JPH04134285A - Coordinate conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、極座標から直交座標への変換を行う座標変換
器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a coordinate converter that converts polar coordinates to rectangular coordinates.
(従来の技術)
周知のように、例えばカラースキャニングソーナーでは
、取得された受信信号はPPI走査方式の極座標表示画
面で用いられる極座標信号であるが、これを座標変換器
を用いて直交座標メモリに書き込み、テレビジョンの如
きラスター走査方式の直交座標表示画面に表示すること
が行われている。(Prior Art) As is well known, for example, in a color scanning sonar, the acquired received signal is a polar coordinate signal used on a PPI scanning system polar coordinate display screen, but this is converted into a rectangular coordinate memory using a coordinate converter. The information is written and displayed on a rectangular coordinate display screen using a raster scanning method such as a television.
二二に、従来の座標変換器は直交座標メモリのアドレス
信号を発生する変換ROMを中心に構成される。即ち、
第5図に示すように、半径にの周上の角度θで規定され
る極座標の点(r、θ)は直交座標の点(Xθ、yθ)
に対応し、次の式(1)で関係付けられる。Second, the conventional coordinate converter is mainly constructed with a conversion ROM that generates address signals for the orthogonal coordinate memory. That is,
As shown in Figure 5, the polar coordinate point (r, θ) defined by the circumferential angle θ to the radius is the rectangular coordinate point (Xθ, yθ).
, and are related by the following equation (1).
Xθ ””rcosθ 、 y θ =rsi口θ
・・・・・・ (1)そこで、Xθ、yθの各値を
予め求めたものを変換ROMに設定し、直交座標メモリ
のアドレス信号が直接得られるようにする、あるいは、
角度θごとの3角関数値を変換ROMに設定し、それと
半径rとの乗算を行いながら直交座標メモリのアドレス
信号を得るようにしている。Xθ ””rcosθ, yθ=rsimouthθ
(1) Therefore, set the values of Xθ and yθ determined in advance in the conversion ROM so that the address signal of the orthogonal coordinate memory can be directly obtained, or
The triangular function value for each angle θ is set in the conversion ROM, and the address signal of the orthogonal coordinate memory is obtained by multiplying it by the radius r.
(発明が解決しようとする課題) 上述した従来の座標変換器では次のような問題がある。(Problem to be solved by the invention) The conventional coordinate converter described above has the following problems.
まず、極座標表示画面と直交座標表示画面とが例えば第
6図に示すような関係となる場合、極座標の画素aは直
交座標の画素(X3 y3)と同(X4 、 y3)
にまたがり、また極座標の画素すは直交座標の画素(X
3 、 ’y’3)と同(X4.コ13)にまたがって
いるので、1つの極座標画素か2つの直交座標画素に対
応することになり都合が悪い。First, when the polar coordinate display screen and the orthogonal coordinate display screen have a relationship as shown in FIG. 6, the polar coordinate pixel a is the same as the orthogonal coordinate pixel (X3 y3) (X4, y3)
, and a pixel in polar coordinates is a pixel in orthogonal coordinates (X
3, 'y'3) and (X4.co13), it corresponds to one polar coordinate pixel or two orthogonal coordinate pixels, which is inconvenient.
従って、極座標の分割はもっと細かくしなければならな
い。しかも極座標系は図のように外側へ行くほど拡大す
るので分割は更に細かくなけれはならない。Therefore, the division of polar coordinates must be made more finely. Moreover, since the polar coordinate system expands as it goes outward as shown in the figure, the division must be even finer.
要するに、極座標の各画素に対応する直交座標の各画素
の位置を各画素毎に記憶させるのであるが、各々の座標
系の全画素は単純に1対1対応ではないので、それぞれ
の座標系の固有の性質に合わせて記憶させる必要があり
、変換ROMは設定方法が非常に煩雑になり、跋た記憶
する情報が増え大容量化する。特に、最近は技術の進歩
にともない画像が高分解能化されて直交座標の画素数も
ますます増加する傾向にあり、変換ROMは相当に大き
なものとなるという問題がある。In short, the position of each pixel in rectangular coordinates corresponding to each pixel in polar coordinates is stored for each pixel, but since all pixels in each coordinate system do not have a simple one-to-one correspondence, the position of each pixel in each coordinate system is stored. It is necessary to store data according to the unique characteristics, and the setting method for conversion ROMs becomes extremely complicated, and the amount of information to be stored increases, resulting in a large capacity. In particular, with the recent advances in technology, the resolution of images has increased and the number of pixels in orthogonal coordinates has also tended to increase, causing the problem that the conversion ROM becomes considerably large.
そこで、従来では、この変換ROMの容量を低減する方
策として、例えば画面1枚全部、即、ち、極座標で言え
ば、360度の円、全部の情報を記憶するのではなく、
全体を各象限別に4つに分割し、極性の変換のみで全体
に適用する方法が行われている。Therefore, in the past, as a measure to reduce the capacity of this conversion ROM, for example, instead of storing all the information on one screen, that is, in polar coordinates, a 360 degree circle,
A method is used in which the whole is divided into four parts for each quadrant and applied to the whole by changing only the polarity.
