PL100634B1 - Sposob i urzadzenie do wyrazenia obrazu fizycznego i graficznego kodem cyfrowym zero-jedynkowym - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyrazenia obrazu fizycznego i graficznego kodem cyfrowym zero-jedynkowym dla automatycznego wprowadze¬ nia informacji o obrazie do maszyny cyfrowej, oraz wyprowadzenia z maszyny cyfrowej dla od¬ tworzenia tej informacji o obrazie w postaci dwu¬ wymiarowej. Przedmiotem wynalazku jest takze urzadzenie do realizowania powyzszego sposobu.

Wynalazek przeznaczony jest do wprowadzania informacji obrazowej do maszyny cyfrowej, lub systemu przetwarzania i rejestracji danych, oraz do pracy on-line w tym systemie, tj. umozliwia zarówno wyslanie informacji obrazowej w po¬ staci cyfrowej do dalszej obróbki jak i przyjecie informacji przetworzonej i jej przedstawienie wi¬ zualne.

Przewidziano go do duzego zakresu obrazów o znacznej róznorodnosci, których obróbka na drodze elektronicznego przetwarzania cyfrowego moze zna¬ lezc zastosowanie w dziedzinie techniki, nauk bio¬ logicznych, fizycznych itp. zarówno przy pracach badawczych jak i przy masowej obróbce materia¬ lu obrazowego (fotografie, obrazy, preparaty mi¬ kroskopowe itp.).

Z publikacji pt. „Picture processing laboratory and its applications" — Information Processing 74-North-Holland Publishing Comp. 1974 — auto¬ rzy Takeo Kanade, Yuichi Ohta, znany jest system do przetwarzania informacji obrazowej, przezna¬ czony dla celów badawczych. W urzadzeniu zasto- 23 so sowano hierarchiczne polaczenie duzej, szybkiej maszyny matematycznej z minikomputerem i sze¬ rokim zestawem urzadzen wprowadzajacych i wy¬ prowadzajacych informacje obrazowe. Minikompu¬ ter jest urzadzeniem satelitarnym do duzej maszy¬ ny matematycznej i kontroluje prace urzadzen pe¬ ryferyjnych, sluzy do wstepnego przetwarzania in¬ formacji obrazowych oraz ulatwia kontakt miedzy maszyna i czlowiekiem na zasadzie konwersacyj- nej. Peryferyjne urzadzenie obrazowe zastosowane w urzadzeniu to: uklad analizowania typu „flying- -spot", lampa katodowa z mozaika pamieciowa, grafoskop, olówek swietlny, monitor kolorowy, mo¬ nitor alfa — numeryczny, pamiec dyskowa.

Niedogodnoscia duzego stopnia tego znanego urzadzenia jest fakt, ze nawet dla operacji nad obrazem typu przygotowawczego jak pobranie obrazu i wyswietlenie go na monitorach zaangazo¬ wany jest caly system lacznie z minikomputerem.

Znane sa tez urzadzenia analizujace obraz, gdzie zamiast systemu „flying-spot" stosuje sie kamery TV z lampa analizujaca typu widikon.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego spo¬ sobu przetwarzania obrazu graficznego aby byl latwy do wyrazenia w kodzie maszynowym i umo¬ zliwial duzy zakres badan róznorodnych obrazów dla róznych zastosowan.

Cel wynalazku osiagnieto przez opracowanie spo¬ sobu w którym sygnal wizyjny otrzymuje postac skwantowana w odtworzeniu jasnosci elementów 100 6343 100 634 4 obrazu i w przestrzeni i nastepnie tworzy sie in¬ formacje binarna o elementach obrazu i wykorzy¬ stuje sie ja do maszynowego przetwarzania.

Istota wynalazku polega na tym, ze sygnal z ka¬ mery TV, lufo z odbiornika TV, majacy charakter ciagly w czasie trwania kazdej linii i niosacy in¬ formacje o stopniu jasnosci, lub intensywnosci ko¬ loru elementów obrazu telewizyjnego, kwantuje sie przez aproksymacje linia schodkowa o ustalonej wysokosci skoku i maksymalnej, w ilosci S, po¬ ziomów. Po skwantowaniu dokonanym w nadaz- nym, równoleglym przetworniku analogowo-cy- frowym, sygnal wizyjny o przebiegu dyskretnym przetwarza sie na kod dwójkowy o S-l miejscach i o strukturze grupowej, tj. wartosc sygnalu odpo¬ wiadajaca najnizszemu poziomowi zerowemu wy¬ raza sie przez same zera.. Poziomowi najwyzszemu — przez same jedynki, a wartosci sygnalu odpo¬ wiadajace poziomom posrednim — przez zestaw dwóch grup, z czego pierwsza sklada sie z samych jedynek, druga z samych zer. Suma wszystkich zer i jedynek równa jest zawsze S-l. Tak powstala kazda z S kombinacji wyraza sie nastepnie w ko¬ dzie dwójkowym prostym o M bitach, gdzie M=log2S. Dalej sygnal próbkuje sie w równych odstepach czasowych w ciagu kazdej czynnej linii obrazu wizyjnego otrzymujac obraz skwantowany w kierunku wspólrzednej poziomej i uzyskujac po¬ dzial kazdej linii na P punktów, gdzie P jest sto¬ sunkiem czasu trwania czynnego odcinka linii obrazu do czasu miedzy dwoma kolejnymi próbko- waniami. Wartosci chwilowe sygnalu wizyjnego niosace zakodowane informacje o stopniu jasnosci poszczególnych punktów linii obrazu laczy sie dla N kolejnych punktów w M wyrazen N-bitowych tak, iz stopien jasnosci n-tego punktu z grupy N- -koiejnych punktów obrazu okreslony jest przez stan zero-jedynkowy wszystkich n-tych miejsc dwójkowych z wszystkich M wyrazen N-bitowych.

