Устройство для определения прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в системах технического зрения для определения прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта. Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения возможности определения величинь: отклонения от прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта. Устройство содержит оптически соединенные и последовательно расположенные узел ориентации объекта измерения, оптическую систему и датчик видеосигнала, пороговый элемент, вход которого соединен с выходом датчика видеосигнала , генератор тактовых, импульсов, синхронизатор , кадровый и строчный синхровыходы которою соединены соответственно с кадровыми и строчными синхрсв одами датчика видеосигнала н генератора тактовых импульсов, блок эпектропного окна , игформационный вход которого соединено выходом порогового элемента , а тактовый вход - с выходом генератора тактовых импульсов, блок выделения горизонтального контура, вход которого соединен с выходом блока электронного окна, и введенные для реализации поставленной цели блок определения начала контура, блок определения экстремума, блок разрешения счета, блок определения конца контура, гистр хранения информации, Слок определения правильности установки объекта и ключевой элемент. Изобретение может найти применение в приборостроительных отраслях промышленности и в отраслях, связанных с точным машиностроением . 3 з.п.ф-лы, 6 ил. (Л с 0 to 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

091 (И) (51)5 G 06 К 9/46

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

h0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4348751/24 (22) 23,12.87 (46) 15.02.91. Бюл. М - 6 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) В.А.Лопухин, Д,К.Шелест, А,П.Комиссарик, В.В.Соловьев, Г.H,ßâíîí и А,С,Гурылев (53) 681.327.12(088.8) (56) Волков В.М. и Иванов А.А. Методы преобразования и обработки видеоинформации для систем искусственного зрения роботов. — Электронная промышленность, 1981, вып.10 (106),с, 9-14.

Авторское свидетельство СССР

9 1302305, кл. G 06 К 9/46,.1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТРЕЗКА

КОНТУРА ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в системах технического зрения для определения прямолинейности горизонтального отрезка контура иэображения объекта. Цель.изобретения - расширение области применения путем обеспечения возможности определения величины отклонения от прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта. УстройИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в системах технического зрения для определения прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта. ство содержит оптиче кп соединенные и госледовательно расположенные узел ориентации объекта измерения, оптическую систему и датчик видеосигнала, rv Гс говый элемент, вход которого соединен с выходом датчика видеосигнала, генератор тактовых. импульсов, синхронизатор, кадровый и строчный синхроныходы которо о соединены соответственно с кадровыми и строчными синхрсв:.одами датчика видеосигнала и генератора тактовых импульсов, блок эг ектронного окна, информационный вход которого соединен с выходом порогового элемента, а тактовый вход - с выходом генератора тактовых импульсов, блок выделения горизонтального контура, вход которого соединен с выходом блока электронного окна, и введенные для реализации поставленной цели блок определения начала контура, блок определения экстремума, блок разрешения счета, блок определения конца контура, ре гистр хранения информации, Спок определения правильности установки объекта и ключевой элемент. Изобретение (Я может найти применение в приборостро- 00 ительных отраслях промышленности и в отраслях, связанных с точным машино- а строением. 3 з.п.ф-лы, 6 ил.

Цель изобретения — расширение области применения путем обеспечения возможности определения величины отклонения от прямолинейности горизонтального отрезка контура иэображения объекта.

1628071

F1a фиг.1 представлена структурная схема предложенного устройства; на фиг ° 2 - функциональная схема блока огределения начала отрезка контура; на фиг.3 — функциональная схема блока разрешения счета; на фиг.4 — функциочальная схема блока определения положения объекта; на фиг.5 — иэображение

"электронного окна", в поле кадра; на фиг.6 — дискретное изображение непрямолинейного отрезка контура.

Устройство (фиг.1) содержит узел 1 ориентации объекта измерения, фокусирующую оптическую систему 2, датчик 3 видеосигнала, пороговый элемент 4, блок 5 формирования "электронного окна", синхронизатор 6, генератор 7 тактовых импульсов, блок 8 выделения горизонтального отрезка контура, 20 блок 9 определения начала отрезка контура, блок 10 определения экстремума, блок 11 разрешения счета, блок 12 определения конца отрезка контура, регистр 13, блок 14 определения положения объекта, ключевой элемент 15.

Блок определения начала отрезка контура (фиг.2) содержит первый 16 и второй 17 элементы ИЛИ, первый 18, второй 19 и третий ?0 Rs-триггеры, первый 21, второй 22 и третий 23 элементы И, Блок разрешения счета (фиг.3) содержит RS-триггер 24, группу элементов И 25.

