Устройство для селекции признаков при распознавании изображений объектов

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам селекции и распознавания изображений объектов. Цель изобретения - повышение точности устройства . Для этого в устройство дополнительно введены блок задержки, второй блок формирования сигнала начала изображения, второй коммутатор, третий регистр сдвига, первый и второй счетчики, два блока памяти, элементы И, ИЛИ,НЕ, соединенные между собой и остальными узлами устройства соответствующими связями. Устройство может найти применение в системах автоматического анализа и распознавания изображений топологии изделий микроэлектроники, в биологии, металлографии , а также при создании систем зрительного восприятия роботов. 5 ил. i (Л 00 4 О 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1347087 (s>) 4 С 06 К 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

-1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3974809/24-24 (22) 11.11.85 (46) 23,10,87, Бюл. № 39 (72) В.И.Дубицкий (53) 681.391 19 (088.8) (56) Патент США №- 4170003, кл. 340-146,3, опублик. 1976, Патент Японии ¹ 49-42339, кл. 97(7) В 67, опублик. 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ПРИЗНАКОВ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам селекции и распознавания изображений объектов. Цель изобретения — повышение точности устройства. Для этого в устройство дополнительно введены блок задержки, второй блок формирования сигнала начала изображения, второй коммутатор, третий регистр сдвига, первый и второй счетчики, два блока памяти, элементы И, ИЛИ,НЕ, соединенные между собой и остальными узлами устройства соответствующими связями, Устройство может найти применение в системах автоматического анализа и распознавания изображений топологии изделий микроэлектроники, в биологии, металлографии, а также при создании систем зрительного восприятия роботов.

5 ил.

1347087

Изобретение относится к автоматике и ВычцслительнОЙ технике и может быть испОльзовано В системах автома тического анализа и распознавания изображений топологии изделий микроэлектроники, в биологии„ металлографии, а также при создании систем зри- тельного восприятия роботов.

Целью изобретения является ловы" 10 шение точности устройства„

В предложенном устройстве повышение тоЧности селекции изображений объектов достигается за счет выделения признаков, характерных для объ- 1Б .ектов, расстояние между которыми меньше заданного. Такими признаками являются пары смежных меток исходного изображения, смежных меток исходного изображения, модифицированного 2G операцией растяжения объектов и меток точек, в которых пересекаются

Объекты исходного и модифицированного изображении..

На фиг. 1 изображена функциональ- 25 ная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — функциональная схема бло-. ка задержки, обеспечивающего формирование на изображении окна размером

3 х 3 элемента (а) и расположение то- ЗО чек в окне (б);. на фиг. 3 — схема блока формирования сигнала начала изображения, на фиг. 4 — схема коммутатора; на фиг.5 — исходное изображение (контур "-") и модифицирован- 3 ное изображение (контур " --. †.-") после отметки (а) и соответствующая им таблица (б).

Устройство для селекции признаков при распознавании изображений обьек- щ тов состоит из телевизионного датчика 1, формирователя 2 б:.,Иарного видеосигнала, первого регистра 3 сдвига, первого блока 4 формирования сигнала начала изображения, первого элемента

И 5, первого коммутатора 6, второго регистра 7 сдвига, первого блока 8 памяти, блок 9 задержки, второго блока 10 формирования сигнала начала изображения, второго коммутатора 11. третьего регистра 12 сдвига, первого счетчика 13, второго счетчика 14. второго 15 и третьего 16 блсков памяти, элемента ИЛИ 17, -1торого 18 н третьего 19 элементов И,, первого 20 второго 21,атретьего 22 и четвертого

23 элементов НЕ.

Выход телевизионного датчика 1 соединен с входом формирователя 2, выход которого соединен с входом блока 9 задержки, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с третьим, вторым и первым входами блока 10, вторым, треть— им и четвертым входами коммутатора

11,первьп1, вторым, третьим входами элементов ИЛИ 17 и И 18. Первый и второй выходы блока 9 задержки соединены также с входами элементов НЕ

22 и 23, выходы которых соединены с первыми и вторыми Входами элемента

И 19, третий вход которого подключен к третьему выходу блока 9 задержки. Четвертый выход блока 9 задержки соецинен с входом элемента

ИЛИ 17, входом первого элемента НЕ

20, выход которого соединен с входом элемента И 18.

