Вузол матриці для порівняння зображень

1 Вузол матриці для порівняння зображень, який містить перший і другий фотодюди, які є оптичними входами пристрою порівняння зображень ВІДПОВІДНО, підключені катодами ВІДПОВІДНО ДО першого і до другого електричних входів пристрою і вузла перетворення оптичної потужності в струм, а також вузол перетворення струму в частоту прямування імпульсів, який складається з біспінприладу, резистора, світлодюда, який є оптичним виходом пристрою, конденсатора і п-канального МДП-транзистора, причому виводи запірного контакту і омічного контакту біспін-приладу підключені ВІДПОВІДНО до електричного виходу пристрою і шини живлення, світлодюд підключений анодом через резистор до електричного виходу пристрою, а катодом - до загальної шини, конденсатор підключений між виводами підкладки і запірного контакту біспін-приладу, а МДП-транзистор підключений витоком до загальної шини, затвором - до електричного виходу пристрою, а стоком - до підкладки біспін-приладу, який відрізняється тим, що в нього додатково введені два роздільні елементи, два струмових дзеркала з двома виходами і три струмових дзеркала з одним виходом, причому перше струмове дзеркало підключене входом до анода першого фотодюда, першим виходом до входу третього струмового дзеркала, другим виходом до виходу четвертого струмового дзеркала і до виходу другого роздільного елемента, а загальним проводом - до загальної шини, друге струмове дзеркало підключене входом до анода другого фотодюда, першим виходом до виходу третього струмового дзеркала і до виходу першого роздільного елемента, другим виходом - до входу четвертого струмового дзеркала, а загальним проводом до загальної шини, третій, четвертий і п'ятий струмові дзеркала підключені загальним проводом до шини живлення, п'яте струмове дзеркало підключений виходом до підкладки біспін-приладу, а входом через роздільні елементи до виходів ВІДПОВІДНО третього і четвертого струмових дзеркал 2 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що роздільні елементи виконані у вигляді напівпровідникових ДІОДІВ, причому анод і катод діода з'єднані ВІДПОВІДНО з входом і з виходом роздільного елемента 3 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що роздільні елементи виконані у вигляді р-канальних МДП-транзисторів, причому витік транзистора підключений до входу, а затвор і стік транзистора - до виходу роздільного елемента 4 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що струмові дзеркала з двома виходами виконані з трьох n-канальних МДП-транзисторів, затвори яких з'єднані з входом струмового дзеркала і зі стоком вхідного транзистора, загальний провід дзеркала підключений до загальної шини і до витоків трьох транзисторів, а стоки вихідних транзисторів підключені ВІДПОВІДНО до першого і до другого виходів дзеркал 5 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що струмові дзеркала з одним виходом виконані з двох р-канальних МДП-транзисторів, затвори яких з'єднані з входом струмового дзеркала і зі стоком вхідного транзистора, загальний провід дзеркала підключений до шини живлення пристрою і до витоків двох транзисторів, а стік вихідного транзистора підключений до виходу дзеркала О C O 00 ю 51813 Винахід відноситься до автоматики та обчислювальної техніки і може бути використаний в техніці обробки зображень, а також в нейронних мережах Відомий оптоелектронний вузол матриці для порівняння зображень, який містить два польові транзистори, два світлодюди, два резистори і два фоточутливі елементи, виконані в вигляді біспінприладів (авторське свідоцтво СРСР №2015558, G06E3/00, опубліков ЗО 06 94, бюл №12) Недоліком цього пристрою потрібно вважати неможливість отримання на виході частоти слідування імпульсів, пропорційної різниці вхідних фотострумів на різних оптичних входах пристрою Відомий пристрій для порівняння зображень, який містить джерело світла, матричний фотоприймач, лінзи, модулятори, аналізатор (авторське свідоцтво СРСР №851428, G06G9/06, 1981) Недоліками цього пристрою є складність