Пристрій для визначення координат центра тяжіння зображення

1. Пристрій для визначення координат центра тяжіння зображення, що містить матрицю фотоперетворювачів, аналого-цифровий перетворювач, два накопичувальні суматори, вхід першого з яких сполучений з виходом аналого-цифрового перетворювача, а вихід сполучений з входом другого накопичувального суматора, блок ділення, перший і другий інформаційні входи якого сполучені відповідно з виходами першого і другого накопичувальних суматорів, два регістри, інформаційний вхід першого регістра сполучений з інформаційним виходом блока ділення, виходи першого і другого регістрів є виходами пристрою, два лічильники, інформаційний вхід першого з яких є входом встановлення кількості рядків матриці фотоперетворювачів, а інформаційний вхід другого лічильника є входом встановлення кількості стовпців матриці фотоперетворювачів, два дешифратори, входи яких сполучені відповідно з виходами першого і другого лічильників, блок керування, перший вхід якого є входом запуску пристрою, перший вихід блока керування сполучений з входом дозволу запису першого лічильника, другий, третій, четвертий, п'ятий, шостий, сьомий і восьмий виходи блока керування з'єднані відповідно з входом дозволу запису другого лічильника, входом обнулення першого блока ділення, синхровходом першого накопичувального суматора, синхровходом другого накопичувального суматора, входом віднімання першого лічильника, входом віднімання другого лічильника, входом дозволу запису першого регістра, який відрізняється тим, що містить третій і четвертий накопичувальні суматори, другий блок ділення, тригер і елемент І, вихід якого сполучений з другим входом блока керування, третій і четвертий входи якого сполучені відповідно з першими інформаційними виходами першого і другого дешифраторів, дев'ятий, десятий, одиннадцатой і 2 (19) 1 3 51877 4 ка постійної пам'яті, чотирнадцятий-двадцять перший виходи якого з'єднані відповідно з першимвосьмим входами елемента комбінаційної логіки, дев'ятий, десятий і одинадцятий входи якого є другим-третім і четвертим входами блока керування, виходи елемента комбінаційної логіки сполучені з відповідними інформаційними входами регістра. Корисна модель відноситься до автоматики і вимірювальної техніки і може бути використана в різних контрольно-вимірювальних пристроях, зокрема, в системах обробки зображень, розпізнавання образів, в робототехніці, в пристроях позиціонування. Пристроєм із аналогічними можливостями функціонування є пристрій для визначення координат центру тяжіння зображення (а. с. CPCP № 1714632, кл. G06K 9/00, 1992), що містить матрицю фотоперетворювачів, перший та другий лічильники, аналогово-цифровий перетворювач, помножувачі, перший блок пам'яті, віднімач, блок керування, перший, другий та третій накопичувальні суматори, другий блок пам'яті, перший, другий та третій дільники, блок керування містить тактовий генератор, лічильник адреси та блок пам'яті. Недоліком такого пристрою є обмежені функціональні можливості. Також відомий пристрій для визначення координат центру тяжіння зображення (а. с. CPCP № 1783554, кл. G06K 9/00, 1992), що містить фотоприймальний блок, лічильник рядків, лічильник стовпців, аналого-цифровий перетворювач, чотири регістри, помножувач, блок синхронізації, блок керування. Недоліком такого пристрою є обмежені функціональні можливості. Найбільш близьким за технічною суттю є пристрій для визначення координат центру тяжіння зображення (а.с. CPCP №1427395, кл. G06K 9/00, 1988), що містить матрицю фотоперетворювачів, блок керування, два лічильники, два комутатори, два регістри, два дешифратори, два накопичувальні суматори, аналого-цифровий перетворювач, вхідні шини розмірів матриці фотоперетворювачів m і n, вихідні шини координат Х с і Y c , блок ділення. Входи першого комутатора з'єднані відповідно з виходами матриці фотоперетворювачів, а виходи з'єднані між собою і з'єднані з аналоговим входом АЦП, вхід аналогової «землі» якого з'єднаний з «землею» і зі з'єднаними між собою входами другого комутатора, виходи якого з'єднані відповідно з входами матриці фотоперетворювачів. Керуючі входи першого комутатора з'єднані відповідно з виходами першого дешифратора, вхід якого з'єднаний з виходом другого лічильника, вхід якого з'єднаний з вхідною шиною n, вхідна шина m з'єднана з входом першого лічильника, вихід якого з'єднаний з входом другого дешифратора, виходи якого з'єднані відповідно з керуючими входами другого комутатора. Вихід АЦП з'єднаний з входом першого накопичувального суматора, вихід якого з'єднаний з першим входом ділення і з входом другого накопичувального суматора, вихід якого з'єднаний з другим входом блока ділення, вихід якого з'єднаний з входами першого і другого регістрів, виходи яких з'єднані відповідно з вихідними шинами X c і Y c . Входи блока керування з'єднані відповідно з виходами переповнення першого і другого лічильників та з виходом «Кінець ділення» блока ділення. Виходи блока керування з'єднані відповідно з входами скидання першого і другого