Tak utworzone informacje o kolejnych elementach obrazu w postaci wyrazen N-bitowych wprowadza sie do maszyny cyfrowej za posrednictwem bloko¬ wej pamieci buforowej o M blokach.

Istota urzadzenia do realizacji powyzszego spo¬ sobu polega na tym, ze do cyfrowej czesci central¬ nej dolaczone jest co najmniej jedno stanowisko operacyjne. Cyfrowa czesc centralna swym wyjs¬ ciem dolaczona jest do maszyny cyfrowej z jej urzadzeniami peryferyjnymi. Kazde stanowisko operacyjne ma kamere TV, wraz z optyczno me¬ chanicznym, urzadzeniem wejsciowym lub odbior¬ nik TV, dolaczone poprzez szybki przetwornik ana¬ logowo-cyfrowy do ukladu sprzegajacego z linia przesylowa. Kamera TV, lub odbiornik TV jest dolaczona do jednego z wejsc monitora ekranowe¬ go. Drugie wejscie monitora dolaczone jest poprzez przetwornik cyfrowo analogowy do wyjscia prze¬ twornika analogowo-cyfrowego.

Uklad sprzegajacy z linia przesylowa jest pola¬ czony z kamera TV, lub z odbiornikiem TV, oraz z monitorem ekranowym. Cyfrowa czesc centralna zbudowana jest tak, ze jej wejscie dolaczone jest do wspólnych wyjsc stanowisk operacyjnych. Cy¬ frowa czesc centralna na wejsciu ma generator czestotliwosci podstawowej, generator synchronizu¬ jacy, uklady próbkowania i kodowania, dolaczone poprzez drugi uklad sprezenia z linia przesylowa, oraz uklad sterowania stanowisk. Uklad sterowania i stanowisk ma wyjscia polaczone — jedno do ukla¬ du sterowania wewnetrznego, a drugie do tablicy manipulacyjne-.kontrolnej, polaczonych ze soba, oraz z ukladem sterowania zewnetrznego. Wyjscie ukladu sterowania wewnetrznego polaczone jest z pamiecia buforowa o M blokach o jednakowej po¬ jemnosci, z ukladami próbkowania i kodowania i - z generatorem adresowym znajdujacym sie na wyjsciu dwu generatorów czestotliwosci podsta¬ wowej, wlasciwych dla pracy ze stanowiskiem operacyjnym majacym kamere TV, lub odbiornik TV. Do pamieci buforowej dolaczone sa tez wyj¬ scia ukladu próbkowania i kodowania i generatora adresowego. Generator synchronizujacy dolaczony • jest do generatora adresowego, oraz do monitora.

Monitor dolaczony jest do pamieci buforowej po¬ przez przetwornik cyfrowo-analogowy. Wyjscie z pamieci buforowej polaczone jest z ukladem sprze¬ gajacym, do którego dolaczone jest tez wyjscie ukladu sterowania zewnetrznego.

Korzysci techniczne wynikajace z wynalazku to: mozliwosc stworzenia kompleksowego autonomicz¬ nego urzadzenia peryferyjnego wejscia-wyjscia do maszyny cyfrowej o znacznej prostocie konstrukcji, latwosci operowania i obslugi, oraz duzej uniwer- salnosci i mozliwosci adaptacji do róznych maszyn matematycznych i do duzego asortymentu materia¬ lu obrazowego. Budowa modulowa calosci urzadze¬ nia pozwala zwielokrotniac operatorskie stanowiska TV i podlaczyc je do wspólnej czesci cyfrowej i pamieci buforowej, co ma istotne znaczenie przy masowej obróbce materialu obrazowego.

