Устройство для выделения признаков изображения

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке зрительных анализаторов роботов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Для этого в устройство введен блок анализа центрального и смежных элементов изображения, что позволяет на основе данного анализа увеличить скорость формирования признаков элементов изображения. 8 ил.

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„Я0„„1594572 (51)5 G 06 К 9/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4408550/24-24 (22} 12.04,88 (46) 23.09.90. Бюл. № 35 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) З.M. Гафаров, P.M. Гафаров и В.М. Златкис (53) 681.327.12 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1215123, кл. G 06 К 9/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1418774, кл. С Об К 9/00, 1987.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке зрительных сенсоров роботов. . Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Сущность изобретения заключается в принятии решения о значении признака на основе предварительного логического анализа значений центрального и смежных ему элементов.

На фиг,1 приведена схема устройства; на фиг.2 — схема блока выделения элементов изображения; на фиг.3 -:

I схема блока сравнения смежных элементов изображения; на фиг.4 - схема блока формирования признаков изображения; на фиг.5 — схема блока считывания изображения; на фиг.б — ске.ма блока анализа центрального и смежных элементов изображения; на фиг.7схема блока синхронизации; на фиг.8—

2 (54) УСТРОЙСТВО ПЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИЗНАКОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к автома-. тике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке зрительных анализаторов роботов.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства..Для этоro в устройство введен блок анализа центрального и смежных элементов изображения. Это позволяет на основе данного анализа увеличить скорость формирования признаков элементов изображения. 1 з.п. ф-лы, 8 нл. взаимное положение центрального и смежных элементов иэображения.

Устройство содержит (фиг.1) матри" цу l фотоприемных элементов. блок 2 . выделения элементов изображения, блок 3 сравнения смежных элементов изображения, блок 4 формирования признаков иэображения, блок 5 считывания изображения, блок б анализа центрального и смежных элементов изображения и блок 7 синхронизации .

Матрица 1 состоит из MxN фотоприемных элементов, где М вЂ” количество столбцов, N — количество строк матрицы.

Блок 2 выделения элементов изобра" жения (фиг.2) содержит сдвиговые регистры 8-10 по (N + 1) разрядов каждый, Блок 2 обеспечивает последовательное выделение очередных центрального и окружающих его восьми смежных элементов изображения.

1594572

Блок 3 сравнения смежных элементов изображения (фиг.3) содержит . восьмиразрядный сдвиговый регистр ll и первый элемент ИЛИ 12, Блок 4 формирования признаков иэоб5 ражения (фиг. 4) содержит двоичный счетчик 13, блок ключей 14 и второй

15 и третий 16 элементы ИЛИ.

Блок 5 считывания изображения (фиг.5) содержит двоичный счетчик

17 и дешифратор 18.

Блок 6 анализа центрального и смежных элементов изображения (фиг.б) содержит первый элемент

И 19, элемент ИЛИ-HE 20, второй элемент И 21, четвертый элемент

ИЛИ 22, первый элемент.НЕ 23, пятый элемент ИЛИ 24, второй элемент НЕ 25 и третий 26 и четвертый 27 элементы И,щ

Блок 7 синхронизации (фиг.7) содержит генератор 28 импульсов, группу формирователей 29 одиночньix импульсов, двоичный счетчик 30 с коэффициентом пересчета, равным восьми (т,е. количеству смежных элементов), двоичный счетчик 31 с коэффициентом пересчета (N + 1) и шестой-восьмой элементы ИЛИ 32-34.

Присвоение признаков каждому элементу Ь, изображения (фиг..10) основано на учете состояния смежных ему элементов b — Ьg. Признак И1 элемента Ь формируется по следующему пра1 вилу

= Ь + Ь + Ь +...+Ь

1 1

- j

Х (1)

1 -" 1 причем, если Ь „= О, то при любых зна- 10 чениях Ь,...,Ь принимается M > =

0000 . Отсюда для элемента "вне." изображения признак Ч = 0000 = 0 „

11 для элемента "внутри изображения признак 11 = 1001 = 9 „а для "точеч- 45 ного" иэображения (т.е. когда b = 1 и Ь = Ь =...=Ь> = 0) признак 11

= 0001 = 1,„.

