SU1292019A1 - Устройство дл считывани графической информации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности к полуавтоматическим устройствам считывани  координат элементов изображени , принцип действи  которых основан на измерении времени распространени  ультразвуковой волны в различных средах , и может быть использовано в автоматизированных системах обработки информации в машиностроении и картографии . Цель изобретени  состоит в упрощении устройства, дл  чего в него введены два блока умножени , элементы задержки, ИЛИ, НЕ, счетчик, при этом изменилс  метод обработки информации, суть которого состоит в определении йХ и iY дл  каждой точки двухмерного массива, определении произведений лХ, дУ;., и &Х., iY и сравнении этих произведений с заданной точностью. Е процессе такой обработ- i ки координаты характерных точек поступают на выход устройства дл  ввода в ЭВМ, а координаты точек, лежащих на пр молинейных участках кривой, на выход устройства не поступают и в ЭВМ не ввод тс . 2 ил. (Л to со ю

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, а именно к полуавтоматическим устройствам считывани  координат элементов изображени  с документов, принцип деист- ВИЯ которых основан на измерении времени распространени  ультразвуковой волны в различных средах, и может быть использовано дл  преобразовани  сложной графической информации в цифровую форму с пocлeдyюup м вводом ее в ЭВМ.

Цель изобретени  - упрощение устройства .На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства дл  считывани  графической информации; на фиг, 2 - крива  дл  по снени  работы устрой- |ства.

Устройство дл  считывани  графической информации содержит планшет 1, на взаимно перпендикул рных сторонах которого установлены линейные координатные микрофоны 2 и 3, подключенные к блокам 4 и 5 преобразовани  координат, выходы которых соединены с одними из входов триггеров 6 и 7, первый электроакустический преобразователь 8, акустически св занный с линейными координатными микрофонами 2 и 3, второй электроакустический преобразователь 9,акустически св занный со звукоприемником. 10 и подключенный к блоку 11 коррекции, выход которого соединен с одним из входов элементов И 12 и 13, распределитель 14 импульсов, первый выход которого соединен с первым электро- акустическим преобразователем 8 и другими вход ами триггеров 6 и 7, выходы которых соединены с другими входами элементов И 12 и 13, выходы которых подключены к входам счет- чиков 15 и 16, второй выход распределител  14 импульсов соединен с входо блока 11 коррекции и с электроакустическим преобразователем 9„

Первый вход коммутатора 17 подключен к выходам счетчиков 15 и 16, а выход  вл етс  выходом устройства. Первый регистр 18 выходом соединен с вторым входом коммутатора 17 и первыми входами первого 19 и второго 20 блоков вычитани . Второй регистр 21 подключен первым входом к выходам счетчиков 15 и 16 и к второму входу блока 20 вычитани , выходом соеди

д

5 ,, с

5

0

5

нен с первым входом регистра 18 и с вторым входом блока 19 вычитани .

Выходы первого формировател  22 сигналов подключены соответственно к первому входу второго формировател  23 сигналов, к входам элементов И 24 и 25, выходы которых прдключены к входам распределител  14 импульсов , выход элемента И 24 соединен с вторым входом формировател  23 сигналов . Выходы блоков 4 и 5 преобразовани  и третий выход распределител  14 импульсов подключены к входам элемента И 26 выход которого соединен с первым входом элемента И 27, другой вход которого подключен к выходу элемента И 25.

Устройство содержит также элементы И 28 и 29, блок 30 сравнени , блок 31 синхронизации, первьи 32 и второй 33 блоки умножени , первый

34и второй 35 элементы ИЛИ, элементы 36 и 37 задержки, счетчик 38,эле ,мент НЕ 39, первую 40 и вторую 41 группы элементов И, Причем первый выход блока 19 вычитани  подключен к первому входу блока 32 умножени , выход которого с первым входом блока 30 сравнени . Первый вькод блока 20 вычитани  подключен к первому входу блока 33 умножени , выход которого подключен к второму входу блока 30 сравнени , первый выход которого подключен к первому входу элемента ШШ 34, второй вход которого подключен к выходу формировател  23 сигналов- . Выход элемента ИЛИ 34 подключен к первому управл ющему входу ком- -гутатора 17, подключенного вторым управл ющим входом к выходу элемента И 27, первому входу элемента ИЛИ

35и через элемент 36 задержки к второму входу регистра 18.

