Однорідне обчислювальне середовище для виділення фрагмента зображення в аналізі структури матеріалів

1 Однорідне обчислювальне середовище для виділення фрагмента зображення в аналізі структури матеріалів, що має в своєму складі матрицю обчислювальних комірок (ОК) 1, блок координатної вибірки адреси 2, два шифратори 3, 4, вхід послідовного вводу даних D, керуючі входи завантаження даних (Зав), тактових імпульсів (ТІ), вхід обнуления регістрів пристрою (R), та виходи сигнал початку виділення фрагмента зображення (Р), закінчення обробки кадру зображення (Гот), виходи коду координати X піксела зображення 1 р X, І_р X, та координати У 1рУ, , І_р У, причому вхід D пристрою підключено до входу D матриці ОК, входи Зав , ТІ та R підключені до входів Зав, ТІ та R матриці та блока вибірки адреси, вихід Р матриці підключено до входу Р блока вибірки адреси та до виходу Р пристрою, вихід Гот блока вибірки адреси є виходом Гот пристрою, виходи 1рХ, І_р X шифратора є виходами 1рХ, , І_р X пристрою, а виходи 1 р У, , Lp У є виходами 1 р У, І_р У пристрою 2 Однорідне обчислювальне середовище для виділення фрагмента зображення в аналізі структури матеріалів по п 1, яке відрізняється тим, що блок координатної вибірки адресів має в своєму складі два регістри зсуву, тригер, два інвертори, елемент АБО та елемент І, керуючі входи Зав , ТІ, Р, R та виходи вибору координати X - ВхХ1, , ВхХп, виходи вибору координати У - ВхУ1, , ВхУт, та вихід завершення процесу Гот, причому вхід Зав підключено до входу S тригера та через інвертор до першого входу першого елемента І, другий вхід якого підключено до входу ТІ, третій, через інвертор, - до входу Р, а вихід - до входу С першого регістра зсуву і до першого входу другого елемента І, вихід якого підключено до входу С другого регістра, а другий вхід - до виходу ВхХп першого регістра та до першого входу першого елемента АБО, вихід якого підключено до входу D першого регіст ра, а другий вхід - до входу D другого регістра і до виходу Q тригера, вхід R якого підключено до виходу R другого регістра і до входу R блока вибірки, вихід Dm+1 другого регістра підключено до виходу Гот блока вибірки, виходи D1, , Dn першого регістра підключено до виходів вибору координати X ВхХ1, , ВхХп, виходи D1, ,Dm другого регістра підключено до виходів вибору координати У ВхУ1, , ВхУт З Однорідне обчислювальне середовище для виділення фрагмента зображення в аналізі структури матеріалів по п 1, яке відрізняється тим, що обчислювальна комірка (ОК) має в своєму складі два тригери, лічильник, дві групи елементів І, чотири елементи І, шість елементів АБО, входи вибору координат ВхХ, ВхУ, керуючий вхід завантаження Зав , вхід тактових імпульсів ТІ, вхід обнуления регістрів R, чотири входи даних від сусідніх комірок D(1), D(2), D(3), D(4), керуючі входи від сусідніх комірок 5(1), 3(1), 5(2), 4(2), 5(3), 1(3), 5(4), 2(4), виходи даних D, виходи координати комірки КХ, КУ, вихід початку виділення фрагмента зображення Р, керуючі виходи для сусідніх комірок 1, 2, 3, 4, 5, причому входи вибору координат ВхХ, ВхУ підключені до першого та другого входів першого елемента І, третій вхід якого підключено до першого входу другого елемента І, до виходу Q першого тригера та до виходу D комірки, другий вхід другого елемента І підключено до виходу першого елемента АБО, чотири входи якого підключені до виходів 3(1), 4(2), 1(3), 2(4), виходи першого та другого елементів І підключені до входів другого елемента АБО, вихід якого підключено до першого входу третього елемента АБО, до входу D лічильника та до виходів КХ, КУ ОК, до решти входів третього елемента АБО підключено