しかし、この方法も元々の情報量が多いのでたとえ1/
4の部分のみを記憶させてもまだかなりの記憶容量が必
要となり、更に分割をすすめ1/8.1/16とする方
法もあるが、今度は逆に極性の切換回路が複雑化して、
記憶容量の低下に反比例して周辺回路が増加するという
問題がある。However, this method also requires a large amount of original information, so even if it is 1/
Even if only the 4 part is stored, a considerable amount of storage capacity is still required, and there is a way to further divide it into 1/8.1/16, but this time, the polarity switching circuit becomes complicated,
There is a problem in that the number of peripheral circuits increases in inverse proportion to the decrease in storage capacity.
また、その他の低減策として、前述したように円の全て
を記憶させるのではなく、円周の情報のみを三角関数の
情報として記憶させておき、半径の情報を演算により求
め、乗算器により円周の情報と半径情報との積を求め、
円全体の座標を求める方法がある。しかし、この方法で
は高価な高速乗算器を必要とするという問題がある。In addition, as another reduction measure, instead of storing the entire circle as described above, only the circumference information is stored as trigonometric function information, the radius information is calculated by calculation, and the multiplier is used to Find the product of circumference information and radius information,
There is a way to find the coordinates of the entire circle. However, this method has the problem of requiring expensive high-speed multipliers.
本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、その
目的は、三角関数を用いないで演算によって極座標に対
応する直交座標を求めることのできる座標変換器を提供
することにある。The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a coordinate converter that can calculate orthogonal coordinates corresponding to polar coordinates by calculation without using trigonometric functions.
(課題を解決するための手段)
前記目的を達成するために、本発明の座標変換器は次の
如き構成を有する。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the coordinate converter of the present invention has the following configuration.
即ち、本発明の座標変換器は、極座標(r、θ)で表わ
される信号を書き込む直交座標メモリの直交座標(X、
Y)の値を、半径にの周上の微小角度Δθごとの値とし
て求める座標変換器であって; この座標変換器は、外
部設定されるX座標軸の初期値とその後の各X座標値を
切換信号に従って選択出力する第1切換器と; 前記第
1切換器の出力をX座標軸タイミング信号に従って順次
記憶し出力する所定ビット長のXレジスタと: 外部設
定されるY座標軸の初期値とその後の各Y座標値を切換
信号に従って選択出力する第2切換器と; 前記第2切
換器の出力をY座標軸タイミング信号に従って順次記憶
し出力する所定ビット長のYレジスタと: 前記Yレジ
スタの出力のうち2のべき乗の一定値なる前記微小角度
Δθだけシフトさせたのに相当する数ビットからなる出
力の補数をとったものと前記Xレジスタの出力とを加算
し前記各X座標値分生成上力する第1加算器と前記Xし
ジスタの出力のうち前記微小角度Δθだけシフトさせた
のに相当する数ビットからなる出力と前記Yレジスタの
出力とを加算し前記各Y座標値を生成出力する第2加算
器と; 前記切換信号及び前記各種タイミング信号分発
生するタイミング信号発生回路と; を備えたことを特
徴とするものである。That is, the coordinate converter of the present invention converts the orthogonal coordinates (X,
This coordinate converter calculates the value of Y) as a value for each minute angle Δθ on the circumference of the radius; this coordinate converter converts the initial value of the externally set X coordinate axis and each subsequent X coordinate value a first switch that selects and outputs according to the switching signal; an X register of a predetermined bit length that sequentially stores and outputs the output of the first switch according to the X-coordinate axis timing signal; a second switch that selects and outputs each Y coordinate value according to a switching signal; a Y register of a predetermined bit length that sequentially stores and outputs the output of the second switch according to a Y coordinate axis timing signal; and: of the outputs of the Y register. The complement of the output consisting of several bits corresponding to the shift by the minute angle Δθ, which is a constant value of a power of 2, is added to the output of the X register, and the output is generated by each of the X coordinate values. A first adder and an output consisting of several bits corresponding to the output of the X register shifted by the minute angle Δθ and the output of the Y register are added together to generate and output each Y coordinate value. 2 adder; and a timing signal generation circuit that generates the switching signal and the various timing signals.
(作 用〉
次に、前記の如く構成される本発明の座標変換器の作用
を説明する。(Function) Next, the function of the coordinate converter of the present invention configured as described above will be explained.
本発明の座標変換器は、三角関数を用いずに円を描く方
法、即ち、周知の回転移動の演算によって極座標から直
交座標を発生しようとするものであり、まず第1図を参
照して変換原理を説明する。The coordinate converter of the present invention attempts to generate orthogonal coordinates from polar coordinates by a method of drawing a circle without using trigonometric functions, that is, by a well-known calculation of rotational movement. First, the conversion is performed with reference to FIG. Explain the principle.
第1図において、半径にの周上の点Pイの座標(x n
、y a)をθだけ回転移動して得られる点p n+
1の座標を(X n+I+ y n++)とすると、x
O”l= X ncO5θ −y 、sinθ
・・・・・・・・・ (2)3’ ll11”” X
(ISjllθ+yIICO5θ ・・・・・・・・・
(3)となるか、sl[lθ−θ、 co5θ−1と近
似てきる微小角度Δθを考えると、式(2)、同(3)
はXO+1=xI、−△θ y、 ・・・・・・・
・・・・(4)ya++−△θ・x 、l+ y n−
−−(5)となる。しかし、このままでは完全な円にな
らずうず巻状になる。ところが、式(4)で求められた
Xfi+1を式(5)におけるX、の代わりに使用する
と正しい円が描けると言うことが知られている。即ち、
Xn+1−xIl−△θ・y n −・−−(6)
yIl+1=Δθ・x、、+1+yゎ ・・・・・・
・−・(7)とするのである。In Figure 1, the coordinates of a point P on the circumference (x n
, y a) by θ rotationally moving the point p n+
If the coordinates of 1 are (X n+I+ y n++), x
O”l=X ncO5θ −y, sinθ
・・・・・・・・・ (2) 3'll11""X
(ISjllθ+yIICO5θ ・・・・・・・・・
(3), or considering a small angle Δθ that approximates sl[lθ−θ, co5θ−1, equations (2) and (3)
is XO+1=xI, -△θ y, ...
