Устройство для преобразования оптической информации из декартовой системы координат в полярную Советский патент 1982 года по МПК G06G9/00 

(St) УСТРОЙСТВО для ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ ИЗ ДЕКАРТОВОЙ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ Изобретение относится к области оптических средств вычислительной техники и может быть использовано в пиктографических аналоговых вычислительных системах. Известно устройство для преобразования оптической информации из декартовой системы координат в полярную, содержащее входной транспарант, оптические формирущие системы, два электронно-оптических преобразователя, и генератор импульсов соединенный с управляющим входом одного электронно-оптического преобразователя, причем каждая формирующая система выполнена в виде волоконно-оптического блока ClJ . Недостатками данного устройства являются низкая точность преобразов ния и ограниченность функциональных возможностей. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому -является уст ройство для преобразования коордиВ ПОЛЯРНУЮ нат оптической информации, содержащее первый источник света, оптически связанный через транспарант с входной оптической информацией с входом телекамеры, выход которой соединен -. первым входом оптического модулятора, второй вход которого оптически связан с выходом второго источника света, а выход модулятора света связан с первым входом блока оптического отклонения, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами счетно-решающего блока, а выход блока оптического отклонения оптически связан с входом выходного транспаранта f2. Недостатком известного устройства вляется , что. входные массивы нформации состоят из высокоинформаивной части (например, объекта) и низкоинформативной части (например, она). При этом яркостное распредеение фона ниже яркостного распредёления объекта и быстродействие устройства не велико. Для устранения этого недостаткацелесообразно осуществлять преобразование координат только высокоинформативной части входной, оптической информации. Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение ус ройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый источник света, выход которо го оптически связан через коллиматор с входным транспарантом, счетно-рещающий блок, второй источник света, оптический модулятор,,выход которого оптически связан с первым входом блока оптического отклонения второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами счетно-решающего блока, а выход блок оптического отклонения оптически свя зан с выходным транспарантом, выход которого является оптическим выходом устройства, введены блок управления оптический затвор, элемент НЕ-ИЛИ, две группы элементой И, пороговый оп трон, две матрицы фвтоприемников и светоделитель, вход которого оптичес ки связан с выходом входного транспаранта, а первый и второй выходы светоделителя оптически связаны с си нальными входами соответственно первой и второй матриц фотоприемнико-в, первый и второй электрические входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управ ления и с сигнальными входами элемен тов И первой и второй групп, выход первой .матрицы фотоприемников соединен с электрическим входом оптического модулятора, сигнальный вход которого оптически связан с выходом оптического затвора, электрический вход которого соединен с выходом окончания процесса вычисления счетно-решающего блока и с прямым входом элемента НЕ-ИЛИ, сигнальный вход оптического затвора связан с выходом второго источника света, выход второй .матрицы фотоприемников соединен через пороговый ontpoH с инвертирующим входом элемента НЕ-ИЛИ и с управляющими входами элементов И первой и второй групп, выходы которых соединены с соответствующими входами счетно-решающего блока, а выход элемента НЕ-ИЛИ соединен с входом блок управления, который выполнен в виде двух дешифраторов, двух счетчиков, элемента И, элемента НЕ,. триггера и генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера, нулевой вход которого соединен через элемент НЕ с единичным входом триггера, который является входом блока управления, выход элемента И соединен с входом первого счетчика, первый выход которого соединен с входом первого дешифратора, выход которого является первым выходом блока управления, а второй выход первого счетчика соединен через .второй счет чик .с входом второго дешифратора, выход которого является вторым выходом блока управления. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство для преобразования оптической информации из декартовой системы координат в полярную содержит первый источник 1 света, выход которого оптически связан через коллиматор 2 с входным транспарантом 3, счетно-решающий блок 4, второй источник 5 света оптический модулятор 6, выход которого оптически связан с первым входом блока 7 оптического отклонения, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами счетно-решающего блока 4, а выход блока 7 оптического отклонения оптически связан с выходным транспарантом 8, блок 9 управления, оптический затвор 10, элемент - НЕИЛИ 11, две группы элементов И 12, 3) пороговый.оптрон 14, две матрицы фотоприемников 15, 16 и светоделитель 17, выход которого оптически связан с выходом входного транспаранта 3, а первый и второй выходы св.етоделителй 17, оптически связаны с первыми входами соответствующих матриц фотоприемников 14, 15 и 16, вторые и третьи входы которых соеди-. нены соответственно с первыми и вторыми выходами блока 9 управления и с сигнальными входами первой 12 и второй 13 групп элементов И, выход первой матрицы фотоприемников. 15 соединен с электрическим входом оптического модулятора 6, сигнальный вход которого оптически связан с выходом оптического затвора 10, электрический вход которого соединен с выходом окончания процесса вычисления счетно-решающего блока Ц и с прямым входом элемента НЕ-ИЛИ 11 а сигнальный вход оптического затвора 10 связан с выходом второго источника S света, выход второй матрицы фотоприемников 16 соединен через ключевой оптрон 1ч с. инвертирующим входом элемента НЕ-ИЛИ 11 и с управляющими входами первой 12 и второй 13 групп элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами счетно-решающего блока , а выход элемента НЕ-ИЛИ 11 соединен с входом блока 9 управления, который выполнен в виде двух дешифраторов 18 и 13, двух счетчиков 2021пЭлемента И 22, элемента НЕ 23, триггера 2 и генератора 25 тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И 22, второй вход которой соединен с единичным выходом триггера 24, нулевой вход которого соединен через элемент НЕ 23 с единичным входом триггера 24, который является входом бдо ка 9 управления, выход элемента И 2 соединен .с входом первого счетчика 20, лервый выход которого соединен с входом первого дешифратора 18, выход которого является первым выходом блока 9 управления, а второй выход первого с «летчика 20 соединен через второй счетчик 21 с входом второго дешифратора 19, выход которого является вторым выходом блока 3 управления.