Второй выход блока 30 сравнени  подключен к второму входу элемента ИЛИ 35, выход которого через элемент 37 задержки подключен к второму входу регистра 21. Выход элемента И 28, первый вход которого подключен к первому входу элемента И 29 и к выходу элемента И 26, соединен с первым входом счетчика 38, другой вход которого соединен с выходом формировател  22 сигналов. Первый выход счетчика 38 подключен к одному из входов первой группы 40 элементов И, выход которой соединен с третьим входом регистра 18, второй выход счет

чика 38 соединен с одними из входов второй группы 41 элементы И, выход которой соединен с третьим входом регистра 21. Другие входы групп 40 и 41 элементов И подключены к выхода счетчиков 16 и 15.

Третий выход счетчика 38 соединен с вторым входом элемента И 29, выход которого соединен с входом блока 31 синхронизации, и через элемент НЕ 39 подключен к второму входу элемента И 28. Третьи входы элементов И 28 и 29 подключены к выходу элемента И 24, соответствуюгцие выходы блока 31 синхронизации - к входам синхроимпульсов блоков 19 и 20 вычитани , блоков 32 и 33 умножени  и блока 30 сравнени .

Устройство работает следующим образом .

В устройстве реализуютс  два режима работы - дискретный и непрерывный . Режим работы устройства задаетс  органами управлени  - кнопками Кн1 и Кн2 на входе формировател  22 сигналов (фиг.1). Дискретньй режим работы устройства осуществл етс  включением Кн1, при этом Кн2 выключена . В непрерывном режиме обе кнопки включены.

Рассмотрим работу устройства в дискретном режиме. Электроакустический преобразователь 8 (съемник координат ) помещают на рабочем поле планшета 1 и нажимают при этом Кн, из формировател  22 сигналов в распределитель 14 импульсов и на элемент И 27 поступает через элемент И 25 сигнал о работе устройства в дискрет ном режиме и формирует такты .работы устройства.

В первом такте сигналом с второго выхода распределител  14 импульсов

запускаетс  электроакустический преобразователь 9 и разрешаетс  автопод- стройка генератора тактовой частоты (не показан) блока 11 коррекции. После того, как звуковой сигнал, излучаемый электроакустическим преобразователем 9, достигает звукоприемника 10, на выходе последнего по вл етс  сигнал , который осуществл ет подстройку генератора.тактовой частоты блока 11, на чем такт коррекции заканчиваетс , и частота генератора соответствует текущим климатическим услови м.Во втором такте распределитель 14 импульсов запускает (сигналом с пер- fO

5

20194

вого выхода) электроакустический пре-..-. образователь 8 и триггеры 6 и 7 устанавливаютс  в единичное состо ние, чем разрешаетс  поступление тактовых импульсов из блока 11 в счетчики 15 и 16 через элементы И 12 и 13. В момент , когда звуковой сигнал, излучаемый электроакустическим преобразователем 8, достигает определенного микрофона 2(3),на его выходе по вл 5

етс  сигнал, которьй пройд  блок

0

5

0

4(5) преобразовани , устанавливает триггер 6(7) в нулевое состо ние и тем самым прекращает поступление тактовых импульсов через элемент И 12(13) на вход счетчика 15 (16).

Содержимое счетчиков 15 и 16 соответствует координатам считываемой точки. Одновременно с поступлением сигналов с блоков 4 и 5 преобразовани  и сигнала с третьего выхода распределител  14 импульсов на выходе элемента И 26 по вл етс  сигнал, который , пройд  элемент И 27, разрешает выдачу информации в ЭВМ через коммутатор 17. С окончанием этого такта устройство переходит в исходное состо ние и готово к съему координат очередной точки изображени .

