Устройство для распознавания прямого края объекта

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для распознавания прямого края объекта в системах обработки изображений. Цель изобретения - повышение достоверности распознавания. В устройство содержащее телевизионный датчик, аналого-цифровой преобразователь, первый блок элементов И, пять сумматоров , шесть блоков умножения, три блока вычитания, блок синхронизации и блок управления,введены блок поворота телевизионного датчика, второй блок элементов И, первый и второй блоки сравнения, первый и второй регистры , четвертьп блок вычитания, шестой сумматор и элемент задержки. Распознавание прямого края объекта состоит из двух этапов. На первом этапе производится грубая оценка местоположения прямого края объекта для устранения неоднозначности, на втором этапе эта оценка уточняется на основе метода наименьших квадратов .1 ил. Ф (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 (11) (51) 4 G 06 К 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕРЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4253682/24-24 (22) 26.03.87 (46) 23.11.88. Бил. ¹- 43 (72) А.H.Сергушичев (53) 68 1.327.12 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 873252, кл. С 06 К 9/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 947882, кл. G 06 К 9/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ

ПРЯМОГО КРАЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к области . автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для распознавания прямого края объекта в системах обработки изображений, Цель изобретения — повышение достоверности распознавания. В устройство содержащее телевизионный датчик, аналого-цифровой преобразователь, первый блок элементов И, пять сумматоров, шесть блоков умножения, три блока вычитания, блок синхронизации и блок управления, введены блок поворота телевизионного датчика, второй блок элементов И, первый и второй блоки сравнения, первый и второй регистры, четвертый блок вычитания, шестой сумматор и элемент задержки.

Распознавание прямого края объекта состоит из двух этапов. На первом этапе производится грубая оценка местоположения прямого края объекта для устранения неоднозначности, на втором этапе эта оценка уточняется на основе метода наименьших квадратов.1 ил.

1 -(3 :163(>

45

И з(>6(>(те t(1!(. от>IОi и т(я к t! в т(>мат!!

t (.". 1! Вt)(111C! !ИТЕЛЬ НОВ T(ЯIIИКЕ И t t()>(((Т бь!ть использовано в устройст>зах обработки изо(>раже ний.

It(!Jlh изобретения. — по!3!и(!(ние дос5 1 ОлеpHocTI p Ictt(!>3н(!ванин

На чертеже grat(a структурная (хема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенньн телевизионный датчик 1, аналого-цифровой преобразователь 2, первый блок 3 элементов

И и первый сумматор 4, второй блок

5 умножения, второй сумматор 6, пятый блок 7 умножения, первый блок 8 умножения, первый блок 9 вычитания, первый блок 10 деления, блок 11 синхронизации, блок 12 y!I pa>3JIe«tm, пятый сумматор 13, четвертый сумматор

14, третий сумматор 15, третий блок

16 умножения, четвертый блок 17 умножения, шестой блок 18 умножения, второй блок 19 деления, первый квадратор 20, второй блок 21 вычитания, 25 второй квадратор 22, третий блок 23 вычитания, выход которого подключен к вторым входам первого 10,и второго 19 блоков деления, блок 24 поворота телевизионного датчика, второй блок элементов И 25, информационный вход которого подклк>чен к выходу первого блока 3 элементов И, шестой сумматор 26, первый блок 27 сравнения, последовательно соединенные первый регистр 28 и второй блок 29 сравнения, выход которого подключен к входу стробированил второго блока элементов И 25, ключ 30, четвертый блок 31 вь>!итания, второй информационный вход которого подключен к выходу первого сумматора 4, а выход — к второму информационному входу ключа 20, элемент 32 задержки, выход которого подключен к входу синхронизации первого (>лока 5 умножения и входам стробирования второго 6, четвертого 14 и пятого 13 сумматоров. Выход синхронмпульсов блока 11 синхронизации подключен к входу синхронизации датчика 1, а выход кадровых гасящих импульсов к входу блока 24. Первый, второй, третий и четвертый входы блока 12 управления подключены соответственно к выходам тактовых, строчных, 55 строчных и квадро>>ых гасящих импульсов блока 11. Первый выход блока 12 подключен к входам стробирования

tIE 3>â(3ãо бл(>ка 3 элементов 31, первого !! tttf3CT(>I 26 (у1>M(t I оров t>TAp((tt выход — к входу элементов 32 задержки и входу стробирования четвертого блока 31 вь(читания, третий выход к входу стробирования третьего сумматора 15, четвертый выход — к входам синхронизации первого 8, третьего 16, четвертого 17, пятого 7 и шестого 18 блоков умножения.и входу стробирования первого. блока 27 сравнения, пятый выход — к входам синхронизации первого 10 и второго 19 блоков деления, шестой выход — к входу сброса сумматора 4, седьмой выход — к входам второго 6, третьего

