Устройство для определения параметров изображения

 

Изобретешсе относится к автоматике и вычислительной технике и предаазначено для использования в системах поиска, слежения, наведения и технологического контроля. Целью изобретения является повышение точности устройства за счет определения дополнительных параметров, характеризуюиих изображение. Устройство содержит светоделительный блок, блок форм трозания опорных сигналов и два идентичнь х блока обработки изображений . Каждый блок обработки изображения содержит световолоконный трансформатор, линейку фотоприемииков, два формирователя импульсов, три счетчика импульсов и коммутатор. 1 3 , п. ф-лы, 2 ил. Q tg

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО11ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

an @ - 06 К 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 391929 7/24-24 (22) 26.06.85 (46) 15.01.87. Бюл. К 2 (71) Винницкий политехнический институт (72) И,В.Кузьмин, В.П.Кожемяко, В.Г.Красиленко, А .Т.Теренчук и В,И.Шолохов (53) 772.99 (088.8) (56) Зотов В.Д. Полупроводниковые устройства восприятия оптической информации. М.: Энергия, 1976, с.199110.

Авторское свидетельство СССР

N 99!452, кл . G 06 К 9/46, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ

„„Яо„„аввцы (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и редназначено для использования в системах поиска, слежения, наведения и технологического контроля. Целью изобретения является повышение точности устройства за счет определения дополнительных параметров, характеризуюших изображение. Устройство содержит светоделительный блок, блок форм.трозания опорных сигналов и два идентичных блока обработки изображений. Каждый блок обработки изображения содержит световолоконный трансформатор, линейку фотоприемников, два формирователя импульсов, три счетчика импульсов и коммутатор, ! з.п. ф-лы, 2 ил .

128 18 !

ИЗОбрет ение ОтнО сит«я к я13 том *irr" ке и вычислительной технике 11 може-. испОльзОВаться для измeperrrrE! кг)ор динат объектов в системах поиска, слежения и наВ еде Ггия „Б у с трОЙ 1 .т 13я". кОнтрОля и упpaвлeния технОлогичес кими процессами.

Цель изобретения — повышение то:гности устройства путем определения дополнительных параметров, хярякте — 10 ризующих изображение.

На фиг.1 изображена функционяп1,— ная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — пример обрабатываемого изображения и временные,пиягряммы r5 работы устройства.

Устройство содержит (фиг.1) све— тоделительный блок 1, генератор им— пульсов ?, счетчик 3 импульсов, делитель Й частоты, триггер 5, rrep — 20 вый 6 и второй 7 элементы 2 И-ИЕ, шину 8 тактовых импульсов, два иден— тичных блока 9 и 10 ооработки изоб— ражений, световолоконный трансформа— тор (фокон) 1! линейки фотоприемников 12 иэ элементов с зарядовой связью, первый !3 и в-орой 14 форми—

1 рователи импульсов, первый 15, в то— рой 16 и третий 7 счетчики импульсов, коммутатор 18. Зпел1енты 2 — 7 образуют блок формирования опорных сигналов .

Первьпг, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока формирования опорных сигналов обозначены па†35 зициями 19-22 соответственно.

Устройство работает следующими аб— разом.

Изображение, подлежащее обработке, 10 поступает на вход светодепительпой призмы. В светоделитe:rüíîé призме это изображение разделяется «а два изображения, которые поступают в бпа— ки 9 и 10 обработки. Выходная линей— ная апертура фокона 1 блока IО1 ориентирована вдоль оси ОХ декар,«вЂ” вой системы координат, а выходная апертура фокона 11 блока !О ориен— тирована вдоль Оси ОУ декартовой 50 системы координат. Таким образом, фокон 11 выполняет преобразование

ВХОДнОга изОбражения B Ори ентирОвянв ную вдоль координатной оси ОХ узкую полоску, длИна которой равна дияме- <.ру иэображения в направлении оси

ОХ, а фокон блока 9 преобразует входное изображение в ориентированную вдоль оси ОУ узкую полоску, длина к о т О р о Й р Я в 1! Ни ям е тр у rr 3 33 б13;1ж е ни Я

r3 напрявлени 1 131 и ОУ, Преобрязо13я11Ггы е из а бр яжен11я в пеp вом и «1тором каналах покязянь ня фиг - 2я. И.зпуче—

1r1r е с ГЗьГходав фок он«В по с туГ1яе т ня оптич Рские входы ячеек фотоприемных

"!Err!eel 12. Под действием светового излучения R секциях накопления ячеек, на которые поступает свет с выходог, фоканов, происходит накопление зяря— дов. Таким образом, секции накопления ячеек фотоприемных линеек, на которые проецируются преобразован— ные изображения, оказываются заря— женными. Дальнейшее рассмотрение работы устройства будем вести гопько для блока 10, тяк как блоки 9 и 10 абсолютно идентичны. Временные диа— граммы представле13ы ня фиг.2б. ГенеpBTQp 2 импульсов вырабатывает пря— моугольные импульсы, период следования которых равен, Зти импульсы поступают на вход задающего счетчика

3 импульсов, коэффициент ;,åðåñ÷åòà которого равен 1ч, где И- число фотоприемных элементов в линейке 12.

