Устройство для обработки изображений

 

J.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ (Содержащее блок памяти , подкпюченньш к выходу блока фотоэлектронного преобразовашш, блок оп-j ределения признаков эталонного изображения и блок определения признаков текущего изображения, подключенные к выходам блока памяти, вычислительный блок, подключенный к выходам блоков определения признаков эталонного и текущего изображений, и блок управления , подключенный к блокам памяти, определения признаков эталонного и текущего изображений, о т л и ч а ющеесятем , что, с целью расширения области применения путем обеспечения возможности обработки изображе1шй , подверженных нелинейным преобразованиям типа квадратичных форм, оно содержит блок определения i эталонных значений координат, под (/) ключенный к выходам блока памяти, вычислительного блока и блока управления .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ1=.НИЯ.

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3297525/ 18-24 (22) 10.06.81 (46) 30.10.83. Бюл. И - 40 (72) E. П. Путятин,Т. Г. Долженкова и А. А. Галькевич (71) Харьковский ордена Трудового

Красного Знамени институт радиоэлектроники (53) 681.39(088.8) (56) 1. Заявка Великобритании

В 1479134, ca. G 06 К 9/02, опублик. 1977.

2. Патейт США Ф 4229797, кл. G 06 F 15/20, опублик. 1980 (прототип). (54)(57) 1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ

ИЗОБРАЖЕНИЙ,содержащее блок памяти, подключенный к выходу блока фотоэлектронного преобразования, блок on- >

„.SU„„1051542 А

3др G Об F 15/20

1 ,1.1

1 ределения признаков эталонного изоб1 ражения и блок определения признаков текущего изображения, подключенные к выходам блока памяти, вычислительный блок, подключенный к выходам блоков определения признаков эталонного и текущего изображений, и блок управления, подключенный к блокам памяти, определения признаков эталонного и текущего изображений, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения возможности обработки изображений, подверженных нелинейным преобразованиям типа квадратичных форм,.оно содержит блок определения а

Я эталонных значений координат, подключенный к выходам блока памяти, вычислительного блока и блока управления..

ll

2, Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е:. с я тем, что блок спсе деле1В1я э".алонных =-начений координат содержит с первогo II восьмой умножителиу с первого по пятый ль?ч11— татели, с первого по третий функцк.— нальные преобразователи, первый и второй регистры и элемент памяти, входы первого и второго вычитятелей подключены к входу блока и к выходу

ПЯТОГO УМНСЖИТЕЛЯ ВХОДЫ ТРЕТЬЕГO вычитателя подключены к выходам первого и третьего умножителей, входы четвертого вычитателя подключены к выходам второго и четвертого умно;:,.ытелей, входы пятого вычитателя подключены к выходам первого вычитятеля и четвертого умножителя, вход первого функционального преобразователя подключен к выходу третьего

Вычитателя, входы первого„ третьег; пятого и шестого умножителей подкгпв??чены к входам блока, Входы Второго

О5 1 542 и четвертого умножителей поцклю1 чены к входу блока и к выходу шесто? о умнсжи 1 еля, ВКОды cедьмсгс умнО .",?Ителя подключены к выходам первого функционального преобразователя и

«?Втвегтого вы итателя, а его выход

:.оь.,кзэо«-1ен к входу второго функцис1?Яльнсгс преобразователя входы Восьмого ум.--?Ожитсля подключены к выходам пепвсго функциональнсгс преобразовав геля и пя?Ого вычитателя, я его Выход подключен K входу третьего функциональногс преобразователя, информационные Входы первого и второго регистров подключены к Выходам Второго и третьего функциональ1?Ых преобразователей соответственно,а их синхронизируюшие входы -к входу блока, входы элемента памяти псдклк>чены к входам блока и K выходам первогo и второго регистров, а Выходы элемента памяти и регистров.являю."ся выходами блока.

- Изобретение относится к автсматиK? и вычислит ель ной технике и ис...е т быть испсльзованО в сист EMGK ЯВ 1 Омати ческой коррекции геометрических иска-, жений изображений, В системах т-.леви-зио ннс Г с слежения ЗЯ подвижны?«?и сбь ек тами, в ав гоматизирсванных системах уп равления, при де?н?фри?рова??Ни аэрофотОО1В?мксв, Известны устройств = для обработки изсбра?«е?п1Й Действие кстор61х основа1го ня сравнении характеристик текущего изображения, определенных в реэультя- .. анализа Входной кярти:- наборсм характеристик эталс1-.—

1«ь?х изобраы .111 и «накспленьIь?х В блс ках памяти

Наиболее близк:.," -:.-.. :ехни -ес.,?«, и сущности к rrpep; я -яемсм ..1«";-.:å", . устройство, содер;. -;аее ?б1«с?.-. II=-:: я::и, подключенный к выхс,- блока фс:. Оэл==.".— ранного преобразования., блс. ",::нr«":« —,.=-ления признаков эталс?.ногo . зсбражения и блок опред? ?1»- -:.=.:я при -;-:.-..Якс:.. текущего изображения, п.дключен:».:: к выхОДам блОкЯ ПЯмяти р В ьгп "11 ?- i?ь ный блок, подключенный к ==1;о :Ям блоков определения приэнакса =-,япсь?нсгс и текущ=-гс изображений, и блок управ —.е В?я. Подключенный p: блокам 1?Ямя.- т -,; - ;lнy7 I аиэ??ЯI«OB ЭTЯ??" Н—

1aã". и -Tejróùåãс изображе. Нй ? 21.