Блок определения положения объекта (фиг.4) содержит группу инверторов 26, группу элементов И 27, первый 28, второй 29 и третий 30 элементы ИЛИ.

Иэображение н поле кадра (фиг.5)

40 содержит строки 31 сканирования, "электронное окно" 32, центральный элемент 33 "электронного окна".

Изображение отрезка контура (фиг.6) содержит элементы 34 контура.

Блок определения экстремума представляет собой группу 2п-1 триггеров, где п — половинное число элементов электронного окна", счетные входы триггеров объединены и являются входом блока, выходы триггеров являются группой выходов блоха, Регистр представляет собой группу

2и-1 D-триггеров, D-входы которых

55 представляют группу входов блока, I счетные входы триггеров объединены и янляются первым входом блока, R-входы триггеров объединены и являются вторым входом блока, выходы тригг<Грбв являются группой выходов блока.

Устройство работает следующим образом.

Объект измерения устанавпинается в узел 1 ориентации объекта измерения и иэображение контролируемого объекта измерения, увеличенное фокусирующей оптической системой 2, подается на мишень видикона датчика 3 видеосигнала, который преобразует полученное изображение н последовательный электрический сигнал. Работа датчика 3 видеосигнала синхронизируется строчными и кадровыми синхроимпульсами от синхронизатора 6. С информационного выхода датчика 3 видеосигнала видеосигнал поступает на вход порогового элемента 4, который осуществляет двухуровненое квантование видеосигнала по амплитуде и привязку значений выходного сигнала к логическим значениям "0" и "1". С выхода порогового элемента 4 кнантонанный видеосигнал поступает на информационный нход блока 5 формирования "электронного окна", на тактовый нход которого поступают тактовые импульсы с генератора 7, при этом на ныходе блока 5 будет формироваться параллельныи дноичный код во время действия тактовых импульсов, соответстнуюший столбцу

"электронного окна". Информация с выхода блока 5 поступает на вход блока 8 выделения горизонтального отрезка контура н виде логических сигналов

"0" или "1". Блок 8 представляет собой группу элементов импликации, таблица истинности каждого из которых имеет нид

I вход

0

Выход

О

0

II вход

1

1 т,е. на выходе каждого элемента импликации выделяется лишь переход из

"0" в "1", что является признакомверхнего горизонтального отрезка контура.

С выхода блока 8 выделения горизонтального отрезка контура параллельный двоичный код, характеризующий верхний горизонтальный контур объек" та измерения, поступает одновременно на блок 9 определения начала отрезка контура, блок 12 определения конца отрезка контура и блок 11 разрешения . счета. В блоке 9 информация, поступа1628071

25 ющая на его вход, делится следующим образом: с первых и-1 разрядов выхода блока выделения горизонтального отрез1 ка контура 8 информация поступает на соответствующие и-1 входы первого элемента ИЛИ 16, и-й разряд выхода блока 8 является сигналом с центрального элемента 33 "электронного окна" (фиг.5) и подключен к второму входу второго элемента И 22, последующие п-1 разряды выхода блоха 8 выделения горизонтального отрезка контура подключены соответственно к п-1 входам второго элемента ИЛИ 17. Момент начала контура определяется следующим образом: если в центральном элементе

"электронного окна" с начала очередной строки появится контур и одновременно в остальных элементах "электронного окна" контур отсутствует, то считается, что данный момент является моментом начала контур». При этом логические сигиаиы с выходов пе1.вого 16 и второго 17 элементов ИЛП поступают íà S-входы соответствующих

11

RS-триггеров, причем сиги»л "0 формируется в том случае, когда на всех «хо. дах первого 16 и второго 17 элементов

ИЛИ присутствуют сигнальi 0, т. е. на

11 11 всех элементах электронного окна кроме п-го, горизонтальный контур отсутствует. Инверсные выходы первого 18 и второго 19 RS-триггеров « случае прихода сигналов 0" е выходов пер«оro 16 и второго 17 элеме«то« ИЛИ формирует сигнал "1". Поскольку н»чало горизонтального контура должно о 1ределяться с начала строки, то перв«1й

18 и второй 19 RS-триггеры уста«»впиваются в исходное положение с н» ал» каждой строки сигналом "1", поступ»к1щим на R-входы первого 18 и второго 19

RS-триггеров. Этот сигнал посту«ает с выхода первого элемента И 21. который формирует сигнал 1" "в том елучае, когда на его втором входе пр,сутствует сигнал 1 с инверсного выхода

