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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода цветной графической информации в ЭВМ.

Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения считывания информации с широкого класса цветных изображений.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для считывания цветной графической информации; на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг. 3 - схема блока сопряжения с ЭВМ.

Устройство для считывания цветной графической информации (фиг. 1) содержит развертывающий барабан 1 с закрепленным на нем носителем 2 изображения обь- екта, оптико-электронный преобразователь

3(с цветоделительной системой), генератор

4импульсов синхронизации, блок 5 аналого-цифровых преобразователей, шифратор 6 цветовых составляющих, блок 7 управле-- ния, блок 8 преобразователей последовательного кода в параллельный, содержащий п регистров сдвига (8-1. 8-п), первый 9- и второй 10 буферные регистры, триггер 11. блок 12 сопряжения с ЭВМ, первый 13 и

ON Ч) СЛ СО

со

Ч)

второй 14 коммутаторы. Выходом 15устройство подключается к внешней ЭВМ.

Блок 5 аналого-цифровых преобразователей включает три усилителя 16-18, три узла 19-21 выборки-хранения и три аналого-цифровых преобразователя 22-24.

Блок 7 управления (фиг. 2) образуют генератор 25 опорной частоты, первый делитель 26 частоты, элемент И 27, второй делитель 28 частоты, формирователь 29 сигналов, коммутатор 30, элемент И 31 и узел 32 управления памятью, На фиг. 2 обозначены также входы 33-35 и выходы 36-40 блока 7.

Блок 12 сопряжения с ЭВМ (фиг. 3) содержит первый 41 и второй 42 формирователи сигналов, дешифратор 43 адреса, первый элемент И 44, элемент ИЛИ 45, второй 46 и третий 47 элементы И, регистр 48 состояния, буферный элемент 49 памяти, четвертый 50 и пятый 51 элементы И и имеет информационный вход 52, выходы 53-56, управляющий вход 57, синхронизирующий вход 58, группу выходов 59 и выход 15 для связи с ЭВМ.

Развертывающий барабан 1 с закрепленным на нем носителем 2 изображения объекта оптически связан с оптико-электронным преобразователем 3 с цветодели- тельной системой (не показана), Выходы преобразователя 3 соединены с соответствующими входами блока 5 аналого-цифровых преобразователей.

Управляющий вход оптико-электронного преобразователя 3 соединен с первым выходом 36 блока 7 управления, первый вход 33 которого соединен с выходом генератора 4 импульсов синхронизации, распо- ложенного на одном валу с развертывающим барабаном 1. Первый выход 53 блока 12 сопряжения с ЭВМ соединен с входами выборки первого 9 и второго 10 буферных регистров и входом сброса триггера 11, вход установки которого подключен к входам записи первого 9 и второго 10 буферных регистров и к третьему выходу 38 блока 7 управления, первый вход 33 которого соединен с выходом триггера 11, Ин- формационный вход 52 блока 12 сопряжения с ЭВМ соединен с выходами первого 9 и второго 10 буферных регистров, информационные входы которых подключены к выходам второго коммутатора 14 и блока 8 преобразователей последовательного кода в параллельный соответственно. Вторая группа информационных входов второго коммутатора 14 подключена к информационным входам блока 8 преобразователей последовательного кода в параллельный и выходам шифратора 6 цветовых составляющих, а первая группа входов второго коммутатора 14 соединена с первой группой входов первого коммутатора 13 и выходами блока 5 аналого-цифровых

преобразователей, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом 39 блока 7 управления, Второй выход 37 блока 7 управления подключен к управляющему входу блока 8 преобразователей последова0 тельного кода в параллельный, а его пятый выход 40 - к первому управляющему входу шифратора 6 цветовых составляющих. Второй вход 35 блока 7 управления соединен с входом 59 блока 12 сопряжения с ЭВМ, пя5 тый выход 56 которого соединен с управляющими входами первого 13 и второго 14 коммутаторов и третьим входом 34 блока 7 управления.

Выход первого коммутатора 13 подклю0 чен к адресному входу шифратора 6 цветовых составляющих, информационный вход которого подключен к третьему выходу блока 12 сопряжения с ЭВМ. Четвертый выход блока 12 соединен с второй группой инфор5 мационных входов пеового коммутатора 13, а его шестой выход является выходом 15 устройства.

Шифратор 6 цветовых составляющих представляет собой оперативное запомина0 ющее устройство статического типа. Триггер 11 является обычным асинхронным триггером с разделительными входами (установочным и сбросовым).

