SU440681A1 - Устройство дл считывани графических изображений - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области автоматического распознавани  графических образцов и может найти применение в автоматах считывани  и кодировани  машиностроительных чертежей и других графических изображений линейчатой структуры.

Известные устройства дл  считывани  графических изображений, содержащие электронно-оптический преобразователь, соединенный с видеоусилителем, и блок разверток, имеют низкую помехоустойчивость.

Цель изобретени  - уменьшение вли ни  помех, имеющих место вне зоны образа, путем автоматического выделени  его границ и последующего ограничени  зоны полезного считывани  их пределами.

Предлагаемое устройство отличаетс  от известных тем, что дополнительно содержит блок управлени  анертурой, схему формировани  сигнала начала зоны изображени , блок формировани  конца зоны изображени  и селектор видеоимпульсов, причем выход блока управлени  анертурой соединен с электроннооптическим преобразователем, а вход - с выходом блока формировани  сигнала начала зоны изображени . Вход блока формировани  сигнала конца зоны изображений соединен с выходом блока формировани  сигнала начала зоны изображени , а выход - с входом селектора видеоимпульсов;

блок управлени  апертурой предложенного устройства состоит из генератора синусоидальных колебаний, фазовращател , двух переключателей и триггера, причем генератор

подключен к входу первого и через фазовращатель к входу второго переключател , управл ющие входы которых соединены с единичным выходом триггера, нулевой вход которого св зан с первым, а единичный - со вторым входом блока управлени  апертурой;

блок формировани  сигнала конца зоны изображени  содержит линию задерж;ки, вход которой соединен с соответствующей клеммой

этого блока, два триггера, которые нулевыми входами соединены с выходами линии задержки , единичный вход первого триггера соединен с входом блока формировани  сигнала конца зоны изображени , две схемы «И, одни входы которых соединены с выходами триггеров, другие - с выходной клеммой масштабных имп)льсов, два счетчика, вход первого соединен с входом первой схемы «И, две линии задержки, вход первой из которых соединен

