Пристрій для зчитування й обробки зображень

1. Пристрій для зчитування й обробки зображень, що містить фотоелектричний перетворювач у вигляді прямокутної матриці з M*N ємнісних фотоелементів із зарядовим зв'язком, блок керування рядковими шинами, виходи якого з'єднані з відповідними рядковими шинами фотоелектричного перетворювача, блок ключів, що містить N ключів, вихід кожного з яких з'єднаний з відповідною стовбцевою шиною фотоелектричного перетворювача, а перший і другий входи - відповідно із шиною нульового потенціалу і з шиною опорної напруги, причому кожен ємнісний фотоелемент фотоелектричного перетворювача підключений своїми електродами до відповідної йому рядкової і стовбцевої шини, який відрізняється тим, що він додатково містить блок проектування зображення, оптичний затвор, вхід якого оптично з'єднаний з виходом блока проектування, а вихід - з фотоелектричним перетворювачем, утворювач імпульсів запуску, вхід якого є входом запуску пристрою, перший елемент затримки, вхід якого з'єднаний з виходом утворювача імпульсів запуску, а ви хід - з керуючим входом оптичного затвора, перший елемент АБО, перший і другий входи якого зв'язані з входом скидання і виходом утворювача імпульсів запуску відповідно, а вихід підключений до входу скидання блока керування рядковими шинами і першим керуючим входом блока ключів, генератор тактових імпульсів, керований ключ, інформаційний вхід якого підключений до виходу генератора тактових імпульсів, лічильник імпульсів, лічильний вхід якого з'єднаний з виходом керованого ключа, другий елемент затримки, вхід якого підключений до виходу першого елемента затримки, другий і третій елементи АБО, перші входи яких з'єднані з виходами першого і другого елементів затримки відпо 2 (19) 1 3 38532 4 вихід якого є виходом аналізатора, а перший, другий і третій входи з'єднані з виходом елемента І НІ, із прямим виходом другого D-тригера цього аналізатора і з тактовим входом блока, другі входи всіх елементів АБО з'єднані з керуючим входом блока, при цьому в кожному j-му логічному аналізаторі перший вхід елемента І-НІ і перші входи першого і другого елементів АБО з'єднані відповідно з прямими виходами другого, третього і першого D-тригерів сусіднього (j-l)-гo логічного аналізатора, а виходи першого і другого елементів АБО підключені до другого і третього входів елемента ІНІ, четвертий і п'ятий входи елемента І-НІ з'єднані з прямими виходами перших і третього D-тригерів цього ж логічного аналізатора, перші входи третього і четвертого елементів АБО і восьмий вхід елемента І-НІ з'єднані з прямими виходами відповідно першого, третього і другого D-тригерів сусіднього (j+l)-гo логічного аналізатора, а шостий і сьомий входи елемента І-НІ - з виходами третього і четвертого елементів АБО. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що блок керування рядковими шинами містить (М+1)розрядний регістр, що зрушує, вхід скидання, вхід запису в молодший розряд і тактовий вхід якого з'єднані відповідно з входом скидання, входом початкової установки і тактовим входом блока керування рядковими шинами, М елементів І, М елементів АБО, М ключових елементів і інвертор, вихід кожного і-го розряду зсувного регістра, за винятком молодшого, з'єднаний з першим входом відповідного і-го елемента І, ви хід якого підключений до першого входу відповідного і-го елемента АБО, до виходу якого приєднаний керуючий вхід відповідного і-го ключового елемента, вихід якого є і-м виходом блока керування рядковими шинами, при цьому другі входи всі х елементів І підключені до виходу інвертора, вхід якого з'єднаний з тактовим входом блока керування рядковими шинами, другі входи всі х елементів АБО з'єднані з входом скидання блока керування рядковими шинами, а перший і другий входи кожного ключового елемента з'єднані відповідно із шиною напруги збереження і із шиною нульового потенціалу. Корисна модель відноситься до автоматики й обчислювальної техніки і призначена для використання в системах те хнічного зору промислових роботів. Відомий пристрій для виділення контуру зображень, який містить двухвходові елементи антиспівпадання, розміщені між фоточутливими елементами, причому елементи АБО розміщені між елементами антиспівпадання, а вихід кожного фоточутливого елемента матриці з'єднаний з відповідними входами елементів антиспівпадання, суміжних з даним фото чутливим елементом, входи кожного елемента АБО підключені до входів елементів антиспівпадання, суміжних з даним елементом АБО [А.с. СССР, №1008757, опубл. в Б.І., 1983, №12, МПК G06К 9/00]. Недоліком даного пристрою є його складне конструктивне виконання, а також значні апаратні затрати на виконання пристрою. Найбільш близьким до пропонованого за технічною суттю є пристрій для виділення контуру зображень, який містить матрицю, яка включає фоточутли ві приймачі, логічні елементи І, АБО, НЕ, при чому кожний фоточутливий приймач матриці з'єднаний з відповідним логічним елементом матриці перших і других логічних елементів НЕ, а кожний другий логічний елемент НЕ матриці з'єднаний з входами відповідних першого і другого логічних елементів І, ви хід кожного з логічних елементів І з'єднаний з відповідним логічним елементом АБО, при цьому вхід кожного першого логічного елемента АБО підключений до входу др угого, перші логічні елементи НЕ кожного стовпця матриці з'єднані з відповідними першими логічними елементами І [А.с. СССР, №1403080, опубл. в Б.И., 1988, №22, МПК G06К 9/00]. Недоліком даного пристрою є обмежена область застосування, оскільки він дозволяє виділяти лише вертикальну границю переднього фронту зображення, тобто не дозволяє виділяти контур по всьому периметру зображення. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою для зчитування та обробки зображень за рахунок апаратної реалізації операцій виділення контуру зображень. Поставлена мета досягається тим, що в пристрій, який містить фотоелектричний перетворювач на М х N елементів, блок управління його рядковими шинами і блок ключів, додатково введені блок проеціювання зображень, оптичний затвор, формувач імпульсів запуску, елементи затримки, елементи АБО, блок комутаторів, блок логічних аналізаторів, комутатор, блок пам'яті і лічильник, а також тим, що блок логічних аналізаторів містить N логічних аналізаторів, кожний з яких включає три D-тригери, чотири елементи АБО, елемент І – НІ й елемент І, а блок управління рядковими шинами містить М+1 - розрядний зсувний регістр, М елементів І, АБО, М - ключових елементів і інвертор. На Фіг.1, 2 представлена функціональна схема пристрою для зчитування й обробки зображень; на Фіг.3 - схема одного логічного аналізатора блоку аналізаторів; на Фіг.4 - окіл 3x3 з позначенням логічних змінних, відповідних елементів зображення; на Фіг.5 - функціональна схема одного з варіантів блоку управління рядковими шинами; на Фіг.6 часові діаграми сигналів, що пояснюють роботу пристрою. Пристрій (Фіг.1, 2) містить блок 1 проектування зображення, оптичний затвор 2, фотоелектричний перетворювач 3 у вигляді прямокутної матриці ємнісних фо тоелементів з переносом заряду з М рядків і N стовпців, кожен елемент 4, якої складається з двох МДН - конденсаторів 5 і 6, між якими існує зарядовий зв'язок, причому електрод першого МДН - конденсатора 5 з'єднаний з відповідною рядковою шиною 7, а другого МДН - конденсатора 6 - з відповідною стовбцевою шиною 8, блок 9 керованих ключів, який має N ключів 10 1 - 10N, блок 11 управління рядковими шинами, блок 12 компа 5 38532 раторів, який складається з N компараторів 13 1 13N, блок 