Выход элемента ИЛИ 17 соединен с входом первого регистра 3 сдвига,первым входом блока 4, одним из входов элемента И 5 и четвертым входом коммутатора 6, Первый и второй выходы регистра 3 сдвига соединены с вторыми и третьими входами элемента И

5, блока 4, вторыми и третьими входами коммутатора 6. Выход блока 4 соединен с первым входом коммутатора 6.

Третий выход регистра 3 сдвига соединен с входом ксммутатора 6. Третий выход регистра 3 сдвига соединен с входом элемента HE 21,, выход которого подключен к четвертому входу элемента И 5, Выход коммутатора 6 соединен с входом регистра 7 сдвига, первый и второй выходы которого соединены соответственно с пятым и шестым входами коммутатора 6, выход ко" торого соединен также с первым (11) информационным вхоцом блока 8 памяти.

Первый выход регистра 7 сдвига соединен с вторыми (12) информационными входами блока 8 памяти, ВЬ1ход элемента И 5 соединен с. зхоДОм управления записью считыванием (И/Р) блОка 8 памяти и НхороМ счетчика 14. выхопы которбго соединены с адресными,А) входами блока 8 памяти.

Выход блока 10 соединен с первыми вхс"1аыи коммутатора 11. Выход коммутатора 11 соецинен с вхоцом регистра

1 2 сдВига перВые и В Горые входы которого соединены с пятым и шестым входами коммутатора 11„ выход которого соединен также с первыми информационньпп1 входами:. (11) блока 15 памяти. Первый выхоц регистра 12 сдви1347087

Тактирование регистра 3 осуществляется тактовыми импульсами с одного из выходов телевизионного датчика 1.

Блок 4 формирования сигнала начала изображения осуществляет нумерацию точек начала от начала скан-. — . рования. На его выходе формируется двоичный код номера точки начала.

Коммутатор 6 осуществляет коммутацию кодов с выхода блока 4 формирования сигнала начала изображения и первого и второго выходов регистра

1 сдвига так же, как и коммутатор 11.

С помощью элементов НЕ 21 и И 5 происходят выделение сигналов от точек связи модифицированного изображения и запись пары смежных меток с выходов коммутатора 6 и первого выхода регистра 7 сдвига по адресу, формиру- 2р емому счетчикам 14. Перед началом анализа изображения счетчик 14 устанавливается в исходное нулевое состояние импульсами КСИ, подаваемыми на его вход установки нуля (Р). С помощью элементов НЕ 22 и 23 и элемента И 19 выделяются точки начала исходного изображения. По сигналам с выхода элемента И 19 происходит запись кодов меток модифицированного изображения в точках начала исходного изображения по адресам, равным меткам этих -.î÷åê начала. Это достигаеуся тем, что на информационные входы блока 16 памяти подаются коды

35 с выхода коммутатора б, на адресные— с выхода коммутатора 11, а на вход управления запись-считывание — сигнал с выхода элемента И 19.

На фиг. 5а контуром (-) показань? объекты Т1-Т4 исходного изображения, причем расстояние между объектами Т1 и Т2 равно 2, между Т2 и Т4 — 3, ТЗ и Т4 — 4 и между Т1 и T3 — 4. Объекты после операции растяжения окном диаметром, равным 3, показаны контуром в виде контура (-. †.-).

Точки начала исходного изображения помечены буквами 1, а точки начала модифицированного изображения—

Метки точек вписаны в соответствующие точки изображения. Причем метки - D÷åê исходного изображения вписаны в верхней части клетки, а модифицированного — в нижней. Точки связи исходного и модифицированного изображений помечены соответственно буквами ?%и р, Смежными метками для исходног" "изображения являются метки

1 и 4 . сч??ть?вне????е B пеовой т<н?ке второй, 3, троть и

Смежнь?ми метками для модифицированного изображения являются метки

1 и 3, счиrываe?::ме ь пе,:вой точке связи 2 и 3 ED BTDD0?f ?? 3:? - . в

I третьей. Точкам н:;.?ала ;, . — „, исходного изображения соответствуют метки

3.3,3,3,3,5,. . Зти смеж.-.ые мегки ис ходного и модифицированного иэображений, а также метки пересечения об?ектов исходного и модифицированного изображений являются признаками распознавания изображения (фиг. 5a).

Дальнейший анализ изображения па та-. м признакам происходит следующим образом.