та низька надійність, зумовлена використанням оптичних елементів, які потребують високої точності юстировки Відомий також оптоелектронний вузол матриці для порівняння зображень, який містить елемент пам'яті, два резистора, фотоприймач При цьому елемент пам'яті в вузлі виконаний в вигляді фототиристора (авторське свідоцтво СРСР №1656566, кл G06G9/00) Недоліком цього вузла є неможливість його використання для порівняння напівтонових зображень Найбільш близьким до запропонованого рішення є оптоелектронний вузол матриці для порівняння зображень (авторське свідоцтво СРСР № 1746389, кл G06E 3/00 з бюл № 25, 1992) - далі вузол матриці для порівняння зображень, який складається з вузла перетворення вхідного струму в частоту слідування імпульсів, виконаного на біспш-приладі і вузла перетворення оптичної потужності в струм Вихід вузла перетворення оптичної потужності в струм підключений на вхід вузла перетворення струму в частоту слідування імпульсів Вузол перетворення оптичної потужності в струм має два оптичних входи і два електричних і складається з чотирьох фотодюдів які ввімкнуті зустрічне ПОСЛІДОВНО Недоліком відомого рішення можна вважати неможливість формування додатної і від'ємної різниці фотострумів фотодюдів без комутації напруг живлення (робочих напруг) фотодюдів В основу винаходу поставлена задача удосконалення вузла матриці для порівняння зображень, у якому за рахунок введення нових блоків і зв'язків між ними забезпечується можливість формування як додатних, так і від'ємних різниць фотострумів на вході вузла перетворювача струму в частоту Поставлена задача досягається тим, що в вузол матриці для порівняння зображень (далі пристрій), який містить перший та другий фотодюди, які є оптичними входами пристрою, підключені катодами ВІДПОВІДНО ДО першого і другого електричних входів пристрою і вузла перетворення оптичної потужності в струм, а також вузол перетворення струму в частоту слідування імпульсів, який складається з біспін-прилада, резистора, СВІТЛОДІ ода, який являється оптичним виходом пристрою і перетворювача струму в частоту, конденсатора і n-канального МДП-транзистора причому виводи замикаючого і омічного контактів біспін-прилада підключені ВІДПОВІДНО до електричного виходу пристрою і до шини живлення, світлодюд підключений анодом через резистор до електричного виходу пристрою, а катодом до загальної шини, конденсатор підключений між виводами і замикаючого контакту біспін-прилада, а МДП-транзистор підключений витоком до загальної шини (нульового потенціалу), стоком - до підложки біспінприладу, а затвором - до замикаючого контакту біспін-приладу додатково введені (в вузол перетворення оптичної потужності в струм) два розділяючі елементи, два віддзеркалювачі струму з двома виходами і три віддзеркалювачі струму з одним виходом, причому перший віддзеркалювач струму підключений входом до аноду першого фотодюда, першим виходом до входу третього віддзеркалювача струму, другим виходом до виходу четвертого віддзеркалювача струму і до виходу другого розділяючого елемента, а загальним виводом до загальної шини (нульового потенціалу), другий віддзеркалювач струму підключений входом до аноду другого фотодюду, першим виходом - до виходу третього віддзеркалювача струму і до виходу першого розділюючого елементу, другим виходом до входу четвертого віддзеркалювача струму, а загальним проводом - до загальної шини (нульового потенціалу), третій, четвертий і п'ятий віддзеркалювачі струму підключені загальним проводом до шини живлення, п'ятий віддзеркалювач струму, вихід якого є виходом вузла перетворення оптичної потужності в струм, підключений виходом до підложки біспін-прилада, а входом підключений до входів розділяючих елементів Крім того, розділюючий елемент виконаний у вигляді напівпровідникового діоду, підключеного анодом і катодом ВІДПОВІДНО ДО входу і до виходу розділяючого елемента Крім того, розділяючий елемент виконаний у вигляді р-канального МДП-транзистора, підключеного до входу і до виходу розділяючого елементу ВІДПОВІДНО виводами