14 логічних аналізаторів, що містить N логічних аналізаторів, 151 - 15N, комутатор 16, блок 17 пам'яті, утворювач 18 імпульсів запуску, перший 19, другий 20, третій 21 і четвертий 22 елементи АБО, генератор 23 тактових імпульсів, керований ключ 24, лічильник 25 імпульсів, перший 26, другий 27 і третій 28 елементи затримки, вхід 29 початкового запуску, вхід 30 повторного запуску, вхід 31 скидання, вхід 32 установки порога бінаризації, вхід 33 завдання виду околу, груп у 34 виходів сигналів бінарного силуету, ви хід 35 сигналу "Кінець циклу", ви хід 36 пристрою. Входом пристрою є оптичний вхід блоку 1 проектування зображень, вихід якого через оптичний затвор 2 оптично з'єднаний із входом фотоелектричного перетворювача 3. Кожна клітинка 4 фотоприймальної матриці 3 містить два МДНконденсатори 5 і 6, між якими є зарядовий зв'язок. Між сусідніми клітинками матриці зарядовий зв'язок відсутній. Електрод МДН-конденсатора 5 клітинки 4ij з'єднаний з і-ю рядковою шиною 7i, а електрод МДН-конденсатора 6 клітинки 4 - з j-й стовбцевою шиною 8j. Кожна стовбцева шина 8j підключена до виходу j-гo ключа 10j, який входить в блок 9 управління ключів, і до входу j-гo компаратора 13j блоку 12 компараторів. При цьому стовбцеві шини матриці 3 є плаваючими. Перший контакт кожного ключа 10 з'єднаний із шиною 37 нулевого потенціалу, а др угий - із шиною 38 опорної напруги так, що ключ може знаходитися в одному з трьох станів: або вихід з'єднаний із шиною 37 нулевого потенціалу, або із шиною 38 опорного потенціалу, або ключ розімкнутий. Кожна і-та рядкова шина 7і фотоприймальної матриці 3 підключена до і-го виходу блоку управління рядковими шинами 11. Вихід кожного компаратора 13j блоку 12 з'єднаний із входом і-го логічного аналізатора 15j блоку 14 аналізаторів і з j-м виходом у гр упі 34 виходів сигналів бінарного силуету. Вхід 39 опорної напруги блоку 12 компараторів з'єднаний із входом 32 установки порога бінаризації, і до нього підключені входи опорної напруги всі х компараторів 131 - 13N. Вихід кожного логічного аналізатора 15j блоку 14 з'єднаний з j-м входом управління 40j комутатора 16, а керуючий вхід 41 блоку 14 аналізаторів підключений до входу 33 завдання виду околу. Кожен вихід 42j комутатора 16 з'єднаний з відповідної j-м входом блоку 17 пам'яті, вихід якого є виходом 36 пристрою. Вхід утворювача 18 імпульсів запуску підключений до входу 29 початкового запуску пристрою, а його вихід з'єднаний з одним входом елемента АБО 19 і з входом елемента 26 затримки, вихід якого з'єднаний з першим входом елемента АБО 20, із входом елемента 27 затримки, з першим входом елемента АБО 22 і з входом управління 43 оптичного затвора 2. Інший вхід елемента АБО 19 з'єднаний із входом 31 скидання пристрою, до якого підключені також другий вхід елемента АБО 22 і вхід 44 скидання блоку 17 пам'яті. Вихід елемента АБО 19 з'єднаний із входом 45 скидання блоку 11 управління рядковими шинами і з першим керуючим входом 46 блоку 9 ключів. Вхід 30 повторного запуску пристрою з'єднаний із другими входами 6 елементів АБО 21 і 20 і з третім входом елемента АБО 22, вихід якого зв'язаний із входом 47 скидання блоку 14 аналізаторів. Вихід елемента АБО 20 підключений до входу 48 початкової установки блоку 11 управління рядковими шинами. Вихід генератора 23 тактових імпульсів підключений до входу керованого ключа 24, вихід якого зв'язаний з підрахунковим входом 49 лічильника імпульсів 25. Перший керуючий вхід 50 ключа 24 і вхід 51 скидання лічильника 25 з'єднані з виходом елемента АБО 21. Перший ви хід 52 лічильника 25 підключений до інформаційного входу 53 комутатора 16, а його другий ви хід 54 - до другого керуючого входу 55 ключа 24 і до виходу 35 сигналу "Кінець циклу". Вихід ключа 24 з'єднаний з тактовим входом 56 блоку 11 управління рядковими шинами, з другим керуючим входом 57 блоку 9 ключів і з входом елемента 28 затримки, вихід якого підключений до тактових керуючи х входів 58 і 59 відповідно блоку 14 аналізаторів і блоку 17 пам'яті. Вхід 60 блоку 11 управління рядковими шинами з'єднаний із шиною напруги зберігання Uзб . Логічний аналізатор 15 блоку 14 (Фіг.3) містить перший 611 другий 612 і третій 613 D-тригери, чотири елементи АБО 621 - 624, елемент І-НІ 63 і елемент І 64. Інформаційний D-вхід тригера 611 є входом логічного аналізатора (він підключається до виходу відповідного компаратора 13 блоку компараторів), а його прямий вихід з'єднаний з Dвходом тригера 612 і з одним із входів елемента ІНІ 63. R-входи установки нуля тригерів 611 - 613, з'єднані з входом 47 скидання блоку аналізаторів. Вихід елемента І-НІ 63 з'єднаний з першим входом елемента І 64, вихід якого є виходом логічного аналізатора. Другий вхід елемента І 64 з'єднаний із прямим виходом тригера 612, до якого підключений також D-вхід тригера 613. Третій вхід елемента І 64 з'єднаний з тактовим входом 58 блоку аналізаторів, до якого приєднані також синхронізуючі Свходи тригерів 611 - 613. Другі входи елементів АБО 621 - 623 об'єднані і підключені до керуючого входу 41 блоку аналізаторів. В аналізаторі 151 перший вхід елемента І-НІ 63 з'єднаний із прямим виходом D-тригера 612, сусіднього аналізатора 15j1 другий вхід - з виходом елемента 62 1, третій вхід - з виходом елемента АБО 622, четвертий вхід - із прямим виходом D-тригера 613 цього ж аналізатора, п'ятий вхід - із прямим виходом D-тригера 611, цього ж аналізатора, шостий вхід - з виходом елемента АБО 623, сьомий вхід - з виходом елемента АБО 624, восьмий вхід - із прямим виходом Dтригера 612 сусіднього логічного аналізатора 15j+1. При цьому перші входи елементів 621, і 622 аналізатора 15j з'єднані відповідно з прямими виходами тригерів 611 і 613 сусіднього логічного аналізатора 15j-1, а перші входи його елементів 62 3 і 624, з'єднані відповідно з прямими виходами D-тригерів 61 1 і 613 сусіднього логічного аналізатора 15j+1. Блок 11 управління рядковими шинами (Фіг.5) містить зсувний регістр 65 на М+1 розрядів, М елементів І 661 - 66m, M елементів АБО 671 - 67m, M ключови х елементів 681 - 68m, інвертор 69. Вхід 70 скидання регістра 65 підключений до входу 45 скидання блоку управління рядковими шинами, до якого приєднані також другі входи всіх елементів 7 38532 АБО 671 - 67m. До входу 48 початкової установки блоку 11 підключений вхід 71 запису в молодший (нульовий) розряд регістра 65, а до третього входу 56 - тактовий вхід 72 регістра 65 і вхід інвертора 69. Вихід 73 кожного і-го розряду регістра 65, починаючи з першого 731, з'єднаний з першим входом і-го елемента І 661, при цьому вихід 730 нульового розряду залишається незадіяним. Другі входи всі х елементів І 661 з'єднані з виходом інвертора 69, а вихід кожного елемента І 66 з'єднаний з першим входом відповідного елемента АБО 67i. Вихід кожного елемента АБО 67i підключений до керуючого входу 74i і-го ключового елемента 68i вихід якого є і-м виходом блоку 11, до якого підключається рядкова шина 8i фотоприймальної матриці. Перший і другий входи кожного ключового елемента 68, з'єднані відповідно з входом 60 блоку 11, що підключений до шини напруги збереження Uзб , і із шиною 37 нульового потенціалу. Пристрій працює наступним чином. Блок 1 проектування зображень формує світловий потік оброблюваного зображення, що надходить на оптичний затвор 2, який знаходиться в закритому стані у відсутності напруги на керуючому вході 43. Тому світловий потік зображення не проходить через затвор 2. Для запуску пристрою подається сигнал (наприклад, імпульс напруги) на вхід 29 початкового запуску, звідки він проходить на вхід