Postac modulowa pamieci buforowej pozwala na zestawienie dowolnej pojemnosci pamieci buforo¬ wej zaleznie od wymaganych potrzeb, foraz od za- 40 lozonej ilosci stopni szerokosci obrazów. Wykorzy¬ stanie typowych urzadzen telewizyjnych jak ka¬ mera i monitory o standardzie 625 linii, 25 obr./sek, z wybieraniem miedzyliniowym. N Przystosowanie zarówno do obrazów czarno-bia- 45 lych, jak i kolorowych dzieki zastosowaniu mozli¬ wosci zwielokrotniania toru sygnalu wizyjnego. Po¬ jedynczy tor sygnalu wizyjnego w urzadzeniu we¬ dlug wynalazku, obejmujacy postac liniowa, oraz cyfrowa (inaczej dyskretna, lub skwantowana) 50 sygnalu przy obrazach czarno-bialych zostaje po¬ trojony (osobny dla kazdego z trzech kolorów pod¬ stawowych) z zachowaniem tych samych rozwia¬ zan ukladowych elektronicznych i logicznych jak dla toru czarno-bialego. Kazdy tor wspólpracuje z 55 osobnym blokiem pamieci buforowej, o pojemnosci odpowiedniej do wymaganej ilosci rozróznianych stopni jasnosci kazdego z podstawowych kolorów.

Przystosowanie urzadzenia do przetwarzania za¬ równo obrazów bezposrednio podawanych przed 60 obiektyw kamery telewizyjnej jak 'równiez do przyjmowania i przetwarzania obrazów przesyla¬ nych za posrednictwem typowych lacz telewizyj¬ nych (kabel, odbiór za posrednictwem anteny TV).

Przedmiot wynalazku zostanie dokladnie omó- 65 wiony przy omawianiu pracy urzadzenia wedlug5 100 634 6 wynalazku. Urzadzenie to przykladowo wykonane przedstawione jest w postaci schematów bloko¬ wych na rysunku. Na rysunku tym liniami gruby¬ mi zaznaczone sa tory przesylania informacji obra¬ zowej, a cienkimi sygnaly sterowania i synchroni¬ zujace praca urzadzen telewizyjnych Fig. 1 przed¬ stawia pogladowo wspólprace urzadzenia wedlug wynalazku z maszyna cyfrowa i urzadzeniami pe¬ ryferyjnymi, a fig 2 — schemat blokowy urzadze¬ nia wedlug wynalazku.

Urzadzenie dzieli sie na dwie zasadnicze czesci: — telewizyjna czesc operacyjna CzO zawierajaca jedno, lub kilka telewizyjnych stanowisk opera¬ cyjnych SO, — centralna czesc cyfrowa CCC, do której podla¬ czone sa wszystkie stanowiska operacyjne SO za posrednictwem lacza kablowego i która wspólpracuje z maszyna cyfrowa MC jako jej urzadzenie peryferyjne *UP.

Kazde telewizyjne stanowisko operacyjne SO wyposazone jest w kamere telewizyjna 1 wraz z optycznymi urzadzeniami wejsciowymi 2 i poda¬ jacymi obrazy, wzglednie wyposazone jest w od¬ biornik telewizyjny3. < ¦ . Do cyfrowej czesci centralnej CCC dolaczone sa stanowiska operacyjne SO. Cyfrowa czesc central¬ na CCC swym wyjsciem dplaczona jest do maszy¬ ny cyfrowej MC z jej urzadzeniami poryferyjnymi UP. Kazde stanowisko operacyjne SO ma kamere TV 1 wraz z optyczno-mechanicznym urzadzeniem wejsciowym 2, lub odbiornik TV 3. Kamera TV 1 lub odbiornik TV 3 dolaczona jest do ukladu sprze¬ gajacego 4 z linia przesylowa, a kamera TV 1 lub odbiornik TV 3 jest dolaczona do jednego z wejsc monitora ekranowego 5. Drugie wejscie monitora dolaczone jest poprzez przetwornik cyfrowo-ana- logowy 6 do wyjscia przetwornika analogowo-cy- frowego 7.

Uklad sprzegajacy 4 z linia przesylowa jest po¬ laczony zwrotnie z kamera TV 1 lub z odbiorni¬ kiem TV 3 oraz z monitorem ekranowym 5.

Cyfrowa czesc centralna CCC zbudowana jest tak, ze jej wejscie dolaczone jest do wspólnych wyjsc stanowisk operacyjnych SO. Wejscie cyfro¬ wej czesci centralnej CCC ma dolaczone: genera¬ tor czestotliwosci podstawowej 8, generator syn¬ chronizujacy 9, uklady próbkowania i kodowania dolaczone poprzez drugi uklad sprezenia 11 z linia przesylowa, oraz uklad sterowania stanowisk 12. Wyjscie ukladu sterowania stanowisk 12 po¬ laczone sa — jedno — do ukladu sterowania wew¬ netrznego 13, a drugie do tablicy manipulacyjno- -kontrolnej 14. Uklad sterowania wewnetrznego 13 i tablica 14 polaczone sa ze soba, oraz z ukladem sterowania zewnetrznego 15. Wyjscie ukladu ste¬ rowania wewnetrznego 13 polaczone jest z pa¬ miecia buforowa 16 o M blokach o jednakowej pojemnosci, z ukladem próbkowania i kodowania i z generatorem adresowym 17 znajdujacym sie na wyjsciu generatora czestotliwosci podstawowej 8. Do pamieci buforowej 16 dolaczone sa tez wyj¬ scia ukladu próbkowania i kodowania 10 i gene¬ ratora adresowego 17. Generator synchronizujacy 9 dolaczony jest do generatora adresowego 17. Mo¬ nitor 18 poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy 19 podnoszony jest do pamieci buforowej 16. Wyj¬ scie z pamieci buforowej 16 polaczone jest z ukla¬ dem sprzegajacym 20, do którego dolaczone jest tez wyjscie ukladu sterowania zewnetrznego 15. s Czesc operacyjna CzO sluzy do uzyskania telewi¬ zyjnego sygnalu wizyjnego z kamery TV 1, lub odbiornika TV 3, przetworzenia sygnalu wizyjne¬ go na postac dyskretna (skwantowana) wyróznia¬ jaca zalozona ilosc stopni jasnosci, oraz przeslanie tego sygnalu do centralnej czesci cyfrowej CCC.