С выходом первого счетчика, а вход второй соединен с выходом первой линии задержки, схему передачи кода, один вход которой соединен с выходом первой линии задержки, а второй - с выходом второго счетчика, а выход - с входом первого счетчика. На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства дл  считывани  графических изображений линейчатой структуры; на фиг 2 - функциональна  схема блока управлени  апертурой; на фиг. 3 - схема образовани  телевизионного растра в предлагаемом устройстве; на фиг. 4 - временные диаграммы напр жений на выходах основных его элементов. Функциональна  схема устройства (см. фиг. 1) содержит объектив 1, электронно-оптический преобразователь 2, видеоусилитель 3, блок разверток 4, блок 5 управлени  апертурой , схему 6 формировани  сигнала начала зоны образа, блок 7 формировани  сигнала конца зоны образа и селектор 8 видеоимпульсов образа. С помощью объектива 1 на светочувствительной поверхности электронно-оптического преобразовател  2 строитс  оптическое изображение образа. Электронно-оптический преобразователь осуществл ет построчное считывание оптического изображени  и преобразование  ркости точек образа в видеосигнал. Видеоусилитель 3 обеспечивает размах видеосигнала , необходимый дл . нормальной работы схемы 6 формировани  сигнала начала зоны образа и селектора 8 видеоимпульсов образа. Видеоусилитель 3 своим входом соединен с выходом электронно-оптического преобразовател  2. Блок разверток 4 предназначен дл  формировани  телевизионного . растра с линейнострочным законом чередовани  элементов изображени  в процессе их считывани . Своим выходом он подключен к отклон ющей системе электронно-оптического преобразовател  2. Блок управлени  5 апертурой служит дл  формировани  микрокольцевой развертки и может быть включен импульсом начала строки (НС) и выключен импульсом начала зоны образа (НЗО). Как и блок разверток 4, блок 5 своим выходом подключен к отклон ющей Системе электронно-оптического преобразовател  2. Первый вход блока 5 св зан с клеммой импульсов начала строки, а второй вход - с выходом схемы 6 формировани  сигнала начала зоны образа. Схема 6 предназначена дл  автоматического определени  начала зоны образа. Она содержит последовательно включенные фильтр нижних частот ФНЧ 9 (интегрирующую цепочку ) и пороговое устройство (триггер Шмидта ) 10, причем вход ее св зан с выходом видеоусилител  3. Посто нна  времени фильтра нижних частот выбираетс  таким образом, что сигнал на входе триггера Шмидта 10 достигает максимального значени  лишь при пересечении лучом, не менее 3-5 линий образа. При этом уровень порогового напр жени  триггера Шмидта 10 устанавливаетс  равным 0,7-|-0,9 максимальной амплитуды видеосигнала . Блок 7 служит дл  автоматического определени  конца зоны образа и состоит из двух счетчиков И и 12 со схемой 13 передачи кода двух триггеров 14 и 15, двух схем «И 16 и 17 и трех линий задержки 18, 19 и 20, причем нулевой вход триггера 15 подключен к выходу триггера Шмидта 10 схемы 6 формировани  начала зоны образа; единичный вход триггера 15 через линию задержки 20 подсоединен к входу блока управлени  5 апертурой и выходной клемме импульсов начала строки, а также к единичному входу триггера 14, единичным выходом соединенного с управл ющим входом схемы «И 16, импульсный вход которого св зан с клеммой масштабных импульстов (МИ) и с импульсным входом второй схемы «И 17, выход которой подключен к суммирующему входу счетчика 12. Выход счетчика 12 через схему 13 передачи кода соединен с установочным входом второго счетчика И, суммирующим входом подключенного к выходу схемы «И 16, а выходом - к собственному входу установки в нулевое состо ние , к нулевым входам триггера 14 и триггера 21 селектора 8 и через линию задержки 18 - к управл ющему входу схемы передачи кодов 13 и к входу линии задержки 19, выходом св занной с входом установки в нулевое состо ние счетчика 12. Селектор 8 видеоимпульсов образа предназначен дл  автоматического выделени  в кажДой строке видеоимпульсов, возникающих лишь в зоне образа, и содержит триггер 21 и схему «И 22, причем единичный вход триггера 21 св зан с нулевым входом триггера 15 блока 7 формировани  сигнала конца зоны образа и входом блока 5 управлени  апертурой и подключен к выходу триггера Шмидта 10, а единичный выход триггера 21 св зан с входом схемы «И 22, импульсным входом подключенной к выходу видеоусилител  3. Функциональна  схема блока 5 управлени  апертурой (см. фиг. 2) содержит генератор 23 синусоидальных колебаний частоты, в 50-100 раз превышающий частоту строк блока разверток 4, фазовращатель 24, поворачивающий фазу колебаний генератора 23 на 90°, два переключател  (электронных коммутатора) 25 и 26 и триггер 27, причем генератор 23 подключен к входу переключател  25, и через фазовращатель - к входу переключател  26, управл ющие входы этих переключателей соединены с единичным выходом триггера 27, единичный вход которого подключен к входой клемме импульсов начала строки, а нуевой - к выходу Шмидта 10. Выходы Y к X переключателей 25 и 26  вл ютс  выходами лока 5 управлени  апертурой. При включеии переключателей 25 и 26 триггером 27 в тклон ющеи системе электронно-оптического реобразовател  создаетс  вращающеес  отлон ющее поле. При включении переключателей 25 и 26 риггером 27 на выходной клемме / переклюател  25 устанавливаетс  нулевой потенциал, на выходной клемме X переключател  26отенциал равный напр жению /см. Пол рность и величину напр л ени  смещени  f/см выбирают таким образом, чтобы нри включении микрокольцевой развертки (выключении переключателей 25 и 26 импульсом начала зоны образа) сканирующий луч возвратилс  к истинному началу зоны образа (см. фиг. 3 и 4), т. е. переместилс  в сторону, обратную направлению сканировани  в данной строке.

Дл  исключени  посто нной, ошибки, котора  могла бы возникнуть в счетчиках 11 и 12 вследствие того, что истинное начало зоны образа Б каждой строке не соответствует временному положению импульсов начала зоны образа (импульсы начала зоны образа запаздывают на врем , необходимое дл  накоплени  в ФНЧ 9 уровн  напр жени , равного напр жению срабатывани  триггера Шмидта 10), в блок 7 формировани  импульсов конца зоны образа введена лини  задержки 20. При отсутствии линии задержки 20 в счетчиках 11 и 12 происходило бы накопление масштабных импульсов, соответствующее временному положению импульсов начала зоны образа, а не истинному положению начала этой зоны. Длительность задержки линии задержки 20 равна времени, необходимому дл  накоплени  в ФНЧ 9 уровн  напр жени , равного напр жению срабатывани  триггера Шмидта 10.

На фиг. 3 кроме дактилоскопического образа изображены фиксирующа  рамка 28, служебный знак 29, 1, (t-|-l), и (f+2) строки сканировани  30, 31, 32; точка 33, соответствующа  моменту срабатывани  триггера Шмидта 10 схемы 6 формировани  сигнала начала зоны образа в f-ой строке 30, и точка 34, соответствующа  местоположению сканирующего луча в момент подключени  напр жени  f/cM. (см. фиг. 2).