виходи першої групи елементів І, перші входи якої підключені до входів ОК 5(1), 5(2), 5(3), 5(4), другі входи підключені до виходів 1, 2, 3, 4 лічильника, до виходів 1, 2, 3, 4 ОК, та до перших входів другої групи елементів І, другі входи якої підключені до входів D(1), D(2), D(3), D(4) OK, а виходи до четвертого елемента АБО, вихід якого підключено до входу R другого тригера, вхід якого підключено до виходу третього елемента АБО, а вихід - до виходу Р ОК та до першого входу третього елемента І, вихід якого підключено до входу С лічильника, а другий вхід підключено до входу ТІ ОК і до першого входу четвертого елемента І, другий вхід якого підключено со 00 42483 до входу Зав ОК, а вихід - до входу С першого тригера, вхід D якого підключено до входу D(1) OK, а вхід R - до виходу п'ятого елемента АБО, перший вхід якого підключено до виходу 1 лічильника, а другий вхід до входу R ОК та входів четвертого і шостого елементів АБО, вихід шостого елемента АБО підключено до входу R лічильника, а другий вхід - до входу четвертого елемента АБО та до виходу 5 лічильника 4 Однорідне обчислювальне середовище для виділення фрагмента зображення в аналізі структури матеріалів по п 1, яке відрізняється тим, що ОК з'єднані в матрицю nxm, причому входи ВхХ першої стрічки матриці об'єднані і підключені до шини ВхХ1 блока вибірки, другої - до шини ВхХ2, останньої - до шини ВхХп, входи ВхУ першого стовпця матриці об'єднані і підключені до шини ВхУ1 блока вибірки, другої - до шини ВхУ2, останньої - до шини ВхУт, входи Зав , ТІ, R, вихід Р всіх ОК, ВІДПОВІДНО, об'єднані між собою і підключені до входів Зав , ТІ, R та виходу Р пристрою, виходи КХ першої стрічки матриці об'єднані і підключені до шини КХ1 шифратора, другої - до шини КХ2, останньої до шини KXN, виходи КУ першого стовпця матриці об'єднані і підключені до шини КУ1 шифратора, другої - до шини КУ2, останньої - до шини КУМ шифратора, вхід даних D першої ОК першої стрічки матриці підключено до входу даних D пристрою, вихід даних першої ОК підключено до входу даних другої ОК і т д , вихід останньої ОК в першій стрічці матриці підключено до входу першої ОК другої стрічки матриці, вихід другої - до входу третьої і т д , керуючі виходи ОК підключені до ВІДПОВІДНИХ керуючих входів сусідніх ОК Пристрій відноситься до галузі обчислювальної техніки і може бути використаний в спеціалізованих обчислювальних комплексах, зокрема в пристроях цифрової обробки сигналів, для розпізнавання образів, виділення фрагментів зі складноструктурованих зображень, в неруйнівному контролі матеріалів, медицині, криміналістиці, картографи і т д Відомий пристрій для перетворення інформації, який має у своєму складі матрицю запам'ятовуючих комірок (МЗЯ), яка складається з запам'ятовуючих комірок (ЗЯ), вхідних та вихідних ключів, двох іверторів (І), двох комутаторів (БК), блока діагностики (БД), двох блоків управління комутаторами (БУК), блока управління матрицею (БУМ), генератора тактових імпульсів (ГТИ) [1] Недоліками даного пристрою є складна архітектура і обмежені функціональні можливості, зокрема, неможливість виділення зерна зображення з кадру Найбільш близьким по технічному рішенню до пропонованого пристрою є процесор для виділення зображень об'єктів в бінарному зображенні Він складається з N однакових комірок, які містять в собі елемент І-АБО, чотири елементи 1І I, еле-— мент І, групу входів управління, вхід запуску, інформаційний вхід перший і другий входи скиду, перший і другий інформаційні виходи, вихід запуску, а також перший і другий елементи пам'яті [2] Недоліками даного пристрою є обмежені функціональні можливості, зокрема, даний