Устройство для определения рассогласования в телевизионной следящей системе

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССОГЛАСОВАНИЯ В ТЕЛЕВИЗИОННОЙ ,СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЕ, содержащее последовательно соединенные первый блок оперативной памяти, информационный вход которого является информационным входом устройства, первый коммутатор, второй блок оперативной памяти, блок вычисления корреляции , блок вычисления максимума корреляции и блок управления, первьй и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого и второго блоков оперативной памяти, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения ошибки рассогласования, введены блок суммирования, блок вьщеления контура, блок определения координат и второй коммутатор, включенные.последовательно, а также третий блок оперативной памяти,информационный вход которого объединен с информационным входом первого блока оперативной памяти, управляющий вход. - с управляющим входом первого блока оперативной памяти, а выход подключен к второму входу первого коммутатора, выход которого соединен с вторым входом блока вычисления корреляции и первым входом блока суммирования, при этом тре (Л тий, четвертый и пятый выходы блока управления подключены к вторым входам соответственно блока суммирования , блока вьщеления контура и блока определения координат, выход которого соединен с вторым входом блока управления , шестой выход которого подо ключен к второму входу второго коммутатора , выход которого является 05 выходом устройства. ,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (И)

36Ю Н 04 N 7 18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ъ

° М

° ° (21) 3547614/18-09 (22) 25.01.83 (46) 23.07.74. Бюл. ll 27 (72) Б.П. Алпатов, К.К. Клочко, А.А. Селяев и А.И. Степашкин (71) Рязанский радиотехнический институт (53) 621.397 (088.8) (56) 1. Патент США Р 3955046, кл. Н 04 N 3/00, 1976.

2. Патент США К - 4272783, кл. Н 04 N 7/18, 198 1 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАССОГЛАСОВАНИЯ В ТЕЛЕВИЗИОННОЙ ,СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЕ, содержащее последовательно соединенные первый блок оперативной памяти, информационный вход которого является информационным входом устройства, первый коммутатор, второй блок оперативной памяти, блок вычисления корреляции, блок вычисления максимума корреляции и блок управления, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого и второго блоков оперативной йамяти, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения ошибки рассогласования, введены блок суммирования, блок выделения контура, блок определения координат и второй коммутатор, включенные последовательно, а также третий блок оперативной памяти,информационный вход которого объединен с информационным входом первого блока оперативной памяти, управляющий вход — с управляющим входом первого блока оперативной памяти, а выход подключен к второму входу первого коммутатора, выход которого соединен с вторым входом блока вычисления корреляции и первым входом блока суммирования, при этом третий, четвертый и пятый выходы блока управления подключены к вторым входам соответствен.ro блока суммирования, блока выделения контура и блока определения координат, выход которого соединен с вторым входом блока управления, шестой выход которого подключен к второму входу второго коммутатора, выход которого является выходом устройства.

1 1 04692

Изобретение относится к специали зированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в системах слежения за движущимися объектами, в промышленных работах и других областях техники.

Известно устройство для определения рассогласования в телевизионной следящей системе, содержащее блок вычисления корреляции, первый вход которого является информацион ным входом устройства, а второй вход через блок оперативной памяти объединен с информационным входом устройства, выход блока вычисления корреляции соединен с входом блока вычисления максимума корреляции (1) .

Однако у устройства недостаточная точность работы, обусловленная ошибкой рассогласования. 20

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения рассогласования в телевизионной следящей системе, содержащее два блока оперативной памяти, коммутатор, 25 блок вычисления корреляции, блок вычисления максимума корреляции и блок управления, причем первый вход первого блока оперативной памяти является информационным входом устройства, второй вход первого блока памяти соединен с первым выходом блока управления, выход первого блока памяти соединен с первым входом коммутатора, выход которого соединен

35 с первым входом второго блока оперативной памяти, первый выход которого соединен с вторым входом коммутатора, а второй выход соединен с вторым входом блока вычисления корреляции, первый вход которого соединен с выходом первого блока оперативной памяти, выход блока вычисления корреляции соединен с входом блока вычисления максимума корреляции, выход

45 которого соединен с входом блока управления, выход которого является

Информационным выходом устройства, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с

50 вторым входом коммутатора и вторым входом второго блока оперативной памяти (2) .

Недостатком устройства является возможность накопления ошибки оцени- 55 вания координат отслеживаемого объекта, т.е. большая ошибка рассогласования.

Цель изобретения-уменьшение ошибки рассогласования.

