Устройство для коррекции телевизионных изображений

 

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах автоматического распознавания изображений, например для распознавания печатных или рукописных знаков, отпечатков пальцев , чертежей и других объектов,Цель изобретения - повьшение помехозащищенности устройства.. Устройство для коррекции изображений позволяет производить сегментацию изображения и содержит датчик изображения, аналогоцифровой преобразователь, цифровой медианный фильтр, элементы задержки на отсчет (регистры), детектор края, состоящий из вычитателей, умножителей на постоянный коэффициент, компараторов и коммутатора, дискриминатор и синхронизатор. Устройство отличается повышенной достоверностью сегментации изображений за счет возможности ньщеления краев строки изображения инвариантно к величине перепада яркости. Введение цифрового медианного фильтра повышает помехоустойчивость устройства, при этом не снижается достоверность сегментации,так как медианный фильтр не сглаживает резких перепадов яркости. Параллельно конвейерная организация вычислений в устройстве позволяет проводить сегментацию телевизионных изображений в реальном масштабе времени. 1 з.п, ф-лы, 4 ил. iS (/ ОС ел со СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (S1) 4 С 06 К 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ \

СА:

О

Сд 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

M А BTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4011243/24-24 (22) 17,12.85 (46) 23.04.87,Бюл, 11- 15 (71) Физико-механический институт

АН УССР (72) В,В.Грицык, А.Ю.Луцык и Р.M ° Паленичка (53) 681 .391.19 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1182551, кл. G 06 К 9/36, 1985, Патент США Р 4074231, кл. С 06 К 9/12, 1978.

Патент США В 4442544, кл ° G 06 K 9/00ю 1984* (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах автоматического распознавания изображений, например для распознавания печатных или рукописных знаков, отпечатков пальцев, чертежей и других объектов. Цель изобретения — повышение помехозащищенности устройства. Устройство для коррекции изображений позволяет производить сегментацию изображения и содержит датчик изображения, аналогоцифровой преобразователь, цифровой медианный фильтр, элементы задержки на отсчет (регистры), детектор края, состоящий из вычитателей, умножителей на постоянный коэффициент, компараторов и коммутатора, дискриминатор и синхронизатор. Устройство отличается повышенной достоверностью сегментации изображений за счет возможности выделения краев строки изображения инвариантно к величине перепада яркости. Введение цифрового медианного фильтра повышает помехоустойчивость устройства, при этом не снижается достоверность сегментации,так как медианный фильтр не сглаживает резких перепадов яркости. Параллельно конвейернаяорганизация вычислений в устройстве позволяет проводить сег. — 2 ментацию телевизионных изображений в реальном масштабе времени. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1305735 резкий перепад яркости„ Затем выполняется собственно проверка одного из двух условий наличия в текущей точке резкого перепада яркости путем сравнения крутизны (резкости перепадa) в данной точке с предельно допустимой для края, Если текущая точка находится на границе объект-фон, то результат сегментации в этой точке равен "1", в противном случае

110 )1

Устройство работает следующим обПредлагаемое устройство реализует способ построчной сегментации изобра- 10 жения, который заключается в разделении входного изображения на объект и фон путем адаптивного и помехоустойчивого обнаружения границ объектфон, т.е, резких перепадов яркости, Предварительно, для повышения поме— хоустойчивости устройства выполняется цифровая медианная фильтрация входного изображения,Медианная фильтрация имеет то преимущество по срав- у нению с линейной фильтрацией, что она позволяет устранить (сгладить) помехи и при этом не сгладить резких перепадов яркости, Для обнаружения границ объект-фон, т,е. резких перепадов яркости, определяется, по какую сторону от края находится текущая точка строки изображения, при условии, что в данной точке имеется

Изобретение относится к области технической кибернетики и может быть использовано в системах автоматического распознавания изображений, например для распознавания печатных или рукописных знаков, отпечатков пальцев, чертежей и других объектов, которые могут быть однозначно представлены двоичными иэображениями.

Цель изобретения — повышение поме- 10 хоустойчивостй устройства, На фиг.l показана структурная схема устройства; на фиг ° 2 — блок-схема цифрового медианного фильтра, порядок которого равен трем; на фиг ° 3 блок-схема дискриминатора; на фиг.4— диаграммы, поясияющие способ адаптивной строчной сегментации изображений, который реализован в устройстве.