Недостатком известногс устройства является ограниченность области его применения,. обусловленная невозможностьюю обработки изображений, под16 ве?ргнутых нелинейным искажениям типа квадрятичнь?х форм. Такие нелинейные искажения широко встречаются на практике, b частности, эта искажения ,?1з сбр Яжений? на экранах телевизионных ,, трубок, Возни:аюшие за с- ет элект1

ОннОЙ оптики H некстОрых др«7гих прн

Цель изобретения — расшире?псе об.-.„-, ласти применения известного устройст—

Ва путем сбеспе«1ения возможности Об —

gdtoTêH изображений, подвержен1ых нелинейным преобразованиям типа квадратичных Асрм, я именно преобразоваНий BHg B 1 „ 2 ?,, 2,?

«? -?з .«Ф Ь « «О-«

-? 2) 3) 10515

20 где u v и х, у — соответственно.координаты иормализуемого и эталонного изображения;

S,b>(i,j=1,2,3) - коэффициенты нормализации, Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок памяти, подключенный к выходу блока фотоэлектронного преобразования, блок определения признаков эталонного изображения и блок определения признаков текущего изображения, подключенные к выходам блока памяти, вычислительный блок, подключенный к выходам блоков определения признаков эталонного и текущего изображений, и блок управления, подключенный к блокам памяти, определения признаков эталонного и текущего изображений, введен блок определения эталонных значений координат, подключенный к выходам блока памяти, вычислительного блока и блока управления.

Блок определения эталонных значений координат содержит с первого по восьмой умножители, с первого по пятый вычитатели, с первого по третий функциональные преобразователи, первый и второй регистры и элемент памяти, входы первого и нторого нычитателей.подключены к входу блока и к выходу пятого умножителя, входы третьего вычитателя подключены к выходам

35 первого и третьего умножителей, входы четвертого вычитателя подключены к выходам нторого и четвертого умножителей, входы пятого нычитате40 ля подключены к выходам первого вычитателя и четвертого умножителя, вход первого функционального преобразователя подключен к выходу третьего вычитателя, входы первого, третьего, пятого и шестого умножителей

45 подключены к входам блока, входы второго и четвертого умножителей подключены к входу блока и к выходу шестого умножителя, входы седьмого умножителя подключены к выходам первого функционального преобразователя и четвертого вычитателя а его выход подключен к входу второго функционального преобразователя, входы восьмого умножителя подключены к вы- Р. .I ходам первого функционального преоб - разователя и пятого вычитателя, а его выход подключен к входу третьего функ4 ционального преобразователя, информационные входы первого и второго регистров подключены к ныходам второго и третьего. функциональных преобразователей соответственно, а их синх ронизирующие нходы — к входХ блока, входы элемента памяти подключены к входам блока и к выходам первого и второго регистров, а выходы элемента памяти и регистров являются выходами блока.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2-11 функциональные схемы возможной реализации блоков; на фиг.12 — временная диаграмма работы устройства.

Устройство включает блок 1 фотоэлектронного преобразования, содержащий узел 2 развертки и узел 3 рецепторного поля, блок 4 управления, блок 5 памяти, блок 6 определения признаков эталонного изображения, блок 7 определения признаков текущего изображения, вычислительный блок

8 и блок 9 определения эталонных значений координат.

Блок 1 преобразования изображений в электрические сигналы представляет собой, например, телевизионную камеру.

Блок. 4 управления (фиг. 2) содер жит двухчастотный генератор 10 счетчик 11 режимов, дешифратор 2 режима работы, коммутаторы 13 и 14,нентильные схемы 15 — 18. Коммутатор 13 представляет собой шесть днухвходовых..вентилей И,объединенных по схеме KIH коммутатор 14 выполнен в виде двух двухнходовых вентилей И,обьединенных по схеме ИЛИ.

Блок 5 памяти (фиг.3) состдит из аналого-цифрового преобразователя

19, буферного регистра 20, счетчи.— ка 21 адреса, оперативного запоминающего устройства 22.

Блок 6 определения признаков эталонного иэображения (фиг.4) вкдючает в свой состав функциональный блок 23 возведения в кнадрат, функциональные блоки 24-26 возведения в куб, умножители 27-38, сумматоры 3947, регистры 48-56.

Блок 7 определения признаков текущего изображения (фиг.5) содержит функциональный блок 57 возведения в квадрат, функциональный блок 58 возведения в куб, умножители 59-64, сум1маторы 65-71, регистры 72-78. и 10515

Вычислительный блок .8, структурная схема которого приведена на фнг.б,состоит из узла 79, предназначенного для определения обобщенных признаков изображения, и узлов 80-82, предназ" 5 наченных. пля определения коэффициентов нормализации. Увел 79 (фиг.7) содержит умножители 83-88, 90-95 н

99, вычитатели 96-98, сумматоры 100 и 101, функциональные блоки 89 и 102 вычисления обратных функций.

Узлы 80-82 одинаковы по своей функциональной структуре. Узел 80 (фиг.8) содержит умножители 103-120,131-134, вычитатели 121 †!26, сумматоры 127130. В состав узла 81 (фиг.9) вхо. дят умножителй 135"152, 163-166, вычитатели 153-158, сумматоры 159в, ),ф х Ь3 ; (В1(х, )хqdх1 ; ю Ф,(в,)=ЦВ (хw)õ )кд ;

9,(6„)= (В„(к,))х) Jxdg;

<Р,(B )-Д H,(õ ) худхд);

9 (B,) = Ц 8, (, xq) x 1 к 4, 9,(в) = ((s(x.)) к")J x dq, Зо

В Р,,(6Ц =-J";: 8 . (,.,Я КЧ 1 о) .

Полученная информация, определяющая класс изображений, подвергающихся нормализации, поступает в блок 8.

На втором этапе — этапе нормализации, изображение, подвергнутое нели-, 40 нейным преобразованиям координат типа квадратичных форм (1), проецируется в блок 1, на выходе которого появляются сигналы, пропорциональные яркости каждого элемента нормализуемого изображения.

