Устройство для селекции изображений объектов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик, первый формирователь, первый сдвиговый регистр и блок выделения начала фигуры, первый элемент И, второй сдвиговый регистр и видеоусилитель, причем первые входы видеоусилителя и первого элемента И соединены с выходом первого формирователя, а выход первого элемента И с вторым входом видеоусилителя , второй вход блока выделения начала фигуры соединен с выходом первого формирования , а третий вход - с вторым выходом первого сдвигового регистра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства , оно дополнительно содержит селектор признаков связности, первую и вторую группы элементов И, первую группу элементов ИЛИ, блок памяти, детектор связности и распределитель импульсов, причем выход селектора признаков связности соединен с входом второго сдвигового регистра и с первым входом блока памяти, первый вход селектора признаков связности соединен с выходом блока выделения начала фигуры, второй вход с первым выходом первого сдвигового регистра, третий вход - с вторым выходом первого сдвигового регистра, четвертый вход - с выходом первого формирователя , пятый вход - с первым выходом второго сдвигового регистра и шестой вход - с вторым выходом второго сдвигового регистра , первые входы элементов И первой группы соединены с первым выходом второго сдвигового регистра, вход телевизионного датчика соединен с первым выходом распределителя импульсов, четвертый вход блока выделения начала фигуры соединен с вторым выходом распределителя импульсов, вторые входы элементов И первой группы соединены с третьим выходом распределителя импульсов, первые входы элементов И второй группы являются первым входом устройства, а вторые входы соединены с четвертым выходом распределителя импульсов, первые входы элементов ИЛИ первой группы соединены с выходами элементов И первой группы, вторые входы элементов ИЛИ первой группы соединены с выхо« дами элементов И второй группы, а третьи входы соединены с пятым выходом распреде (Л лителя импульсов, второй вход блока памяти соединен с выходами элементов ИЛИ первой группы, третий вход соединен с шестым выходом распределителя импульсов, а четвертый вход блока памяти соединен с первым выходом детектора связности, первым вход которого соединен с выходом блока памяти, второй вход детектора связности соединен с сх седьмым выходом распределителя импульсов, 00 а второй выход детектора связности соеди нен с вторым входом первого элемента и, О5 вход распределителя импульсов является вторым входом устройства. СП 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что селектор признаков связности содержит третью, четвертую и пятую группы элементов И и вторую группу элементов ИЛИ, причем первые входы элементов ИЛИ второй группы соединены с выходами элементов И третьей группы, вторые входы элементов ИЛИ второй группы соединены с выходами элементов И четвертой группы, а третьи входы элементов ИЛИ второй группы соединены с выходами элементов И пятой группы, выходы элементов ИЛИ второй группы являются выходом селектора

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3663028 24-24 (22) 17.11.83 (46) 30.10.85. Бюл. № 40 (72) В. И. Дубицкий (71) Московский институт электронной техники (53) 681.327.12 (088.8) (56) Патент Японии ¹ 49-42339, кл. 97(7) В 67, опублик. 1974.

Авторское свидетельство СССР № 691895, кл. G 06 К 9/00,опублик. 1979 (прототип). (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик, первый формирователь, первый сдвиговый регистр и блок выделения начала фигуры, первый элемент И, второй сдвиговый регистр и видеоусилитель, причем первые входы видеоусилителя и первого элемента И соединены с выходом первого формирователя, а выход первого элемента И с вторым входом видеоусилителя, второй вход блока выделения начала фигуры соединен с выходом первого формирования, а третий вход — с вторым выходом первого сдвигового регистра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно дополнительно содержит селектор признаков связности, первую и вторую группы элементов И, первую группу элементов ИЛИ, блок памяти, детектор связности и распределитель импульсов, причем выход селектора признаков связности соединен с входом второго сдвигового регистра и с первым входом блока памяти, первый вход селектора признаков связности соединен с выходом блока выделения начала фигуры, второй вход с первым выходом первого сдвигового регистра, третий вход — с вторым выходом первого сдвигового регистра, четвертый вход — с выходом первого формирователя, пятый вход — с первым выходом второго сдвигового регистра и шестой вход— с вторым выходом второго сдвигового ре„„Я0„„1188765 A гистра, первые входы элементов И первой группы соединены с первым выходом второго сдвигового регистра, вход телевизионного датчика соединен с первым выходом распределителя импульсов, четвертый вход блока выделения начала фигуры соединен с вторым выходом распределителя импульсов, вторые входы элементов И первой группы соединены с третьим выходом раси редел ител я импульсов, первые входы элементов И второй группы являются первым входом устройства, а вторые входы соединены с четвертым выходом распределителя импульсов, первые входы элементов ИЛИ первой группы соединены с выходами элементов И первой группы, вторые входы элементов ИЛИ первой группы соединены с выходами элементов И второй группы, а третьи входы соединены с пятым выходом распределителя импульсов, второй вход блока памяти соединен с выходами элементов ИЛИ первой группы, третий вход соединен с шестым выходом распределителя импульсов, а четвертый вход блока памяти соединен с первым выходом детектора связности, первый вход которого соединен с выходом блока памяти, второй вход детектора связности соединен с седьмым выходом распределителя импульсов, а второй выход детектора связности соединен с вторым входом первого элемента и, вход распределителя импульсов является вторым входом устройства.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что селектор признаков связности содержит третью, четвертую и пятую группы элементов И и вторую группу элементов

