на второй управляющий вход 3 подается импульс (диаграмма 49, фиг.З). При задании номеров элемента, строки и кадра нет необходимости знать точно формат интересующего кадра и местоположение считываемого элемента в первом блоке 7 памяти, тем более, что при изменении формата кадра ТВ-датчика от кадра к кадру и от одной серии кадров к другой, при одних и тех же номерах элемента Мэ, строки Nc и кадра N положение ячейки (ее адрес), содержащей код яркости по указанным номерам N3, Nc, Nk, может меняться в первом блоке памяти. По положительному фронту импульса (диаграмма 49, фиг.З) формирователь 42 формирует импульс (диаграмма 50, фиг.З) фиксированной длительности t0. Длительность to определяется наиболее медленнодействующими блоками, подключаемыми к выходу формирователя 42. Импульс с выхода формирователя 42 поступает на входы обнуления регистров 17 и 18 и вход предварительной записи регистра 19. В последний по уровню логического О этого импульса (диаграмма 50, фиг.З) записывается двоичный код, соответствующий номеру интересующего кадра NK. Далее на вход обратного счета регистра 19 приходит положительный фронт (диаграмма 51, фиг.З), задержанный элементом 12 задержки на время ti записи в регистр 19 номера кадра NK, После этого на выходе регистра 19 выставляется адрес, равный Nk-1 ,и на вход чтения третьего блока 25 памяти через элемент И 41 приходит положительный фронт сигнала (диаграмма 52, фиг. 3), дополнительно задержанный на время t2 переключения регистра 19 в состояние Nx-1, по которому на выходе блока памяти по адресу Nk-1 выставляется содержимое ячейки, равное номеру ТВ- строки, который заканчивает Nk-1 кадр при регистрации.

Код, выставленный на выходах третьего блока 25 памяти, поступает на сумматор 14, где он суммируется с кодом номера строки и далее результат суммирования по уровню логического О, поступающему на вход предварительной записи регистра 18 и задержанному на время тз считывания из третьего блока 25 памяти и суммирования в сумматоре 14 (диаграмма 50, фиг.З), записывается в регистр 18 адреса. Одновременно с этим через элемент И 16 на вход прямого счета регистра 19 приходит положительный фронт, по которому регистр 19 возвращается в состояние NK и из третьего блока 25

памяти по адресу NK считывается содержимое ячейки, соответствующее сквозному номеру ТВ-строки, которой заканчивается Nk-й кадр. Считывание осуществляется под управлением положительного фронта сигнала, поступающего с выхода элемента И 16 через элемент 21 задержки и элемент И 41 (диаграмма 54, фиг.З) на вход чтения третьего блока 25 памяти. Элемент 21 задержки 0 задерживает сигнал на время t/i переключения регистра 19. Коды с выходов регистра 18 и третьего блока 25 памяти поступают на соответствующие входы блока 27 сравнения. Если код с выхода регистра 18 меньше 5 или равен коду с выхода третьего блока 25 памяти, что говорите непревышении по числу строк формата кадра, к которому происходит обращение, на выходе блока сравнения присутствует уровень логической 0 1, который удерживает ключ 33 открытым и разрешает прохождение сигнала с элемента 23 задержки на вход обратного счета регистра 18. В противном случае на выходе блока 27 появляется уровень логического 5 О, закрывающий ключ33 и прекращающий дальнейшее считывание. В этом случае уровень логического О поступает на выход 40 устройства и свидетельствует о превышении задаваемого номера строки Nc числа 0 строк в данном кадре. Элемент 23 задержки задерживает сигнал на время ts выполнения операции сравнения блоком 27 (диаграмма 55, фиг.З).

Приоткрытом ключе33 регистр 18адре- 5 са выставляет адрес, равный номеру предыдущей строки Nc-1 , и по сигналу, задержанному элементом 31 на время te (диаграмма 56, фиг.З) переключения регистра 18, поступающему с выхода элемента И 28 0 на вход чтения второго блока 24 памяти, последний формирует на выходе код, соответствующий номеру элемента, которым заканчивается предыдущая строка. Этот код поступает далее на сумматор 13, который 5 осуществляет суммирование задаваемого номера N3 элемента и считанного кода из второго блока 24 памяти. Результат суммирования записывается в регистр 17 по уров- ню логического О, задержанному 0 элементом 30 задержки на время т. выполнения операции, суммирования (диаграмма 57, фиг.З) и поступающему на вход предварительной записи регистра 17. Положительный фронт сигнала с выхода элемента 30 5 через элемент И 15 поступает на вход прямого счета регистра 18 и через элемент 29 задержки и элемент И 28 - на вход чтения второго блока 24 памяти. Регистр 18 выставляет адрес, равный номеру Nc интересующей строки, и по этому адресу второй блок