пристрій не дозволяє визначити розташування виділеного фрагменту на полі зображення В основу винаходу поставлена задача розширення функціональних можливостей пристрою Поставлена задача досягається тим, що до його складу додатково введені матриця обчислювальних комірок (ОК) 1, які мають в своєму складі два тригери, лічильник, дві групи елементів І, чотири елементи І, шість елементів АБО, входи вибору координат ВхХ, ВхУ, керуючий вхід завантаження Зав, вхід тактових імпульсів ТІ, вхід обнулення регістрів R, чотири входи даних від сусідніх комірок D(1), D(2), D(3), D(4), керуючі входи від сусідніх комірок 5(1), 3(1), 5(2), 4(2), 5(3), 1(3), 5(4), 2(4), виходи даних D, виходи координати комірки КХ, КУ, вихід початку виділення фрагменту зобра ження Р, керуючі виходи для сусідніх комірок 1, 2, З, 4, 5, блок координатної вибірки адреси 2, який має в своєму складі два регістри зсуву, тригер, два інвертори, елемент АБО та елемент І, керуючі входи Зав, ТІ, Р, R, та виходи вибору координати X ВхХ1, ВхХп, виходи вибору координати У ВхУ1, ВхУт, та вихід завершення процесу Гот, два шифратори 3, 4, вхід послідовного вводу даних D, керуючі входи завантаження даних (Зав), тактових імпульсів (ТІ), вхід обнуления регістрів пристрою (R), та виходи сигнал початку виділення фрагменту зображення (Р), закінчення обробки кадру зображення (Гот), виходи коду координати X піксела зображення 1 р X, І_р X, та координати У 1рУ, І_рУ Пропонована сукупність признаків не відома з аналогів і прототипа, і приводить до розширення функціональних можливостей пристрою, тому пристрій відповідає критерію "суттєві ВІДМІННОСТІ" На фіг 1 представлена структурна схема запропонованого пристрою, на фіг 2 - блок координатної вибірки,, на фіг 3 - функциональна схема обчислювальної комірки (ОК), на фіг 4 - фрагмент матриці ОК Однорідне обчислювальне середовище для виділення фрагменту зображення в аналізі структури матеріалів має в своєму складі матрицю обчислювальних комірок (ОК) 1, блок координатної вибірки адреси 2, два шифратори 3,4, вхід послідовного вводу даних D, керуючі входи завантаження даних (Зав), тактових імпульсів (ТІ), вхід обнуления регістрів пристрою (R), та виходи сигнал початку виділення фрагменту зображення (Р), закінчення обробки кадру зображення (Гот), виходи коду координати X піксела зображення 1 р X, І_р X, та координати У 1 р У, І_р У Блок координатної вибірки адресів має в своєму складі два регістри зсуву, тригер, два інвертори, елемент АБО та елемент І, керуючі входи Зав, ТІ, Р, R, та виходи вибору координати X ВхХ1, ВхХп, виходи вибору координати У ВхУ1, ВхУт, та вихід завершення процесу Гот Обчислювальна комірка (ОК) має в своєму складі два тригери, лічильник, дві групи елементів І, чотири елементи І, шість елементів АБО, входи вибору координат ВхХ, ВхУ, керуючий вхід завантаження Зав, вхід тактових імпульсів ТІ, вхід обну 42483 лення регістрів R, чотири входи даних від сусідніх комірок D(1), D(2), D(3), D(4), керуючі входи від сусідніх комірок 5(1), 3(1), 5(2), 4(2), 5(3), 1(3), 5(4), 2(4), виходи даних D, виходи координати комірки КХ КУ, вихід початку виділення фрагменту зображення Р, керуючі виходи для сусідніх комірок 1, 2, З, 4, 5 ОК з'єднані в матрицю nxm, причому входи ВхХ першої стрічки матриці об'єднані і підключені до шини ВхХ1 блока вибірки, другої до шини ВхХ2, останньої до шини ВхХп, входи ВхУ першого стовпця матриці об'єднані і підключені до шини ВхУ1 блока вибірки, другої до шини ВхУ2, останньої до шини ВхУт, входи Зав, ТІ, R, вихід Р всіх ОК ВІДПОВІДНО об'єднані між собою і підключені до входів Зав, ТІ, R та виходу Р пристрою, виходи КХ першої стрічки