Устройство для распознавания прямого края объекта

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении зрительных анализаторов роботов, в частности при распозновании прямого края объектов. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения адаптивности устройства при определении размеров фрагмента изображения с прямым краем объекта и координат его левого верхнего угла. Устройство содержит телевизионный датчик, аналого-цифровой преобразователь, блок элементов И, пять сумматоров, шесть блоков умножения, пять блоков вычитания, два блока деления, блок синхронизации, блок управления, два квадратора, три элемента задержки, два пороговых элемента, два элемента И, два триггера, ключ, счетчик строчных импульсов, дешифратор, одновибратор, два регистра координаты Y, два компаратора, два элемента ИЛИ, арифметико-логический блок. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1587552 (51)5 G 06 К 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2) ) 4423211/24-24 (22) 12.05.88. (46) 23.08.90. Бюл. У 31 (71) Физико-механический институт им. Г.В.Карпенко (72) В.И.Гордиенко, Г.Е.Баскин, Л.С.Королюк и Б. П.Русын (53) 681,327.12 (088.8) (56 ) Авторское свидетельство СССР

Ф 873259, кл. G 06 К 9/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 947882, кл. G 06 К 9/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ

ПРЯМОГО КРАЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и мо— жет быть использовано при построении зрительных анализаторов роботов, в частности при распознавании прямоИзобретение относится к автомати- . ке и вычислительной технике и может быть использовано при построении зри тельных анализаторов роботов, в частности при распбзнавании прямого края объектов.

Цель изобретения — расширение области применения за счет обеспечения адаптивности устройства.при определении размеров фрагмента изображения и координат его левого верхнего угла.

На фиг. 1 и 2 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 3— функциональная схема блока управлеHHH °

Устройство (фиг. 1 и 2) содержит телевизионный датчик 1, аналого-цифровой преобразов -.тель 2, блок 3 эле2 го края объектов. Цель изобретения расширение области применения за счет обеспечения адаптивности устройства при определении размеров фрагмента изображения с прямым краем объекта и координат его левого верхнего угла. Устройство содержит телевизионный датчик, аналого-цифровой преобразователь, блок элементов И, пять сумматоров, шесть блоков умножения, пять блоков вычитания, два блока деления, блок синхронизации, блок управления, два квадратора, три элемента задержки, два пороговых элемента, два элемента И, два триггера, ключ, счетчик строчных импульсов, дешифратор, одновибратор, два регистра координаЮ ты У, два компаратора, два элемента

ИЛИ, арифметико-логический блок. 3 ил. ментов И, первый сумматор 4, первый СЛ блок 5 умножения, второй блок 6 ум- 00 ножения, второй сумматор 7, третий блок 8 умножения, четвертый блок 9 умножения, пятый блок 10 умножения, первый блок 11 вычитания, первый блок 12 деления, блок !3 синхронизации, блок 14 управления, третий сумматор 15, четвертый сумматор 16, пятый сумматор 17, шестой блок 18 умножения, второй блок 19 деления, первый квадратор 20, второй блок 21 вычитания, второй квадратор 22, третий блок

23 вычитания, первый элемент 24 задержки, четвертый блок 25 вычитания, второй элемент 26 задержки, первый пороговый элемент 27, третий элемент

28 задержки, пятый блок 29 вычитания, 15?87552 второй пороговый элемент 30, первый

ipàìåíò И 31, первый триггер 32, второй триггер 33, ключ 34, второй элемент И 35, счетчик 36 строчных импу<н.сон, дешифратор 37, одновибратор

38, первый регистр 39 координаты Y второй регистр 40 координатъi У, первый комнаратор 41, второй компаратор

42, первый элемент ИЛИ 43, второй 10 элемент ИЛИ 44, арифметико-логический блок 45.

Блок управления (фиг, 3) содержит регистр 46 координаты Х, первый элемент 47 сравнения, первый триггер 48, первый элемент И.49, первый счетчик

50 строчных импульсов, второй элемент 51 сравнения, второй счетчик 52 строчных импульсов, второй элемент И

53, первый элемент 54 задержки, пер†20 вый элемент ИЛИ 55, второй элемент

ИЛИ 56, третий элемент ИЛИ 57, первый регистр 58, второй регистр 59, третий элемент И 60, четвертый эле— мент И 61, пятый элемент И 62 чет- 25 вертый элемент ИЛИ 63, регистр 64 ко— ординаты Y третий элемент 65 сравнения, второй триггер 66, первый счетчик 67 тактовых импульсов, второй счетчик 68 тактовых импульсов, чет- 3Q вертый элемент 69 сравнения, второй зле мент 70 з ад ержки.

Устройство работает следующим образом.

Распознавание прямого края объекта осуществляется в два этапа, На первом этапе выделяется фрагмент изображения, в котором находится та часть изображения, которая в дальнейшем з вменяется прямым краем. По 40 окончании первого этапа находятся координаты левого верхнего угла фрагмента и его размеры. На втором эта— пе в выделенном фрагменте происходит распознавание прямого края объекта, 45 при этом ocb абсцисс системы направлена перпендикулярно, а ось орди- нат — вдоль направления строчной развертки.

На первом этапе, с началом акали- 50 з а изобр ажения, устройство устанавливается в исходное состояние, при котором все блоки устройства — триггера, регистры, счетчики устанавливаются в нулевое состояние, а счетчик

67 тактовых импульсов B состояни е, пр едше с твующе е нулевому, т,е, на его выходах устанавливается

<исло, максимально возможное для данного счетчика, 1 первый тактовый импульс устанавливает на всех выходах это го сче тчик а нулевые потенциалы.

