Видеоконтроллер Советский патент 1993 года по МПК G06K9/46 

00

СА

О

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, конкретно к техническим средствам предварительной обработки видеоизображения и может быть использовано для вычисления координат и идентификации движущихся объектов путем вычисления первых моментов, площадей и прочих признаков бинарных фигур на основе принятого универсального представления видеоданных.

Целью предлагаемого технического решения является повышение быстродействия путем устранения помех в виде мелких объектов на исходном изображении.

На фиг. 1 представлена функциональная схема видеоконтроллера; на фиг. 2 - диаграмма формирования границ при записи кадра изображения в память видеоконтроллера, где обозначено: а - сканирующая строка, б - тактовые импульсы, в - поле изображения, г - видеосигнал ид- представление данных в памяти; на фиг. 3- блок- схема типичной программы работы ЭВМ с данным. видеоконтроллером.

Функциональная схема видеоконтроллера включает: регистр состояния 1, регистр порога 2, селектор адреса 3, регистр кода задержки 4, регистр адреса 5, регистр данных 6, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 7, счетчик задержки 8, видеокамеру 9, компаратор 10, детектор изменения уровня сигнала 11, содержащий триггер для синхронной фиксации изменений компараторам элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, триггер управления счетчиком задержки 12, счетчик адреса 13, блок памяти изображения 14, селектор синхроимпульсов 15 и счетчик номера элемента в строке 16, которые наряду с непосредственным назначением, реализуют функцию формирователя сигнала конец строки, регистр номера элемента в строке . 17, тактовый генератор 18, элемент ИЛ И 19, элемент И 20, триггер 21, элементы ИЛИ 22 и 23, шину микроЭВМ 24 (в данном конкретном варианте использована шина микро- ЭВМ Электроника-60, реализованная на микропроцессорном комплекте МПК588), внутреннюю шину адреса и управления 25 и внутреннюю шину данных 26. Регистр порога 2 и ЦАП 7 образуют формирователь порогового уровня 27; селектор адреса 3, регистр адреса 5, регистр данных 6 и счетчик адреса 13 образуют контроллер шины микроЭВМ 28; регистр кода задержки 4, счетчик задержки 8 и триггер управления счетчиком задержки 12 образуют формирователь задержки записи координат перепада яркости 29.

Селектор адреса служит для связи регистра состояния 1, регистра порога 2, регистра кода задержки 4, регистра адреса 5 и регистра данных 6 с ЭВМ, реализованной на базе МПК588, через/шину МПК 588 в соответствии с ее интерфейсом. Каждый из

перечисленных регистров имеет на шине МПК 588 свой адрес. Селектор адреса принимает текущий адрес с шины МПК 588 и дешифрирует его. Если он соответствует одному из указанных регистров, то селектор

адреса разрешает запись (или чтение) данных со стороны шины МПК 588 в указанный регистр.

Регистры адреса 5 и данных б предназначены для осуществления связи ЭВМ с па5 мятью видеоконтроллера, когда он находится в режиме хранения. При этом, для чтения или записи информации, в регистр адреса записывается требуемый адрес и признак (запись/чтение), а регистр

0 данных 6 служит источником или приемником информации.

Объединение выходов регистра адреса 5 и счетчика адреса 13 в шину адреса и управления 25, а также объединение выхо5 дов регистра номера элемента в строке 17, блока памяти 14 и регистра данных 6 в шину данных 26 возможно благодаря использованию элементов с тремя состояниями на выходе.

0 Видеоконтроллер работает следующим образом.

В исходном состоянии видеоконтроллер находится в режиме хранения находящегося в его памяти кадра изображения.

5 Для записи в память видеоконтроллера текущего кадра в регистр состояния 1 заносится код включения, который поступает на вход 21. Задним фронтом ближайшего кадрового синхроимпульса сигнал включения.

0 передается на выход триггера 21 и запускает тактовый генератор 18, который и инициирует преобразование и запись текущего кадра изображения в блок памяти 14. Передним фронтом следующего кадрового синх5 роимпульса, посредством элементов И 20 и ИЛИ 19, формируется сигнал сброса, по которому в регистр состояния 1 заносится признак готовности, сбрасывается сигнал включения и устанавливается в исходное со0 стояние счетчик адреса 13. Признак готовности свидетельствует о переходе видеоконтроллера в режим хранения.

