Оптоэлектронное устройство для логической обработки изображений Советский патент 1992 года по МПК G06K9/00 G02F3/00 

(Л

С

Изобретение относится к оптической обработке информации и может быть использовано в различных системах параллельной обработки изображений при построении матричных процессоров для вычисления произвольных логических функций от бинарных изображений. Цель изобретения - повышение точности устройства. Устройство содержит последовательно оптически связанные первый оптический инвертор, первый оптический триггер, второй оптический инвертор, оптический затвор и второй оптический триггер, оптический выход которого является выходом устройства. Повышение точности устройства обусловлено его повышенной разрешающей способностью и отсутствием гальванических связей. 4 ил.

Изобретение относится к оптической обработке информации и может быть использовано в различных системах параллельной обработки изображений при построении матричных процессоров для вычислений произвольных логических функций бинарных изображений.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - схема оптического триггера; на фиг.З - пример технической реализации инвертирования изображения; на фиг.4 - временные диаграммы подачи сигналов на управляющие входы устройства.

Устройство содержит информационный параллельный оптический вход 1 подачи управляющих операндов Xi (i 1п) и настрречных картин Yj, j 1,2П, первый

оптический инвертор 2 (управляемый), оптический вход которого соединен с входом 1 устройства, а вход управления инвертора 2 является первым, входом 3 управления устройства. Информационный оптический выход инвертора 2 соединен с информационным оптическим входом первого оптического триггера 4, оптический вход управления которого является вторым входом 5 управления устройства. Оптический выход первого оптического триггера 4 соединен септическим входом второго оптического инвертора 6, оптический выход которого соединен с оптическим входом оптического затвора 7, вход управления которого является третьим входом 8 управления устройства. Оптический выход затвора 7 оптически соединен с информационным оптическим входом второго оптического триггера 9, оптический вход управления которого является четвертым входом Юуправ- ления устройства, а оптический выход

ю о со

второго триггера является выходом 11 устройства.

Оптические триггеры 4 и 9 являются D- защелками суммирования световых потоков. Такая защелка может включать в себя (фиг.2) поляризаторы 12, светообъедини- тель 13, транспарант 14, поляризатор 15, светообъединитель 16, светоделитель 17, анализатор 18, отражатели 19 и 20, а также линзы. В зависимости от наличия оптического сигнала на входе 5, являющегося управляющим сигналом для транспаранта 14 и источником усиления (подпитки), производится (или не производится) инверсия накопленной суммы. При использовании данной схемы триггера 4 функцию второго оптического инвертора выполняет анализатор 21. При STOMi если на входе 5 присутствует сигнал, то плоскость поляризации оптического сигнала с выхода поляризатора 12 поворачивается транспарантом 14, поэтому на выходе анализатора 18 получается прямое, а на выходе анализатора 21 инверсное изображение. За время присутствия на входе 5 сигнала последовательно во времени накапливаются значения операндов Xi(Xi) и YJ по схеме ИЛИ, а значение накопленной суммы окончательно инвертируется на выходе анализатора 21.

Инвертор 2 (фиг.З) содержит поляризатор 22, вращатель плоскости поляризации светового потока 23 и анализатор 24.

При указанной реализации блоков устройства входная информация кодируется ортогональным положением плоскости поляризации световых потоков, соответствующих логическим О и И1.

На фиг.4 приведены временные диаграммы (подачи световых и электрических сигналов на информационный вход 1 и входы управления 3, 5, 8 и 10 устройства для двух операндов картинного типа Xi и Xz с формированием настроечных картин Yi, Y2, Y3, Y4. Они поясняют сущность работы устройства ло вычислению логических функций.

Устройство работает следующим образом.

Логическая функция от п бинарных изображений реализуется устройством по следующему закону

2

f(XiXn)U Tj

где Tj. Xi+...+Xk+Xk+l+...Xn+Yj Xi...XkXk+i...XnYj - j-й терм, составленный из прямых (либо инверсных) операндов и j-ro настроечного изображения разрешения данного терма (т.е. если , то данный терм участвует в формировании f(Xi,..,Xn),

если же , то не участвует). Работа устройства заключается в двойном накоплении: первый оптический триггер 4 служит для формирования текущего терма Tj, вто5 рой 9 -для логического суммирования сформированных термов.