регістрів, входами скидання першого і другого накопичувальних суматорів, з входом дозволу запису другого лічильника, з входом дозволу запису першого лічильника, з синхровходом першого накопичувального суматора, з входом віднімання першого лічильника, з синхровходом другого накопичувального суматора, з входом віднімання другого лічильника, з керуючими входами блока ділення, з входом дозволу запису першого регістра, з входом дозволу запису другого регістра, з шиною запуску пристрою. Виходи з першого по одинадцятий запам'ятовуючого пристрою є відповідними виходами блока керування. Дванадцятий вихід постійного запам'ятовуючого пристрою з'єднаний з входом скидання тригера. Виходи з тринадцятого по шістнадцятий постійного запам'ятовуючого пристрою з'єднані відповідно з входами регістру. Недоліком такого пристрою є логарифмічна складність визначення координат центру тяжіння зображення та обмеженість функціональних можливостей, що зумовлює недостатньо високу швидкодію. В основу корисної моделі покладено створення пристрою для визначення координат центру тяжіння зображення з розширеними функціональними можливостями та підвищеною швидкодією. Поставлена мета досягається одночасним обчисленням моментів інерції зображення нульового і першого порядків, за допомогою яких визначаються координати (див. 1-й пункт формули винаходу, рисунок 4, таблицю 1). На Фіг. 1 представлена блок-схема пристрою визначення координат центру тяжіння зображення; на Фіг. 2 - блок керування пристрою: на Фіг. 3 блок-схема алгоритму визначення координат центру тяжіння зображення; на Фіг. 4 - елемент комбінаційної логіки. Пристрій для визначення координат центру тяжіння містить матрицю 1 фотоперетворювачів, дешифратори 2 і 3, входи яких сполучені відповідно з виходами першого 4 і другого 5 лічильників, лічильники 4 і 5, інформаційний вхід першого з яких є входом встановлення кількості рядків матриці 1 фотоперетворювачів, а інформаційний вхід другого лічильника є входом встановлення кількості стовпців матриці 1 фотоперетворювачів, аналого-цифровий перетворювач (АЦП) 6, накопичувальні суматори 7 і 8, вхід першого з яких 5 сполучений з виходом аналого-цифрового перетворювача 6, а вихід сполучений з входом другого накопичувального суматора, блок ділення 11, перший і другий інформаційні входи якого сполучені відповідно з виходами першого 7 і другого 8 накопичувальних суматорів, регістри 13 і 14, інформаційний вхід першого 13 регістра сполучений з інформаційним виходом блоку ділення 11, виходи першого 13 і другого 14 регістрів є виходами пристрою, входи 15 і 16 пристрою встановлення кількості рядків матриці 1 фотоперетворювачів і встановлення кількості стовпців матриці 1 фотоперетворювачів відповідно, входи 17 (Xс) і 18 (Ус), тригер 20, блок 21 керування, перший вхід якого є входом запуску пристрою, перший вихід блоку керування сполучений з входом дозволу запису першого 4 лічильника, другий, третій, четвертий, п'ятий, шостий, сьомий і восьмий виходи блоку 21 керування з'єднані відповідно з входом дозволу запису другого 5 лічильника, входом обнулення першого блоку ділення 11, синхровходом першого 7 накопичувального суматора, синхровходом другого 8 накопичувального суматора, входом віднімання першого 4 лічильника, входом віднімання другого 5 лічильника, входом дозволу запису першого 13 регістра, вхід 22 запуску і відрізняється тим, що, з метою підвищення швидкодії пристрою, він містить третій і четвертий накопичувальні суматори 9 і 10, другий блок ділення 12, тригер 20, елемент І 19, вихід якого сполучений з другим входом блоку 21 керування, третій і четвертий входи якого сполучені відповідно з першими інформаційними виходами першого 2 і другого 3 дешифраторів, дев'ятий, десятий, одинадцятий і дванадцятий виходи блоку керування сполучені відповідно з керуючим входом аналоговоцифрового перетворювача 6, синхровходом четвертого 10 накопичувального суматора, керуючими входами першого 11 і другого 12 блоків ділення і входом встановлення в "1" тригера, входом обнулення третього 9 накопичувального суматора, третій вихід блоку керування з'єднаний з входом обнулення другого 12 блоку ділення, четвертий вихід блоку керування сполучений з синхровходом третього 9 накопичувального суматора, другий вихід блоку керування сполучений з входами обнулення тригера 20, першого 7, другого 8 і четвертого 10 накопичувальних суматорів, восьмий вихід блоку керування сполучений з входом дозволу запису другого 14 регістра, виходи першого 2 дешифратора сполучені з першою групою керуючих входів матриці 1 фотоперетворювачів, друга група якої сполучена з виходами другого 3 дешифратора, а вихід - з інформаційним входом аналоговоцифрового перетворювача 6, вихід якого підключений до інформаційного входу третього 9 накопичувального суматора, вихід якого підключений до інформаційного входу четвертого 10 накопичувального суматора, вихід якого підключений до першого інформаційного входу другого 12 блоку ділення, інформаційний вихід якого підключений до інформаційного входу другого 14 регістра, вихід тригера