SU1297089A1 - Устройство интерпол ции дл отображени графической информации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  геометрических преобразований цифровых изображений, получаемых с помощью оптико-электронных приборов с конической разверткой пространства предметов. Целью изобретени   вл етс  повьшение качества изображени . Устройство содержит четыре блока 2, 15, 21, 25 пам ти, четыре элемента 1, 6, 14, 19 задержки, два коммутатора 3 и 22, блок 4 коммутаторов , два блока 5, 16 вычитани , генератор 7 тактовых импульсов, счетчик 8, схему 9 сравнени , два умножител  10 и 18, два сумматора 11 и 20, элемент Ш1И 12, два сдвиговых регистра 13 и 24, регистр 17, блок 23 сдвиговых регистров. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л tsD СО о 00 со фиеЛ

Description

Устройствго интерпол ции дл  отображени  графической информации.

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть применено дл  геометрических преобразований цифрового изображени , получаемого с помощью оптико-электронных приборов с конической разверткой пространства предметов.

Цбль изобретени  - повышение качества изображени  за счет устранени  геометрических и  ркостных ис- кажен1 й при его преобразовании.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - пример конкретной реализации блока коммутаторов.

Устройство содержит (фиг. ) первый элемент задержки 1, первый блок 2 пам ти, второй коммутатор 3,блок 4 коммутаторов, первый блок 5 вычитани , второй элемент задержки 6, генератор 7 тактовых импульсов, счетчик 8, схему 9 сравнени , первый умножитель 10, первый сумматор 11, элемент ИЛИ 12, второй сдвиговый регистр 13, третий элемент задержки 14, четвертый блок 15 пам ти , второй блок 16 вычитани , регистр 17, второй умножитель 18, чет- вертьй элемент задержки 19, сумматот) 20, третий блок пам ти 21, первый коммутатор 22, блок 23 сдвиговых регистров, первый сдвиговый регистр е 24, второй блок 25 пам ти.

Блок 4 коммутаторов (фиг, 2) содержит коммутаторы 26-28, элемент И 29, элемент задержки 30.

Сдв11говый регистр 13 содержит два Св занных последовательных регистра . При этом первый выход сдви-- гового регистра 13 соединен с разр дами целой части числа, записанного в первый регистр. Второй выход сдвигового регистра 13 св зан с разр дами дробной части числаj записанного во второй регистр. Блоки 15 и 2 вьшолнены циклическими, что обеспечивает многократное, последовательфазовый генератор сдвиговых импуль сов, запускаемый управл ющим импул сом) . При этом количество регистро и их расположение в блоке 23 опре5 дел етс  в соответствии с выражени m.int(L-), где i равно 1,2,ч..,п пор дковый номер сдвигового регист ра. Счетчик 8 расчитан на п-1 импульсов . Сдвиговый регистр 24 сосJO тоит из генератора сдвиговых импульсов , запускаемого управл ющим импульсом, поступающим на управл е мый вход регистра 24 и собственног сдвигового п - элементного регистр

15 Элемент задержки 14 имеет длительность задержки, равную периоду сле довани  синхроимпульсов, т.е. пери ду сканировани 

-24

7П Т ---й- V t2a)Lf

Элемент задержки 30 имеет длительность задержки, равную периоду следовани  видеосигналов t. При к

25 нической развертке пространства пр метов траектори  визерного луча в плоскости предметов представл ет с бой дугу окружности с радиусом R. При этом развертка по строке осуще

30 ствл етс  с помощью сканирующего э мента с угловой скоростью вращени  tOif , а развертка по кадру - за сче поступательного перемещени  оптико электронного прибора со скоростью

,, Фоторегистраци  полученных видеоси налов должна производитьс  синхрон и синфазно процессу формировани  исходного изображени . Однако эта синхронность и синфазность не всег

40 дз может быть обеспечена ввиду р д технических причин (погрешность и готовлени  и юстировки оптических деталей и т.д.), что приводит к за метным геометрическим и  ркостным

45 искажени м получаемьк изображений. Поэтому предлагаетс  дл  повьшени  качества сканёрных изображений осу ществл ть их геометричесЛ ие преобразовани  к ортогональной проекции

ное считьшание записанных в них пред- 50 т.е. видеосигнал, соответствующий варительно значений N и К,;. Дл  предварительной записи указанных массивов блоки 15 и 21 имеют специальный вход (на фиг. 1 не показан).Блок 23 сдвиговых регистров состоит из п сдвиговых,m - элементных регистров и может быть вьшолнен, например, на приборах с , зар довой св зью (ПЗС) (в этом случае блок содержит многодуговому растру, трансформировать в видеосигнал, соответствующий линейно-строчному растру, образующем . сетку с квадратными  чейками iWaJc ее путем интерпол ционного восстановлени  значений видеосигнала в узла сетки. Использу  формулы линейной интерпол ции по строке (по оси У) и по кадру по оси-Х), Т.е.

