Устройство для выделения признаков при считывании изображений

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Предлагаемое устройство позволяет осуществлять выделение, кодирование и группирование зрительных признаков полутонового изображения объектов и ввод получаемой информации в ЭВМ. Блок форми 1ования адреса локального поля изображения разбивает поле зрения (или любую область растра) на лбкальные поля, содержащие исследуемые зрительные признаки, и образует на выходе программируемого депгафратора адреса указанных полей, поступающие на первый вход адресного регистра , по которым блоком распределения признаков зрительные признаки распределяются на группы по параметру - коду направления градиента яркости, поступающему с выхода блока кодирования элементов изображения направлением градиентов яркости на второй вход адресного регистра, в котором СЛ С образуется адрес данного из массива . признаковой информации формируемого в блоке памяти за время одного полукадра стандартной телевизионной развертки и считываемого после обработки всех локальных полей в оперативную память вычислительной машины. Устройство предназначено для выполнения предварительной обработки изображения в технической системе зрения робота. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„I 262539

А1 (5D 4 G 06 K 9/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3856627!24-24 (22) 18.02.85 (46) 07.10.86. Бю;.. Ф 37 (71) Ростовский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. M.À.Ñóñëîâà (72) Ю.К.Гаврилей, M.M.Ëèâåíêî и А.И.Самарин (53) 681.327.12(088.8) (56) Заявка Японии N -56-33746, кл..С 06 К 9/36, 1981.

Хауро Иода и др. Метод кодирования направлений и его применение для анализа иэображений. — Труды 1У международной объединенной конференции по искусственному интеллекту, т. 8.

М.; ВИНИТИ, 1975, с. 29-47. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИЗНАКОВ ПРИ СЧИТЫВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Предлагаемое устройство позволяет осуществлять выделение, кодирование и группирование зрительных признаков полутонового изображения объектов и ввод получаемой информации в ЭВМ.

Блок форми ования адреса локального поля изображения разбивает поле зрения (или любую область растра) на лбкальные поля, содержащие исследуемые зрительные признаки, и образует на выходе программируемого дешифратора адреса указанных полей, поступающие на первый вход адресного регистра, по которым блоком распределения признаков зрительные признаки распределяются на группы по параметру - ходу направления градиента яркости, поступающему с выхода блока кодирования элементов изображения направлением градиентов яркости на второй а вход адресного регистра, в котором образуется адрес данного иэ массива . признаковой информации, формируемого в блоке памяти за время одного полукадра стандартной телевизионной развертки и считываемого после обработ- 2 кн всех локальных полей в оперативную память вычислительной мащниы.

Устройство предназначено для выполнения предварительной обработки изображения в технической системе зрения робота. 2 з.п. ф-лы. 1 ил. фЪ

1262539

25

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для выделения, кодирования, группирования зрительных признаков полутонового изображения 5 объектов и ввода получаемой информации в ЭВМ. Устройство ориентировано

I для использования в технических системах зрения адаптивных роботов.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 считывания, аналого-цифровой преобразователь 2 элементы задержки 3 — 10, сумматоры 11 — 14, блоки 15 и 16 вычитания, блоки 17 и 18 вычисления модуля, сумматор 19„ блок 20 сравнения, блок

21 кодирования, блок 22 развертки, 20 блок 23 формирования адреса локального поля изображения, который состоит из первого элемента И-НЕ 24, делителя 25 частоты, второго элемента И-НЕ

26, первого счетчика 27, генератора

28 тактовых импульсов, второго счетчика 29 и программируемого дешифратора 30. В устройство входит также блок 31 распределения признаков, который состоят из адресного регистра

32, блока 33 памяти, счетчика 34 и узла 35 управления.

Для связи с ЭВИ служит блок 36 приема и передачи информации.

Устройство работает следующим оЦ- З5 разом.

При готовности к работе 3ВМ формирует на регистрах блока 36 приема и передачи информации границы локальных полей, пороговое значение гради- 40 ента яркости и сигнал пуска устройства. Приняв,сигнал пуска, который поступает на второй вход элемента И-НЕ

24, устройство ожидает появление кадрового синхроимпульса на первом выхо- 45 де блока 22 развертки, При появлении кадрового синхроимпульса на втором входе элемента И-HE 24, сигнал с выхода указанного элемента поступает на вход делителя 25 частоты, выпол- 50 няющего деление частоты на два, что соответствует выборке для обработки одного полукадра телевизионного растра. Элемент И-НЕ 26 срабатывает при появлении строчного синхроимпульса 55 на выбранном полукадре, который йоступает с второго выхода синхроблока

22 развертки на первый вход элемента

И-НЕ 26, и сигнала с выхода делителя

25 частоты, который поступает на. второй вход элемента И-HF. 26. Сигнал с выхода элемента И-НЕ 26 запускает re нератор 28 тактовых импульсов, а также поступает на вход счетчика 29, который формирует номер троки (координата текущего элемента изображения по оси ОХ). Сигнал с выхода генератора 28 тактовых импульсов поступает на вход счетчика 27, который формирует номер элемента в строке (координата текущего элемента изображения по оси ОУ). Координаты текущего элемента иэображения поступают с выходов счетчиков 27 и 29 соответственно на первый и второй входы программируемого дешифратора 30, который определяет принадлежность элемента изображения одному из локальных полей и формирует адрес этого локального коля.