ИЛИ, причем первые входы элементов ИЛИ второй группы соединены с выходами элементов И третьей группы, вторые входы элементов ИЛИ второй группы соединены с выходами элементов И четвертой группы, а третьи входы элементов ИЛИ второй группы соединены с выходами элементов И пятой группы, выходы элементов ИЛИ второй группы являются выходом селектора

1188765

10 признаков связности, первые входы элементов И третьей группы являются первым входом селектора признаков связности, вторые входы элементов И третьей группы соединены с первыми входами элементов И четвертой и пятой групп и являются четвертым входом селектора признаков связности, третьи входы элементов И третьей группы соединены с вторыми входами элементов И четвертой и пятой групп и являются третьим входом селектора признаков связности, четвертые входы элементов И третьей группы соединены с третьими входами элементов И пятой группы и являются вторым входом селектора признаков связности, третьи входы элементов И четвертой группы являются пятым входом селектора признаков связности, четвертые входы элементов И пятой группы являются шестым входом селектора признаков связности.

3. Устройство по п. !, отличающееся тем, что детектор связности содержит третью группу элементов ИЛИ, регистр, шестую группу элементов И, первый элемент ИЛИ и второй элемент ИЛИ, причем первые входы элементов И шестой группы соединены с первыми входами элементов ИЛИ третьей группы и являются первым входом детектора связности, вторые входы элементов

И шестой группы и вторые выходы элементов ИЛИ третьей группы соединены с выходами регистра и являются первым выходом детектора связности, выходы элементов И шестой группы соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является вторым выходом детектора связности, второй вход второго элемента ИЛИ является вторым входом детектора связности, а его выход соединен с первым входом регистра, выходы элементов ИЛИ третьей группы соединены с вторым входом регистра.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического анализа и распознавания изображений топологии изделий микроэлектроники, в биологии, металлографии, а также при создании систем зрительного восприятия роботов.

Цель изобретения — повышение точности селекции изображений объектов.

На фиг, 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — схема блока выделения начала фигуры; на фиг. 3 . схема

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что распределитель импульсов содержит синхрогенератор, первый триггер, второй и третий элементы И, первый и второй счетчики, второй формирователь, второй триггер, коммутатор, блок сравнения, третий элемент ИЛИ и четвертый элемент ИЛИ, причем первый выход синхрогенератора является первым выходом распределителя импульсов, первый вход триггера соединен с вторым выходом синхрогенератора и является вторым выходом распределителя импульсов, выход первого триггера соединен с первым входом второго элемента И, с первым входом третьего элемента И и с первым входом четвертого элемента ИЛИ, третий выход синхрогенератора соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом первого счетчика, первый выход которого соединен с первыми входами коммутатора и блока сравнения, вторые входы коммутатора и блока сравнения соединены с первым выходом второго счетчика, второй выход которого соединен с первым входом второго триггера, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и является четвертым выходом распределителя импульсов, вторые входы второго триггера, первого и второго счетчиков соединены с входом распределителя импульсов, третий вход коммутатора и первый вход третьего элемента ИЛИ соединены с вторым выходом первого счетчика, выход коммутатора соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого является пятым выходом распределителя импульсов, выход блока сравнения соединен с входом второго формирователя, выход которого является седьмым выходом распределителя импульсов, выход третьего элемента ИЛИ является шестым выходом распределителя импульсов, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и является третьим выходом распределителя импульсов. селектора признаков связности (а) и соответствующая ему таблица правил преобразования отметки (б); на фиг. 4 — схема детектора связности; на фиг. 5 — схема распределителя импульсов; на фиг. 6 — изображение до преобразования отметки (а) и после этого преобразования (б); на фиг. 7— матрицы связности изображения: a) исходная; б) после преобразования детектором связности.