За",àþùèé счетчик 3 работает таким образом, что при приходе на его вход каждого ш+1)-го импульса на его выходе появляется импульс напряжения нулевого уровня, а в остальное вре— мя (в течение 133 тактов) на ега выходе присутствует напряжение 1

Импульс напряжения нулевого уровня поступает 11а входы установки в нулевое состояние гервога 15, второго

16 и третьего 17 счетчиков импульсов, устанавливает их в нулевое состояние разрешает счет импульсов, которые поступают на счетные входы этих счетчиков с выхода генератора импульсов

2, причем счет импульсов начинается с момента окончания этого импульса.

Кроме того, импульс нулевого напряжения с выхода задающего счетчика 3

:оступает ня вторые входь1 первого 6

v: второго 7 элементов 2И вЂ” HE и на выходах этих элемеГГтав устанавливается напряжение "1", которое сохраняет— ся в течение времени этого импульса.

Ияпряжение 1" с выходов элементов

2И-HF.. 6 и 7 поступает по шине тактовьгх имг1упьсов 8 на тактовые входы фотоприемной линейки 12 и обеспечивает рассасывание зарядов, которые могли по каким-либо причинам остать—

Г я в секциях переноса фотоприемной линейки после предыдупГег11 цикла ря3 ! 11 18 бо 1 ь1 устp ОЙ ст в «1 . Ilo«1 1 Ому к кollll, у llм

IIóëüñ:à нулево«о напряжения на в«lxo«lo задаю111его счетчика импульсов «Е ГОK лиях пере«1оса фотоприемной линейки заряды отсутствуют. С момента окончанпя импульс;-, «1улев ого Elàïpÿæå«lèÿ на выходе задающего счетчика 3, когда на первые входы первого и второ1 о

7 элементов 2И вЂ” НЕ поступает напряжение 1 единицы, начинается про— хождение импульсов с выходов триг— гера 5 на шину 8, тактовых импульсов через элементы 2И-НЕ . Таким образом, на тактовые входь1 фотоприемной линей— ки поступают противофазные последовательности прямоугольных импульсов, длительность которых равна д «итель— ности паузы между ними и равна периоду Т следования импульсов генератора 2. Кроме того, с момента окончания импульса нулевого напряжения задающего счетчика 3 начинается счет импульсов генератора 2 первым 15 и третьим 17 счетчиками импульсов.

Под действием тактовых импульсов, поступающих на тактовые входь1, в фотоприемной линейке 12 происходит сдвиг занесенной в секции переноса информации, соответствующей преобразованным изображениям, причем в каж30 дом такте сдвиг происходит равно на одну ячейку в направлении первой ячейки секции переноса, которая соединена с выходом секции переноса фотоприемной линейки. В исходном состоянии на выходе первого формирова— теля импульсов 13 и на выходах второ— гo формирователя импульсов 14 присутствует нулевое напряже«лие. Нулевое

40 напряжение с выхода блока 13 посту— пает на управляющий вход коммутатора

18, при этом выход соединен с его первым входом. на который поступают импульсы с выхода генератора 2 так, 45 что на вход третьего счетчика 7 поступает импульсы с выхода генератора 2. Тактовые импульсы, управляю«1цле сдвигом 1л«1формации в секциях переноса фотоприемных линеек, формируются из импульсов генератора 2, которые поступают на счетные входь1 счетчиков.

ПоэтОму каждому такту длительности

Т соответствует оди«1 и«птульс генератора 2. Таким образом, в каждом такте на счетные входы счетчиков поступает один импульс и состояние счетчиков увеличивается на 1. Предположим, что преобразованное иэображение в.E« ргом канале О.1р еделе1п«я координат

Гпро Рцир ОEI ало с«н 1 я ч ейкll c k и ПО р — ю. ВО время импульса нулевого напряже«п1я эадакиего счетчика заряды из секции накопления были перенесены в секции переноса этих же ячеек и затем начался процесс сдвига, управляемый1 тактовыми импульсами. В кажтом такте информация сдвигается на одну ячейку, так что по прошествии

{k-1) тактоь информация в секции переноса сдвинется на {k — 1) ячеек и будет занимать ячейки с первой по

{p — k +1) EI1. Все ."-:то время напряжение на выходе формирователя временного

1лнтервала не изменяется и счетчики

15 и 17 считают гоступающие на их входы импульсы, так что на выходах счетч «ков 15 и 17 присутствует число

{k-1). Второй счетчик !б в это время не считает входные импульсы, так как на его управляю«шш вход с выхода формирователя временного интервала

13 поступает нулевое напряжение. В

k-м такте с первой ячейки фотоприемной линейки 12 сигнал, возникающий при считывании находящегося в ней заряда, поступает на вход 13, а на его выходе воз«л«лкает напряжение "1".

