Телевизионный координатор

 

ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ КООРДИНАТОР, содержащий последовательно соединенные телеви:эионную камеру, пороговый блок, блок памяти текущего изображения , цифровой коррелятор, регистр хранения, кo mapaтop и регистр фиксации координат максимума, синхронизатор и видеоконтрольное устройство , первый вход которого,и вход синхронизатора соединены с выходом телевизионной камеры, формирователь стробов, выход сигнала Окно которого подключен к второму входу видеоконтрольного устройства, блок управления стробами, управляющий выход которого подключен к управляющему входу формирователя стробов, пульт управления, блок адресации, блок памяти эталонного изображения и элемент И, причем четыре выхода пульта управления соединены с соответствующими четырьмя входами блока управления стробами, а пятый выход - с первьм входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом малого строба формирователя стробов, а выход - со стробирующим входом блока памяти эталонного изображения и входом малого строба блока адресации, выход растровых элементов синхронизатора подключен к входам растровых элементов формирователя стробов, блока управления стробами и блока адресации, выход строчных синхроимпульсов синхронизатора подключен к входа ртрочных синхроимпульсов формирователя стробов и блока управления стробами, вькод большого строба формирователя стробов соединен с входом большого строба блока адресации и стробирующим входом блока памяти текущего изображения , первый адресный вход котоW рого соединен с первым выходом блока адресации, а второй адресный вход - с вторым выходе блока адресации , третий выход которого подключен к второму адресному входу блока памяти эталонного изображения, а четвертый выход - к первому вдресному входу блока памяти эталонного изображения, информационный вход коСО торого соединен с выходом порогового блока, а выход - с-вторьм входом цифсо ел рового коррелятора, управляющий выход формирователя стробов подключен а к управляющему входу блока адресации , пятый и шестой выходы которого соединены соответственно с первьв4 и вторым входами регистра фиксации координат максимума, причем второй вход компаратора соединен с выходом цифрового коррелятора, а выход с вторьм входом регистра хранения, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены измеритель координат характерной точки, измеритель век

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Ю Л ПН

РЕСПУБЛИН

3 58 Н 04 N 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OfHPÛÒÈÉ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHOIVIV СВИДЕТЕПЬСТВУ

Р

t (21) 3582380/18-09 (22) 22. 04. 83 (46) 23.08.84. Бюл. N 31 (72) В.Н.филатов (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (53) 621.371(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 559458, кл. Н 04 H 7/18, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

В 569052, кл. Н 04 N 7/18, 1977.

3. Патент США N - 3828122, кл. Н 04 N 7/18, 1974 (прототип). (54)(57) ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ КООРДИНАТОР, содержащий последовательно соединенные телевизионную камеру, пороговый блок, блок памяти текущего изображения, цифровой коррелятор, регистр хранения, компаратор и регистр фиксации координат максимума, синхронизатор и видеоконтрольное устройство, первый вход которого,и вход синхронизатора соединены с выходом телевизионной камеры, формирователь стробов, выход сигнала "Окно" которого подключен к второму входу видеоконтрольного устройства, блок управления стробами, управляющий выход которого подключен к управляющему входу формирователя стробов, пульт управления, блок адресации, блок памяти эталонного изображения и элемент И, причем четыре выхода пульта управления соединены с соответствующими четырьмя входами блока управления стробами, а пятый выход — с первым входом элемента

И, второй вход которого соединен с выходом малого строба формирователя стробов, а выход — со стробирую„SU„„1109956 A щим входом блока памяти эталонного изображения и входом малого строба блока адресации, выход растровых элементов синхронизатора подключен к входам растровых элементов формирователя стробов, блока управления стробами и блока адресации, выход строчных синхроимпульсов синхронизатора подключен к входам .строчных синхроимпульсов формирователя стробов и блока управлейия стробами, выход большого строба формирователя стробов соединен с входом большого строба блока адресации и стробирующим входом блока памяти текущего изображения, первый адресный вход которого соединен с первым выходом блока адресации, а второй адресный . вход — с вторым выходом блока адресации, третий. выход которого подключен к второму адресному входу блока памяти эталонного иэображения, а четвертый выход — к первому вдресному входу блока памяти эталонного изображения, информационный вход ко- 1 ) торого соединен с выходом порогового (© блока, а выход - с -вторым входом циф- {;© рового коррелятора, управляющий вы- :(д ход формирователя,стробов подключен к управляющему входу блока адресации, пятый и шестой выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами регистра фиксацИи координат максимума, причем второй вход компаратора соединен с выходом цифрового коррелятора, а выход— с вторым входом регистра хранения, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены измеритель координат. характерной точки, измеритель век1109956. тора скорости и четыре сумматора, причем первый вход измерителя координат характерной точки соединен с выходом порогового блока, второй и третий входы — соответственно с тре-. тьим и четвертым выходами блока управления стробами, вход растровых элементов — с выходом растровых эле-, ментов.синхронизатора, вход строчных синхроимпульсов — с выходом строчных синхроимпульсов синхронизатора, стробирующий вход — с выходом больmoro cтроба формирователя стробов, первый выход — с первым входом измерителя вектора скорости, а второй выход - с вторым входом измерителя вектора скорости, выход первого сум-, матора подключен к пятому входу блока управления стробами и к первому входу второго сумматора, выход которого подключен к третьему входу измери1

Изобретение относится к области прикладного телевидения и может быть использовано для дистанционного автоматического измерения параметров движения исследуемых объектов.