Monitor 5, w jaki jest wyposazone kazde stano¬ wisko operacyjne SO, umozliwia obserwacje i kon¬ trole obrazu z kamery lub odbiornika bezposred¬ nio lub w postaci skwantowanej.

Urzadzenie kontrolno-sterownicze 21 umozliwia dobieranie parametrów obrazu tj. ustalania pro¬ gów w stosunku do dynamiki tonacji elementów obrazu i jego jasnosci, ustalenie poziomów ciecia sygnalu w obrazach analizowanych dwuwartoscio- wo, kontaktowanie sie operatora z cyfrowa czes¬ cia centralna CCC, oraz z systemem przetwarzania danych, oraz ewentualne (zaleznie od zastosowania pulpitu) • zadawanie informacji poczatkowych o obrazie (numer kolejny, cecha, data itp).

Centralna czesc cyfrowa CCC ma za zadanie przedstawienie sygnalu obrazowego, przechodzace¬ go ze stanowiska operacyjnego SO, w postaci slo¬ wa maszynowego, umieszczenie otrzymanej infor¬ macji obrazowej w pamieci buforowej 16, wyswie¬ tlenie obrazu na monitorze ekranowym 18 oraz. zapewnienie wspólpracy on-line z systemem obrób¬ ki danych. Czesc cyfrowa CCC posiada uklady ste¬ rujace oraz synchronizujace prace calego urzadze¬ nia.

Sygnal wizyjny z kamery TV 1 wspólpracujace} z optyczno-mechanicznymi urzadzeniami wejscio¬ wymi 2 lub pochodzacy z odbiornika TV 3 poda¬ wany jest do monitora ekranowego 5 oraz na szybki przetwornik analogowo-cyfrowy 7. ^ Przetwornik analogowo-cyfrowy 7 zamienia sy¬ gnal wizyjny, którego przebieg posiada charakter ciagly w czasie trwania kazdej linii obrazu, na po¬ stac dyskretna t.j. dokonuje aproksymacji sygnalu wizyjnego linia schodkowa. Wartosc chwilowa sy¬ gnalu wizyjnego zostaje w -ten sposób skwantowa¬ na, a ilosc progów czyM poziomów kwantowania decyduje o ilosci stopni jasnosci obrazu* jakie sa w mim wyrózniane.

Przetwornik 7 posiada mozliwosc plynnego re¬ gulowania wzajemnego odstepu miedzy poziomami kwantowania, czyli regulacje wysokosci progu oraz posiada równiez mozliwosc przesuwania jednoczes¬ nie wszystkich poziomów kwantowania w stosun¬ ku do zakresu zmian i wielkosci sygnalu wizyjnego.

W przykladowo wykonanym urzadzeniu, w prze¬ tworniku szesnasto-poziomowym przy sygnale wi¬ zyjnym posiadajacym maksymalna amplitude 0,5 V, a najmniejsza wartosc sygnalu 0,1 V, wyrózniane stopnie jasnosci obrazu odpowiadaja zmianom na¬ piecia sygnalu wizyjnego wynoszacym A1J 0,5-0,1 „ "__ 16~—= m Szybkosc dzialania przetwornika analogowo-cy- frowego 7 dostosowana jest do szybkosci analizo- 40 45 50 55 60100634 wania obrazu, która wg. przyjetego standartu tele¬ wizyjnego wTOO^i M .mjlq;osekun ji^et^rzanie „sygnalu wizyjnego na postac dys- &9 wjurtosci chwilowej. Przyjmujac .pasmo przeno- .szen^ typowego wzmacniacza wizyjnego wynosza¬ ca 6 MHz, pasmo .przenoszenia dla przetwornika zo- ,st^o iprzyjete jako ^TCiakrotnie wyzsze tj. 60 MHz, dla .zapewinenia utrzymania charakteru skokowe¬ go stanów przejscia .miedzy poziomami z czasami narastania i opadania ponizej 20. 10~9 sek. {20 na- AC^uad). iCygnal w sw,ej postaci dyskretnej .otrzymywany jest z pgrzetw.Qrnifca jako wyrazenie dwójkowe o S-l miejscach: .Pi, nin m« n=l,2 S gdzie: S jest sUoscia poziomów kwantowania, a „n" olejnym numerem miejsc dwójkowych w wyrazeniu i jednoczesnie kolejnym numerem poziomów kwantowania przetwornika.

