SU1287203A1 - Устройство дл выделени фигур на изображении - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники , а именно к устройствам дл  анализа и распознавани  изображений, и может бь1ть использовано, например, дл  предварительной обработки визуальной информации в органах зрени  роботов. Цель изобретени  - расширение области применени  за счет увеличени  диапазона выдел емых фигур. Устройство содержит М узлов выделени  элементов изображений, каждый из которых состоит из последовательно включенных элементов ИЛИ. и И, М-раз- р дный регистр, фотоэлектрический преобразователь, блок управлени , генератор импульсов, элементы И, п-раэ- р дный двоичный счетчик, преобразователь кодов, формирователь импульса сброса, блок пам ти изображени  маски , п-входовые элементы И-КЕ и ИЛИ, однов ибраторы, элемент НЕ, элемент задержки и RS-триггер. Преобразователь кодов содержит сумматор, регистр элементы НЕ и мультиплексор. Блок пам ти изображени  маски содержит мультиплексор и узел пам ти. Фотоэлектрический преобразователь реализован на основе фоторезисторной матрицы, 1 з.п, ф-лы, 8 ил. (Л

Description

Изображение относитс  к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам дл  анализа и распознавани  изображений, воспринимаемых с помощью двоичных фотоматриц (многоэлементных приемников с бинарным квантованием сигналов), и может быть использовано, например, дл  предварительной обработки визуальной информации в органах зрени  роботов.

Цель изобретени  - расширение области применени  за счет увеличени  диапазона размеров выдел емых фигур. На фиг. I представлена функциональна  схема устройства; на фиг.2 - схема формировател  импульса сброса; на фиг. 3 - схема алгоритма;: на фиг. 4 - принцип определени  смежности элементов изображени ; на фиг. 5 - пример изображени  маски; на фиг. 6 - пример реализации преобразовател  кодов; на фиг. 7 - пример реализации блока пам ти маски; на фиг. 8 - пример реализации фотоэлектрического преобразовател ,

Устройство (фиг. l) содержит М узлов 1 выделени  элементов изображени , состо щие из элемента ИЛИ 2 и элемента ИЗ, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 2 данного канала, а выход св зан с соответствующим информационным вхог дом М-разр дного регистра 4 и  вл етс  выходом 5 устройства. М выходов регистра 4 разведены на М узлов 1, в каждом из которых св заны с первым входом элемента ИЛИ 2. Фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) 6 соединен своими адресными входами с соответствующими адресными выходами 7 устройства и вькодами адреса блока 8 управлени , а М выходов преобразовател  6 разведены соответственно на М узлов 1 , в кa tдoм из которых подключены ко второму входу элемента И 3 . Синхронизаци  работы узлов 1 регистра 4 и ФЭП 6 обеспечиваетс  сигналами блока 8 управлени  совместно с сигналом окончани  анализа, поступающим от внешнего устройства, анализирующего обработанные строчки изображени . Этот сигнал поступает через вход Конец анализа строки 9 устройства. В блоке 8 управлени  генератор 10 импульсов подключен к первому входу элемента И 11, выход которого подключен к счетному входу п-раар дного двоичного счетчика 12.

Выходы счетчика 12  вл ютс  входами преобразовател  кодов 13, п выходов которого св заны с п входами формировател  1А импульса сброса с соответствующими п входами блока 15 па- и ти изображени  маски, а также  в- л ютс  выходами адреса блока 8 управлени . Формирователь 14 импульса сброса (фиг. 2) содержит п-входовой

элемент И-НЕ 16 и п-входовой элемент ИЛИ 17, входы которых соединены с соответствующими входами формировател  14. Формирователь 14 импульса сброса Содержит также элемент i 18 и одновибратор 19, выход которого подключен ко входу сброса регистра 4 и  вл етс  выходом формировател  14 и выходом сигнала Блокировка блока 8. Элемент И 18

св зан первым входом с выходом элемента И-НЕ 16, вторым входом с выходом элемента ИЛИ 17, а выходом - с входом одновибратора 19,