Работа устройства начинается с проецирования двумерного бинарного 50 (черно-белого) изображения объекта на фотоприемные элементы матрицы 1, t1

С включением генератор 28 начинает вырабатывать импульсь прямоугольной формы. Импульсы устанавливают в исходное состояние "0" регистры

8-10 блока 2, регистр 11 блока 5., счетчик 13 блока 8, счетчик 17 блока 12 и счетчик 30 и 31 блока 7.

С первого выхода блока 7 импульс поступает на вход сброса матрицы 1, что приводит к стиранию предыдущей информации во всех ее фотоприемных элементах и заряду их емкости. В дальнейшем под действием света, падающего на матрицу 1, происходит постепенный разряд емкости соответствуияцих фотоприемных элементов. Остаточный заряд указанной емкости характеризует количество оптической энергии, воспринятой данным фотоприемным элементом.

С второго выхода блока 7 импульс поступает на тактовый вход блока 12 и далее на тактовый вход дешифратора

18 и на счетный вход счетчика 17.

Так как исходное состояние последнего соответствует "0", под действием импульса на тактовом входе на "нулевом" выходе дешифратора 18 формируется импульс, который поступает на вход управления считывания матрицы 1, Это приводит к доразряду емкостей первого столбца фотоприемных элементов и формированию соответствующих амплитуц видеоимпульсов на выходах матрицы 1 т.е. к считыванию информации с ее первого столбца фотоприемных элементов, При этом импульс, появившись на выходе блока 29, поступает на вход разрешения записи регистра 9 и осуществляет запись в его N младших разрядов указанной информации. По заднему фронту импульса на счетном входе происходит добавление

"1" в счетчик 17, В дальнейшем под действием световой энергии, падающей на матрицу 1, происходит постепенный раз" ряд указанной емкости соответствующих фо-..оприемных элементов, Остаточный заряд емкости каждого фотоприемного элемента характеризует количество воспринятой им оптической энергии.

С второго выхода блока 7 данный импульс поступает на вход блока 5 и далее на вход дешифратора 18 и на вход счетчика 17. Так как в последнем хранится код 1", под дейстгием импульса на входе блока 18 на "еди: — ; ничном" выходе дешифратора 18 формируется импульс, который поступает на соответствующий вход считывания матрицы 1. Это приводит к доразряду емкостей фотоприемных элементов вто25

5 159457

Рого столбца и формированию соответJ ствующих амплитуд видеоимпульсов на выходах матрицы l, т.е. к считыванию информации с ее второго столбца фото" приемных элементов, При этом импульс с входа формирователя 29, появившись на его выходе, поступает на вход разрешения записи регистра 8 и осуществляет запись в его N младших разрядов указанной информации. По заднему фронту импульса на входе блока 7 происходит добавление "1" в счетчик 17, С седьмого выхода блока 7 импульс поступает на направляющий вход блока анализа центрального и смежных элементов 6 изображения и далее на входы элементов И 26 и 27, Дальнейшая работа устройства зависит от состояния центрального Ь 20 ! и смсжных ему элементов Ь -Ь .

Рассмотрим работу устройства при

Ь„ = Ь =... = Ь = О. При этом имеется низкий потенциал на выходе элемента И 19 и, соответственно, на выходе блока 6. Одновременно .имеется низкий потенциал на выходе элемента И 21 и, соответственно, на выходе блока 6, Так как на выходе элемента НЕ 23 присутствует высокий 30 потенциал, оказывается подготовленным элемент И 26 и запертым элемент

И 27. В результате импульс с управляющего входа проходит на выход блока 6 и далее через элемент ИЛИ 34 проходит на выход блока 7. С шестого выхода блока 7 импульс поступает на управляющие входы блоков 4 и 2.

В блоке 4 открываются элементы блока ключей 14 и на выходах устройст- 40 ва формируется четырехразрядный код, представляющий собой признак анализируемого центрального элемента.

