Устройство для селекции изображений объектов

 

Изобретение относится к технике прикладного телевидения и может быть использовано, например, в телевизионных распознающих системах для обработки изображений множества малоразмерных объектов. Цель изобретения - расширение области применения за счет одновременной селекции изображений нескольких малоразмерных объектов. Поставленная цель достигается за счет введения в устройство блока 4 элементов И, двух преобразователей кода 6 и 9, второго блока 8 логического сложения, блока 13 управления и определенных связей между блоками устройства, что позволяет осуществить циклическую поэтапную обработку исходного телевизионного изображения. В основе циклической обработки телевизионного изображения лежит принцип сжатия изображения малоразмерных объектов раздельно по строкам и столбцам многоэлементной апертуры с последующим логическим перемножением результатов обработки. Применение данного принципа позволяет осуществить выделение центров одновременно от нескольких изображений объектов, попавших в зону сканирующей многоэлементной апертуры. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5р 4 G 06 К 9/00 -. ЕОВЗН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4275585/24-24 (22) 01.07.87 (46) 15.1 1.89. Бюл. № 42 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) И.В.Гробов, В.Л.Дмитриенко и Е .Я.Курьянович (53) 681.327.12(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1196918, кл. G 06 К 9/46, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1010630, кл. G 06 К 9/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЬЕКТОВ (57) Изобретение относится к технике прикладного телевидения и может быть использовано, например, в телевизионных распознающих системах для обработки изображений множества малоразмерных объектов. Цель изобретения — расширение области применения за счет одновременной селекции изоб„„Я0„„1522253 А 1

2 ражений нескольких малоразмерных объектов. Поставленная цель достигается за счет введения в устройство блока 4 элементов И, двух пре" образователей 6 и 9 кода, второго блока 8 логического сложения, блока 13 управления и определенных свя-. зей между блоками устройства, что позволяет осуществить циклическую поэтапную обработку исходного телевизионного изображения. В основе циклической обработки телевизионного изображения лежит принцип сжатия изображения малоразмерных объектов раздельно па строкам и столбцам многоэлементной апертуры с последующим логическим перемножением результатов обработки. Применение данного принципа позволяет осуществить выделение центров одновременно от нескольких изображений объектов, попавших в зону сканирующей многоэлементной апертуры. 1 s.п., ф-лы, 4 ил.

1522?53

Изобретение относится к технике нрикладного телевидения и может быть использовано, например, в телевизионных распознающих системах для

5 обработки изображений множества малоразмерных объектов, Цель изобретения — расширение области применения за счет одновременной селекции изображений нескольких малоразмерных объектов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для селекции изображений объектов; на фиг, 2— функциональная схема блока управле- 15 ния; на фиг. 3 — пример поэтапной логической обработки исходного телевизионного иэображения в зоне сканирующей многоэлементной апертуры; на фиг. 4 — пример выполнения элемен- 20 тарной ячейки преобразователя кода.

Устройство (фиг. 1) содержит телевизионный датчик 1, бинарный квантователь 2, блок 3 элементов задержки, блок 4 элементов И, первый блок 25

5 логического сложения, первый преобразователь 6 кода, первый блок 7 регистров, второй блок 8 логического сложения, второй преобразователь 9 кода, второй блок 10 регистров, блок 30

11 логического умножения, синхрогенератор 12 и блок 13 управления.

Блок 13 управления (фиг. 2) содержит счетчик 14 первый элемент

И 15, первый элемент НЕ 16, второй

17 и третий 18 элементы И, первый

19 и второй 20 элементы ИЛИ, первый

21 и второй 22 триггеры, дешифратор 23, второй 24, третий 25 и четвертый 26 элементы НЕ.

Устройство работает следующим образом.