Kazdej wartosci chwilowej sygnalu wizyjnego odpowiada jedna z S-fl kombinacji dwóch zbio¬ rów; skladajacych sie z samych jedynek i samych zer. wedlug zaleznosci: mn=l dla n^n, mn=0 dla n>ns gdzie: n* jest numerem poziomu kwantowania, któ¬ remu odpowiada aktualna wartosc chwilowa sygnalu wizyjnego.

Z przetwornika analogowo-cyfrowego 7 sygnal wizyjny w postaci zero-jedynkowej podawany jest linia S^przewodowa do przetwornika cyfrowo-analo- gowegp 6, oraz do ukladów sprzegajacych 4 z linia przesylowa laczacych poszczególne stanowiska ope¬ racyjne SQ z czescia centralna CCC.

Przetwornik cyfroworanalogowy 6 dokonuje zrmany postaci zero-jedynkowej równoleglej (S-po- ^ycyjnej) sygnalu wjzyjjnegp na postac dyskretna (schodkowa) stanowiaca aproksymacje sygnalu te¬ lewizyjnego zgpdna z przyjetymi pirogami. Syg¬ nal z przetwornika cyfrowo-analogowego 6 poda¬ wany jest na drugie wejscie dwukanalowego mo¬ nitora ekranowego 5 i pozwala na uzyskanie na nim obrazu o wyróznionych stopniach jasnosci lub barwach.

Uklad elektryczny przetwornika cyfrowo-analo¬ gowego 6 oparty jest na znanym rozwiazaniu wykorzystujacym siec oporowa o zmiennych war¬ tosciach elementów oporowych kluczowanych ele¬ mentami pólprzewodnikowymi.

^Jfctacl sprzegajacy 4 z linia przesylowa umozli¬ wia transmisje sygnalów miedzy danymi stano¬ wiskami operacyjnymi SO, a cyfrowa czescia cen¬ tralna CCC posiadajaca analogiczny uklad sprze¬ gajacy 11.

Uklady te oparte sa na znanych elektronicznych elementach nadawczo-odbiorczych dla Unii prze¬ sylowych symetrycznych, lub niesymetrycznych dostosowanych o!o wymaganej dlugosci lacza ka¬ blowego i zapewniajace jak najwieksza eliminacje szumów i zaklócen.

Kazde stanowisko operacyjne SO posiada urza¬ dzenia >stetujaco kontrolne 21 wraz z tablica ma- nipulacyjno-sygnalizacyjna 14 dla dokonywania re¬ gulacji warunków przetwarzania obrazów (zmia- na poziomów Jewantowania), komunikacji operato¬ ra z cyfrowa -czescia centralna -CCC i maszyna cy¬ frowa MC, oraz sygnalizacji o stanach pracy urza¬ dzenia. Zaleznie od potrzeb i przeznaczenia urza¬ dzenia wedlug wynalazku do masowej obróbki ma- terialu obrazowego urzadzenia sterujace i pulpit manipulacyjny moga byc dostosowane do zadawa¬ nia przez operatora dodatkowych informacji jak np. data, numer kolejny obrazu itp.

W cyfrowej czesci centralnej OCC sygnal obra- zowy o postaci zero-jedynkowej S-l propozycyjnej, jaki zostaje przyjety z linii przesylowej za po¬ srednictwem ukladu dopasowujacego 11 przecho¬ dzi przez dalsze stadia obróbki w ukladach prób¬ kowania i kodowania 10, oraz tworzenia wyrazenia maszynowego.

Kazde N kolejnych elementów obrazu pn, leza¬ cych na danej linii analizowania przez kamere TV: (Pi» P2—> Pn, ...» Pn) zostaje przedstawione M wyrazeniami dwójkowymi WM, kazde o N miej- scach w ten sposób, ze pelna informacja o stopniu szarosci lub barwie danego elementu pn umiesz¬ czona jest na pn-tych miejscach dwójkowych we wszystkich M wyrazeniach WM.

Kwantowanie linii w czasie próbkowania tj. po- dzial linii na elementy obrazu dokonuje sie za pomoca rejestrów przesuwnych dokad dyskretny sygnal obrazowy wprowadzany jest w odstepach czasowych wynikajacych z podzialu czasu trwa¬ nia uzytecznej czesci linii obrazu na 512 odcinków.

Jednoczesnie w ten sposób dokonuje sie tworzenie wyrazen maszynowych, których ilosc miejsc dwój¬ kowych N bedzie zalezala od dlugosci kazdego z re¬ jestrów.