15, четвертого 14, пятого 13 и шестого 26 сумматоров, восьмой выход— к вторым входам четвертого 17 и шестого 18 блоков умножения, девятый выход — к входу первого квадратора

20, информационному входу пятого сумматора 13, к второму входу второго блока 29 сравнения и к первому информационному входу первого блока 5 умножения, второй информационный вход которого подключен к выходу ключа 30 °

Выход пятого сумматора 13 подключен к вторым входам первого о и третьего 16 блоков умножения. Первый информационный вход блока 31 вычитания подключен к выходу второго регистра 33.

Устройство работает следующим образом.

Работу предлагаемого устройства можно разделить на два этапа. На первом этапе производится грубая оценка местоположения прямого края объекта для разрешения неоднозначности, на втором этапе эта оценка уточняется на основе метода. наименьших квадратов.

На первом этапе при помощи блока

24 телевизионный датчик 1 поворачио вается на 90 относительно его основного положения. В интересующей нас области телевизионного изображения выбирается HPKOTOpbIH фрагмент из и х п растровых элементов.

В выбранном фрагменте координаты точек, принадлежащие прямому краю объекта, связаны линейной зависимостью У=КХ+В, однако тангенс угла наклона К и свободный член В при этом неизвестны и подлежат определению. В блок 12 управления заносится информация о размерах п х и фраг35

50! /! l! 1

lft нт;1 и ко!)1)IIIIII;I г;1 .. !) I,! II

B(>l () ll(рх<1е1 <. у1 !1(1 фр»1 мент» отll<)I ительно систем координат, снязянн )й с телевизионным растром, в котор<)й

5 ось ординат направлена вдоль няпр<1нления строчной развертки, а ось абсцисс — перпендикулярно н»прявпению строчной развертки. В первый регистр 28 в двоичном коде заносится информация Х =- 1, соответствующая номеру первой строки анализируемого фрагмента. Во второй регистр 33 в двоичном коде заносится информация (и+1) ° Ключ 30 H»xopHTcR В состоянии 15 при котором к входу второго сумматора 6 подключен выход первого сум— матора 4. Телевизионный датчик 1 в соответствии с синхроимпульсами, поступающими с блока 11 синхронизации, формирует телевизионное изображение.

Аналого-цифровой преобразователь 2 квантует сигнал с выхода датчика 1 на два уровня "0 и 1! . Одновременно тактовые и строчные синхроимпуль- 25 сы с блока 11 поступают на первый и второй входы соответственно блока 12, в котором производится их раздельный подсчет. Как только количество строчных импульсов становится рав- 1п ным коду сигнала Х„ „, на девятом выходе блока 12 в двоичном коде формируется сигнал, соответствующий величине Х" =1. Нри этом на выходе второго блока 29 сравнения вырабатывается сигнал стробирования второго блока элементов И 25, разрешающий прохождение сигнала с выхода первого блока 3 элементов И на информационный вход шестого сумматора

26. Как только количество подсчитанных тактовых импульсов в блоке 12 сравняется с Y„ „ при наличии в нем сигнала Х"= 1, тактовые импульсы через первый выход блока 12 начинают поступать на входы стробирования первого блока 3 элементов И, первого

4 и шестого 26 сумматоров, Тактовые импульсы разрешают суммирование сигналов с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 в первом 4 и шестом 26 сумматорах. Как только количество тактовых импульсов превысит величину (У,, „ +п), блок 12 запрещает прохождение тактовых импульсов на

55 блок 3 элементов и и и(рв(п11 4 и шес- той 26 сумматоры. При этом суммирование сигналов изобр;1жения вдоль первой строки прекращ»(Tcsl и в сумматоp;Ix 4 н 26 буд(.т пах<)1(пт1 ся н(1 кон.<1гвный спгll»л 1 . !!(1копленн(41 сигнал У"

I I

cc)x1);IIlsI(я II шестом сумматоре 26 до I c)III(;I кадр», я сумматор 4 сбрясыня(. Tt я но(ле (уммнронянпя В каждой строке по < нгн»лу с шестого выходя блок» 12. Строчные импульсы продолжают поступать на блок 12, в сооТ ветствин с которыми на девятом ныходе его формируются в двоичном коде сигналы, соответствующие номеру строки в фрагменте Х = 2,3,...,n до тех пор пока количество строчных импульсов «е превысит величш(у (Х + нсч

