Устройство для распознавания трековчАСТиц Советский патент 1981 года по МПК G06K9/00 

1

. Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для распознавания линейных элементов треков при обработке данных эксперимента

Известны устройства для распознавания треков частиц tl содержащие многопроволочные пропорциональные камеры и блоки считывания и регистрации С пропорциональных камер. В таких устройствах для каждой проволочки строится свой канал, содержащий усилитель и триггер регистра..

После прохождения импульса от сработавшей проволочки до триггера регистра информации со всех триггеров считывается в ЭВМ для последующей обработки.

Известные устройства требуют большого объема памяти ЭВМ, а на считывание информации с пропорциональных камер затрачивается значительное время.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для распознавания треков частиц 2, содержащее первый и второй вычислительные блоки, четыре буферных регистра, дешифратор и блок формирования адреса, один из входов которого соединен с одним выходом блока управления,, а выход - с первым входом блока обмена информацией, второй вход которого подключен к выходу первого вычислительного блока. Входы последнего соединены соответственно с выходами первого и второго буферных регистров

10 и блока памяти, входы которого подключены к другому выходу блока управления и выходу дешифратора,вход которого соединен с выходом второго вычислительного блока и входом блока

15 сравнения, выход которого подключен ко входу блока управления. Один из входов второго вычислительного блока соединен с выходом третьего буферного регистра, входы первого и второго

20 буферных регистров и другой вход блока формирования адреса подключены к одним из выходов блока обмена информацией .

Блок обмена информацией обеспечи25вает логическое и электрическое сопряжение устройства с универсальной ЭВМ и осуществляет прием в устройство макрокоманды и передачу в ЭВМ слова состояния устройства, а также 30 обмен информацией между устройством

и оперативной памятью ЭВМ. По каналу прямого доступа устройство взаимодействует с ЭВМ на правах процессора, а принятая из ЭВМ информация загружается в приемные регистры устройства.

Недостатком такого устройства является то, что оно позволяет производить распознавание треков только в заданной по объему и конфигурации области исследования. Распознавание элементов треков в областях исследования, отличных от заданной, затруднено и связано со значительными затратами времени.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства при различных конфигурациях областей исследования.

Эта цель достигается тем, что преложенное содержит пятый и шестой буферные регистры, блок сдвига кодов и третий вычислительный блок, выходы которого соединены с другим входом второго вычислительного блока, а входы - с выходами четвертого и шестого буферных регистров. Выход пятого буферного регистра подключен к одному из входов блока сдвига кодов, выход которого соединен со входами третьего и четвертого буферных регистров, а входы пятого и шестого буферных регистров и другой вход блока сдвига кодов подключены к другим выходам блока обмена информацией

На фиг. 1 представлена структурна схема устройства; на фиг. 2 изображена конфигурация области исследования, фиг.З поясняет принцип построения регистров блока памяти, на фиг. 4 - принцип организации щелей, на фиг. 5 - принцип изменения конфигурации области исследования.

Устройство содержит блок 1 обмена информацией, четвертый, третий и первый буферные регистры 2,3 и 4, второй вычислительный блок 5, дешифратор б, блок 7 сравнения, блок 8 памяти, первый вычислительный блок 9, блок 10 управления, блок 11 формирования адреса, второй, пятый и шестой буферные регистры 12, 13 и 14, третий вычислительный блок 15 и блок 16 сдвига кодов.

Предлагаемое устройство работает совместно с универсальной ЭВМ и предназначено для обработки информации от измерительно-регистрирующих систе с растровым разложением, картины с трковой камеры.

Устройство разпознает прямолинейные элементы треков, используя в качестве эталонов отрезки прямых, веерообразно расположенных в области исследования треугольной конфигураци (см.фиг.2) и проходящих через вершину этой области. В область исследования входит N линий разложения картины (растров).На фиг.2 линии

разложения пронумерованы: Т , П , 111 , ...К. . . N-1,N . Зарегистрированные на фрагменте картины точки обозначены: А (вершина области исследования), b,c,d,e,f,g,h,j,k,e,m,p. На фиг.2 J обозначены также, эталоны (щели), при помощи которых производится распознавание элементов треков - 1

НО ч - 11 ид 11 п .IM г.