Impulsy zegarowe otrzymywane sa z jednego z 40 dwóch generatorów czestotliwosci (podstawowej 8.

Czestotliwosc zegarowa wynosi ok. 9,906250 MHz dla przyjetego standartu telewizyjnego i podzialu linii na 512 elementów. Efektywna czestotliwosc, oraz zasada pracy generatorów sa odmienne, a za- 45 stosowanie ich zalezy od tego z jakim rodzajem stanowiska operacyjnego ma wspólpracowac czesc centralna. Przy pracy z wlasna kamera TV wy¬ stepuje jeden generator majacy stabilnosc rzedu _e, a sygnaly synchronizujace prace wszystkich 50 urzadzen telewizyjnych w ukladzie utworzone sa na podstawie czestotliwosci tego generatora. Nato¬ miast przy pracy z odbiornikiem TV podstawowe sygnaly synchronizacji otrzymuje sie z odbiornika lacznie z sygnalem wizyjnym, a drugi generator 8 55 jest równiez nimi synchronizowany w tym celu, aby pódizial linii na elementy byl zgodny z polo¬ zeniem obrazu.

Na podstawie impulsów zegarowych wytwarzane sa w generatorze adresowym 17 adresy kolejnych M wyrazen WM niosacych informacje o elementach obrazu. Adresy te sluza do dokonywania zapisu obrazu w pamieci buforowej 16 i odczytu z niej informacji dla sekwencyjnego wyswietlania obra¬ zu w pelnej jego postaci dyskretnej (skwantowa- 05 nej) na monitorze ekranowym 18 za posrednictwem100634 a 10 ukladu dekodujacego wraz z przetwornikiem cy- frawP-anaLQgowym J& o dziaJairiu iradobnym jak przetworników 6 w stanowiskach operacyjnych SO.

Sygnaly adresowe sluza równiez do generowa¬ nia sygnalów synchronizacji w generatorze .syn¬ chronizujacym 9. Sa to zgodne z wymaganiami standardu TV impulsy synchronizacji linii, ramki oraz gaszenia zarówno dla kamery jak i monito¬ rów ekranowych.

Generowane adresy okreslaja miejsca w pamieci buforowej IB przeznaczone na przechowywanie w nich wyrazen WM zawierajacych informacje obra¬ zowa, a wytwarzanych kolejno w czasie procesu analizowania obrazu. Jak bylo omówione wczes¬ niej, dla Jcazdych N .kolejnych elementów obrazu powstaje jgrupa WM skladajaca sie w M wyrazen N-bitowych. Wyprazenia te zapisywane sa w pa¬ mieci jednoczesnie, kazde w osobnym bloku pa¬ mieci.

Pojawiajace sie Jcoiejno w trakcie analizowania obrazu grupy WM slów zapisywane sa do pamieci 16 z opóznieniem czasowym potrzebnym na skom¬ pletowanie pelnego wyrazenia N-bitowego.

Odwrotnie, odczyt z pamieci 16 celem wyswiece¬ nia obrazu na ekranie monitora zachodzi z wy¬ przedzeniem. Te przesuniecia czasowe, którym od¬ powiada zamiana wartosci adresu o dwa miedzy stanem pisania, a czytania dokonuje sie w genera¬ torze adresowym 17, zawierajacym uklad sumuja¬ cy zwiekszajacy o dwa przy zapisie do buforu wartosc aktualnie wygenerowanego adresu.

Informacje obrazowe zapisywane sa w pamieci buforowej 16, w kolejnych slowach jej poszcze¬ gólnych bloków, w porzadku wynikajacym ze spo¬ sobu analizowania obrazu tj. zgodnie z biegiem linii w kamerze i monitorze, oraz wybieraniem miedzyliniowym. Stad tez odczytywanie z pamieci dla wyswietlania obrazu na ekranie nastepuje w tym samym porzadku co i zapis.

Zmiane porzadku zapisu i odczytu informacji uzyskuje sie przez przesuniecie wzajemne poszcze¬ gólnych miejsc dwójkowych, lub ich grup miedzy wyrazeniami adresowymi przychodzacymi z ma¬ szyny cyfrowej, a podawanymi do pamieci buforo¬ wej. Odpowiednie czesci wyrazenia adresowego, zaleznie od dlugosci N slowa sluza do wyboru bloku pamieci, pólobrazu, poszczególnych linii, oraz slowa w linii.

Czesc centralna CCC urzadzenia posiada mozli¬ wosc wylaczenia z pracy, w sposób reczny, lub za posrednictwem sygnalów z maszyny cyfrowej, jed¬ nego lub kilku bloków pamieci. Umozliwia to otrzymywanie na monitorze ekranowym obrazów o mniejszej ilosci stopni szarosci lub kolorów, gdyz zmniejsza sie ilosc wyrazen niosacych pelna infor¬ macje o elementach obrazu.