Известно устройство для слежения эа точечиьи объектом, содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру, пороговый блок, первый элемент И, инвертор, второй эле- 10 мент И, первый элемент HJIH координатный блок и генератор стробимпульса. Выход первого элемента И подключен через последовательно соединенные блок задержки, второй эле- IS мент ИЛИ и триггер запрета к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом инвертора, третий вход - с одним из выходов триггера коммутации, 20 а выход - с вторым входом первого эле.мента ИЛИ, другой выход триггера коммутации соединен с одним из входов второго элемента И. Выход гене. ратора стробимпульоа соединен с вто- 25 рым входом первого элемента И. Вход передающей камеры, второй вход второго элемента ИЛИ, вход триггера коммутации и второй вход координат-.. теля вектора скорости, выход третьего сумматора подключен к шестому входу блока управления стробами и к первому входу четвертого сумматора, выход которого соединен с четвертым входом измерителя вектора скорости, первый вход третьего сумматора соединен с первым выходом блока управления стробами, а второй вход — с первым выходом измерителя вектора, скорости, первый вход первого сумматора подключен к второму выходу блока управления стробами, а второй вход — к второму выходу измерителя вектора скорости, второй вход четвертого сумматора и второй вход второго сумматора соединены соответственно с первым и вторым выходами регистра фиксации коорди- . нат максимума.

1 ного блока подключен к выходу синхроблока. Устройство осуществляет электронное слежение за движущимся точечным объектом на экране видеоконтрольного устройства (ВКУ) с помощью следящего строба и измерение его координат в плоскости иэображения (1).

Недостатком устройства является невозможность измерения координат движущегося протяженного объекта, так как в этом случае на выходе порогового блока может появиться несколько импульсов, которые вызовут неоднозначность в отсчете координат.

Известно телевизионное устроиство селекции движущегося объекта и определения его координат, содержащее последовательно соединенные телеб визионную трубку, видеоусилитель, линии задержки, блок вычитания, двухполярный пороговый блок, блок обработки видеосигнала, блок памяти, блок сравнения и блок вычисления координат, синхронизатор, выходы которого подключены к соответствующим входам блока обработки видеосигнала, блока сравнения, блока вычисления коорднант и телевизионной перек входу большого строба блока адресации и к стробирующему входу блока памяти текущего изображения, выход малого строба к первому входу элемента И, а управляющий вход †к управляющему выходу блока управления стробами. Четыре выхода пульта управления соединены с соответствующими четырьмя входами блока управления стробами, а пятый выход — с вторым входом элемента И, выход которого подключен к стробирующему входу блока памяти эталонного изображения и к выходу малого строба блока адресаций. Пятый и шестой входы блока управления стробами соединены соответственно с первйм и вторым выходами регистра фиксации координат максимума. Первый и второй выходы блока адресации подключены соответственно к первому и второму адресным входам блока памяти текущего изображения, третий и четвертый выходы соответственно — к первому и второму адресным входам блока памяти эталонного изображения, а пятый и шестой выходы соответственно к первому и второму входам регистра фиксации координат максимума. Информационный вход блока памяти эталонного изображения соединен с выходом порогового блока, а выход — с вторым входом цифрового коррелятора. Второй вход компаратора подключен к выходу цифрового коррелятора, а выход — к второму входу регистра хранения Г 3 3.

К существенному недостатку рассмотренного устройства можно отнести низкое быстродействие применяемого алгоритма обработки видеоинформации, что может привести при возрастании .скорости объекта к срыву слежения.

Цель изобретения — увеличение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в телевизионный координатор, содержащий последовательно соединенные телевизионную камеру, пороговый блок, блок памяти текущего изображения, цифровой коррелятор, регистр хранения, компаратор н регистр фиксации координат максимума, синхронизатор и випеоконтрольное устройство, первый вход которого и вход синхронизатора соединены с выходом телевизионной камеры, формирователь стробов, выход сигнала "Окно" которого подключен к второму входу видеоконтрольного устройства, блок управлеЭ 1109956 4 дающей трубки через блок разверток.

Кроме того, выход видеоусилителя подключен к второму входу блока вычитания, а второй выход блока обработки видеосигнала — к одному из входов блока сравнения (23.

Однако, хотя устройство и позволяет определять координаты движущегося объекта как точечного, так и протяженного на телевизионном изоб1О ражении, вычисление этих координат производится не быстрее, чем за четыре кадра телевизионной развертки, что обусловлено медленно действующим алгоритмом определения интегралов от превысивших разниц соседних ви-.

15 деосигналов и сравнения с запомненными значениями интегралов сначала по У (первый и второй кадр), а затем по Х (третий и четвертый кадр).

Следовательно, рассматриваемое устройство обладает низким быстродействием, которое исключает измерение координат быстро движущихся объектов в реальном масштабе времени.

Кроме того, в устройстве отсутствует

25 следящее стробирование сигналов от объекта, что снижает помехоустойчивость блока вычисления. координат..

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является телевизионный координатор, содержащий последовательно..соединенные телевизионную камеру, пороговый блок, блок памяти текущего изображения, цифровой коррелятор, регистр З5 хранения., компаратор и регистр фиксации координат максимума, синхронизатор, видеоконтрольное устройство (ВКУ), формирователь стробов, блок управления стробами, пульт управ- 40 ления, блок адресации, блок памяти эталонного изображения и элемент И.