фазовый генератор сдвиговых импульсов , запускаемый управл ющим импульсом ) . При этом количество регистров и их расположение в блоке 23 определ етс  в соответствии с выражением m.int(L-), где i равно 1,2,ч..,п - пор дковый номер сдвигового регистра . Счетчик 8 расчитан на п-1 импульсов . Сдвиговый регистр 24 состоит из генератора сдвиговых импульсов , запускаемого управл ющим импульсом, поступающим на управл емый вход регистра 24 и собственного сдвигового п - элементного регистра.

Элемент задержки 14 имеет длительность задержки, равную периоду следовани  синхроимпульсов, т.е. периоду сканировани 

-24

Т ---й- V t2a)Lf

Элемент задержки 30 имеет длительность задержки, равную периоду следовани  видеосигналов t. При конической развертке пространства пред- метов траектори  визерного луча в плоскости предметов представл ет собой дугу окружности с радиусом R. При этом развертка по строке осуществл етс  с помощью сканирующего элемента с угловой скоростью вращени  tOif , а развертка по кадру - за счет поступательного перемещени  оптико- электронного прибора со скоростью W.

Фоторегистраци  полученных видеосигналов должна производитьс  синхронно и синфазно процессу формировани  исходного изображени . Однако эта синхронность и синфазность не всегдз может быть обеспечена ввиду р да технических причин (погрешность изготовлени  и юстировки оптических деталей и т.д.), что приводит к заметным геометрическим и  ркостным

искажени м получаемьк изображений. Поэтому предлагаетс  дл  повьшени  качества сканёрных изображений осуществл ть их геометричесЛ ие преобразовани  к ортогональной проекции.

т.е. видеосигнал, соответствующий

дуговому растру, трансформировать в видеосигнал, соответствующий линейно-строчному растру, образующему .сетку с квадратными  чейками iWaJc путем интерпол ционного восстановлени  значений видеосигнала в узлах сетки. Использу  формулы линейной интерпол ции по строке (по оси У) и по кадру по оси-Х), Т.е.

В в. + (в. -в,..)-к , (1)

где N . - номер видеосигнала в дуговой строке;

, LJ - номер видеосигнала в дуго- вом столбце;

i-lj2п - номер видеосигнала в

линейной строке; ,2,...,l - номер видеосигнала в

линейном столбце; Bjj - исходные видеосигналы; В - преобразованные по строке . видеосигналы; В ..- преобразованные по строке

и по кадру видеосигналы, К К - коэффициенты интерпол ции по строке и по кадру соответственно ,при

K.N. -int(N.),

K.L.-int(L;).

U. -U)

N, ,

Rj(cos4 -cos4 )-WXint iN 2 Nj t . . - .„

+ 1

где ф - начальный угол поворота

30

сканирующего элемента; оператор вьщелени  целой части действительного числа;

период квантовани  видеосигнала;

i-Toe значени  угла поворо- 35 та сканирующего элемента;

количество, видеосигналов

в строке исходного изображени , причем

-2Ч-.

40

К- )

ч„у)/(г-из),

(7) (8)

. arctg(-r| -/--г), (9)

( , .

Yj Rsin4;-bXXi-l), (JO)

где Z - картинное рассто ние; h - коэффициент использовани 

развертки}

Н - рассто ние от центра проек- ,тировани  задней узловой точки объектива до плоское- ти предметов;

т - знаменатель масштаба; получим значени  преобразованного видеосигнала В .., фоторегистраци 

ATj

5

0

5

0

5

0

5

Q

5

которого значительно проще, чем исходного . Поэтому преобразованное по предложенному алгоритму и зарегистрированное изображение свободно от геометрических и  ркостньгх искажений , присущих исходному изображению.