Устройство работает с девятью локальными полями на которые .разбивается весь растр (256 х 256 элементов) или любая область на растре. Разбиение осуществляется прямоугольной. решеткой, границы локальных полей поступают с второго выхода блока 36 приема и передачи информации на третий вход программируемого дешифратора 30 °

Адрес локального поля поступает с выхода программируемого дешифратора на первый вход. адресного регистра 32.

Аналого-цифровой преобразователь

2 запускается тактовыми импульсами генератора 28, которые поступают на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2. Сигнал с выхода АЦП 2 направляется в схему пространственного дифференцирования функции яркости, выполненную на основе восьми элементов задержки 3 - 10, четырех сумматоров 11 — )4 и двух блоков 15 и 16 вычитания. На выходе первого и второго блоков вычитания

15 и 16 сформированы соответственно производные функции яркости по координатам Х и У. Указанные производные вычисляются в темпе стандартной развертки изображения при сканировании растра локальным окном ЗхЗ элементов.

Полученные значения производных функции яркости поступают соответственно на входы первого и второго блоков 17 и 18 вычисления модуля, Сумматор 19 вычисляет модуль градиента яркости как сумму абсолютных значений производных функции яркости, поступающих

12б2539 на его входы с выходов блоков 17 и

18 вычисления модуля. Значение модуля градиента яркости поступает с выхода блока 19 на первый вход блока

20 сравнения, в котором сравнивается с пороговым значением, поступающим на второй вход блока 20 сравнения с третьего выхода блока Зб приема и передачи информации. Если сформиро.ванное значение модуля градиента яр- 10 кости равно или превышает порог, то сигнал.с выхода блока 20 сравнения поступает на управляющий вход блока

21 кодирования, который выполняет кодирование выделенного элемента изоб- 15 ражения кодом направления градиента яркости, в противном случае — код маскируется. Блок 21 кодирования формирует код.направления градиента яркости на основе значений компонентов градиента — производных функции яркости по координатам Х и У, поступающих с выходов блоков 15 и 16 вычитания на информационные входы блока 21 кодирования. Код направления с выхода блока кодирования поступает на второй вход адресного регистра 32.

Блок 31 распределения признаков выполняет построение гистограммы распределения кодированных элементов по 30 направлениям градиентов яркости в локальных полях. Основная операция укаэанного блока состоит в добавлении элемента с соответствующим кодом на— правления градиента к группе ранее обнаруженных элементов иэ данного локального поля. Выполнение операции осуществляется в том случае, если на выходе блока 20 сравнения возникает сигнал,"поступающий на второй вход 4О узла 35 управления. В этом случае узел 35 управления генерирует управляющие сигналы, фазируя во времени элементы операции, т.е. считывание данных по адресу, содержащемуся в 4g адресном регистре 32, из блока 33 памяти на счетчик 34, подачу сигнала на счетный вход счетчика 34, считывание полученного значения с последнего в блок памяти по тому же самому 50 адресу. Адрес в регистре 32 образуется путем объединения в единое слово адреса локального поля (старшие разряды), поступающего с выхода программируемого дешифратора 30 на пер- у вый вход адресного регистра 32, и кода направления градиента яркости (младшие разряды), поступающего с выхода блока 21 кодирования на второй вход адресного регистра 32. После обработки всех элементов растра изображения за время одного полукадра в блоке памяти устройства сформированы гистограммы распределения элементов контурного изображения по направлениям градиентов яркости для каждого иэ девяти локальных полей. Узел 5 управления формирует на своем третьем выходе сигнал готовности к считыванию в ЭВМ массива приэнаковой информации.

Дальнейший анализ структуры изображения осуществляется в ЭВМ на основе сформированных гистограмм в локальных полях. Моды указанных гистограмм соответствуют линиям — коллинеарным перепадам яркости с одинаковым направлением градиента, а фаэовые отношения между модами могут со- . ответствовать вершинам, определяемым по углу между выделенными перепадами яркости в данном локальном поле.