RS-триг ера 20, а на первом входе, являющемся третьим входом блока определения начала отрезка контура, присутствует строчный синхроимпульс с синхронизатора 6. Инверсные выходы первого 18 и второго 19 RS-триггеров подключены соответственно к первому и второму входам третьего элемента И 23. На выходе этого элемента сигнал "1" соответствует тому, что на

II всех, кроме n-ro, элементах электIS

55 ронного окна" контур отсутетвуе -, Сигнал "1" с выхода третьего зле 1гнта

И 23 поступает на первьи." «ход «чорого элемента И 22, второй вход которого подключен к сигналу с центрального (и" го) элемента "электронного окна".

В случае прихода сигнала "1" на второй «ход второго элемента И 22, что соответствует попаданию горизонтальго контура в центральный элемент

"электронного окна", и прихода па первый вход второго элемента И 22 сигнала "1", что соответствует отсутствию горизонтального контура во веех осII It тальных элементах электрон«эго окна на выходе второго элемент» И 22 формируется сигнал ) . Этот сигнал поступает íà S-вход третьего КЬ-триггера 20 и будет присутствовать на его в..оде, пока на R-вход третьего триггера 20, являющегося вторым входом блока 9 определения начала отрезка контура, не поступит сигнал с блока 12 определения конца отрезка контур», Последний определяет момент ко«ца горизонтального отрезк l;

II !1

2n- i элементах электроиного окна контур nтеутетвует и при этом уже было определеlln «»ч»ло контура, ео момент исчез«о«ения контура из поля зрении "электронного ок«»" и«ляется монс «том окопч»«ии контура. Информации с «ыход» блока 8 выделения горизо«т»льного .ч речка контура поступает на пер«ый вход блока 11 разрешении счет», который производит передачу этой информ»ции, присутствующей на его входе, и» выход блока только с момента н»чал» контура и до момента окончания контура. Это происходит следующим обр»зом. И«11ормация с выхода блок» 8 поступ»ет на вторые входы гру«11ы элементов П 25, образующих первый вход блек» ll разрешения счета.

Первые «копы группы элементов 1". 25 соединены и и ц кл. чены к выходу

RS-триггера 24. 1 а выходе RS-тригге1! 11 ра 24 формируетси епг 1»л 1 с момента начал;:. контур; до его окончания, так как а его S-вход,являющийся третьим «ходом блока 11, подкпючен к выходу блока 9 определении начала отрез-ка контура, а К-вход, нвляюшийся третьим входом блока, ".îäêëþ÷åí к выходу блока 12 определения конца отрезка контура. Таким образом, на выходе блока 11 разрешении счета будет формиро1628071 вать ся параллельный . двоичный код, анало гичный тому, который присутствует на его входе ° Этот код поступает на блок 10 определения экстремума, на выходе которого будет формироваться параллельный двоичный код, соответствующий степени кривизны горизонтального контура. Этот код формируется следующим образом. Начиная с центрального элемента "электронного окна", в зависимости от того, какой контур анализируется (выпуклый или вогнутый) работает либо верхняя, либо нижняя часть 10 определения экстремума. С при 5 ходом на соответствующие разряды первого входа блока 10 определения экстремума информации на его выходе начинает формироваться код. Как только на оцном из разрядов первого входа бло- 20 ка, являюп:пхся счетными входами счетных триггеров, появится сигнал "1", что означает появление контура в соответствующем элемента "электронного окна", на выходе соответствующего счетного триггера, начиная с центрального„ формируется сигнал "1". Таким образом, когда "электронное окно" достигает экстремума горизонтального отрезк» контура, то на выходе счетных 30 триггеров блока 10 формируется несколько рядом стоящих "1". Их количество t .ðîпорционально высоте сегмента, образованного контуром и линией сканиронания и соответствует степени кривизны контура. После прохождения ".лектронным окном" экстремума горизонтачьного отрезка контура на входы всех счетных триггеров блока 1О, на выходе которых был сформирован сиг 40 нал "1", за исключением счетного триггера, соответствующего централь- ному элементу "электрованного окна", в котором был достигнут эк-

11 11 с тр ем ум, и о с г уп я т сигналы 1 45 которые сформируют на выходах этих

1! 11 с ч е т иых т р и г г е р о в сигналы 0 . К моменту окончания контура н а выходе блока 1 0 с фо р мп р у с т с я двоичный код, 11 ll в котором будет лишь одна 1 . Б слу- 5 ч ае и р а вил ьпой установки положения объекта и зме р ения относительно растра д,1тчпка видеосигнала выходной двоичный код блока 10 определения экстре11 l l мума будет содержать более однои