витоку і стоку, з'єднаного з затвором Крім того, віддзеркалювачі струму з двома виходами виконані з трьох n-канальних МДПтранзисторів, затвори яких з'єднані з входом віддзеркалювача і стоком вхідного транзистора, загальний провід віддзеркалювача підключений до загальної шини пристрою (вузла) і до витоків трьох транзисторів, а стоки вихідних транзисторів підключені ВІДПОВІДНО до першого і другого виходів віддзеркалювача Крім того, віддзеркалювачі струму з одним виходом виконані з двох р-канальних МДПтранзисторів, затвори яких з'єднані з входом віддзеркалювана і з стоком вхідного транзистора, загальний провід віддзеркалювана підключений до шини живлення пристрою (вузла) и до витоків двох транзисторів, а стік вихідного транзистора підключений до виходу віддзеркалювана Розглянемо основний технічний результат 51813 Поставлена задача удосконалення вузла матриці для порівняння зображень, була досягнута за рахунок введення віддзеркалювачів струму і зв'язків між ними, що забезпечує можливість формування як додатних, так і від'ємних різниць фотострумів на вході вузла перетворювача струму в частоту Таким чином розглянутий технічний результат доказує досягнення поставленої задачі Побудова вузла перетворення оптичної потужності в струм на віддзеркалювачах струму дозволила виключити необхідність мати джерело живлення від'ємної полярності для забезпечення працездатності в режимах віднімання фотострумів і виключити комутації напруг живлення фото-дюдів (робочих напруг фото ДІОДІВ) при ЗМІНІ різниці фотострумів з додатної на від'ємну На креслені (див Фіг) показана реалізація вузла матриці для порівняння зображень Пристрій складається з двох функціональних вузлів вузла перетворення вхідного оптичного випромінювання в струм і вузла перетворення струму в частоту слідування імпульсів Вузол перетворення оптичної потужності в струм має електричні входи 1 і 2, оптичні входи 3 і 4 і складається з фотодюдів 5 і 6, першого і другого віддзеркалювачів струму з двома виходами 7 і 8, розділюючих елементів 9 і 10 і третього, четвертого і п'ятого віддзеркалювачів струму 11, 12, 13, причому вихід віддзеркалювана струму 13 являється виходом вузла 14, який підключений до входу 15 вузла перетворювача струму в частоту Віддзеркалювачі струму 7, 8, 11, 12, 13 складаються з МДП-транзисторів 16 27, а розділюючі елементи 9 і 10 складаються з МДП-транзисторів 28 і 29 ВІДПОВІДНО або з ДІОДІВ, підключених анодами до вхо ду віддзеркалювана 13 Фотодюд 5 підключений катодом до входу 1 вузла і пристрою, а анодом - до входу віддзеркалювана струму 7, перший і другий виходи якого з'єднані ВІДПОВІДНО з входом віддзеркалювана 11 і з виходом віддзеркалювана 12 Фотодюд 6 підключений катодом до входу 2 вузла і пристрою, а анодом - до входу віддзеркалювана струму 8, перший і другий виходи якого з'єднані ВІДПОВІДНО з виходом відзеркалювача струма 11 та входом віддзеркалювана 12 Віддзеркалювач струму 13 підключений входом через роздільні елементи 9 і 10 ВІДПОВІДНО до виходів віддзеркалювачів струму 11 і 12 Кожний з віддзеркалювачів струму 7 і 8 виконаний з трьох n-канальних МДП-транзисторів, затвори яких з'єднані з входом віддзеркалювана і з стоком вхідного транзистора, загальний провід віддзеркалювана підключений до загальної шини пристрою (вузла) і до витоків трьох транзисторів, а стоки вихідних транзисторів підключені до першого і другого виходів віддзеркалювана ВІДПОВІДНО Кожний з віддзеркалювачів струму 11, 12, 13 виконаний з двох р-канальних МДП-транзисторів, затвори яких з'єднані з входом віддзеркалювана і з стоком вхідного транзистора, загальний провід підключений до шини живлення пристрою (вузла) і до витоків двох транзисторів, а стік вихідного транзистора підключений до виходу віддзеркалювана Вузол перетворення струму в частоту сліду вання імпульсів має електричний вхід 15 і вихід ЗО і складається з біспін-приладу 31, резистора 32, світлодюда 33, який є оптичним виходом 34 пристрою, конденсатора 35 і п-канального МДПтранзистора 36, причому виводи підложки, запираючого контакту і