Устройство работает следующим об-, разом,

В исходном состо нии: в блоке 2 построчно записан исходный фрагмент изображени , счетчик 8 обнулен, коммутатор 3 и блок 4 закрыты, генератор 7 тактовых импульсов отключен, сдвиг,овый регистр 13 и блок 25, блок сдвиговых регистров 23, сдвиговый регистр 24, регистр 17 обнулены, коммутатор 22 соедин ет свой вход с последним своим выходом, в блоке 15 записан массив из п значений N., в блоке 21 записан массив из п значений коэффициентов .

При включении блока 2 на воспроизведение с его первого выхода построчно последовательно, поэлементно на вход коммутатора 3 поступают цифровые видеосигналы с частотой

f l/At р

Со второго выхода блока 2 строчные синхроимпульсы поступают на вход генератора 7 тактовых импульсов, который запускаетс  дл  формировани  -п импульсов с частотой f , блока-23 сдвиговых регистров, благодар  чему осуществл етс  сдвиг на один элемент содержимого всех сдвиговых регистров этого блока, сдвигового регистра 24 и блока 25, благодар  чему обеспечиваетс  перезапись строки обработанного изображени  из сдвигового регистра 24 и блока 25, благодар  чему обеспечиваетс  перезапись строки обработанного изображени  из сдвигового регистра 24 в блок 25, на первый вход элемента ИЛИ 12, с выхода которого они поступают на управл ющий вход блока 15, обеспечива  этим считывание из блока 15 и запись через первый вход сдвиговог;о регистра 13 в первый его регистр значени  N. Выходные импульсы генератора 7 тактовых импульсов поступают на вход счетчика 8, который подсчитывает ко, личество поступивших импульсов i, С выхода счетчика 8 текущее значение числа импульсов посто нно поступает на nepBbrii вход схемы 9 орав- нени , на второй вход которой поступает значение целой части int(N-)

числа, записанного в первый -регистр сдвигового регистра 13, с первого выхода этого регистра. При равенстве значений на обоих входах схемы 9 сравнени  на первом и втором выходах последней формируютс  управл ющие импульсы различной длительности . При этом на первом выходе формируетс  управл ющий импульс , равный по длительности 2/fg, т.е. равный периоду следовани  двух ввдеосигналов. На втором выходе формируетс  импульс половинной длительности , т.е. равный длительное- тй периода следовани  одного видеосигнала . С первого выхода схемы сравнени  9 импульс поступает на управл ющий вход коммутатора 3 и открывает его на врем  длительности управл ющего импульса, т.е. на врем  периода следовани  двух видеосигналов (i-Toro и (i+l)-ro. С вы- хода открытого ключа 3 видеосигналы

BU

и Б;

1+1J

последовательно поступа20 ка 16 вычитани  и через элемент задержки 14, в котором задерживаетс  на врем  периода следовани  строчных синхроимпульсов Т , т.е. на период следовани  строк изображени , на

ни .

ют на первый вход блока 4. Со второ- 25 второй вход блока 16 выхода вычита- го выхода схемы сравнени  9 импульс поступает на вторые входы блока 4 и элемента ИЛИ 12 и на управл ющие входы сдвигового регистра 13, блока 21 обеспечивает считьюание и запись очередного i-ro значени  коэффици-В- ., . ).и через элемент заVtf

1У, где задерживаетс  на вре30

1, в котором вычисл етс  значени J iU; держкй

м  обработки видеосигналов в блоках 16 и 18, на второй вход сумматора 20 С выхода блока 16 вычитани  видеосигнал (В -B.j.) , поступает на первый вход умн ожител  18, на второй v вход которого с выхода регистра 17 поступает i-oe значение коэффициента К.. Выходной сигнал (В- vu К. умножител  18 поступает на вто,- рой.вход сумматора 20, где суммируетс  с соотвётствздащим значением С выхода сумматора 20 обрабо- танн1.1Й видеосигнал В. поступает на вход коммутатора 22. С соответствующего выхода коммутатора 22 (в зависимости от положени  этого коммута- торад т.е. от значени  i) видеосигнал B,j поступает на соответствующий э.-ый вход блока сдвиговых регистров 23, в котором, продвига сь с различной задержкой (в зависимости от номера регистра i), следовательно , в зависимости от значени  т-, видеосигналы В.. достигают соответст вующего i-ro элемента выходного сдви гового регистра 24 и записьюаютс  в нем„ В последующих тактах и строках обработка исходных видеосигналов производитс  аналогично.