I -V г ..ПХ ,П.

Основу предлагаемого устройства

Q составляет логический узел распознавания, состоящий из блока 8 памяти и первого вычислительного блока 9.

Рассмотрим принцип построения логического узла распознавания. Информация, зарегистрированная на

5 поле картины, ограниченном областью исследования, отображается в устройстве на специальных регистрах блока 8 памяти, который представляет собой массив регистров строк, каждый

0 из которых предназначен для отображения информации, зарегистрированной только на одной линии разложения. Общее число регистров равно числу линий разложения, вошедших в

5 область исследования. Согласно фиг.2, общее количество регистров равно N. Исходя из треугольной конфигурации области исследования, число разрядов в регистрах выбрано различным.

n Так, регистр при вершине содержит один триггер, а регистр при основании области исследования - п триггеров . V. На фиг. 3 показан принцип организации массива регистров блока 8 памяти. Номер регистра соответствует номеру линии разложения, информация с которой отображается этим регистром. Разряды (триггеры) -регистров образуют столбцы. Из фиг.2 видно,

0 что точки, зарегистрированные на

одной линии разложения, имеют одинаковую координату у, а различаются только координатой х. Две точки, зарегистрированные на одной линии разложения и отличающиеся по координате X на один отсчет регистрирующей системы, отображаются в одном регистре строк двумя соседними разрядами. Поэтому точки, зарегистрироQ ванные на разных линиях разложения (отличающиеся координатой у) и имеющие одинаковую координату х , отображаются в разных регистрах строк ра.зрядами одного столбца. Запись

- информации в разряд регистра осуществляется при совпадении сигнала по столбцу и сигнала по строке.

Блок 8 памяти представляет собой триггерное запоминающее устройство координатного типа с поразрядной

0 записью информации.

Вся совокупность разрядов регистров строк организована в щели, которые представляют собой аналог эталонов искомых образов. Принцип

5 организации щелей показан на

фиг. 4 (показаны 4 щели Ч 1, Ч2, tf 3, 4)4) .

Анализ состояния триггеров, объединенных в щели, производит первый вычислительный блок 9. Выход блока 1 обмена информацией соединен кодовой магистралью для передачи информации, принятой из ЭВМ с входом блока 11 формирования адреса, служащего для формирования исполнительного адреса Ац при обршиении к ЭВМ для записи или выборки информации;

с входом блока 16 сдвига кодов, предназначенного для сдвига кода координаты вершины области исследования и кодов координат точек, зарегистрированных на картине с трековой камеры,

с входом регистра 4, предназначенного для хранения кода порога дискриминации,

с входом регистра 12, служащего для хранения кода номера направления определяющего номер щели, в которой идентифицируются точки/

с входом регистра 13, служащего для хранения кода масштабирования (код масштабирования определяет величину сдвига кодов координат);

с входом регистра 14, назначением которого является хранение кода смещения середины строки.

Выход блока 16 сдвига кодов соединен с входами регистров 3 и 4. Регистр 2 предназначен для хранения (в общем случае - сдвинутого) кода координаты вершины области исследования. Регистр 3 служит для приема кодов координат точек, зарегистрированных на картине с трековой камеры.

Выходы регистров 2 и 14 соединены со входами вычислительного блока 15, предназначенного для формирования кода середины строки.

Выходы регистра 3 и вычислительного блока 15 соединены со входами вычислительного блока 5, выход которого подключен ко входам блока -7 сранения и дешифратора 6, выходы которого подсоединены ко входам столбцов (см.фиг.3) блока 8 памяти, ко входам строк которого подключены шины одного из выходов блока 10 управления.

Выходы триггеров блока 8 памяти, организованные в щели (см.фиг.4), подключены ко входам вычислительного блока 9, другие входы которого соединены с выходами регистров 4 и 12.