Устройство содержит датчик 1 изоб- 0 ражения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, цифровой медианный фильтр 3, элементы 4 задержки„ детектор 5 края, состоящий из первого 6 и второго 7 вычитателей, первого 8 и второго 9 умножителей, первого 10 и второго 11 компараторов и коммутатор@ (мультиплексора) 12, дискриминатор 13 и синхронизатор 14, Цифровой медианный фильтр (фиг,2) содержит первый и второй элементы 15 задержки, два компаратора 16, узел

17 постоянной памяти, мультиплексор

18 и третий элемент 19 задержки, Дискриминатор 13 (фиг,3) содержит 35 два сумматора 20, два вычитателя 21 и компаратор 22. ! разом °

Отсчеты изображения в процессе

его строчного сканирования датчиком

1 изображения последовательно поступают на вход АЦП 2. В АЦП 2 выполняется преобразование в цифровую форму изображения в соответствии с частотой синхроимпульсов на выходе синхронизатора 14, Частота синхроимпуль— сов выбирается таким образом, чтобы расстояние между двумя отсчетами не превышало половины длины по строке минимального по протяженности возможного объекта. Медианный фильтр 3 реализует удаление импульсных помех в строке изображения, которые могут быть ошибочно приняты за объекты, т,е, в этих точках могут быть резкие перепады яркости. Посредством двух компараторов 16 выполняется сравнение текущего отсчета изображения

g(t, ) на выходе АЦП 2 с двумя предыдущими g (t;, ) и g (t; < ), задержанными с помощью двух элементов 15

".àäåðæêè. В свою очередь, на вьгходе третьего элемента 19 задержки в текущем такте работы устройства будет результат сравнения отсчетов g(t, ) и g(t, ), вычисленный в. предыду— щем такте посредством первого компа— ратора 16, На основе результатов попарного сравнения трех последовательных отсчетов строки изображения g(t) с помощью узла 17 пос-.оянной.памяти таблично вычисляется номер того иэ трех отсчетов g(tl ) g(,, ) и g(t 2 ), который является медианой, Для этого адресный вход узла 17 соединен с выходами двух комг араторов 16 и триггера 19, а его информационный выход подключен к управляющему входу мультиплексора 18. Таким образом, в каждом такте работы устройства на выходе мультиплексора 18, т.е. на выходе цифрового медианного фильтра 3, появ05735 4 ножения выполняется таблично. Если выходной сигнал дискриминатора !3 единичный, то выходной сигнал детектора края 5 определяется следующим образом

1 / f(t, )

- f (t;, )/ ы/ (.;, ) Ь

10 а =

Если а = 1, то отсчет f (t „, ) нахо1 дится по правую сторону от границы, если а, = О, то он расположен по левую сторону. Переменная а; соответствует выходному сигналу компаратора

22, на входы которого поступают абсо->> лютные значения чисел на выходах вычитателей 21, Например, на фиг.46 отсчет f(;, ) расположен по правую сторону от границы.

С помощью детектора 5 края обнаруживаются резкие перепады яркости строки изображения на выходе медианного фильтра 3. При этом учитывается выходной сигнал а; дискриминатора

13, который поступает на управляющий вход мультиплексора 12. Если выход35 ной сигнал дискриминатора 13 нулевой, то выходной сигнал Ъ; детектора 5 края определяется следующим образом.

/ f(; ) — f(t z)/ас6/f(t,) 40

Ь f(tч ) °

О, в.противном случае, где о — заданный предельный коэффициент Резкости кРая, кото- 4 рый является постоянным для всех строк заданных изображений.

Значение Ь вычисляется посредст1 вом первого 6 и второго 7 вычитателей, умножителя 8 и компаратора 10.

Поскольку коэффициент резкости края

Ы, постоянный, .то с целью повышения быстродействия устройства как умножитель 8, так и умножитель 9 реализованы в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), на адресные входы которых поступают выходные сигналы вычитателей, т.е. операция ум3 13 ляется отсчет результата медианной фильтрации f (t), На фиг ° 4а показан фрагмент строки изображения на входе АЦП 2, а на фиг. 46 — результат медианной фильтрации этой строки °

С помощью дискриминатора 13 определяется, по какую сторону от края находится текущая точка строки изображения f(t) при условии, что в данной точке имеется резкий перепад яркости. Дискриминатор 13 вычисляет значение переменной а по следующей

1 формуле

1 э (/ (< )+f (t1-i ) (1-2 )/ — /f(t; ) (; ) — f(t;)/) О;

О, в противном случае.