ента К. в регистр 17. Поступление первого управл ющего импульса обеспечивает переключение коммутатора 22 дл  прохождени  входного видеосигнала на первый выход последнего. Очередные i-ые управл ющие импульсы переключают коммутатор 22 дл  прохождени  входного видеосигнала коммутатора 22 В .. на соответствующий его 1-ь1Й выход. Управл ющий импульс также обеспечивает сдвиг на один элемент содержимого сдвигового регистра 13, т.е. перезапись числа с его первого во второй его регистр. С выхода элемента ИЛИ 12 импульс поступает , на управл ющий вход блока 15, благодар  чему очередное значение - число N. считываетс  из блока 1 5 и записываетс  в первый регистр сдвигового регистра 13. Поступление управл ющего импульса на второй йход блока 4, а второго видеосигнала BM -- на второй выход блока 4, С первоЬЪ йыхода блока 4 N-ый видеосигнал через элемент задержки 1, задерживающий на период следовани  видеосигналов &t, поступает через элемент задержки 6, в котором задерживаетс  на врем  обработки вилео- сигнаУтов в блоках 5 и 10, на первый вход, сумматора 10,и на первый вход блока 5 вычитани  одновременно с поступлением на его второй вход

(N)-ro видеосигнала. Выходной сигнал (В.. -В-. ) блока 5 вычитани 

поступает на первый вход умножител  Юз на второй вход которого поступает дробна  часть числа NJ, т.е. коэф- фициент К., со второго выхода сдвигового регистра 13.

Выходной сигнал (В -В ),К умножител  10 поступает на второй

вход сумматора 1, где суммируетс  с соответствующим значением В,... С выхода сумматора 11 частично обработанный видеосигнал В.., поступает непосредственно на первый вход блока 16 вычитани  и через элемент задержки 14, в котором задерживаетс  на врем  периода следовани  строчных синхроимпульсов Т , т.е. на период следовани  строк изображени , на

второй вход блока 16 выхода вычита-

ни .

5 второй вход блока 16 выхода вычита-

-В-., . ).и через элемент заVtf

1У, где задерживаетс  на вре0

5

0

5

0

5

1, в котором вычисл етс  значени J iU; держкй

м  обработки видеосигналов в блоках 16 и 18, на второй вход сумматора 20. С выхода блока 16 вычитани  видеосигнал (В -B.j.) , поступает на первый вход умн ожител  18, на второй v вход которого с выхода регистра 17 поступает i-oe значение коэффициента К.. Выходной сигнал (В- vu К. умножител  18 поступает на вто,- рой.вход сумматора 20, где суммируетс  с соотвётствздащим значением С выхода сумматора 20 обрабо- танн1.1Й видеосигнал В. поступает на вход коммутатора 22. С соответствующего выхода коммутатора 22 (в зависимости от положени  этого коммута- торад т.е. от значени  i) видеосигнал B,j поступает на соответствующий э.-ый вход блока сдвиговых регистров 23, в котором, продвига сь с различной задержкой (в зависимости от номера регистра i), следовательно , в зависимости от значени  т-, видеосигналы В.. достигают соответствующего i-ro элемента выходного сдвигового регистра 24 и записьюаютс  в нем„ В последующих тактах и строках обработка исходных видеосигналов производитс  аналогично.

Блок 4 работает следующим образом .

Видеосигнал В., с первого входа блока А поступает одновременно на информационные входы коммутаторов 26-28, Управл ющий сигнал со второго входа блока 4 поступает на второй вход коммутатора 26, открыва  его дл  прохождени  видеосигнала В на первый выход блока 4, на пер- .вый вход логического элемента И 29 непосредственно и на вторые входы элемента И 29 и коммутатора 28 через элемент задержки 30, который задерживает управл ющий импульс на период следовани  видеосигнала it. Благодар  этому коммутатор 28 открьшаетс  дл  прохождени  на второй выход блока 4 видеосигнала В,.. Если на первый вход элемента И 29 поступит следующий управл ющий импульс одновременно с предьщущим, который поступит на второй его вход с задержкой на врем  At, то выходной сигнал элемента И 29 поступит на второй вход коммутатора 27 и откроет его дл  прохождени  на первый выход блока 4 видеосигна- ла В,,,. .