Для достижения поставленной цели в устройство для определения рассогласования в телевизионной следящей системе, содержащее последовательно соединенные первый блок оперативной памяти, информационныи вход которого является информационным входом устройства, первый коммутатор, второй блок оперативной памяти, блок вычисления корреляции, блок вычис-. ления максимума корреляпии и блок управления, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого и второго блоков оперативной памяти, введены блок суммирования, блок вьделения контура, блок определения координат и второй коммутатор, включенные последовательно, а также третий блок оперативной памяти, информационный вход которого объединен с информационным входом первого блока оперативной памяти, управляющий вход — с управляющим входом первого блока оперативной памяти, а выход подключен к второму входу первого коммутатора, выход которого соединен с вторым входом блока вычисления корреляции и первым входом блока суммирования, при этом третий, четвертый и пятый выходы блока управления подключены к вторым входам соответственно блока суммирования, блока вьделения контура и блока определения координат, выход которого соединен с вторым входом блока управления, шестой выход которого подключен к второму входу второго коммутатора, выход которого является выходом устройства.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для определения рассогласования в телевизионной следящей системе. . Устройство содержит первый блок 1 оперативной памяти, вход которого является информационным входом устройства, третий блок 2 оперативной памяти, первый коммутатор 3, второй блок 4 оперативной памяти, блок 5 вычисления коореляции, блок 6 вычисления максимума корреляции, блок 7 управления, блок 8 суммирования, блок 9 вьделения контура, блок 10 определения координат, второй коммутатор 11.

1104692

1О

30

Блок 5 вычисления корреляции содержит умножитель 12, сумматор 13, регистр 14, блок 6 вычисления максимума корреляции содержит блок 15 вычитания, регистр 16, блок 7 уп- 5 равления содержит регистр 17, блок

18 адресных счетчиков и блок 19 формирования адреса, блок 8 суммирования содержит сумматор 20 и блок 21 памяти, блок 9 вьделения контура содержит блок 22 памяти, коммутатор

23, регистр 24, регистр 25, арифметико-логический блок 26, арифметикологический блок 27, блок 28 памяти, блок 10 определения координат содержит сумматор 29, регистр 30, регистр 31, блоки 32 и 33 вычитания, регистры 34 и 35.

Весь период обработки информации Т можно разбить на два цикла: цикл корреляционной обработки Т и цикл контурной обработки Т .Цикл контурной обработки можно разбить на три подцикла: подцикл суммиро2 вания изображений Т, подцикл выде-. 25

1( ления контура изображения объекта Т подцикл определения координат центра изображения объекта Т .

Рассмотрим цикл корреляционной обработки Т1 (первый и третий).

Блоки 1 и 2 оперативной памяти для увеличения быстродействия работают попеременно: во время записи входной информации в первый блок 1 третий блок 2 работает в режиме считывания, и наоборот. В первый блок 1 (или в третий блок 2) записывается текущая цифровая информация об объекте в виде матрицы с элементами А (1, ), где j j = 1,2 M.

Второй блок 4 оперативной памяти содержит память об эталонном изображении с элементами В (,j ), где,)

1 М, причем центр матрицы А (i,j ) является центром системы координат 45 и в начальный момент работы устройства центр изображения объекта совмещается с началом координат. В цикле корреляционной обработки эталон последовательно перемещается по полю изображения и сравнивается с различными участками изображения.

Это сравнение происходит в блоке 5 вычисления корреляции и вычисляется где " ш — центр исследуемого участка изображения в первом блоке 1 (или в блоке 2)

В блоке 6 на регистре 16 фиксируется величина max 0 (g,pl) которая является разрешением записи в регистр 17 таких координат » и ш »

1 .Р что 0 ((", ш" ) = max 0 (, ) . В конце цикла корреляционной обработки (1) в соответствии со значениями /

4. и ш в блоке 19 формируется адрес перезаписи нового эталона во второй блок 4 оперативной памяти. Новый эталон "вырезается" из матрицы текущего изображения, при этом и принимаются за центр нового эта» лона. Таким образом, величины / и

1 являются, фактически, рассогла» сованием 6» и А в телевизионной следящей системе. Очевидно, что определение рассогласования будет осуществляться с некоторой ошибкой, зависящей от уровня шумов на входе устройства и от частоты дискретизации изображений. Причем с течением времени дисперсия оценки рассогласования будет возрастать. В данном устройстве предлагается периодическая корреляция ошибки путем вьделения контура изображения и определения по данному контуру координат его центра.

Пусть И Т вЂ” период корреляции, где и целое число, выбираемое таким образом, чтобы за время пТ объект не изменил значительно своей конфигурации.

Рассмотрим цикл контурной обработки.

Подцикл суммирования изображений.

За время Т в блоке 8 происходит

2 суммирование эталона текущего цикла обработки с эталоном предыдущего цикла обработки. Такое суммирование

4 одинаковых иэображений объекта необходимо для вьделения изображения объекта на фоне аддитивных помех для повышения отношения сигнал/шум.

Так, если число суммирований равно п, то отношение сигнал/шум возрастает в пределе в - Я раз.

Суммирование производится в сумматоре 20, а результат накопления хранится в блоке 2 1 памяти .