Изображение наблюдаемой сцены поэлементно преобразуется телевизионным датчиком 1 в электрический

4х сигнал, который подвергается затем двухуровневому квантованию в бинар-. ном квантователе 2 таким образом, что видеосигнал от изображений объек-тов принимает значение 1, а от

И It фона — "0". Сигнал с выхода бинарного квантователя 2 подается на блок

3 элем" íòîâ задержки, где формиру. ется M> N сигналов апертуры (в рассмотренном на фиг. 3 случае М = N =

9). Блок 3 представляет собой на55 бор из последовательно соединонных

M линий задержек на строку, на выходе каждой из которых расположена ячейка из N линий задержек н» эле мент.

Размер сформированной многоэл« ментной апертуры (МА) определяет класс обрабатываемых изображений объектов, так как размеры изображения максимального объекта не должны превышать размеров MA.

С выхода блока 3 элементов задержки сигналы поступают на блок 4 элементов И, через который сигналы MA поступают на два канала логической обработки. Блок 4 состоит из М 11 двухвходовых логических элементов

И, на один вход которых подаются соответствующие информационные сиг1 налы--с блока 3 элементов задержки, а н а другой — унр а в л яющий сигнал с блока 13 управления, с приходом которого входная информация поступает на выходы блока 4 элементов И.

Сигналы MA с выходом блока 4 поступают на идентичные по структуре первый и второй каналы логической обработки, где происходит цилиндрическая поэтапная логическая обработка телевизионного иэображения раздельно по строкам и.столбцам MA. В первом канале логической обработки осуществляется обработка изображения в М строках, во втором — в N столбцах. В каждой строке и столбце содержится фрагмент исходного телевизионного изображения (фиг, 3).

Обработка фрагмента изображения в зоне MA должна быть осуществлена за время сканирования одного элемента изображения Т . Циклическая обработка иэображения осуществляется поэтапно путем разбиения интервала Т на К временных интервалов, в первом из которых сигналы поступают на входы каналов логической обработки, а в последующих (К-1) интервалах осуществляется циклическая поэтапная обработка изображения, Тактовая частота для циклической обработки изображения равна:

F tt где F — частота разложения одного

3 элемента изображения.

Так как оба канала логической обработки идентичны по структуре, то их работу рассмотрим на примере одного из них, например первого канала логической обработки.

522253

6 тичных по структуре элементарных ячеек, каждая из которых предназначена для преобразования сигналов одной строки. Один из вариантов функ5 циональной схемы элементарной ячейки приведен на фиг. 4. Схема реализована с помощью логических элементов И, ИЛИ и НЕ.

1О

Операция преобразования сигналов

MA элементарной ячейкой на этапах циклической обработки описывается уравнениями: а + а

Ь„=a

I а,. а3

Ъ = а,. а3 а» а9 а3 а а у а4»

bý aò а> а4 + a< аз a4 + aý a4

4 а5 а5 а4 a5 а 5

Ь =а4 а4 а5 a6 + a5 а6

Ь6 — а5 а . а1 + ag аg aq + ай а8»

= agа, а8+а

+ а1 а8 ау1

a8 ау + а1 а8 ау+ а8 аз

9 8 а9» где а; — сигналы на входе, а д -— сигналы на выходе элементарной ячейки.

В зависимости от того, в каком из преобразователей кода (6 или 9) расположена элементарная ячейка, а, 1 .и b, принимают значения соответствующих сигналов строк или столбцов NA.

Преобразование сигналов в первом преобразователе 6 кода осуществляется только после прихода управляющего сигнала с блока 13 управления, причем с появлением данного сигнала управляющий сигнал на втором входе блока 4 элементов И отключается и информация об исходном изображе- нии не поступает на первый вход первого блока 5 логического сложения, Сущность преобразования изображения может быть пояснена с помощью фиг. 3.

Обработка сигналов в элементарных ячейках осуществляется параллельно и по единому алгоритму сжати я.

Данный алгоритм заключается в том, что на каждом циклическом этапе обработки "сжигаются" крайние.элемен-.