Блок 13 синхронизации вырабатывает последовательность импульсов для работы телевизионного датчика l . Поле анализируемого изображения про,сматривается в соответствии с законом телевизионной развертки: слева направо, сверху вниз. Нулевой сигнал прямого выхода второго триггера 33 закрывает ключ 34, в результате чего сигналы с телевизионного датчика 1 не проходят на вход аналого-цифрового преобразователя 2, а поступают лишь на входы первого элемента 24 задержки, третьего элемента 28 задержки, первый входы четвертого блока

25 вычитания и пятого блока 29 вычитания, В четвертом блоке 25 вычитания последовательно вычисляется разность амплитуд незадержанных сигналов и сигналов, задержанных на один такт первым элементом 24 задержки.

Сигнал с выхода четвертого блока 25 вычитания поступает на вход второго элемента 26 задержки и после задержки еще на один такт поступает на вход первого порогового элемента 27.

Если входной сигнал превышает установленное пороговое значение, на выходе первого порогового элемента 27 появляется сигнал. Таким образом, если в поле анализа появляется сигнал (от импульсной помехи или от объекта) на .выходe,первого порогового элемента 27 через один такт появляется сигнал, В пятом блоке 9 вычитания последовательно вычисляется разность амплитуд незадержаньых сигналов и сигналов, задержанных на два такта.

Эта разность поступает на вход второго порогового элемента 30 и в случае ее превышения установленного порога на выходе второго порогового элемента 30 появляется сигнал.

Рассмотрим работу устройства при появлении импульсной помехи и при появлении объекта. Пусть на выходе телевизионного датчика 1 появляется последовательность импульсов 0; Х;

0; Q;, Х, соответствующая импульсной помехе (Х ) и объекту (Х, Х ), где Х1 Х2 и Х з — яркости -<лементов

<изображения. На выходе первого элемента 24 задержки эта последовательность будет иметь следующий вид: Z; Q;

0, Х . Знак Е означает сигнал, зна. v7r пение которого не влияет на рассмотрение р»богы устройства в данном случае. Г!осле выполнения операции вычитания в четвертом блоке 25

5 вычитания на его выходе пояТаким образом, на первом этапе работы устройства на выходе второго элемента И 35 с задержкой на один такт появится сигнал в том и только в том случае, если при сканировании электронный луч телевизионной камеры пересечет объект.

На счетный вход счетчика 67 тактовых импульсов блока 14 у««равления поступают тактовые имг«уль сы с пер во го выхода блока 13 синхронизации. Код с выхода счетчика 67 тактовых импульсов блока 14 управления поступ.«ет на вход вится последовательность сигналов

Z; Х(, -Х; X; X; -X, а на выходе второго э «еме««та 26 задержки — после— довательность сигналов Е; Е; Х(, -Х(, Х . Принимая во внимание, что сиги»лы

Х и Х превышают уровень помехи, на ( выходе первого порогового элемента . 27 полу чают по следов »тел ь но ст ь си гналов Z, Е, I, О, I. Параллельно на вы— ходе третьего элемента 28 задержки появится последовательность сигналов

Е Е; О; Х«, О, а на выходе пятого блока 29 вычитания последовательность сигналов Е, Z О, Х -У «, Х . Пусть 20 разность . -Х и сигнал Х ««ревы«««ают

2 пороговое значение. Тогда на выходе второго порогового элемента 30 появится последовательность сиг«галов Z, Z, О, 1, 1. Сравнивая эту последователь — 25 ность с последовательностью Н» выходе первого порогового элемента 27, видно, что сигналы от импульсной помехи Х не появляются одновременно на первом и втором входах первого элемента И 31, » сигналы от с«бъекта Х с однот»ктной задержкой, появляются Hd входах этого элемента ° Таким образом, при пересечении электронным лучом объекта на выходе ««ервого элемента

И 31 появится си гнал, з адержанный на один такт ° Этот сигнал у стан»влив ае т в еди««ичное состояние первый триггер

32 и проходит на выход второго элемента И 35, так как на его втором входе 40 в течение ««сего первого этапа установлен единичный сигн»л с инверсного выхода второго триггер» 33.

52

6 первого регистра 39 координаты Y На его вход разрешения записи поступает сигнал с выхода одновибратора 38, на вход которого поступает сигнал с выхода второго элемента И 35.

Пусть при ск аниров ании вдоль стр оки растра не обнаружены элементы изображения. На счетный вход первого счетчика 50 строчных импульсов блока 14 управления поступитi один импульс с третьего выхода блока !3 синхронизации (строчный синхроимпульс) и увеличит на единицу код на выходе счетчика 50. Первый счетчик 67 тактовых импульсов блока 14 управления, установленный первоначально в состояние, предшествующее нулевому, досчитает до величины, на еди«п цу меньшей количества элементов в строке растра.

Сигнал с его выхода не запишется в первый регистр 39 координаты Y так как не появится сигнал на выходе второго элемента И 35, соединенном с входом одновибратора 38, выход которого соединен с входом разрешения запйси первого регистра 39 координаты Y. По окончании сканирования вдоль строки блок 13 синхронизации вырабатывает строчный гасящий импульс, который обнуляет первый триггер 32, подготавливая его для новой строки растра, поступает на первый вход четвертого элемента И 61 блока 14 управления. Второй вход четвертого элемента И 61 соединен с инверсным выходом второго триггера 33. Следов ател ьно, на выходе четвертого элемента И 61 появляется си гнал, уст анавлив а«ощий счетчик

67 тактовых импульсов в значение, предшествующее нулевому. Такая установка позволит скомпенсировать время одного такта, на ко торое з адержив ается сигнал -на выходе второго элемента

И 35 относительно момента появления изобр ажени я.

