SU1525717A1 - 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  повышение качества изображени  за счет устранени  геометрических и  ркостных искажений при его преобразовании. Устройство содержит четыре элемента 1, 6, 19, 22 задержки, п ть блоков 2, 15, 21, 25, 27 пам ти, два коммутатора 3, 26, блок 4 коммутаторов, два блока 5, 16 вычитани , генератор 7 тактовых импульсов, счетчик 8, схему 9 сравнени , два умножител  10, 18, два суматора 11, 20 элемент ИЛИ 12, два сдвиговых регистра 13, 14, регистр 17, триггер 23, элемент И 24, кольцевой счетчик 28, дешифратор 29, кольцевые регистры 30, ключи 31. 3 ил.

Description

LzJfQ

«Я

С

Фиг. г

ни  за счет устранени  геометрических и  ркостных искажений при его преобразовании,. Устройство содержит четыре элемента 1, 6, 19, 22 задержки , п ть блоков 2, 15, 21, 25, 27 пам ти, два коммутатора 3, 26, блок 4 коммутаторов, два блока 5, 16 вычитани , генератор 7 тактовых имИзобретение относитс  к вычисли- тельной технике и может быть использовано дл  геометрических преобразований цифровых изображений, получаемых с помощью оптико- электронных приборов с конической разверткой прост- ранства предметов.

Цель изобретени  - повьппение качества изображени  за счет устранени  геометрических и  ркостных искажений при его преобразовании.

На фиг.1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг.2 - схема кольцевого регистра; на фиГоЗ - схема второго коммутатора

Устройство содержит (фиг. 1) пер-- вый элемент 1 задержки, первый блок 2 пам ти, первый коммутатор 3, блок 4 коммутаторов, первый блок 5 вычитани , второй элемент 6 задержки, ге- нератор 7 тактовых импульсов, счет- чик 8s схему 9 сравнени , первый умножитель 10, первый сумматор 11, элемент ИЛИ 12, первый 13 и второй 14 сдвиговые регистры, второй блок 15 ( пам ти, второй блок 16 вычитани , параллельный регипто 17, второй умножитель 18, третий, элемент 19 задержки , второй сумматор 20, третий блок 21 пам ти, четвертый элемент 22 задержки , триггер 23, элемент И 24, четвертый блок 25 пам ти, второй коммутатор 26, п тый блок 27 пам ти, кольцевой счетчик 28, дешифратор 29, кольцевые регистры 30 и ключи 31.

Кольцевой резистор (фиг.2) обра- .зуют сдвиговый регистр 32, элемент ИЛИ 33, элемент И 34 и элемент НЕ 35

Коммутатор 26 (фиг.З) включает счетчик 36, дешифратор 37, элементы И 38 и элемент ИЛИ 39.

Элемент 1 задержки имеет врем  задержки , равное периоду следовани  видеосигналов uto Элемент 6 задержки имеет врем  задержки, равное вре

пульсов, счетчик 8, схему 9 сравнени , два умножител  10, 18, два сумматора 11, 20, элемент ИШ 12, два сдвиговых регистра 13, 14, регистр 17j триггер 23, элемент И 24, кольцевой счетчик 28, дешифратор 29, кольцевые регистры 30, ключи-31. 3 ил.

0

5

Q . Q 5

0

5

мени обработки видеосигналов в блоках 5 и 10о Элемент 22 задержки имеет врем  задержки,- кратное периоду следовани  строчных синхроимпульсов Tj.- - (m -1)Тр, элемент 19 задержки имеет врем  задержки, равное времени обработки видеосигналов в блоках 16 и 18. Блоки 15, 21 и 27 пам ти выполнены циклическими, что обеспечивает многократное последова тельное считывание записанных в них предварительно массивов N , К)(. , Л соответственно . Лп  предварительной записи указанных массивов блоки 15, 21 и 27 имеют специальный вход (на фиг не показан) Сдвиговый регистр 13 со- . держит два св занных последовательных регистра. При этом первый выход сдвигового регистра 13 соединен с разр дами целой части чисда, записанного в первый регистр Второй выход сдвигового регистра 13 св зан с разр дами дробной части числа, записанного во второй регистр Сдвиговый регистр 14 состоит из (n+l) регистрово Первым входом сдвигового регистра 14  вл етс  вход его первого регистра. Выходом сдвигового регистра 14  вл етс  выход его последнего регистра. Сдвиговый регистр 32 содержит п регистров . Емкость счетчика 36 равна т. Элемент ИЛИ 39 имеет m входов Коль- цевы.е регистры 30 имеют емкость, равную NO, причем выходы блока 30 соединены с соответствующими входами второго коммутатора 26 Значение m определ етс  на единицу большим, чем число строк выходного изображени , которые содержат информацию одного скана оптико-электронного прибора Максимальное значение счетчика 28 равно (m-l). Признак соответстви  текущего преобразованного по строке и по кадру отсчета номеру строки выходного изображени , выставленного на выходе счетчика 28, рассчитывают по формуле

U; int(L; - L-, ),

где LO О, причем АХ О

и

1 ;

1.