В непрерывном режиме работы устройства оператор помещает электроакустический преобразователь 8 на рабочем поле планшета 1 в точку обводимого контура изображени  и на- 5 жимает Кн1 и Кн2. При включенных Кн1 и Кн2 формирователь 22 формирует сигнал о работе устройства в непрерывном режиме, который поступает через элемент И 24 в распределитель 14, формирователь 23 сигналов и на вход элементов И 28 и 29. В непрерывном режиме работы устройства электроакустический преобразователь 8 излучает ультразвуковые волны непрерывно с определенной частотой.

Распределитель 14 импульсов организует следующие такты работы устройства . Первый такт работы аналогичен описанному выше. Во втором такте распределитель 14 запускает электроакустический преобразователь 8 и триггеры 6 и 7 устанавливаю с  в единичное состо ние, чем разрешаетс  поступление тактовых импульсов иэ блока 1 1 в счетчики 15 и 16 через элементы И 12 и 13. В момент, когда звуковой сигнал, излучаемый электроакустическим преобразователем 8, дости5

0

5

гает определенного микрофона 2(3), на его выходе по вл етс  сигнал, ко- торьй, пройд  блок 4(5) преобразовани , устанавливает триггер 6(7) в нулевое состо ние и тем самым прекращает поступление тактовых импульсов через элемент И 12(13) на вход счетчика 15(16)-. Содержимое счетчиков 15 и 16 соответствует координате считываемой точки.

Одновременно с поступлением сиг- налов с блоков 4 и 5 преобразовани  и сигнала с третьего выхода распреде

20

лител  14 на выходе элемента И 26 ii: наоборот, считаютс  характерными по вл етс  сигнал, который через эле- точками данной кривой. В процессе мент И 28 поступает на вход счетчика такой обработки координаты характер- 38. В результате сигналом с первого счетчика 38 разрешаетс  запись координат первой считываемой точки через группу элементов И 40 в регистр 18. При сн тии координат второй точки изображени  сигналом с второго выхода счетчика 38 разрешаетс  запись координат через группу элементов 25 И 41 в регистр 21. В результате сн ти  координат третьей точки сигналом с третьего выхода счетчика 38 разреных точек поступают на выход устройства дл  ввода в ЭВМ, а координаты точек, лежащих на пр молинейных уча- сках вводимой кривой, на выход устройства не поступают и в ЭВМ не ввод тс .

Дл  анализа формы вводимой кривой в устройстве определ ютс  элементарные приращени  координат X и У у каж дой последующей точки относительно предыдущей, дл  чего координаты первой точки А, 11

шаетс  поступление сигнала на вход блока 31 синхронизации через элемент И 29, а также через элемент НЕ 39 запрещаетс  дальнейшее поступление сигналов через элемент И 28 на вход счетчика 38. При этом на вьпсодах блока 31 синхронизации поочередно форми30

Дл  анализа формы вводимой криво в устройстве определ ютс  элементар ные приращени  координат X и У у ка дой последующей точки относительно предыдущей, дл  чего координаты пер вой точки А, 11

. записываютс  в регист второй точки АО, - в регистр 21

координаты третьей точки А содержатс  в счетчиках 15 и 16, при этом в блок 19 вычитани  поступают координаты из регистров 18 и 21, в блок 20 - из регистров 18 и 21, а в блок

руютс  управл ющие тактовые импульсм, 20 - из регистра 18 и счетчиков 15 которые обеспечивают обработку считан- и 16. Блок 19 вычитани  определ ет

разности дХ, &, а блок 20 вычитани  - разности ..о АОО ,

ной информации при непрерывном ре- жиме.

Суть метода обработки информации в непрерывном режиме, заложенного в предлагаемом устройстве дл  считывани  графической информации, состоит в определении лХ|, &Y- дл  каждой точки двухмерного информационного массива, определении произведений AXj лУ,, и uXj., &Y и сравнении этих произведений с заданной точностью, где лХ Х.-Х, &Х;,

40

45

д.-ОО

Значени  дХ,( и дУ поступают в блок 33 умножени , а значени  дХ и йУ, - в блок 32 умножени , причем на выходе блока 33 получаетс  произ ведение йХ,-:йУ,, а на выходе блока 32 умножени  - произведение uX-j-uY, Сравнива  между собой значени 

ЛХ . дУ„

и дХ,- дУ, , можно определить

Х:

-X.

bY: У; -У,

0 о i-l 0 Х„, Y, , X,, у. , Х., , У;., - координаты начальной (илп информативной), i-й и (1-1)-й точек соответственно.