формувача 18 імпульсів запуску. При цьому формувач 18 виробляє прямокутний імпульс напруги тривалістю Тзат, що надходить на вхід елемента 26 затримки і на вхід 45 скидання блоку 11 управління рядковими шинами і на перший керуючий вхід 46 блоку 9 ключів. Це призводить до того, що блок 11 управління рядковими шинами встановлює нульову напругу на всіх рядкових шинах 71 - 7m, а ви ходи ключів 101, - 10n з'єднуються на час імпульсу запуску Тзат з шиною 37 нульового потенціалу, так що на всіх стовбчикових шинах 81 8n також встановлюється нульовий потенціал. З рядкових і стовбчикових шин нульовий потенціал надходить на електроди МДН-конденсаторів 5 і 6 і заряди, які були в цих конденсаторах, (неосновні носії), що залишилися від попереднього циклу роботи або шумові, інжектуються в підкладку, у результаті чого клітинки фотоприймальної матриці звільняються від зарядів, і матриця готується до сприйняття нового зображення. Інжекція зарядів у підкладку (стирання раніше записаного зображення) відбувається за час tiнж . Імпульс запуску затримується елементом 26 затримки на час Т31 і з його виходу надходить на керуючий вхід 43 оптичного затвора 2, що під дією цього імпульсу відкривається і протягом його тривалості Тзат пропускає світловий потік зображення на фотоприймальну матрицю 3 і на входи елементів АБО 20 і 22 і елемента 27 затримки. З виходу елемента АБО 20 імпульс запуску приходить на вхід 48 початкової установки блоку 11 управління рядковими шинами, у результаті чого на рядкових шинах 7 1 - 7m встановлюється напруга збереження Uзб . По закінченні імпульсу запуску на вході 46 (тобто після закінчення часу Тзат) ключі 101 - 10n переходять у свій нормальний стан, у якому їхні ви ходи підключені до шини 38 опорної напруги, і на стовбцеві 8 шини 81 - 8n подається опорна напруга Uoп, що є також напругою збереження для стовбцевих МДНконденсаторів 6. Напруги Uзб і Uoп задовольняють співвідношенню Uзб > Uоп > U0, де - Uo гранична напруга МДН-стр уктур. Тепер на рядкових шинах присутня напруга збереження Uзб , на стовбцевих шинах - напруга Uоп і оброблюване зображення проектується на фотоприймальну матрицю 3. Під дією напруг на рядкових і стовбцевих шинах під електродами МДН-конденсаторів 5 і 6 виникають потенційні ями, причому глибина потенційної ями під рядковим електродом 5 більше, ніж під стовбцевим електродом (тому що Uзб > Uоп). Світловий потік зображення, що пропускається оптичним затвором 2 протягом часу Тзат, впливає на фоточуттєві клітинки 4 фотоелектричного перетворювача 3 і викликає генерацію в них носіїв заряду, причому неосновні носії залишаються в клітинках і збираються в більш глибокій потенційній ямі під рядковим електродом. Величина заряду, накопиченого в кожній клітинці 4 за час проеціювання зображення, пропорційна кількості світла, що надійшла на неї, тобто яскравості відповідного елемента зображення. Таким чином, за час проеціювання зображення записується в матриці 3 фотоприймальних клітинки 4 у вигляді розподілу заряду по клітинках (зарядового рельєфу). Так як до початку проектування поточного зображення на матрицю вона повинна бути підготовлена до його сприйняття, тобто очищена від зарядів, то тривалість імпульсу запуску Тзат, протягом якого відбувається стирання зарядового рельєфу, повинна перевищувати час інжекції tінж: Тзат ³ tінж Проектувати зображення на матрицю 3 для його сприйняття потрібно коли матриця вже підготовлена до цього (тобто спочатку здійснюється стирання попереднього зображення, а потім проеціювання нового). Тому час затримки Тз1 елемента 26 задовольняє співвідношенню: Тз1 ³ Тзат, при якому затвор 2 відкривається тоді, коли матриця 3 уже підготовлена до сприйняття зображення. За час проектування зображення Тзат, повинно відбуватися його сприйняття фотоелектричним перетворювачем 3. Тому тривалість імпульсу запуску Тз ат визначається співвідношенням Тзат ³ tзат, де tзат - час сприйняття зображення фотоелектричним перетворювачем (час запису зображення), що залежить від властивостей матеріалу фотоприймальної матриці, її структури, інтенсивності світлового потоку. По закінченню імпульсу на керуючому вході 43 оптичний затвор 2 закривається, і надходження світлового потоку зображення на фотоприймальну матрицю припиняється. До цього моменту сприйняття зображення завершується, тобто воно вже записано в матриці. Імпульс запуску, що прийшов на елементи АБО 20 і 22, проходить з виходу елемента АБО 20 на вхід 48 початкової установки блоку управління 9 38532 рядковими шинами і встановлює його у вихідний стан, а з виходу елемента АБО 22 - на вхід 47 скидання блоку аналізаторів і викликає їх скидання у вихідний стан. Імпульс запуску з виходу елемента 26 затримки приходить на вхід елемента 27 затримки і затримується ним на час Тз2, рівний часу проеціювання зображення на фотоприймальну матрицю, тобто: Тз2 = Тз ат. Затриманий елементом 27 імпульс запуску, через елемент АБО 21 надходить на перший керуючий вхід 50 ключа 24 і на вхід 51 скидання лічильника 25. При цьому останній встановлюється у ви хідний стан, а ключ 24 переходить у відкритий стан і залишається в ньому. З цього моменту ключ 24 пропускає на свій вихід тактові імпульси, які створює генератор 23 імпульсів. Тривалість тактового імпульсу генератора 23 дорівнює tu, а тривалість паузи між імпульсами - tu. Тепер починається власне зчитування записаного в матриці 3 зображення. Тактові імпульси з виходу ключа 24 надходять на тактовий вхід 56 блоку 11 управління рядковими шинами і на другий керуючий вхід 57 блоку 9 ключів. При цьому в кожнім такті відбувається вибірка і зчитування одного рядка фотоприймальної матриці 3, причому рядок зчитується паралельно (тобто зчитуються одночасно всі її елементи), а рядки вибираються по одній послідовно, починаючи з першого. Так, у нульовому такті (нумерація тактів ведеться з нуля) зчитується перший рядок, у першому - другий, у і-му - (і+1)-й, в (М-1)-му - Мтий рядок матриці. Зчитування здійснюється по методу рівнобіжної інжекції. Розглянемо цей процес вибірки. В нульовому такті (перший тактовий імпульс, що пройшов через ключ 24) тактовий імпульс, що надійшов на керуючий вхід 57 блоку 9 ключів, переводить ключі 101 - 10N у стан, в якому вихід ключа з'єднаний із входом 38 опорної напруги. В цьому стані ключі залишаються протягом тривалості тактового імпульсу ti. При цьому опорна напруга Uоп через ключі 101 - 10N подається на стовбцеві шини 81 - 8N фотоелектричного перетворювача 3, до яких підключені електроди стовбцевих конденсаторів 6 клітинок матриці. Таким чином, за час ti тактового імпульсу на стовбцевих шинах встановлюється опорна напруга Uоп (внаслідок підключення до нього стовбцевих конденсаторів 6 клітинок матриці). Одночасно з цим тактовий імпульс, що надійшов на тактовий вхід 56 блоку 11 управління рядковими шинами, спричинює проходження сигналів з виходу ключа 24 на перший вихід блоку 11, до якого підключена перша рядкова шина 7 1. При цьому під час тактового імпульсу на шині 71, як і на інших шинах 72 - 7М, залишається висока напруга Uзб . Після закінчення першого тактового імпульсу на час паузи tп між тактовими імпульсами на першому ви ході блоку 11 установлюється нульова напруга, що надходить на шину 71 і з неї на електроди рядкових конденсаторів 5 першого рядка фотоприймальної матриці 3. По закінченні тактового імпульсу на керуючому вході 57 блоку 9 клю 10 чів установлюється на час паузи нульова напруга, унаслідок чого ключі 101 - 10N розмикаються і залишаються розімкнутими протягом усієї паузи; при цьому стовбцеві шини 81 - 