Определя? ? компаненть? связ??ости меток исходного и модифицированного изображений (компонента связности меток — максимальное число смежных меток), Компонентами связности (P) исходнага изображения являются наборы меток 1, 4, 2 (Р1), 3, 5 (Р2), 6 (РЗ) и 7 (Р4), а компонентами связности модифицированного изображения — 1, 2 3, 4 (Р ), 5 (Р„ ). Учи1 ть.вая соответствие меток исходного и моппйипирова?п:О? o ?-:=-.Dápàæåí?:é. определяют соответствие компонент связКОсти исхОцнаго и ? .Од??фип??рован??ОГО иaîáðàæåí? ?.

Таблица соответствия компонент исходного и модифицированного изображений представлена на фиг. 5б, Цифры 1 вписаны лишь в те клетки таблицы, которые соответствуют компонентам связности исхаднага и модифицированного изображений,, для которых существует хотя бы одна пара меток пересечения.

Из анализа этой таблицы видно, что трем компонентам связности Р 1, Р2 и

Р3 соответствует только одна компонента связности модифицированного

1 изображения Р...

Отсюца следует, что после операпии растяжения окном с диаметром, равным 3, Объекты Т1, Т2 и ТЗ сливаются в адин, а слецовательно,между ними расстояние меньше минимально допустимого.

Применение предложенного устройства в системах автоматического распознавания изображений объектов позволит значительно повысить их быстродействие, точность и надежность.

1347087

Формула изобретения

Устройство для селекции признаков при распознавании иэображений объектов, содержащее телевизионный датчик, 5 выход которого подключен к входу формирователя бинарного видеосигнала, первый и второй регистры сдвига, первый блок формирования сигнала начала изображения, первый элемент И, первый 1О блок памяти и первый коммутатор, первый информационный вход которого подключен к выходу первого блока формирования сигнала начала изображения, первый информационный вход которого, соединенный с входом первого регистра сдвига и первым входом первого элемента И, подключен к четвертому информационному входу. первого коммутатора, первый выход первого регистра сдвига соединен с вторыми информационными входами первого коммутатора и первого блока формирования сигнала начала изображения, третий информационный вход которого, соеди25 ненный с третьим информационным входом коммутатора, подключен к второму выходу первого регистра сдвига, выход первого коммутатора соединен с входом второго регистра сдвига, первый и второй выходы которого подключены соответственно к пятому и шестому информационным входам первого коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройст- 35 ва, оно содержит блок задержки, второй блок формирования сигнала начала изображения, второй коммутатор, третий регистр сдвига, первый и второй счетчики, второй и третий элементы И, первый, второй, третий и четвертый элементы НЕ, второй и третий блоки памяти, выход формирователя бинарного видеосигнала соединен с входом блока задержки, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первыми, вторыми и третьими входами второго элемента И, информационными входами второго блока . формирования сигнала начала изображения, четвертым, третьим и вторым входами элемента ИЛИ, а также с вторым, третьим и четвертым информационными входами второго коммутатора, первый информационный вход которого подключен к выходу второго блока формирования сигнала начала изображения пятый и шестой информационные входы второго коммутатора соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего регистра сдвига, вход которого подключен к выходу второго коммутатора, четвертый выход блока задержки соединен с первым входом элемента ИЛИ и входом первого элемента НЕ, выход которого подключен к четвертому входу второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика и входом управления записью-считыванием второго блока памяти, адресные входы которого подключены к выходам первого .счетчика, а информационные входы — соответственно к выходу второго коммутатора и к первому выходу третьего регистра сдвига, пятый выход блока задержки соединен с пятым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого регистра сдвига, первый и второй выходы которого соединены непосредственно, а, третий выход через второй элемент

НŠ— с вторым, третьим и четвертым входами первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика и к входу управления записью-считыванием первого блока памяти, адресные входы которого соединены с выходами второго счетчика, а информационные входы — с выходом первого коммутатора и первым выходом второго регистра сдвига, первый и второй выходы блока задержки через третий и четвертый элементы НЕ, а третий выход блока задержки непосредственно соединены с входами тре-. тьего элемента И, выход которого подключен к входу управления записью" считыванием третьего блока памяти, адресные входы которого соединены с выходом второго коммутатора, а информационный вход третьего блока памяти подключен к выходу первого коммутатора. з 1347 087 4