Пусть при сканировании вдоль строки растра первый электронный луч пересечет элементы изображения. К моменту пересечения на выходе первого счетчика 50 строчных импульсов блока 14 управления установится код. числа, равный просмотренному количеству строк растра с учетом просматриваемой строки. Первый счетчик 67 тактовых импульсов блока 14 управления через один такт после момента пересечения досчитает до числа, равного количеству элементов в просматриваемой стро1587552, ке с учетом контурного элемента. В этот момент на выходе второго элемента И 35 появится сигнал, который установит в единичное состояние счет5 чик 36 строчных импульсов и поступит на вход одновибратора 38, который вырабатывает кратковременный сигнал, поззволяю1ций коду с выхода первого счет В11са 67 тактовых импульсов блока

14 управления переписаться в первый регистр 39 координаты Y. Код сигнала с выхода счетчика .36 строчных им.пульсов записывается в первый регистр

58 блока 14 управления и поступает на t5 вход дешифратора 37. Сигнал с выхода единичного значения дешифратора 37 поступает на вход разрешения записи регистра 46 координаты Х блока управ-, ления 14 и дает возможность записать в этот регистр код сигнала с выхода первого счетчика 50 строчных импульсов блока 14 управления. Этот же сигнал поступает на второй вход первого элемента ИЛИ 43, с выхода которого 25 он поступает на вход первого разрешения регистра 64 координаты Y блока

14 управления, в который записывается код сигнала с выхода первого ре-! гистра 39 координаты Y. Сигнал с выхода 30 единичного значения дешифратора 37 поступает также на второй вход второго элемента ИЛИ 44 и дает разрешение на запись кода сигнала с выхода первого регистра 39 координаты Y во второй регистр 40 координаты Y. Коды сигна= лов с выходов регистра 64 координаты Y блока 14 управления и второго регист-. ра 40 координаты Y поступают соответственно на первый и второй входы ариф-40 метико-логического блока 45, в котор ом из второго сигнала вычитае тся первый, а разность поступает во второй регистр 59 блока 14 управления. Действия происходящие по окончании стро- 4> ки сканирования, описаны выше.

При сканирОвании вдоль следующей строки растра первый счетчик 50 строчных импульсов блока 14 управления увеличивает на единицу. свое содержимое, первый счетчик 67 тактовых импульсов блока 14 управления подсчитывает количество тактовых импульсов. С задержкой на один такт после пересечения электронным лучом контурного элемента иэображения на выходе второго элемента И 35 появляется сигнал. Этот сигнал через одновибратор 38 дает разрешение на запись в первый регистр

40 координаты Y кода сигнала с выхода первого счетчика 67 тактовых импульсов блока 14 управления, увеличивает на единицу значение счетчика 36 строчных импульсов, которое записывается н первый регистр 58 блока 14 управления. Сигнал на выходе единичного зйа-, чения дешифратора 37 не появится, поэтому запись в регистр 46 координаты

Х блока 14 управления не произойдет.

Код сигнала с выхода первого регистра

39 координаты Y поступает на первые входы первого компаратора 41 и второго компаратора 42, и на информационный вход второго регистра 40 координаты Y 40. На второй вход первого компаратора 41 поступает код сигнала регистра 64 координаты Y блока 14 управления. Если код сигнала на первом входе соответствует меньшему значению, чем код сигнала на втором входе, на выходе первого компаратора 41 появляется сигнал, который через первый элемент ИЛИ 43 дает разрешение на запись кода сигнала с выхода первого регистра 39 координаты Y в регистр

64 координаты Y блока 14 управления.

На второй вход второго компаратора

42 поступает код сигнала с выхода второго регистра 40 координаты Y. Если код сигнала на первом входе соответствует большему значению, чем код сигнала на втором входе, на выходе второго компаратора 42 появляется сигнал, который через второй элемент

ИЛИ 44 дает разрешение на запись кода сигнала с выхода первого регистра

39 координаты Y во вто. Рй регистр 40 координаты Y. B арифметико-логическом блоке 45 вычисляется разность между сигналами, коды которых записаны во втором регистре 40 координаты Y и регистре 64 координаты Y блока 14 управления. Вычисленная разность записывается во второй регистр 59.

При дальнейшем сканировании устройство работает аналогичным образом.

В результате сканирования по всему кадру в первом регистре 46 координаты Х блока 14 управления будет записана координата Хдц„, т.е. номер строки, в которой впервые появляются элементы изображения. В первом регистре 58 будет записан размер фрагмента края изображения вдбль оси абсцисс, т.е. количество строк, содержаших элементы изображения. В первом регистре 64 координаты Y будет записана ко1587552 ордината Yqg„т. е. наименьшая из ординат контурных, элементов, з аменяемых прямым краем. Во втором регистре 59 будет записан размер фрагмен5 та края иэображения вдоль оси ординат, т. е. разность между наибольшей и наименьшей ординатами элементов контура, заменяемых прямым краем.

Первый этап выделения прямого края 10 объекта заканчивается с появлением кадрового гасящего импульса на пятом выходе блока 13 синхронизации, Зтот импульс устанавливает в единичное состояние второй триггер 33, вследствие че го з амык ается ключ 34, на втором входе второго элемента И 35 появ— ляется нулевой сигнал, поэтому на его выходе сигнал не появится, кадровый гасящий импульс также устанавливает в нулевое состояние первый счетчик 50 строчных импульсов блока 14 управления и в этом же блоке через четвертый элемент ИЛИ 63 устанавливает в нулевое состояние первый счетчик 67 так- 25 товых импульсов.