Счетчики 15 н 17 в k — м такте увеличивают свое состояние на 1 и на их выходах устанавгивается число k рав- ное коор1В«нате ближайшего к координатной осз« данного блока края изображения . Сигнал с выхода секции переноса фотоприемной линейки 12 поступает на вход первого формтлрователя 13 импульсов, вследствие чего формируется прямоугольный импульс напряжения "1", длительность которого пропорциональна размеру преоб— разованного изображения. С выхода формирователя 13 напряже«вле "1" поступает на управляющий вход коммутатора 18 и на вход разрешения счета второго счетчика 16. Это приводит к тому, что выход 18 отключается от его первого в«хода и подключается ко второму входу, который соед«1нен с выходом делителя частоты 4. Делитель частоты .4 дел««т частоту поступающих на его вход импульсов генератора 2 на два. Таким образом, состояние третьего счетч«лка 17 увели«ивается на единицу только по каждому второму импульсу генератора 2. Коммутатор

18 наход«1тся в состоянии, в котором его выход соединен со вторым его входом в течение всего врем»ни Ирису !— с TÁèÿ н зг1 ряжения " 1 " Ilа ?тыкал(! (!>()?)— мир оттателя 13. При поступлении ня вход второго формирсвателя имлу:II>(.:

14 переднего положительного фронта выходного импульса формирователя 13 на его первом выходе формируется кАроткий положительный импульс, который поступает на вход остановки пер— ного счетчика 15, который вследствие !0 этого сохраняет свое состояние, Таким образом, на выходе первого сче,— чика 15 до конца цикла обработки изображения присутствует число равное координате ближайшего к оси координат данного блока края иэображения. Второй счетчик 16 начиняет вдвое ниже частоты импульсов генератора 2, т.е. счетчик 17 увеличивает свое состояние на единицу только в каждом втором такте. В процессе слви га информации в секции переноса фотоприемной линейки 12 в каждом так те с k-го по р-й на ее вьгхаде появляется импульс, при этом ня выходе формирователя 13 сохраняется напря— жение "1" и счетчики импульсов 16 и 17 ведут счет импульсов кяк описано вьппе. По прошествии (p — 1) тактов в первой ячейке фотоприемной )Еиней— ки находится заряд, который быч на> каплен в р-й ячейке линейки Во вре— мя проецирования на нее преобразованного изображения. В р — м такте заряд первой ячейки фотоприемной линейки поступает на выход и после этого в последующих тактах на выходе фотоприемной линейки сигналы боль ше нь появляются. В р-м такте ""÷åò— чик l 6,,на вход которого поступила (р-1<+1) импульсов эа время с k-ro по р-й такт, устанавливается в сос— таяние (р-k+1), т.е. его результa! счета равен размеру преобразованного изображения (т.е. диаметру вход— ного изображения па координатной оси данного блока). После поступления последнего выходного сигнала с

50 фотоприемной линейки на вход форм?!в рователя 13 он формирует задний франт импульса напряжения "1", д!и,— тельность к аторого проп Орционал ьна длине входного изображения. Отрицав тельный перепад на пряж»ния с Выходя счет импульcîoFâI, приходящих на его вход и FJ k-м такте, принимает состояние "1", третий счетчик !7 начинае! 20 счет импульсов, частота каторь!х (!>:>!) h.Hp ()F3» т(). 1Я 1 1 () e T>>1 lя (! !!;! 1> K (>Л (1)А!) !.(и)) А?3 я т ел я 1 4,:!(я ?3 О рА .((:,>,!»;, > . » (От»Pol 1!(,ЯнлЯ(! ГЯ Kc))!)o 1 K Hll : Г1)ицЯ Г !1 Ьl(ЫИ ?1М?". >>:1! С I IßI! РЯЖ»11ИЯ > II(!(i")11 13K)

I .. !! H на В хОД ОГ T(III() В КH !,1) е т ь (г .. I(. " ч и к я импульсов l ° При IIА(т)> 31л е нии

Iг> (1»В Оl О 1lапРЯж»!Iия с Вь!х()Д 3 фот)»)и1) А

Вятеля 13 FIa управляющий вхс д 18 (! 0 Г;1 ед ний в О !3 Б р я 1ц а Р т с я в с о Г т О я 11и е котором его выход соединен с его

:!»рвым входом. Под действием ну:Еевагс напряжения, которое поступает ня

Hход разрешения счета счетчика 16 !.