8N стають плаваючими (тому що вони відключені від джерела напруги). Таким чином, під час паузи нульового такту, на рядковій шині 71 зберігається нульова напруга, на шинах 73 - 7M - висока напруга збереження Uзб , стовбцеві шини 81 - 8N відключені від джерела напруги і є плаваючими. При цьому під електродами конденсаторів 5 клітинок першого рядка потенційні ями зникають, в клітинках всіх інших рядків змін не відбувається. Під час тактового імпульсу стовбцеві конденсатори 6 всіх клітинок матриці були заряджені до опорної напруги Uоп. Тому під час паузи, коли шини 81 - 8N є плаваючими, під електродами цих конденсаторів присутні потенційні ями, глибина яких визначається напругою Uоп, причому в клітинках першого рядка глибина ями під електродом 6 клітинки більше, ніж під електродом 5, тому що на шині 71 - нульова напруга. У результаті в клітинках першого рядка відбувається перетікання накопиченого заряду, що знаходився під електродом 5, у більш глибоку потенційну яму під електродом 6, причому заряд перетікає повністю. Це призводить до того, що потенціал кожної стовбцевої шини 8j зменшується на величину, рівну сигнальному зарядові (який накопичений в клітинці й у даному такті перетік під електрод конденсатора 6) у відповідній j-й клітинці першого рядка, поділений на повну ємність стовбцевої шини. Цей потенціал зберігається протягом паузи між тактовими імпульсами на плаваючій стовбцевій шині 8j і знімається з неї. У наступному першому такті тактовий імпульс надходить на входи 56 і 57 відповідно блоку 11 управління рядковими шинами і блоку 9 ключів, у результаті чого на першому виході блоку 11 знову встановлюється напруга зберігання Uзб , сигнали з виходу ключа 24 передаються на другий вихід блоку 11, ключі 101 - 10N переключаються в стан, у якому їхні ви ходи з'єднані з входом 38 опорної напруги Uоп. При цьому на рядковій шині 71 встановлюється напруга Uзб , на шині 72 під час тактового імпульсу залишається напруга Uзб (як і на інших рядкових шинах), на стовбцевих шинах 81 8N встановлюється опорна напруга Uоп, причому Uоп < Uзб . Це призводить до того, що в клітинках першого рядка відбувається зворотне перетікання сигнальних зарядів з-під стовбцевих електродів 6 під рядкові електроди 5 (у більш глибокі потенційні ями), що відбувається за час тактового імпульсу tі. Так що в першому рядку сигнальні заряди знову зберігаються під електродами рядкових конденсаторів 5 і можуть бути знову перелічені в майбутньому. Потім під час паузи першого такту виконується зчитування другого рядка матриці, що відбувається аналогічно зчитуванню першого рядка: стовбцеві шини 81 - 8N на час паузи відключаються від джерел напруги розімкнутими ключами 101 - 10N і є плаваючими, причому під час тактового імпульсу на них встановилася опорна напруга, до якої заряджаються стовбцеві конденсатори 6, на шині 7 2 на час паузи встановлюється нульова напруга, 11 38532 відбувається перетікання сигнальних зарядових пакетів в клітинках другого рядка під електроди стовбцевих конденсаторів 6, внаслідок чого на j-й стовбцевій шині 8j наводиться зміна напруги, пропорційна величині сигнального заряду в j-й клітинці другого рядка. Описаний процес зчитування виконується послідовно для всіх рядків матриці, так що в кожнім такті зчитується один рядок (в нульовому такті зчитується перший рядок, у першому - другий, у і-м (і+1)-й, у (М-1)-им - М-тий рядок). При цьому в і-м такті за час тактового імпульсу відбувається встановлення на стовбцевих шинах 81 - 8N опорної напруги Uon і зворотний перенос зарядових пакетів з-під стовбцевих електродів 6 під рядкові електроди 5 у і-м рядкові матриці (тому що на стовбцевих шинах присутня опорна напруга, а на рядкових напругу збереження), а під час паузи - перетікання зарядових пакетів у (і+1)-м рядкові з-під рядкових електродів 5 під стовбцеві електроди 6 (тому що стовбцеві шини 8 1 - 8N відключені ключами 101 - 10N від джерела напруги і є плаваючими, а на рядковій шині 8і+1 присутня нульова напруга, яка надходить з (і+1)-го виходу блоку управління рядковими шинами 11), внаслідок чого на плаваючих стовбцевих шинах 81 - 8N наводиться зміна потенціалу, пропорційна величині зарядових пакетів у відповідних клітинках (на шині 8j наводиться зміна потенціалу, пропорційна зарядові в клітинки 4і+1j). В процесі зчитування, управління стовбцевими шинами 81 - 8N здійснюється за допомогою ключів 101 - 10N, що переключаються під дією тактових імпульсів, по черзі подаючи на шини опорну напругу Uоп відключаючи їх від джерела напруги, а управління рядковими шинами 71 - 7М - за допомогою блоку 11 управління рядковими шинами. Блок 11 працює наступним чином. На початку циклу роботи імпульс запуску, з виходу блоку 18 через елемент АБО 19 надходить на вхід 45 блоку скидання 11, звідки попадає на вхід 70 регістра скидання 65 і викликає встановлення всіх розрядів регістра в нульовий стан. Цей же імпульс з входу 45 надходить на другі входи елементів АБО 671 - 67М, внаслідок чого на їхніх виходах з'являються імпульси напруги високого рівня тривалості Тзап, що впливають на керуючі входи 741 - 74М відповідних ключових елементів 681 - 68М. При цьому ключі 681 - 68М переходять на час цього імпульсу в стан, у якому їхні ви ходи з'єднані з другими входами, тобто із шиною 37 нульового потенціалу. Таким чином, на час Тзап імпульсу, що запускає, на рядкові шини 71 - 7М матриці подається нульова напруга, чим забезпечується інжекція зарядів клітинок у підкладинку і стирання інформації в матриці 3. Потім, після закінчення імпульсу на вході 45, на вихода х елементів АБО 671 - 67М установлюється нульова напруга, що надходить на входи 741 - 74М ключових елементів 681 - 68М, переводячи їх у стан, у якому їхні виходи з'єднані із шиною 60 напруги збереження (при цьому на рядкові шини 7 1 - 7М подається напруга збереження Uзб . і здійснюється сприйняття зображення накопичених зарядів в клітинках матриці 3). Після закінчення імпульсу на вході 45 затри 12 маний імпульс, що запускає, надходить на вхід 48 блоку 11 і з його на вхід 71 запису в молодший розряд регістра 65, унаслідок чого в молодший (нульовий) розряд регістра 65 записується одиниця. Під час проеціювання зображення стан блоку 11 управління рядковими шинами зберігається таким: у молодшому розряді регістра 65 утримується «1», а в інших розрядах - н улі, на ви ходах елементів И 671 - 67М присутні напруги логічного нуля, що, надходячи на входи відповідних ключових елементів 681 - 68М, підтримує них у стані, у якому на їхні входи подається напруга збереження (напруга збереження надходить на рядкові шини 71 - 7М чим забезпечується сприйняття зображення). Потім, що запускає імпульс надходить з елемента 27 затримки через елемент АБО 21 на керуючий ключ 24 і відкриває його при цьому тактові імпульси генератора 23 проходять через нього і по ступають на тактовий вхід 56 блоку 11 і з його на тактовий вхід 72 регістра 65 і на вхід інвертора 69. Під дією кожного тактового імпульсу (по його передньому фронті) відбувається зрушення інформації, записаної в регістрі 65 на один розряд (так у нульовому такті одиниця з нульового розряду регістра 65 зрушується в перший розряд і з'являється на виході 734, а в нульовий (молодший) розряд заноситься нуль; у першому такті одиниця переноситься в другий розряд; у і-м такті - у (і+1)-й розряд регістра 65). Напруга з ви ходу і-го розряду регістра 65 надходить на перший вхід елемента И 66, на другий вхід якого надходять з виходу інвертора 69 проінвертовані тактові імпульси. При цьому в і-м такті маємо: на (і+1)-м