Значение Д; О означает, что 1-й видеосигнал принадлежит той же строке выходного изображени , что.и (i- -1)-й, U; 1 - с номером на единицу больше, а и;, с номером на единицу меньше Дешифратор 29 выполнен так, что при поступлении значени  О из счетчика 28 он открывает т-й ключ 31,

При ионической развертке пространства предметов траектори  визирного луча в плоскости изображени  пред ставл ет собой в общем случае кривую второго пор дка, близкую к эллипсу

При этом развертка по строке осуществл етс  с помощью сканирующего элемента с посто нной угловой скоростью вращени  сОц, , а развертка по кадру - за счег поступательного перемещени  оптико-электронного прибора со скоростью W, Фоторегистрацй  полученных видеосигналов должна производитьс  синхронно и синфазно процессу формировани  исходного изображени . Однако эти синхронность и синфазность не всегда:могут быть обеспечены вследствие р да, технических причин (погрешность изготовлени  юстировки оптических деталей, произвольна  ориентаци  оптико-электронного прибора при формировании изображени  и т.До), что приводит к заметным геометрическим и  ркостным искажени , м получаемых изображений. Поэтому дл  повьш1ени  качества сканерных изображений осуществл ют их геометрическое преобразование к ортогональной проекции, Тое видеосигнал, соответствующий дуговому растру, трансформируют в видеосигнал, соответствующий линейно-строчному растру, образующему сетки с квадратными  чейками и. X Y путем интерпол ционного восстановлени  значений видеосигналов в узлах сетки. Использу  формулу линейной интерпол ции по стро ке (по оси Y) и по кадру(п6 оси Х), т.ео

Б„.. -ь (BKJ,J- BNJ. Y;l В + (В.,. - В , )К, Ь

х,1,, , ь; J

0

5

где N - номер видеосигнала в дуговой строке;

номер видеосигнала в ду- говом столбце; 1,2,.ф.п - номер видеосигнала в линейной строке; 1,2,о..1 - номер видеосигнала в линейном столбце; исходные видеосигналыJ преобразованные по строке видеосигналы; преобразованные по строке и по кадру видеосигналы;

L- 1

ti

u

xij

0

К,., KX;

5

К

V;

0

5

0

К.,

Л1

N;

L; где int

ut

N -коэффициенты интерпол ции по строке и по кадру соответственно , при этом

N; - int(N;)i L; - int(L;); ( -Cfo)/(Wtfut) + 1;

&X-,/(W TCK) + 1

начальный угол поворота сканера;

оператор выделени  целой части действительного числа;.

период квантовани  (выборки) видеосигналов; 1-е значение угла поворота сканирующего элемента; количество видеосигналов в строке исходного изображени  , причем

&t (И„ -l)j Х -2Lf,W/(tti);

;

arctg(),

2 З

где С, (a,,Y; + .} -К; С ( + )-R; Cj -Zo(a,,Y; + Y; R sincf - UX(i - 1); ЛХ; W(i - I)-Zo(a,,X,+a,,jY,4+ a,,Z. )/(аз, +

+ а„

X

R coscp; j Y, R sinLf; .

- 2

0)

Z - рассто ние от центра проек- таровани  до плоскости пред- метов;

Z - картинное рассто ние; 2 - коэффициент использовани  развертки;

ГА - матрица поворотов ОЭП

35

получим значение преобразованного видеосигнала В.., фоторегистраци  которого значительно проще, чем исходного . Поэтому преобразованное по 20 предпагаемому алгоритму и зарегист- .рированное изображение свободно от геометрических и  ркостных искажений, П1рисущих исходному изображению

Устройство работает следующим об- 25 разом.