Сигналы М строк MA с выходов блока 4 элементов И поступают на первый преобразователь 6 када через первый блок 5 логического сложения, который состоит из N» N двухвходовых логических элементов ИЛИ, на один вход которых подаются соответствующие исходные сигналы M строк NA а на другой — эти же сигналы, но после преобразования на предыдущем этапе обработки в первом преобразователе

6 кода, который состоит из N иденЗО ты изображения объекта в каждой строке (например, этап 1 на фиг. Зб) и в каждом столбце (например, этап 1 на фиг. Зв). Точками отмечены элементы, сожженные на данном этапе, а "1." — оставшиеся возбужденные элементы изображения, которые передаются на следующий этап обработки.

Таким образом, при обработке строки (столбца), содержащей три или

4р более рядом стоящих возбужденных элемента, за время одного этапа "сжигаются" только крайние возбужденные элементы с обеих сторон строки (столбца).

45 Если строка (столбец) содержит два рядом стоящих возбужденных элемента, то за время одного этапа "сжигается" только один правый элемент, т.е. приоритет в определении центра

5О отдается левому из двух элементов (на фиг. Зб, 7-я строка, на фиг. Зв

9-й. столбец).

Из описания алгоритма обработки видно, что количество этапов обработки определяется размерами сканирующей MA и может быть описано выражениями:

1522253

N- l

N — нечетное в строчном направлении;

N — четное

М-1

M — - нечетное в кадровом направлении;

М

M — - четное.

Таким образом, в результате такого преобразования в первом 6 и втором

9 преобразователях кода получаем соответственно вертикальный и горизонтальный ".скелет" всех изолированных объектов, попавших в зону сканирующей MA.

По выполнении (К-1) этапов обработки сигнала с выхода преобразо- . вателей 6 и 9 кода по команде блока

13 управления записываются в блоки регистров (7, 10) и одновременно поступают в блок ll логического ум-! ножения, который состоит из M

Согласованная работа блоков 4, 6, 7, 9 и 10 устройства осуществляется с помощью сигналов, вырабатываемых в блоке 13 управления.

Блок 13 управления (фиг. 2) представляет собой управляющий автомат с "жесткой" логикой, вырабатывающий распределенные во времени управля,ющие сигналы. Логика работы блока обусловлена алгоритмом работы устройства в целом.

На вход блока 13 управления поступают тактовые импульсы с частотой F

В исходном состоянии на выходе четвертого элемента НЕ 26 формируется единичный сигнал, который поступает на второй вход второго эле50 мента ИЛИ 20.

С приходом первого тактового импульса, поступающего с синхрогенератора 12, .происходит смена состояний второго триггера 22, которая приводит к появлению единичного сигнала на первом выходе блока 13 управления. Даннь1й сигнал поступает на второй вход первого элемента ИЛИ 19 и на управляющий вход блока 4 элементов И, открывая последний.

С приходом второго тактового импульса снова происходит смена состояния блока 13 управления, на втором выходе которого появляется единичный сигнал, поступающий на первые входы второго 17 и третьего 18 элементов И, а также на вход счетчика

14 тактов, который до этого находится в нулевом состоянии, и на управляющие входы преобразователей 6 и 9 кода.

Следующие три такта не приведут к смене состояния блока 13 управления, а лишь подготовят триггеры 21 и 22 к смене состояний, так как только с приходом пятого тактового mmym са, когда счетчик 14 отсчитывает четыре такта и на выходе первого элемента И 15 появится единичный сигнал, который подается на тактирующий вход регистров блоков 7 и 10, изменится состояние на входе триггера 2! и 22.

В общем случае количество подсчитываемых тактов равно максимальному количеству этапов циклической обработки при определенных размерах сканирующей многоэлементной апертуры.

В нашем случае размер апертуры составляет 9х9 элементов разложения.

Следовательно, максимальное количество этапов обработки и количество подсчитываемых тактов равно четырем.

По окончании пятого тактового импульса в зоне сканирующей ИА проис" ходит смена изображения, С приходом шестого тактового импульса работа блока 13 управления повторяется аналогично сказанному.