В результате первого этапа в первом регистре 58 блока 14 управления и втором регистре 59 блока 14 управления записаны размеры фрагмента, в З0 котором находятся контурные элементы изображения, которые необходимо заменить прямым краем, а в регистре

46 координаты Х блока 14 управления и регистре 64 координаты Y блока 14 управления записаны соответственно координаты Х „ », и У яд> левого верхнего края этого фрагмента.

На втором этапе контурные элементы в выделенном фрагменте заменяются 40 на прямой край.

Координаты точек, принадлежащих прямому краю объекта, связаны между собой линейной зависимостью

Y=K Х+В, где К вЂ” тангенс угла наклона;

В - свободный член.

Второй этап будем рассматривать для случая двухградационного изображения, т.е. будем считать, что анало- 50 лого-цифровой преобразователь 2 кван-. тует сигнал с выхода телевизионного датчика 1, проходящий через ключ 34, на два уровня, например на "1" и "0".

Внутри выбранного на первом этапе фрагмента выполняется пространственное суммирование значений сигнала с выхода аналого-цифрового.преобразователя 2 вдоль строки разложения телевизионного растра. Иначе говоря, для каждого значения X=1 2,...,n, где Х вЂ” текущий номер строки в пределах анализируемого фрагмента, а п — размер фрагмента в растровых элементах по вертикали, определяется некоторое накопленное значение сигнала Yg По этим данным, используя линейный регрессионный анализ, в частности метод наименьших квадратов; легко находятся параметры К и В в линейном уравнении, которое связывает между собой координаты прямого края относительно принятой системы координат. Метод основывается на выборе таких значений К и В, которые минимизируют сумму квадратов вертикальных отклонений от линии регрессии. Иными словами, минимизируется сумма 8 и

5=.Е(У„-K Х-В) х-i по отношению к параметрам К и В. Экстремум находится обычным образом т.е. берутся производные по К и В, приравниваются к нулю и затем полученные выражения решаются совместно.

После несложных вычислений получаются следующие выражения для вычисления по накопленным значениям Y naХ раметров К и В: и и и и ЕХУХ-, ЕХКУ„ пХ -(X Х)

Я: Х Й „-.Е.Х „X S

В= х= и Х вЂ (,0 X)

x=» х=» где У1, — накопленные значения сигналов с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 в пределах горизонтального размера анализируемого фрагмента в направлении строчной развертки (по оси ординат );

Х вЂ” текущий номер строки в пределах вертикального размера анализируемого фрагмента, принимает значение от до и с частотой строчной развертки;

n — размер анализируемого фрагмента в растровых элементах по вертикали.

Рассмотрим как обеспечивается суммирование сигналов с выхода анало!

587552

На первом входе первого элемента

И 49 блока 14 управления — едини-па, строчный импульс переводит вто-. рой счетчик 52 строчных импульсов блок а 14 упр авл ения в состояние;:

Х=1. При равенстве кода сигнала на выходе первого счетчика 67 тактовых импульсов с кодом сигнала на выходе регистра 64 координаты Y блока 14 управления в третьем элементе 65 сравнения блока 14 управления вырабатывается импульс, который переводит в единичное состояние второй триг50

55 го-цифрового преобразователя 2 вдоль направления строчной развертки, т.е. получение У» для каждого значения

Х=1,2,...,n в выражениях для К и В.

На первом этапе найдены координаты

Х,,„и Y >< левогс верхнего угла фрагмента относительно системы коорди-. на.. связанной с телевизионным растТ

pc:ê 1 как для фрагмента, так и для системы ось абсцисс направлена перпендикулярно, а ось ординат вдоль направления строчной развертки). Э-.и, координаты занесены соответс гвенно в регистр 46 координаты

Х блока 14 управления, в регистр 64 координаты Y блока 14 управления.

Размеры n m фрагмента в растровых элементах занесены соответственно в первый регистр 58 блока 14 управления и второй регистр 59 блока 14 управления. При равенстве кода сигнала с выхода первого счетчика 50 строчных импульсов блока 14 :управления с кодом сигнала на выходе регистра 46 координаты Х блока 14 управления, на выходе первого элемента 47 сравнения блока 14 управления вырабатывается сигнал, который переводит первый триггер 48 блока 14 управления в еди— ничное состояние, при этом сигнал с его выхода будет разрешающим для первого элемента И 49 блока 14 управления и третьего элемента И 60 блока 14 управления. При этом строчные импульсы с третьего выхода блока 13 синхронизации через открытый первый элемент

И 49 блока 14 управления проходят на первый вход второго счетчика 52 строчных импульсов блока 14 управления, 40 на выходе которого будет в двоичном виде код сигнала, соответствующий величинам Х=1,2,...,n в выражениях К и

В и который изменяется последовательно с частотой строчной развертки.

rep 66 б.пока 14 управления, сигнал с выхода котороro будет разрешаюцим для третьего элемента И 60 блока 14 управления. Этот элемент выполняет функцию конъюнкции трех сигналов. Iloc— кольку первый триггер 48 блока 14 управления тоже в единичном состоянии, т. е. на втором выходе третьего .элемента И 60 блока 14 управления единица, то тактовые импульсы с второго выхода блока 13 синхронизации через третий элемент И 60 блока 14 управления проходят на счетный вход второго счетчика 68 тактовых импульсов блока 14 управления и на входы стробирования блока 3 элементов И и первого сумматора 4, При этом сигналы с выхода аналого-цифрового преобразбвателя 2 через блок 3 элементов И проходят на вход первого сумматора 4 (все используемые в устройстве сумматоры накапливающего типа). При равенстве кода сигнала с выхода второго счетчика 68 тактовых импульсов блока 14 управления с кодом сигнала на выходе второго регистра 59 блока управления в четвертом элементе 69 сравнения блока

14 управления вырабатывается сигнал, который указывает на конец фрагмента по горизонтали, Таким образом, в этот момент времени для Х=l, в первом сумматоре 4 находится накопленный сигнал У» который затем сбрасывается сигналом с выхода второго элемента ИЛИ 56 блока !4 управления (этот сигнал образуется по сигналу с выхода четвертого элемента 69 сравнения блока 14 управления, задержанному во втором элементе 70 задержки блока

14 управления). Сигналом с выхода второго элемента ИЛИ 56 блока 14 управления также сбрасывается второй счетчик 68 тактовых импульсов блока

14 управления и устанавливается в нулевое состояние второй триггер 66.