Блок 7 оптического отклонения выполняют либо в виде дефлектора, либо в виде коллиматора с управляекым матричным транспарантом..

В качестве источников 1 и 5 света, используют либо когерентные, либо некогерентные источники света. В. качестве входного 3 и выходного 8 транспар антов используют фото- или кинопленку, пластины из фотохромного или любого другого оптического материала.

Матрицы фотоприемников 15 и 1б являются идентичными друг другу по всем параметрам и служат для преобразования входной оптической информации в электрические сигналы. -Каждый фоточувствительный элемент (фотоприемник) матриц. 15 и 16 функционирует в режиме непосредственно отсчета, при котором выходной сигнал фотоприемника в каждый момент времени пропорционален интенсивности падающего на него оптического сигнала.

Группа элементов И 12, 13 явля ется матрицами логических схем И, состоящих из одной строки.

Счетно-решающий блок 4 предназначен для вычисления зависимостей

г (N.i) rrV2(,(1)

где х , у. - координаты точек.элементов входной оптической информации}

, lj координаты точек преобразованной оптической информации. . .

В частном случае преоразования оптической информации из декартовых координат в полярные счетно решающий блок 4 для .каждой точки ( У ) вычисляет зависимости

. (1)

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии оптический затвор 10 - закрыт.

Излучение первого источника 1 света, пройдя через коллиматор 2 и входной транспарант ,3, на котором записана входная оптическая информация, модулируется этим транспарантом 3 по соответствую1цему закону и подается на вход светоделителя 17, с помощью которого р азделяется на два равноценных световых пучка. Световые пучки с выходов светоделителя 17 подаются на сигнальные входы первой и второй матриц фотоприемников 15. и 16.

Далее блок 9 управления вырабатывает первую: пару двоичных кодов по координатам х и у, которые подаются на сигнальные входы обеих групп элементов И 12, 13, а также на вторые и третьи входы матриц фотоприемников 15 16 .выбирают и считывают сигналы с первых элементов (фотоприемников ) этих матриц.