Если Ь „ = 0 и, по крайней мере, один из Ь -Ь равен нулю, то устройство работает аналогично описанному, так как на выходах элементов И.

19 и 21 низкие потенциалы, на выходе элемента ИЛИ 24, наоборот, высокий потенциал. Импульс с входа управле- 50 ния проходит через элемент И 26 и на выходах устройства также формируется четырехразрядный код центрального элемента.

ЕслиЬ! =! иЬ = ... =Ь =0

Г!! !! (точечное изображение), то на выходах элементов 19 и 23, а также навыходе блока 6 низкие потенциалы, на

6 выходах элементов 20-22, а также на выходе блока 6 - высокие потенциалы..

При этом на выходе элемента ИЛИ 24 высокий потенциал, в результате чего оказывается подготовленным элемент И 26 и запертым элемент И 27 и импульс с входа блока 6 проходит через элемент И 26 на вход управления блока 7 и далее через элемент

ИЛИ 34 и шестой выход блока 7 поступает на управляющие входы блоков 4 и 2. В блоке 4 открываются ключевые элементы 14 и, так как в счетчике

13 хранится код 0000, а на информационном входе действует высокий потенциал, на выходах устройства формируется двоичный код 0001 = 1 „ признака центрального элемента.

В случае, если b = Ь

Ь = 1 на выходах элементов 20Э

23 низкие потенциалы, а на выходах элементов 29, 22, а также на выходах блока 6 — высокие потенциалы, что приводит к тому, что опять оказывается подготовленным элемент И 26 и запертым элемент И 27. В результате импульс с входа управления проходит через элемент И 26 на вход управления блока 7 и далее через элемент

ИЛИ 34 и выход блока 7 поступает на управляющие входы блоков 4 и 2. В блоке 4 открываются ключевые элементы 14 и, так как в счетчике хранится код 0, а на входах действуют высокие потенциальг, на выходах уст-, ройства формируется двоичный код

1001.! = 9,0 признака центрального элемента.

Если Ь, = 1 и только один или несколько из его смежных элементов

b ..., b также равны t! lt! (т.е. если Ъ„является контурным, "граничным" элементом), то на выходах блока

6 низкие потенциалы. При этом оказывается подготовленным элемент И 27 и запертым элемент И 26. Импульс с входа управления проходит через элемент И 27 на входы блоков 3 и 7. По заднему фронту импульса на входе 40 происходит запись в регистр 52 информации со старших разрядов регистров

42-44 (значений Ь -Ь ) и через элемент ИЛИ 54 добавление "1" в содержимое счетчика 61 блока 8 ("доля" центрального .элемента при формирова! нии кода его признака).

Очередной импульс с пятого выхо да блока 7 поступает на первый уп1594572 равляющий вход регистра 11 (фиг. 3), осуществляя сдвиг в нем информации на один разряд "вправо", Если при этом Ь = 1 то в содержимое счетчиЭ э

5 ка 13 блока 4 добавляется "1".

Последукщие семь импульсов генератора 28 аналогично описанному осун t! ществляют выталкивание оставшейся информации с регистра 11 в суммирующий счетчик 13. По заднему фронту, ; этих импульсов происходит каждый раз добавление "1" в содержимое счетчика

,30. Очередной импульс генератора 28

1появляется уже на выходе формирова-! теля 29 и далее через элемент 34 добавляет "1" в содержимое счетчика 31 и оцновременно поступает на входы блоков 4 и 2. Импульс на вхоце блока 4 открывает ключевые элементы

14, и на выходах устроиства формируется двоичньп код признака центрального элемента, соответствующий слу,чаю, когда Ь = 1 и не все из b, Ь,...,b равны "1". 25

Одновременно импульсом на входе управления блока 2 осуществляется сдвиг информации на один разряд вниз в регистрах 8-10, Очередной импульс с выхода генератора 28, пройдя через формирователи 29, появляется уже на выходе фсрмирователя 23 и далее описанный про": цесс анализа значений Ь -b > повторяется. Этот процесс заканчивается формированием.и выдачей двоичного кода признака очередного центрального элемента изображения на выходы устройства, сдвигом на один разряд вниз содержимого регистров 8-10 и добавле- 0 нием "1" в содержимое счетчика 31„

С записью в счетчик 31 {N + 1) импульсов на его выходе переполнения формируется импульс, переключающ>п1 формирователи 20 в исходное состояние "0", В результате очередной импульс с выхода генератора 28 появляется уже на его втором выходе, который осуществляет стирание фотоприемных элементов матрицы 1 .