виході регістра 65 є присутнім напруга логічної одиниці, під час тактового імпульсу на други х входа х елементів И 661 - 66М є присутнім напруга логічного нуля (тому що тактові імпульси інвертуються інвертором 69), а під час паузи - напруга логічної одиниці; у результаті цього в і-м такті під час тактового імпульсу на виході (і+1)-го елемента И 66 є присутнім логічний нуль (тому що на другому вході присутній логічний нуль - проінвертований імпульс), а під час паузи - логічна одиниця (тому що на перший вхід надходить одиниця з (і+1)-го виходу регістра, а на другий вхід - проінвертована пауза між тактовими імпульсами), на виходах інших елементів І залишається логічний нуль. Таким чином, у і-м такті на виходах всі х елементів АБО 67, за винятком (і+1)-го, є присутнім напруга логічного нуля, а на виході елемента 67і+1 під час тактового імпульсу присутній нульова напруга, а під час паузи цього такту - напруга логічної одиниці. З елементів АБО сигнали надходять на керуючі входи 74 відповідних ключів 68, унаслідок чого в і-м такті всі ключові елементи, крім (і+1)го, знаходяться в стані, у якому на їхні виходи подається напруга збереження з перших входів, а елемент 68і+1 під час тактового імпульсу також знаходиться в цьому стані і під час паузи і-го такту переходить у стан, у якому на його вихід подається з другого входу н ульовий потенціал. Таким чином, у і-м такті на рядкову шину 7 і+1 матриці 3 під час тактового імпульсу подається напруга збереження, а під час паузи - нульовий потенціал, чим і забезпечується зчитування інформації з (і+1)-й 13 38532 рядка матриці 3, як описано вище. Для забезпечення нормального процесу зчитування зображення з матриці тривалості тактового імпульсу і паузи повинні задовольняти таким умовам: за час імпульсу повинний відбуватися встановлення опорної напруги на стовбцевих шинах, тобто заряд МДН - конденсаторів 6 до U оп, а також одночасно з цим зворотний перенос зарядових пакетів з-під стовбцевих електродів конденсаторів 6 ліченого рядка під рядкові електроди 5, так що tu ³ max {t вст, tзвор.}, де tвст - час встановлення опорної напруги на стовбцевих шинах; tзвор. - час зворотного переносу зарядів під рядкові електроди; а також за час паузи повинний відбуватися зчитування елементів обраного рядка, тобто перенос зарядових пакетів під стовбцеві електроди 6 клітинок цього рядка і зміна напруги на що плавають стовбцевих шинах, так що tn ³ tзч.ел, де tзч.ел - час зчитування елемента зображення. У процесі зчитування виконується послідовна вибірка рядків матриці, у якій записане зображення таким чином, що в і-м такті (рахунок тактів ведеться з нуля) зчитується (і+1)-ий рядок матриці, причому значення яскравості елементів зображення представляються змінами величини напруги на відповідних стовбцевих шинах 81 - 8 n матриці 3, тобто в остаточному підсумку амплітудою імпульсу напруги на стовбцевій шині 8 під час паузи відповідного такту (амплітуда імпульсу відраховується щодо рівня опорної напруги). Так, у нульовому такті на шині 8 наводиться зміна напруги, що відповідає елементові зображення, записаній в клітинки 41,j, у і-м такті - елементові зображення, записаному в клітинки 4i+1,j. Стовбцеві шини 81 - 8n фотоприймальній матриці 3 підключені до входів відповідних компараторів 131 - 13n блоку 12 компараторів, так що напруга з цих шин надходить на входи відповідних компараторів 13, входи опорної напруги яких з'єднані з входом 39 опорної напруги блоку 12 компараторів, що з'єднаний із входом 32 установки порога бінаризації. На вхід 32 пристрою подається постійна напруга U0, що визначає поріг бінаризації зображення і відповідає деякому граничному рівну яскравості. Кожен компаратор 13j порівнює з опорною напругою Uоп, напруга, що надходить на його вхід із шини 8, тобто в і-м такті виконується порівняння напруги, що відповідає осередкові 4і+1,j з опорною напругою Uоп, тобто порівняння яскравості елемента зображення 4і+1,j із граничним рівнем яскравості. При цьому через те, що яскравість елемента зображення представляється зміною напруги на стовбцевій шині щодо опорної напруги (тобто амплітудою імпульсу під час па узи щодо цього рівня), значення напруг порівнюються щодо рівня опорної напруги Uоп. Це значить, що яскравість елемента, зображення (i,j) представляється пропорційної їй амплітудою імпульсу напруги Ui,j, відлічуваної від рівня Uзб , тобто на шині 8 під час зчитування цього елемента присутній напруга Uел.i,j = Uоп - Ui,j, і від 14 повідно, граничний рівень яскравості пропорційний різницевій напрузі U'0 = Uоп - U0 . Порівняння яскравості елемента зображення з граничним рівнем виконується компараторами в таким чином: якщо в (і-1)-м такті напруга Uел.i,j, яка відповідає елементу зображення (i,j), менше, ніж U0 (тобто амплітуда Ui,j імпульсу на шині 8j більше, ніж Uo = Uon - U0, і, відповідно, яскравість елемента перевищує граничний рівень), то на виході компаратора 13 з'являється імпульс напруги високого рівня (логічної одиниці), а в іншому випадку на виході компаратора присутня напруга логічного нуля: , ì 1 якщо U ел.i, j £ U 0 i -1 Ukj = í , 0, якщо U ел.i ,j ³ U 0, î i -1 де Ukj - вихідна напруга j-гo компаратора 13j у (і-1)-м такті (при зчитуванні і-го рядка). Таким чином, у процесі описаного паралельнопослідовного зчитування елементам зображення за допомогою компараторів 131 - 13n привласнюється значення "1", якщо їхня яскравість перевищує заданий граничний рівень, і "0" у протилежному випадку, тобто виконується бінаризація зображення і виділяється його силует, причому поріг бінаризації (граничний рівень яскравості) задається опорною напругою Uоп. При цьому кожен рядок зчитується й обробляється паралельно в одному такті (і-й рядок - у (і-1)-му такті), а рядки обробляються послідовно, так що кожен компаратор 13j послідовно обробляє елементи j-гo стовпця матриці, і на його виході послідовно з'являються їхні значення. У і-му такті на виходах блоку компараторів з'являються бінаризовані значення елементів (і+1)-го рядка матриці у виді імпульсів напруги. З ви ходів блоку компараторів сигнали елементів бінаризованого зображення надходять на виходи 34 сигналів бінарного препарату, з яких вони можуть зніматися відомими методами для обробки, запам'ятовування або відображення на екрані дисплея (наприклад, вони можуть зчитуватися за допомогою швидкодіючого буферного регістра). З виходів компараторів 131 - 13n сигнали елементів зображення надходять на входи відповідних логічних аналізаторів 151 - 15n блоку 14 аналізаторів (з компаратора 13j на вхід аналізатора 15j). Блок 14 аналізаторів у процесі паралельнопослідовного зчитування зображення виконує виділення контурних елементів бінаризованого блоком компараторів зображення (силуету), тобто таких елементів силуету, що мають хоча б один сусідній елемент, який не належить силуетові. На блок 14 аналізаторів у кожнім такті надходить паралельно один відповідний рядок бінаризованого зображення (рядок нулів і одиниць) з виходів блоку 12 компараторів (на кожен аналізатор 15 j надходить j-й елемент цього рядка) і блок аналізаторів виконує аналіз елементів відповідної записаної в ньому рядка бінарного препарату на приналежність їх контурові силуету. Це здійснюється за допомогою того, що кожний логічний аналізатор 15j у (і+1)-м такті аналізує околиця 3x3 елементи зображення (i,j) і визначає приналежність його контурові силуету, для чого обчислюється логічна 15 38532 функція від елементів околиці 3x3 елементи (i,j), що приймає значення "1", якщо елемент є контурним, і "0" у противному