24 памяти формирует на своем выходе номер элемента, которым заканчивается эта строка при регистрации. Коды с выходов регистра 17 и второго блока 24 памяти поступают на соответствующие входы блока 26 сравнения. Если код с выхода регистра 17 адреса меньше или равен коду с выхода второго блока 24 памяти, на выходе блока 26 присутствует уровень логической 1, который удерживает ключ 34 в открытом состоянии. В этом случае через открытый ключ 34 на вход чтения первого блока памяти поступает импульс, задержанный элементом 32 на время считывания из второго блока 24 памяти и время выполнения операции сравнения блоком 26. По этому сигналу происходит считывание кода яркости интересующего элемента, заданного в виде номера N3, данной строки Nc данного кадра NK. К моменту поступления импульса на вход чтения первого блока 7 памяти на выходе регистра 17 выставлен действительный адрес ячейки, определенный автоматически по заданным N3, Nc, NK.

Если код на выходе регистра 17 больше кода на выходе блока 24, что свидетельствует о превышении размера данной строки Nc по числу элементов, при задании номера элемента N3 на выходе блока 26 сравнения появляется уровень логического О, по которому закрывается ключ 34. Считывание при этом из блока памяти неврзможно. И на выходе 39 появляется сигнал ошибки задания номера элемента в виде уровня логического О.

Блок 4 работает следующим образом.

Для исключения неопределенности исходного состояния триггеров 58 и 60 при включении напряжения питания одновиб- ратор 63 формирует импульс, поступающий через элемент ИЛИ 62 на R-входы триггеров 58 и 60. Триггеры устанавливаются в исходное нулевое состояние. Импульс запуска с входа 2 поступает на S-вход триггера 59. На выходе триггера 58 появляется уровень логической 1. Тем самым снимается сигнал запрета с R-входа счетчика 59. Счетчик 59 после появления на выходе триггера 58 уровня логической 1 начинает работать в счетном режиме. Коэффициент пересчета задается в соответствии с длительностью времени накопления и времени обратного хода кадра ТВ-датчика. Счетчик 59 подсчетом импульсов, поступающих с выхода генератора 8, формирует задержку начала интервала кодирования, после чего на его выходе появляется импульс, поступающий на S-вход триггера 60. Триггер 60 переходит в единичное состояние и разрешает работу счетчика 61. У счетчика 61 коэффициент пересчета задается аналогичным образом, но

в соответствии с длительностью максимального кадра. Переход триггера 60 в единичное состояние соответствует началу интервала кодирования. Сигнал управления 5 другими блоками устройства снимается с инверсного выхода триггера 60. После окончания цикла пересчета счетчик 61 формирует импульс, поступающий через элемент ИЛИ на R-входы триггеров 58 и 60. Триггеры 0 возвращаются в исходное нулевое состояние, интервал кодирования Т заканчивается и устройство готово к приему следующего импульса запуска.

Блок 5 управления записью работает 5 следующим образом.

Селектор 66 синхроимпульсов выделяет из полного видеосигнала синхроимпульсы. Под их управлением блок 64 выборки и хранения запоминает уровень гашения в

0 каждой строке. Этот уровень вычитается из полного видеосигнала дифференциальным усилителем 65. В результате на выходе дифференциального усилителя 65 присутствует только сигнал яркости. Синхроимпульсы с

5 инверсного блока селектора 66 поступают через элемент ИЛИ 68 на выход во время интервала кодирования. Под управлением строчных синхроимпульсов и инвертированного элементом 67 сигнала с формирова0 теля 4 разрешается прохождение через элемент И 69 тактовых импульсов на тактовый вход АЦП 6 на интервале кодирования и во время прямого кода строки.

Использование изобретения позволяет

5 значительно ускорить поиск видеоданных произвольных областей кадров любого нестандартного формата. Кроме того, если в блок памяти последовательно записаны кадры разных форматов, при считывании за0 данного элемента, заданной строки, заданного кадра необходимо в процессе считывания производить анализ считываемых элементов на принадлежность к той или иной строке, того или иного кадра, на что

5 требуется дополнительное время. Использование блока памяти с произвольным доступом не решает поставленной задачи - ускоренному обращению к заданному элементу изображений. В блоке памяти можно

0 обратиться к произвольной ячейке, но это не значит обратиться к данному элементу изображения, принадлежащему интересующей строке заданного кадра, поскольку нет прямого соответствия между адресным по5 лем и номерами элементов, строк и кадров в условиях изменяющегося формата кадра.. Таким образом, изобретение позволяет ускорить поиск произвольных элементов изображений в среднем в 100000 раз и за счет избирательного ввода в видеоинформации