Блок 4 вырабатывает разрешающие сигналы "Запись !", "Запись 2",,которые, поступая на блок 5, обеспечивают прохождение в этот блок электрических сигналов от блока l и их дальнейшую обработку. Работа блока 5 на этапе нормализации аналогична его работе на этапе обучения. Здесь выполняется квантование нормализуемого изображения по градациям яркости и пространственным координатам, а также промежуточное хранение кодов яркости точек нормализуемого изображения.

162. Узел. 82 (фиг ° 10) включает умножители 167-184, 195-198, вычитатели 185-190, сумматоры 191-194.

Блок 9 определения :эталонных значений координат (фиг.!1) содержит умйожители 199, 200, 202, 203, 205, 206, 211, 212, вычитатели 201, 204, 207; 209, 210, функциональный блок 208 вычисления обратной функции, функциональные блоки 2,14 и

215 вычисления значений корня квадратного, буферное запоминающее устройство 213, буферные регистры

216 и 217.

Работа устройства для обработки иэображений осуществляется в два этапа.

Ка первом этапе — этапе обучения, эталонное изображение,характеризующееся некоторой функцией распределения яркости В(х,у) на плоскости, преобразуется блоком 1 в электрические сигналы, пропорциональные яркости иэображения в соответствующих точках поля зрения, Внешний сигнал "Сброс" устанав.— ливае в исходное состояние блоки

4 и 5. По внешнему сигналу "Пуск" блок 4 вырабатывает разрешающие сигналы "Записью! "Запись 2", которые, поступая на блок 5, обеспечивают прохождение на этот блок электрических сигналов с блока 1 и йх дальнейшую обработку. С помощью блока 5 производится квантование эталонного изображения по градациям яркости, по пространственньач координатам и промежуточное хранение кодов яркости точек эталонного изображения.

При соответствующих разрешающих сигналах "Запись !" и "Запись 4" из блока 4, поступающих на блоки 5 и 6, цифровые коды, пропорциональные яркостям точек эталонного изображения В (х,у) и соответствующие зна чения цифровых кодов координат точек х,у "òàëîííîãî изображения,с выхода блока 5 поступают в блок 6.

В блоке 6 вычисляются смешанные моменты эталонного изображения из нечетных степеней координат поля зрения, т.е. функцианалы эталонного изображения по формулам ч> (БД =)1 в,(v„gfx) 4)(д ;

1051542

Блок 4 вырабатывает сигналы "3aпись 1", "Запись 3", поступающие соответственно на блоки 5 и 7 и разрешающие прохождение значений цифровых кодов яркостей B(u,÷) точек нормализу- 5 емого изображения и значений цифровых кодов координат и,v с выхода блока 5 на вход блока 7, где вычисляются смешанные моменты нечетных степеней каординат поля зрения нормализуемого изоб-10 ражения по формулам

" (8 ) Ф.(М .(В ) (8 -)-<,(У (8 )

o) . 2(о) Ъ(во) 1(Во) (Во)"

10 а затем находятся величины шести нейзвестных коэффициентов нормализации, а;,Ь (),1=1,2,3) согласно формул

У о в=) д jh;b< h.g tb,,, ® 45 где

Ьо(, =(/o(,)t,(Â)Ô (8,)Ф„Вэ -Ф,(В)Ф (В, ) 9,(В.).,(ao),(Â ) „(В3)

,(1 о) 2(S ) Ф1(о)+4„(eо) 6,(8 ) „. 50 qÐú(ÂOË(8.1%,(8 ) Ф (8 )1 (6)

u =((K .(вМ(в. ) чч(в )-,(в)

Ô2(Ü .) %1(Во)+ 2(eî)%2(8 ) Ф,(eî)

- М Ф,(В ) ©,(8-) Р,(В.),(8 .). 2Р ) Р ) р,(8 ) р (в Ц (12) и производится запись значений яркости нормализуемого изображения по адресу, определяемому рассчитанными значениями координат нормализованного изображения.

Обработанное таким образом изображение может быть использовано,например, для целей распознавания.

Ниже приводится описание работы блоков устройства для обработки изображений. 1(В) =3 в(о 1dudv; Ф,(81 =Я в(ц. ) udud v;

D 15

Ф (8 )-g В (ug)ududv 4 2(Ф)=JJЬ (u,v)оба)v;

D в

F3(8)=)(s(uv)vdudv Ф (В )=gB (èv)vduЬч;

9 (в ) =)1 в (u,v) vdudv . Я

Полученные значения смешанных мо25 ментов эталонного и нормализуемого иэображений поступают в блок 8,в котором сначала определяются обобщенные признаки изображения 1/oL и 1/Ь по фор- . .мулам:

30 (("»(8) .ЮФ,(В .)- (В) (80)ФЗ(eî)+ з(SÎ)Ô2(Âî)m2(В )—

-,(8 ) Ф,(e, ) Ф.(e )+ P (e )eç,(В )"

2(ц. ) (о) з(по) юг(1 )3 (В)

Ь, =(/)Я(e) m,(8. ) × „(В. ) - ф,(8) ° »(Ho) Ф,(e,1 Ф (В,)Ч,(e )Ф„(в .)— (15.Я(В Ж(8 .)+,(В.) Wз(В") ° 3(Во) Р„(Во) Рз(В ) Рз (Во)) (9)

,=(ЕМВЖ(В. ) „(В .) -Ф,(В), " (воЖ (В ) Ф2(В) (6 ) Фв (В .)—, —,(В.)Р,(e Ë„(Þ <,(В ><,(В .)