випадку. Таким чином, блок 14 аналізаторів виконує в процесі паралельнопослідовного зчитування зображення виділення контурів бінарного силуету зображення, тобто формування контурного препарату бінарного силуету, для чого привласнює значення "1" тим елементам силуету, що є контурними, і "0" всім іншим. У (і+1)му такті тактовий імпульс з виходу елемента 28 затримки надходить на тактовий керований вхід 58 блоку аналізаторів і під дією його аналізатори 151 15n сприймають відповідні елементи (і+1)-го рядка і виконують аналіз елементів і-го рядка, записаної раніше в блоці аналізаторів. При цьому, якщо елемент (i,j) є контурним, то на виході аналізатора 15j з'я вляється у відповідному такті імпульс напруги високого рівня, а в іншому випадку - напруга логічного нуля. Блок 14 логічних аналізаторів працює в таким чином. Імпульс, що запускає, через елемент АБО 22 попадає на вхід скидання 47 блоку 14, з якого надходить на R-входи установки нуля тригерів 611 - 613 всіх аналізаторів 15і - 15n і встановлює їх у нульовий стан. Потім у процесі зчитування зображення на входи аналізаторів 151 - 15n з виходів компараторів надходять елементи рядків бінаризованого зображення, що сприймаються ними й обробляються. У вихідному нульовому такті відбувається зчитування елементів першого рядка (під час паузи), що бінаризується блоком компараторів, і з деякою затримкою з'являються сигнали на виході блоку 14 компараторів, коли на входах логічних аналізаторів установилися напруги елементів першого рядка, а на тактовий вхід 58 блоку аналізаторів приходить імпульс нульового такту, затриманий елементом 28 затримки. Тактовий імпульс надходить із входу 58 на С-входи тригерів 611 - 613, аналізаторів блоку 14, а на D-входах з перших тригерів 61, присутні напруги елементів бінаризованого першого рядка, тому бінаризований перший рядок записується в тригери 611 аналізаторів 151 - 15n (у тригер 611-j записується j-й елемент). Запис відбувається по передньому фронті тактового імпульсу. У наступному, першому такті, під час паузи відбувається зчитування з матриці другого рядка, напруги біназированих елементів якої з'являються на виходах компараторів 131 - 13n і надходять на Dвходи перших тригерів 611 аналізаторів 151 - 15n. При надходженні затриманого тактового імпульсу першого такту на вхід 58 блоку 14 і з його на Свходи тригерів другий рядок бінаризованого зображення записується в перші тригери 611 аналізаторів 151 - 15n, a перший рядок переписується з тригерів 611 у тригери 612 аналізаторів, тому що їхні D-входи підключені до прямих виходів тригерів 611. Ланцюжок тригерів 611 - 613 У кожнім аналізаторі являє собою синхронний трьохрозрядний зсувний регістр. У процесі паралельно-послідовного зчитування зображення відбувається послідовний запис рядків бінаризованого зображення в тригери 611 - 613 логічних аналізаторів, причому в аналізаторах у кожнім такті записані три послідовні рядки: у н ульовому такті в тригерах 611 аналізаторів за 16 писується перший рядок, а в інших тригерах - нулі; у першому такті перший рядок переписується в тригери 612 - аналізаторів, тригери 611 сприймають другий рядок, у тригерах 613, записані нулі; у другому такті в тригери 611 записується третій рядок бінаризованого зображення, а в тригери 612 і 613 записується відповідно перший і другий рядки, у і-му такті в тригери 611 заноситься (і+1)-ий рядок, у тригери 612 заноситься і-й рядок, а в тригери 613 - (і-1)-й рядок бінаризованого зображення. Таким чином, у кожнім такті в логічних аналізаторах записані три послідовні рядки бінаризованого зображення й у трьох послідовних аналізаторах 15j-1, 15j і 15j+1 записана околиця 3x3 елементи силуету зображення, що утримується в тригері 612 аналізатора 15j, так у (і+1)-м такті в тригері 612 аналізатора 15j записаний елемент (i,j), а в інших тригерах цього аналізатора й аналізаторів 15j-1 і 15j+1 утримуються елементи околиці 3x3 ці елементи: тригер 611 аналізатора 15j-1 - елемент (і+1, j1), тригер 612 аналізатора 15j-1 - елемент (і, j-1), тригер 613 аналізатора 15j-1 - елемент (і-1, j-1), тригер 611 аналізатора 15j - елемент (і+1, j), тригер 613 аналізатора 15j - елемент (і-1, j), тригер 611 аналізатора 15j+1, - елемент (і+1, j+1), тригер 612 аналізатора 15j+1 - елемент (і, j+1), тригер 613 аналізатора 15j+1 - елемент (і-1, j+1). Аналіз 8-зв'язаної околиці 3x3 елементи (i,j) на приналежність його контурові здійснюється за допомогою обчислення логічної функції F=Х0 Х1 ,Х2 Х3,Х4 Х5 Х6 Х7 Х8 від елементів околиці, де X0 - Х8 - логічні перемінні, що позначають елементи околиці Хк = 1, якщо елемент Хк належить бінаризованому зображенню, Хк = 0 у протилежному випадку. Функція F приймає значення "1" (F = 1), якщо елемент Х0 є контурним (тобто Х0 = 1, а серед елементів Х1 - Х8 хоча б один нульовий), і значення "0" (F = 0) у протилежному випадку. Вид околиці 3x3 з позначеннями елементів представлений на Фіг.3. Має місце наступна відповідність між елементами околиці елемента (i,j) і перемінними Х0 - X8: X0 - елемент (i,j), X1 - елемент (i+1, j+1), X2 - елемент (і, j+1), X3 - елемент (i-1, j+1), X4 елемент (i+1, j), X5 - елемент (i-1, j), X6 - елемент (i+1, j-1), X7 - елемент (і, j-1), X8 - елемент (i-1, j-1). Аналіз 4-зв'язаної околиці 3x3 здійснюється шляхом обчислення логічної функції F1=X0 X2 X4 X5 X7, тобто виключенням перемінних Х1 Х3 Х6 Х8 з функції F. Розглянемо спочатку аналіз 8-околиці елемента зображення. У цьому режимі на вхід 33 завдання виду околиці подається напруга логічного нуля, що надходить на керуючий вхід 41 блоку аналізаторів і з його - на другі входи елементів АБО 621 - 624 усіх логічних аналізаторів. У кожнім j-м логічному аналізаторі в (і+1)-м такті на входи елемента И-HI 63 надходять значення перемінних Х2 (із тригера 612 аналізатора 15j+1), Х4 і Х5 (із тригерів 611 і 613 аналізатора 15j відповідно), Х7 (із тригера 612 аналізатора 15j-1), а перемінні Х1, Х3 (із тригерів 611 і 613 аналізатора 15j+1) і Х6, Х8 (із тригерів 611 і 613 аналізатора 15j-1) надходять на входи елементів И-НІ 63 через елементи АБО 621 624 відповідно (тому що на других входа х цих елементів присутній логічний "0" з керуючого входу 41, то ці елементи не роблять впливу на перемінні Х1, 17 38532 Х3 , Х6, Х8). Таким чином, на входи елемента И-НІ 63 надходять на (j+1)-м такті значення перемінних Х1 - Х8 околиці елемента зображення (i,j), a перемінна Х0 із прямого виходу тригера 612 аналізатора 15 надходить на другий вхід елемента И 64, на перший вхід якого приходить вихідний сигнал елемента ИНІ 63, а на третій вхід - тактовий імпульс із входу 58. На виході елемента И 64, що є виходом аналізатора, з'являється результат обчислення логічної функції F=ТХ0 Х1,Х2 Х3,Х4 Х5 Х6 Х7 Х8 , де Т - перемінна, що позначає тактові сигнали (Т = 1 під час імпульсу, Т = 0 у паузі). Таким чином, під час тактового імпульсу (у (і+1)-м такті) (Т = , = 1) кожен логічний аналізатор 15j виконує обчислення функції F над елементами 8-околиці 3x3 елементи (і,j), що визначає приналежність цього елемента контурові виділеного силуету. Якщо елемент (i,j) є контурним, то F = 1, і під час керуючого тактового імпульсу на виході даного логічного аналізатора 15j з'являється імпульс напруги логічної "1", а в іншому випадку залишається напруга логічного нуля. Описаний процес аналізу здійснюється послідовно для всього зображення в міру надходження рядків, що зчитуються. Аналіз 4-околиці 3x3 елементи зображення виконується аналогічно описаному вище аналізові 8околиці, з тією лише різницею, що для здійснення цього режиму на