Вход синхронизатора и первый вход ВКУ соединены с выходом телевизионной камеры, второй вход ВКУ соединен с 45 выходом сигнала "окно" формирователя стробов. Выход растровых элементов синхронизатора подключен к входам растровых элементов формирователя стробов, блока управления стробами и блока адресации. Выход строчных синхроимпульсов синхронизатора соединен с входами строчных сннхроима пульсов формирователя стробов и блока управления стробами. У форми- 55 рователя стробов управляющий выход подключен к управляющему входу блока адресации, выход большого строба11099

S ния стробами, управляющий выход которого подключен к управляющему входу формирователя стробов, пульт управления, блок адресации, блок памяти эталонного изображения и элемент И, причем четыре выхода пульта управления соединены с соответствующими четырьмя входами блока управления стробами, а пятый выход— с первым входом элемента И, втоуой вход которого соединен с выходом малого строба формирователя стробов, а выход — со стробирующим входом блока памяти эталонного изображения, и входом малого строба блока адресации, выход растровых элементов синхронизатора подключен к входам растровых элементов формирователя стробов, блока управления стробами и блока адресация, выход строчных синхроимпульсов синхронизатора подключен к входам строчных синхроимпульсов формирователя стробов и блока управления стробами, выход большого строба формирователя стробов соединен с входом большого строба блока адресации и стробирующим входом блока памяти текущего изображения, первый адресный вход которого соединен с первым выходом блока адресации, а второй адресный вход— с вторым выходом блока адресации, третий выход которого подключен к второму адресному входу блока памяти эталонного изображения, а четвертый выход — к первому адресному входу

35 блока памяти эталонного изображения, информационный вход которого соединен с выходом порогового блока, а выход — с вторым входом цифрового

40 коррелятора, управляющий выход формирователя стробов подключен к управляющему входу блока адресации, пятый и шестой выходы которого соединены соответственно с первым и вторым

45 входами регистра фиксации координат максимума, причем второй вход компаратора соединен с выходом цифрового коррелятора, а.выход — с вторым входом регистра хранения, введены измеритель координат характерной точки, измеритель вектора скорости и четыре сумматора, причем первый вход изме- рителя координат характерной точки соединен с выходом порогового блока, второй и третий входы — соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления стробами, вход растровых элементов — с выходом растро56 6 вых элементов синхронизатора, вход

1 строчных синхроимпульс.ов — с выходом строчных синхроимпульсов синхронизатора, стробирующий вход — с выходом большого строба формирователя стробов, первый выход — с первым входом измерителя вектора скорости, а второй выход — с вторым входом измерителя вектора скорости, выход первого сумматора подключен к пятому входу блока управления стробами и к первому входу второго сумматора, выход которого подключен к третьему входу измерителя вектора скорости, выход третьего сумматора подключен к шестому входу блока управления стробами и к первому входу четвертого сумматора, выход которого соединен с четвертым входом измерителя вектора скорости, первый вход третьего сумматора соединен с первым выходом блока управления стробами, а второй вход - с первым выходом измерителя вектора скорости, первый вход первого сумматора подключен к второму выходу блока управления стробами, а второй вход — к второму выходу

1 измерителя вектора скорости, второй вход четвертого сумматора и. второй вход второго сумматора соединены соответственно с первым и вторым выходами регистра фиксации координат максимума.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема телевизионного координатора; на фиг. 2 — структурная электрическая схема цифрового. коррелятора; на фиг. 3 — структурная схема формирователя стробов; на фиг. 4 — структурная электрическая схема блока адресации; на фиг. 5— структурная электрическая схема измерителя координат характерной точки; на фиг. 6 — структурная электрическая схема блока управления стро- . бами; на фиг. 7 — структурная электрическая схема измерителя вектора . скорости; на фиг. 8 - структурная электрическая схема синхронизатора; на фиг. 9 — структурная электрическая схема пульта управления.

Телевизионный координатор (фиг.1) содержи г телевизионную камеру 1, пороговый блок 2, блок 3 памяти текущего изображения, цифровой коррелятор 4, регистр 5 хранения, компаратор 6, регистр 7 фиксации координат максимума, синхронизатор 8, видеоконтрольное устройство (ВКУ) 9, 109956 8

10

7 1 формирователь 10 стробов, блок 11 адресации, измеритель 1Ъ координат характерной точки, .элемент И 13, блок 14 управления стробами, пульт

15 управления, блок 16 памяти эталонного изображения, измеритель 17 вектора скорости, первый - четвертый сумматоры 18-21 соответственно.

Цифровой коррелятор 4 (фиг.2) содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

22, счетчик 23 совпадений.

Формирователь 10 стробов (фиг,3) содержит элемент ИЛИ 24, триггер 25, элемент И 26, счетчик 27 импульсов, ждущий мультивибратор 28, элемент

ИЛИ 29, триггер 30, элемент И 21., счетчик 32 импульсов, регистр 33 сдвига, элемент ИЛИ 34, регистр 35 сдвига, элемент ИЛИ 36, инвертор

37, элемент И 38. . Блок 11 адресации (фиг.4) содержит элемент И 39, коммутатор 40, счетчик 41 столбцов, счетчик 42 строк, блок 43 запрета, счетчик 44 положений, триггер 45, коммутатор

46, счетчик 47 столбцов, элемент

ИЛИ 48, счетчик 49 строк, сумматор

50, блок 51 запрета, сумматор 52, блок 53 запрета, элемент И 54, сумма торы 55 и 56.