Синхронизация телевизионного датчика 1 и блока 13 управления обеспечивается синхрогенератором 12, с выходов которого снимаются синхроимпульсь строчной и кадровой частоты„

)522253

55 подводимые к телевизионному датчику 1, и импульсы тактовой частоты, подаваемые на вход блока 13 управления.

В прототипе осуществляется выделение изображения одного изолированного объекта из множества h изображений объектов, попавших в зону многоэлементной апертуры, с последующим выделением его центра.

В предлагаемом устройстве на основе раздельной обработки строк и столбцов многоэлементной апертуры путем выполнения операции сжатия осуществляется одновременно выделение центра каждого из множества 1I изображений изолированных объектов, находящихся в зоне многоэлементной апертуры.

Оценка эффективности предлагаемого устройства может быть осущест влена на примере выделения центров изображений множества фигур с помо.щью многоэлементной апертуры размером М Ч элементов разложения.

Пусть M = N тогда эмпирическим путем можно показать, что максимальное количество изображений изолированных объектов в зоне многоэлементной апертуры равно:

11+1 2 (---) для N нечетного (), для И вЂ” четного.

1 2

Следовательно, устройство позволяет в Ь раз увеличить количество изображений распознаваемых объектов.

Таким образом, эффективность устройства по сравнению с прототипом обеспечивается расширением его функциональных возможностей.

Формула изобретения

1. Устройство для селекции изображений объектов, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик, бинарный квантователь и блок элементов задержки, синхрогенератор, первый блок логического сложения, блок логического умножения, два блока регистров, оптический вход телевизионного датчика является входом устройства, входу синхроимпульсов строчной и кадровой частоты телевизионного датчика сое10

40 динены соответственно с первым и вторым выходами синхрогенератора, о т л и ч а ю и е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет одновременной селекции иэображений нескольких малоразмерных объектов, в устройство введены блок элементов И, два преобразователя кода, второй блок логического сложения и блок управления, причем . вход импульсов тактовой частоты блока управления соединен с третьим выходом синхрогенератора, выходы блока элементов задержки подключены к информационным входам блока элементов И, управляющий гход которого соединен с первым выходом блока управления, выходы блока элементов И подключены к первым группам входов блоков логического сложения, выходы первого и второго блоков логического сложенчя соединены с информационными входами соответственно первого и второго преобразователей кода, управляющие входы которых подключены к второму выходу блока управления, выходы первого и второго преобразователей кода соединены с информационными входами соответственно первого и второго блоков регистров и вторыми группами входов соответственно первого и второго блоков ло-. гического сложения, управляющие вхо— ды блоков регистров подключены к третьему выходу блока управления, выходы первого и второго блоков регистров соединены соответственно с первой и второй группами входов блока логического умножения, выходы которого являются информационными входами устройства.

2 ° Устроиство IIQ II ° 1, о T JI B ч а ющ е е с я тем, что блок управления содержит счетчик, три элемента И, четыре элемента НЕ, два элемента ИЛИ, два триггера и дешифратОр, причем информационный вход счетчика соединен с вторыми информационными входами триггеров и является входом импульсов тактовой частоты блока управления, выходы счетчика подключены к входам первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, входом первого элемента HE и является третьим выходом блока управления, выход первого элемента НЕ подключен к второму входу второго элемента И,. выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И подключен к ,первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым Hi! ,, формационным входом второго триггера, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому информационному входу первого триггера, выходы первого и второго триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами дешифратора, первый выход

1522253 которого через второй элемент HE подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, второй выход дешифратора

5 через третий элемент НЕ соединен с входом установки счетчика и с первыми входами второго и третьего элементов И, третий выход дешифратора через четвертый элемент НЕ подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выходы второго и третьего элементов НЕ являются соответственно первым и вторым выходами блока управления.! 522253

Составитель В. Иакаренков

Техред Л.Сердюкова Корректор О. Ципле

Редактор М. Петрова

Заказ 6966/48 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ и КНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. .жгор д, у . р

lt о л. Гага ина 101