На фиг. 4 изображены диаграммы напр жений: и (f) на входной клемме ИМПУЛЬСОВ начал  строк, Uz{i на выходе видеоусилител  3, на выходе ФНЧ 9, порогового напр жени  f/.i триггера Шмидта 10, напр жений f/sfO на выходе триггера Шмидта 10 и Г7в(0 на единичном выходе триггера 27 блока 5 управлени  апертурой, напр жени  U7(f строчной развертки электронно-оптического преобразовател  2 и напр жени  f/sfO на выходе схемы «И 22 селектора 8 видеоимпульсов собраза.

Предлагаемое устройство работает следуюН1ИМ образом.

В момент времени f (см. фиг. 4) ИМПУЛЬС начала г-ой строки НС поступает на блок 5 управлени  апертурой и залает считывающему ЛУЧУ увеличенную анептуру (эффективный диаметп луча при этом выбипаетс  так. чтобы на плошади одновременно могло .размептатьс  3-5 папилл рных лин й образа). Увеличение апертуры луча может быть ДОСТИГНУТО за счет его расфокусировки или путем ппидани  сфокусированному ЛУЧУ микрокольцевого движени . Первый способ увеличени  апертуры луча целесообразно использовать в электронно-оптических преобразовател х с

электростатической фокусировкой. Однако этим преобразовател м присуща низка  разрешающа  снособность, что ограничивает их применение. При электромагнитном управлеНИИ апертурой процесс расфокусировки луча будет весьма инерционным. Второй способ увеличени  эффективной апертуры луча  вл етс  унпверсальным и обеспечивает высокую скорость управлени  апертурой при любом тине фокусирующей системы, поэтому все дальнейшее описание работы устройства будет приведено дл  случа , когда увеличение апертуры получаетс  за счет применени  микрокольпевой развертки сканирующего луча.

В результате одновременного воздействи  на отклон ющую систему электронно-оптического преобразовател  напр жений кольцевой и линейно-строчной разверток вращающийс  по кольцу сканирующ,ий луч начнет линейно

перемещатьс  вдоль строки считывани  (см. фиг. 3). Через временный интервал, обз словленный линией задержки 20, импульс начала 1-ой строки устанавливает триггеры 14 и 15 в единичное состо ние, а перепады напр жений

на единичных выходах этих триггеров открывают схемы «И 16 и 17 и в счетчиках 11 п 12 начинаетс  накопление масштабных импульсов . Причем, счетчик 12 начинает подсчет импульсов с нулевого состо ни , а счетчик 11 -

с числа а масштабных ИМПУЛЬСОВ, соответствующего положени  границы образа в предыдущей (г-1)-й строке относительно начала этой строки. При перемещении сканирующего луча от

начала строки до захода в ЗОНУ образа возможны пересечени  им фиксирующей рамки, различных точек и одиночных линий, не несуШ .ИХ информацию об образе. Вследствие модул ции сканирующего луча кольцевой разверткой врем  считывани  потенциального рельефа с элементами дтищени передающей трубки, при использовании последней в качестве преобразовател  2, уменьшаетс , т. е. возникает эффект увеличени  апертуры и амплитуда видеосигпала от одиночных линий и т. п. помех зпачительно падает.

Таким образом, модул ци  луча с линейнострочным сканированием кольцевой разверткой равносильна расфокусировке сканирующего луча. При этом максимальна  амнлитуда видеосигнала на выходе электронно-оптического преобразовател  2 может быть достигнута прн пересечении нескольких р дом расположенных линий дактилоскопического образа. Этот вывод справедлив дл  высоких частот строчной развертки, при которых обеспечиваетс  оптимальна  разрешающа  способность электронно-оптического поеобразовател . При низких частотах строчной

развертки дл  получени  того же эффекта необходимо примен ть в канале видеосигнала ФИЛЬТР нижних частот. Тогда при пересечении сканирующим лучом одиночных линий, точек и т. п. помех попспады напр жений на

выходе ФНЧ 9, соответствующие видеоимпульсам от этих помех, будут по амплитуде меньше порогового напр жени  t/4 триггера Шмидта 10. Когда же сканирующий луч войдет микрокольцевой разверткой в зону образа, частота видеоимпульсов на выходе видеоусилител  3 резко повыситс , амплитуда сигнала на выходе фильма нижних частот 9 превысит уровень порогового напр жени  С/4 и на выходе триггера Шмидта 10 возникает перепад напр жени  (см. диаграмму напр жени  Uz(t, который включает микрокольцевую развертку в дальнейшее сканирование пол  считывани  только линейной разверткой.