Выход элемента НЕ 20  вл етс 

выходом Сброс блока 8 управлени  и св зан с третьими входами элементов И 3 во всех узлах 1. Вход элемента задержки 21 соединен с выходом элемента И 11, а выход подключен ко входу элемента НЕ 20. Вход установки RS-триггера 22  вл етс  входом Конец анализа блока 8, который св зан со входом записи регистра 4 и входом Конец анализа строки

9 устройства. RS-триггер 22 св зан выходом со вторым входом э лемента И 11, а входом сброса - с выходами М одновибраторов 23, входы которых  вл ютс  входами Останова блока 8

управлени  и вне блока 8 соединены с выходами элементов И 3 соответствующих узлов 1. М выходов блока 15 пам ти изображени  маски  вл ютс  выходами маски блока 8 и подключаютс  соответственно ко вторым входам элементов ИЛИ 2 узлов 1 выделени  элементов изображени , а оставшиес  входы элементов ИЛИ 2 соединены с - выходами элементов И 3 смежных узлов .

Преобразователь 13 кодов вьшолнен по схеме фиг. 6. Схема содержит сумматор 24, регистр 25, элементы НЕ 26, мультиплексор 27. Входами преобразовател   вл ютс  входы первого

слагаемого сумматора 24, а входы второго слагаемого подключены соответственно к выходам регистра 25. Входы элементов НЕ 26 подключены ко входам

преобразовател  13, а выходы подключены к первым входам мультиплексора 27,вторые входы которого подключены к выходам сзпугматора 2А, а вход управлени  соединен с выходом переноса сумматора, В регистре 25 хранитс  в двоичном коде номер строки i начала выделени . Пока число X, поданное в двоичном коде на входы преобразовател , меньше чем 2 i, на выходе переноса сумматора 24 будет лог. О и на выходе преобразовател  13 будет результат суммы X+i. Если число на входе больше или равно , то сумматор 24 вьщает сигнал переноса Р, который переключает мультиплексор 27. На выходе преобразовател  13 при этом будет число , получен ное путем поразр дной инверсии числа X.

Дл  изменени  области начала выделени  св зных фигур внешнее устройство , например устройство анализа , должно загрузить в регистр, 25 преобразовател  13 кодов номер первой обрабатываемой строки i, а в блок 15 пам ти изображени  маски новую маску.

Блок 15 пам ти реализован по схе25 изображени . Единички строки И{ сохран тс  в i-й обработанной строке О,;, если поступит разрешение от соответствующего элемента предыдущей i-1-и обработанной строки 0) ,

ме фиг. 7. Схема содержит мультиплек- котора  хранитс  в регистре 4. Тасор 28 и узел 29 пам ти. Входамикое разрешение формируетс , когда

блока 15 пам ти  вл ютс  первые вхо-элемент 0., строки находитс  в едиды мультиплексора 28, выходы которо-ничном состо нии. Стрелки между соразователь 6 выполн е г построчно, в соответствии с номером строки (число crpoxW), поданным в двоичном коде на его п адресных входов (нуме- г раци  строк и столбцов показана на фиг. 3, 2 N).Изображение проецируетс  на фотоматрицу оптическим способом. Дл  алгоритма работы существенна способность построчного выO вода, а топологи  фотоматрицы вли ет только на определение смежности элементов. В нашем случае под элементами , смежными к данному, будем понимать элементы соседние с ним,

5 они отмечены штриховкой на фиг. 4.

Идею алгоритма можно пон ть из фиг. 3. Фотоэлектрический преобразо- ватель 6 из массива N М бинарных элементов изображени  выдает по сиг0 налам блока 8 управлени  очередную i-ю строчку И, причем область объектов характеризуетс  единичными элементами, а нулевые элементы относ тс  к области фона бинарного

5 изображени . Единички строки И{ сохран тс  в i-й обработанной строке О,;, если поступит разрешение от соответствующего элемента предыдущей i-1-и обработанной строки 0) ,

котора  хранитс  в регистре 4. Та

го подключены к адресным входам узла 29 пам ти. Выходы Узла 29 пам ти  вл ютс  входами блока 15.