Иными словами, реализуетс  с заданной точностью критерий выборки в соответствии с выражением

50

лежат точки А , А,

пр мой или нет. При неравенстве про

А, на одной

изведений дХ

uY, и

лХ„

- лУ, даетс  разрешение на вывод координат точки А в ЭВМ, а также перезапись коорд нат точки Ар в регистр 18, а точки Ад - в регрЕстр 21, при этрм координаты точки АО, стираютс .

При обнаружении признака пр моли нейного участка координаты каждой последующей точки на этой кривой со

ДХ-ЛУ.., 4Х;

4Y

При этом точность (или погрешность; сравнени  задаетс  оператором длиной разр дной сетки сравниваемых произведений

йХ, AY,, . йХ.., 4Y..

Устранение избыточности вводимой двухмерной информации осуществл етс  в реальном масштабе времени в процессе анализа текущих координат. При этом вы вл ютс  пр молинейные участки кривой. Точки перехода из криволинейного участка в пр молинейный,

0

i: наоборот, считаютс  характерными точками данной кривой. В процессе такой обработки координаты характер- 5

30

ных точек поступают на выход устройства дл  ввода в ЭВМ, а координаты точек, лежащих на пр молинейных уча- сках вводимой кривой, на выход устройства не поступают и в ЭВМ не ввод тс .

Дл  анализа формы вводимой кривой в устройстве определ ютс  элементарные приращени  координат X и У у каждой последующей точки относительно предыдущей, дл  чего координаты пер вой точки А, 11

. записываютс  в регистр второй точки АО, - в регистр 21,

координаты третьей точки А содержатс  в счетчиках 15 и 16, при этом в блок 19 вычитани  поступают координаты из регистров 18 и 21, в блок 20 - из регистров 18 и 21, а в блок

разности дХ, &, а блок 20 вычитани  - разности ..о АОО ,

д.-ОО

Значени  дХ,( и дУ поступают в блок 33 умножени , а значени  дХ и йУ, - в блок 32 умножени , причем на выходе блока 33 получаетс  произ-- ведение йХ,-:йУ,, а на выходе блока 32 умножени  - произведение uX-j-uY,, Сравнива  между собой значени 

ЛХ . дУ„

и дХ,- дУ, , можно определить.

0

лежат точки А , А,

пр мой или нет. При неравенстве проА , на одной

изведений дХ

uY, и

лХ„

- лУ, даетс  разрешение на вывод координат точки А в ЭВМ, а также перезапись координат точки Ар в регистр 18, а точки Ад - в регрЕстр 21, при этрм координаты точки АО, стираютс .

При обнаружении признака пр молинейного участка координаты каждой последующей точки на этой кривой сопоставл ютс  с координатами начальной точки участка Л, , этим достигаетс  высока  точность анализа и исключаетс  ошибочное представле ие криволинейных участков с большим радиусом кривизны пр молинейными. При обнаружении криволинейного участка координаты каждой последующей точки на этой кривой анализируютс  с координатами каждой предыдущей точки, и при вы- .полнении услови  неравенства координаты предыдущей точки передаютс  в ЭВМ. При этом количество выводимых точек на единицу длины участка кривой зависит от кривизны участка и величины координаты.

Сигнал а с первого выхода блока 31 синхронизации разрешает ввод координат точек А , А

О1

00 02 в °

ки 19 И 20 вычитани  соответственно, при этом блок 19 определ ет разность координат Л,-А, а блок 20 .., На первом и втором выходах блоков 19 и 20 вычитани  формируютс  сигналы , соответствующие значени м дХ, дУ, дХ , uY,, которые поступают на входы блоков 32 и 33 умножени , где по сигналу S с второго вых ода блока 31 синхронизации определ ютс  значени  произведений дХ ДУ и йХ, дУ,,

Результаты вычислений в блоках 32 и 33 умножени  поступают в блок 30 сравнени , где по сигналу Ь с третьего выхода блока 31 синхронизации они сравниваютс .