Droga sygnalu wizyjnego od zródla tj. od ka¬ mery TV 1, lub odbiornika TV 3 do pamieci bu¬ forowej 16 wraz z odgalezieniami do monitorów ekranowych 5 i 18 stanowi tor informacji obrazo¬ wej. Rozwiazanie ukladu cyfrowego przetwornika obrazów przystosowanego do obrazów kolorowych wymaga poza zastosowaniem typowego sprzetu te¬ lewizji kolorowej, zmian w torze informacji obra¬ zowej polegajacych na trzykrotnym zwielokrotnie¬ niu jego wszystkich urzadzen d ukladów elektro<- nicznyoh i logicznych, ze 'wzgledu na ^wystepowanie osobnych sygnalów dla trzech kolorftw podstaWO- s wych. Zwielokrotnienie to nie pociaga za soba zmian w dzialaniu poszczególnych ukladów elektro- micznych cyfrowego przetwornika obrazów.

Komunikacje urzadzenia wg wynalazku z ma¬ szyna cyfrowa MC tj. wysylanie i ^przyjmowanie wszystkich sygnalów, oraz dopasowanie do fóim' przesylowej zapewnia uklad sprzegajacy (itttarJgce) .

Rozwiazanie elektryczne i konstrukcyjne naklada sprzegajacego 26 zalezy od rodzaju systema obM- czencowego i typu maszyny cyfrowej, Jak rów¬ niez od wymagan technicznych transmisji sygna¬ lów na dana odleglosc.

Sterowanie praca calosci urzadzenia jest hierar¬ chiczne wg nastepujacej struktury: AJ usstakamie stanów pracy urzadzenia na pod¬ stawie sygnalów otrzymywanych z maszyny cyfro¬ wej oraz decyzji operatora. Te funkcje sterujace dotoonywane sa w czesci sterowana na najwyz¬ szym poziomie w tzw. sterowaniu zewnetrznym 15.

Rozwiazanie logiczne tej czesci sterowania uzalez¬ nione jest scisle ©d rodzaju i typu maszyny cyfro¬ wej, do wspólpracy z która ma byc dostosowane urzadzenie. Szczególne znaczenie i wplyw na struk¬ ture tej czesci sterowania na dobór sygnalów 2 i do maszyny cyfrowej MC, na podstawie których okreslane byc maja poszczególne stany pracy urza¬ dzenia. Omówienie stanów pracy i sposobu komu¬ nikacji z maszyna cyfrowa nastapi w dalszej czesci opisu.

B) sterowanie poszczególnych czesci urzadzenia zgodnie z okreslonymi stanami jego pracy* Dotyczy to glównie sterowania pamiecia buforowa 16 przy zapisie do niej informacji obrazowej z kamery 1 i odczycie na monitor ekranowy 5, sterowania ukla¬ du kodujacego 10 i generatora adresowego 17. Te funkcje sterujace dokonuja w czesci wewnetrznej sterowania 13.

C) Jezeli struktura urzadzenia wedlug wynalaz¬ ku obejmuje kilka stanowisk operacyjnych tó ste¬ rowanie rozszerzone jest o najnizszy stopien teW» sterowanie stanowisk 12. Ma ono za zadanie usta¬ lac kolejnosc przyjmowania danych z possozegóiU nych stanowisk operacyjnych SO na podstawie zgloszen od operatorów, sygnalów stanów ze stero¬ wania zewnetrznego 15, oraz zgodnie z ustalonym priorytetem obslugi stanowisk.

Cyfrowa czesc centralna CCC urzadzenia wy¬ posazona jest poza tym w tablice manipulacyjno- -kontrolna 14 umozliwiajaca dokonywanie czyn¬ nosci operatorskich, oraz wyswietlajaca informacje o stanach pracy urzadzenia.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wyrazania obrazu fizycznego i gra¬ ficznego kodem cyfrowym zero-jedynkowym, w którym sygnal wizyjny otrzymuje postac skwanto- wana w odtworzeniu jasnosci elementów obrazu M i w przestrzeni, a nastepnie tworzy sie informacje 15 25 SO 35 40 45 50 f100634 li 12 binarna o elementach obrazu i wykorzystuje sie ja do maszynowego przetwarzania, znamienny tym, ze sygnal wizyjny z kamery TV, lub odbiornika TV, majacy charakter ciagly w czasie trwania kaz¬ dej linii i niosacy informacje o stopniu jasnosci, lub intensywnosci koloru elementów obraizu tele¬ wizyjnego, kwantuje sie przez aproksymacje linia schodkowa o ustalonej wysokosci skoku i maksy¬ malnej, w ilosci S, poziomów, i po skwantowaniu dokonanym w nadaznym, równoleglym przetwor¬ niku analogowo-cyfrowym, sygnal wizyjny o prze¬ biegu dyskretnym przetwarza sie na kod dwójko¬ wy o S-l imiejscach i o strukturze grupowej, to zna¬ czy wartosc sygnalu odpowiadajaca najnizszemu poziomowi zerowemu wyraza sie przez same zera, poziomowi najwyzszemu przez same jedynki, a wartosci sygnalu odpowiadajace poziomom posred¬ nim przez zestaw dwóch grup z czego pierwsza sklada sie z samych jedynek, a druga z samych zer, przy czym suma wszystkich zer i jedynek rów¬ na jest zawsze S-l i tak powstala kazda z S kom¬ binacji wyraza sie nastepnie w kodzie dwójkowym prostym o M bitach, gdzie M=log2S, a dalej sygnal próbkuje sie w równych odstepach czasowych w ciagu kazdej czynnej linii obrazu wizyjnego otrzy¬ mujac obraz skwantowany w kierunku wspólrzed¬ nej poziomej i uzyskujac podzial kazdej linii na P punktów, gdzie P jest stosunkiem czasu trwania czynnego odcinka linii obrazu do czasu miedzy dwoma kolejnymi próbkowaniami, po czym war¬ tosci chwilowe sygnalu wizyjnego niosace zakodo¬ wane informacje o stopniu jasnosci poszczególnych punktów linii obrazu laczy sie dla N kolejnych punktów w M wyrazen N-bitowych tak, iz stopien jasnosci n^tego punktu z grupy N-kolejnych punk¬ tów obrazu okreslony jest przez stan zerowo-je- dynkowy wszystkich n-tych miejsc dwójkowych z wszystkich M wyrazen N-bitowych i tak utworzone informacje o kolejnych elementach obrazu w po¬ staci wyrazen N-bitowych wprowadza sie do ma¬ szyny cyfrowej za posrednictwem blokowej pa¬ mieci buforowej o M modulach.