Фотоэлектрический преобразовател 6 (фиг. в) реализован, например, на основе фоторезисторной матрицы. Схема содержит дешифратор 30,входы которого  вл ютс  адресными входами преобразовател  6, матрицу 31 типа фоторезистор-диод, содержащую N строк и К столбцов, М резисторов нагрузки Е„-, М компараторов 32,выходы которых  вл ютс  выходами преобразовател  6.

Устройство работает следующим образом.

Алгоритм работы устройства основан на построчном способе вывода и обработки сигнала бинарного изображени . В дальнейшем будем полагать, что в качестве датчика изображени  преобразовател  6 используетс  фотоприемна  матрица, чувствительные элементы которой расположены в узла пр моугольной решетки, а вывод сигналов бинарного изображени  преоб5

седними элементами Oi строки на фиг. 3 означают распространение разрешени  от элементов, установившихс  в единичное состо ние, к соседним с ними элементами.

Таким образом, разрешени  от едир ничных элементов строки 0-, инициируют распространение раз решающих сигналов через единичные элементы строки О,- . Б результате за один этап обработки происходит выделение единичньгх элементов очередной строки (через цепочки смежных единичных элементов) с выделенными ранее единичными элементами предыдущей обработанной строки. В конце этапа об работки строки Oj записываетс  в ре0 гистр 4 и используетс  при обработке следующей И; строки.

Дл  формировани  разрешений, а также дл  определени  размеров, формы и положени  области начала выде5 лени  в поле зрени  служит блок 15 пам ти изображени  маски, который выдает сигналы в том же формате,что и преобразователь 6. Задание области начала выделени  позвол ет выбрат фигуры, св занные с соответствующей областью (маской) изображени . Сигналы , вьщаваемые маской, можно рассматривать как изображение , N l М элементов, в котором единичными элементами представлена область маски. При рАботе устройства маска выступает в качестве затравки,сохран   в своей области элементы изображени  без изменени . Единичные элементы в других част х изображени  будут выделены, если они окажутс  св занными с единичными элементами изображени  в области маски,

Пример маски показан на фиг. 5. На практике размер и форма маски должны выбиратьс  в зависимости от характера обрабатываемого изображени . Дл  промышленного робота, напр

мер, маску нужно выбирать в соответствии с размером и формой рабочей зоны инструмента, в которой должн анализироватьс  изображение детали.

В исходном состо нии регистр 4 очищен. Счетчик 12 находитс  в нулевом состо нии RS-триггер 22 .находитс  в нулевом состо нии и импульсы генератора 10 не проход т через элемент И 11 на счетный вход счетчика 12. Преобразователь 13 кодов ставит в соответствие начальному, нулевому состо нию счетчика 12, номер строки изображени , с которой начинетс  процесс выделени , и формируетс  этот номер в двоичном коде на своих выходах.

Блок 15 пам ти -.изображени  маски в соответствии с кодом строки от преобразовател  13 выдает лог. 1 на тех из своих М выходов, которые соответствуют элементам маски (фиг. в данной строчке изображени . По тому же коду строки на выходах преобрзовател  6 отображаетс  состо ние требуемой строчки изображени . Лог. 1 по вл ютс  на выходах тех узлов 1, на вторые входы элементов И 3 ко . торых поступили лог. 1 с соответствующих выходов преобразовател  6, а на первые входы поданы лог. 1 с выходов элементов ИЛИ 2 соответствующих узлов 1, поскольку на третьи входы всех элементов И 3 подана лог. 1 с выхода элемента НЕ 20.