В данном случае результатом  вл етс  сигнал неравенства, который через элемент ИЛИ 34 поступает в коммутатор 17, тем самым разреша  передачу координат точки А, наход щейс  в регистре 18, в ЭВМ, Далее этот же сигнал, пройд  элемент 36 задержки, разрешает перезапись координат точки регистра 21 в регистр 18. Кроме того, сигнал неравенства с элемента ИЛИ 34 поступает через элемент ИЛИ 35 и элемент 37, врем  задержки которого больше времени задержки элемента 36, в регистр 21, чем разрешает перезапись координат точки счетчиков 15 и 16 в регистр 21, при этом координаты точки Ад в регистре 21 автоматически стираютс .

При сн тии координат очередной точки дальнейша  ее обработка производитс  аналогично описанному выше.

0

5

0

5

5

0

5

0

При съеме координат точки А произведени  д Х ЛУ, и дХ,- дУ равны. Сигнал равенства с второго выхода блока 30 сравнени  через элемент ИЛИ 35 и элемент 37 задержки поступает на управл ющий вход регистра 21 н разрешает перезапись координаты точки А из счетчиков 15 и 16 в регистр 21.

Б следующем цикле съема в счетчиках 15 и 16 содержатс  координаты точки APJ , как и ранее производ тс  определени  разностей в блоке 19 и в блоке 20 Agj-A j, определ ютс  произведени  лХ, дУ и дХ дУ; где дХ,Х. -X,

.. -УЛ

0

дХ,,

Аог

Далее производитс  сравнение произведений . В этом случае на выходе блока 30 сравнени  по вл етс  сигнал,. который разрешает через элемент ИЛИ 34 вьщачу в ЭВМ координаты точки из .регистра 18, через элемент 36 задержки перезапись кобрдинаты точки А из регистра 21 в регистр 18 и через элемент ИЛИ 35 и элемент 37 задержки перезапись координаты точки А, со счетчиков 15 и 16 в регистр 21. Далее устройство работает, как описано выше.

I

По окончании ввода кривой, т.е.

съемник координат сн т с рабочего пол  планшета, контакты Кн1 размыкаютс  и сигнал с формировател  22 поступает в формирователь 23, где формируетс  сигнал окончани  съема представл ющий собой два последовательных импульса , причем первый импульс через элемент ИЛИ 34 поступает на коммутатор 17, разреша  вывод координаты

и

в ЭВМ, затем с выхода элемента

5

36 задержки поступает на управл ющий вход регистра 18, разреша  перезапись координат точки А ,g в регистр 18. Второй импульс окончани  съема через элемент ИЛИ 34 разрешает выдачу в ЭВМ через коммутатор 17 содержимого регистра 18, т.е. координаты точки А . Одновременно с этим сигнал .с формировател  22 поступает на второй вход счетчика 38, который устанавливаетс  в нулевое состо ние, в результате чего устройство готово К съему координат точек очередной кривой.

Процесс анализа вводимой кривой (фиг.2), а также результаты записи координат точек приведены в таблице.

В предлагаемом устройстве в качестве критери  выборки характерных точек информационного массива используетс  неравенство произведений приращений по ортогональным координатам, в отличие от неравенства частных делений приращений в известном устройстве . Это позвол ет упростить структуру устройства, так как дл  реализации блоков умножени  требуетс  в 1,2-1,5 раза меньше аппаратурных затрат , чем дл  реализации блоков делени , приблизительно в это же количество раз уменьшить временные затраты на выполнение функции умножени  по сравнению с функцией делени ,

отказатьс  от блока управлени , имеющегос  в известном устройстве, так как значени  множител  и множимого в предлагаемом устройстве могут быть любыми, в том числе равными нулю,что