вхід 33 вибору конфігурації околиці подається логічна "1", що надходить на керуючий вхід 41 блоку аналізаторів. Напруга логічної "1" при цьому з входу 41 впливає на другі входи елементів АБО 621 - 62 4 всі х аналізаторів 151 - 15N, унаслідок чого на виходах цих елементів протягом усього циклу зчитування присутнє логічна "1" незалежно від значень перемінних Х1, Х3, Х6 , X8, що надходять на їхні перші входи. У результаті перемінні Х1, Х3 , Х6, виключаються (вони дорівнюють одиниці і не впливають на значення функції F) і кожним аналізатором 15j у (і+1)-м такті обчислюється функція F1 = Т*Х0* Х2 Х4 Х5 Х7 , що визначає, як і вище, приналежність контурові елемента зображення (i,j), але вже для 4-окружності. Аналіз елементів деякого рядка виконується тільки після її зчитування, тобто затриманий і-й тактовий імпульс з елемента 28 затримки повинний надходити на блок 14 аналізаторів після завершення зчитування (і+1)-го рядка. Звідси для затримки Тзат. елемента 28 затримки випливає умова: Тзат. = Т 0, де Т0 - період проходження тактових імпульсів. Таким чином, блок аналізаторів керується тактами, затриманими стосовно тактів зчитування на один такт. У результаті виходить, що в і-м такті під час імпульсу аналізується (і-1)-й рядок і зчитується (під час паузи) (і+1)-й рядок, причому аналіз (і-1)-го рядка виконується в (і-1)-м затриманому такті (під дією затриманого (і-1)-го тактового імпульсу). При цьому в першому такті, коли лічений в попередньому нульовому такті, перший рядок матриці, заноситься в тригери 611 у тригерах 612 аналізаторів 151 - 15N утримуються нулі, так що аналізується 18 фіктивний нульовий рядок матриці, що складає з нулів. Одночасно зі зчитуванням і обробкою рядків зображення лічильник 25 веде рахунок тактових імпульсів, що надходять на його рахунковий вхід 48 з виходу керованого ключа 24. Затриманий елементами 26 і 27 імпульс, що запускає, одночасно надходить на відкриваючий вхід 50 ключа 24 і на вхід 51 початкової установки лічильника 25. При цьому ключ 24 відкривається, а лічильник 25 встановлюється в початковий стан і потім веде рахунок тактових імпульсів, змінюючи свій стан на одиницю, по передньому фронті кожного надходить на його рахунковий вхід 49 тактового імпульсу. Ра хунок ведеться таким чином, що під час обробки і-й рядка зображення на виході 52 лічильника присутній код числа і (тобто номер аналізованого рядка). Оскільки переключення лічильника 25 у новий стан відбувається по передньому фронті тактового імпульсу, а аналіз рядка відбувається і завершується протягом тактового імпульсу, то до моменту появи на вихода х логічних аналізаторів результатів аналізу рядка на виході 52 лічильника вже присутній код номера цього рядка, що надходить на інформаційний вхід 53 комутатора 16. На керуючі входи 401 - 40n надходять сигнали з виходів відповідних логічних аналізаторів 151 - 15N, що являють собою результат аналізу елементів рядка зображення, тобто значення функції F приналежності елементів зображення контурові. Як було показано вище, сигналом контурного елемента є імпульс напруги логічної одиниці, що з'являється на виході відповідного логічного аналізатора під час аналізу цього елемента. Так, якщо елемент (i,j) є контурним елементом бінаризованого зображення, то в (і+1)-м такті (під час імпульсу), коли аналізується і-й рядок, на виході аналізатора 15j з'я вляється імпульс напруги високого рівня, що показує, що елемент (i,j) є контурним. При надходженні імпульсів напруги високого рівня з виходу j-гo логічного аналізатора 15j на j-й керуючий вхід 40 комутатора 16, інформаційний вхід 53 комутатора з'єднується з його j-м виходом і присутній на вході 53 код передається на цей вихід комутатора. Так, якщо елементи (і,k) і (і,1), що лежать у і-му рядкові, є контурними, то в (і+1)-м такті, коли аналізується і-й рядок, з аналізаторів 15k і 151 імпульси надходять на k-й і 1-й входи комутатора, у результаті чого код числа і (номер аналізованого рядка), який є на виході 52 лічильника 25, надходить на k-й і 1-й виходи комутатора 16 і є присутнім там. З виходів 421 - 42N комутатора 16 сигнали надходять на відповідні входи блоку 17 пам'яті, на керуючий вхід 59 якого надходять затримані тактові імпульси з елемента 28 затримки. По задньому фронті керуючого тактового імпульсу на вході 59 блок 17 пам'яті сприймає і записує присутній на його входах у цей час код. Так, у (і+1)-м такті коду аналізується і-й рядок, на виходах 42k і 421 комутатора 17 є присутнім код числа і (номер рядка), що по задньому фронті тактового імпульсу на вході 59 сприймається блоком 17 пам'яті по відповідної k-му і 1-му входа х. Блок 17 пам'яті має секційну 19 38532 організацію і містить по одній секції на кожен стовпець матриці, причому j-й вхід блоку пам'яті є входом j-ої секції. Таким чином, у кожну j-ю секцію блоку пам'яті записуються послідовно в міру аналізу рядків ординати контурних елементів бінаризованого зображення, що лежать у j-м стовпці фото приймальної матриці. У результаті, в блоці пам'яті, виявляється записаним контурне бінаризоване зображення, що представлене у виді матриці координат контурних клітинок, у якій абсциса (координата X) контурної крапки дорівнює номерові секції блоку пам'яті, у яку вона записана (тобто номерові стовпця, у якому лежить ця крапка), а ордината Y дорівнює числу, записаному в даній секції блоку пам'яті (координата Y є номер рядка, у якій лежить дана контурна крапка). Оскільки в процесі зчитування в блоці пам'яті фіксуються координати тільки контурних крапок, то виходить значний стиск інформації. Цикл зчитування зображення завершується аналізом останнього М-ого рядка фотоприймальної матриці 3 і займає усього М+2 тактів з нульового по (М+1)-й, тому що потрібно по одному додатковому такту на перший і М-й рядок, тому що для того, щоб бути проаналізованими, вони повинні бути занесені в тригери 612 логічних аналізаторів, на що іде по одному такту (у н ульовому такті аналізується фіктивний нульовий рядок матриці, а в тактах М и М+1 для занесення М-й рядок в тригери 612 "зчитуються" фіктивні (М+1)-й і (М+2)-й рядки). Цикл зчитування формується лічильником 25 імпульсів. Цей лічильник на початку циклу встановлюється у вихідний стан і потім веде рахунок тактових імпульсів; після надходження на його вхід М+2 імпульсів (тобто в (М+1)-м такті зчитування з нульового) на його другому ви ході 54 з'являється напруга високого рівня, що надходить на другий керуючий вхід 55 ключа 24 і закриває його. У результаті проходження тактових імпульсів через ключ 24 припиняється і цикл роботи і зчитування зображення закінчується. Напруга з виходу 54 лічильника надходить також на вихід 35 сигналу "Кінець циклу" пристрою і сигналізує про закінчення циклу обробки зображення. Як було показано вище, номер фактичного такту роботи пристрою на одиницю більше, ніж число, що є присутнім на виході 52 лічильника 25, тобто під час і-го такту на виході 52 є присутнім число (і-1). Така робота лічильника може бути реалізована різними способами. Може використовуватися циклічний лічильник з попередньою установкою, при цьому на початку циклу лічильник встановлюється в стан на одиницю менше максимального, потім у нульовому такті він переходить у максимальний стан, у першому такті встановлюється в нульовий стан і далі вважає такти так, що його вихідний код на одиницю менше числа вхідних імпульсів; у такий спосіб лічильник вважає (М+1) тактів, тобто до стану (М+1), код якого може виділятися логічною схемою (наприклад, АБО), по досягненні якого виробляється сигнал на виході 54 