На выходеэлемента ИЛИ 2 единица по вл етс , если на второй вход поступает единица от блока 15 или уже по вилась единица на выходе

смежного узла I, с которым св зан один из входов данного элемента ИЛИ 2. В результате в исходном состо нии единицы будут присутствовать

на выходах тех узлов 1 выделени 

элементов изображени , на соответствующие входы которых подаютс  единицы от преобразовател  6 и одновременно от блока 15 или с выходов

смежных узлов 1. Выделенна  таким образом область, св занна  в пределах первой обрабатываемой строки, сохран етс  на выходах 5 устройства. После считывани  обработанной

строки, номер которой в двоичном коде присутствует на адресных выходах 7 устройства, внешнее устройство анализа подает на вход Конец анализа строки 9 устройства сигнал Ко0

5

По переднему положительному фронту этого сигнала производитс  запись результата выделени  с выходов М узлов 1 Б М-разр дный регистр 4, 5 Зтот же сигнал устанавливает RS- триггер 22 в единичное состо ние, что разрешает прохождение импульсов от генератора 10 через элемент И 11 на счетный вход счетчика 12 и вход элемента 21 задержки. Импульс от генератора 10 увеличивает содержимое счетчика.12 на.единицу, что приводит к изменению числа на выходах преобразовател  13 кодов.

В соответствии с новым номером строки блок 15 и преобразователь 16 формируют на своих выходах следующую стро.ку маски и обрабатываемого изображени .

При обращении к следующей строке в св зи с переходньми процессами на выходах некоторых узлов могут по-  витьс  ложные комбинации единиц, которые устойчивы вследствие наличи  5 положительной обратной св зи между любыми двум  смежными узлами 1.

С целью устранени  ложных комбинаций единиц выходы узлов 1 обнул ютс  перед обработкой очередной строки, дл  чего на третьи входы элементов И 3 всех узлов 1 подаетс  за- держанньгй и инвертированный импульс генератора 10. Задержка элемента 2 выбираетс  такой, чтобы к моменту по влени  обнул ющего импульса потенциалы на первых и вторых входах элементов И 3 были бы уже установившимис , тогда по окончании этого импульса единитгы будут по вл тьс  толь0

0

5

ко на выходах тех узлов 1, на соответствующие входы которых поступили единицы от преобразовател  6 и одновременно от блока 15 или регистра 4 . У других узлов 1лог. 1 на выходах по вл ютс , если есть едини цы от соответствующих выходов преобразовател  6 и они (лог, 1 на ВЫХО дах узлов 1) св заны цепочкой с ране выделенными элементами текущей строки .

С по влением лог, 1 на выходе элемента И 3 любого узла 1 запускаетс  соответствующий одновибратор 23, импульс которого сбрасывает RS- триггер 22 в нулевое состо ние, что запрещает прохождение следующего импульса генератора 10 через элемент И 11 на счетчик 12. Таким образом, во врем  считьшани  внешним устройством анализа результата обработки очередной строки, хот  бы с одним выделенным единичным элементом, никаких переключений не происходит.

После анализа результата на вход Конец анализа строки 9 устройства вновь поступает соответствующий сигнал и цикл повтор етс . Если при переходе к очередной строке на выходах узлов 1 не по вилось ни одной единицы , то сброса RS-триггера 22 не происходит и :-по следующему импульсу генератора 10 выполн етс  без остановки переход к следующей строке.

Формирователь 14 импульса сброса (фиг. 2) служит дл  очистки регистра 4 перед переходом к другой части обрабатываемого изображени  (от верхней части к нижней и наоборот).

Дл  надежной работы устройства тов И узлов выделени  элементов обходимо соблюдение временных соот- изображени , выходы - к соответству- нощений. Врем  задержки элемента 21 должно быть не меньше длительности процесса от момента по влени  импульса генератора 10 на счетном входе с счетчика 12, переключени  преобразовател  13 кодов, блока 15 и преобразовател  6 до установки потенциалов на первых и вторых входах элементов

ющим входам элементов ИЛИ узлов выделени  элементов изображени , а вход записи - к входу Конец анализа строки.

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что формирователь импульса сброса содержит последовательно включенные элемент И и одновибратор, выход которого  вл етс  ВЫХОДОМ формировател , и параллельно соединенные элемент И-НЕ и элемент ИЛИ, входы которых  вл ютс  входами формировател , а выходы подключены к входам элемента И.