Поступающий с видеокамеры 9 видеосигнал преобразуется компаратором 10 в

5 бинарное представление. Порог компара- ции содержится в виде кода в регистре порога 2 и формируется посредством цифроаналогового преобразователя 7, Видеосигнал также поступает на вход селекто- ра синхроимпульсов 15, который

предназначен для выделения из видеосигнала кадровых и строчных синхроимпульсов.

В момент запуска тактового генератора 18, счетчик задержки 8 находится в режиме параллельной записи и содержит число из регистра кода задержки 4, При изменении уровня видеосигнала переключается компаратор 10 и детектор изменения уровня сигнала 11 формирует импульс, которым переписывает содержимое счетчика номера элемента в строке 16 в регистр номера элемента в строке 17 и инвертирует состояние триггера 1.2, что приводит к переводу счетчика задержки 8 в режим последовательного счета, так как в счетчике задержки реализован декрементный режим, то его содержимое начинает уменьшаться по импульсам от тактового генератора 18. Если за время, равное числу тактов, записанных в регистре кода задержки 4, уровень видеосигнала не изменится, то счетчик задержки досчитает до нуля и на его выходе появится импульс, который сбросит триггер 12 и инициирует запись содержимого регистра номера элемента в строке 17, в котором в данный момент находится абсцисса границы сегмента (строки 2 и 3 на фиг.2), в блок памяти 14 по адресу, находящемуся в счетчике адреса 13. При этом, после записи, содержимое счетчика адреса 13 инкремен- тируется. Если же уровень видеосигнала изменится до того, как счетчик задержки 8 достигает до нуля, то импульсом от детектора изменений 11 триггера 12 будет возвращен в исходное состояние, а счетчик задержки 8- переведен в режим параллельной записи и в него снова запишется число из регистра кода задержки 4. В этом случае импульса на выходе счетчика задержки 8 не возникает и абсцисса границы сегмента (строка 1 на фиг.2) не запишется в блок памяти 14.

Процесс записи кадра видеоизображения в память показан на фиг.2. В данном случае задержка равна двум тактовым импульсам. Так как длина верхнего сегмента первой строки равна одному тактовому импульсу, то этот сегмент не заносится в память. Длина же нижнего сегмента во второй и третьей строках больше двух, и данный сегмент записывается в память.

При представлении информации в памяти, нулем обозначается конец текущей строки. По количеству нулей определяется номер текущей строки в кадре, или, иначе говоря, ордината элемента границы сегмента. Сигнал конец строки формируется из строчной синхрометрии. При этом обнуляется счетчик номера элемента в строке 16.

после чего его содержимое переписывается в регистр номера элемента в строке 17 и далее - в блок памяти 14.

Программа работы ЭВМ с данным ви- 5 деоконтроллером, блок-схема которой приведена на фиг. 3, содержит: модуль 1 - запись в регистр кода задержки заданного минимально допустимого размера сегментов, модуль 2 - запись порога бинариза0 ции в регистр порога, модуль 3 - занесение в видеоконтроллер признака чтения текущего кадра, модуль 4 - ожидание конца чтения и преобразования текущего кадра изображения в описанный выше формат, модуль 5

5 - считывание полученного кадра из памяти видеоконтроллера и его обработка с целью решения поставленной задачи, модуль 6 - либо переход на считывание следующего кадра, либо окончание работы с видеоконт0 роллером.

В видеоконтроллере таким образом используется принцип, позволяющий на этапе дискретизации видеосигнала записывать в память координаты границ только тех сег5 ментов, размеры которых не меньше заданных программно в регистре кода задержки 4. При этом ординатной граничной точки будет номер строки, а абсциссой - количество тактовых импульсов от начала текущей

0 строки до момента изменения уровня видеосигнала.