Ф,(8 ) р,(e,) р,(e. ÐÐ,(S )); ь, = l )B,®9,(в,),(8, )-e,(s)

,(e )9,И ) Ф,ЖФ,(80)93(8

-, (В,) 92(В-) ú(В )+9,(Во) Фъ (В о)" © (В ) -Ф2(eî) Р <Вi i) Р (e ). («) Информация о цифровых кодах, пропорциональных яркостям точек нормалиэуемого изображения В (u, v), цифровых кодах координат u,÷ иэ блока 5. и вычисление значения параметров а Ь

У (1,)=1,2,3) из блока 8 поступают в б лок 9. При соответствующих разрешающих сигналах из блока 4 в блоке 9 определяются новые значения эталонных координат (координаты точек нормализованного изображения) по формулам

9 10515

Блок 4 предназначен для управления работой всех остальйых блоков ,устройства. Блок 4 имеет наиболвшее количество конструктивным связей с блоком 5 (фиг.l), поэтому целесообразно описывать работу этих двух блоков совместно, со ссылкой на фиг.2 и 3, а также фиг.12.

Работа блоков 4 и 5 разделяетпя на шесть режимов. 10

1. Режим записи эталонного изображения.

По внешнему управляющему сигналу

"Сброс", поступающему на входы бло-! ков 4 и 5, счетчик 11 режимов блока

4; и счетчик 2! адреса блока 5 устанавливаются в исходное (нулевое) состояние. Комбинация "000" разрядов с выхода счетчика !1 режимов поступает на входы дешифратора 12.

По внешнему управляющему сигналу

"Пуск" запускается двухчастотный задаощнй генератор 10, частота f! которого через коммутаторы )3 и 14 посту".. пает соответственно на входы "Запись 1" и "Запись 2" блока 5. Вход

"Запись 1 связан с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя 19, буферного регистра 20, счетчика 2) адреса, а вход "Запись 2"-ЗО с входом запоминающего устройства

22. На каждом периоде .тактового сигнала с частотой f) происходит запись информации о яркости элементов эталонного изображения В (х,у), преобразованной в цифровой код,в буферный регистр 20 и запоминающее уст- ройство 22. Одновременно с этим изменяется состояние счетчика 21 адреса н последовательно формируются адреса ячеек х,у запоминающего устройства 22.

После записи всех элементов эталонного изображения в запоминающее устройство 22 счетчик 21 адреса вырабатывает сигнал "Переполнение", который переводит счетчик 11 режимов в состояние "001" и сам при этом ! устанавливается в исходное (нулевое) состояние.

2. Режим обучения.

Выходная комбинация "001" счетчика I I режимов в блоке 4 вьиывает появление сигнала с выхода "1" дешифратора 12, который разрешает прохождение тактовых импульсов с частотой fg с выхода генератора 10 через

42

10 коМмутатор 13 на вход "Запись 1" бло1 ка 5 и через вентильную схему 16 на ,вход "Запись 4" блока 6.

В этом режйме информация с анало-, го-цифрового преобразователя )9 блока 5 не заносится в запоминающее устройство 22, которое работает только в режиме считывания. C выхода запоминающего устройства 22 на вход блока 6 поступают последовательности значений цифровых кодов яркости В>(х,у ), а с выходов счетчика 21 адреса — последовательности значений цифровых. кодов номеров элементов х и у эталонного изображения.

После повторного перебора всех значений адресов сигнал "Переполнение" с выхода счетчика 2! адреса поступает на вход счетчика 11 режимов и пе- . реводит его в состояние "010",a блок 4 — в следующий режим.

3. Режим записи нормализуемого изображения.

Комбинация разрядов "010" счетчика 11 режимов поступает на входы дешифратора 12 и активизирует выход

"2" дешифратора, разрешая прохождение сигнала Запись ) i с частотой f через коммутатор 13 блока 4 на управляющие входы аналого-цифрового преобразователя 19, буферного регистра 20, счетчика 2) адреса, и через коммутатор 14 на вход "Запись 2" запоминающего устройства ?2 блока 5. !

На каждом периоде тактового сигнала с частотой Г происходит запись информации о яркости элемента нормализуемого иэображения B(u,ч), преобразованной в пифровой код, в буферный регистр 20 и запоминающее устройство 22.

Одновременно тактовые сигналы с частотой f через коммутатор 13 поступают на вход счетчика 21 адреса,при этом состоянии счетчика адреса изменяется и последовательно формируется адрес соответствующей ячейки запоминающего устройства 22.

После записи всех элементов нормализуемого изображения в запоминающее устройство 22 счетчик .2) адреса вырабатывает сигналы "Переполнение" и устанавливает счетчик 11 режимов в состояние "01)", а сам при этом переходит в нулевое состояНИВе

4. Режим вычисления смешанных моментов нормализуемого изображения. 11

Комбинация "О!1 счетчика ll режима, поступая на вход дешифратора12, активизирует erо выход "3".При этом тактовые сигналы с частотой

fg: задающего генератора IO через

5 коммутатор 13 блока 4 поступают на вход "Запись 1" блока 5 и дальme на счетчик 21 адреса, а также через вентиль 15 на вход "Запись 3" блока 7. При этом на вход эапоми- 1О нающего устройства 22 блока 5 не поступает информация с аналого-цифрового преобразователя 19, в то время как с выхода запоминающего устройства 22 и выходов счетчика адреса 21 на входьг блока 7 поступают соответственно последовательности значений цифровых кодов яркости B(u,v) и цифровых кодов номеров элементов

u,ч нормализуемого изображения. 20

После перебора всех значений адресов элементов нормализуемого изображения сигнал "Переполнение" со счетчика 21 адреса переводит счетчик 11 режимов в состояние "100" и 25 сам устанавливается в исходное состояние.

5. Режим определения коэффициентов нормализации.

C измейением состояния счетчика

I1 режима активизируется выход "4" дешифратора 12, который делает возможным прохождение сигнала с частотой f< через коммутатор 13 блока

4 на вход "Запись 1" блока 5 и даль35 .ше на счетчик 21 адреса. Время полного заполнения счетчика 21 адреса в этом режиме используется для задания временной задержки, которая необходима для работы комбинационного вычислительного блока 8, который определяет непосредственно.коэффициенты нормализации а,,Ь (i j=1,2,3).

