RU2031443C1

RU2031443C1 - Device for measurement of geometrical parameters of plane figures

Info

Publication number: RU2031443C1
Authority: RU
Inventors: Р.М. Алиев; Д.Ю.И. Гаджи-заде; Р.К. Мамедов
Original assignee: Азербайджанский индустриальный университет им.М.Азизбекова
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1991-06-24
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: automatic, computer engineering. SUBSTANCE: increased precision of measurement of parameters is achieved thanks to elimination of false ones and noises. It is achieved by insertion of OR gate 9 and AND gate 12 into device incorporating matrix 1 of photodetectors, first 2 and second 3 commutators, clock pulse generators 4, perimeter and area counters 5, 6, three three-position shift registers 7, NOT-AND gate 8 and two AND gates 10, 11. EFFECT: increased precision of measurement of parameters. 1 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при распознавании образов, а именно для определения площади и периметра изображения. The invention relates to automation and computer technology and can be used in pattern recognition, namely to determine the area and perimeter of the image.

Известное устройство для измерения длины участков контура изображения, содержащее сканирующий датчик, блоки квантованной задержки, вычитания, элементы И, счетчики вертикальной составляющей участка контура изображения и арифметический блок [1]. A known device for measuring the length of portions of an image contour, comprising a scanning sensor, blocks of quantized delay, subtraction, AND elements, counters of the vertical component of an image contour portion and an arithmetic block [1].

В результате сравнения текущего импульса и задержанного предыдущего импульса на выходе блока вычитания формируется сигнал приращений горизонтальной координаты контура в смежных строках. В блоке элементов И формируются сигналы нулевых приращений, соответствующие вертикальному участку контура квантованного изображения. В арифметическом блоке определяется наклонная составляющая с² = а² + b². Сигналы нулевых приращений с выхода блока элементов И поступают на второй вход счетчика, в котором подсчитывается их количество между двумя сигналами приращений, поступающими от блока вычитания.As a result of comparing the current pulse and the delayed previous pulse at the output of the subtraction block, a signal of increments of the horizontal contour coordinate in adjacent lines is generated. In the block of AND elements, zero-increment signals are generated corresponding to the vertical portion of the contour of the quantized image. In the arithmetic block, the inclined component is determined with ² = a ² + b ² . The signals of zero increments from the output of the block of AND elements are fed to the second input of the counter, in which their number is counted between two signals of increments coming from the subtraction block.

Однако это устройство не может измерить площадь плоских фигур. However, this device cannot measure the area of planar figures.

Известно устройство для измерения геометрических параметров плоских фигур, содержащее матрицу фотоприемников, одноканальный и двухканальный коммутатор, генератор тактовых импульсов, четыре элемента ЗАПРЕТ, блок задержки и счетчик [2]. A device for measuring the geometric parameters of planar figures, containing a matrix of photodetectors, a single-channel and two-channel switch, a clock, four elements is prohibited, a delay unit and a counter [2].

В этом устройстве периметр плоской фигуры (например, прозрачный силуэт на непрозрачном фоне) измеряется путем определения элементарных отрезков, равных шагу между фотоприемниками матрицы, границы свет-тень и тень-свет фигуры в горизонтальном и вертикальном направлениях. In this device, the perimeter of a flat figure (for example, a transparent silhouette on an opaque background) is measured by determining elementary segments equal to the step between the photodetectors of the matrix, the light-shadow border and the shadow-light of the figure in horizontal and vertical directions.

Коммутаторы обеспечивают последовательно-параллельную развертку соседних строк таким образом, что сначала, например, к первому каналу коммутатора одновременно подключается i-я строка, а к второму каналу - (i+1)-я строка, затем к первому каналу - (i+1)-я строка, а к второму - (i+2)-я строка. Матрица при свете дает 1, а при тени - 0. The switches provide a series-parallel scan of adjacent lines in such a way that, for example, the i-th line is connected to the first channel of the switch at the same time, and the (i + 1) -th line is connected to the second channel, and then (i + 1 to the first channel ) -th row, and to the second - (i + 2) -th row. The matrix in the light gives 1, and in the shadow - 0.