также упрощает устройство, однако снижает несколько быстродействие устройства при обработке пп мых линий , параллельных одной из осей координат . Непосредственна  запись двух

1112920

первых точек каждого нового информационного массива без определени  приращений и дальнейшего их анализа повышает быстродействие предлагаемого устройства при начале ввода каждо- 5 го информационного массива.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  считывани  графической информации, содержащее планшет , на взаимно перпендикул рных сторонах которого установлены линейные координатные микрофоны, подключенные к входам блоков преобразовани  координат , выходы которых соединены с одними из входов первого и второго три геров, первый электроакустический преобразователь, акустически св занный с линейными координатными микрофонами второй электроакустический преобразователь, акустически св занный со звукоприемником, выход которого подключен к первому входу блок коррекции, второй вход которого соединен с вторым электроакустическим преобразователем, а выход - с одними из входов первого и второго элементов И, распределитель импульсов, первый выход которого подключен к первому электроакустическому преобразователю и к другим входам первого и второго триггеров, выходы которых сое- |динены с другими входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго счетчиков, второй выход распределител  импульсов соединен с вторым входом блока коррекции, коммутатор, первый вход которого подключен к выходам первого и второго счетчиков, а выход  вл етс  выходом устройства, первый регистр, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, и с первьми, входами первого и второго блоков вычитани , второй регистр, первый вход которого, соединенньй с вторым входом блока вычитани , подключен к выходам первого и второго счетчиков, выход второго регистра соединен с первым входом первого регистра и с вторым входом первого блока вычитани , первый формирователь сигналов, выходы которого подключены соответственно к первому входу второго формировател  сигналов и к входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены

   19

   12

   5

   O

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   с входами распределител  импульсов, выход третьего элемента И подключен к второму входу второго формировател  сигналов, выходы блоков преобразовани  и третий выход распределител  импульсов соединены с входами п того элемента И, выход которого подключен к первому входу шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, седьмой и восьмой элементы И, блок сравнени  и блок синхронизации,о т- личающеес  тем, что, с целью упрощени  устройства, оно содержит первый и второй, блоки умножени , первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы задержки, третий счетчик, элемент НЕ, первую и вторую группы элементов И, первый выход первого блока вычитани  подключен к первому входу первого блока умножени , выуод которого соединен с первым входом блока сравнени , второй вход которого подключен к выходу второго блока умножени , первый вход которого соединен с первым выходом второго блока вычитани , второй выход которого подключен к второму входу первого блока умножени , а второй вход второго блока умножени  соединен с вторым выходом первого блока вычитани ,- первый выход блока сравнени  подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго формировател  сигналов, а выход - с входом первого элемента задержки, с первьм входом второго элемента ИЛИ и с третьим входом коммутатора, четвертый вход которого подключен к выходу шестого элемента И, выход первого элемента задержки соединен с вторым входом первого регистра, второй выход блока сравнени  подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен через второй элемент задержки с вторым входом второго регистра, первые входы седьмого и восьмого элементов И подключены к выходу п того элемента И, выход седьмого элемента И соединен с первым входом третьего счетчика, второй вход которого подключен к одному из выходов первого формировател  сигналов, первый выход третьего счетчика соединен с одними из входов первой группы элементов И, выход которой подключён к третьему входу первого регистра.

   13

   второй выход третьего счетчика соеди нен с одними из входов второй группы элементов И, выход которой подключен к третьему входу второго регистра, другие входы первой и второй групп элементов И соединены соответственно с выходами первого и второго счетчиков , третий выход третьего счетчика подключен к входу элемента НЕ и к

   9201914

   второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен с входом блока синхронизации, выходы которого подключены к соответствующим вхо- 5 дам синхроимпульсов блока вычитани , блоков умножени  и блока сравнени , а выход элемента НЕ соединен с третьим входом седьмого элемента И.

   37

   4MB

   36 3V

   сн-ск

   35

   фиг.

   CI

   00

   yw

   W.ZL-.

   ot

   Of OS 07

   ВНИИПИ

   Заказ 274/50

   Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Тираж 673

   Подписное