Информация с аналого-цифрового преобразователя 19, буферного регистра 20 и запоминающего устройства 22 блока 5 в работе не участвует.

После заполнения счетчика 21 адреса вырабатывается сигнал "Переполнение", переключающий счетчик 11 режимов в состояние "101" при этом

50 сам счетчик 21 адреса устанавливается в нулевое состояние. Устройство переходит к выполнению следующего режима.

6, Режим формирования нормализованного изображения, Комбинация "101 с выхода счетчика 11 режимов поступает на вход де12 шифратора 12 и акнитизирует выход "5" дешифратора. Это разрешает прохождение тактовых сигналов с частотой через коммутатор 12 на вход "Запись 1" блока 5 и дальше на счетчик

21 адреса. Одновременно эти сигналы через вентили 17 и 18 поступают на управляющие входы "Запись 5 и "Запись 6 блока 9 определения эталонных:значений координат. При этом выходы счетчика 21 адреса используются для определения координат нормалиэованного изображения в блоке 9, а соответствующие значения цифровых кодов яркостей элементов нормализуемого изображения с выхода запоминающего устройства 22 блока 5 переписываются в ячейки буферного запоминающего устройства блока 9 по адресам, рассчитанным в этом блоке.

По окончании перебора всех элементов иэображения на выходе счетчика

21 адреса вырабатывается сигнал "Переполнение", которьпi переключает счетчик 1! режимов в состояние "110" и переводит устройстго в режим ожидания.

Для повторного запуска устройства для нормализации изображений необходимо подать на входы блоков 4 и 5 внешний сигнал "Сброс" и на блок 4внешний сигнал "Пуск".

На фиг.4 представлена функциональная схема, блока б, работа которого описывается совокупностью формул (2).

В режиме обучения значения яркостей точек эталонного изображения с выхода запоминающего устройства 22 блока 5 поступают на первые входы умножителей 30, 33 и 36, на вход функци,онального блока 23 возведения в квадрат и функционального блока 24 возведения в куб.

Значение координаты х, соответствующее выбранной точке изображения, с выхода счетчика -21 адреса блока 5 поступает на первый вход умножителя 27, на вход функционального блока

25 возведения в куб, на второй вход умножителя 29. Значение координаты у с выхода счетчика 21 адреса блока 5 поступает на вторые входы умножителей 27 и 28, на вход функционального блока 26 возведения в куб.

Распределение информации с блоков

25-29 осуществляется следующим образом. С выхода умножителя 27 значение произведения поступает на вторые входы умножителей 30-32, с выхода функl3 l 05 1 5 циоиального блока 25 возведения в куб. значение х 5 поступает на первый вход умножителя 28, с выхода умножителя

26 значение у> поступает на второй вхоД умножителя 29 с выхода умножи9 теля 28 значение произведения х у по,ступает на вторые входы умножителей

33-35,с выхода. умножителя 29 значение ку поступает на вторые входы умножителей 36-38. tO

Значенуе величины квадрата функции яркости В (х,у) некоторой точки эталонного изображения с координатами х, у поступает с выхода функционального блока 23 возведения в квад- 15 рат на первые входы умножителей 31

34 и 37, а значение величины В (х,у)

9 с выхода функционального блока 24 возведения в куб поступает на первые:. входы умножителей 32, 35 и 38. 2О

С выхода умножителя 30 на вход сумматора 39 поступает значение произведения В (х,у) ху, с выхода умножителя 31 на вход сумматора 40 — знаЯ чение В (х,у) ху, с выхода умножите- 25 ля 32 на вход сумматора -4! — значе3 иие В (х у) ху р с выхода умножителя

33 на вход сумматора 42 — значение

Й - 3

В, (х,у)х у, с выхода.умножителя 34 на вход сумматора 43 - значение

В (х,у) х у, с выхода умножителя 35 l 9 иа вход сумматора 44 — значение Во(х,y) х у, с выхода умножителя 36 на вход сумматора 45 — значение

В (х,у) ху, с. выхода умножителя 37

9 на вход сумматора 46 - значение

В (х,у) ху, с выхода умножителя 38 на вход сумматора 47 — значение

Во(x у) ху .

Информация с выходов сумматоров

39-47 поступает на информационные входы соответствующих регистров 48<6, выходы регистров 48-56 связаны с вторыми входами соответствующих сумматоров 39-47 образуя схемы накапли93 вающих сумматоров.

Разрешающий сигнал "Запись 4", вырабатываемый блоком 4„ поступаем на управляющие входы регистров 48-56.

На каждом периоде сигнала "Запись 4

56 осуществляется запись в регистры 4856 вычисленной информации, соответствующей каждому элементу эталонного изображения, В результате перебора всех элементов определяются сменан55 ные моменты эталонного изобрах;ения согласно формул (2), которые записываются и хранятся в буферных регис"" рах 48-56.

42

14 Ha фиг. 5 представлена функциэнальнал схема блока 7 определения признаков текущего изображения, работа которого описывается формулами (3).

В режиме вычисления смешаных; момептоз нормалиэуемого иэображения значения яркостей точек нормалиэуемого изображения с выхода эапоминаю— щего устройства 22 блока 5 поступают на первые входы сумматора 65, ум-ножителей 59 и 62, на вход функционального блока 57 возведения в крадрат и функционального блока 58 возведения в куб.

Значение координаты и соответствующее выбранной точке нормалиэуемого иэображения, с выхода счетчика 21 адреса блока 5 поступает на вторые входы умножителей 59-61. Значение координаты v с выхода счетчика 21 адреса блока 5 поступает на вторые входы умножителей 62, 63 и 65.. Значение величины квадрата функции яркости В -(u,v) некоторой точки нормалиэуемого иэображения с координатами

u,v поступает на первые входЫ умножителей 60, 63,а значение величины

В (u,v) с выхода функционального

3 блока 58 возведения в куб поступает на первые входы умножителей 60 и 63.