4 аналогично тому,как это происходило в первой строке, формируются сигналы соответственно У», У„,...,У

1!осле того, как в сумматоре 4 сформируется сигнал Y„, в первом блоке 27 сравнения по сигналу стробиронания с четвертого выходя блока !2 сравниваются коды сигналов с выходов первого 4 и шестого 26 сумматоров, т.е. У» и Y Если У» ) Y„" то сигнал, формируемый на выходе первого блока 27 сравнения, оставляет ключ

30 в исходном состоянии. При этом к входу сумматора 6 подключен выход первого сумматора 4. Если Y, Y то сигнал, формируемый на выходе первого блока 27 сравнения переводит ключ 30 в противоположное состояние, При этом к входу второго сумматора

6 подключается выход четвертого блока 31 вычитания. По кадровому гасящему импульсу с выхода блока 11 синхронизации блок 24 поворачивает телевизионный датчик 1 в основное положение, ня седьмом выходе блока 12 формируется сигнал сброса вт орого 6, третьего 15, четвертого 14, пятого

13 и шестого 26 сумматоров, а в блок

l %

12 вместо Х„ „ и У„ заносится ин- -. формация о координатах Х „ „ и У„ „ левого верхнего угля выбранного фрагмента, относител1 но связанная с телевизионным растром системы координат.

На этом первый этап работы устройства заканчивается. !!я втором этапе телевизионный дат» чик 1 в соотнетст1пп(с синхроимпульсами, nnc Tyfl»I )II(»i III с блок» 11 синхрониз»цни, t!)<)p (II!)yt!т т(левизионное изобр»жение. Ан». «1 о-1ц«! роной преобразов 1тель 2 кв»!ITót . г сигнал с выхода д

It <1

39636

10

5 14

1t I I

1, 0 ";повременно тактовые и строчные спнхроимпульсы с блока 11 поступают ва первый и второй входы соответственно блока 12, в котором производится их раздельный подсчет.

Как только количество строчных импульсов становится равным Х на науч « .девятом выходе блока 12 с частотой строчной развертки начинают формироваться сигналы Х = 1,2, °...п до тех пор, пока количество строчных импульсов не превысит величину (Х + н ч

+n) . При Х О, как только количество подсчитанных тактовых импульсов в блоке 12 сравняется с Y„тактовые импульсы через первый выход блока 12 начинают поступать на входы стробирования первого блока 3 элементов И и первого сумматора 4. Тактовые импульсы разрешают прохождение сигнала с аналого-цифрового преобразователя

2 через первый блок 3 элементов И и суммирования его в сумматоре 4. Как только количество тактовых импульсов превысит величину (v +п), блок 12 запрещает прохождение тактовых импульсов на блок 3 и суматор 4. В этот! момент времени для определенной строки фрагмента с номером Х в первом сумматоре 4 находится соответствую1ций накопленный вдоль строки сигнал

Y„. 1Io сигналу стробирования с второго выхода блока 12 в четвертом блоке 31 вычитания вычисляется разность кодов сигналов с выходов перного сумматора 4 и второго регистра 33, т.е. для Х = 1,2,...,п формируется код сигнала соответственно п+1-У,, n+1-У....., n+1-У, Таким образом, к этому моменту времени на первый информационный вход ключа 30 поступает сигнал У,, а на второй информационный вход — сигнал (и+1-У ).

В зависимости от сигнала, поступающего на управляющий вход ключа 30 с выхода первого блока 27 сравнения, ключ 30 подает на вход второго сумматора 6 либо код сигнала Y либо (и+1-Y ). Для обоих сигналов функции и взаимодействие блоков 5-23, а также элемента 32 задержки одинаковы.

Для определенности рассмотрим случай, когда на вход второго сумматора

Ь поступает код сигнала (п+1-Y ).

Первый квадратор 20 возводит в кнадрат код сигнала Х с девятого выхода блока 12, т.е вычисляет Х (Х=1,2,...