...(4) ya++-△θ・x, l+ y n-
--(5). However, if left as is, it will not become a perfect circle but will become a spiral. However, it is known that a correct circle can be drawn if Xfi+1 obtained by equation (4) is used in place of X in equation (5). That is, Xn+1−xIl−△θ・y n −・−−(6)
yIl+1=Δθ・x,,+1+yゎ...
...(7).
そして、Δθ・yllとΔθ・Xn+1は乗算器によっ
て求めるのではなく、Δθを2のべき乗の一定値とし、
かつ、被乗数を2進数とし、被乗数を微小角度Δθだけ
桁移動(シフト)させることで目的を達成するのである
。ここに、桁移動は結線によって実現するようにしであ
る。Then, Δθ・yll and Δθ・Xn+1 are not determined by a multiplier, but by setting Δθ to a constant value of a power of 2.
Moreover, the purpose is achieved by making the multiplicand a binary number and shifting the multiplicand by a minute angle Δθ. Here, digit movement is realized by wiring.
具体的に言えば、Xレジスタの出力はそのまま第1加算
器の一方の入力となるが、その出力のうち微小角度△θ
だけシフトさせたのに相当する数ビットからなる出力が
第2加算器の他方の入力となる。また、Yレジスタの出
力はそのまま第2加算器の一方の入力となるが、その出
力のうち微小角度へ〇だけシフトさせたのに相当する数
ビットからなる出力の補数をとったものが第1加算器の
他方の入力となる。Specifically, the output of the X register becomes one input of the first adder, but the minute angle △θ
The output consisting of several bits corresponding to the shifted value becomes the other input of the second adder. In addition, the output of the Y register becomes one input of the second adder as it is, but the complement of the output consisting of several bits corresponding to the shift by 0 to the minute angle is the complement of the output of the second adder. This becomes the other input of the adder.
斯くして、Xレジスタの現在値をxIl、Yレジスタの
現在値をy。とすれば、第1加算器では式(6)の(X
、、−Δθ・yfi)の減算操作が行われ、新しいX座
標値X11+4が求められ、これがXレジスタに取り込
まれ、次の減算操作に移行する。Thus, the current value of the X register is xIl, and the current value of the Y register is y. Then, in the first adder, (X
, -Δθ·yfi) is performed, a new X coordinate value X11+4 is obtained, this is taken into the X register, and the next subtraction operation is performed.
方、第2加算器では新しいX座標値X 6 + 1を利
用して式(7)の(Δθ・xfi+□+yゎ)の加算操
作が行われ新しいY座標値3’ll+1が求められ、こ
れがYレジスタに取り込まれ、次の加算操作に移行する
。ここに、X座標軸タイミング信号とY座標軸タイミン
グ信号は式(6)と同(7)の加算操作が支障なく行わ
れるようにXレジスタとYレジスタの取り込み出力タイ
ミングを制御すべく発生するようになっている。On the other hand, the second adder uses the new X coordinate value X 6 + 1 to perform the addition operation of (Δθ・xfi+□+yゎ) in equation (7) to obtain a new Y coordinate value 3'll+1, which is It is taken into the Y register and the process moves to the next addition operation. Here, the X-coordinate axis timing signal and the Y-coordinate axis timing signal are generated to control the intake and output timing of the X register and Y register so that the addition operations of equations (6) and (7) can be performed without any problems. ing.
以上要するに、本発明の座標変換器によれば、3角関数
を利用せずすべての処理を回転移動の演算によって実行
させるようにしたので、3角関数のデータを蓄えるため
の大きな記憶回路を不要とすることができ、さらにデー
タの記憶容量の低減に必要とされていた高速の乗算器も
不要となり、回路規模の大幅な縮小化、低価格化を可能
にする効果がある。In short, according to the coordinate converter of the present invention, all processing is performed by rotational movement calculations without using trigonometric functions, so there is no need for a large memory circuit to store trigonometric function data. Furthermore, the high-speed multiplier required to reduce the data storage capacity is no longer necessary, and this has the effect of making it possible to significantly reduce the circuit scale and reduce the cost.
また、演算は固定的な加減算と結線によって実現される
桁シフトのみで行われるので、演算速度は極めて早く、
昨今のように高分解能化した画像にも使用できるという
効果もある。In addition, since calculations are performed only by fixed additions and subtractions and digit shifts realized by wiring, calculation speed is extremely fast.
It also has the effect of being able to be used for images with high resolution, which is the case these days.