Это устройство не может измерить площадь. This device cannot measure area.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для измерения геометрических параметров плоских фигур, содержащее матрицу фотоприемников, к вертикальным шинам которой подключены выходы первого коммутатора, а к горизонтальным - информационные входы второго коммутатора, причем управляющие входы коммутаторов соединены с выходом генератора тактовых импульсов и управляющими входами трех сдвиговых регистров, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам второго коммутатора, выходы первого и третьего разрядов второго сдвигового регистра и выходы первого и третьего сдвиговых регистров соединены с входами элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго разряда второго сдвигового регистра и первому входу второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены со счетными входами первого и второго счетчиков соответственно, выходы счетчиков являются выходами устройства [3]. Closest to the claimed is a device for measuring the geometric parameters of planar figures, containing a matrix of photodetectors, the vertical buses of which are connected to the outputs of the first switch, and to the horizontal buses are the information inputs of the second switch, and the control inputs of the switches are connected to the output of the clock generator and the control inputs of three shear registers, the information inputs of which are connected to the corresponding outputs of the second switch, the outputs of the first and third bits of the WTO The first shift register and the outputs of the first and third shift registers are connected to the inputs of the NAND element, the output of which is connected to the first input of the first element And, the second input of which is connected to the output of the second discharge of the second shift register and the first input of the second element And, the outputs of the first and second And elements are connected to the counting inputs of the first and second counters, respectively, the outputs of the counters are the outputs of the device [3].

В этом устройстве в качестве периметра принимается количество точек, находящихся на контуре изображения. Критерием нахождения точки на контуре изображения является единичный сигнал центрального фотоприемника и присутствие в округе 3 х 3 периода тень-свет или свет-тень (т.е. - "0" - "1" или "1" - "0"). Площадь фигуры определяется как количество точек изображения. Критерием при этом принимается засвеченность фотоприемников матрицы. In this device, the number of points located on the contour of the image is taken as the perimeter. The criterion for finding a point on the image contour is a single signal of the central photodetector and the presence of a shadow-light or light-shadow period in a 3 x 3 district (ie - "0" - "1" or "1" - "0"). The area of a figure is defined as the number of dots in the image. The criterion in this case is the illumination of the photodetectors of the matrix.

Анализ работы устройства показал, что оно обладает низкими помехоустойчивостью и точностью измерения. Присутствие помех как на поле зрения матрицы, так и в регистрах приводит к ошибочному вычислению периметра и площади изображения. Analysis of the device showed that it has low noise immunity and measurement accuracy. The presence of interference both in the field of view of the matrix and in the registers leads to an erroneous calculation of the perimeter and area of the image.

Следовательно, для повышения точности измерения параметров за счет устранения ложных единиц и помех вышеперечисленные критерии дополнены тем, что точки для вычисления периметра и площади должны находиться и на изображении, т.е. для того, чтобы формировать счетные импульсы для счетчиков, точка должна быть окружена хотя бы одной единичной точкой изображения. Для этого в устройство, содержащее матрицу фотоприемников, к вертикальным шинам которой подключены выходы первого коммутатора, а к горизонтальным шинам - информационные входы второго коммутатора, причем управляющие входы коммутаторов соединены с выходом генератора тактовых импульсов и управляющими входами трех сдвиговых регистров, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам второго коммутатора, выходы первого и третьего разрядов второго сдвигового регистра и выходы первого и третьего сдвиговых регистров соединены с входами элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго сдвигового регистра и первому входу второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены со счетными входами первого и второго счетчиков соответственно, выходы счетчиков являются выходами устройства, введены третий элемент И и элемент ИЛИ, входы которого соединены с входами элемента И-НЕ, а выход - с вторым входом второго элемента И и первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход - к управляющему входу первого счетчика, при этом тактовые входы счетчиков подключены к выходу генератора тактовых импульсов. Therefore, to improve the accuracy of measuring parameters by eliminating false units and interference, the above criteria are supplemented by the fact that the points for calculating the perimeter and area should also be on the image, i.e. in order to form counting pulses for counters, the point must be surrounded by at least one unit point of the image. To do this, in a device containing a photodetector array, the outputs of the first switch are connected to the vertical buses, and the information inputs of the second switch are connected to the horizontal buses, and the control inputs of the switches are connected to the output of the clock pulse generator and the control inputs of three shift registers, the information inputs of which are connected to the corresponding outputs of the second switch, the outputs of the first and third bits of the second shift register and the outputs of the first and third shift registers are connected to the inputs of the AND-NOT element, the output of which is connected to the first input of the first AND element, the second input of which is connected to the output of the second shift register and the first input of the second AND element, the outputs of the first and second elements AND are connected to the counting inputs of the first and second counters, respectively, the outputs of the counters are the outputs of the device, the third AND element and the OR element are introduced, the inputs of which are connected to the inputs of the AND element, and the output is with the second input of the second AND element and the first input of the third AND element, the second input of which By connecting the output of the first AND gate, and an output - to the control input of the first counter, the clock inputs of the counters connected to the output of the clock.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство содержит матрицу 1 фотоприемников, одноканальный 2 и трехканальный 3 коммутаторы, генератор 4 тактовых импульсов, первый 5 и второй 6 счетчики, три трехразрядных регистра сдвига: первый 7₁, второй 7₂ и третий 7₃, элемент И-НЕ 8, элемент ИЛИ 9, первый 10, второй 11 и третий 12 элементы И.The device contains a matrix of 1 photodetectors, single-channel 2 and three-channel 3 switches, a generator of 4 clock pulses, the first 5 and second 6 counters, three three-bit shift registers: the first 7 ₁ , second 7 ₂ and third 7 ₃ , AND-NOT 8 element, OR element 9, first 10, second 11 and third 12 elements I.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