омічного контактів, біспінприлада 31 підключені ВІДПОВІДНО ДО входу 15, до електричного виходу ЗО і до шини живлення приладу, світлодюд 33 підключений анодом через резистор 32 до виходу ЗО вузла і пристрою, а катодом - до загальної шини пристрою, конденсатор 35 підключений між входом 15 і виходом ЗО вузла, транзистор 36 підключений витоком до шини нульового потенціалу, затвором - до виходу ЗО вузла, а стоком до входу 15 вузла Пристрій працює наступним чином Вузол перетворення струму в частоту слідування імпульсів перетворює вхідний втікаючий струм в пропорційну частоту слідування імпульсів, що виходить на електричному виході ЗО і на оптичному виході 34 Тому вузол перетворення оптичної потужності в струм повинен виробляти на виході струм, рівний модулю різниці фотострумів фотодюдів 5 і 6, і це досягається шляхом запропонованої конструкції вузла Вважається, що робоча напруга на фотодюдах 5 і 6 комутується ключами, комутаторами чи потужними логічними елементами цифрових мікросхем, які управляються стандартними цифровими мікросхемами (можливість цього очевидна) Тому керування режимами роботи пристрою досягається підключенням на входи, ключів, комутаторів або потужних логічних елементів кодів 00, 01, 10, 11 Нехай молодший розряд коду керує станом входу 1, а старший розряд коду - станом входу 2 і логічному рівню 1 управляючого коду відповідає подача на катоди фотодюдів 5 і 6 робочої напруги, а логічному рівню 0 управляючого коду відповідає зняття робочої напруги з катодів фотодюдів 5 і 6 Тоді керуючим кодом будуть відповідати такі режими роботи пристрою При коді 00 на виході 14 виробляється нульовий струм, а на виходах ЗО і 34 - нульова частота слідування імпульсів Це очевидно, тому що фотострум фотодюдів 5 і 6 відсутній і віддзеркалювачі 7 і 8, 11 і 12 відбивають нульові струми При коді на вході 01 робочі напруги поступають тільки на фото діод 5 Для спрощення розгляду стану віддзеркалювачів струму вважаємо, що замість транзисторів 28 і 29 включені діоди Тоді на вхід віддзеркалювача 13 через діод 29 поступає струм фото діода 5, відбитий на другому виході віддзеркалювача 7, а струм фото діода 5, відбитий на першому виході віддзеркалювача 7, поступаючи на вхід віддзеркалювача 11 і відбиваючись на його виході, не може поступити на вхід віддзеркалювача 13 тому що цьому заважає діод 28 Тому на виході 14 відбивається струм, рівний струму фотодіода 5, а на виходах ЗО і 34 генеруються імпульси з частотою слідування пропорційною струму фотодіода 5 При коді 10 робоча напруга прикладається тільки до фото діоду 6 Тому на вхід віддзеркалювача 13 через діод 28 надходить струм фотодіода 6, відбитий на першому виході віддзеркалювана 8, а струм фотодюду 6, відбитий на 2-му виході віддзеркалювана 8, попадаючи на вхід віддзеркалювача 12 і відбиваючись на його виході, не може 8 51813 поступити на вхід віддзеркалювана 13, так як цьому заважає діод 29 Тому на вході 14 відбивається струм, рівний струму фотодіода 6, а на виходах ЗО і 34 генеруються імпульси з частотою слідування, пропорційною струму фотодіода 6 При коді 11 робоча напруга поступає на фотодюди 5 і 6, тому стан виходів 14, ЗО і 35 визначається співвідношенням струмів фотодюдів Якщо струм фотодіода 5 перевищує струм фотодіода 6, то через відкритий діод 29 на вхід віддзеркалювача 13 поступає різниця струмів фотодюдів і відображається на його виході 14 (тому що діод 28 заважає надходженню на вхід віддзеркалювача 13 струму з виходу віддзеркалювача 11) Тому на виходах ЗО і 34 пристрою генеруються імпульси з частотою слідування, пропорційною різниці струмів фотодюдів Якщо струм фотодіода 6 перевищує струм фотодіода 5, то через відкритий діод 28 на вхід віддзеркалювача 13 поступає різниця струмів фотодюдів і відбивається на його виході 14 (так як діод 29 заважає надходженню на вхід віддзеркалювача 13 струму з виходу віддзеркалювача 12) Тому на виходах ЗО і 34 пристрою генеруються імпульси з частотою слідування, пропорційною різниці струмів фотодюдів ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71