(実 施 例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第2図は本発明の一実施例に係る座標変換器を示す。第
2図において、タイミング信号発生器4は、外部から与
えられる基準クロックCLKに基づき、切換器7(8)
に対する切換信号、Xレジスタ2(3)に対するタイミ
ング信号XCLK1 (XCLK−2>、Yレジスタ6
に対するタイミング信号YCLKをそれぞれ発生する。FIG. 2 shows a coordinate converter according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, the timing signal generator 4 connects the switch 7 (8) based on the reference clock CLK given from the outside.
switching signal for X register 2 (3), timing signal XCLK1 (XCLK-2>, Y register 6
A timing signal YCLK is generated for each.
切換器7(8)は、一方の切換端子Sに初期値x s(
y g)が入力され、他方の切換端子Nに加算器1 (
5)の出力が入力され、タイミング信号発生器4からの
切換信号を受けて2人力のいずれか一方をXレジスタ2
(Yレジスタ6)に出力する。The switch 7 (8) sets one switching terminal S to an initial value x s (
y g) is input, and the adder 1 (
5) is input, and upon receiving the switching signal from the timing signal generator 4, one of the two
(Y register 6).
ここに、初期値x a(y s)は、極座標の1つの半
径にの起点に対応する直交座標のX値〈y値)を与える
もので、半径rごとに外部から設定される。Here, the initial value x a (y s) gives the X value (y value) of the orthogonal coordinates corresponding to the starting point at one radius of the polar coordinates, and is set from the outside for each radius r.
この切換器7〈8)は、当初は切換端子S(I!!lを
選択出力している。タイミング信号発生器4はタイミン
グ信号XCLK−1(YCLK)を同時に発生し、初期
値x、(ys)をXレジスタ2(Yレジスタ6)に取り
込ませると、直ちに切換器7(8)を切換端子N側を選
択出力するように切換制御し、規定の半径rについての
変換操作が終了する才でその切換状態を保持する。This switch 7<8) initially selects and outputs the switching terminal S (I!!l).The timing signal generator 4 simultaneously generates the timing signal XCLK-1 (YCLK), and initial values x, ( ys) into the X register 2 (Y register 6), the switch 7 (8) is immediately controlled to selectively output the switching terminal N side, and the conversion operation for the specified radius r is completed. to maintain the switching state.
Xレジスタ2、同3及びYレジスタ6は、それぞれ所定
ビット長のデータを並列入出力するものからなる。Xレ
ジスタ2は、タイミング信号XCLK−1に従って切換
器7の出力(並列データンを取り込み、そのまま並列出
力するが、その出力端子はXレジスタ3の入力端子及び
加算器1の入力端子Aにはビット対応で接続される。但
し、加算器5の入力端子Bには、Xレジスタ2の出力の
うち微小角度△θだけシフトさせたのに相当する数ビッ
トの出力端子が接続される。The X registers 2, 3, and Y registers 6 each input and output data of a predetermined bit length in parallel. The X register 2 takes in the output (parallel data) of the switch 7 according to the timing signal XCLK-1 and outputs it in parallel as it is, but its output terminal corresponds to the input terminal of the However, the input terminal B of the adder 5 is connected to an output terminal of several bits corresponding to the output of the X register 2 shifted by a minute angle Δθ.
Xレジスタ3は、タイミング信号XCLK−2に従って
Xレジスタ2の並列出力を取り込み、それをX座標値と
して出力する。タイミング信号XCLK−2は、Xレジ
スタ2が初期値Xsを出力する場合にはタイミング信号
XCLK−1に後続して速やかに発生するので、Xレジ
スタ3とYレジスタ6は、略同時期に初期値X、、同y
3をそれぞれ出力するようになっている。The X register 3 takes in the parallel output of the X register 2 according to the timing signal XCLK-2 and outputs it as an X coordinate value. Timing signal XCLK-2 is generated immediately following timing signal XCLK-1 when X register 2 outputs the initial value Xs, so X register 3 and Y register 6 output the initial value at approximately the same time. X,, same y
3 are output respectively.
Yレジスタ6は、タイミング信号YCLKに従って切換
器8の出力(並列データ)を取り込み、そのまま並列出
力するが、その出力端子は加算器5の入力端子Aにはビ
ット対応で接続される。但し、加算器1の入力端子Bで
は、Yレジスタ6の出力のうち微小角度Δθだけシフト
させたのに相当する数ビットの出力端子がそれぞれイン
バータ9を介して接続されるとともに、“1”が入力さ
れ、2の補数が生成される。要するに、加算器1は、減
算回路として動作するようになっている。The Y register 6 takes in the output (parallel data) of the switch 8 in accordance with the timing signal YCLK and outputs it in parallel as it is, and its output terminal is connected to the input terminal A of the adder 5 in a bit-corresponding manner. However, at the input terminal B of the adder 1, the output terminals of several bits corresponding to the output of the Y register 6 shifted by a minute angle Δθ are connected via the inverter 9, and "1" is A two's complement number is generated. In short, the adder 1 operates as a subtraction circuit.
さて、Xレジスタ2の出力が初期値xsで、Yレジスタ
6の出力が初期値y、であるとする。加算器1では、入
力端子Aは初期値X、が入力し、入力端子Bは初期値y
8を微小角度ΔθだけシフトさせたΔθ・y3の補数を
生成しているので、出力端子ΣにはX、−Δθ y6が
出力される。Now, assume that the output of the X register 2 is the initial value xs, and the output of the Y register 6 is the initial value y. In adder 1, input terminal A receives the initial value X, and input terminal B receives the initial value y.