О, в противном случае, т.е. на выход детектора 5 края поступает выходной сигнал компаратора

11. Выходные сигналы вычитателей 6 и 7 не содержат знакового разряда результата вычитания, т.е. они соответствуют абсолютному значению разности двух чисел. Таким образом, в результате работы устройства будут выделены сегменты строк изображения с различными уровнями яркости, концы которых соответствуют единичным значениям переменной Ь;, Например, на фиг. 46 точка t,, будет выделена как точка резкого перепада яркости, а точка С вЂ” как точка плавного изменения яркости, т,е. неграничная точка.

Значение переменной а, указывает на то, является ли обнаруженная точка резкого перепада яркости началом нового сегмента или концом. В случае, если край не был обнаружен с помощью детектора 5 края, то значение переменной а; определяет возрастание или убывание яркости строки изображения относительно трех соседних точек, Вычисления в детекторе 5 края и дискриминаторе 13 проводятся одновременно (параллельно), эти блоки работают в конвейерном режиме, Такой параллельно-конвейерный режим работы устройства значительно повьппает

его быстродействие, I

Таким образом, за счет возможности выделения краев строки изображения инвариантно к величине перепада яркости предлагаемое устройство обладает повышенным качеством (достоверностью) сегментации изображений, так как задается только предельный коэффициент резкости края. Введение медианного фильтра позволяет повысить помехоустойчивость устройства и при этом не снизить достоверность сегментации, так как медианный фильтр не сглаживает резкие перепады яркости.

Параллельно-конвейерная организация

1aua>aS вычислений в устройстве дает возможность проводить сегментацию телевизионных иэображений в реальном масштабе времени, Формула изобретения

1, Устройство для коррекции телевизионных изображений, содержащее телевизионный датчик изображений, вы- 1О ход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, синхронизатор, первый и второй вычитатели, первый и второй компараторы, первый умножитель, коммутатор, выход которо- 5 го является информационным выходом устройства, и последовательно соединенные первый и второй элементы задержки, причем выход первого вычитателя подключен к входу первого умно- 2О жителя, а выход синхронизатора соединен с синхронизирующими входами аналого-цифрового преобразователя, элементов задержки, вычитателей, первого умножителя и компараторов„ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения помехоустойчивости устройства, в него введены цифровой медианный фильтр, второй умножитель и дискриминатор, информационные вхо= ЗО ды которого подключены соответственно к выходам цифрового медианного фильтра, первого и второго элементов задержки, а выход соединен с управляющим входом коммутатора и является управляющим выходом устройства, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу цифрового медианного фильтра, выход которого соединен с входом первого элемента за- 40 держки и с первым входом первого вычитателя, выход которого подключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя, выход перво- 45 го элемента задержки подключен к второму входу первого вычитателя и к первсму входу зторого вычитателя,второй вход которо."a соединен с выходом второго элемен -a задержки, а выход соединен с входом второго умножителя и с оцним из входов первого компара— тора, другой вход которого подключен к выходу первого умножителя, выходы первого и второго компаратОрОв соединены соответственно с первым и вторым информационными входами коммутатора, a .в bыход синхронизатора подключен к синхрониэирующим входам цифрового медианного фильтра, второго умножителя и дискриминатора, 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что энем цифровой медианный фильтр содержит три элемента задержки, два компаратора„, узел постоянной памяти и мультиплексор, выход которого является выходом блока, вход которого подключен к входу первого элемента задержки, первому информационному входу MvJIbтиплексора и первым входам первого и второго компараторов, выходы которых соединены с первым и вторым адресными входами узла постоянной памяти, третий информационный вход которого подключен к выходу третьего элемента задержки, вход которого соединен с выходом первого компаратора, выходы первого и второго элементов задержки подключены соответственно к второму и третьему информационным вход ьм мультиплексора и вторым входам первого и второго компараторов„ выходы узла постоянной памяти соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами мультиплексора, синхрониэирующий вход блока подключен к входам синхронизации элементов задержки и узла постоянной памяти.!

305735

Фиг. f

1305735 иод

Составитель Т.Ничипорович

Техред Л.Сердюкова

Редактор В. Данко

Корректор Е Рашко

Заказ 1455/49

Тираж 673

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4