Устройство для селекции изображений объектов (фиг. 1) состоит из телевизионного датчика 1, первого формирователя 2, 1188765 первого регистра сдвига 3, блока 4 выделения начала фигуры, первого элемента И 5, селектора признаков связности 6, второго регистра сдвига 7, первой и второй групп элементов И 8 и 9, первой группы элементов ИЛИ 10, блока памяти 11, детектора связности 12, видуоусилителя 13 и распределителя импульсов 14.

Блок выделения начала (фиг. 2) состоит из четвертого элемента И 15 и третьего счетчика 16.

Селектор признаков связности 6 (фиг. 3) состоит из третьей 17, четвертой 18 и пятой 19 групп элементов И и второй группы элементов ИЛИ 20.

Детектор связности 12 (фиг. 4) состоит из третьей группы элементов ИЛИ 21, регистра 22, шестой группы элементов И 23 и первого и второго элементов ИЛИ 24 и 25.

Распределитель импульсов 14 (фиг. 5) состоит из синхрогенератора 26, второго и третьего элементов И 27 и 28, второго формирователя 29, третьего и четвертого элементов ИЛИ 30 и 31, первого и второго счетчиков 32 и 33; коммутатора 34, блока сравнения 35 и первого и второго триггеров

36 и 37.

Алгоритм функционирования устройства селекции изображений объектов состоит в следующем.

1. Над изображением объектов осуществляют операцию преобразования отметки по правилам, описанным ниже. При этом каждой точке изображения, принадлежащей объекту (точкам объекта), ставится в соответствие метка (целое натуральное число), не равная нулю, а точкам, не пренадлежащим объектам (точкам фона) — метки, равные нулю.

2. Выделяют и запоминают все метки, которыми отмечаются каждый из объектов изображения.

3. а) По одной известной метке того объекта, который необходимо выделить, определяют все метки, которыми он отмечается после преобразования отметки. б) Повторяют п. 1 при повторном сканировании изображения топологии и сравнивают текущие метки с метками, определенными в п. За и те точки объектов, в которых это равенство соблюдается, считают точками искомого объекта, а те точки объекта, в которых это равенство не соблюдается, из дальнейшего анализа исключают.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

В соответствии с и. 1, 2 и 3 алгоритма функционирования следует рассматривать три режима работы устройства: режим, в котором производится построчное сканирование изображения и его отметка; режим определения всех меток, которыми отмечаются объекты; режим выделения объектов по заданному номеру (метке).

55 дов регистра 7 равно числу точек изображения в строке, а ширина — 1од.Х), где IU2— максимальное число точек начала в изображении;

Если сканируемая точка является точкой начала, то ей ставится в соответстВ первом режиме видеосигнал изображения объектов поступает на вход формирователя 2, который квантует видеосигнал по уровню так, что на его выходе высокий уровень сигнала (логической «1») соответствует пересечению электронным лучом изображения объектов, а низкий уровень (логический «О») — их отсутствию (фону).

При помощи первого регистра сдвига

3 осуществляется задержка видеосигнала на время сканирования строки изображения на выходе 4!, при этом с его первого выхода 40 снимается сигнал, задержанный относительно входного на время сканировани я одного элемента изображения. В

15 дальнейшем значение точки х (О или 1) обозначают через ю (х).

В блоке выделения начала фигуры 4 на выходе элемента И !5 сигнал с логической «1» появляется лишь в тот момент времени, когда сканируемая точка изображения является точкой начала фигуры, т. е. для нее выполняется условие г (х) - Ф1)-iv (x ") = 1

Перед началом развертки изображения счетчик 6 этого блока устанавливается в исходное нулевое состояние по сигналу с второго выхода распределителя импульсов 14. Поэтому при встрече первой точки начала на выходах счетчика 16 будет код, соответствующий единице, при встрече второй двойке, при встрече третьей — тройке и т. д.

Таким образом, код на выходе блока выделения точек начала соответствует порядковому номеру появления точек начала от начала сканирования.

Селектор 6 и регистр сдвига 7 реализуют операции преобразования отметки изображения, суть которого состоит в следующем: каждой точке изображения при построчном сканировании ставится в соответствие метка (целое натуральное число) по следующим правилам.

Если сканируемая точка изображения яв40 ляется точкой фона, то ей ставится в соответствие метка, равная нулю. В устройстве это достигается тем, что во время сканирования точки фона элементы И 17, 18 и 19 закрыты, а следовательно, на выходе элемента ИЛИ 20 будет код, соответствующий нулю. В следующий такт этот код записывается в первые разряды регистра сдвига 7, который служит для записи и хранения двоичных кодов меток в каждой строке изображения. Причем, если на входе этого . регистра код соответствует метке сканируемой точки изображения, то на его первом выходе код соответствует метке точки х а на втором — метке точки х . Число разря1188765 вие метка, равная ее порядковому номеру.