Измеритель 12 координат характерной точки (фиг.5) содержит элемент

ИЛИ 57, элемент И 58, регистр 59, сумматор 60, делитель 61, триггер

62, регистр 63, сумматор 64, делитель 65, счетчики 66 и 67.

Блок 14 управления стробами (фиг.

6) содержит реверсивные счетчики 68 и 69, блок 70 поразрядного сравне-, ния, счетчики 71 и 72.

Измеритель 17 вектора скорости (фиг.7) содержит сумматор 73, инвертор 74, сумматор 75, инвертор 76.

Синхронизатор 8 (фиг.8) содержит селектор 77, генератор 78 ударного возбуждения.

Пульт 15 управления (фиг.9) содержит двухкоординатный потенциометр 79, преобразователи напряжения в частоту (ПНЧ) 80 и 81, кнопку 82, ждущий мультивибратор 83.

Телевизионный координатор работает следующим образом.

Телевизионную камеру 1 наводят таким образом, чтобь в ее поле обзора попадал участок- траектории движущегося объекта, координаты которого в определенные моменты времени должны быть измерены. Полный

5$ телевизионный сигнал, представляющий собой видеоинформацию о поле обзора, с телевизионной камеры 1 подают на ВКУ 9. Также на ВКУ 9 подают видеосигнал "Окно" с формирователя 10 стробов, чтобы высветить на экране ВКУ 9 границы следящего строба. Кроме того, телевизионный сигнал подают с телевизионной камеры 1 на пороговый блок 2 и на синхронизатор 8. В пороговом блоке

2, представляющем собой схему сравнения входного сигнала с предварительно выставленным в зависимости от отношения сигнал/шум пороговым уровнем, преобразуют, телевизионный аналоговый сигнал в бинарный (двухуровневый сигнал). В синхронизатор

8 (фиг ° 8) подают телевизионный сигнал, чтобы выделить из него строчные синхроимпульсы и селекторам

77 сформировать импульсы дискретизации строки растрового разложения— растровые элементы. Формируют последовательность растровых элементов с генератором 78 ударного возбуждения, фазируемого строчными синхроимпульсами. Строчные синхроимпульсы с выхода строчных синхроимпульсов. синхронизатора 8 подают для синхронизации работы устройства на формирователь 10 стробов, на измеритель 12 координат характерной точки и на блок 14 управления стробами..Импульсы растровых элементов с выхода растровых элементов синхронизатора

8 подают на формирователь 10 стробов, на измеритель 12 координат характерной точки, на блок 14 управления стробами и на блок 11 адресации. Оператор размещается перед

ВКУ 9 у пульта 15 управления. Пульт

15 управления (фиг.9) содержит двухкоординатный потенциометр 79, представляющий собой механизм двухкоординатного управления с двумя вэаимНо перпендикулярными потенциометрическими,датчиками и с ручкой управления, угол и направление наклона которой определяют величину поворота соответствующего датчика, ПНЧ 80 и 81, с помощью которых преобразуют напряжения, снимаемые с соответствующих датчиков, в импульсные последовательности, частота которых пропорциональна этим напряжениям.

Кроме того, двухкоординатный потенциометр 79 имеет два переключателя, которые связаны с механизмом креп9 1109 пения ручки и которые указывают каждый в своей плоскости направление ее наклона. На пульте 15 управления размещена также кнопка 82 автоматического сопровождения ("АС"), нажимая которую оператор запускает ждущий муль-, тивибратор 83, длительность выходного импульса которого равна периоду,кадровой развертки. Таким образом, оператор,обнаружив появлениЪ движущегося, объекта на экране ВКУ 9, с помощью ручKH двухкоординатного потенциометра

79 пульта 15 управления перемещают по экрану "Окно" слежения так, чтобы выбранный объект оказался внутри

"Окна", и нажимает кнопку 82. В момент нажатия кнопки 82 на пульт

15 управления подают с пятого выхода пульта 15 управления через элемент

И 13 на стробирующий вход блока 16 памяти эталонного изображения сигнал разрешения записи эталона. Положение "Окна™ слежения, области, соответствующей. эталонному изображению, и изображения объекта отображается на экране ВКУ 9. Соотношение площадей "Окна" и области эталонного иэображения выбирают в формирователе 10 стробов из расчета максимальной окорости объекта так, чтобы

30 он за время одного кадра телевизионной развертки не вышел из "Окна" слежения. Так как объект движется, то в следующем телевизионом кадре он займет новое положение.

Принцип нахождения нового положе- З5 ния и координат объекта в "Окне" слежения заключается в следующем.

Осуществляют сравнение эталонного изображения с изображением текущего кадра (текущее изображение), 40 соответствующим "Окну" слежения, в каждой точке этой области. Сравнение видеосигналов от эталонного и текущего изображений путем определения их взаимно корреляционной функции

45 в цифровом корреляторе 4 позволяет установить по максимуму этой функции новое местоположение объекта. Определив величину и направление смещения объекта, перемещают в этом же направлении и на такую же виличину

II 11

Окно слежения. В следующем кадре операции поиска нового положения объекта повторяются, а в качестве координат объекта считают координаты 55 максимума взаимно корреляционной функции на телевизионном растре.