Since the complement of Δθ·y3 is generated by shifting 8 by a minute angle Δθ, X, −Δθ y6 is output to the output terminal Σ.
これは切換器7を介してXレジスタ2の入力端子に印加
されている。そこで、タイミング信号発生器4は、Xレ
ジスタ3に初期値X、を取り込ませるために出力したタ
イミング信号XCLK−2から適宜時間遅れた時点でタ
イミング信号XCLK−1を発生する。これによりXレ
ジスタ2の内容は初期値x3から次の新しい座標値x
n(xゎ=X6−Δθ・ys)へと変化する。この時点
ては、Yレジスタ6は初期値y、を出力している。また
、Xレジスタ3も同様である。This is applied to the input terminal of the X register 2 via the switch 7. Therefore, the timing signal generator 4 generates the timing signal XCLK-1 after an appropriate time delay from the timing signal XCLK-2 output to cause the X register 3 to take in the initial value X. As a result, the contents of X register 2 change from the initial value x3 to the next new coordinate value x.
n(xゎ=X6−Δθ・ys). At this point, the Y register 6 is outputting the initial value y. The same applies to the X register 3.
従って、加算器5ては、入力端子Aは初期値y。Therefore, the input terminal A of the adder 5 has the initial value y.
が入力し、入力端子Bは新しいX座標値X。を微小角度
ΔθだけシフトさせたΔθ・xnが直接入力しているの
で、出力端子ΣにはΔθ・X n + 3’ sが出力
される。これは切換器8を介してYレジスタ6の入力端
子に印加されている。is input, and input terminal B receives the new X coordinate value X. Since Δθ·xn, which is obtained by shifting Δθ by a minute angle Δθ, is directly input, Δθ·X n + 3′ s is output to the output terminal Σ. This is applied to the input terminal of the Y register 6 via the switch 8.
そこで、タイミング信号発生器4は、Xレジスタ2が座
標値Xnを出力した時点から適宜時間遅れた時点でタイ
ミング信号XCLK−2と同YCLKを同時に発生する
。これにより、Xレジスタ3のX出力はX n (X
n ” X a−Δθ・ys)となり、Yレジスタ6の
Y出力はyfi(y、、=Δθ’ X a +ya)と
なり、直交座標は極座標において半径にの周上の微小角
度Δθだけ増加した点P n(X n、 3’ n)へ
と移る。Therefore, the timing signal generator 4 simultaneously generates the timing signal XCLK-2 and the same YCLK at an appropriate time delay after the X register 2 outputs the coordinate value Xn. As a result, the X output of the X register 3 is X n (X
n '' Moving on to P n (X n, 3' n).
次いで、Xレジスタ2の出力はxoであるから、加算器
1では、上記の手順によって出力端子ΣにX、、−Δθ
3’nを送出するので、タイミング信号発生器4はX
レジスタ3にXnを出力させた後の適宜時点でタイミン
グ信号XCLK−1を出力し、加算器1の出力(X、、
−Δθ・3’ n −X nや1)をXレジスタ2に取
り込ませる。すると、加算器5では、上記手順によって
出力端子Σに、ΔθX n+ + + 3’ fiを送
出するので、タイミング信号発生器4はXレジスタ2が
新座標値X114−1を出力した後の適宜時点でタイミ
ング信号XCLK−2と同YCLKを同時に発生し、X
レジスタ3とYレジスタ6に新しい座標値x、1、同3
/a++(yn++−Δθ・xn+1+y、)をそれぞ
れ出力させる6以下同様であって、以上の動作を繰り返
すことによって新しい座標を次々と求めて行くことがで
きる。そして、半径にの例えば全周についての変換操作
を終了したら、新しい半径r+1に対応する初期値X、
+□、y、、+□を与えて切換器7(8)に切換端子S
側を選択させ、次の1周360°の処理を行うのである
。Next, since the output of the X register 2 is xo, the adder 1 applies the output terminal Σ with X, , -Δθ
3'n, the timing signal generator 4 outputs
The timing signal XCLK-1 is output at an appropriate time after the register 3 outputs Xn, and the output (X, ,
-Δθ·3' n -X n and 1) are taken into the X register 2. Then, the adder 5 sends ΔθX n+ + + 3' fi to the output terminal Σ according to the above procedure, so the timing signal generator 4 outputs the new coordinate value X114-1 at an appropriate time after the X register 2 outputs the new coordinate value X114-1. The timing signal XCLK-2 and the same YCLK are generated at the same time, and
New coordinate values x, 1, 3 in register 3 and Y register 6
Similarly, new coordinates can be obtained one after another by repeating the above operation. After completing the conversion operation for the entire circumference, for example, the initial value X corresponding to the new radius r+1,
+□, y, , +□ to switch terminal S to switch 7 (8)
The user selects the side and processes the next 360° rotation.
斯くして、以上の動作の繰り返し実行によって、極座標
信号が規定する所定面積の極座標表示画面の全ての画素
に対応する直交座標の画素の番地を指定してその極座標
信号を直交座標メモリに書き込むことができる。In this way, by repeatedly performing the above operations, the address of the orthogonal coordinate pixel corresponding to all the pixels of the polar coordinate display screen of a predetermined area defined by the polar coordinate signal is specified, and the polar coordinate signal is written into the orthogonal coordinate memory. I can do it.
