Устройство для центрирования изображений

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной технике и может быть использовано для обработки изображений в системах управления , наведения и слежения, а также в системах обработки визуальной информации роботов. Цель изобретения - упрощение устройства и повьшение быстродействия. Указанная цель достигается в устройстве для центрирования изображений, содержащем блок определения координат центра тяжести изображения и блок управления , тем, что оно содержит светоделительный блок, выход которого оптически связан с выходом блока проецирования , а выходы оптически связаны с входами блоков определения координат центра тяжести изображения , каждый из которых содержит дифференциальный усилитель и оптически связанные оптический фильтр с линейным коэффициентом пропускания, оптический преобразователь, вьтолненный в виде двух пирамидальных фоконов, и фотоприемники, выходы которых подключены к входам дифференциального усилителя, выходы дифференциальных усилителей блоков определения координат центра тяжести изображения подключены к входам сигналов рассогласования блока управления , выходы которого соединены с управляющими входами блока проецирования . 3 ил. с tS л САЭ 00 сд О1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (111 (11 4 С 06 К 11/00 фс "(" " Н (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3975513/24-24 (22) 14. 11. 85 (46) 15.03.88. Бюл. Ф 10 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.П. Кожемяко, А.Т. Теренчук, В.Г. Красиленко и ..М.В. Кармалита (53) 681.327.12(088.8) (56) Известия вузов. Приборостроение, 1983 т. 26, В 12, с. 71-75.

Шибанов Г.П. Распознавание в системах автоконтроля. М.: Машиностроение, 1973, с. 144-145. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРИРОВАНИЯ

ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной технике и может быть использовано для обработки изображений в системах управления, наведения и слежения, а также в системах обработки визуальной информации роботов. Цель изобретения — упрощение устройства и повышение быстродействия. Указанная цель достигается в устройстве для центрирования изображений, содержащем блок определения координат центра тяжести изображения и блок управления, тем, что оно содержит светоделительный блок, выход которого оптически связан с выходом блока проецирования, а выходы оптически связаны с входами блоков определения координат центра тяжести иэображения, каждый из которых содержит дифференциальный усилитель и оптически связанные оптический фильтр с линейным коэффициентом пропускания, оптический преобразователь, выполненный в виде двух пирамидальных фоконов, и фотоприемники, выходы которых подключены к входам дифференциального усилителя, выходы дифференциальных усилителей блоков определения координат центра тяжести изображения подключены к входам сигналов рассогласования блока управления, выходы которого соединены с управляющими входами блока проецирования. 3 ил.

1381551 выходы фс топриемникон 6,, и Ь, соелинень< соответственно к неинвертиР,-с«««им и инвертирующим входами дифференциального усилителя 7,, а н блоке 3 выходы фотоприемников Ь и

2 2-<

6, соединены соотнетстнен««о с неинвертирующим и иннертирующи« входами дифференциального усилителя 7

ыходьi дифференциальных усилиге,«ей и 7, являются выходами блоков и 3 соответственно. Выходы г дифференциальных усилителей 7, и подключены к входам рассоглас сования блока 8 управления. Опт:-.— ческие элементы (светс«делител«:««ая призма, оптические фильтры, оптические преобразовате.«и) расположены таким образом, что их системы координат совпадают с системой координат связанной с полем зрения, 1

Устройство работа<-; следующим образом.

Подлежащее обработке изображение с распределением яркости В 25 (х,у) воспринимается блоком 1,который формирует световой лоток с распределением интенсивности В (:;,у) по его сечению. С выхода блока 1 световой поток поступает на вход светоделительного блока 2, где разделяется на два потока с распределениями интенсивности В, (х,у) и В (х,у).

1«ервый из этих потоков поступает н блок 3, формирования сигналов статических моментов изображения относительно оси ОУ, а второй — в блок 3 формирования сигналов статических моментон изображения относительно оси

ОХ. В блоке 3< световой поток В (х,y) проходит через оптический фильтр 4<, коэффициент пропускания которого зависит от координаты Х по закону

К, = <

=- < I Xl (график зависимости представлен на фиг. 2о). В результате прохождения световых потоков через онтические фильтры осуществлено умножение распределения яркости обрабатываемого иэображения на линейные

55 функции координат. Изображения

В ° (х,у) и В<(х,у) занимают в своих блоках то же положение относительно системы координат, что и входное изображение В(х,у). В блоке 3.< световой поток В,(x,у) поступает на вход«<у., апертуру и«-еобразователя а в <;ë".oêe 3„ светогой поток В ЕХ.У) поступает на входную апертуру «1реобРазователя 5 . 31 с-.ет описанного с1 Роения блоков фоконов и их оптических свойств на в-;ходе перво-, n ппеобразователя, «.оэникаeт световое пятно, яркость которого равна интегральной яркости по. Уг«лоскости