Таким образом, соотношение площадей

956 10

tl il

Окна и эталонного изображения будет влиять на число поисковых положений эталонного изображения внутри "Окна" слежения. Если "Окно" слежения и область эталонного изображения квадратные и если размер стороны "Окна" слежения равен М, а размер стороны области эталонного изображения равен L то число N всех возможных положений области .эталонного изображения внутри "Ок11 на слежения определяется следующей формулой:

N = (М вЂ” L + 1)2.

Четыре сигнала с пульта 15 управления подают на соответствующие входы блока 14 управления стробами, чтобы выработать сигнал управления положением стробов. Сигнал управления положением стробов, представляющий собой импульс, временное положение которого в каждом кадре определяет положение "Окна" слежения и область эталонного изображения на экране ВКУ 9, подают с управляющего выхода блока 14 управления стробами на управляющий вход формирователя 10 стробов. В формирователе 10 стробов из импульса управления формируют сигналы стробирования (большой и малый стробы), с помощью которых осуществляют выборку только той части видеоинформации, какую используют в качестве эталонного изображения и текущего изображения, сигнал "Окна" слежения и импульс окончания большого строба. В данном случае области стробирования текущего изображения (большой строб) и эталонного изображения (малый строб) имеют квадратную форму. Для формирования большого строба используют элементы ИЛИ 24 и 34, триггер

25, элемент И 26, счетчик 27 и регистр 33 сдвига. Испульс управления из блока 14 управления стробамн подают на входы элемента ИЛИ 24 и регистра 33 сдвига, на второй вход которого подают в качестве тактовых импульсов строчные синхроимпульсы из синхронизатора 8. Управляющим импульсом, прошедшим через элемент

ИЛИ 24, перебрасывают триггер 25 в состояние, разрешающее прохождение растровых элементов, которые подают из синхронизатора 8 через элемент

И 26 на счетчик 27. Коэффициент счета

11 1109 счктчика 27 выбирают равным ширине большого строба в растровых элементах. Выходным импульсом счетчика 27, который подают на второй вход триг, гера 25, переводят его в исходное состояние. Регистр. 33 сдвига представляет собой многоотводную цифровую линию задержки, число рязрядов которой выбирают равной высоте большого строба. Так как регистр 33 сдвига tO так жуируют строчными синхроимпульсам4, то входнойt импульс регистра 33 сдвиrà бу) ет появляться последовательно . на его разрядах с задержкой на строку.

Сигналы с разрядов регистра 33 сдвига ц объединяют на элементе ИЛИ 34 и через элемент ИЛИ 24 подают на первый вход триггера 25, разрешая работу счетчика 27, Таким. образом, выход триггера 25 используют в качестве выхода большого строба формирователя 10 стробов, так как длительность его импульсов равна ширине большого строба, а число их, задержанных друг относительно друга на строку, равно высоте этого строба.

Импульс с второго выхода регистра

33 сдвига (выход последнего разряда), представляющий собой импульс окончания большого строба, подают на управляющий вход блока 11 адресации.

Формирование малого строба формирователя 10 стробов аналогично формированию большого строба и включает ждущий мультивибратор 28, элементы

ИЛИ 29 и 36, триггер 30, элемент

И 31, счетчик 32 и регистр 35 сдвига.

Отличие лишь в том, что площадь малого строба меньше, поэтому разрядность счетчика 32 и регистра 35 сдви40 га меньше разрядности соответствующего счетчика 27 и регистра 33 сдви« га. Кроме того, область эталонного изображения, определяемая малым стробом, начинается позЖе области большого строба, и эту задержку вы45 ставляют с помощью ждущего мультивибратора 28. Выход триггера 30 используют в качестве выхода малого строба формирователя 10 стробов.

Инвертор 37, и элемент И 38 приме- ®О няют для формирования сигнала "Окно".

На первый вход элемента И 38 подают проинвертированный сигнал малого строба, а на второй вход — сигнал большого строба, на выходе элемента И 38, который является выходом сигнала "Окно" Формирователя 10 стробов, получают сигнал, который подают на вто956 12 рой вход ВКУ 9, чтобы высветить

"Окно" слежения.

Итак, большой и малый стробы используют в устройстве для того, чтобы осуществить выборку сигналов текущего и эталонного изображения из полного телевизионного видеосигнала, и дать разрешение на запись этих сигналов в соответствующие блок

3 памяти текущего иэображения и блок 16 памяти эталонного изображения. Бинарный еигнал телевизионного изображения подают на информационные входы блоков 3 и 16 памяти текущего и эталонного изображений. Запись сигналов в блок 3 памяти текущего изображения производят только с приходом большого строба на стробирующий вход блока 3 памяти текущего изображения с формирователя

10 стробов и в соответствии с адресом, который выставляют на первом и втором адресных входах блока 3 памяти текущего изображения. На первом адресном входе выставляют адрес столбца, а на втором адресном входеадрес строки матрицы блока 3 памяти текущего изображения. Коды адресов столбцов и строк для блоков 3 и 16 памяти текущего и эталонного изображений формируют в блоке 11 адресации. Запись сигналов в блок 16 памяти эталонного изображения производят с приходом на стробирующий вход блока t6 памяти эталонного изображения малого строба из формирователя 10 стробов и-только тогда, когда открывают для малого строба элемент И 13 сигналом "АС" из пульта