ra соединен также с вторыми информационными входами блока 15 памяти, Выход элемента И 18 соединен с входом управления записью-считыванием (W/Р) блока 15 памяти и входом счет5 чика 13, выходы которого соединены с адресными входами блока 15 памяти, Выходы коммутаторов 6 и 11 соединены соответственно с информационными (1) и адресными (A) входами блока 16 памяти. Выход элемента И 19 соединен с входом управления записью-считыва-. нием блока 16 памяти, Блок 9 задержки (фиг, 2) состоит из группы 24 линий задержки на строку и группы 25 элементов задержки на время сканирования одного элемента изображения. Число линий и элементов задержки определяется минимально допустимым расстоянием между объектами в контролируемом изображении.

Линии 24 задержки соединены последовательно, т.е. выход предыдущей линии задержки соединен с входом последующей и т.д. Вход первой линии

24-1 задержки соединен с входом первого 25-1 элемента задержки, выход которого соединен с входом второго элемента 25-2 задержки. Выход первой, линии 24-1 задержки соединен также с входом третьего элемента 25-3 задержки, выход которого соединен с входом четвертого элемента 25-4. Выход второй линии 24-2 задержки соединен с входом первого элемента 25-5 задержки, выход которого соединен с входом шестого элемента 25-6 задержки. Вход первой линии 24-1 задержки является

Ф

1входом блока 9 задержки, 40

Выходы с линий и элементов задержки, а также вход первой линии задержки составляют элементы окна. Число линий и элементов задержки определяется размерами выбранного окна. Цент- 4 ральному элементу окна и (фиг. 2а) соответствует выход с элемента 25-3 задержки, который является выходом (3) блока 9. Выход с первого элемента 25-1 задержки является первым выходом блока 9, выход первой линии

24-1 задержки — вторым выходом блока, вход первой линии 24-1 задержки †четвертым выходом. Выходы с остальных элементов задержки и линии 24-2 за55 держки являются пятыми выходами блока 9 задержки.

Блок (4, 10) формирования сигнала начала изображения (фиг. 3) состоит из двух элементов HE 26 и 27, элемен-. та И 28 и счетчика 29. Один вход элемента И 28 и входы элементов HE 26 и

27 являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока формирования сигнала начала изображения.

Элементы НЕ 26 и 27 соединены с входами элемента И 28, выход которого соединен со счетным входом счетчика

29, выходы которого являются выходами блока формирования сигнала начала изображения. Вход установки счетчика в нулевое состояние (Р) является четвертым входом блока формирования сигнала начала изображения, Коммутатор (фиг. 4) состоит из двух элементов HE 30 и 31, первой 32,второй 33, третьей 34 групп элементов 1 и группы 35 элементов ИЛИ, причем число элементов в этих группах равно

jIog>N<(+1 = n, rpe )Iog> N (целая часть числа log N, à N g — максимальное число точек начала в изображении.

Первые, пятые и шестые входы селектора являются п-разрядными, причем х-е (i=1,...,n) разряды этих входов соединены с первыми входами i-х элементов И групп 32-34. Второй вход коммутатора соединен с вторыми входами элементов И группы 33 и входом элемента HE 30, выход которого соединен с вторыми входами элементов И группы

32. Третий вход коммутатора соединен с вторыми входами элементов И группы

34 и входом элемента НЕ 31, выход которого соединен с третьими входами элементов И групп 32 и 33. Четвертый вход коммутатора соединен с четвертыми входами элементов И групп 32-34.

Выходы i-х элементов И групп 32-34 соединены соответственно с первыми, вторыми и третьими входами i-го элемента ИЛИ группы 35.

Устройство для селекции признаков при распознавании изображений объектов работает следующим образом.

Видеосигнал развертки изображения объектов с выхода телевизионного датчика 1 поступает на вход формирователя 2, который квантует его по уровню, Сигнал с уровнем "1" на входе формирователя 2 соответствует сканированию объектов изображения, а с уровнем "0" — фона изображения. Элемент (точка) изображения, которому на выходе формирователя 2 соответствует сигнал с уровнем " 1", будем называть точкой объекта, а точку, которой со5 1347087 ответствует сигнал с уровнем "0" пары точек„ открываются элементы И точкой фона. Значение сигнала в точ- третьей группы 34 и код с второго выходя регистра 12 через элементы ИЛ!Л

35 проходит ня выход коммутатора 11.