В исходном состо нии в блоке 2 поочередно записан исходный фрагмент изображени  Счетчики 8 и 28 обнулены . Коммутаторы 3 и 26 и блок 4 зак- о рыты. Генератор 7 тактовых импульсов отключен, сдвиговые регистры 13 и 14, регистр 17 и кольцевые регистры 30

обнулены. В блоке 15 записан массив из п значений N;, В блоке 21 записан массив из п значений Kjc о В блоке 27 записан массив из п значений Д;,

При включении блока 2 на воспроизведение с его выхода построчно последовательно поэлементно на вход .,. коммутатора 3 поступают цифровые видеосигналы с частотой f в I/At, С второго выхода блока 2 строчные синхроимпульсы поступают через эле- йент 22 задержки на вход триггера 23, на второй вход элемента И 24;, на вход генератора 7 тактовых импульсов , который запускаетс  дл  формировани  п импульсов с частотой fg, благодар  чему обеспечиваетс  перезапись строки обработанного изображени - ,из коммутатора 26 в блок 25,на первый вход элементаИЛИ 12, с выхода которого они поступают на управл ющий вход блока 15, обеспечива  этим считывание из блока 15 и запись через первый вход сдвигового регистра 13 в его первый регистр значени  N), Выходные импульсы генератора 7 тактовых

0

5

35

0

5

о

.,.

импульсов поступают на вход счетчика 8, который подсчитывает количество поступивших импульсов i на вторые входы кольцевых регистров 30, обеспечива  сдвиг записанных там значений обработанного видеосигнала, на второй вход сдвигового регистра 14, обеспечива  задержку видеосигнала на период следовани  строки, и на вход блока 27 пам ти, благодар  чему осуществл етс  синхронизаци  поступлени  отсчета на входы ключей 31 и считывани  признаков соответстви  &; из блока 27 С выхода счетчика 8 текущее значение числа импульсов посто нно поступает на первый вход схемы 9 сравнени , 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,T.e, равный периоду следовани  двух видео- сигналов. На втором выходе формируетс  импульс половинной длительности, т.е. равный длительности периода следовани  одного видеосигнала, С перво-, го выхода схемы 9 сравнени  импульс поступает на управл ющий вход коммутатора 3 и открывает его на врем  длительности управл ющего импульса, т,ео на врем  периода следовани  двух видеосигналов (i-ro и (i+l)-ro), С выхода открытого ключа 31 видеосигналы В ,: и В последовательно поступают на первьй вход блока 4о С второго выхода схемы 9 сравнени  импульс поступает на вторые входы блока 4 и элемента ИЛИ 12 к на управл ющие входы сдвигового регистра 13 и блока 2I, обеспечива  считывание и запись очередного i-ro значени  коэффициента Kj; в регистр 17, Управ- л ющий импульс также обеспечивает сдвиг на один элемент содержимого сдвигового регистра 13, т,е, перезапись числа N с его первого регистра Бо второйо С выхода элемента ИЛИ 12 импульс поступает .на управл ющий вход блока 15, благодар  чему очередное значение - число N -. - считываетс  из блока 15 и записываетс 

в первый регистр сдвигового регистр 13, Происходит поступление управл ющего импульса на второй вход блока а второго видеосигнала Bj. -на второй выход блока 4, С .первого выхода блока 4 N;-й видеосигнал через элемент 1 задержки, задерживающий на период следовани  видеосигнала t, поступает через элемент 6 задержки, в котором задерживаетс  на врем  обработки видеосигналов в блоках 5 и 10, на первый вход сумматора 11 и на первый вход блока 5 вычитани  одновременно с поступлением на его второй вход -го видеосигнала Выходной сигнал (.-B;; )блока 5 вычитани  поступает на первый вход умножител  10, на второй вход которого поступает дробна  часть числа Wj ,Тое. коэффициент Ку, с второго выхода сдвигового регистра 13, Выходной сигнал (В,

