Аналого-цифровий перетворювач зображень

Аналого-цифровий перетворювач (АЦП)зображень, що містить послідовно оптично пов'язані блок зміни інтенсивності зображень, пороговий блок, блок формування розрядних вагових коефіцієнтів і блок запам'ятовування зображень, а також електронний блок керування, до відповідного виходу якого підключений вхід скидання порогового блока, який відрізняється тим, що блок зміни інтенсивності зображення і блок запам'ятовування зображень виконані спільно у вигляді оптично керованого транспаранта з ефек U 2 (19) 1 3 ною схемою пристрою при здійсненні багаторозрядних перетворень. Поставлена задача досягається тим, що блок зміни інтенсивності зображення і блок запам'ятовування зображень виконані спільно у вигляді оптично керованого транспаранта з ефектом пам'яті і ефектом віднімання зображень, який забезпечений джерелом коллімірованного зчитуючого випромінювання і джерелом стираючого випромінювання. На Фіг.1 представлена схема пристрою; на Фіг.2 - узагальнений алгоритм роботи пристрою; на Фіг.3 - часові діаграми роботи пристрою для випадку перетворення в трьохрозрядний прямий двійковий код; на Фіг.4 - схема можливого варіанту реалізації електронного блоку управління. Пристрій (Фіг.1) містить послідовно оптично пов'язані блок 1 віднімання та запам'ятовування зображень, перший електрично-керований модулятор 2 світла, пороговий блок 3, блок 4 формування розрядних вагових коефіцієнтів, виконаний у вигляді послідовно розташованих другого електрично-керованого модулятора 5 світла та оптоелектронного затвора 6 , а також електронний блок управління 7. Блок 1 віднімання та запам'ятовування зображень виконаний у вигляді оптично керованого транспаранта 8 з ефектом пам'яті і інверсією контрасту зображення і забезпечений джерелом 9 коллімірованного зчитуючого випромінювання і джерелом 10 стираючого випромінювання. Оптичний вхід модулятора 5 пов'язаний через світлорозподільник 11 з виходом порогового блоку 3, другий вихід світлорозподільника 11 є виходом 12 пристрою. Вихід затвора 6 пов'язаний через відбивач 13 і світлооб'єднувач 14 з оптичним входом блоку 1 віднімання та запам'ятовування зображень, другий вхід світлооб'єднувача 14 є входом 15 пристрою. До відповідних виходів електронного блоку 7 управління підключені: вхід 16 скидання порогового блоку 3, електричні входи 17 і 18 відповідно першого 2 і другого 5 модуляторів світла, електричний вхід 19 оптоелектронного затвора 6, електричні входи 20 і 21 оптично керованого транспаранта 8, керуючий вхід 22 джерела 9 коллімірованного зчитуючого випромінювання та керуючий вхід 23 джерела 10 стираючого випромінювання. Входом блоку 1 віднімання та запам'ятовування зображень є перший вхід світлооб'єднувача 24, другий вхід, якого оптично пов'язаний з виходом джерела 10 стираючого випромінювання, а вихід поданий на перший оптичний вхід другого світлооб'єднувача 25, другий вхід, якого оптично з'єднаний через поляризатор 26 з виходом джерела 9 коллімірованного зчитуючого випромінювання, а вихід поданий на керуючий вхід оптично керованого транспаранта 8, вихід якого через аналізатор 27 і світлофільтр 28 пов'язаний з виходом блоку 1 віднімання та запам'ятовування зображень. Оптичний пороговий блок 3 містить джерело 29 коллімірованного зчитуючого світла, оптичний вихід якого через поляризатор 30 оптично пов'язаний з входом світлорозмикача 31, перший вихід якого оптично з'єднаний з електрооптичним шаром оптично керованого транспаранта 32, що працює 51875 4 на віддзеркалення, а другий вихід через аналізатор 33 оптично пов'язаний з входом світлодільника 34, перший вихід якого є оптичним виходом порогового блоку 3, а другий вихід через відбивач 35 оптично з'єднаний з першим входом світлооб'єднувача 36, другий вхід якого є паралельним оптичним входом порогового блоку 3, вихід світлооб'єднувача 36 оптично пов'язаний з фоточутливим шаром оптично керованого транспаранта 32, електроди якого підключені до клем 37 джерела живлення, електричний