С помощью коммутаторов 2 и 3 в регистры 7₁, 7₂ и 7₃ сдвига записываются по очереди сигналы, соответствующие трем верхним точкам крайней левой вертикальной шины. Таким образом, с помощью коммутаторов 2 и 3 в регистры 7₁, 7₂ и 7₃ сдвига заносится фрагмент всего изображения, состоящего из центральной точки и окружающих ее точек. Второй выход регистра 7₂ повторяет состояние всех точек матрицы 1 при сканировании последней по строкам и столбцам. Для этого коммутатор 3 сохраняет свое состояние, при этом выходы трех верхних горизонтальных шин подключены к входам регистров 7₁, 7₂ и 7₃ до тех пор, пока коммутатор 2 последовательно не опросит все вертикальные шины матрицы 1. После этого к входам регистров 7₁, 7₂ и 7₃ подключаются вторая, третья и четвертая, начиная с верхней горизонтальной, шины. В прототипе, если второй выход второго регистра находится в единичном состоянии, то в первый счетчик 5 при подаче единичного импульса подсуммируется "1". Однако в поле зрения матрицы может находиться и помеха, при этом возникает ошибка. Для исключения этой ошибки и повышения точности измерения параметров проверяется факт нахождения этой точки на распознаваемой фигуре, т.е. эта "1" на входе счетчика 5 через элемент И 12 проходит в этом случае, если на входе последнего и на выходе элемента ИЛИ 9, а значит, хотя бы на одном из его входов будет единичный сигнал.Using switches 2 and 3, shift registers 7 ₁ , 7 ₂ and 7 ₃ are written in turn to the signals corresponding to the three upper points of the leftmost vertical bus. Thus, with the help of switches 2 and 3, a fragment of the entire image consisting of a central point and the surrounding points is entered into shift registers 7 ₁ , 7 ₂ and 7 ₃ . The second output of the register 7 ₂ repeats the state of all points of the matrix 1 when scanning the latter in rows and columns. For this, switch 3 retains its state, while the outputs of the three upper horizontal buses are connected to the inputs of registers 7 ₁ , 7 ₂ and 7 ₃ until switch 2 sequentially polls all the vertical buses of matrix 1. After that, to the inputs of registers 7 ₁ , 7 ₂ and 7 ₃ connect the second, third and fourth, starting from the top horizontal bus. In the prototype, if the second output of the second register is in a single state, then “1” is added to the first counter 5 when a single pulse is applied. However, interference may also be present in the field of view of the matrix, and an error occurs. To eliminate this error and increase the accuracy of parameter measurement, the fact of finding this point on a recognized figure, i.e. this "1" at the input of the counter 5 through the And 12 element passes in this case, if at the input of the last and at the output of the OR element 9, which means that at least one of its inputs will have a single signal.

Состояние второго выхода второго регистра последовательно воспроизводит состояние всех точек матрицы 1, поэтому состояние счетчика 5 после опроса всей матрицы отображает количество засвеченных фотоприемников, т.е. площадь изображения объекта. The state of the second output of the second register sequentially reproduces the state of all points of the matrix 1, therefore, the state of the counter 5 after polling the entire matrix displays the number of illuminated photodetectors, i.e. image area of the object.