15 управления. Режим считывания информации из блоков 3 и 16 памяти текущего и эталонного изображений в соответствии с адресами на их адресных входах начинают по окончании большого строба. Процесс выдачи адресных кодов из блока 11 адресации на блоки 3 и 16 памяти текущего и эталонного изображений выполняют таким образом, чтобы осуществить сканирование эталонным изображением в, требуемой зоне поиска текущего изоб-. ражения. Эти адресные коды формируют в блоке 11 адресации. Элемент И

39, коммутатор 40, счетчик 41 столбцов, счетчик 42 строк, блок 43 за- прета и счетчик 44 положений являются датчиком адресных кодов блока 16 памяти эталонного изображения, а вторые выходы счетчика 41 столбцов и

13 1109 счетчика 42 строк являются соответственно третьим и четвертым выходами блока 11 адресации. Коммутатор 46, счетчик 47 столбцов, элемент ИЛИ 48, счетчик 49 строк, блоки 51 и 53 запрета, сумматоры 50 и 52 и элемент

И 54 являются датчиком адресных кодов блока 3 памяти текущего изображения, а выходы сумматоров 52 и 50 являются соответственно первым и вторым выходами блока 11 адресации.

С помощью триггера 45, коммутаторов

40 и 46, блоков 51, 53 и 43 запрета осуществляют переход от режима записи к режиму считывания блоков

3 и 16 памяти текущего эталонного изображения, соответственно когда на второй вход триггера 45, являющегося управляющим входом блока .11 адресации, подают импульс окончания большого строба с формирователя 10 стробов.

Формирование адресных кодов для блока 16 памяти эталонного изображения в режиме записи происходит следующим образом. На первый вход элемента И 39 подают малый строб и разрешают прохождение растровых элементов через коммутатор 40 на счетный вход счетчика 41 столбцов, 30 импульсы последнего разряда которого являются счетными для счетчика

42 строк. Разрядность этих двоичных последовательных счетчиков равна соответственно числу столбцов и строк в матрицах эталонного изобра35 жения. С разрядов счетчика 41 столбцов снимают параллельный код и подают на первый адресный вход блока 16 памяти эталонного изобраЪ

40 жения. С разрядов счетчика 42 строк снимают параллельный код адреса строки и подают .на второй адресный вход блока 16 памяти эталонного изображения. На выходе триггера 45

B этом режиме устанавливают потенциал, с помощью которого запрещают прохождение сигналов через блоки

43, 51 и 53 запрета, коммутаторы

40 и 46 устанавливают в состояние пропускания растровых элементов только с элементов И 39 и 54 соответственно. Формирование адресных кодов блока 3 памяти текущего изображения в режиме записи выполняют почти таким же образом, как и в предыдущем случае. На второй вход элемента И 54 подают большой строб и разрешают тем самым прохождение ра, 956 14 ровых элементов через коммутатор 46 на счетный вход счетчика 47 столбцов, выходные импульсы последнего разряда которого являются счетными импульсами счетчика 49 строк, которые выполнены так же, как и .счетчик 41 столбцов и счетчик 42 строк, только разрядность их выше и равна соответственно числу столбцов и строк мат-, рицы текущего изображения, соответ.ствующей области "Окна" слежения.

Параллельный код с разрядов счетчика

47 столбцов суммируют в сумматоре

52 с нулями, так как в этом режиме с помощью блока 51 запрета блокируют подачу каких-либо сигналов на

A первый вход сумматора 52 и выдают адресный код столбцов с выхода сумматора 52 на первый адресный вход блока 3 памяти текущего изображения.

Таким же образом с выхода сумматора

S0 выдают адресный код строк на второй адресный вход блока 3 памяти текущего изображения.

Формирование адресных кодов в режиме считывания информации из блоков 3 и 16 памяти текущего эталонного изображения соответственно происходит следующим образом. С окончанием большого строба на второй вход триггера 45 подают импульс окончания большого строба с формирователя 10 стробов и перебрасывают его в состояние, открывающее блоки 43, 51 и 53 запрета и переключающие коммутаторы 40 и 46. Одновременно счетчики 47 столбцов и 49 строк устанавливают с помощью импульса окончания большого строба в состояния, в которых адресные коды на единицу меньше, чем адресные коды центрального положения матрицы эталона в матрице текущего изображения. Таким образом, складывая адресные коды счетчиков

41 столбцов и 49 строк на сумматорах

52 и 50, получают на их выходах адресные коды блока 3 текущего изображения, при которых считывается сигнальная информация текущего изображения, равная по объему эталонному, но смещенная относительно центрального положения на один растровый элемент влево и вверх. По окончании счета счетчиком 42 строк импульс с его последнего разряда подают через коммутатор 46 на счетчик 47 столбцов и изменяют его состояние на единицу. Этим же импульсом через блок 43 запрета запускают счетчик 44 положений. числа больше кода предыдущего числа, то на втором выходе компаратора

6 получают сигнал, который подают на второй вход регистра 5 хранения с целью разрешения записи в него большего кода. Одновременно с первого выхода компаратора 6 на вход регистра 7 фиксации координат максимума выдают сигнал,. с помощью которого разрешают запись координат наилучшего совмещения относительно

ll Il

Окна слежения. Эти координаты формируют в олоке 11 адресации и выдают на первый и второй входы регистра 7 фиксации координат максимума. В блоке l1 адресации (фиг.4) эти координаты получают из адресных кодов счетчика .