При этом на первом входе третьего элемента И 60 блока 14 управления— нуль и тактовые импульсы через него не проходят. Назначение задержек будет объяснено позже. ..

Следующий строчный импульс с третьего выхода блока 13 синхронизации через открытый первый элемент И 49 блока 14 управления установит на выходе второго счетчика 52 строчных импульсов блока 14 управления код сигнала, соответствунлций Х=2. Далее накопление происходит аналогичным обра1587552

l4 зом, т. е. при равенстве кода сигнала с выхода первого счетчика 67 тактовых импульсов блока 14 управления с кодом сигнала на выходе регистра

64 координаты Y блока 14 управления в третьем элементе 65 сравнения бло— ка 14 управления вырабатывается импульс, который уст,ановит второй триггер 66 блока 14 управления в еди ычное состояние и, следовательно, на первом входе третьего элемента И 60

10 блока 14 управления — единица, а поскольку на втором его входе тоже единица (сигнал с выхода первого триггера

48 блока 14 управления), тактовые импульсы через открытый третий эле— мент И 60 блока 14 управления проходят на вход второго счетчика 68 тактовых импульсов блока 14 управления и на входы стробирования блока 3

20 элементов И и первого сумматора 4.

Следовательно, сигналы с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 че— рез блок 3 элементов И проходят на вход первого сумматора 4. При равенстве кода сигнала на выходе второго счетчика 68 тактовых импульсов блока 14 управления с кодом сигнала на выходе второго регистра 59 блока 14 управления в четвертом элементе 69 сравнения блока 14 управления вырабатывается сигнал, который указывает

30 ния установит на выходе второго счетчика 52 строчных импульсов код сигнала, соответствующий Х=3 накопление сигналов происходит вдоль этой строки. Сигнал на выходе сумматора 4 в конце накопления равен У> и т.д., по ка код сигнала на выходе второгосчетчика 52 строчных импульсов блока

55 на конец суммирования вдоль строки в пределах горизонтального размера анализируемого фрагмента. Таким образом, в этот момент времени для Х=2 в первом сумматоре 4 находится накопленный сигнал Y который з атем сбрасывается сигналом с выхода вто- 40 рого элемента ИЛИ 56 блока 14 управления. Этим же сигналом сбрасывается второй счетчик 68 тактовых импульсов блока 14 управления и устанавливается в нулевое состояние второй триг4 гер 66 блока 14 управления. Следовательно, на первом выходе третьего элемента И 60 нуль и тактовые импульсы не проходят на его выход. Следующий строчный импульс через открытый первый элемент И 49 блока !4 управле14 управления не равняется коду сигнала на выходе первого регистра 58 блока 14 управления, т.е. когда X=n.

В этом случае на выходе второго элемента 51 сравнения блока 14 управления вырабатывается сигнал, который указывает на конец фрагмента по вертикали. При совпадении сигналов с выхода второго элемента 51 сравнения блока 14 управления с сигналом с выхода четвертого элемента 69 сравнения блока 14 управления на выходе второго элемента И 53 блока 14 управления появляется сигнал, который указывает на конец фрагмента, т.е. указывает на правый нижний угол анализируемого фрагмента. Этот сигнал после задержки в первом элементе 54 задержки блок а 14 упр авления используется для установки устройства в начальное состояние, т. е, он подается на вход первого элемента ИЛИ 55 блока

14 управления, а с его выхода на входы сброса блоков устройства. При этом второй триггер 66 блока 14 управления и второй счетчик 68 тактовых импульсов блока 14 управления устанавливаются в нулевое состояние сигналом с выхода второго элемента ИЛИ 56 блока 14 управления (этот сигнал вырабатывается IIQ сигналу четвертого элемента 69 сравнения блока 14 управления, задержанному во втором элементе 70 задержки блока 14 управления). Следовательно, устройство устанавливается в начальное состояние или по кадровому гасящему импульсу с пятого выхода блока 13 синхронизации или по импульсу конца фрагмента. Эти сигналы собираются по ИЛИ в первом элементе ИЛИ 55 блока 14 управления и поступают на входы установки в нулевое состояние первого триггера 48 блока

14 управления и второго счетчика 52 строчных импульсов блока 14 управле-! ния. Первый счетчик 67 тактовых им- пульсов блока 14 управления сбрасывается в нулевое состояние или кадровым гасящим импульсом, или строчным гасящим импульсом, Эти сигналы собираются по ИЛИ в четвертом элементе ИЛИ 63 блока 14 управления, причем строчные гасящие импульсы проходят через пятый элемент И 62 блока

14 управления, открытый сигналом прямого выхода второго триггера 33. Второй триггер 66 блока l 4 управления, второй счетчик 68 тактовых импульсов

1587552 блока 14 управления и первый сумматор 4 устанавливаются в нулевое состояние или кадровым гасящим, или строчным га сящи м, или импул ь со м ко нц а фр а гмента по горизонтали, задержанным во втором элементе 70 задержки блока 14 управления. Эти импульсы собираются по ИЛИ в третьем элементе ИЛИ 57 блока 14 управления и втором элементе

ИЛИ 56 блока 14 управления.

