ные векторные процессоры, позволяющие в реальном масштабе времени обрабатывать изображения из 480х768 точек с повышенной скоростью до 30 кадров/с.

Контрольные вопросы к главе 13

1. Поясните содержательно, в чем заключается метод изопараметрических линий, применяемый в устройствах ввода одноконтурных изображений.

2.Перечислите шесть основных деталей считывающей ЭЛТ.

3.Каким образом проводится сжатие информации на этапе анализа одноконтурного изображения? Как это влияет на величину кодового расстояния образов?

4.Назовите тип растра, применяемого в устройствах ввода многоконтурных, полутоновых и цветных изображений.

5.Каким образом перед проведением анализа полутоновое изображение превращается в многоконтурное?

6.Какие характеристики цвета выбраны в качестве признаков распознавания при вводе цветных изображений?

7.Поясните, что означает понятие “константы цвета” в устройствах ввода цветных изображений.

8.Каким прибором измеряются значения коэффициента спектрального отражения при вводе цветных изображений?

9.Какой объем информации позволяют кодировать современные устройства ввода изображений, в том числе цветных? В каких единицах этот объем измеряется?

Глава 14. УСТРОЙСТВА ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОГО ВВОДА ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ - ДИГИТАЙЗЕРЫ

14.1. Устройство рабочего поля планшета

При проведении конструкторских работ в различных областях широко применяются автоматизированные рабочие места проектировщиков (АРМ), представляющие собой диалоговый графический комплекс проектирования индивидуального или коллективного пользования, предназначенный для автоматизации операций по подготовке, преобразованию и редактированию текстовой и графической информации и операций по взаимодействию пользователя с системой автоматизированного проектирования (САПР) в процессе разработки изделия. АРМ имеют модификации в зависимости от области применения, например, для разработки радиоэлектронной аппаратуры предназначены АРМ-Р, в машиностроении - АРМ-М.

Математическое обеспечение САПР проблемно-ориентировано, разрабатывается и усовершенствуется в сотрудничестве с заказчиком; аппаратное обеспечение, в основном, схоже. В состав аппаратных средств непременно входит устройство полуавтоматического ручного ввода графических документов, таких, как электрические схемы и фотомаски в электронной промышленности, архитектурные и строительные чертежи, геодезические планы, схемы коммуникаций городского хозяйства, конструкторские машиностроительные чертежи, выкройки в швейной промышленности. Работа пользователя не требует никаких особых знаний: языком системы является графический язык, подобный языку чертежников и проектировщиков со всеми знакомыми им функциями, такими, как чертежная доска, карандаш, линейка, циркуль, ластик.

В устройствах полуавтоматического ввода графической информации описание исходных данных в виде чертежей или эскизов, выполненных на бумаге, кальке или другом диэлектрическом носителе, производится на графическом языке, который позволяет, в отличие от устройств автоматического ввода, избежать ввода каждой точки изображения, требующего ОЗУ большой памяти. Графические данные задаются в виде признаков основных элементов чертежа (отрезков прямой, дуг, окружностей), их координат и размеров, а также в виде типовых элементов чертежей определенного вида (например, элементов электрических схем) с указанием координат их базовых точек, размеров и других признаков.

При полуавтоматическом вводе описание изображений осуществляется человеком, который одновременно со считыванием координат элементов изображения указывает признаки, характеризующие эти элементы. При использовании определенного графического языка получается полное описание графического изображения в форме цифровых кодов. Такие устройства получили название оцифровщиков или дигитайзеров, в первое время их называли также сколками. Дигитайзеры наряду с графическими видеотерминалами находят применение в интерактивных системах машинной графики при реализации диалога человека с ЭВМ.

Дигитайзеры различаются физическими принципами считывания графической информации, технической реализацией и параметрами, такими, как размер поля чертежа, точность ввода, емкость буферного ЗУ, скорость передачи считанных данных.

Шины возбуждаются последовательно во времени электрическими радиоимпульсами - импульсно-модулированным синусоидальным напряжением или током высокой частоты (рис.14.3). В зависимости от характера связи съемника с планшетом - емкостная или индуктивная - шины возбуждаются импульсами напряжения или тока. Положение каждой шины заранее известно и характеризуется определенной координатой х или y.