Абсолютное положение мод инвариантно к переносам изображения в поле speния, а фазовые отношения сохраняются при поворотах изображения. По адресам локальных полей извлекается информация о пространственных отношениях между выделяемыми зрительными признаками.

Работа устройства с вычислительной машиной носит фазовый характер.

ЭВМ формирует границь1 локальных полей, пороговое значение модуля градиента яркости и передает указанные параметры в устройство. В течение одного полукадра устройство выполняет предварительную обработку полутонового изображения и формирует в блоке памяти массив признаковой информации, подготовленньп для ввода в 3ВМ. Вычислительная машина вводит указанный массив данных, переводя устройство в состояние ожидания новьтх значений параметров, при которых осуществляется последующая обработка изображения, После анализа полученного массива признаковой информации

ЭВМ вычисляет новые значения параметров и передает их в устройство, ожидая следующих данных и т.д. Исходное полутоновое изображение на растре

256 х 256 элементов при 16 градациях яркости содержит примерно 32 Кбайт информации. В результате предварительной обработки данных на выходе

S 12625 устройства содержит не более 288 байтов (в каждом из девяти локальных полей кодируется не более 32 направлений градиентов яркости, а число элементов с конкретным кодом направления не превышает 256).

Формула изобретения

1. Устройство для выделения приз- 1О иаков при считывании изображений, содержащее последовательно включенные блбк считывания, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй элементы задержки, последовательно сое- 15 диненные третий и четвертый элементы задержки, последовательно включенные пятый и шестой элементы задержки, последовательно соединенные седьмой и восьмой элементы задержки, пять сумматоров, 20 дна блока вычитания, первые входы которых подключены соответственно к вы— ходам первого и четвертого сумматоров, вторые входы — к выходам третьего и второго сумматоров, а выходы— к входам первого и второго блоков вычисления модуля, выходы которых соединены с входами пятого сумматора, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, блок кодиро- ЗО вания, входы которого соединены с выходами блоков вычитания, управляющий вход которого подключен к выходу блока сравнения, блок развертки, выходы которого соединены с входами 35 блока считывания, блок приема и передачи информации, первый выход которого подключен к второму входу блока сраннения, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с 40 нходом третьего элемента задержки, с первым входом первого сумматора и третьим входом четвертого сумматора, выход первого элемента задержки подключен к вхоцу пятого элемента задержки и второму входу четвертого сумматора, первый вход которого соединен с выходом второго элемента задержки и третьим входом третьего сумматора, второй вход которого подклю- 5О чен к выходу седьмого элемента задержки, выход восьмого элемента задержки соединен е первым входом третьего сумматора и третьим входом второго сумматора, второй вход которого 55 подключен к выходу шестого элемента задержки, а первый вход — к выходу четвертого элемента задержки и тое39 тьему входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента задержки, о т л ив ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит блок распределения признаков и блок формирования адреса локального поля изображения, первый, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к .первому и второму выходам блока развертки, второму и третьему выходам блока приема и передачи информации, первый выход блока формирования адреса локального поля изображения соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, перный, второй, третий и четвертый входы блока распределения признаков подключены соответственно к первому и второму выходам блока формирования адреса локального поля изображения и выходам блоков кодирования и сравнения, а выходы блока распределения признаков соединены с входами блока приема и передачи информации.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования адреса локального поля изображения содержит первый счетчик и последовательно включенные первый элемент И-НЕ, делитель частоты, второй элемент И-НЕ, генератор тактовых импульсов, второй счетчик и программируемый дешифратор, выход которого является вторым выходом блока, выход второго элемента И-НЕ соединен с входом первого счетчика, выход которого подключен к одному из входов программируемого дешифратора, управляющий вход которого является четвертым входом блока, первым входом которого является один из входов первого элемента И-НЕ, другой вход которого является третьим входом блока, вторым входом которого является соответствующий вход второго элемента И-НЕ.

3, Устройство по и.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок распределения признаков содержит адресный регистр, блок памяти, счетчик и узел управления, входи которого являются первым и четвертым входами блока, вторым и третьим входами которого являются входы адресного регистра, выход которого подключен к первому входу блока памяти, второй. вход которога соединен с первым выходом

7 1262539 8 узла управления, второй выход которо- третьим входом блока памяти, выход

ro подключен к первому входу счетчи- которого и третий выход узла управле ка, второй вход и выход которого сое- ния подключены к входам блока приема динены соответственно с выходом и и передачи информации.

Составитель 7. Ничипорович

Редактор Н.Марголина Техред A.Кравчук Корректор А.Зимокосов

Заказ 5431/49 Тираа 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открЫтий

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

Производственно- полиграфическое предприятие, r. У кгород, ул. Проектная, 4