Следовательно, рассмотрено, как осуществляется суммирование сигналов с выхода ан ало го -цифр о в о го пр ео бр аз ователя 2 в сумматоре 4, иначе говоря, получение У äëÿ каждого значения Х от 1 доп.

Рассмотрим функции и вз аимодействие остальных блоков устройства в соответствии с выражением для К и В.

Второй блок 6 умножения выполняет операцию перемножения на величину накопленного сигнала Yx(х=1,2,...,п), ф ) ° ° ° ф ) 1 иными словами получения 1 "У», 2 -У,...,n У, Данная операция выпол- 25 няется по сигналу с выхода четвертого элеменга 69 сравнения блока 14 упр авл е ни я, т, е . по концу суммиро в ания вдоль строки в пределах горизонтального размера фрагмента. Этот сигнал 30 подается на вход синхронизации второго блока 6 умножения с выхода четвертого элемента 69 сравнения блока 14 управления, Четвертый сумматор 16 выполняет операцию суммирования произведений, получаемых во втором блоке.

6 умножения. Суммирование осуществляется по задержанному во втором элементе 70 задержки блока 14 управления сигналу четвертого элемента 69 срав- 40 нения блока 14 управления. Этот сигнал подается на вход стробирования четвертого сумматора 16 с второго выхода второго элемента 70 задержки блока 14 управления, Назначение BTQ 45 рого элемента 70 задержки блока 14 управления состоит в разнесении по времени сигналов синхронизации второго блока 6 умножения, которые определяют начало операции перемножения, и сигналов стробирования четвертого сумматора 16 таким образом, чтобы сигнал стробирования четвертого сумматора 16 появлялся после выполнения операции перемножения во втором 5 блоке 6 умножения, Назначение шестого блока 18 умножения — получение произведения числа и которое определяет размер фрагмента. по вертикали в растровых элементах, на накопленную сумму произведений с выхода четвертого сумматора 16, иначе говоря; получение уменьшаемого и

nXX Yx

Х=! в числителе выражения для параметра

К. Начало выполнения операции перемножения осуществляется по сигналу с выхода второго элемента И 53 блока

14 управления, т.е. по сигналу конца фрагмента. Этот сигнал подается на вход синхронизации шестого блока

18 умножения. Второй сумматор 7 выполняет суммирование накопленных значений У,, т.е. !!, Y Ó +Y +...+У,„. л

Третий сумматор 15 вычисляет сумму значений Х, т.е. !!

=1+2+...+п. к=»

Информация с выхода первого сумматора 4 и второго счетчика 52 строчных импульсов блока 14 управления записывается соответственно во второй сумматор 7 и третий сумматор 15 по сигналу стробирования с выхода четвертого элемента 69 сравнения блока

14 управления (по концу фрагмента по . горизонтали). Первый блок 5 умножения выполняет операцию перемножения сигналов с выхода второго сумматора

7 и третьего сумматора 15, т.е. на его выхоце будет сигнал, который соответствует вычитаемому и

KXKY х! л< в числителе выражения для параметра

К. Операция перемножения начинается по сигналу с выхода второго элемента

И 53 (сигнал конца фрагмента). Этот сигнал подается на вход синхронизации первого блока 5 умножения. В первом блоке 11 вычитания вычисляется разность сигналов с выхода шестого блока 18 умножения и первого блока 5 умножения для получения сигнала, соотвтетствующего числителю и Yl пХ X Y„-KXXYê

X-! Х=q Х=! выражения для параметра К.

Рассмотрим, как вычисляется сигнал, соответствующий знаменателю выражения для К и В. Первый квадратор

20 возводит в квадрат сигнал с выхода второго счетчика 52.строчных им18

17

1587552 пульсов блока 14 управления, т.е. вычисляет Х (X=1 2, ° ° °,и). Пятый сумма2 тор 17 суммирует эти сигналы, т. е. вычисляет

»1

;:7 Х = I +2 +...+n

x-» причем информация с выхода первого кв адр атор а 20 з аписыв ается в пятый сумматор 17 по сигналу стробирования с выхода четвертого элемента 69 сравнения блока 14 управления. В четвер— том бло е 9 умножения формируется сигнал, соответствующий уменьшаемому

15 и п, Х

Х=r в знаменателе, выражения дпя К и В.

Иными словами, выполняется операция перемножения сигналов с выхода перво- 20

ro регистра 58 блока 14 управления и пятого сумматора 17. Операция перемножения начинается по сигналу с выхода второго элемента И 53 блока 14 управления (сигналу конца фрагмента), 25 который подается на вход синхронизации четвертого блока 9 умножения.