55 величина

М М

Dl3 K=K z LI1ir- -, 1 Р--",1в«,;1

rp=2M 3 (1) Подцикл вьделения контура изобра жения объекта T2 . Элементы матрицы блока 21 памяти С к Р считываются по строкам через коммутатор 23 на

S 1104692 регистр 24 и арифметико-логический блок 26, на котором вычисляются разности контуре объекта, хранящуюся в блоке

28 памяти, можно представить в виде квадратной матрицы размерностью МхМ с единичными или нулевыми элементами, Вся матрица разбивается на четыре части двумя прямыми Х и Y таким образом, чтобв| количество единичных элементов в каждой части было равным.

Пересечение прямых Х и Y является центром изображения. Координаты этого центра (относительно центра матрицы) ,ду и д|1 принимаются как оценка рассогласования в телевизионной следящей системе. Новый эталонный сигнал "вырезается" относительно скорректированного центра изображения.

Подцикл Т включает в себя следующие операции. Информация из блока.

28 памяти по столбцам считывается в сумматор 29, в1 регистр 30, заносится сумма элементов столбцов, находящихся правее прямой Х, а в регистр 31 заносится сумма элементов столбцов, находящихся левее этой прямой. В блоке

32 вычитания вычисляется разность между числами, записанными в регистры

30 и 31, при перемещении прямой Х параллельно самой себе. В регистре

34 фиксируется минимальная разность двух сравниваемых величин, которая является сигналом разрешения записи в регистр 35 координаты дх. Аналогично определяется координата д|1 Полученные координаты д и д|| принимаются за координаты центра объекта и подаются на блок 19 дли формирования адреса перезаписи нового эталона,причем новый эталон вырезается с учетом полученных координат 5х и дц.

Одновременно координаты д|| и дч подаются на выход устройства через второй коммутатор 11.

Таким образом, в предлагаемом устройстве происходит периодическая корреляция ошибки, возникающая при смене эталонного изображения, с тем, чтобы эта ошибка не накапливалась. (2) К, Е + а = К, Е а С к,Е (3) @+1À 1 C k„ice C k el. дС

20 (4) 25

Аналогично вычисляются разности между элементами матрицы блока 21 памяти при считывании по столбцам

Матрицы разностдй дС„р и б Ск

1 записываются в блок 22 памяти, из которого через коммутатор 23 разности д С ц и д С считываются на

\ 1 регистр 24 и арифметико-логический блок 26, Арифметико-логический блок

26 работает как вычислитель, арифметическо-логический блок 27 — как коммутатор. В регистре 25 фиксируется значение величины "порога" где константа а выбирается в за висимости от отношения сигнал/шум .

Информация из блока 22 памяти через коммутатор 23 и арифметическологический блок 26, работающий в режиме коммутатора, подается на второй вход арифметическо-логического блока

27, а величина "порога"8 с выхода регистра 25 на первый вход арифметическо-логического блока 27, который работает в режиме вычитания. В резуль тате сравнения разностей дС „ p,ЬС,, Е и порога 8 элементы Л (g g) блока 28 40

l памяти изменяются согласно алгоритму: при д0„ +„> 8 если П (k,0) = О и tl

П (T<,t .+1) = О, то значения элементов

П (,3 +1) изменяются на единичные, т.е. П (g, Е+1) = 1, в других случа- 4> ях . (l, |,+1) не изменяются, при дС|,, ОЗ если П (kВ) =ОиП (+"1,g) = 0, Tî П (К+1,Е) = 1, а других случаях П (@+1,P.) не изменяются.

В результате выполнения алгоритма в блоке 28 памяти записывается информация, соответствующая контуру изображения объекта, причем элементы памяти, соответствующие контуру, равны 1, остальные элементы равны О.

Подцикл определения центра контуН! ра иэображения Т ° Информацию о

Корреляция ошибки производится следующим образом. После определения координат максимума корреляции из текущего кадра формируется новый эталонный сигнал. Эталонный ,сигнал, полученный в следующем цикле обработки, суммируется с предыдущим.

Эта процедура повторяется п раз, Предполагается, что объект за это время изменяется незначительно.Сум1104692 мирование эталонных сигналов позволяет повысить отношение сигнал/шум в предельном случае в +n по отношению к аддитивной помехе. Считается, что значения помехи в соседних кадрах не коррелированы. Процедура суммирования позволяет повысить отношение сигнал/шум также по отношению к другим объектам (аномальным помехам), так как при движении объекта фронты сигналов от мешающих объектов при суммировании увеличиваться не будут, тогда как фронты от отслеживаемого объекта

ВНИИПИ Заказ 53 23/44 краж 635 - Подписнее

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

I

l

l будут расти. Это обстоятельство позволяет эффективно применять поро говую обработку для выделения контуров объекта и определения координат его центра.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить ошибку рассогласования, -и повысить точность слежения теле1О визионной следящей системы в условиях значительных помех, при этом ошибка оценивания координат с течением времени бесконечно не накапливается.