Выхода формирователя !3, этот счетч?lк также пр»Kpÿ!!Fà» T счет вход lb!х импульсов и сохраняет састоянH» в ко гора» установился перед э гим. Таким образом, по прошествии р тактов !

3се счетчики канала пр»краг3ают сче— и .находятся в состоянии хранения !

)»..3уг!ьтатан счета. Кяк было пока эаИО вь)ше, первый счетчик 15 сосчитал импульсов и на его выходе грисут. твует число Р, равное координате б?ижайшего к аси координат края изображения. 11я выходе счетчика 6 присутствует число (р-k+1), которое равна диаметру иэображения Относигельно осН координат данного блока,.

Па выходе Счетчика 17 присутствует число k+! р-к+1) /2, где (х) —;eлая часть х, которое равно координате середины преобразованного изобра— жения или координате центра Входного иэображения относительно оси Koop—

Линят дa!IFIo!"o бчака. Эти результаты счета сохраняются на выходах счетчиков до конца цикла обработки изображ»тляя, Еительность которого эадае..— ся счетчиком 3 и определяется кали— чеством ячеек и фотоприемной линейД?ЕИ T e J i ь н О c T ь I H кл я о á р а ба T ки H э о á—

-,:яжеиия раг(1!a М. Па Iipor!ec r!3HH !.1 тяк—

" Ов нет е)ыхаде эадающегп 3

1!Оянляется -1мпульс нулевогс напряжения, кî Opb.l» устаня вливяе".. счет— . ИKH 13 Н,>Л (HO» (ОГ ТОЯ НН», С>!И1!!аЕ Т ячейки фотоприемной личейки и llo (вГ)ему окончанию начинает новый цикл обработки иэображения, Ф А р м у л я и э О б р е .г» ч и я

Устройство для определения (ярам»трав иэображения, ГО.1»ржа(пе»

Гветаделител1?(ы?1 блок и де(я блока

: бряботки ?тэабря)!(е!гий, А г -1 и!

2 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введен блок формирования опорных сигналов, а каждый блок обработки изображения содержит оптически св язанные световолоконный трансформатор и линейку фотоприемников, вход уста— новки в нулевое состояние и два тактирующих входа к отарых подключены к первому, второму и третьему входам блока формирования опорных сигналов, первый формирователь импульсов, вход которого соединен с выходами фотоприемников, а выход подключен к входу второго формирователя импульсов, первый и второй счетчики импульсов, счетные входы которых подключены к четвертому выходу блока формирования опорных сигналов, входы установки в нулевое состояние счетчиков подключены к первому выходу блока формирования опорных сигналов, входы остановки счета соединены с первым выходом второго формирователя импульсов, а выходы счетчиков являются выходами устройства, коммутатор, первый информационный вход которого подключен к четвертому выходу блока формирования опорных сигналов, второй информационный вход подключен к пятому выходу блока формирования опорных сигналов, а управляющий вход соединен с выходом первого формирователя импульсов, третий счетчик

Я:30! . 8 импульсов, счетный вход которого соединен с выходам коммутатора, вход установки в,óëåâîå состояние подключен к первому выходу блока формирования опорных сигналов, вход остановки счета соединен с вторым выходом второго формирователя импульсов, а выход является выходом устройства, причем входы светавалоканньгх трансформаторов оптически связаны со светоделительным блоком.

2. Устройства па и.1,, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, блок фор15 мирования опорных сигналов содержит счетчик имгульсав и два элемента

2 И НЕ, первые входы которых соединены с выходам счетчика импульсов и являются первым выходам блока фор—

20 миравания опорных сигналов, а выходы являются соответственно вторым и третьим выходами блока формирования опорных сигналов, триггер, прямой и инверсный выходы которого

25 соединены со в торыми входами элементов 2 И-НЕ, генератор импульсов и делитель частоты, причем входы счетчика, тр: г:ср;, делителя частоты и выход råíåðç.òîðà импульсов явля39 ются четвертым выходом блока формирования опорных сигналов, а выход делителя частоты является пятым выходам блока формирования опорных сигналов.

НЙР A

ИмпЦп11ы гЕИЕРатОРа 2

Выход 1

/ф

8Ьаод 2

Вход

П

С(8/77ЧПКй 5

П

И 1

8pfNH cvema счРпчииа 15 . танао

8pehg cven7a

1ЧИ7 иКа 16 (m 6 * l ГГ ЯМРО6

Ы t

Bpe t cvema (ЧЕП цииа 17 m тдФЩОУ,/Г (к 1ип/уи/1кру

Сос та вит ель А . Краснов

P едактор В. Ковтун 7ехред И. Попович

Корр ек тор Л . Пилипенко

Заказ 7445/50 Тираж 670 ..

БН1!ИПИ Государственного комитетd СССР по делам изобретений и открытий

1 I3035, Москва, Ж-35, Раупская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое »ре. :,приятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4