Блок 7 управления (фиг. 2) является ло5 гическим автоматом комбинационного типа. Генератор 25 опорной частоты, вырабатывая высокостабильную частоту, синхронизирует работу всех элементов устройства для считывания цветной графиче0 ской информации. С выхода первого делителя 26 частоты поступает частота f, блокировка которой элементом И 27 осуществляется сигналом Начало строки, поступающим с генератора 4 импульсов

5 синхронизации, при этом происходит блокировка работы всего устройства. Коммутатор 30 осуществляет в зависимости от состояния сигнала на его управляющем входе переключение частот f и Vp в зависимо0 сти от режима работы устройства, причем частота /р снимается с выхода второго делителя 28 частоты. В зависимости от выбранного режима работы с выхода элемента И 31 поступает или не поступает частота на

5 блок 8 преобразователей последовательного кода в параллельный. Узел 32 управления памятью вырабатывает необходимые управляющие сигналы для микросхем оперативных запоминающих устройств статического типа, на которых реализован

шифратор 6. Сигналы с входов 35 блока 7 управления, поступающие на входы узла 32 управления памятью, определяют режим работы оперативных запоминающих устройств шифратора 6 цветовых составляющих (запись или чтение данных). Во время основного режима работы независимо от состояния сигналов на третьем и четвертом входах узла 32 управления памятью шифратор 6 работает только в режиме чтения.

Реализация блока 12 сопряжения с ЭВМ (фиг. 3) зависит от типа используемых вычислительных средств и возможных вариантов сопряжения устройства для считывания графической информации с ними. Первый и второй формирователи 41 и 42 сигналов служат для усиления сигналов шины данных и развязки от шины мини-ЭВМ (не показана). Дешифратор 43 адреса производит выборку данных пр и обращении мини-ЭВМ. Регистр 48 состояния является программно-доступным со стороны мини- ЭВМ по записи, а буферный элемент 49 памяти - программно-доступным по чтению. Элемент ИЛИ 45 и элементы И 44, 46, 47, 50 и 51 служат для организации необходимых коммутаций (внутренних и внешних) по отношению к блоку 12 сопряжения сигналов.

Устройство работает следующим образом.

Развертывающий барабан 1, вращаясь, осуществляет развертку по строке закрепленного на нем носителя 2 изображения объекта. Оптико-электронный преобразователь 3, перемещаясь вдоль образующей развертывающего барабана 1, производит разложение по строкам. Оптико-электронный преобразователь 3 формирует зондирующий световой поток, который, отразившись от поверхности носителя 2 изображения объекта, фокусируется приемной оптической системой оптико-электронного преобразователя 3, цветоделительная система которого осуществляет его расщепление на три цветообразующие R-, G-, В-со- ставляющие.

С выходов оптико-электронного преобразователя 3 снимаются три электрических сигнала, пропорциональные величине светового потока выделенных R-, G-, В-состав- ляющих. Эти три электрических сигнала поступают на три усилителя 16-18 блоки 5 аналого-цифровых преобразователей, коэффициенты усиления которых подобраны такими, что обеспечивают оптимальный выбор динамических диапазонов блоков последующей обработки входных сигналов. Дискретизация аналоговых сигналов производится узлами 19-21 выборки-хранения,

применение которых обусловлено требованием обеспечения необходимой динамической погрешности аналого-цифрового 5 преобразователя, осуществляемого аналого-цифровыми преобразователями 22-24.

Устройство работает в одном из двух режимов: подготовительном или основном в

0 зависимости от состояния пятого выхода блока 12 сопряжения с ЭВМ, которым управляет внешняя ЭВМ.

Первый 9 и второй 10 буферные регистры, а также триггер 11 и генератор 4 импуль5 сов синхронизации доступны ЭВМ через блок 12 сопряжения с ЭВМ по чтению, а в шифратор 6 ЭВМ может как записывать данные, так и считывать.

Подготовительный режим обеспечивает

0 накопление необходимого числа статистических данных для формирования таблицы загрузки шифратора 6, заполнение которого происходит также в подготовительном режиме. В этом режиме работы три числа,

5 являющиеся числовыми эквивалентами световых потоков трех цветообразующих R-, G-, В-составляющих, относящихся к одному элементу изображения, с выхода блока 5 аналого-цифровых преобразователей по0 ступают через первую группу информационных входов второго коммутатора 14 на информационный вход первого буферного регистра 9. Импульсы с третьего выхода 38 блока 7 управления, период следования ко5 торых в этом режиме равен интервалу дискретизации Т j , производят запись данных

в первый буферный регистр 9.

В подготовительном режиме на развер0 тывающий барабан 1 крепится тестовая (обучающая) таблица, состоящая из разделенных белыми границами идущих по окружности барабана 1 в определенной последовательности цветовых полос. Число

5 цветовых полос равно п-1, где п - число необходимых для различения цветов, включая и белый. В пределах одной полосы размещены все оттенки одного цвета, присутствующие на изображении того типа,

0 с которым предполагается работать, причем всем этим оттенкам при цветоидентифика- ции в связи с конечным числом определяемых цветов будет присвоен один цвет.