Второй выход блока 10 и выходы блоков 9 и 11 подключены ко входам блока 1 обмена информацией.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При готовности к работе устройств формирует сигнал запроса в систему прерывания ЭВМ и формирует на информационных шинах nporpafviMHoro канала машины слово состояния. Обрабатывая прерывание, ЭВМ принимает слово состояния, анализирует его и в случае исправности устройства передает в последнее макрокоманду. Управление работой устрОйс-тва ЭВМ, осуществляет посредством макрокоманд. Выполнение макрокоманды устройством - процедура Перед засылкой в устройство макрокоманды основная программа обработки производит в оперативной памяти ЭВМ подготовку исходных данных для процедуры (константы, с1дреса хранения списков кодов зарегистрированных точек и т.п.). Эти данные помещаются в фиксированную по объему и расположению и доступную устройству область опер ативной памяти и имеют заранее установленную структуру. Та же в фиксированную область памяти устройство помещает результаты обработки. В процессе выполнения процедуры устройство взаимодействует с ЭВМ по каналу прямого доступа в память автономно (без участия программы) на правах процессора. Закончив процедуру, устройство вновь форми-рует сигнал в систему прерывания ЭВМ и т.д.

Код смещения середины К-й строки принимается в регис.тр 14. Эта информация выбирается из ЭВМ один раз на строку.

Собственно селекция осуществляется следующим образом. По заданному адресу из оперативной памяти ЭВМ выбирается код координаты первой по порядку точки, зарегистрированной на К-й линии разложения. С выхода bjiOKa 16 сдвига кодов сдвинутый код координаты заносится в. регистр 3. С выхода регистра 3 информация поступает на вход вычислительного блока 5, на другой вход- которого поступает информация свыхода вычислительного блока 15. В процессе селекции точек по К-й строке на выходе блока 15 будет сформирован код координаты середины строки.

Приняв макрокоманду, устройство через блок 1 обмена информацией последовательно выбирает из ЭВМ и заносит в буферные регистры информацию, неизменную в процессе выполнения всей процедуры: в первый регистр 4 принимается код порога дискриминации - в регистр 2 через блок 16 сдвига кодов заносится код координаты вершины области исследования, - а в регистр 13 принимается код масштабирования.