підключений до першого входу елементу І 19, другий вхід якого сполучений з виходом кінця ділення першого 11 блоку ділення, вихід кінця ді 51877 6 лення другого 12 блоку ділення підключений до третього входу елементу І 19, вихід першого 7 накопичувального суматора підключений до другого інформаційного входу другого 12 блоку ділення. Блок керування 21 містить виходи 23-34, керуючі входи 35-37, генератор тактових імпульсів 38, елемент І 39, тригер елементу І 40, регістр 41, комбінаційний елемент 42 і блок постійної пам'яті 43, перший-дванадцятий виходи якого є виходами блоку керування 21, тринадцятий вихід блоку постійної пам'яті 43 підключений до входу встановлення в "1" тригера 40, вхід обнулення якого з'єднаний з входом обнулення регістра 41 і є першим входом блоку керування 21, вихід тригера 40 підключений до першого входу елементу І 39, інший вхід якого підключений до виходу генератора тактових імпульсів 38, вихід елемента І 39 підключений до синхровходу регістра 41, виходи якого підключені до відповідних адресних входів блоку постійної пам'яті 43, чотирнадцятий - двадцять перший виходи якого з'єднані відповідно з першим - восьмим входами елементу комбінаційної логіки 42, дев'ятий, десятий і одинадцятий входи якого є другим-третім і четвертим входами блоку керування 21, виходи елементу комбінаційної логіки 42 сполучені з відповідними інформаційними входами регістра 41. Елемент комбінаційної логіки містить перший 44, другий 45, третій 46 інвертори, елемент АБОНЕ 47, перший 48, другий 49, третій 50 елементи І, першу 51-54, другу 55-58 групи елементів І і групу 60-63 елементів АБО. Пристрій працює наступним чином. Перед початком роботи зображення об'єкту проектують на матрицю 1 фотоперетворювачів, яка містить m*n комірок, кожна з яких перетворює оптичний сигнал, що поступає на неї, в прямо пропорційний електричний сигнал. Визначення координат Xc і Ус проводиться одночасно. Після надходження сигналу на шину 22 пуску блоку 21 керування, регістр 41 обнулюється, тригер 40 дозволяє проходження імпульсів з генератора 38 на синхровхід регістра 41. Відбувається вибірка вмісту ПЗП 43 - адреса 0000 (див. таблицю). На виходах 23-26 (У1, У2, У3, У4, Фіг. 3) блоку 21 керування і виході 17 ПЗП 43 з'являються одиничні потенціали, здійснюються мікрооперації першого блоку блок-схеми алгоритму, тобто в лічильники 4 і 5 записуються відповідні числа m та n, тригер 20 обнулюється, обнулюються накопичувальні суматори і блоки 11 і 12 ділення. Таким чином, пристрій підготовлений до вихідного стану. Регістри 13 і 14 не обнулюються у зв'язку з тим, що в них можуть знаходиться результати попередніх значень координат. Починається вибірка n-го стовпця матриці 1 фотоперетворювачів, починаючи з m-ї комірки. В кожному такті з виходу АЦП 6 надходить нове значення комірок n-го стовпця на входи накопичувальних суматорів 7 і 9, на яких накопичуються значення комірок n-го стовпця. У накопичувальний суматор 10 додаються (У7, Фіг. 3) нові значення накопичувального суматора 9. Таким чином, в накопичувальному суматорі 9 накопичується значення моменту інерції n-го стовпця відповідно (n,о) 7 51877 комірки. При виборі (n,о)-ї комірки на виході 35 дешифратора 2 з'являється сигнал. Після цього в суматорі 8 накопичується значення накопичувального суматора 7, накопичувальний суматор 9 обнулюється, з лічильника 5 віднімається одиниця, а в лічильник 4 записується значення m. Відбувається аналогічна вибірка наступного (n-1)-го стовпця комірок. Після вибірки комірок 0-го стовпця в накопичувальному суматорі 7 знаходиться момент інерції 00 (нульового порядку) зображення, в накопичу 8 вальних суматорах 8 і 10 - значення моментів інерції 01 та 10 (першого порядку) зображення. Тому відбувається перезапис вмістів з накопичувальних суматорів 7, 8 і 9 в регістри блоків 11 і 12 ділення, в яких проводиться ділення моментів інерції першого порядку на момент інерції нульового порядку. Результат переписується в регістри 13 і 14. Введення нових вузлів і конструктивних зв'язків дозволяє підвищити швидкодію пристрою. Пристрій для визначення координат центру тяжіння зображення Таблиця Біт № Адреса 1 0000 2 0001 3 0010 4 0011 5 0100 6 0101 7 0110 8 0111 9 1000 10 1001 11 1010 1 У1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 3 У2 У3 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 У4 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 5 У5 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 7 У6 У7 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 У8 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 9 У9 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 10 11 12 У10 У11 У12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 13 У13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 14 15 16 17 18 19 20 21 A1 А2 0001 0000 0010 0000 0011 0000 0100 0101 0001 0000 0110 0111 0001 0000 1000 1001 1000 1001 1010 0000 1011 0000 9 51877 10 11 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 51877 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601