, -В,

Ку,

Ni,, У«ножител  10 поступает на второй вход сумматора 11, где суммируетс  с соот ветствующим значением В|()., , С выхода сумматора 11 частично обработанный видеосигнал Ву поступает непосредственно на первый вход блока 16 вычитани  и через регистр 14,-в котором задерживаетс  на врем  периода следовани  строчных синхроимпульсов , т.е. на период следовани  строк изображени , на второй вход блока 16 вычитани , в котором вычис- л етс  значение (Ву. . - Ву,,, ), и через элемент 19 задержки где задерживаетс  на врем  обработки видеосигналов в блоках 16 и 18, и на второй вход сумматора 20 о С выхода блока 16 вычитани  видеосигнал (Ву. . - By.j ) поступает на первый вход умножител  18, на второй вход которого с выхода регистра 17 поступает i-e значение коэффициента К,(... Выходной сигнал (Ву. |. - By. |,) Ку. умножител  18 поступает на второй вход сумматора 20, где суммируетс  с соответствующим значением By.L.. С выхода сумматора 20 обрабо- танный видеосигнал By-- поступает на входы ключей 31. Код номера строки выходного изображени , соответствующий текущему значению обработанного видеосигнала, формируетс  в счетчике 28 на основе поступающего на его вход значени  Д; и текущего ;.значени  счетчика 28 и поступает на вход дешифратора 29, где преобразуетс  в позиционный код Значение 1 на J-M выходе, который соответствует номеру строки выходного изображени , дешифратора 29 открывает соответствующий ключ 31j и обеспечивает прохождение и запись преобразованного видеосигнала в j-й кольцевой регистр 30; о Поступивший видеосигнал записываетс  в первую  чейку регистра 30j и перемещаетс  по регистру 30: со скоростью поступлени  импульсов из генератора 7 тактовых импульсов Последн    чейка регистра 30; соединена с j-м входом коммутатора 26, поэтому видеосигнал, поступивший в j-й регистр 30 задерживаетс  на (J-K) периодов сканировани , где К - номер текущей обработанной дуговой строки исходного изображени  Таким образом, регистры 30 обеспечивают формирование строки выходного изображени  максимум за (т-1).периодов сканировани . После записи первой дуговой строки в регистры 30;( производитс  считывание первой строки выходного линейно-строчного изображени  из регистра 30. Считывание начинаетс  после прихода синхроим- пульса очередной строки, который нос. тупает на второй вход элемента И 24, Синхроимпульс первой строки, пройд  элемент 22 задержки, опрокидывает триггер 23, значение 1 на выходе которого после этого посто нно поступает на первый вход элемента И 24. Поэтому очередной синхроимпульс , поступивший на второй вход элемента И 24, проходит через него и поступает.на управл ющий вход коммутатора 26, который в этом случае соедин ет свой первый вход со своим выходом и подает на третий вход первого кольцевого регистра 30., сигнал 1. Благодар  этому обеспечиваетс  считывание содержимого именно с выхода первого кольцевого регистра 30 Во врем  считывани  первой строки выходного изображени  происходит распределение видеосигналов т-й дуговой строки в регистры После записи т-й дуговой строки с приходом очередного синхроимпульса строки на выходе элемента И 24 образуетс  1 и коммутатор 26 соедин ет второй вход со своим выходом, а также обеспечивает аналогично ранее описанному режиму работы считывание обработанных видeocи нaлoв из второго

1115257

кольцевого регистра (с его выхода), Во врем  считывани  второй строки обработанного изображени  происходит распределение (т-И)-й дуговой стро- с ки входного изображени  по регистрам , 30 и т,До

Форм у. л а изобретен и  

10

Устройство интерпол ции дл  отоб ажени  графической информации, со- еркащее первый блок пам ти, вход которого  вл етс  информационным входом устройства, первый выход сое- с

инен с информационным входом первого коммутатора, выход запускающих мпульсов устройства соединен с вхоом запуска генератора тактовых имульсов , с первым входом элемента ИЖ 20 входом второго блока пам ти, выход генератора тактовых импульсов соедиен со счетным входом счетчика, выход счетчика соединен с первым входом схемы сравнени , выход третьего бло- 25 ка па м ти соединен с .входом первого сдвигового регистра, первый выход которого соединен с вторым входом схемы сравнени , второй выход которой соединен с первым входом первого ум- jO ножител , первый выход схемы сравнени  соединен с управл ющим входом первого коммутатора, второй выход

схемы сравнени  соединен с управл ющим входом блока коммутаторов, вторым входом элемента ИЛИ, с управл ющим входом первого сдвигового регистра и с управл ющим входом четвертого блока пам ти, выход элемента I UM соединен с входом третьего бло- .Q ка пам ти, выход первого коммутатора соединен с информационным входом блока коммутаторов, первый выход блока коммутаторов соединен с входом , -первого элемента задержки, вто- «с рой выход блоки коммутаторов соеди- иен с первым входом первого блока вычитани , выход первого элемента задержки соединен с вторым входом первого блока вычитани  и с входом вто- 0 рого элемента задержки, выход первого блока вычитани  соединен с вторым входом первого блока умножени , выход первого блока умножени  соединен с первым входом первого суммато- 5 ра,, выход второго элемента задержки соединен с вторым входом первого сумматора , выход первого сумматора сое35