Съемник представляет собой подвижной индуктивный либо емкостной датчик, содержащий чувствительный элемент - катушку индуктивности или металлический зонд, оформленный в виде пера (карандаша) и связанный кабелем с электронными блоками. Другие названия съемника - штифт, тензор.

m

Рис. 14.3. Временные диаграммы напряжений возбуждения шин поля ввода планшета дигитайзера размером mxn (m<n)

14.2. Структурная схема дигитайзера и ее функционирование

На рис. 14.4 приведена укрупненная структурная схема дигитайзера. В процессе работы по кодированию чертежа управляющее устройство подает импульсы на счетчик дискретов по х СчХ, выходы которого через дешифратор ДШ, входящий в состав узла возбуждения координатных шин х, соединены с соответствующими шинами планшета. В результате шины возбуждаются последовательно одна за другой со скоростью работы счетчика. По окончании возбуждения шин х к содержимому счетчика по y СчY добавляется единица, и процесс возбуждения шин х повторяется. Шины у также возбуждаются последовательно со скоростью поступления сигналов на вход СчY. Индуктивная связь съемника с планшетом допускает считывание информации с бумажных и других диэлектрических носителей толщиной до 0,5 мм. Скорость оцифровки доходит до 100 точек/c.

В момент возбуждения проходящей под прижатым к планшету съемником шины в последнем вырабатывается сигнал, который усиливается и нормализуется в схеме воспроизведения и останавливает работу счетчиков при наличии поданной оператором команды на выдачу координат. Такая команда подается с замыкаемого оператором микропереключателя, расположенного на съемнике. По этой команде устройство управления сначала блокирует, останавливает работу одного из счетчиков и через схему выдачи кодов координат передает код координаты из этого счетчика в буферное ЗУ, а затем аналогично передает и код другой координаты.

К снятым координатам чертежа может быть добавлена алфавитно-цифровая информация. Для ввода символов имеется клавиатура либо еще одно поле ввода - наборное поле, с помощью которого по указанию пером можно вводить в БЗУ коды типов линий и значения их ширины, коды символов. Координаты положения символов на поле чертежа задаются оператором так же, как и координаты начал и концов линий и центров дуг и окружностей, с помощью пера.

Выдаваемая информация сформирована в кадры, имеющие признаки “начало”, “конец”, “линия”, “окружность”, “символ”. На рис. 14.5 показан формат кадра. Номера кадров подсчитываются автоматически. Разрядность полей координат зависит от точности ввода ( шага координатной сетки) и от размеров чертежа.

Для облегчения работы чертежника-проектировщика без изменения его рабочих методов за кульманом выпускаются электромеханические дигитайзеры с крупноформатным полем ввода, от 600х900 до 1000х1500 мм (рис. 14.6). Съемник индуктивного типа может представлять из себя либо перо, либо витки катушки, расположенные вокруг измерительной линзы с перекрестием, называемой тензором (тензором). Съемник перемещается по линейке датчика линейного перемещения по у. По направляющей траверсе перемещается головка второго датчика линейных перемещений - по х. С помощью тензора указываются места на планшете, куда нужно поместить повторяющиеся детали, символы, убрать (стереть) участок чертежа, изменить масштаб, для чего предназначено дополнительное наборное поле с обозначением этих операций.

х

Рис. 14.6. Кинематическая схема электромеханического дигитайзера с датчиками линейных перемещений и наборным микрополем

Накопленная в БЗУ информация может передаваться непосредственно в ЭВМ на обработку, либо записываться в ВЗУ для хранения в архиве. Современные АРМ для удобства оператора и визуальной проверки вводимой информации дополнительно оснащаются графическими дисплеями. Для воспроизведения графической информации АРМ дополняются планшетными или рулонными графопостроителями (плоттеры), печатающими устройствами (принтеры).

АРМ типа Аристогрид производства Aristo (ФРГ) имеют модульную структуру, позволяющую проводить ступенчатое расширение системы и получать четыре типа конфигураций а также наращивать до 20-ти количество интерактивных рабочих мест.

Характеристики некоторых типов дигитайзеров приведены в Приложении.