вхід джерела 29 коллімірованного зчитуючого світла є входом 16 скидання оптичного порогового блоку 3. Пристрій працює як паралельний перетворювач потужності кожної точки вхідного напівтонового зображення в будь-який двійковий код, ваги розрядів якого не зменшуються від молодшого до старшого. Це, наприклад, прямий двійковий код з вагами 2n-1, 2n-2, ..., 8, 4, 2, 1, код Фібоначчі з вагами Wn = Wn-1 + Wn-2, Wn-1, Wn-2,..., 13, 8, 5, 3, 2, 1 та інші коди. Розглянемо алгоритм роботи пристрою. Пристрій працює за методом порозрядного урівноваження перетворюючої аналогової величини, відомого для одновимірних (електронних) АЦП, з тією лише відмінністю, що в заявленому пристрої перетворення здійснюється паралельно для всього зображення, тобто одночасно для всіх елементів зображення. Уявімо вхідне зображення у вигляді xy матриці , де х, у - координати довільної точки зображення; Рxy - значення питомої потужності (на одиницю площі) точки зображення з координатами (х, у). Величина однієї градації потужності Р (крок квантування за потужністю) буде дорівнює: (1) P = Pmax/N, де Рmах - максимальне значення вхідної питомої потужності; N - кількість помітних градацій потужності. Для прямого двійкового коду розрядністю n: N2=2n (2) Для довільного n - розрядного коду з вагами W1 (i=1/n): n 1 Wi (3) i 1 Узагальнений алгоритм роботи пристрою представлений на Фіг.2. На початку здійснюється стирання інформації, що залишилася з якихнебудь причин в блоці 1, і підготовка до роботи, що полягає, по-перше, в обнуленні оптичного порогового блоку 3, по-друге, у встановленні коефіцієнтів пропускання модуляторів 2 і 5. Коефіцієнт пропускання модулятора 2 обернено пропорційний вазі старшого розряду (модулятором 2 забезпечується поріг спрацьовування оптичного порогового блоку 3, що дорівнює вазі старшого розряду), коефіцієнт пропускання модулятора 5 прямо пропорційний вазі старшого розряду (модулятором 5 виставляється величина амплітуди світлих ділянок бінарного зображення, який віднімається з блоку 1, що дорівнює вазі старшого розряду). По-третє, номером І вихідного бінарного зрізу присвоюється значення n, де n-розрядність використовуваного 5 коду. Потім, якщо I= n (старший бінарний зріз має номер n, а молодший бінарний зріз має номер 1), то робиться запис вхідного зображення (вершина 4), а якщо І n, то відразу переходить на вершину 5, в якій, по-перше, проводиться порогова обробка по виставленому порогу П зображення з виходу блоку 1 в пороговому блоці 3, на виході якого в результаті з'являється двоградаційне зоb xy браження , що є старшою бітовою картиною. Тут U(Z) IП - гранична функція, яка визначається наступним чином 1, якщо Z П; U Z IП (4) 0, якщо Z П. В вершині 5 алгоритму записана порогова функція від матриці, результатом якої є бінарна мат b xy риця , що містить одиниці в тих координатах (х, у), де Рху П і містить нулі в тих координатах (х, у), де Рху 3). Апаратурні витрати по основних вузлах для прототипу і цього пристрою зведені в табл. 3. З таблиці видно, що даний пристрій простіше прототипу при n> 3, тобто при багаторозрядних перетвореннях. Таблиця 1 Номер такту 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Вхідний код ПЗП 42 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 V39 Q1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 V19 Q2 0 0 0 1 0 0 1 0 0 V22 Q3 0 0 1 0 0 1 0 0 1 Вихідний код ПЗП 42 V(20,21) V17 V16 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 V18 Q9 Q10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 V23 Q11 1 0 0 0 0 0 0 0 0 11 51875 12 Таблиця 2 Номер вих. ПЗП Q4 Q5 0 0 0 1 0 1 V(20,21) негат. 0 позитив. Номер вих. ПЗП Q6 Q7 0 0 0 1 1 0 V17 1/4 Vmax 1/2 Vmax V max Номер вих. ПЗП Q9 Q10 0 0 0 1 1 0 V18 1/2 Vmax 1/4 Vmax 1/8 Vmax Таблиця 3 Прототип Даний пристрій Кількість ОЕЗ і модуляторів світла n 3 Кількість ОКТ n 1 Кількість оптичних порогових блоків 1 1 13 Комп’ютерна верстка Л.Купенко 51875 Підписне 14 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