Это достигается тем, что только в моменты сканирования точек начала элементы

И 17 открываются и код, соответствующий номеру точки начала фигуры с выхода блока 4 выделения начала фигуры, снимается с выходов элементов ИЛИ 20;

Если сканируемая точка изображения х не является ни точкой фона, ни точкой начала фигуры, но соседняя с ней точка х является точкой объекта, т. е. для нее выполняется условие к(х) w)x ) =1, (1) то точке х присваивается метка точки х, т. е. 1(х)=1(х ). Это достигается тем, что только в те моменты времени, когда для сканируемой точки изображения Х выполняется условие (1), элементы И 18 открываются и на выходы ИЛИ 20 подается код I)x), соответствующий метке точки х ), который снимается с первого выхода регистра сдвиГа 7.

Если сканируемая точка изображения х на является ни точкой фона, ни точкой начала, и соседняя с ней точка х не является точкой обьекта, т.е. для нее выполняется условие ъ:(х)"кх ) (ю (х") = 1, (2) то точке х присваивается метка точки х", т.с. 1(х) = 1(х") . Это достигается тем, что только в моменты времени, когда в точке выполняется условие (Ъ), открываются только элементы Й 19 и на входы регистра сдвига 7 подается код с второго выхода регистра сдвига 7. Правила преобразования отметки записаны в виде таблицы на фиг. Зб. В первом режиме блока памяти 11 работает на запись, что обеспечивается высоким уровнем сигнала на его входе управления записью и считыванием с шестого выхода распределителя импульсов 14. В этом режиме на четвертых (информационных) входах памяти 11 поддерживается также высокий уровень сигнала, который обеспечивается связью с седьмым выходом распределителя !

4. Все я ейки блока памяти обнулены. На вторые входы элементов И 8 подается высокий (разрешающий) уровень сигнала, а на псрвые входы элементов И 9 — низкий (запрегцаюгций) соответственно с третьего и иетвертого выходов распределителя импульсов 14. В первом режиме на пятом выходе распределителя поддерживается низкий уровень. Поэтому, если при сканировании изображения встречается точка х с меткой 1(х) и соседняя слева точка х имеет метку !(х ), то в ячейку блока памяти 11, номер которой в строке равен I)х ), а столбце

МОЗУ вЂ” 1(х ), записывается единица. После окончания сканирования всего поля изображения в блок памяти 1 записывается информация о смежности меток. Смежными (соседними,) метками считаются те для которых найдется хотя бы одна пара соседних точек с этими метками. Содержимое блока

55 памяти (фиг. 6) после проведения всех вышеуказанных операций представлено в виде таблицы (фиг. 7а), каждая клетка этой таблицы интерпретируется как ячейка блока памяти, Вписанные в клетках цифры (1,0) соответствуют хранимой информации в соответствующих ячейках блока памяти 11.

После окончания сканирования изображения концом кадрового синхроимпуьса триггер

36 распределителя 14 переводится в единичное состояние и устройство переходит во второй режим. Во втором режиме блок памяти 11 работает как в режиме записи, так и в режиме считывания. На третьем выходе распределителя 14 поддерживается уровень логического «О», на четвертом — логической «1». Счетчики 32 и 33 распределителя 4 находятся в исходном нулевом состоянии. Триггер 36 открыт (на его выходе логической «1») и тактовые импульсы с третьего выхода синхрогенератора 26 поступают на счетный вход первого счетчика

32. Счетчики 32 и 33 имеют одинаковое число разрядов, равное 1од Мо На первых выходах счетчиков 32 и 33 появляются коды, соответствуюшие числу импульсов, поступивших на их счетные входы, а на вторых выходах — сигналы с уровнем логической «1» в момент когда состояния счетчиков будут равны Мк.