2. Urzadzenie do wyrazania obrazu fizycznego i graficznego kodem cyfrowym zero-jedynkowym, zawierajace kamere TV jako optyczno-elektronicz¬ ny analizator obrazu, cyfrowa maszyne matema¬ tyczna wspólpracujaca z czescia analizujaca obraz, znamienne tym, ze do cyfrowej czesci centralnej (CCC) dolaczone jest co najmniej jedno stanowisko operacyjne (SO) i cyfrowa czesc centralna (CCC) swym wyjsciem dolaczona jest do maszyny cyfro¬ wej (MC) z jej urzadzeniami peryferyjnymi (UP), 5 przy czym kazde stanowisko operacyjne (SO) ma kamere TV (1) wraz z optyczno-mechanicznym urzadzeniem wejsciowym (2) lub odbiornik TV (3), dolaczone poprzez szybki przetwornik analogowo- -cyfrowy (7) do ukladu sprzegajacego (4) z linia io przesylowa, a kamera TV <1) lub odbiornik TV (3) jest dolaczona do jednego z wejsc monitora ekra¬ nowego (5), zas drugie wejscie monitora (5) po¬ przez przetwornik cyfrowo-analogowy (6) do wyj¬ scia przetwornika analogowo-cyfrowego <7) i uklad 15 sprzegajacy (4) z linia przesylowa jest polaczony z kamera TV (1), lub z odbiornikiem TV (3), oraz z monitorem ekranowym (5), zas cyfrowa czesc centralna (CCC) zbudowana jest tak, ze jej wejscie dolaczone jest do wspólnych wyjsc stanowisk ope- 20 racyjnych (SO) i cyfrowa czesc centralna (CCC) na wejsciu ma generator czestotliwosci podsta¬ wowej <8), generator synchronizujacy (9), uklady próbkowania i kodowania (10) dolaczone poprzez drugi uklad sprezenia (11) z linia przesylowa, oraz 25 uklad sterowania stanowisk (12), przy czym uklad sterowania stanowisk (12) ma wyjscie polaczone — jedno do ukladu sterowania wewnetrznego (13), a drugie do tablicy manipulacyjno-kontrolnej (14), polaczonych ze soba, oraz z ukladem sterowania 30 zewnetrznego (15), i wyjscie ukladu sterowania wewnetrznego {13) polaczone jest z pamiecia bu¬ forowa (16) o M blokach o jednakowej pojemnosci, z ukladami próbkowania i kodowanie (10) i z ge¬ neratorem adresowym (17) znajdujacym sie na 85 wyjsciu dwu generatorów czestotliwosci podstawo¬ wej <8) wlasciwych dla pracy ze stanowiskiem operacyjnym (SO) majacym kamere TV (1) lub od¬ biornik TV (3), przy czym do pamieci buforowej (16) dolaczone sa tez wyjscia ukladu próbkowania 40 i kodowania (10) i generatora adresowego (17), a generator synchronizujacy (9) dolaczony jest do generatora adresowego (17), oraz do monitora (18), zas monitor (18) dolaczony jest do pamieci buforo¬ wej (16) poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy 45 (19), a ponadto wyjscie z pamieci buforowej (16) polaczone jest z ukladem sprzegajacym (20V do którego dolaczone jest tez wyjscie ukladu ste¬ rowania zewnetrznego (15).100 634 CCC MC -» * >m UP 1 1 UP 1 1 1 up] CzO FIG. 1 FIG. 2