0 По завершении считывания информации с N-го столбца фотоприемных элементов матрицы 1 происходит переполнение счетчика 17 и его автоматическое обнуление. Сигнал переполнения ггоследнего в зависимости от конкретного применения устройства может быть использован для сигнализации об окончании работы устройства и дпя под готовки устройства к формированию признаков следующего кадра.

Формула из Обретения

1. Устройство для выделения признаков изображения, содержащее матрицу фотоприемных элементов, блок выделения элементов изображения, информационные входы которого соединены с выходами матрицы фотоприемных элементов, блок сравнения смежных элементов изображения, содержащий регистр сдвига, информационные входы которого соединены с выходами блока выделения элементов изображения, блок формирования признаков изображения, содержащий счетчик и группу ключей, выходы которой являются выходом уст ройства, блок считывания изображения, выход которого соединен с упрпвляюпрял входом матрицы фотоприемных элементов, и блок синхронизации, первый выход которого соединен с входом матрицы фотоприемных элементов, второй выход соединен с тактовым входом блока считывания изображения, третий и четвертый выходы соединены с первым и вторым управляющими входами, блока выделения элементов изображения, пятый выход соединен с первым управляющим входом регистра сдвига, шестой выход соединен с управляющими входами счетчика, группы ключей и с третьим управляющим входом блока выделения элементов изображения, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит блок анализа центрального и смежных элементов изображения, информационный вход которого соединен с выходом блока выделения элементов изображения, а первый выход соединен с первым управляющим входом блока синхронизации, блок сравнения смежных элементов изоб-: ражения дополнительно содержит первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом регистра сдвига, а:. выход соединен со счетным входом счетчика, блок формирования признаков изображения содержит дополнительно второй и третий элементы ИЛИ, первые входы которых соединены с вторым и третьим выходами блока анализа центрального и смежных элементов изображения, первый выход счетчика соедин с вторым входом третьего элемента

ИПИ, выход которого соединен с пер1 594572 вым информационным входом группы ключей, второй и третий выходы счетчика соединены с вторым и третьим информационными входами группы ключей, четвертый выход счетчика соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с четвертым информационным входом груп" пы ключей, четвертый выход блока.ана- 1О лиза центрального и смежных элементов изображения соединен с вторым управляющим входом регистра сдвига, с вторым входом первого элемента

ИПИ и с вторым управляющим входом бло-15 ка синхронизации, седьмой выход которого соединен с управляющим входом блока анализа центрального и смежных элементов изображения.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок анализа центрального и смежных элементов изображения содержит первый элемент

И, с первого по девятый входы которо= 25 го являются информационным входом блока, второй, третий и четвертый элементы И, четвертый и пятый элементы ИЛИ, два элемента НЕ и элемент ИЛИ-НЕ, с первого по четвертый входы которого соединены соответственt но с первого по четвертый информапионными входами блока, а выход — с первым входом второго элемента И, входы с пятого по восьмой элемента

ИЛИ-НЕ соединены соответственно с шестого по девятый информационными входами блока, второй вход второго элемента И и вход первого элемента

HE соединены с пятым информационным входом блока, выход второго элемен-. та И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, который является вторым выходом блока, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ и является третьим выходом блока, второй выход пятого элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента HE а выход соединен с первым входом третьего элемента И и с входом второго элемента НЕ, гыход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого является четвертым выходом блока, вторые входы третьего и четвертого элементов И являются управляющим входом блока, выход третьего элемента И является первым выходом блока.

l594572

1594572

Составитель А. Глотов

Техред Л.олийнык

Редактор О. Головач

Корректор О. Ципле

Заказ 2Р32 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ CCCP

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101