На выходе коммутатора 30 появляются сигналы, соответствующие состоянию счетчиков 32 или 33 в зависимости от уровня сигнала на втором выходе первого счетчика, при этом если на этом выходе сигнал логический «О», то на выходе коммутатора 30 и соответственно на пятом выходе распределителя 14 появляются коды счетчика 32, а если сигнал логическая «1», — то коды счетчика 33. На выходе блока сравнения 35 появляются сигналы с уровнем логической

«1». только в момент равенства состояний счетчиков 32 и 33. Эти сигналы поступают на вход формирователя 29, который формирует короткие импульсы (длительностью порядка 1/10 от длительности такта) по переднему фронту (переход из 0 в 1) поступаюшего на его вход сигнала. Таким образом, в первый такт после перехода триггера 36 в единичное состояние на пятом выходе распределителя 14 будет установлен адрес нулевой строки МОЗУ блока памяти 11 и поскольку состояние счетчиков 32 и 33 одинаковое, то на седьмом выходе распределителя 14 появляется импульс, по которому содержимое нулевой строки МОЗУ переписывается в регистр хранения 22. Во втором такте состояние первого выхода счетчика

33 будет равно 1, а второго — О. В блоке памяти 11 выбрана первая строка ячеек.

Значение ячеек в первой строке сопоставляется со значениями ячеек в нулевой строке с помощью группы элементов И 23 и, если найдется хотя 6bI одна пара ячеек со значениями 1, расположенных в одном столбце

1188765

МОЗУ, то на выходе элемента ИЛИ 24 появляется сигнал логической «1», по которому в регистр 22 записывается информация, соответствующая логической сумме значений ячеек нулевой и первой строк с выходов группы элементов ИЛИ 21, а если не найдется ни одной пары таких ячеек — в то в регистре 22 сохранятся ранее записанная информация. До тех пор, пока состояние счетчика 32 не станет равным Na, происходит повторение этих операций.

Таким образом, к моменту когда состояние счетчика 32 станет равным N в регистре хранения будет накоплена информация о метках, которые принадлежат одному объекту. В момент появления сигнала на втором выходе счетчика 32 на третьем входе коммутатора 30 будет сигнал с уровнем логического «О», по которому к адресному входу блока памяти 11 подключен первый выход второго счетчика, а следовательно,в нулевую строку МОЗУ перезаписывается содержимое регистра 22 детектора связности 12.

Затем, по такому же принципу, в регистр 22 с блока памяти 11 переписывается содержимое первой строки и через Х» тактов содержимое регистра 22 перезаписывается снова в первую строку МОЗУ и т.д.

Через N TàêTOB в блоке памяти l lв

2 любой его i-ой строке хранится информация о всех метках, принадлежащих тому объету, который отмечен меткой равной i.

Содержимое блока памяти после такого преобразования представлено в виде таблицы на фиг. 7б. В момент, когда состояние второго счетчика 33 распределителя 14 становится равным N«, на его втором выходе появляется импульс и устройство переходит в третий режим — режим выделения объекта.

В третьем режиме на третьем и четвертом выходах распределителя 14 присутствует сигнал с уровнем логической «1», а на остальных кроме первого и второго — логический «0». При этом элементы И 8 закрыты, а элементы И 9 открыты. Блок памяти 11 работает только в режиме считывания. На вторые входы элементов И 9 подается в двоичном коде одна из меток или номер того объекта, который необходимо выделить, при этом код этой метки будет подан на адресный вход (выборки строки) блока памяти 11. По сигналу с первого выхода распределителя 14 с помощью телевизионного датчика 1 начинается повторное ска нирование изображения топологии, Аналогично, как и в первом режиме осуществляется отметка изображения и, если на первый вход блока памяти 11 приходит метка, которая принадлежит тому же объекту, что и метка, код которой установлен на вторых входах элементов И 9, то на одном из выходов блока памяти 11 будет сигнал

20 логической «1», а если не приходит такая метка, то на всех выходах блока памяти ll будут сигналы с уровнем логического «О».

Поскольку в этом режиме на всех выходах регистра 22 детектора 12 присутствуют сигналы с уровнем логической «1» (это обеспечивается подачей сигнала с уровнем логического «0» на вход детектора 12 с седьмого выхода распределителя 14), то на выходе элемента ИЛИ 24 будет сигнал, соответствующий дизъюнкции сигналов с выхода блока памяти 11. а следовательно, если сканируемая точка изображения имеет метку принадлежащую тому же объекту, что и задаваемая метка, то на выходе элемента ИЛИ 24 будет сигнал с уровнем логической «1», а если не принадлежащую—

Т0 . o o ecKoI 0 «О». СигH31 c jpoBHeM логHческой «1» с выхода элемента ИЛИ 24 открывает элемент И 5 и на вход видеоусилителя 13 с выхода формирователя 2 поступают видеоимпульсы, соответствующие изображению выделяемого объекта.

1188765

1188765

1188765 д) йЪг. б

1188765

2 5 4. 5 Ю 7 8

d) Шаг. 7

Реда кто р В. Ко вту н

Заказ 6747/52

Сост а в и тел ь А. Гл ото в

Техред И. Верес Корректор М. Максимншинец

Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4