Таким образом, описанный алгоритм работы предлагаемого устройства обеспечивает реализацию выражений (О и (2), что позвол ет осуществить требуемые геометрические преобразовани  исходных фрагментов сканерных изображений, устранив при этом за счет такой обработки имеющиес  гео- метрич ские и  ркостные искажени  изображени .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   I. Устройство интерпол ции дл  отображени  графической информации, содержащее генератор тактовых импуль . сов, счетчик, элемент ЮШ, два сдви- гов ых регистра, .блок коммутаторов, первый блок вычитани , первьй коммутатор , причем выход генератора так товых импульсов соединен со счетным входом счетчика, вход запуска генератора тактовых импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ и с входом управлени  сдвигом первого сдвигового регистра, второй вход эле мента ИЛИ соединен с входами управлени  и вьдачей второго сдвигового регистра и с управл ющими входами первого коммутатора и блока коммутаторов , первый выход блока коммутаторов соединен входом уменьшаемого первого блока вычитани , о т л и

   970898

   чающеес  тем, что, с целью повышени  качества за счет устранени  геометрических и  ркостимх искажений при его преобразовании иэобра ,- женил, в него введены четыре блока пам ти, второй коммутатор, схема сравнени , четыре элемента задержки, второй блок вьгчитани , два сумматора , два умножител , блок сдвиговых

   fO регистров, регистр, причем выход синхронизации первого блока пам ти соединен с выходом запуска генератора такто вых импульсов, с входом управлени  сдвигом блока сдвиговых ре15 гистров и с входом записи второго блока пам ти, выход данных первого блока пам ти соединен с информационным . входом второго коммутатора, выход второго коммутатора соединен с ин „ формационным входом блока коммутаторов , первый выход схемы сравнени  соединен с управл ющим входом второго коммутатора, второй выход схемы сравнени  соединен с входом счи-

   25 тывани  третьего блока пам ти и вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с входом считьгоа- ни  четвертого блока пам ти, вьпсод которого соединен с информационным входом второго сдвигового, регистра, первый и второй выходы второго сдвигового регистра соединены с первым информационным входом схемы сравнени  и входом первого сомножител  первого умножител  соответственно, выход счетчика соединен с вторым информационным входом схемы сравнени , второй выход блока коммутаторов соединен с входом первого элемента задержки , выход которого соединен с , входом вычитае мого первого блока вычитани  и через второй элемент задержки с входом первого слагаемого первого сумматора, выход первого блока вычитани  соединен с выходом второго сомножител  первого умножител , выход которого соединен с входом второго слагаемого первого сумматора, выход первого сумматора соединен с входом уменьшаемого и -через третий элемент задержки с входом вычитани  второго блока вычитани , а через последовательно включеннме третий и четвертый элементы задержки с входом первого слагаемого второго суммато-

   ра, выход второго блока вычитани  соединен с входом первого сомножител  -второго умножител , вькод которого соединен с входом второго слага-

   30

   35

   40

   45

   50

   емого второго сумматора, выход второго сумматора соединен с информационным входом первого коммутатора, выходы первого коммутатора соединены с информационными входами блока сдви- говых регистров, вьпсоды которого соединены с информационными входами первого сдвигового регистра, выход которого соединен с информационным входом второго блока пам ти, выход третьего блока пам ти соединен с информационным -в ходом регистра, выход которого соединен с входом второго сомножител  второго умножител .
2. 2. Устройство по п, 1, о т л и- а ю щ е е с   тем, что блок ком

   5

   мутаторов содержит три коммутатора, элемент И и элемент задержки, причем информационный вход блока соединен с информационными входами с первого по третий коммутаторов, управл ющий вход блока соединен с управл ю- пщм входом первого коммутатора, с , первым входом элемента И и через элемент задержки с вторым входом элемента И и с управл ющим входом третьего коммутатора, выход элемента И соединен с управл ющим входом второго коммутатора, выход третьего коммутатора  вл етс  первым выходом блока, выходы первого и второго коммутаторов соединены с вторым выходом блока„

   1

   26

   28

   2

   Составитель В.Бородин Редактор Н.Горват Техред Л.Сердюкова

   Заказ 784/54 ТираХ 673Подписное

   ВНИШИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   фиг.2

   Корректор А.Зимокосов