47 столбцов и счетчика 49 строк путем сложения в сумматорах 55 и

56 этих кодов с постоянными числами, приводящими их к центру Окна слежения. Сумматоры 52,50,55 и 56 имеют разрядность, равную разрядности счетчика 47 столбцов и счетчика 49 строк. Итак, по окончании девяти циклов сравнения в регистре 7 фиксации координат максимума будут записаны координаты максимума функции взаимной корреляции относительно Окна слежения. Эти координаты используют далее для уточнения координат, определяемых грубым алгоритмом, Для грубого определения координат объекта в каждом кадре используют измеритель 12 координат характерной точки. В качестве характерной точки изображения объекта принимают его геометрический центр тяжести, хотя не исключен выбор и другой точки в качестве характерной (например, крайней верхней) .

Смысл оценки координат характерной точки заключается в следующем.

Бииарно-квантованный сигнал с выхода порогового блока 2 дискретизируют по времени с помощью растровых элементов и каждому единичному импульсу изображения объекта присваивают соответствующие координаты Х и У относительно телевизионного растра. 3атем суммируют координаты каждого импульса объекта отдельно по Х и У, делят на число импульсов, приходящихся на объект, и получают координаты геометрического центра тяжести объекта. Сигнал с выхода порогового блока 2 подают на второй вход элемента И 58, на первый и третий

1109956 16

Таким образом, произошло смещение области считывания на единицу вправо.

После третьего импульса на втором входе счетчика 44 положений, который представляет собой трехкаскадный

5 счетчик, каждый каскад которого имеет коэффициент деления 3, получают импульс, с помощью которого возвращают счетчик 47 столбцов в исходное состояние, а через элемент ИЛИ 48 переводят счетчик 49 строк в состояние на единицу больше. Теперь область считывания находится на единицу левее центральной области. Далее продолжается смещение области считывания два раза на единицу вправо, затем возврат в исходное левое положение, но на единицу ниже, и опять три раза по единице вправо. После девятого импульса на входе счетчика

44 положений, имеющего коэффициент пересчета 9, на его выходе получают импульс, с помощью которого обнуляют счетчики 47 столбцов и 49 строк и возвращают триггер 45 в состояние, соответствующее режиму записи. Таким образом, информация, которую считывают из блока 3 памяти текущего изображения, соответствует девяти положениям поиска максимума функции

30 взаимной корреляции. В каждом из этих положений осуществляют сравнение с эталонным изображением, которое каждый раз считывает из блока

16. памяти эталонного изображения в цифровом корреляторе 4. На один вход З элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 22 подают сигналы с блока 3 памяти текущего изображения, а на другой — с блока

16 памяти эталонного изображения.

На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

22 получают импульсы только в том случае, когда на его входах сигналы совпадают. С помощью счетчика 23 совпадений подсчитывают число выходных импульсов элемента ИСКЛЮЧАЮ45

ЩЕЕ ИЛИ 22, тем самым устанавливая меру совпадения сравниваемых изображений. В качестве этой меры выбирают код счетчика 23 совпадений, представляющий собой двоичный последовательный счетчик. Этот код подают на регистр 5 хранения, в котором его запоминают на время сравнения изображений в одном положении, и на компараторе Ь. Таким образом, на компараторе 6 выполняют операцию сравнения кодов текущего и предыдущего подсчетов. Если код. текущего входы которого подают соответственн1 но координаты Х и У предьдущего кадра с выходов четвертого и второго сумматоров 19 и 21. Принцип вычисления вектора скорости по каждой из координат одинаков и заключается в вычислении разности между текущей и предьдущей координатами объекта с учетом знака разности в первом разряде кода вектора скорости. В канале координат Х измерителя

17 вектора скорости участвуют сумматор 73 и инвертор 74, Код координаты Х предьдущеro кадра преобразуют в обратный код в инверторе

74 и подают на второй вход сумматора

73, на первый вход которого подают код координаты текущего кадра. На выходе сумматора 73, в котором в результате выполняют вычитание текущего и предьдущего кодов, получают код вектора скорости в направлении оси Х. Точно таким же образом производят вычисление кода вектора скорости в направлении оси У, используя сумматор 75 и инвертор 76. В операции формирования координат предьдущего кадра с учетом введения поправок, полученных при корреляционной обработке, участвуют, блок 14 управления стробами и- сумматоры 18-21. В качестве датчиков координат "Окна" слежения в ручном режиме используют реверсивные счетчики 68 и 69, а .в качестве датчиков текущих координат

) растра (развертывающий функций) по строке и по кадру применяют счетчики

71 и 72. С пульта 15 управления пода».. ют на блок 14 управления стробами четыре группы сигналов управления реверсивными счетчиками 68 и 69. На первые входы реверсивных счетчиков

68 и 69 подают последовательностисчетных импульсов, а на вторые входы - сигнал управления направлением счета. Следовательно, в зависимости от тога, куда оператору не.обходимо переместить "Окно" слежения, туда он и наклоняет ручку двухкоординатного потенциометра 79, тем самым уменьшая или увеличивая коды координат на разрядах реверсивных счетчиков 68 и 69. На счетный вход счетчика 71 постоянно подают растровые элементы с синхронизатора 8, так что íà его выходе получают коды резвертывающей функции по строке. На счетный вход счетчика 72 подают с синхронизатора 8 строчные

17 1109956 18 входы которого подают соответственно большой строб и растровые элементы.