И 3 всех узлов 1,

Форм у л а изобретени 

1. Устройство дл  выделени  фигур на изображении, содержащее фотоO

электрический преобразователь, узлы вьщелени  элементов изображени , состо щие из последовательно включенных элементов ИЛИ и элементов И, выходы которых  вл ютс  выходами устройства и подключены к одним из входов элементов ИЛИ смежных узлов выделени  элементов изображени  и к входам одновибраторов, выходы которых соединены с входом сброса RS- триггера, вход установки которого  вл етс  входом Конец анализа строки устройства, последовательно включенные генератор импульсов, элемент

5 И и счетчик, выход RS-триггера соединен С соответствующим входом элемента И, отличающеес  тем, что, с целью расширени  области применени  за счет увеличени  диапа0 зона размеров выдел емых фигур, оно содержит блок пам ти изображени  маски, регистр, преобразователь кодов , формирователь импульса сброса и последовательно включенные эле5 мент НЕ и элемент задержки, выход которого соединен с одними из входов элементов И узлов вьщелени  элементов изображени , другие входы которых подключены к выходам фотоэлектрического преобразовател , входы которого, соединенные с входами формировател  импульса сброса и блока пам ти изображени  маски, подключены к выходам преобразовател  кодов , которые  вл ютс  адресными выходами устройства, выход формировател  импульса сброса соединен со сбросовым входом регистра, входы которого подключены к выходам элемен5

тов И узлов выделени  элементов изображени , выходы - к соответству-

ющим входам элементов ИЛИ узлов выделени  элементов изображени , а вход записи - к входу Конец анализа строки.

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что формирователь импульса сброса содержит последовательно включенные элемент И и одновибратор, выход которого  вл етс  ВЫХОДОМ формировател , и параллельно соединенные элемент И-НЕ и элемент ИЛИ, входы которых  вл ютс  входами формировател , а выходы подключены к входам элемента И.

Фие. г.

фиг.1

/vv

1287203 О i/y-/

M ri (II L

CSSSiH

t----t I I I I M M I .-v

г.з

vV

V

-. Фиг.

У

1-0

4i

Лй оа

Фие.5

tpuf. 6

O/rt i/c/rt/JOuc/nSof

Фиг. 7

M

Claims (2)

1. Форм ул а изобрете ния

   1. Устройство для выделения гур на изображении, содержащее фифото10

   1287203 8 электрический преобразователь, узлы выделения элементов изображения, состоящие из последовательно включенных элементов ИЛИ и элементов И, выходы которых являются выходами устройства и подключены к одним из входов элементов ИЛИ смежных узлов выделения элементов изображения и к входам одновибраторов, выходы которых соединены с входом сброса RSтриггера, вход установки которого является входом Конец анализа строки устройства, последовательно включенные генератор импульсов, элемент И и счетчик, выход RS-триггера соединен с' соответствующим входом элемента И, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет увеличения диапазона размеров выделяемых фигур, оно содержит блок памяти изображения маски, регистр, преобразователь кодов, формирователь импульса сброса и последовательно включенные - элемент НЕ и элемент задержки, выход которого соединен с одними из входов элементов И узлов выделения элементов изображения, другие входы которых подключены к выходам фотоэлектрического преобразователя, входы которого, соединенные с входами формирователя импульса сброса и блока памяти изображения маски, подключены к выходам преобразователя кодов, которые являются адресными выходами устройства, выход формирователя импульса сброса соединен со сбросовым входом регистра, входы которого подключены к выходам элементов И узлов выделения элементов изображения, выходы - к соответствующим входам элементов ИЛИ узлов выделения элементов изображения, а вход записи - к входу Конец анализа строки.
2. 2. Устройство по π.· 1, отличающееся тем, что формирователь импульса сброса содержит последовательно включенные элемент И и одновибратор, выход которого является -выходом формирователя, и параллельно соединенные элемент И-НЕ и элемент ИЛИ, входы которых являются входами формирователя, а выходы подключены к входам элемента И.