なお、Xレジスタ3は、基本的にはなくとも良いが、X
値とY値の出力タイミングを同一にする等の理由から設
けである。Note that X register 3 is basically not necessary, but
This is provided for reasons such as making the output timing of the value and the Y value the same.
次に、第3図は本発明の座標変換器を用いた力ラースキ
ャニングソーナーを示す。Next, FIG. 3 shows a laser scanning sonar using the coordinate converter of the present invention.
このカラースキャニングソーナーは、タイミング発生器
15から出力されるタイミング信号に同期して動作する
。まず、送信信号発生器19は、タイミング発生器15
からのTXパルスに同期して、魚群等のターゲットを探
知するのに必要な超音波信号の周波数のバーストパルス
を発生する。This color scanning sonar operates in synchronization with a timing signal output from a timing generator 15. First, the transmission signal generator 19 is connected to the timing generator 15.
In synchronization with the TX pulse from the sensor, a burst pulse of the frequency of an ultrasonic signal necessary for detecting a target such as a school of fish is generated.
このバーストパルスは電力増幅器18に送られ、探知能
力にみ合った出力電力になるよう電力増幅され、送受自
動切換器12を経由し、送受波器11へ送られる。この
送受波器11では、この電気信号を超音波の振動に変換
し、例えば海水中へ放射する。This burst pulse is sent to the power amplifier 18, where the power is amplified to an output power that matches the detection capability, and sent to the transducer 11 via the automatic transmission/reception switch 12. This transducer 11 converts this electrical signal into ultrasonic vibrations and radiates them into, for example, seawater.
放射された超音波は魚群なとのターゲットに当たり、反
射されて、再び送受波器11へ戻って来る。送受波器1
1は、戻って来た超音波信号を機械→電気変換し、この
電気信号、即ち、受信信号は送受自動切換器12を介し
て受信器13へ送られる。受信器13では、極座標形式
で規定される送受波器11によってスキャニングされた
受信信号をタイミング発生器15から送られて来るタイ
ミング信号に従って受信処理し所定の極座標信号を生成
する。これはA/Dコンバータ14でディジタル化され
たビデオメモリ20のデータ入力端に印加される。The emitted ultrasonic waves hit a target such as a school of fish, are reflected, and return to the transducer 11 again. Transducer/receiver 1
1 converts the returned ultrasonic signal from mechanical to electrical, and this electrical signal, ie, the received signal, is sent to the receiver 13 via the automatic transmission/reception switch 12 . The receiver 13 receives and processes the received signal scanned by the transducer 11 defined in polar coordinate format in accordance with the timing signal sent from the timing generator 15 to generate a predetermined polar coordinate signal. This is applied to the data input of the video memory 20, which is digitized by the A/D converter 14.
一方、タイミング発生器15は、レンジ信号発生器17
で所定の受信信号のレンジに対応するレンジ信号の発生
のために必要なパルス及びパルス列を与える6
本発明に係る座標変換器16は、タイミング発生器15
から出力される動作用クロックパルスCLKとレンジ信
号発生器17から出力されるレンジ情報(前記初期値X
、どなる)とから、回転移動による直交座標アドレス(
X、Y)を生成し、それを書込アドレスとしてアドレス
切換器21へ出力する。ここで、Yの初期値Y1はGN
Dに接続されているので常にOである。On the other hand, the timing generator 15 is connected to the range signal generator 17.
The coordinate converter 16 according to the present invention provides pulses and pulse trains necessary for generating a range signal corresponding to a predetermined received signal range.
The operating clock pulse CLK output from the range signal generator 17 and the range information output from the range signal generator 17 (the initial value
, roar), and the Cartesian coordinate address (
X, Y) and outputs it to the address switch 21 as a write address. Here, the initial value Y1 of Y is GN
Since it is connected to D, it is always O.
レンジ信号発生器17は、送信直後からのレンジの値r
をX、とじて出力する。X、の最初の値は通常Oである
。今、レンジの値がrfiである時、タイミング発生器
15の出力であるクロックパルスCLKに同期し、レン
ジ信号発生器17の出力であるrfiがxsとして座標
変換器16の内部へ取り込まれる。この様子を前記第2
図と座標の状況を示す第4図を用いて説明する。第2図
において、切換器7(8)は切換端子S側に接続されて
いて、Xレジスタ2にはr、Iが、Yレジスタ6には0
がそれぞれタイミング信号XCLK−1、同YCLKに
同期して取り込まれると直ちに切換器7(8)は切換端
子N側に接続し直される。その後、第3図におけるタイ
ミング発生器15から入力されるクロックパルスCLK
に同期して、微小角度Δθに対応する直交座標(X、Y
)が式(6)同(7)により計算され、第4図に示され
るような半径rnの円が描かれる。The range signal generator 17 generates the range value r immediately after transmission.
is output with X. The first value of X is usually O. Now, when the range value is rfi, rfi, which is the output of the range signal generator 17, is taken into the coordinate converter 16 as xs in synchronization with the clock pulse CLK, which is the output of the timing generator 15. This situation can be seen in the second
This will be explained using FIG. 4, which shows the diagram and the coordinate situation. In FIG. 2, the switch 7 (8) is connected to the switching terminal S side, and the X register 2 has r and I, and the Y register 6 has 0.
are taken in in synchronization with the timing signals XCLK-1 and YCLK, respectively, and immediately the switch 7 (8) is reconnected to the switching terminal N side. Thereafter, the clock pulse CLK input from the timing generator 15 in FIG.