На элементе И 58 выполняют одновременно две операции: операцию дискретизирования входного сигнала и опе5 рацию стробирования изображения объекта с целью уменьшения влияния сигналов от помех. Рассмотрим сначала канал Х измерителя 12 координат характерной точки4п содержащий регистр 59, сумматор 60, делитель 61 и счетчик 66. На второй вход регистра 59, представляющий собой регистр с параллельными записью и считыванием информации, подают текущий код координаты вдоль строки телевизионной развертки из блока 14 управления стробами. По команде импульса объекта, которую заводят на первый вход регистра 59, соответст- 2О вующую координату записывают в регистр 59 и суммируют в сумматоре 60 с предыдущей. Сумматор 60 представляет собой накапливающий сумматор, Параллельно импульсы объекта подают на счетчик 66, представляющий двоичный последовательный счетчик, на котором выполняют подсчет импульсов, приходящихся на изображение объекта.

Суммарный код координаты в качестве делимого с выхода сумматора 60 подают на первый вход делителя 61, а код числа импульсов в качестве делителя с выхода счетчика 66 подают на второй вход делителя 61. На выходе делителя 61 получают код координаты Х характерной точки относи-; тельно телевизионного растра.

Аналогичным образом получают код координаты У в канале У измерителя

40 12 координат характерной точки, включающем регистр 68, сумматор 64, делитель 65, триггер 62 и счетчик 67.

Разница заключается лишь. в том, что подсчитывают число строк, которые

45 занимает изображение объекта на телевизионном экране, и в качестве ко ординат У вццают координату средней строки. Для этого на второй вход регистра 63 подают текущий код коор.динаты по кадру с блока 14 управле« ния стробами, а на второй вход триггера 62 — строчные синхроимпульсы с синхронизатора 8. Координаты Х и У с соответствующих выходов измерителя 12 координат характерной точки подают соответственно на первый и второй входы измерителя 17 вектора скорости, на третий и четвертый

19 I 109 синхроимпульсы, а на выходе его получают коды развертывающей функции по кадру. Эти коды со счетчиков 71 и 72 подают на третий и четвертый входы блока 70 поразрядного сравне5 ния и на второй и третий входы измерителя 12 координат характерной точки. В блоке 70 поразрядного сравнения сравнивают коды счетчиков 71 и

72 с кодами, которые подают на первый и второй входы этого же блока

70. В качестве датчика кода координаты "Окна" слежения по строке в ручном режиме используют реверсивный счетчик 68, а в качестве кода координаты 10кна1 слежения по кадруреверсивный счетчик 69. С целью изменения этих координат в автоматическом режиме работы выходные коды реверсивных счетчиков 68 и 69 подают на первые входы первого и третьего сумматоров 18 и 20, выходные коды которых подают соответственно на первый и второй входы блока 70 поразрядного сравнения блока 14 управления стробами. Таким образом, в момент равенства кодов на выходе блока 70 поразрядного сравнения получают импульс, положение которого характеризует положение ."Окна" слеже30 ния.

Процесс изменения координат

II II

Окна слежения при автоматическом слежении и процесс введения поправки при корреляционном уточнении координат происходит следующим обра35 зом.

Изменение координаты Х "Окна" слежения осуществляют с помощью третьего сумматора 20 путем слежения

40 кода координаты Х, который подают на его первый вход с первого выхода блока 14 управления стробами, с кодом вектора скорости по строке, который подают на второй его вход с

45 . второго выхода измерителя 17 вектора скорости. Итоговое значение координаты Х на выходе третьего сумматора 20 укажет новое местоположение "Окна" слежения на экране ВКУ 9.

Аналогично производят изменение координаты -У на первом сумматоре

956 20

18 в соответствии с измеренным значением вектора скорости по кадру (по координате У). Для уточнения координат, полученных с помощью грубого оценивания, используют второй и четвертый сумматоры 19 и 21, четвертый сумматор 21 используют для уточнения координаты Х. Для этого с второго выхода регистра 7 фиксации координат максимума подают на второй вход четвертого сумматора

21 координату максимума функции взаимной корреляции по строке по отношению к "Окну" слежения. На первый вход четвертого сумматора 21 подают с выхода третьего сумматора

20 координату Х "Окна" слежения, полученную с помощью прогноза по вектору скорости. Итак, на выходе четвертого сумматора 21 получают уточненную координату Х "Окна слежения, .которую используют для формирования следующего прогноза по вектору скорости по Х и в качестве выходного значения координаты Х объекта по от-ношению к экрану ВКУ 9. Уточнение координаты У производят аналогичным образом, но с использованием первого и второго сумматоров 18 и 19, причем выходной код второго сумматора 19 является выходным значением координаты У объекта на экране ВКУ 9 телевизионного координатора.

Таким образом, включение новых элементов выгодно отличает предлагаемое устройство от указанного прототипа, позволяет работать в условиях низкого (Q (10) отношения сигнал/ шум и при сохранении точности измерения значительно повысить {более, чем в 2 раза) быстродействие устройства за счет уменьшения количества вычислительных операций. Увеличение быстродействия в свою очередь уменьшит вероятность срыва слежения и потери необходимой измерительной информации, дает возможность усложнить алгоритмы обработки с целью улучшения параметров устройства или дополнить новыми за счет появившегося резерва времени.

1109956

1109956

ФигЗ

1109956

1109956

Фиг.5

1109956

fJyw N

60, Составитель Г.Афанасьева

Редактор Е.Папп Техред С.Мигунова Корректор М. Шароши

Заказ 6104/44 Тираж 635 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по длеам изобретений и открытий

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

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