лічильника. Можлива реалізація на лічильнику, який рахує тактові імпульси від 0 до М+1, тобто в ім такті приймає стан і, а його вихідний код (число і) перетвориться в код номера аналізованого ряд 20 ка (число і-логічною схемою (наприклад, комбінаційною схемою або програмувальною логічною матрицею). Оскільки на виході 52 лічильника 25 є присутнім багаторозрядний код, то його вихід 52 і, відповідно, інформаційний вхід 53 комутатора 16, його виходи і входи блоку 17 пам'яті є багаторозрядними, причому розрядність визначається числом рядків у матриці 3 (наприклад, якщо в матриці 256 рядків, то число розрядів дорівнює 8). Виходячи з опису роботи лічильника 25, його коефіцієнт перерахування дорівнює М+2. Таким чином, після закінчення циклу роботи пристрою, в блоці 17 пам'яті записані координати контурних елементів бінаризованого по заданому порозі зображення, а в матриці 3 зберігається вихідне зображення (у виді розподілу зарядових пакетів по клітинках). Можливе виконання повторного циклу зчитування того самого зображення (наприклад, зі зміненим порогом бінаризації). Для цього подається імпульс напруги високого рівня на вхід 29 повторного запуску пристрою. Цей імпульс через елемент АБО 20 надходить на вхід 48 початкової установки блоку 11 управління рядковими шинами і підготовляє його до нового циклу, через елемент АБО 22 попадає на вхід 47 скидання блоку 14 логічних аналізаторів і встановлює тригери 61 аналізаторів 151 - 15N у нульовий стан, через елемент АБО 21 попадає на перший керуючий вхід 50 ключа 24 і на вхід початкової установки лічильника 25. При цьому лічильник 25 встановлюється у вихідний стан, а ключ 24 відкривається і пропускає на свій вихід тактові імпульси, під дією яких проходить описаний вище процес паралельнопослідовного зчитування й обробки записаного в матриці 3 зображення. Поріг бінаризації зображення змінюється за допомогою зміни опорної напруги U0 на вході 32 пристрою. Вид аналізованої околиці задається напругою на вході 33 пристрою (при напрузі логічного нуля аналізується 8-зв'язана околиця 3x3, а при напрузі логічної одиниці - 4-зв'язана околиця 3x3). Скидання пристрою здійснюється подачею імпульсу на вхід 31 скидання. Цей імпульс надходить на вхід 45 скидання блоку управління рядковими шинами і на керуючий вхід 46 блоку 9 ключів. При цьому з виходів блоку 11 на рядкові шини 7 1 7М подається нульова напруга, виходи ключів 91 9N з'єднуються із шиною 37 нульового потенціалу, так що на стовпцеві шини 81 - 8N також подається нульова напруга. У результаті відбувається інжекція в підкладку фотоприймальної матриці 3 утримуються в її клітинках 4-зарядових пакетів елементів зображення і стирання зображення (очищення матриці 3). Тривалість імпульсу повинна перевищувати час інжекції. Крім того, імпульс скидання надходить також через елемент АБО 22 на вхід 47 скидання блоку 14 аналізаторів і скидає тригери 61 у н уль, а також на вхід 44 скидання блоку 17 пам'яті і викликає його скидання (стирання раніше записаної інформації і підготовка до сприйняття нової інформації). Описана вище робота пристрою пояснюється 21 38532 тимчасовими діаграмами (Фіг.6). На діаграмі 6а показаний імпульс запуску блоку 18 тривалістю Тзат, початок якого (момент t0) є початком циклу обробки. На діаграмі 6б показаний затриманий імпульс запуску на виході елемента 26 затримки, протягом якого зображення проектується на матрицю (з моменту t1 до моменту t2). На діаграмі 6в показаний імпульс, що запускає, на виході елемента затримки, по задньому фронті якого (момент t3) починається власне зчитування зображення. На діаграмі 6г показані тактові імпульси на виході ключа 24. На діаграмі 6д показана напруга на j-й стовбцевій шині 7j; до початку зчитування і під час тактових імпульсів на шині присутня опорна напруга Uоп, під час паузи між імпульсами на шині, що у цей час є що плаває, установлюється напруга, обумовлене яскравістю елемента зображення, що зчитується, U ел.ij; рівень напруги, що задає поріг бінаризації, показаний пунктирною лінією. На діаграмах 6е показані сигнали на рядкових шинах фотоприймальної матриці, які подаються з виходів блоку управління рядковими шинами; під час паузи такту, у якому зчитується даний рядок, на шині присутня нульова напруга, а в інший час - напруга збереження Uзб . На діаграмі 6ж показані вхідні імпульси j-гo компаратора 15j; імпульси на виході компаратора з'являються, коли під час зчитування відповідного елемента зображення (клітинки матриці 3) напруга Uел.ij виявляється менше опорного U0 (тобто амплітуда імпульсу Uij у перевищує граничний рівень Uоп - U0). На діаграмі 6з, показаний сигнал "Кінець циклу" на ви ході лічильника 25, що представляє собою імпульс напруги високого рівня. Полярність робочих напруг фотоелектричного перетворювача (матриці 3) визначається типом провідності підкладки матриці. Так, якщо підкладка матриці 3 має провідність n-типу, то робочі напруги (напруга збереження Uзб. і опорна напруга Uоп) мають негативну полярність, а при використанні підкладки р-типу робочі напруги мають позитивну полярність (на Фіг.6 показані тимчасові діаграми напруг позитивної полярності, тобто для підкладки р-типу провідності). Інші напруги мають полярність, обумовлену типом використовуваної елементної бази. 22 У пропонованому пристрої фотоелектричний перетворювач, (матриця) працює при нульовому зсуві на підкладці (при зчитуванні і при записі зображення відповідні шини знаходяться під нульовою напругою за рахунок з'єднання із шиною 37 нульового потенціалу). Це приводить до значного впливу на якість роботи геометричного шуму (наслідок неоднорідного темнового струму по площі матриці) і зниженню чутливості матриці і точності пристроїв. Для зменшення впливу геометричного шуму на підкладку необхідно подати деякий постійний зсув Uпз., завдяки якому у фоточуттєві осередки матриці вводиться невеликий фоновий заряд, що постійно є присутнім у них. Фоновий заряд вирівнює темновий струм, насичує поверхневі стани (пастки напівпровідникової пластини) і за рахунок цього істотно поліпшує параметри пристрою. При роботі з ненульовим зсувом Uзс. напруга на матриці змінюється не до нуля, а тільки до Uзс.. Зсув на матрицю можна організувати різними методами, наприклад, подати його на шину 37 замість нульового потенціалу. Можливі різні варіанти конструктивного виконання матриці фотоелектричного перетворювача. Так, у кожному фоточутливому осередкові один або обидва МДН-конденсатори 5 і 6 можуть мати прозорий електрод, фоточуттєвою областю якого може бути також сам напівпровідник клітинки. Можливе використання покриття із пропущенням визначеної довжини хвилі світла, що забезпечує спектральну селективність матриці. Крок матриці і розмір фоточуттєвої клітинки складає величину порядку 20-50мкм, що дозволяє одержати роздільну здатність до 40-50лін/мм. Пристрій може бути реалізований на існуючій елементній базі. Блок 1 проеціювання зображення представляє собою оптичну систему (об'єктив). Оптичний затвор 2 може бути механічним або електрооптичним (наприклад, рідкокристалічним, дефлекторним і ін.). Керовані ключі 10 є електронними і можуть бути виконані на польових транзисторах, що забезпечують достатню швидкодію і дуже високий опір, необхідне для створення режиму стовбцевих шин, що плавають, керований ключ може бути побудований на основі транзисторних комутаторів і керованого мультиплексора. 23 38532 24 25 38532 26 27 38532 28 29 Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 38532 Підписне 30 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601