С выхода умножителя 59 на вход сумматора б б поступает энач ени е пр оизведения B(u,v) u, с выхода умножителя 60 на вход сумматора 67 — значение

В (u,v) и„с выхода умнох ителя 61..на вход сумматора 68 — значение В (u,v) u, с выхода умножителя 62 на вход сумматора 69 -- значение B(u,v)v, с вьхода умножителя 63 на вход сумматора 70значение И (u,v)v, с выхода умножителя 64 на вход сумматора 74 — значение В (ч„ч)ч.

Информация с выходов сумматоров

65-71 поступает на информационные входы соответствующих регистров 7278, выходы регистров 72-78 связаны с вторыми входами соответствующих сумматоров 65-71, образуя тем самым чакап ливающие схемы сумматоров, управляющий сигнал "Запись 3" из блока 4 поступает на управляющие входы регистров 72-78 и осуществляет запись соответствующей информации в эти регистры на каждом периоде сигнала "Запись l", который соответствует каждому элементу нормалиэуемого иэображения.

15 10

После перебора всех элементов изображения определяются смешанные моменты нормализуемого изображения по формулам (3).

Выходная информация из блока 6 и блока 7 поступает в вычислительный блок 8, структурная схема которого приведена на фиг.б. Узел 79 (фиг.7) служит для определе мя обобщенных признаков изображения

1/о(; 1/ согласно формул (4).Узел

79 представляет собой комбинационную схему, содержащую умножители, сумматоры, вычитатели, функциональные блоки вычисления обратных функции е

Работа узла 79 осуществляется сле-дующим образом.

Значениемоментов 2(8 } ч (В ) эталонного изображения с выходов блока

6 поступает на входы умножителя 83,с выхода которого произведение

Ф (Во} Ф (В ) поступает на первый вход е умножителя 90. На второй вход умножи» . теля 90 поступает значение момента

Ч 1(Во), а на его выходе получается

Ъ пРоизведение(Р (В) 93 (80) Р (Во), ко.тррое далее поступает на вход "Уменьшаемое" вычитателя 96, I

ЗначениЯ моментов Р< (Во) и Ô3 (Вр) поступают на входы умножителя 84, с выхода которого произведение (Во) 93(8+) поступает sa nepsvA вход умножителя 91.На.второй вход умножителя 91 поступает значение момента Pq {Sp). Полученное произведе-.

3. (Во) 3(В ) (Sîo) с выхода умножителя 91 поступает на вход "Вычитаемое",вычитателя 96. Значение разности произведений моментов, а s именно величина (Рфбо Ф (6о) Ц8о)-ФЙВо) 3(8оЖ(во) поступает на один из входов сумматора 100.

Значения моментов 4 38©) и q (BO) с выхода блока 6 поступают на входы умножителя 85, значение момента

9 (В ) - на вход умножителя 92, значениЯ моментов Р3 (Во) и Р (Во) на вход умножителя 86, значение момента Р1 (Во) - на вход умножитедя 93. В результате выполнения операций умножения, аналогичных описан мим выше, с выхода умножителя 92 иа вход "Уменьшаемое" вычитателя 97 пос

51542 16 тУпает пРоизведение Ф3(Во ) Ф (Вр) Ф„1Вр), а с выхода умножителя 93 на вход

"Вычитаемое" вычитателя 97 посту-, пает произведение Ф1(Вр ) 2 (8<)(Р (Во) °

На выходе вычитателя 97 получается значение разности этих двух жроизведений, т. е. величина (1 3 (Во) (Р2(В„) х (о} рая далее поступает на второй вход

10 сумматора 100, производящего операцию суммирования величин 9> (В„)х х Ф,(в > Ф,Ia1) - Ф (в,)х хФ,(В<,) А,(8р) и 0 (Во)ф (Во ) + (Во)-.(-(В„) (Р2 (Bo) Ф1(Во) . С выхода сумма-.

15 тора 100 значение, равное (,Д,(АМ(Ь. ) -,(В. Р,(e .)×,(8 .)+

+ <>(>d,() 9„(s .)-9,(в, ж (ь, ж,(в

20 поступает на один из входов сумма,, тора 101.

Значения моментов Ч (В,) и Р2(В ) поступает на умножитель 87, значение момента 93 (Во) — на вход умножите25 ля 94, значения MQNPHTOB%q(Bp) Р (Во) яа входы умножителя 88, значение момента 93 (В„) на вход умножителя 95.

После выполнения операции умножения с выходе умножителя 87 на первый вход умножителя 94 поступает произведение 7 (Bp)9 (8 ) . Произведение ((Во) а Ло) P>(B>) c выхода умножителя 94 поступает на вход "умень35 шаемое" вычитателя 98, На вход "Вычитаемое" вычитателя 98 поступает произведение 91 (Во) (Рг(Во) Ф3 (Bp ). êîторое получается в результате работы умножителей 88 и 95.

С выхода вычитателя 98 на второй вход сумматора IOI поступает величина Ч 1 (Во ) P (о) Р3 (Во Э -Фт (î ) + (Bо ) х хЯ1 (Во), которая суммируется с вели чиноп. Ру (Вр) Ру (Во) Р1(Во) Рi(Вр)x р1(В а ) 1 (Во ) ср1 (Во ) . Вйход сумматора

101 связан с входом функционального блока 102 вычисления обратной функции, который .определяет величину

I / g, ((формула (4 Ц .

На первый вход умножителя 99 поступает значение момента q„(B.. ) . Значение момента (Р, (В } с выхода блока 7 поступает на вход функционального блока 89 вычисления обратной функции, с выхода которого на второй вхад уиножителя 99 поступает величина

542 18

1/(P, (3 ) . На выходе умножителя 99 получается величина 1/ов . Ч1 (ВЕ)/ уу(В )

В процессе вычисления параметров

1/5 си 1/g значения моментов коорди— нат элементов эталонного и нормализуемого иэображения поступают йа входы умножителей 83-88, 90-95 и 99 и функционального блока 89 вычисления обратной функции одновременно.