В момент сканирования то ек "вязи, т.е. таких, у которых точки Я, д и Я, являются точками объекта, а точкя Л точкой фоня ня Выходе злемента И 18 появляется импульс, по

Центральная точка окна (фиг, 2Я) обо= 10 которому коды меток с выхода коммутатора 11 и первого выхода регистра

12 записываются в блок 15 памяти по адресу, задаваемому счетчиком 13.

Счетчик 13 перед началом анализа кадра изображения устанавливается в ке обоз начим чере з ы (® -.

Сигналы„ снимаемые блоком 9 задержки, соответствуют ярко ти точек изображения в некоторой сго локальной области (окне)„ Точку окна, равноудаленную от граничных, будем называть центральной или центром окна. значена через Й, . Точки Я,, g. и Л будем называть соседними слева„. С помощью блока 10 формирования сигнала начала иэображения,, коммутатора

11 и регистра 12 осуществляется отметка изображения по извес"í :ûì правилам. В соответствии с этими правилами, если точка Й, поПадает на точку начала объекта (на фиг. 5 точки начала помечены буквой Ы ), то ей присваивается метка, равная порядковому номеру этой точки. начала,отсчитываемому от начала сканирования.

Двоичный код этой метки появляется на выходе коммутатора 11, Это достигается тем, что при сканировании очередной точки начала на выходе элемента И 28 появляется импульс„ по которому счетчик 29 блоха l0 изменяет ражение после операции растяжения будем называть модифицированным. свое состояние на +",, До момента гоявления гервой точки начала счетчик 29 сохраняет исходное нулевое состояние, в которое он устанавлива-ется кадровыми синхроимпульсами (КСИ) с одного из выходов телевизионного датчика 1.

Код с выхода блока 10 поступает на первую группу 32 элементов И, которые открываются олько в моменты сканирования точек качала.. С Выходов группы 32 элементов И код проходит на выход коммутатора. 11. Если точкч

Я, и Й соответствуют точкам объекта, а точка Я, - точке фона., то точке Л присваивается метка точки Й и на выходе коммутатора 11 будет код метки точки Я . Это достигается тем„ что при наличии только такой комбинации точек иэображения будут открыты элементы И второй группы 33, на входы которой подается код метки точки Я с первого выхода реги .":.ря

12. Если точки окна Sl., и .й„ попадают на точки объекта, то сканируемой тачке изображения присваивается е метка точки и и код на выходе ком I мутатора 11 соответствует метка точ-EH B> . Это ссТ ВеТсВ тем,, моменты сканирования только такой исходное нулевое состояние импульсами КСИ, подаваемыми íà его вход установки нуля (Р) с одного из выходов телевизионного датчика l.

Таким образом, к моменту окончания сканирования изображения в блоке l5 памяти буде накоплена информация о смежности меток в исходном изображении.

Все сигналы с выхода блока 9 поступают на входы элемента ИЛИ 17, на выходе которого буцет присутствовать сигнал с уровнем "1", если в окно попадает хотя бы одна точка объекта, а следовательно, Осуществляется операция растяжения объектоv. изображения, Так как диаметр окна выбирается равным минимально допустимой Величине расстояния между объектами, то сигнал на выходе элемента ИЛИ 17 соответствует изображению, у которого объекты с расстоянием меньше минимально допустимого будут слиты, ИзобС помощью первого регистра. 3 сдвига, блока 4 формирования сигнала начала изображения, элемента И 5,, коьмутяторя б второго регистра 7 сдвига, счетчика 14 и ..-лемент-.. НЕ 21 осуществляется атм.-TKB и запись смеж ных меток в блок 8 памяти. Принцип отметки TGT жp чтО для исхОдного изображения„ При помощи первого рег .1стОя сдв. .га си! нял с Выходя эле" м=.нта ИЛИ 17 зац рживается на время

+ Т, где Т,. - период строчной раз",::,-..ртки телевизионного датчика а Т— время развертки одного элемента изображения. С первого выхода регистра 3 сдвига снимается сп :=".л задержанный

Относительно входного на " . C ВтоI ,.-го — на Т,, Я с третьего на Т, + T.

1347087 3(айаг.7

1347087

МаараЬеиие сканиро

Составитель Т,Ничипорович

Редактор А.Шандор Техред А. Кравчук

Корректор М.Максимишинец

Заказ 5121/47 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул„ Проектная, 4