Вследствие того, что срабатывание триггера Шмидта 10 происходит не на истинной границе отпечатка, а уже в его зоне (точка 33 на фиг. 3), часть линий отпечатка линейной разверткой не будет считыватьс . Дл  устранени  этого недостатка в момент отключени  микрокольцевой развертки в канал X строчного отклон ющего напр жени  через переключатель 26 подаетс  напр жение смещени  t/cM, в результате чего луч из точки 33 переместитс  скачком в точку 34, из которой начнетс  линейна  развертка. Введение напр жени  смещени  обеспечивает вклгочение линейной развертки на истинной границе образа (точка 34).

Перепад напр жени  на выходе триггера Шмидта 10 установит также триггер 21 в единичное , а триггер 15 - в нулевое состо ние. При этом откроетс  схема «И 22. На выход устройства начнут поступать видеоимпульсы образа t/7(t), а схема «И 17 закроетс . В результате в счетчике 12 зафиксируетс  число масштабных импульсов, соответствующее положению начала зоны образа t-ой строке относительно начала этой строки.

В счетчике 11 будет продолжатьс  накопление масштабных импульсов до его переполнени . Емкость счетчика 11 равна числу масштабных импульсов, соответствующих длине строки. Переполнение этого счетчика происходит в момент нахождени  сканирующего луча на границе конца зоны образа в данной строке (точка 35 на фиг. 3), так как в начале строки в нем было зафиксировано число а, соответствующее началу зоны образа в предыдущей строке.

Импульс переполнени , формируемый на выходе счетчика 11, установит в нулевое состо ние триггеры 14, 21 и счетчик 11. При этом схемы «И 22 закроютс , прекратитс  поступление масштабных импульсов в счетчик И, а видоимпульсы, которые могут возникнуть вне зоны образа, не пройдут на выход устройства. Кроме того, импульс переполнени  счетчика 11 через линию задержки 18 поступит на схему передачи кода 13 и код в, соответствующий началу зоны образа в f-й строке , из счетчика 12 будет передан в счетчик 11 и теперь будет соответствовать коду конца зоны образа в (г+1)-й строке. Далее импульс переполнени  с выхода задержки 18 поступает через линию задержки 19 на вход

установки и ноль счетчика 12 и тем самым подготавливает устройство к считыванию информации в следующей (1+1)-й строке.

Таким образом, на выходе схемы «И 22, а

значит и на выходе устройства дл  автоматического считывани  графических изображений линейчатой структуры, формируетс  отселектированна  последовательность видеоимпульсов , соответствующа  считыванию образа линейной разверткой лишь в пределах зоны образа. При этом устройство обладает существенным быстродействием, так как скорость движени  луча по строке как в зоне образа , так и вне ее, остаетс  одинаковой, и

высокой точностью определени  начала и конца зоны образа.

Предмет изобретени 

Claims (3)

1. Устройство дл  считывани  графических изображений, содержащее электронно-оптический преобразователь, соединенный с видеоусилителем , и блок разверток, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  вли ни  помех, оно содержит блок управлени  апертурой, схему формировани  сигнала начала зоны изображени , блок формировани  конца зоны изображени  и селектор видеоимпульсов , причем выход блока управлени  апертурой соединен с электронно-оптическим преобразователем, а вход - с выходом блока формировани  сигнала начала зоны изображени , вход блока формировани  сигнала

конца зоны изображени  соединен с выходом блока формировани  сигнала начала зоны изображени , а выход - с входом селектора видеоимпульсов.

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок управлени  апертурой состоит из генератора синусоидальных колебаний, фазовращател , двух переключателей и триггера , причем генератор подключен ко входу первого и через фазовращатель ко входу второго переключател , управл ющие входы которых соединены с единичным выходом триггера, нулевой вход которого св зан с первым, а единичный - со вторым входом блока управлени  апертурой.

3. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок формировани  сигнала конца зоны изображени  содержит линию задержки , вход которой соединен с соответствующей клеммой блока, два триггера, которые нулевыми входами соединены с выходами линии задержки, единичный вход первого триггера соединен с входом блока формировани  сигнала конца зоны изображени , две схемы «И, одни входы которых соединены с выходами триггеров, другие - с выходной клеммой масштабных импульсов, два счетчика, вход первого соединен с выходом первой схемы «И,

две линии задержки, вход первой из которых соединен с выходом первого счетчика, а вход второй соединен с выходом первой линии задержки , схему передачи кода, один вход которой соединен с выходом первой линии задержки , а второй вход - с выходом второго счетчика , а выход - с входом первого счетчика.

Фиг 2

31

nR

иг.5