Генератор 4 импульсов синхронизации

5 вырабатывает за период вращения барабана 1 один сигнал Начало строки, на время длительности которого блокируется работа блока 7 управления, а следовательно, и всего устройства, которое не устанавливает на это время флажка готовности посредством изменения состояния триггера 11. После окончания сигнала Начало строки, что

фиксируется внешней ЭВМ через блок 12 сопряжения при опросе его состояния, начинается формирование из считываемых по готовности чисел строки оцифрованных изображений точек. Конец строки фиксируется по приходу переднего фронта сигнала Начало строки, За время полного оборота барабана 1 ЭВМ получает информацию о распределении чисел в пределах всех цветовых полос, границы между которыми определяются по белым линиям, которым соответствуют максимальные для выбранной разрядности аналого-цифровых преобразователей 22-24 числа с некоторым допуском. Порядок следования анализируемых цветовых полос ЭВМ известен. На практике одного оборота развертывающего барабана 1 бывает не достаточно для составления таблицы загрузки оперативного запоминающего устройства шифратора 6 цветовых составляющих, поэтому приходится или увеличивать количество оборотов, или корректировать оттенки цветов в полосах с целью устранения неопределенности. Результатом этапа накопления статических данных подготовительного режима работы является полу-чение табличной функции

Г|М1, где MBxfcZi ; N S(MBX) N2, где Mext Z2 ;(1)

Mm/гдё Muxe Zm ,

где Мох - адрес оперативного запоминающего устройства, определяемый по формуле Мвх ZR.2° + ZG 2L + ZB-22L, где ZR. ZG, ZB - числовые эквиваленты размерностью в L двоичных разрядов интенсивности световых потоков цветообразующих R-, G-,B-co- ставляющих, является обобщающим параметром трехмерного пространства Z (ZR, ZG, ZB);

N1, Nm - номера полос на тестовой (обучающей) таблице;

Zi, Zm - неперекрывающиеся области трехмерного пространства Z;

m 2П - количество различаемых шифратором цветов.

На этапе инициализации подготовительного режима работы происходит щэи - своение областям Zi, Zm кодов цветов Ki, Km, эту процедуру можно представить в виде функции-маски Ф

К , где MBX&ZI : КВых К , где l%t Zz :(2)

(k, где MBx fc Zm ;

где Квых - коды цветов из палитры в m определяемых компонент;

К - значения числовых кодов из числовой палитры Ki, Km.

Особенность такого вида цветовой инициализации заключается в том, что, изменяя вид функции Ф, обеспечивают возможность реалиазации как естественной цветоинициализации, так и получение или избирательного, или заграждающего цифрового светофильтра.

Результатом этапа цветовой инициализации является функция (2),

0Подготовительный режим работы завершается загрузкой таблично-заданной функции Квых (Z) в оперативное запоминающее устройство шифратора 6, который является двухвходовой памятью, При доступе

5 ЭВМ к памяти шифратора 6 сигнал, поступающий на управляющий вход первого коммутатора 13, подключает адресную магистраль блока 12 сопряжения к адресным входам шифратора 6. К входам данных

0 шифратора 6 подключена шина данных блока 12 сопряжения.

При работе устройства в основном режиме работы сигналы, поступающие иа управляющие входы первого 13 и второго 14

5 коммутаторов, передают на их выходы сигналы, поступающие на первую группу информационных входов коммутаторов. В этом случае числовые коды ZR, ZG, ZB, соответствующие каждой точке разложения изо0 бражения, поступают на адресные входы шифратора 6. С выхода последнего снимается n-разрядный код, который записывается в п регистров 8-1 - 8-п блока 8 преобразователей последовательного кода

5 в параллельный код цвета КВых. Частота следования импульсоз сдвига регистров 8-1 у8-п равна f, разрядность их равна Р Б (- ),

где Y - максимально возможная разрядность

0 слова данных ЭВМ; Е - обозначение функции, выделяющей целую часть аргумента.

Частота следования импульсов записи во второй буферный регистр 10 и импульсов установки флажка готовности триггера 11 в

5 основном режиме работы равна f/p.

Чтение кодов цвета Р последовательно расположенных точек производится в ЭВМ по готовности устройства. В основном режиме работы ЭВМ после снятия сигнала

0 начала строки, прочитав по готовности первое слово данных, начинает формирование числовой строки оцифрованного изображения из сегментов по Р последовательно расположенных пикселей, сшивая их.

5Расширение области применения устройства для считывания цветной графической информации достигается за счет обеспечения возможности не критичного по времени создания цифровых банков геогра фических карт, как полноформатных, так и

функционально ориентированных (банки высот, лесных массивов, водных артерий, а также сети дорог и банки географических названий), получаемых из полноформатных карт путем набирания или подавления выбранных элементов географической карты. В качестве информативного признака используются их колорические особенности: чистый (установившийся) цвет элемента и цветовая гамма, соответствующая граничным участкам (с высоким цветовым градиентом).