Управляемый оптический инвертор (фиг.З) в зависимости от величины порогового сигнала на управляющем входе 3 произ0 водит передачу прямого изображения Х|, если сигнал на входе 3 отсутствует, или Х|, Yi при наличии сигнала на входе 3. Работа данного блока основана на изменении (вращении) плоскости поляризации вращате5 лем 23 поляризованного с помощью поляризатора 22 изображения. Анализатор 24 выделяет прямое изображение Xi в случае, если плоскость поляризации не изменена, в противном случае он инвертирует

0 подаваемое изображение.

При помощи первого оптического инвертора 2 подаваемые последовательно значения текущих операндов Х2 и свое настроечное изображение YJ в зависимости

5 от значения управляющего сигнала на первом управляющем входе 3 проходят либо прямые, либо инверсные (если на входе 3 присутствует О, то изображения прямые, если 1 -то инверсные). При этом каждому

0 настроечному изображению Yj всегда на управляющем входе 3 соответствует сигнал Г, т.е. формируется YJ.

Снятием светового потока со второго 5 (четвертого 10) входа управления устройст5 ва достигается сбрасывание, т.е. подготов- ка к формированию очередного терма (вычислению другой логической функции). Затвор 7 при помощи входа 8 срабатывает тогда, когда очередной терм изображений

0 полностью сформирован первым триггером 4. При этом сформированное изображение терма через затвор 7 записывается во второй оптический триггер 9, суммируясь с значениями предыдущих термов, затем затвор

5 7 закрывается, а приведенный в состояние О первый оптический триггер начинает формирование очередного терма изображений.

Отметим, что наличие в схеме второго

0 триггера 9 третьего светоделителя 17 необязательно.

Пример вычисления логической функции от двух операндов Xi и Х2 рассмотрен на фиг.4. На оптический вход 1 устройства

5 подают четыре серии изображений Xi, X2 и Yi, j 14. На фиг.4 отмечено формирование адресов при считывании из оптического ЗУ всех требуемых изображений. Чтобы хранить адреса текущих изображений и осуществлять выбор требуемой маски настроечного изображения, нужно иметь Iog2(n+1) разрядов Э (данное число округляется до ближайшего большего числа). В данном случае необходимо два таких разряда. Если, например, значение этих разрядов 00, то выбирается адрес Xi, если 01 - то Хз, если 10, то осуществляется выбор текущего значения разрешающей маски YJ, для формирования адресов которой нужно иметь дополнительно еще п разрядов. Хранение адресов Xj, YJ с соответствующей прошивкой можно осуществлять с помощью ПЗУ, при каждом обращении к которому выдаётся адрес подаваемого текущего операнда из оптического ЗУ на оптический вход уст- ройства. Синхронизация во времени подаваемых изображений совместно с подачей управляющих сигналов на входы 3, 5, 8 и 10 приведена на фиг.4. Время инвертирования текущего операнда (на Вх.З сигнал логиче- ской 1) строго соответствует времени подаваемого операнда.

Состояние логической 1 на входе 5 необходимо для накопления суммы формирования всего текущего терма. Если осуще- ствлен перебор.всех операндов ,и соответствующего настроечного изображения, инверсия всей логической суммы при помощи инвертора б (фиг.1) записывается (суммируется) вторым оптическим тригге- ром 9 при помощи открытого на необходимое время затвора 7, на вход 8 которого подается код. 1. Сброс первого триггера 4 для формирования следующего терма осуществляется при помощи сброса входа 5. Если все термы перебраны сбросом сигнала, на входе 10 осуществляется подготовка

..

устройства к вычислению другой логической функции.

Отсутствие в устройстве блоков, имеющих дискретную структуру, обуславливает высокую разрешающую способность устройства, которая определяется характеристиками входящих в его состав оптических элементов. Отсутствие гальванических связей между элементами устройства обеспечивает высокую надежность и помехозащищенность устройства.

Формула изобретения Оптоэлектронное устройство для логической обработки изображений, содержащее первый и второй блоки формирования логических функций, причем оптический выход второго блока формирования логических функций является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, первый и второй блоки формирования логических функций выполнены соответственно в виде первого и второго оптических триггеров, в устройство введены первый и второй оптические инверторы и оптический затвор, первый оптический инвертор, первый оптический триггер, второй оптический инвертор, оптический затвор и второй оптический триггер последовательно оптически связаны, оптический вход первого оптического инвертора является входом устройства, а входы управления первого оптического инвертора, первого оптического триггера, оптического затвора и второго оптического триггера являются соответственно первым - четвертым входами управления устройства.

Фиг. 1

22

UBx

ЗА

23

24

Звь

/х

Фиг.З

ых

№к,вхЗ 0 Hex,