После приема ука занной выше информации устройство переходит к селекции точек, принадлежащих области исследования. По заложенному в работу устройства алгоритму селекция точек и загрузка блока 8 памяти производятся построчно, начиная со следующей строки после вершины. При этом действия, выполняемые устройством, для каждой строки идентичны Поэтому для К-й строки из оперативной памяти ЭВМ выбираются адрес начала списка кодов координат точек .зарегистрированных на К-й линии раз ложения, который заносится в счетчик блока 11 формирования адреса, адрес конца того же списка, который принимается в регистр блока 11 формирования адреса. На выходе блока 5 формируется код разностимежду кодом координаты середины К-й строки и кодом координаты 1-й по порядку точки, зарегистрированной на К-й линии разложения. Если код полученнойразности по абсолютной величине меньше или равен наперед заданному для К-й строк значению, то считается, что такая точка принадлежит области исследова ния. При выполнении данного условия, проверку которого осуществляет блок 7 сравнения, код полученной ра ности дешифрируется дешифратором 6 на одном из дыходов которого формируется рабочий сигнал. Так как выхо ды дешифратора соединены с входами столбцов регистров блока 8 памяти, то на одной из шин управления по столбцг М присутствует сигнал. В это же время на К-й шине управления по строкам также присутствует рабо чий сигнал. В триггер, где совпадают сигналы по строке и столбцу, производится запись 1. При этом к содержимому счетчика, где хранится исполнитель ный адрес, прибавляется 1, и по этому адресу производится выборка из ЭВМ кода координаты следующей точки. Этот цикл продолжается до сравнения исполнительного адреса с адресом конца списка, после чего происходит переход к селекции точек по (К+1)-й строке. Таким образом, осуществляется селекция точек, принадлежащих обла ти исследования, и отображение их в блоке 8 памяти. После загрузки информации в бло памяти 8 вычислительный блок 9 осу ществляет анализ количества точек в щелях и сравнение с порогом дискриминации Р. Если в результате анализа для щели выполняется SP Р где SP - число точек (взведенных триггеров в J3 -и щели ; Р - порог дискриминации, то такая щель вЕлделяется как эле мент. При этом в фиксированную область памяти ЭВМ через блок 1 выво дится число точек в Р -ой щели 2р и номер щели Ч , который соот несен с углом наклона элемента тре в режиме идентификации точек, составивших выделенный элемент, алгоритм работы устройства во многом совпадает. Отличие заключается в. том, что в моменты загрузки очередной точки в блок 8 памяти вычислительный блок 9 анализирует число точек в щели, номер которой хранится в регистре 12. Код номера щели выбирается из памяти ЭВМ один раз за процедуру. Если в результате загрузки очередной точки в блок 8 памяти число точек в заданной щели увеличилось, то эта точка считается принадлежащей элементу. Адрес хранения кода координаты этой точки в памяти ЭВМ записан в блоке 11 формирования адреса. Таким образом, устанавливается однозначное соответствие между точками, принадлежащими выделенному элементу, и адресами хранения кодов координат этих точек в памяти ЭВМ. Введение в предлагаемое устройство блока сдвига кодов и пятого и шестого регистров сделало возможным производить сдвиг кодов координат в соответствии с требованиями обработки. Сдвиг кода координаты вершины и кодов координат точек, зарегистрированных на поле картины, на одно и то же число разрядов позволяет изменять для логического узла распознавания цену отсчета регистратора. А это, в свою очередь, позволяет изменять раствор угла при вершине области исследования. Сдвиг кодов координат .вершины области исследования и измеренных точек в сторону младших разрядов приводит к загрублению разрешающей способности логического узла распознавания устройства и пропорциональному расширению области исследования, а сдвиг в сторону старших разрядов - к сужению области и повышению точности. Этим достигается возможность реализации такого алгоритма исследования картины, когда значительная часть обработки информации производится с минимально допустимой точностью в расширенных областях исследования, а при необходимости более детального анализа события область исследования может быть сужена и точность повышена. В результате сокращаются затраты времени на исследование картины, что приводит к повышению производительности устройства. Формула изобретения Устройство для распознавания треков частиц, содержащее первый и второй вычислительные блоки, четыре буферных регистра, дешифратор и блок формирования адреса, один из

входов которого соединен с одним выходом блока управления,а выход с первым входом блока обмена информацией, второй вход которого подключен к выходу первого вычислительного блока, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго буферных регистров и блока памяти, входы которого подключены к другому выходу блока управления и выходу дешифратора, вход которого соединен с выходом второго вычислительного блока и входом блока сравнения, выход которого подключен ко входу блока управления, один из входов второго вычислительного блока соединен с выходом третьего буферного регистра, входы первого и второго бу(ерных регистров и другой вход блока формирования адреса подключены к одним из выходов блока обмена информацией, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит пятый и шестой буферные регистры, блок сдвига кодов и третий вычислительный блок, выходы которого соединены с другим входом второго вычислительного блока, а входы - с выходами четвертого и шестого буf ферных регистров, выход пятого буферного регистра подключен к одному из входов блока сдвига кодов, выход которого соединен со входами третьего и четвертого буферных регистров, а входы пятого и шестого буферных ре0гистров и другой вход блока сдвига кодов подключены к другим выходам блока обмена информацией.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

1.Никитюк Н.М. и др. Новый способ регистрации информации с координатных пропорциональных камер. Препринт Объединенного института ядерных исследований, Дубна, 1977,

0 с. 15.

2.Авторское свидетельство СССР № 546909, кл. G 06 К 9/00, 1974 (прототип).

ЧИСЯО f/ffj АJ CffC/ffeAy А

ЭВМ

I ffjye/M/AwKf

т J у

Ж

л-1 1