При анализе состояния точек, окружающих выбранную, необходимо определять, находится ли она на контуре изображения или внутри контура. Если точка находится внутри изображения, то все окружающие точки должны иметь единичный потенциал. При этом на выходе элемента И-НЕ 8 формируется низкий уровень сигнала, блокирующий подачу единицы на вход счетчика 6 через элемента И 10. Если выбранная точка находится на контуре изображения, то хотя бы одна из окружающих ее точек соответствует нулевому сигналу на одном из выходов регистров 7₁, 7₂ и 7₃. При этом на выходах элементов И-НЕ 8 и ИЛИ 9 высокий уровень и выходной единичный сигнал второго разряда второго регистра, пройдя через открытые элементы И 10 и 11, увеличивает содержимое счетчика 6 на единицу. При действии ложной единицы или помехи с второго выхода второго регистра счетчики 5 и 6 не срабатывают, поскольку при этом с помощью элемента ИЛИ 9, на входах которого действуют нулевые потенциалы, закрываются элементы И 11 и 12, что блокирует прохождение ложного импульса на вход счетчиков. При опросе фотоприемников, соответствующих точкам, вообще не принадлежащим изображению, на втором выходе второго регистра 7₂ низкий уровень сигнала, что приводит к блокированию счетчиков 5 и 6 посредством элементов И 10 и 12. В результате в счетчике 6 в конце опроса всей матрицы 1 записан код, соответствующий количеству точек изображения, лежащих только на контуре изображения фигуры, т.е. периметру изображения фигуры, а в счетчике 5 - код, соответствующий количеству всех точек изображения фигуры.When analyzing the state of the points surrounding the selected one, it is necessary to determine whether it is on the image path or inside the path. If the point is inside the image, then all surrounding points must have a unit potential. At the same time, a low signal level is formed at the output of the AND-NOT 8 element, blocking the supply of a unit to the input of the counter 6 through the And 10 element. If the selected point is on the image path, then at least one of the points surrounding it corresponds to a zero signal at one of the register outputs 7 ₁ , 7 ₂ and 7 ₃ . At the same time, at the outputs of the AND-NOT 8 and OR 9 elements, a high level and an output unit signal of the second category of the second register, passing through the open elements And 10 and 11, increases the contents of the counter 6 by one. Under the action of a false unit or interference from the second output of the second register, the counters 5 and 6 do not work, since with the help of the OR element 9, the inputs of which have zero potentials, the elements 11 and 12 are closed, which blocks the passage of the false pulse to the input of the counters. When polling photodetectors corresponding to points that do not belong to the image at all, the second output of the second register 7 _{2 has a} low signal level, which leads to blocking of the counters 5 and 6 by means of the elements 10 and 12. As a result, at the end of the survey 6 the entire matrix 1 is recorded a code corresponding to the number of image points lying only on the outline of the image of the figure, i.e. the perimeter of the image of the figure, and in counter 5, a code corresponding to the number of all points in the image of the figure.

Таким образом, точность измерения параметров в устройстве по сравнению с базовым объектом увеличена благодаря введению новых блоков и связей. Время вычисления площади и периметра фигуры равно времени опроса всех фотоприемников матрицы 1. Thus, the accuracy of the measurement of parameters in the device compared to the base object is increased due to the introduction of new blocks and relationships. The calculation time of the area and perimeter of the figure is equal to the polling time of all photodetectors of the matrix 1.

Claims

DEVICE FOR MEASURING GEOMETRIC PARAMETERS OF FLAT FIGURES, containing a matrix of photodetectors, the outputs of the first switch are connected to the vertical buses, and the information inputs of the second switch are connected to the horizontal buses, the control inputs of the switches are connected to the output of the clock generator and the control inputs of three shift registers connected to the corresponding outputs of the second switch, the outputs of the first and third bits of the second shift register and the outputs of the first and the third shift registers are connected to the inputs of the element AND - NOT, the output of which is connected to the first input of the first element And, the second input of which is connected to the output of the second category of the second shift register and the first input of the second element And, the outputs of the first and second elements And are connected to the counting inputs the first and second counters, respectively, the outputs of the counters are the outputs of the device, characterized in that, in order to improve the accuracy of measuring parameters by eliminating false units and interference, it contains a third element NT and the OR element, whose inputs are connected to the inputs of the AND element - NOT, and the output - with the second input of the second AND element and the first input of the third AND element, the second input of which is connected to the output of the first AND element, and the output - to the control input of the first counter , the clock inputs of the counters are connected to the output of the clock generator.