Электрический сигнал с выхода первой матрицы фотоприемников 15 поступает на вход оптического модулятора 6 и устанавливает его в определенное рабочее состояние.

Электрический сигнал с выхода второй матрицы фотоприемников 16 поступает на вход порогового оптронз Т.

Высокоинформативные составляющие . оптической информации, содержащиеся на выходе входного транспаранта 3, а следовательно, и на выходе вто7ЭР.ОЙ матрицы фотоприемников 16, поэлементно выделяются пороговым оптро ном k, порог срабатывания которого соответствует ее высокоинформативному элементу оптической информации на входном транспаранте 3 а одновременно и на входе матрицы фотоприемников 16. Пусть первый элемент входной оптической информации является высокоинформативным. Тогда на выходе порогового оптрона Н будет электрический сигнал высокого уровня (т.е. 1 который, пройдя через инверсный вход элемента НЕ-ИЛИ 11, трансформирует.ся в сигнал низкого уровня (О) и поступает на вход блока 9 управления блокируя тем самым выработку следующей пары двоичных кодов этим блоком. . Одновременно сигнал высокого уров ня с выхода порогового оптрона поступает на управляющие входы обеих групп элементов И 12, 13 и открывает их. Двоичные коды с обоих выходов бло ка 9 управления поступают через открытые по управляющим входам обеих групп элементов И 12, 13 на соответствующие входы счетно-решающего блока 4, который выполнит над ними тре буемое функциональное преобразование. Результатом преобразования будут новые двоичные коды по координатам и , причем )- trVJx.,.; (3j Полученные двоичные коды через первый и второй выходы счетно-решающего блока k подаются на соответствующие второй и третий входы блока 7 оптического отклонения и устанавливают его в определенное рабочее состояние. По окончании процесса раб ТЫ счетно-решающего блока Ц на его выходе окончания процесса вычисления формируется электрический сигнал, который поступает на первый вход оптического затвора 10 и открывает его В результате этого световой пучок с выхода второго источника 5 света, проходит через открытый оптический затвор 10 на вход оптического модулятора 6, которым модулируется до определенного уровня яркости, соответствующего уровню яркости первого элемента входной оптической информации. Л 5Ьмодулированный световой пучок с выхода оптического моду58лятора 6 поступает на вход блока 7, которым отклоняется в соответствии с выражениями (3 ) в требуемую точку выходного транспоранта 8 и записывается на нем. Таким образом, происходит преобразование координат первого элемента входной оптической информации. Одновременно электрический сигнал с выхода окончания процесса вычисления счетно-решающего блока 4 поступает через элемент НЕ-ИЛИ 11 на вход блока 9 управления, Под воздействием входного сигнала блок 9 управления выработает следую- щую пару двоичных кодов и процесс преобразования координат следующего элемента входной оптической информации повторится аналогично вышеописанному в первом такте. В случае, если элемент вхрдной оптической информации не .является высокоинформативиым, то на выходе порогового оптрона Tt сигнала высокого у|зовня (1) не будет, обе группы элементов И 12, 13 будут закрыты по управляющим входам, и процесса преобразования координат этого элемента не произойдет. Сигнал с выхода порогового оптрона I поступит через инверсный вход элемента НЕ-ИЛИ 11 на вход блока управления, в результате блок 9 выработает следующую пару двоичных кодов. Аналогично вышеописанному происходит преобразование координат всех остальных элементов входной оптической информации. Рассмотрим работу блока 9 управленйя. В исходном состоянии счетчики 20 и 21 сброшены, триггер 2k находится в единичном состоянии, а элемент И 22 открыт по второму входу. ,По сигналу запуска генератор 25 тактовых импульсов вырабатывает первый импульс, который поступает чер,ез элемент И 22 на вход первого счетчика 20. На первом выходе счётчика 20 образуется двоичный код, обозначающий порядковый номер поступившего на его вход импульса. Полученный код через дешифратор 18 подается на первый выход блока 9 управления. Так как на второй счетчик 21 импульсов еще не поступало, то на его выходе будет нулевой код. Если на входе блока управления присутствует высокий уровень напряжения (т.