° ...и). По сиг1!алу с второго выхода блока 12, задержанному в эл.мент. 32 задержки на время выпол!!е1!1!1! оп рации вычитания в блоке . 31, второй сумматор 6 вычисляет сумму значений, кодов сигналов (и+1-Y .), т. е. и n+1-Y ) четвертый сумматор 14 выг х=л и

> г числяет сумму значений Х, т.е. Х, «=! пятый сумматор 13 вычисляет сумму и значений Х, т.е. X, второй блок

«-1

5 умножвния выполняет операцию перемножения (n+1 Y„) на .Х, т. е, формирует 1 (n+1-У„), 2 (n+1 У„ ),..., (n+

+1-Y ) .n. По сигналу с шестого выхода блока 12 сбрасывается первый сумматор 4. По сигналу с третьего выхода

20 блока 12 третий сумматор 15 вычисляет сумму значений (и+1-У„) Х т.е. и (n+1-У„) .Х. По сигналу с четХ= 1. вертого выхода блока 12 первый блок

25 8 умножения выполняет операцию перемножения кодов сигналов с выходов второго 6 и пятого 13 сумматоров, tl и т.е. формирует Х (n+1)-Y.), Х=! Х к

30 третий блок 16 умножения выполняет операцию перемножения кодов сигналов с выходов третьего. 15 и пятого 13

II сумматоров, т. е. формирует - Х х и

«=! к(п+1-Y„) .Я Х, четвертый блок 17

x=! умножения выполняет операцию перемножения кодов сигналов с выхода четвертого сумматора 14 и с восьмого выхода блока 12, т.е. формирует

40 и

n X, пятый блок 7 умножения выХ а 1 полняет операцию перемножения кодов сигналов с выходов второго и четвертого 14 сумматоров, т. е. формирует

45 n и .Я Х . (n+1-У„), шесток блок

x= 1 К= 1

18 умножения выполняет операцию пере. множения кодов сигналов с выхода третьего сумматора 15 и с восьмого выхода блока 12, т.е. формирует п Х (п+1-Y ). .Квадратор 22 возх= водит в квадрат сигнал с выхода mrтого сумматора 13, т. е. вычисляет и (-:. Х) . Первый блок 9 вычитания

Ъ =

» формирует код сигнала, соответствующиеЪ

1I i396

Второй блок 21 вычитания формирует и, 5 код сигнала, соответствующий Х х

x=л

VI и t1

«;Я (n+1-К„) —. О X(n+1-К„) Х. х=л Х= I «=л

Третий блок 23 вычитания формирует код сигнала, соответствующий и и — г а

n Х-(„0 Х ) . По сигналу с х=л к=л пятого выхода блока 12 блок 10 деления выполняет операцию деления кода сигнала с выхода первого блока 9 вы15.К, (и+1-Y ) х- л х п. Х (n+1-Y )-.Е. Х

К вЂ”вЂ” к и и, x -(Х) х=л и г и и

-== Х,", (и+1- „)-

Х= к=л

Х(п+1-Y ), К Х х „л и х -( х= t и

n . х=л

Х)

При других соотношениях между дующие значения параметров К и В:

Y " "и Y+ устройство формирует слел

30 . п Х Y„- Х У> к=л х= л п г и г и, х -(x) к= л х=л

2 и и

X - Y„- .3.:Х Х х=ч Х х 4 к=л. и п.-Я Х -(К Х) к= л х л телевизионный датчик, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого под45 ключен к информационному входу первого блока элементов И, выход которого соединен с информационным входом первого сумматора, второй сумматор, выход которого подключен к первым информационным входам neyaoro H naтого блоков умножения, выход первого блока умножения. соединен с первым информационным входом первого блока вычитания, выход которого подключен к первому инфоРмационному входу первого блока деления, второй информационный вход которого соединен с вторым информационным входом второго блока деления и с выходом третьего 1 и и

n (1-У ) Х--, Х (и+1-У ).

1= 1 к= л х= л

Приведение устройства в начальное положение производится по сигналу сброса, формируемому блоком

12 на седьмом выходе по кадровому гасящему сигналу с блока 11 синхронизации. Процесс распознавания прямого края объекта заканчивается.

Предлагаемое устройство при вычислении параметров К и В обеспечивает такую же точность, как и известное. Однако,за счет включения новых блоков и связей предлагаемое уст» ройство, в отличие от известного, обеспечивает однозначное распознава ние прямого края объекта.