Второй квадратор 22 возводит в квадрат сигнал с выхода третьего сумматора 15, т. е. íà его выходе образуется 30 сигнал вычитаемого и (, х)

x=» в знаменателе выражений для K и В. В третьем блоке 23 вычитания вычисляется разность сигналов с выхода четвертого блока 9 умножения и сигналов с выхода второго квадратора 22 для получения кода сигнала, соответствующего знаменателю 40 и п, Х -(,: Х) к=» x=t в выражениях для К и В. И, наконец, в первом блоке 12 деления выполняется операция деления кода сигнала, со- 45 ответствующего числителю (выход первого блока 11 вычитания) на код сигнала, соответств™ющнй знаменателю (выход третьего блока вычитания 23) в выражении для параметра К. Операция деления выполняется по сигналу с второго выхода первого элемента 54 задержки блока 14 управления, т, е. по задержанному сигналу с выхода второго элемента И 53. Этот сигнал подается на вход синхронизации первого

55 блока 12 деления. Задержка между сигнал ом синхронизации шестого блока 18 умножения и четвертого блока 9 умножения который определяет начало операции перемножения, и сигналом синхронизации первого блока 12 деления, который опред ляет начало операции деления, осуществляется в первом элементе 54 задержки блока 14 управления и требуется для того, чтобы операция деления начала выполняться после исполнения операций умножения и вычитания. Далее, пятый блок 10 умножения выполняет операцию перемножения сигналов с выхода пятого сумматора 17, и второго сумматора 7, т. е. получение уменьшаемого

2 И .Ех .ЕУх

X=I в числителе выражения для параметра

В. Третий блок 8 умножения выполняет операцию перемножения сигналов с выхода третьего сумматора 15 и четвертого сумматора 16, т.е. получение вычи" таемого и гхоз„х х-i к=» в числителе выражения для параметра

В, Операции умножения в третьем блоке

8 умножения и пятом блоке 10 умножения начинают выполняться по сигналу с выхода второго элемента И 53 блока 14 управления (сигнал конца фрагмента), который подается на входы синхронизации третьего блока 8 умножения и пятого блока 10 умножения.

Второй блок 21 вычитания вычисляет разность сигналов с выхода пятого блока 10 умножения и третьего блока

8 умножения для получения кода сигнала, соответствующего числителю и 2 Il II, X, > Х„- Х „,5 Х

x-» Х= I Х-» Х-» выражения для параметра В. Во втором блоке 19 деления вычисляется параметр В, т.е. выполняется деление кода сигнала, соответствующего числителю (выход второго блока 21 вычитания), на код сигнала, соответствующего знаменателю (выход третьего блока 23 вычитания). Синхронизация начала деления выполняется сигналом с второго выхода первого элемента 54 задержки блока 14 управления, который подается на вход синхронизации второго блока 19 деления.

Следов ат ель но, на выходе первого блока 12 деления будет код сигнала, соответствующий тангенсу угла накло-, на прямого края (К), а на выходе вто"

I рого блока 19 деления — код сигнала, 19

1587552

20 соответствующий свободному члену (В1 в уравнении У=КХ+В относительно принятой системы координат. Далее по сигналу конца фрагмента по горизонта5 ли с задержкой относительно сигнала стробирования первого блока 12 деления и второго блока 19 деления устройство переходит в режим начальной готовности. Таким образом, второй этап и весь процесс распознавания прямого края заканчивается.

Формула. изобретения

Устройство для распознавания прямого края объекта, содержащее телевизионный датчик, вход которого соедиHeн с первым выходом блока синхронизации, аналого-цифровой преобразователь, первый блок вычитания, блок элементов.И, первый, второй и третий сумматоры, первый блок умножения, первый блок деления, второй блок умножения, выход которого соединен с 25 первым информационным входом четвертого сумматора, выход которого соединен с первым информационным входом третьего блока умножения, выход которого соединен с первым информацион- 30 ным входом второго блока вычитания, а выход второго блока вычитания подключен к первому информационному входу второго блока деления, первый квадратор, выход которого соединен с пер- 5 вым информационным входом пятого сум= матора, выход которого соединен с первым информационным входом четвер-. того блока умножения, а выход четвертого лока умножения, а выход четвертого 40 блока умножения подключен к первому информационному входу третьего блока вычитания, второй квадратор, пятый и шестой блоки умножения и блок управления, тактовый, строчный, строчный гасящий и кадровый гасящий входы ко-. торого соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока синхронизации, первый выход блока управления подключен к, входам стробирования блока элементов

И и .первого сумматора, второй выход— к входу синхронизации второго блока умножения и к входам стробирования второго, третьего и пятого сумматоров . 55 третий выход — к входу стробирования четвертого сумматора, четвертый выход — к входам синхронизации первого, третьего, четвертого, пятого и шестого блоком умножения, пятый выход к входам синхронизации первого и второго блоков деления, шестой выход к входу сброса первого сумматора, седьмой выход — к входам сброса второго, третьего, четвертого и пятого сумматоров, восьмой выход — к первым ннформационным входам четвертого и шестого блоков умножения, девятый выход — к входу первого квадратора, первому информационному входу третьего сумматора и к первому информационному входу второго блока умножения, второй информационный вход которого соединен с выходом первого сумматора выход аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному входу блока элементов И, выход которого соединен с вторым информационным входом первого сумматора, выход которого соединен с вторым информационным входом второго сумматора, выход которого подключен к первым информационным входам первого и пятого блоков умножения, а выход первого блока умножения соединен с первым информационным входом первого блока вычитания, выход которого соединен с первым информационным входом первого блока деления, выход третьего сумматора подключен к вторым информационным входам первого и третьего блоков умножения и к входу второго квадратора, выход которого соединен с первым информационным входом третьего блока вычитания, выход которого подключен к вторым информационным входам первого и второго блоков деления, второй информационный вход пятого блока умножения соединен с выходом пятого сумматора, а выход — с первым информационным входом второго блока вычитания, второй информационный вход шестого блока умножения соединен с выходом четвертого сумматора, а выход— с вторым информационным входом первого блока вычитания, блок управления содержит первый счетчик строчных импульсов, первый счетчик тактовых импульсов, регистр координаты Х, вы- ход которого соединен с первым информационным входом первого элемента

-сравнения, выход которого соединен с

S-входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выходом соединенного с информационным входом второго счетчика строчных импульсов, выход которого