Формула изобретения 1. Видеоконтроллер, содержащий видеокамеру, селектор синхроимпульсов, фор5 мирователь порогового уровня, компаратор, счетчик номера элемента в строке, блок памяти изображения, регистр состояния и контроллер шины микроЭВМ, выход видеокамеры соединен с входом се0 лектора синхроимпульсов, первый выход которого подключен к управляющему входу счетчика номера элемента в строке, выход формирователя порогового уровня соединен с первым входом компаратора, о т л и 5 чающийся тем, что, с целью повышения быстродействия за счет устранения помех в виде мелких объектов на исходном изображении, в видеоконтроллер введены детектор изменения уровня сигнала, тактовый

0 генератор, первый-третий элементы ИЛИ, элемент И, триггер, регистр номера элемен- та в строке и формирователь задержки записи координат перепада яркости, включающий регистр кода задержки, счет5 чик задержки и триггер управления счетчиком задержки, инверсный выход которого соединен с его же информационным входом, а прямой выход подключен к входу разрешения счетчика задержки, установочные входы которого подключены к выходам

регистра кода задержки, выход видеокамеры соединен с вторым входом компаратора, выход которого подключен к первому входу детектора изменения уровня сигнала, выход которого соединен с тактовым входом триг- гера управления счетчиком задержки в формирователе задержки записи координат перепада яркости и первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому управляющему входу регистра но- мера элемента в строке, первые информационные входы которого соединены с выходами счетчика номера элемента в строке, выход счетчика задержки в формирователе задержки записи координат перепада яркости подключен ко входу обнуления триггера управления счетчиком задержки в формирователе задержки записи координат перепада яркости и к первому входу третьего элемента ИЛИ, вторые входы второго и третьего элементов ИЛИ подключены к первому выходу селектора синхроимпульсов, второй выход которого соединен с первым входом элемента И и тактовым входом триггера, выход которого подключен ко второму входу элемента И и входу тактового генератора, выход которого соединен со счетным входом счетчика номера элемента в строке, вторым входом детектора изменения уровня сигнала и счетным входом счетчика за- держки в формирователе задержки записи координат перепада яркости, выход элемента И подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого, информационный вход регистра состояния, информационные входы формирователя порогового уровня, информационные входы регистра кода задержки в формирователе

задержки записи координат перепада яркости и первые - третьи информационные входы контроллера шины микроЭВМ образуют шину микроЭВМ. четвертые информационные входы контроллера шины микроЭВМ объединены с соответствующими вторыми информационными входами регистра номера элемента в строке и информационными входами блока памяти изобрахсения, адресные входы которого подключены к адресным выходам контроллера шины микроЭВМ, выход третьего элемента ИЛИ соединен с вторым управляющим входом регистра номера элемента в строке и первым управляющим входом контроллера шины микроЭВМ, выход первого элемента ИЛИ подключен к второму управляющему входу контроллера шины микроЭВМ и первому управляющему входу регистра состояния, выход которого соединен с информационным входом триггера, первый, второй и третий управляющие выходы ко.нтроллера шины микроЭВМ подключены соответственно к управляющему входу формирователя порогового уровня, второму управляющему входу регистра состояния и управляющему входу регистра кода задержки в формирователе задержки записи координат перепада яркости,

2, Видеоконтроллер по п. 1, от л и ча ю- щ и и с я тем, что формирователь порогового уровня содержит соединенные последовательно регистр порога и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом формирователя, информационные и управляющий входы регистра порога являются одноименными входами формирователя.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Его использование в средствах предварительной обработки видеоизображения позволяет повысить быстродействие за счет устранения помех в виде мелких объектов на исходном изображении. Видеоконтроллер содержит регистр состояний 1, цифроаналоговый преобразователь 7, видеокамеру 9, компаратор 10, блок памяти изображения 14, селектор импульсов 15, счетчик номера элемента в строке 16, формирователь порогового уровня 27 и контроллер шины микроЭВМ 28. Благодаря введению детектора изменения уровня сигнала 11, регистра номера элемента в строке 17, тактового генератора 18, элемента И 20. элементов ИЛИ 19, 22,23 триггера 21 и формирователя задержки записи координат перепада яркости 29 в видеоконтроллере реализуется алгоритм работы, при котором в память записываются лишь те сегменты изображения, размеры которых не меньше заданных. 1 з.п.ф-лы. 3 ил.

L114 56 78 9 10

Фиг, 2

( Старт j

Запись заданного минимальна допустимого размера сегментов 6 регистр кода задержки

Запись порога ёинаризаиии 6 регистр порога

Считывание полученного кадра из памяти Видеоконтроллера и его обработка с целью решения поставленной задачи

йа

. Чтение,

авого кадра

,Иет Г Стоп}