снизить объем вводимой и обрабатываемой информации и соответственно уменьшить затраты машинного времени,

Формула изобретения Устройство для считывания информации, содержащее блок управления записью, аналого-цифровой преобразователь, первый блок памяти, формирователь временного интервала, генератор тактовых импульсов, первый и второй регистры адреса, первый элемент задержки, два блока сравнения, первый ключ, четыре элемента И, формирователь импульса, причем информационный вход блока управления записью является информационным входом устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом формирователя временного интервала и с вторым управляющим входом блока управления записью, первый управляющий вход которого подключен к выходу формирователя временного интервала, второй вход которого является первым управляющим входом устройства, информационный выход блока управления записью соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход которого подключен к первому управляющему выходу блока управления записью, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет считывания заданных элементов изображения произвольного формата, в него введены второй и третий блоки памяти,третий регистр адреса, второй ключ, два сумматора, со второго по двенадцатый элементы задержки, выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с информационными входами первого блока памяти, первого регистра адреса и через первый элемент задержки подключены к входу Запись первого блока памяти, первая группа входов первого и второго сумматоров является первой и второй группой информационных входов устройства, выходы первого и второго сумматоров соединены с информационными входами первого и второго регистров адреса, выходы которых подключены к информационным и адресным входам второго блока памяти, к информационным входам третьего блока памяти и к первой группе входов второго и первого блоков сравнения, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, с первым входом третьего элемента И и является вторым выходом устройства, информационные входы третьего регистра адреса являются третьей группой информационных входов устройства, выходы третьего регистра адреса подключены к адресным входам третьего блока

памяти, выходы которого соединены с второй группой входов второго блока сравнения и с второй группой входов второго сумматора, выходы второго блока памяти

подключены к второй группе входов первого блока сравнения и к второй группе входов первого сумматора, вход формирователя импульса является вторым управляющим входом устройства, выход формирователя

0 импульса соединен с входами обнуления первого и второго регистров адреса, с входом предварительной записи третьего регистра адреса и через восьмой элемент задержки - с входом обратного счета третьего

5 регистра адреса и с входом девятого элемента задержки, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И и через шестой элемент задержки - к входу предварительной записи второго регистра

0 адреса и к второму входу второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом формирователя временного интервала и с входом пятого элемента задержки, выход которого подключен к входу Запись треть5 его блока памяти, выход второго элемента И соединен с входом прямого счета третьего регистра адреса и через десятый элемент задержки - с первым входом четвертого элемента И и с входом одиннадцатого элемента

0 задержки, выход которого подключен к информационному входу первого ключа, выход которого соединен с входом обратного счета второго регистра адреса и через двенадцатый элемент задержки - с вторым ахо5 дом третьего элемента И и с входом третьего элемента задержки, выход которого подключен к входу предварительной записи первого регистра адреса, первому входу первого элемента И и входу второго

0 элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И и через седьмой элемент задержки с информационным входом второго ключа, выход второго ключа соединен с входом чтения

5 первого блока памяти, а управляющий вход соединен с выходом первого блока сравнения и является первым выходом устройства, выход третьего элемента И подключен к входу Чтение второго блока памяти, второй

0 управляющий выход блока управления записью соединен с вторым входом первого элемента 14 и через четвертый элемент задержки - с входом Запись второго блока памяти, выход первого элемента И подклю5 чен к входу прямого счета второго регистра адреса, выход четвертого элемента И соединен с входом Чтение третьего блока памяти, тактовый вход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом прямого счета первого блока памяти.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании импульсных световых процессов с помощью телевизионно-вычисли- тельных комплексов. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет считывания заданных элементов зарегистрированных изображений произвольного формата. Устройство содержит регистры адреса, блоки памяти, элементы И, элементы задержки, блоки сравнения, формирователи. Указанная цель достигается за счет того, что в реальном времени в темпе следования информации с теледатчика одновременно с записью массива видеоданных формируются и записываются два массива адресов. Один массив - это действительные адреса последнего элемента каждой нестандартной ТВ-строки, а другой массив - косвенные адреса последнего элемента каждого нестандартного кадра. Поиск информации в условиях отсутствия априорных сведений о формате кадра осуществляется путем задания номера кадра, номера строки и номера элемента, по которым в массиве видеоданных отыскивается ячейка, содержащая требуемый код яркости, с автоматической проверкой задаваемых номеров на превышение размеров кадра, к которому происходит обращение. 5 ил. сл с

Фиг.1

фиг. 2

50

- tc

tj

tz

2

С блока 8

t.

t

t6

t

t

Фие.З

фиг.Ь

С Входа

&N Мбшб ,

На блоки

На$АОк&,9,17

Фиг. 5