Положение "1" в выходном коде несет информацию о максимальном значении вели пи ы отклонения горизонтального контура от прямолинейности. После окончания контура счетные триггеры, устанавливаются в исходное состояние сигналом "1", поступающим на R-входы счетных триггеров, входы которых объединены и образуют второй вход блока 10, С выхода последнего параллельный двоичный код, характеризующий степень кривизны контура, поступает на вход регистра 13. Эта информация запоминается в момент окончания контура и хранится там до момента определения начала следующего контура. В исходное состояние регистр 13 устанавливается сигналом "1 поступающим на второй вход регистра 13, что соответствует моменту определения начала следующего контура. С выхода регистра 13 информация поступает на вход ключевого элемента 15 и на вход блока 14 определения положения объекта. Последний по к<зличеству логических 1 во входном коде определяет правильность установки объекта. Если на входе присутствует больше одной "1", то

la объект измерения установлен неправильно и на выходе блока 14 формируется сигнал "0 . Это происходит следующим образом. Информация с i-го разряда выхода регистра 13 поступае1 на i é вход i-го элемента группы элементов И 27, на остальные входы группы элементов И 27 поступает инвертированная информация с остальных разрядов выхода регистра !3. В случае, когда на вхсде блока 14 присутствует одна "1" то на выходе одного из элементов И 27 появит"ся сигнал

"1", который поступит на вход первого 28 или второго 29 элемента ИЛИ, тогда на выходе соответствующего элемента ИЛИ сформируется сигнал "1" и в зависимости от того, на первом 28 или на втором 29 элемента ИЛИ сформирован сигнал, он поступает соответственно на первый или на второй вход третьего элемента ИЛИ 30. Выход третьего элемента ИЛИ 30 является выходом блока 14 определения положения объекта и, если на одном из входов третьего элемента ИЛИ 30 появится сигнал "1", то на выходе блока 14 будет также сформирован сигнал ".1", что соответствует правильной установке объекта измерения, Если объект установлен неправильно, на выходе бло" ка 14 будет присутствовать больше од" ной "1". Это приводит к тому, что на выходе инверторов 26 (фиг.4) появит! 628071

10 ся несколько сигналов "0",. которые, поступая на входы rpyllrfbf элементов

И 27, приведут к тому, ч ro на выходах всех элементов группы элементов И 27 (фиг.4) будут присутствовать сигналы "0), Это приведет к тому, что на выходах первого 28, aroporo 29 и третьего 30 элементов ИЛИ Судет присутствовать сигнал "0 что сooTIIåтствуе1 неправильной yczafloeKe объекта измерения. Если объект установлен ffpaIIHJII,— но, то сигнал "1" с выхода блока 14 определения положения обьекта постуг ает на второй Dxoq ключевого элемента !5 и открь)вает его, т.е. информация, присутствуюшая на входе кпк)ченого элемента 15 поступит «а его выход, который явля тс)f в;)ходом устройств:, Такое vостроение "r.тро1"ства позволяет определя1!.. величину .. гкпонеш;я горизонтального отрезка контура от прямолинейноСти и, следовательно, расширить область применеш(я аналоги«в ных устройств, значитеп).но сш)зин 111)fl 25 этом объем обрабатываемой информациции, raK как на обработку OJIII(. ro э((емента разложения иэображения затр; иiвается время, равное 1 мкс. Ofшее количество элементов разложения в к()лре составляет 15х10, т.(). гремя, «,1трачиваемое на обр))б(т;,у (п) о га кадра изображения, равно 150 с.