с

0

с

20

25 jO

.Q «с 0 5

35

1712

динен с первым входом второго блока вычитани , выход которого соединен с первым входом второго блока умножени  и с информационным входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, информационный выход вертого блока пам ти соединен с входом регистра, выход которого соединен с вторым входом второго умножител , выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, о т л и - чающеес  тем, что, с целью повышени  качества изображени  за счет устранени  геометрических и  р- костных искажений, в него введень второй сдвиговый регистр, четвертый элемент задержки, триггер, элемент И, второй коммутатор, п тый блок пам ти , кольцевой счетчик, дешифратор, т-ключей, т-кольцевых регистров, где га а+, а - число строк выходного изображени , причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом второго сдвигового регистра , с управл ющим входом п того блока пам ти и тактовыми входами т- кольцевых регистров, выход запускаю- ПД1Х импульсов первого блока пам ти соединен с входом четвертого, элемента задержки и первым входом элемента И, выход четвертого элемента задержки соединен с входом триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход элемента И соединен с входом второго коммутатора , выход которого соединен с входом второго блока пам ти, выходы группы второго коммутатора соединены с управ л ющими.входами m кольцевых регистров, информа ционные выходел которых соединены с входами второго коммутатора, выход п того блока пам ти соединен с входом кольцевого счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора , выходы дешифратора соединены с управл ющими входами m ключей, информационный выход второго сумматора соединен с информационными входами m ключей, выходы m ключей соединены с входами m кольцевых регистров, выход первого сумматора соединен с информационным входом второго сдвигового регистра, выход второго сдвигового регистра соединен с входом второго блока вычитани  и вторым входом третьего элемента задержки.

iJ

фиг.г

Claims (1)

1. Устройство интерполяции для отображения графической информации, содержащее первый блок памяти, вход которого является информационным входом устройства, первый выход сое.динен с информационным входом первого коммутатора, выход запускающих импульсов устройства соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, с первым входом элемента ИЛИ 20 и входом второго блока памяти, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика, выход счетчика соединен с первым входом схемы сравнения, выход третьего бло- 25 ка памяти соединен с.входом первого сдвигового регистра, первый выход которого соединен с вторым входом схемы сравнения, второй выход которой соединен с первым входом первого ум- jq ножителя, первый выход схемы сравнения соединен с управляющим входом первого коммутатора, второй выход •схемы сравнения соединен с управля: ющим входом.блска коммутаторов, вто•рым входом элемента ИЛИ, с управляющим входом первого.сдвигового ре- гистра и с управляющим входом четвер- того блока памяти, выход элемента ИЛИ соединен с входом третьего блока памяти, выход первого коммутатора соединен с информационным входом блока коммутаторов, первый выход блока коммутаторов соединен с входом -первого элемента задержки, второй выход блока коммутаторов соеданей с первым входом первого блока вычитания, выход первого элемента задержки соединен с вторым входом первого блока вычитания и с входом второго элемента задержки, выход первого блока вычитания соединен с вторым входом первого блока умножения, выход первого блока умножения соединен с первым входом первого суммато- $$ ра, выход второго элемента задержки соединен с вторым входом первого сумматора, выход первого сумматора сое

   17 12 динен с первым входом второго блока вычитания, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения и с информационным входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, информационный выход четвертого блока памяти соединен с входом регистра, выход которого соединен с вторым входом второго умножителя, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения качества изображения за счет устранения геометрических и яркостных искажений, в него введень: второй сдвиговый регистр, четвертый элемент задержки, триггер, элемент И, второй коммутатор, пятый блок пат мяти, кольцевой счетчик, дешифратор, щ-ключей, m-кольцевых регистров, где ш = а+1, а - число строк выходного изображения, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом второго сдвигового регистра, с управляющим входом пятого блока памяти и тактовыми входами πιкольцевых регистров, выход запускающих импульсов первого блока памяти соединен с входом четвертого, элемента задержки и первым входом элемента И, выход четвертого элемента задержки соединен с входом триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход элемента И соединен с входом второго коммутатора, выход которого соединен с входом второго блока памяти, выходы группы второго коммутатора соединены с управ — ляющими.входами m кольцевых регистров, информационные выходы которых соединены с входами второго коммутатора, выход пятого блока памяти соединен с входом кольцевого счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, выходы дешифратора соединены с управляющими входами щ ключей, информационный выход второго сумматора соединен с информационными входами m ключей, выходы m ключей соединены с входами m кольцевых регистров, выход первого сумматора соединен с информационным входом второго сдвигового регистра, выход второго сдвигового регистра соединен с входом второго блока вычитания и вторым входом третьего элемента задержки.