The orthogonal coordinates (X, Y
) is calculated using equations (6) and (7), and a circle with radius rn as shown in FIG. 4 is drawn.
1周360°の全画素を回転移動により描画できると、
再びX軸上のスタート点に戻ってくるが、その時にはレ
ンジ信号発生器17は新たなレンジの値r5+1を出力
している。If all pixels in a 360° rotation can be drawn by rotational movement,
It returns to the starting point on the X-axis again, but at that time the range signal generator 17 has outputted a new range value r5+1.
スタート点では、再びrfi+1 をx6の値として取
り込み(y s= O)回転移動の計算により、第4図
で示す点pIl→点Pa+1のように順次アドレスが演
算されていく。At the starting point, rfi+1 is again taken as the value of x6 (y s = O), and by calculation of rotational movement, addresses are sequentially calculated from point pIl to point Pa+1 shown in FIG. 4.
以上の動作を繰り返し実行させ、半径にの値を0からR
迄変化させることにより、円の塗りつぶしを実行し、対
応する直交座標のアドレス(XY)が座標変換器16か
らアドレス切換器21へ、ビデオメモリ20の書込みア
ドレスとして送られる。Repeat the above operation and change the radius from 0 to R.
By changing the coordinates up to 1, the circle is filled in, and the corresponding orthogonal coordinate address (XY) is sent from the coordinate converter 16 to the address switch 21 as the write address of the video memory 20.
アドレス切換器21では、後述の読出しタイミングとの
同期をとりながら、この書込みアドレスを切り換えてビ
デオメモリ20へ送り、この書込みアドレスで指定され
る番地へA / Dコンバーク14から送られてくるデ
ィジタルデータを書き込む。ビデオメモリ20は、表示
に対応する直交座標で配列されているメモリである。The address switcher 21 switches this write address and sends it to the video memory 20 while synchronizing with the read timing described later, and transfers the digital data sent from the A/D converter 14 to the address specified by this write address. Write. The video memory 20 is a memory arranged in orthogonal coordinates corresponding to the display.
25は、テレビジョンの如き、ラスター走査を行うため
のラスター走査信号発生器で、水平及び垂直の同期信号
HD、VDを発生する。これにより、掃引信号発生器2
4は水平及び垂直の偏向信号を発生し、CRT23にラ
スター走査を行わせる。25 is a raster scanning signal generator for raster scanning, such as in a television, which generates horizontal and vertical synchronizing signals HD and VD. As a result, the sweep signal generator 2
4 generates horizontal and vertical deflection signals to cause the CRT 23 to perform raster scanning.
また、このラスター走査信号発生器25は、上記動作と
並行して、送受信のタイミングとは独立のタイミング信
号たる基準パルス(前述した読出しタイミングである)
及びこれに同期する読出アドレス(X、Y)を発生し、
それをアドレス切換器21に対して出力し、その読出ア
ドレス(X。In addition, in parallel with the above operation, the raster scanning signal generator 25 generates a reference pulse (the above-mentioned readout timing) which is a timing signal independent of the transmission/reception timing.
and generates a read address (X, Y) in synchronization with this,
It is output to the address switch 21 and its read address (X.
Y)ビデオメモリ20へ送出するよう制御する。Y) Control the data to be sent to the video memory 20.
これにより、ビデオメモリ20上に書き込まれたディジ
タル信号たる受信信号が読み出されてD/Aゴンバータ
22へ送られる。As a result, the received signal, which is a digital signal written on the video memory 20, is read out and sent to the D/A converter 22.
D/Aコンバータ22で再びアナログ化された信号はC
RT23へ送られ、輝度やカラーの情報としてラスター
走査に同期して表示され、ビデオメモリ20の内容が画
像として表示されることになる。The signal converted into analog again by the D/A converter 22 is C
The information is sent to the RT 23 and displayed as brightness and color information in synchronization with raster scanning, so that the contents of the video memory 20 are displayed as an image.
このようにして送受信された超音波信号はスキャニング
ソーナーの映像としてCRT上に表示される。The ultrasonic signals transmitted and received in this manner are displayed on a CRT as a scanning sonar image.
(発明の効果)
以上説明したように、本発明の座標変換器によれば、3
角関数を利用せずすべての処理を回転移動の演算によっ
て実行させるようにしたので、3角関数のデータを蓄え
るための大きな記憶回路を不要とすることができ、さら
にデータの記憶容量の低減に必要とされていた高速の乗
算器も不要となり、回路規模の大幅な縮小化、低価格化
を可能にする効果がある。(Effect of the invention) As explained above, according to the coordinate converter of the present invention, 3
Since all processing is performed by rotational movement calculations without using angular functions, it is possible to eliminate the need for a large memory circuit to store data of trigonometric functions, and further reduces data storage capacity. The previously required high-speed multiplier is no longer necessary, and this has the effect of significantly reducing the circuit scale and lowering the cost.
また、演算は固定的な加減算と結線によって実現される
桁シフトのみで行われるので、演算速度は極めて早く、
昨今のように高分解能化した画像にも使用できるという
効果もある。In addition, since calculations are performed only by fixed additions and subtractions and digit shifts realized by wiring, calculation speed is extremely fast.