Узел 80 (фиг.8) предназначен для 1О вычисления коэффициентов нормализации а и Ь и представляет собой комбинационную схему, состоящую из умножителей, сумматоров, вычитателей и реализующую формулы (5), (6) и (9).

Работа узла 80 осуществляется следующим образом.

Значения моментов координат элементов эталонного иэображения - (B )

ГЪЪ и Ф (В ) с выходов блока 6 поступа2 ют на входы умножителя !03, с выхода которого произведение 4>(Bo2)<< (Во) поступает на первые входы умножителей 109 и 115. На вторыми входы умножителей 109 и 115 с выходов блока б 25 поступают соответственно значения моментов координат элементов нормалиэуемого изображения 2(В ) и 93,(B) .

Полученное произведение 2(8 )У (В ) х х ф (В ) с выхода умножителя 109 по- щ ступает на вход "Уменьшаемое" вычитателя 12о?, а произведение 9 {8) %> (В,;)х хЧ,(В ?) -с выхода умиожителя 115 поступает на вход "Уменьшаемое" вычитателя 122.

На входы умножнтеля 104 с выхода блока 6 поступают значения моментов координат элементов эталонного изображения q(Во) и сР?(Bo), произве- 4О дение с! (ф Ф (В } которых с выхода умиожителя 104 поступает на первые входы умножителей 110 и 116. На вторые входы этих умножителей постугают соответственно значения моментов координат элементов нормализуемого изображения Ф2(8) и Р (8) с выходов блока 7. Полученное произведение ф2(В )Ф (8, ) %., (Во) с выхода умножителя 110 поступает на вход " Вычитаемое вычнтателя 12?, а произведеtl ю (8 Ж(во ) +1(6) умножителя. 116 поступает иа вход "Вычитаемое вычитателя 122. " : выходов

4 вычитателей 121 и 122 разности Ъ(В) З Ю Р1 (© +2(8) P (Bo) <„(a;)

9 (B) Ф (, ) (© - (B) « (a );; х у ВО) йостуоаот соотватствавво ва входы сумматоров 127 и 128.!

1а входы умножителя 105 с выходов блока 6 поступают значения моментов

<,(B ) al„{Bg}, с выхода умножителя ?05 произведение q (В, ) P«Bo) .".1оступает на первые входы умножитеуей ?1? и 1?7. На вторые входы этих умножителей с выходов блока 7 поступают соответственно значения моментов координат элементов нормализуемого изображениям{В ) и ® (В ). Про3 У изведение 7 (Во} 1 (В ) Р„{В,,} с выхода умножителя 11? поступает на вход

"Уменьшаемое" вычитателя 123, а произ(В,)92(B } р„(В, } c ..хода

1 умножителя 117 поступает на вход Уменьшаемое" вычитателя 124.

На входы умножителя 106 с выходов блока 6 поступают значения моментов координат элементов эталонного изображения Ч g(В ) и Р,?(В ), произведение Р3(В ) Ч „(Во) с вы,ода умножн-..еля 106 поступает на первые входы умножителей ??2 v. 118. На вторые входы

-этих умножителей с выходов блока 7 поступают соответственно значения моментов координат элементов нормалнзуемого изображения ?У (В ) и "Р (В «), Полученные произведения +g (В ) +2(B )х хФ (В )» Р,(В }7,(В } Р,(B, =.-:— ходов умножителей 1?2 и 118 поступают на входы Вычитаемое" соответственно вычитателей 123 и 124. ВеличиФ (В }Ф„(В )Ф,{В ) - Р.(В )% (В ) Р (ВО ) у (В } $ (Ье) с в 1ходсв вычи

-,àòåëeé ?23 и 124 поступают соответcòâåíHo на входы сумматоров 127 и 128.

С выхода сумматора 127 значенне,равное ф2 (В )(P>(В ) (В ) ф (В ) х

-Ф (Ва ) Ч (В«) У„(В о) поступает на вход сумматора 129, а с выхоца сумматора

128 величина, равная Р (В)Ф {В<,)х х „.(Вв) - ?;(З ) : :,(ВЛ) <(B:) .- ..(8.):: х9,(В ) Ф,(В", — Г(В )? (В ) Р,(ВД) поступает на вход сумматора 130.

На входы умиожнтеля -07 с выхода блока 6 поступают значения моментов координат элементов эталонного изображения "1{Во}. и9 {Во} у произ ведение P (Б ) (В ) с выхода умножитела 107 поступает на первые входы умножителей 1, .3 и 110. На вторые входы умножителей 113 и 119 поступают соответственно значения моментоз координат элементов нормализуемого изображения P2(B ) и< (В«), Произ" ведение Р?(В,) Р,(В )Г"„(В„) с выхода

1 051542

20 ных значений координат, в основу работы которого положена реализация формул (12).

На входы умножителя 199 с выхода блока 8 поступают значения коэффициентов нормализации а, и Ь . Величина произведения а Ь с выхода умножителя 199 поступает йа вход "Вычитаемое" вычитателя 207.

10 На входы умножителя 200 с выхода . блока 8 поступают значения коэффици. ентов нормализации а и Ь,величина о- произведения а Ь с выхода блока

199 поступает иа вход "Уменьшаемое"

15 вычитателя 207. После выполнения операции вычитания на вьпище вычита)х . теля 207 появляется величина а b oc- -а b, которая далее поступает нн

" вход функционального блока 208 вычисления обратной функции. С выхода блока 208 информация поступает на входы умножителей 211 и 212.

l9, умножителя 113 поступает на вход .",Уменьшаемое" вычитателя 125, а произведение«Р (Ве}9,(В } 9>(B<} поступает на .вход "Уменьшаемое" вычитателя 126.