Ф о р м )f л а H 3 о б р е т E и и

l . Устройство для offpeJJ(si(IIH). прямолинейнос-и горизонтального отрезка контура изображения объек f a, с()держащее оптически связаиь«1-. узел ()pH 40 ентации объекта измерения, фоку ирующую оптическую систему и дат«ик видеосигнала, пороговый э 1(.мент, вход которого подключен к ных()ду «,fò«HKà видеоси гHGJ1 I гe H(. Рато1 f ак I оных им 45 пульсов, cHHxpof!Hзатор, F(ыхо 1!,l которого соединены cooтве тс тfJ(lifio K кадровым и строчным вход 31!1! датчика видеоси1нала и генератор; Tактовых импульсов, блок формироя ния элект5С ронного окна, ииформацио((ный вход ко орого подключен к выходу iiîроговоro элемента. а те,хтовый вход — K выходу генератора тактовых импульсов, блок выделения горизонталь)(ого отрезка контура, вход которого соединен с выхо55 дом блока формирования электронного окна, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения в() зможности определения величины отклонения от прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта, в него введены блок определения начал:i отрезка контура, блок о1)ре;(елеш)я экстремума, блок разрешения счета, блок определения конца отрезка контура, регистр, блок определения положения объекта, ключевой элемент, первый вход которого соединен с выходом регистра, а второй — с выходом блока определения положения объекта, вход которого подключен к выходу регистра первый, второй (f третий информационные входы которого подключены соответственна к выходу блока определения конца отрезка контура, к выходу блока определения начала отрезка контурна и и выходу блока определения экстремума, первый информационный вход блока определения конца отрезка контура подключен к выхопу блока выделения горизонтального отре-. ка контура, а второй 1»1(1)op sIIIIовный вход — к вь)ходу h) foêë»пределения начала отрезка контура, !1(1)вая группа информац))сины;: вхо) ов к, торого под).лн)чена к выходу <)Jio):;f «ыделения гс ризонталь1)ого отрезка контур(1, перв ны ин(1)орм()ционшый вх )ll, — к в))ходу блок« опред(ленин кошка отрс з)(а КоН тура, а второй вход — к выходу синхронизатора, первый и второй входы .< блок; определения экстремума подключены rоответстн-.нно к группе нь)ходов бл. ка ра )решеш)н счета и к выходу блока олред(пения кониl ко«тура, группа ин(1)о1,мационных входов блока разрешения счета, а также ef о первый и второй нх()дь) лодкин)ч(ны соответственно к вь)х )ду блока ныдс Jlc HH)I горизонт (л ьно го отрез 1 а ко)(ту!);», к выходу блока опре((епе)1ия иа«ап.. отрезка контура, к вь)ход Сло ка )1 редел(ии я конца отре )ка контура.

2. УсTpol1fcTB ) ио 11. 1, о т л и ч а н щ е е r я те;, «fo блок определения нача-.i(i огре э к контура содержит первый, взорой и третий ВБ-триггеры, первыи, b(rop()è и третий элементы 11, перья)й и второй элементы

ИЛИ, S-входы первого и второго

kS-триггеров соединены соответственно с выходам). первогo и второго элементов ИЛИ, R-входы первого и второго

RS-триггеров подключены к выходу первого элемента И, S-вход третьего

1628071

RS"òðèããåðà соединен с выходом второго элемента И, R-вход является первым входом блока, первый и второй входы третьего элемента И соединены соот5 ветственно с инверсными выходами первого и второго RS-триггеров, первый вход второго элемента И соединен с выходом третьего элемента И, первый вход первого элемента И является вторым входом блока, а второй вход первого элемента И соединен с инвертирующим выходом третьего RS-триггера, входы первого и второго элементов ИЛИ и второй вход второго элемента И являются группой информационных входов блока, выход третьего RS-триг гера является выходом блока.

Э. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю trt е е с я тем, что блок разрешения счета. содержит группу элементов 11, первые входы которых подключены к выходу RS-триггера, а вторые входы являются группой информационных входов блока, S-вход RS-триггера яв- 25 ляется первым входом блока, а R-вход является вторым входом блока, выходы элементов И являются группой выходов блока.

4. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок определения положения объекта содержит группу инверторов, группу элементов И, три элемента ИЛИ, первый вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а второй вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента ИЛИ, каждый вход второго элемента ИЛИ подклю" чен к выходам элементов И из группы от первого до (п+1)-ro, где и— половшшое число элементов "электронного îкна", каждый вход первого элемента ИЛИ подключен к выходам элементов И из группы от n+1 до 2п-1, каждый из 2п-1 входов каждого из группы элементов И подключен . к выходу каждого из. группы инверторов так, что выход 1-го инвертора подключен к 1 M входам всех элементов И, кроме f(2tt-1)-(i-1)J-ro элемента И, где

1...(2n-1), входы инверторов и последние входы элементов И являются группой информационных входов блока, выход третьего элемента ИЛИ является выходом блока. va;

ФИ,Z

1628071

1628071

Фа Г б

Составитель И. Голенищев

Техред Л.Олийнщк Корректор Н. Ревская

Редактор М,Келемеш

Заказ 342 Тираж 385 Подпис.roe

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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