It also has the effect of being able to be used for images with high resolution, which is the case these days.
第1図は本発明の座標変換の原理説明図、第2図は本発
明の一実施例に係る座標変換器の構成ブロック図、第3
図は本発明の応用例装置(カラースキャニングソーナー
)の構成ブロック図、第4図は応用例装置においてy
s = OとしてX軸上で初期値を与えて、円の塗りつ
ぶしの実行をする状態の説明図、第5図は3角関数によ
る従来の座標変換法の説明図、第6図は極座標画素と直
交座標画素の関係説明図である。
1.5・・・・・・加算器、 2.3・・・・・・X
レジスタ、4・・・・・・タイミング信号発生器、 6
・・・・・・Yレジスタ、 7.8・・・・・・切換器
、 9・・・・・・インバータ、11・・・・・・送受
波器、 12・・・・・・送受自動切換器、13・・
・・・・受信器、 14・・・・・・A/Dコンバータ
ー15・・・・・・タイミング発生器、 16・・・
・・・本発明の座標変換器、 17・・・・・・初期値
を発生させるレンジ信号発生器、 18・・・・・・電
力増幅器、 19・・・・・・送信信号発生器、 20
・・・・・・ビデオメモリ(直交座標メモリ
1 ・
アドレス切換器、
つ
D/Aコンバータ、
つ
3 ・・
ブラウン
管
(CRT)
掃引信号発生器、
5・・
・・・ラスター走査信号発生器。FIG. 1 is a diagram explaining the principle of coordinate transformation of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the configuration of a coordinate transformer according to an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a block diagram of the configuration of an application example device (color scanning sonar) of the present invention, and FIG.
An explanatory diagram of the state in which a circle is filled in by giving an initial value on the FIG. 3 is an explanatory diagram of the relationship between orthogonal coordinate pixels. 1.5...Adder, 2.3...X
Register, 4... Timing signal generator, 6
...Y register, 7.8...Switcher, 9...Inverter, 11...Transmitter/receiver, 12...Automatic transmission/reception Switch, 13...
...Receiver, 14...A/D converter 15...Timing generator, 16...
... Coordinate converter of the present invention, 17 ... Range signal generator that generates an initial value, 18 ... Power amplifier, 19 ... Transmission signal generator, 20
...Video memory (orthogonal coordinate memory 1, address switch, D/A converter, 3...Cathode ray tube (CRT) sweep signal generator, 5...Raster scanning signal generator.
Claims (1)
メモリの直交座標(X、Y)の値を、半径にの周上の微
小角度Δθごとの値として求める座標変換器であって;
この座標変換器は、外部設定されるX座標軸の初期値と
その後の各X座標値を切換信号に従って選択出力する第
1切換器と;前記第1切換器の出力をX座標軸タイミン
グ信号に従って順次記憶し出力する所定ビット長のXレ
ジスタと;外部設定されるY座標軸の初期値とその後の
各Y座標値を切換信号に従って選択出力する第2切換器
と;前記第2切換器の出力をY座標軸タイミング信号に
従って順次記憶し出力する所定ビット長のYレジスタと
;前記Yレジスタの出力のうち2のべき乗の一定値たる
前記微小角度Δθだけシフトさせたのに相当する数ビッ
トからなる出力の補数をとったものと前記Xレジスタの
出力とを加算し前記各X座標値を生成出力する第1加算
器と;前記Xレジスタの出力のうち前記微小角度Δθだ
けシフトさせたのに相当する数ビットからなる出力と前
記Yレジスタの出力とを加算し前記各Y座標値を生成出
力する第2加算器と;前記切換信号及び前記各種タイミ
ング信号を発生するタイミング信号発生回路と;を備え
たことを特徴とする座標変換器。A coordinate converter that obtains the values of orthogonal coordinates (X, Y) of a rectangular coordinate memory into which signals expressed in polar coordinates (r, θ) are written, as values for each minute angle Δθ on the circumference of the radius;
This coordinate converter includes a first switch that selects and outputs an initial value of the X-coordinate axis set externally and each subsequent X-coordinate value according to a switching signal; and stores the output of the first switch sequentially according to an X-coordinate axis timing signal. an X register with a predetermined bit length for outputting; a second switch for selectively outputting the initial value of the Y coordinate axis set externally and each subsequent Y coordinate value according to a switching signal; a Y register of a predetermined bit length that is sequentially stored and output according to a timing signal; and a complement of the output consisting of several bits corresponding to the output of the Y register shifted by the minute angle Δθ which is a constant value of a power of 2. a first adder that adds the output of the X register and the output of the X register to generate and output each of the X coordinate values; a second adder that adds the output of the input signal and the output of the Y register to generate and output each of the Y coordinate values; and a timing signal generation circuit that generates the switching signal and the various timing signals. A coordinate converter that takes
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2258693A JP2687300B2 (en) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | Coordinate converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2258693A JP2687300B2 (en) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | Coordinate converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04134285A true JPH04134285A (en) | 1992-05-08 |
JP2687300B2 JP2687300B2 (en) | 1997-12-08 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH04175680A (en) * | 1990-11-08 | 1992-06-23 | Kaijo Corp | Coordinate converter |
-
1990
- 1990-09-27 JP JP2258693A patent/JP2687300B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH04175680A (en) * | 1990-11-08 | 1992-06-23 | Kaijo Corp | Coordinate converter |
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