На входы умножителя 108 с выхода блока 6 поступают значения моментов, координат элементов эталонного изображения 71(В ) и «Р>(Во)-,произведение ф„(ф«1, (В,) с выхода умножителя 108 постуйает на первые входы умножителей 114 и 120. На вторые вхо ды умножителей 114 и 120 поступают с ответственно значения моментов координат элементов нормализуемого иэображения «Р (В } и «Р (81) . Произведе-е P (B,) Ф,(В }У,(В,) 4,(В,РР,(83 х7 (Be) c ..выходов этих умножителей п туйает на входы "Вычитаемое" соответственно вычитателей 125 и 126. По,лученная величина «Р,(В )ф (В ) Ч (ВД)

-«Р (Ве )«P>(B+) Ф .(В ) с выхода вычита теле 125 постуйает на вход сумматора 129, а величина, равная Pi (Во)х х9 (В ) Р (Во) -+ (Bо) « 48 ) з(Во) 25 с выхода вычитателя 126 поступает на вход сумматора 130. С выхода сумматоров 129 и 130 полученные в результате суммирования величины поступают соотве« ственно на первые входы умножителей 133 и 132, на вторые входы которых с узла 79 поступает значение величины параметров 1/af .

На выходе умножителя 131 получается значение величины ЬС1 согласно формуf 35 лы (6), а умножителя 132 — величина и по формуле (9), которые поступают на вторые входы умножителей

133.и 134 соответственно.

На первые входы умножителей 133 и 134 с выхода узла 79 поступает величина 1/O и в результате выполнения операции умножения на выходе умножителей 133 и 134 получаются значения коэффициентов нормализации а1 и Ь < согласно формул (5). Узлы 81 и 82 (фиг.9 и 10) имеют совершенно идентичную с узлом 80 функциональную структуру (фиг.8). Узел 81 служит для нахождения коэффициентов нормализации а и Ь, узел 82 — коэф50 фициентов нормализации а > и Ь5..

Работа узлов 81 и 82 базируется на реализации формул (5), (7), (8), (10) и (11). Описание функционирования этих узлов аналогично описанию функционирования узла 80.

На фиг, 1) приведена функциональная схема блока 9 определения эталонИз счетчик 21 адреса блока 5

1на вход "Уменьшаемое" вычитателя 201 поступает значение текущей координаты и точки нормалиэуемого изображения, а на вход "Вычитаемое" из, вычислительного блока 8 поступает значение коэффициента нормализации а .

Величина равная разности и-а с выхода вычитателя 201 поступает йа первые входы умножителей 202 и 203.

На второй вход умножнтеля 202 с выхода блока 8 поступает значение коэффициента Ь2. С выхода умножителя 202 величина равная bg(U-а ) поступает на вход "Вычитаемое" вычитателя 210.

На второй вход умножнтеля 203 из блока 8 поступает значение коэффициента нормализации Ь,полученное произведение Ь (u-а ) с выхода умножи1 теля 203 поступает на вход ",Уменвшаемое" вычитатела 209. На вход

"Уменьшаемое" вычитателя 204 из счетчика адреса 21 блока 5 поступает значение текущей координаты v точки нормализуемого изображения, а на вход

"Вычитаемое" — иэ блока 8 поступает значение коэффициента нормализации

b „ разьсть ч-b> с выхода вычитателя

204 поступает на первые входы умножителей 205 и 206. На второй вход умножнтеля 205 поступает иэ блока 8 значение коэффициента нормализации а, величина а1(W - Ь5) с выхода умножителя 205 поступает на вход "Вычитаемое" вычитателя 209. Раз1051542

21 ность b (u-ь )-а (м -Ь ) с выхода

Я 3 вычитателя 209 поступает на второй

:.вход умножителя 211., Ка второй вход умножителя 206 с выхода блока 8 поступает значение коэффициента нормализации а, произведение а (ч - Ь ) с выхода умножителя 206 поступает на вход "Уменьшавмое" вычитателя 210. С выхода вычитателя

216 величина равная а (ч -Ь ) -b<(u-а 110 поступает на второй вход умйожителя 212.

С выходов умножителей 211 и 212 ин формация поступает соответственно на функциональные бЛоки вычисленкя корня квадратного 214 н 215.

С выхода функционального блока

2И вычисленное значение координаты у нормализованного изображения переписывается в буферный регистр 216 на каждом тактовом импульсе сигнала "Запись 5", поступающего с блока 4, С выхода умножителя 212 вычисленное значение координаты х нормализован- 25 ного изображения переписывается в бу- ферный регистр 217 íà каждом тактовой импульсе сигнала "Запись 5", поступающего иэ блока 4, 1

Полученные значения координат х н у с соответствующих. выходов буферных регистров 216 и 217 поступают на ад- . ресные входы буферного запоминающего устройства 213. Одновременно с этим с выхода запоминающего устройства 22 блока 5 на информационный вход запоминающего устройства 213 поступает текущее значешле яркости иормалиэуемого изображения и иа каждом периоде сигнала "Запись 6", поступающего иэ блока 4 на управляющий вход запоминающего устройства 213, производится запись значений яркости по адресу, определяемому рассчитанными значениями координат х и у нормализованного изображения. Таким образом происходит формирование нормализованного иэображения.

Предлагаемое устройство для нормализации изображений позволяет осуществлять коррекцию нелинейностей автоматически без использования универсальных ЭВМ, вследствие этого эна" чительно сокращаются как затраты машинного времени, так и количество обслуживающего персонала, появляется возможносгь работы в реальных следя-,. щих системах.

4 051542

1 051542

105 542!

051542

1051542!

051542 (051542

1051542

1051542

Под пи с но е

Эаказ 8667/48 Тираж 706

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Верховский

Редактор Е. Папп Техред А. Бабинец Корректор В. Бутяга

° м.