22

21

1587552 подключен к первому информационному входу второго элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выходом соединенного с входом первого элемента задерж— ки, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, регистр координаты Y выход которого соединен с первым информационным вхо- 10 дом третьего элемента сравнения, выходом подключенного к R-входу второго тригг ра, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выходом подключенного к счетному вхо- 5 ду второго счетчика тактовых импульсов, выход которого соединен с первым информационным входом четвертого элемента сравнения, выход которого под— ключен к входу второго элемента задержки, выходом подключенного к первому входу второго элемента ИЛИ, пер— вый регистр и третий элемент ИЛИ, первый и второй входы которого являются соответственно строчным гасящим и кад- 5 ровым гасящим входами блока, а выход подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, счетный вход первого счетчика тактовых импульсов является тактовым входом блока, а выход подключен g0 к второму входу третьего элемента сравнения, выход первого счетчика строчных импульсов подключен к второму информационному входу первого элеМеНТВ .сравнения а счетный и устяно вочный вход являются соответственно строчным синхронизирующим и кадровым гасящим входами блока, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с уста-. новочным входом первого счетчика 40 строчных импульсов, а .:ыход является седьмым выходом блока и подключен к установочному входу второго счетчика строчных импульсов и к R-входу первого триггера, выход которого соеди- 45 нен с вторым входом третьего элемента И, третий вход которого подключен

K счетному вхо ;у первого счетчика тактовых импульсов, а выход является первым выходом блока, выход второго элемента ИЛИ соединен с Л-входом второго триггера, с установочным входом счетчика тактовых импульсов и является шестым выходом блока, второй вход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика строчных импульсов, выход регистра подключен к второму информационному входу второго элемента сравнения и является восьмым выходом блока, . выход второго счатчика строчных импульсов является девятым выходом блока, выход четвертого элемента сраьнения подключен к второму входу второго элемента И и является вторым выходом блока, выход второго элемента И является четвер тым выходом блока, второй выход первого элемента задержки является пятым выходом блока, второй выход второго элемента задержки является третьим выходом блока управления, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения адаптивного выделения фрагмента иэображения, в него введены первый и второй триггеры, четвертый и пятый блоки вычитания, первый, второй и третий элементы задержки, первый и второй пороговый элементы, ключ, первый и второй элементы И, счетчик строчных импульсов,,дешифратор,, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй компараторы, одновибратор, первый и второй регистры, арифметико-логический блок, причем вход второго триггера соединен с кадровым гасящим входом блока управления, прямой выход второго триггера соединен с десятым информационным входом блока управления и управляющим входом ключа, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, информационный вход ключа соединен с выходом телевизионного датчика, входами первого и третьего элементов задержки и первыми информационными входами четв ерто го и пя то го бло коб вычитания, инверсный выход второго триггера соединен с одиннадцатым информационным входом блока управления и вторым входом второго элемента И, первый вход которо.о соединен с выходом первого триггера, вход установки нуля которого соединен со строчным гасящим входом блока управления, вход установки единицы первого триггера соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с выходом четвертого блока вычитания, второй информационный вход четвертого блока вычитания соединен с выходом первого элемента задержки, выход третьего элемента задержки соединен с вторым информационным входом пятого

24

23 !

587552 блока вычитания, выход которого соецинен с входом второго порогового элемента, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход второго элемента И соединен с входом одновибратора и входом счетчика строчных импульсов, выход которого соединен с пятым информационным входом блока управления и входом дешифратора, p выход которого соединен с шестым информационным входом блока управления и первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены, соответственно с выходами 15 первого и второго компараторов, первые входы которых соединены с выходом первого регистра координаты К, с восьмым информационным входом блока управления и входом второго регистра 2р координаты Y выход одновибратора соединен с входом разрешения записи первого регистра координаты Y информационный вход которого соединен с одиннадцатым выходом блока управления,25 девятый информационный вход которого соединен с выходом арифметико-логического блока, первый информационный вход которого соединен с десятым выходом блока управления и подключен к 39 второму информационному входу первого компаратора, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом разрешения записи второго регистра координаты Y выход которого соединен с вторым информационным входом логического блока и вторым входом второго компаратора, выход первого элемента ИЛИ соединен с седьмым информационным входом блока . управления, в блок управления введены четвертый элемент ИЛИ, четвертый и пятый элементы И и второй регистр, выход первого счетчика строчных импульсов соединен с информационным входом регистра координаты Х, вход разрешения записи которого является вторым информационным входом блока, вход первого регистра является первым информационным входом блока, второй вход четвертого элемента сравнения соединен с выходом второго регистра, вход которого является пятым информационным входом блока, выход регистра координаты Y является десятым выходом блока, а вход разрешения записи и информационный вход регистра координаты Y являются соответственно третьим и четвертым информационными входами блока, вторые входы четвертого и пятого элементов И являются соответственно седьмым и шестым информационными входами блока, первые входы четвертого и пятого элементов И подключены к первому входу третьего элемента ИЛИ, вы,ход четвертого элемента И соединен с установочным входом первого счетчика тактовых импульсов, выход которого является одиннадцатым выходом блока, выход пятого элемента И соединен со вторым входом четвертого элемента

ИЛИ, первый вход которого соединен с установочным входом первого счетчика строчных импульсов, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с входом установки нуля первого счетчика тактовых импульсов.

1 >81552

Риг. 1! >8)552

Фиг.Г! В /55) Составитель И, Галенищев

Текред JI.Îïèéíûê

Редактор Е. Папп

Корректор А.Осауленко

Заказ 4194 Тираж 565 Подписное

ВНИ11ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-изда rcpt»ñ кий комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101