Формула и з обретения

Устройство для распознавания прямого края о&ьекта, содержащее

36 8 читания на код сигнала с выхода третьего блока 23 вычитания, т. е. вычисляет тангенс угла наклона К прямого края объекта в выбранной системе координат, блок деления 1О выполняет операцию деления кода сигнала с выхода второго блока 21 вычитания на код сигнала с выхода третьего блока 23 вычитания, т.е. вычисляет свободный член В. Таким образом, для случая, когда суммарный сигнал У< в первом столбце выбранного фрагмента меньше суммарного сигнала У„ в последнем столбце выбранного фрагмента, устройство формирует следующие значения параметров К и В:

<>

1(б 1 блока вь>Hитлння, второй 6лок умножения вых<)д rc<>Topol o подк>н >чен к ииному >!ходу .третьего суммлтора, выход которого соединен с первым информлционнь!м входом третьего блока умножения, вьгход которого подключен к первому информационному входу второго блока вичитяния, виход которого соединен с первым ин— формационным входом второго блока деления, первый квядрлтор, выход которого подключе!! к информационному входу четвертого сумматора, вы— ход которого соединен с вторым информационным входом пятого блока умножения и первым информационнч!м входом четвертого блока умножения, выход которого подключен к первому информационному входу третьего блока вычитания, пятый сумматор, выход которого соединен с информационным входом второго квлдратора, выход которого подключен к второму информационному входу третьего блока вычитания, выход пятого блока умножения соеди— нен с вторым информационным входом второго блока вычитания, шестой блок умножения, первый информационным вход которого подключен к выходу третьего сумматора, а выход — к второму информационному входу первого блока вычитания, блок синхронизации, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с входами тактовых, строчных, строчных гасящих и кадровых гасящих

I импульсов блока управления, первый выход которого подключен к стробирующим входам первого блока элементов И и первого сумматора, третий выход — к стробирующему входу третьего сумматора, четвертый виход — к синхронизирующим входам первого, третьего, четвертого, пятого и шестого блоков умножения, пятый выход к синхронизирующим входам первого и второго блоков деления, шестой выход — к сбросовому входу первого сумматора, седьмой выход — к сбросовым входам второго, третьего, четвертогс, пятого и шестого сумматоров, восьмой выход — к вторым информационным входам четвертого и шес— того блоков умножения, девятый выход — к входу пер!зого квлдрлторл, информационному входу пятого сумматора и к первому информационн< му вхолч BT<>pol блока умножения, Второй

<1!> 36 и и<1><.> 1) > !а цн О н и!4@ в х 1>б Ic c> T <7 p o I < < ) p,< I r r

Hpll с инфОрмацноннь!!! ВхОдОм BT<>por o суммат орл, БихОд rrsr T<>r О сум! 1н !м

5 вхОдлм п(зpBBI c> и третьегО 6,!Оков умножения и входу второго квадрлтора, пятый выход блока синхронизации соединен с синхр<1низирующим входом телевизионного датчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности распознавания, оно содержит блок поворота телевизионного датчика, второй блок элемента И, первый и второй 6>локи сравнения, первый и второй регистры, ключ, четвертый блок вычитания, шестой сумматор и элемент задержки, вход которого подключен к второму

Br1zoIry 6s1o1ca управления, а вь!Ход к синхронизирук>щему входу второго блока умножения и стробирующим входам второго, четвертого и пятого сумматоров, выход первого сумматора

25 соединен с первым информационным входом ключа и вторыми информационными входами первого блока сравнения и чет>зертого блока вычитания, первый информационный вход которого подключен к выходу второго регистра, второй информационный вход — к выходу первого сумматора, стробирующий вход . к второму выходу блока упра>зления, л Выход — к второму информационнному входу ключа, управляющз1й вход кото35 рого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход — с информационным входом второго сумматора и вторым информационным входом второго

40 блока умножения, стробирующий вход первого блока сравнения подключен к четвертому выходу блока управления, а первый информационный вход — к вьг ходу шестого сумматора, стробирующий

45 вход которого соединен с первым выходом блока управления, сбросовый вход — с седьмз.пм выходом блока управления, а информационный 1зход— с выходом второго блока элементов

И, информационный вход которого подключен к выходу первого блока элементов И, а стробирующий вход — к выходу второго блока сравнения, первый информационный вход которого соединен с выходом первого регистра, 55 а второй информационный вход — с девятым выходом блока управления, четвертый выход блока синхронизации подключен к управляющему входу блока

I! 14! 391) 3Г) У?

11О11()р!)Т» TPIIОIIII. Ill(!II II()1 !) ДЯТ !!!f1 3 > 1311 пят! 11! Hl!ХО)l блОк» cHIIxpoHHBBQHH coP

ХОД КО OPOE O .()f ÄIIIIOH С У11!) 1ВЛ)1К)1!(1!М дипел с с1!13хр!)13изирующ!Зм входом тевходом телевизионног<) датчика, а левизиО1!1!Ог О датчика.

Составитель Т.Ничипорович

Техред M.Ходанич Корректор Э.Лончакова

Редактор Л.Гратилло

Заказ 6080/50 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 13осква, Ж-35,.Раушская наб., д, 4/5

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