е. Г ) триггер 2 остается в единичном состоянии. Генератор 25 тзктовых импульсов выработает сле.дующий импульс, который через от крытый по второму входу элемент И 2 поступит на вход счетчика 20, в результате чего на выходах блока управления будут новые двоичные . При поступлении на вход блока 9 управления, нулевого сигнала триггер 2k перебросится в нулевое состоя ние, элемент И 22закроется по второму входу, в результате чего форми рования :новых; двоичных КОДОВ В блок 9 управления не произойдет, Максимальное число импульсов N, которое может быть записано в счетчик 20, равно числу элементов в стр ке матрицы фотоприемников 15 или ма рицы фотоприемников 16. При поступл НИИ на вход счетчика 20 (NH-1) импульса, этот счетчик переводится в нулевое состояние, а с его второго выхода на вход счетчика 21 поступае импульс, формируя, на его выходе новый двоичный код.. Максимальное число импульсов N, которое может быть записано в сметчике 21 , определяется числом строк матриц фотоприемников 15 и 16. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет преобразовать оптическую информацию из одной системы координат в другую с высоким быстродействием и более простыми сред ствами. Повышение быстродействия устройства достигается за счет преобразования координат тольковысокоинформативной части входной оптичес кой информации, а упрощение устройства достигается за счет исключения т:еле камеры. Формула изобретения 1. Устройство для преобразования оптической информации из декартовой системы координат в полярную, содержащее первый источник света, выход которого оптически связан через коллиматор с входным TpaHcniapaHTOM, счетно-решающий блок, второй источни света, оптический модулятор, «выход которого оптически связан с первым входом блока оптического отклонения второй и третий входы которого соеди нены с первым и вторым выходами счет но-решающего блока, а выход блока оп тимеского отклонения оптически связан с выходным транспарантом, выход которого является оптическим выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в него введены блок управления, оптический затвор, элемент НЕ-ИЛИ, две группы элементов И, пороговый оптрон, две матрицы фотопр емников исветодели-, тель, вход которого оптически связан с выходом входного транспаранта, а первый и второй выходы светоделителя оптически связаны с сигнальными входами соответственно первой и второй матриц фотоприемников, первый и второй электрические входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления и с сигнальными входами элементов И первой и второй групп, выход первой матрицы фотоприемников соединен с электрическим входом оптического модулятора, сигнальный вход которого оптически связан с выходом оптического затвора, электрический вход котоpoгo,соединен с выходом окончания процесса вычисления счетно-решащего блока и с прямым входом элемента НЕ-ИЛИ, сигнальный вход оптического затвора связан с выходом второго источника света, выход второй матрицы фотоприемников соединен через пороговый оптрон с инвертирующим входом элемента НЕ-ИЛИ и с управляющими входами элементов И первой и второй, групп, выходы которых соединены с соответствую1чими входами счетнорешащего блока, а выход элемента НЕ-ИЛИ соединен с входом блока управления. 2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем блок управления содержит два дешифратора, два счетчика, элемент И, элемент НЕ, триггер и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера, нулевой вход которого соединен через элемент НЕ с единичным входом триггера, который делится входом блока управления, выход элемента И соединен с входом первого счетчика, первый выход которого соединен с входом первого де- г шифратора, выход которого является первым выходом блока управления, второй выход первого счетчика соеди1196if66512

нен через второй счетчик с входом второ- 1. Авторское свидетельство СССР го дешифратора, выход которого явля- f , кл. G Об G 9/00, 1977. ется вторым выходом блока управления .

Источники информации,2. Патент CWA № 4073010,

принятые во внимание при экспертизе j кл. ЗТЗЗб, 1978.

/7

/

.

iu

f6