Х . О, а на нь«ходс второго преобразователя — световое пя " o, яркость которого ранна инте« ральной яркости «1олчплоскости Х О. Аналогич«<о яркость снегового пятна «!а выходе первогс фо;cH„-, прес:брасово геля 5 равна инте« ральной яркс c r«< полуплосl;ocти У О, а на выходе второго фокона преобразователя 5„— интегральl!Ol! ЯРКОСтн Пс«ЛУ 2«ОС KOC rl1 У О.

Световые сигнялы с первого и второго выходов преобразователя 5 «1оступают на оптические входы фс тсприемнико«; Ь,, и Ь< „соответственно, а с первого и второго выходов преобразователя 5 < — «<а вхоль«фоториемникон «i,, и 6 -, соотнет,.твенно.

Фотоприемники 6<,, Ь, 6„преобразуют по <щупающие на иу входы световые сигналы в электрические напряжения, причем характеристики преобра-<ования фотопр«емников

6 и 6 блока 3 идентичны и ха<- < < — 2 < рактеристики преобразонз;ия фотоприемников 6 < и Ь . бл ..ка 3 также иден-.ичны. В блоке 3, определения координат центра тяжести изображения относительно оси ОУ напряжение с выхода фотог « ««емн«<ка Ь,, поступает на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 7,, а с выхода фотоприемника 6< 2 — на его инвертирующий вход,. В блоке 3 определе2 ния координат центра тяжести изображения относительно оси ОХ напряжение с выхода фотоприемника 6„ < поступает на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 72, а с выхода фотоприемника 6 — на его инвертирующий вход. При этом на выходе дифференциального усилителя 7, формируется напряжение U,, а на ныходе дифференциального усилителя 7

2 напряжение П . Напряжения U< и П с выходов дифференциальных усигителей поступают на входы рассогласования блока 8 управления, который фс.р1381551 мирует управляющие сигналы, под действием которых осуществляется сдвиг изображения относительно системы координат таким образом, чтобы уравнять интегральные яркости (моменты инерции) I-x и 1+х в полуплоскостях

Х а О и Х > О, 1-v и 1+у в полуплоскостях У -0 и Ут О, т.е. до такого состояния, при котором напряжения

U u U на выходах дифференциаль2 ных усилителей 7, и 7г становятся равными нулю. Если выходное напряжение усилителя 7 положительно (U

I 1

+U ), то изображение сдвигается в положительном направлении оси ОХ, а в противном случае (U = -U ) — в

1 в отрицательном направлении. Когда выходное напряжение усилителя 7> положительно (U2 = +Uä), сдвиг изображения происходит в положительном направлении оси ОУ, и наоборот в противном случае (U = -U ). После того как центрирование иэображения выполнено, всякое смещение иэображения на входе приводит к появлению напряжения на выходах усилителей 7 7 вследствие возникновения ненулевой разности интегральных яркостей в полуплоскостях), в результате чего

1 блок 8 управления формирует управляющие сигналы, под действием которых осуществляется сдвиг иэображения, который компенсирует исходное смещение, т.е. устройство следит эа положением центра тяжести изображе- ния. Центрирование, используемое в .данном способе, инвариантно по отношению к преобразованиям изображения, так как всегда находится центр тяжести изображения. Кроме того, любые преобразования иэображения, не вызывающие смещения центра тяжести (например, масштабирование, поворот вокруг центра), не приводят к появлению управляющих сигналов в устройстве.

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Устройство для центрирования изображений, содержащее блок проецирования, блоки формирования сигналов статических моментов изображений и блок управления, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения быстродействия, оно содержит светоделительный эц блок, выход которого оптически связан с выходом блока проецирования, а выходы оптически связаны с входами блоков формирования сигналов статических моментов изображений, 35 каждый из которых содержит дифференциальный усилитель и оптически связанные оптический фильтр с линейным коэффициентом пропускания, оптический преобразователь, выполненный в виде двух пирамидальных фоконов, и фотоприемники, выходы которых подключены к входам дифференциального усилителя, выходы дифференциальных усилителей блоков формирования сиг35 налов статических моментов изображений подключены к входам сигналов рассогласования блока управления, выходы которого соединены с управляющими входами блока проецирования.

1381551 ф4сГ g й

Составитель Т. Ничипорович

Техред М.Ходанич Корректор О. Кундрик

Редактор А. Огар

Заказ 1186/47 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4