матриці об'єднані і підключені до шини КХ1 шифратора, другої до шини КХ2, останньої до шини KXN, виходи КУ першого стовпця матриці об'єднані і підключені до шини КУ1 шифратора, другої до шини КУ2, останньої до шини КУМ шифратора, вхід даних D першої ОК першої стрічки матриці підключено до входу даних D пристрою, вихід даних першої ОК підключено до входу даних другої ОК і т д , вихід останньої ОК в першій стрічці матриці підключено до входу першої ОК другої стрічки матриці, вихід другої до входу третьої і т д , керуючі виходи ОК підключено до ВІДПОВІДНИХ керуючих входів сусідніх ОК Пристрій працює наступним чином 1 Завантаження даних в матрицю обчислювальних комірок Сигналом R обнуляються всі регістри пристрою На вхід керуючого сигналу Зав подають логічну одиницю, цим сигналом пристрій переводиться в режим послідовного вводу кадру бінарного зображення в матрицю обчислювальних комірок На вхід D пристрою подають послідовно піксел за пікселом зображення, яке розміщається в матриці ОК Після завершення вводу зображення в матрицю ОК на вхід Зав подається логічний нуль, який переводе пристрій в режим виділення фрагменту або зерна зображення з кадру 2 Режим сканування В перші розряди регістрів зсуву записуються по одиниці, які з'являються на шинах ВхХ1 та ВхУ1 Цими сигналами перевіряється комірка з координатами 1 1 на наявність в ній інформації По кожному наступному такту перевіряються комірки з координатами 1 2, 1 3, 1 4, і т д аж до моменту виявлення в комірці даних З Режим виділення зерна зображення Після виявлення в комірці даних, координати комірки передаються по шинах КХ, КУ на шифратори, які переводять координати в двійкову форму і видають на шини 1рХ, 2рХ, І_р X - координата X, на шини 1 р У, 2рУ, І_р У - координата У В момент виявлення в комірці даних матрицею формується сигнал Р, який блокує регістри зсуву блока координатної вибірки і передає управління процесом в комірку, в якій були виявлені дані Цей сигнал буде присутнім до завершення процесу виділення зерна (або плями) на зображенні Активізована комірка OK(I,J) починає почергово опитувати чотири сусідні комірки OK(I-1,J), OK(I.J-I), OK(I+1,J), OK(I,J+I) на наявність в цих комірках даних В разі виявлення даних передаються її координати і управління процесом передаються до неї Комірка OK(IJ) залишається в режимі очікування завершення циклу Наступна комірка перевіряє свій окіл і т д аж до завершення виділення зерна зображення Сигналом про завершення виділення фрагменту зображення служитиме нуль на виході Р, який відновлює роботу блока координатної вибірки Блок координатної вибірки починає сканування з того місця де була виявлена ОК з даними В тих комірках, координати яких було прередано дані стираються, тобто зерно зображення, координати якого були передані, з зображення зникає і подальшому скануванню не заважає При виявленні наступного фрагменту зображення весь цикл виявлення координат повторюється По закінченню процесу обробки кадра зображення, блок координатної вибірки формує сигнал завершення процесу Гот, який сигналізує про готовність пристрою до обробки наступного кадру зображення Джерела інформації 1 Патент України, UA № 20924А, G06F15/16, G06F17/00 Пристрій для перетворення інформації, Стрямец С П , Кожан В П , Деркач Б Т , Кисіль Б В , опубл 27 08 98 Бюл N 1 2 А с 1501107 СССР МКИ G06K9/66 Устройство для виделения изображений объектов в бинарном изображеннии / А Б Лозинский, Ю А Ивченко, БП Русин (СССР), опубл 15 08 89 Бюл №21 42483 ФІГ. 1 І 1 h j a. !— пі ". І On 1 с Dl . *— Фіг. 2 ВиХп j T™ 01 02 42483 ВхЫ fi>>! 6 -4 За& "Ж~~ I _ *1 _ JKJ2. 1TI" 1 ~ 2 „—„—^ ^ І R —-} TJ те S