Формула изобретения 1. Устройство для считывания цветной графической информации, содержащее развертывающий барабан с закрепленным на нем носителем изображения, оптически связанный с оптико-электронным преобразователем, выходы которого соединены с аналоговыми входами блока аналого-цифровых преобразователей, управляющий вход оптико-электронного преобразователя подключен к первому выходу блока управления, генератор импульсов синхронизации, расположенный на валу развертывающего барабана, выход генератора импульсов синхронизации соединен с первым входом блока управления, шифратор цветовых составляющих, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения считывания инфор- мации с широкого класса цветных изображений, оно содержит блок преобразователей последовательного кода в парал- лельный, первый и второй буферные регистры, триггер, первый и второй коммутаторы и блок сопряжения с ЭВМ, первый выход которого соединен с входами выборки первого и второго буферных регистров и сбросовым входом триггера, установочный вход которого подключен к записывающим входам первого и второго буферных регистров и третьему выходу блока управления, второй вход которого соединен с вторым выходом блока сопряжения с ЭВМ, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, информационный вход блока сопряжения с ЭВМ соединен с выходами первого и второго буферных регистров, информационный вход первого буферного регистра подключен к выходу второго коммутатора, информационные входы второго буферного регистра соединены с выходами блока преобразователей последовательного кода в параллельный, выходы шифратора цветовых составляющих соединены с информационными входами блока преобразователей последовательного кода в параллельный и с второй группой информационных входов второго коммутатора, первая группа информационных входов которого, соединенная с первой группой информационных входов первого коммутатора, подключена к выходам блока аналого-циф- 5 ровых преобразователей, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу блока преобразователей последовательно10 го кода в параллельный, пятый выход блока управления соединен с первым управляющим входом шифратора цветовых составляющих, второй управляющий вход которого подключен к третьему выходу блока сопря5 жения с ЭВМ, четвертый выход которого соединен с второй группой информационных входов первого коммутатора, управляющий вход которого, соединенный с третьим входом блока управления, подклю0 чен к пятому выходу блока сопряжения с ЭВМ и управляющему входу второго коммутатора, выход первого коммутатора соединен с информационным входом шифратора цветовых составляющих, а выход генерато5 ра импульсов синхронизации подключен к синхронизирующему входу блока сопряжения с ЭВМ.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок сопряжения с ЭВМ

0 содержит первый и второй формирователи сигналов, пять элементов И, элемент ИЛИ, дешифратор адреса, регистр состояния и буферный элемент памяти, первый и второй входы которого являются синхронизирую5 щим и управляющим входами блока, третий вход подключен к выходу третьего элемента И, а выход соединен с информационным входом первого формирователя сигналов и информационным входом блока, первым

0 выходом которого является выход первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а второй вход, соединенный с вторым входом третьего элемента И, вторым входом пятого элемента И

5 и управляющим входом первого формирователя сигналов, является входом сигнала Чтение устройства, входом сигнала Запись которого является управляющий вход второго формирователя сигналов, соеди0 ненный с вторыми входами второго и четвертого элементов И, выход первого формирователя сигналов подключен к информационному входу второго формирователя сигналов и к входу и выходу передачи

5 данных устройства, адресный вход которого соединен с четвертым выходом блока и о информационным входом дешифратора адреса, первый выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй выход - к первому входу второго элемента И, третий вход - к первому входу третьего элемента И, а четвертый выход - к второму входу элемента ИЛИ и первым входам четвертого и пятого элементов И, выход второго формирователя сигналов является третьим выходом блока и подключен к информационному входу регистра состояния, управляющий вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход является пятым выходом блока, вторым выходом которого является выход четвертого и пятого элементов И, причем выход третьего элемента И соединен с третьим входом буферного элемента памяти.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода цветной графической информации в ЭВМ. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения считывания информации с широкого класса цветных изображений. Цель достигается в устройстве для считывания цветной графической информации, содержащем развертывающий барабан с закрепленным на нем носителем изображения, оптически связанным с оптико-электронным преобразователем, выходы которого соединены с аналоговыми входами блока и аналого- цифровых преобразователей, управляющий вход оптико-электронного преобразователя подключен к первому выходу блока управления, генератор импульсов синхронизации, расположенный на валу развертывающего барабана, выход генератора импульсов синхронизации соединен с первым входом блока управления, тем, что оно дополнительно содержит блок преобразователей последовательного кода в параллельный, первый и второй буферные регистры, триггер, первый и второй коммутаторы и блок сопряжения с ЭВМ, содержащий первый и второй формирователи сигналов, пять элементов И, элемент ИЛИ, дешифратор адреса, регистр состояния и буферный элемент памяти. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Ј

/