Устройство для измерения координат центра тяжести изображения объекта

 

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в телевизионных системах прикладного назначения для измерения координат объекта, расположенного на неравномерном фоне. Цель изобретения - повышение точности измерения путем компенсации влияния фона. Сигнал с выхода передающей телевизионной трубки 1, управляемой с генератора 2 строчной развертки и с генератора 3 кадровой развертки, интегрируется в интеграторе 5. Подсчет числа тактовых импульсов с генератора 11 тактовых импульсов и изменение блоком 4 управления исправления строчной и кадровой развертки обеспечивает фиксацию в счетчике 15 вертикальной, а в счетчике 10 горизонтальной координаты центра тяжести. Триггер 19 обеспечивает режимы формирования и заполнения координат центра тяжести фона или координат центра тяжести изображения объекта и фона. С помощью аналого-цифрового преобразователя 17, получающего информацию с интегратора 5, а также импульса с генератора 11, первого блока 21 памяти, сумматора 23, совокупности второго блока 24 памяти и преобразователя 25 кодов в блоке 20 вычисления по результатам измерения координат центра тяжести фона и координат центра тяжести изображения объекта и фона вычисляются истинные значения координат центра тяжести изображения объекта. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 04 N 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

:. мяу

"C" л jjr3 у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4609235/09 (22) 24.11,88 (46) 30.06,91. Бюл. М 24 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Ю,В. Китаев и Ю.В. Кузнецов (53) 621.397 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 995377, кл, Н 04 N 7/18, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в телевизионных системах прикладного назначения для измерения координат обьекта, расположенного на неравномерном фоне.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем компенсации влияния фона. Сигнал с выхода передающей телевизионной трубки 1, управляемой с генератора 2 строчной развертки и с генератора 3 кадро1

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в телевизионных системах прикладного назначения для измерения координат объекта, .расположенного на неравномерном фоне. . Цель изобретения — повышение точности измерения путем компенсации влияния фона;

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема и редл а гаемо го устройства; на фиг.2 — структурная электрическая схема блока вычислений, на фиг,3 — изображение объекта и фона; на фиг.4 и фиг.5 — времен„„5U„, 1660208 Al вой развертки, интегрируется в интеграторе

5. Подсчет числа тактовых импульсов с генератора 11 тактовых импульсов и изменение блоком 4 управления исправления строчной и кадровой развертки обеспечивает фиксацию в счетчике 15 вертикальной, а в счетчике 10 горизонтальной координаты центра тяжести. Триггер 19 обеспечивает режимы формирования и заполнения координат центра тяжести фона или координат центра тяжести изображения объекта и фона. С помощью аналого-цифрового преобразователя 17, получающего информацию с интегратора 5, а также импульса с генератора 11, первого блока 21 памяти, сумматора

23, совокупности второго блока 24 памяти и преобразователя 25 кодов в блоке 20 вычисления по результатам измерения координат центра тяжести фона и координат центра . . тяжести изображения объекта и фона вычисляются истинные значения координат центра тяжести изображения объекта. 1 з,п.ф-лы, 5 ил. ные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит передающую телевизионную трубку 1, генератор 2 строчной развертки, генератор 3 кадровой развертки; блок 4 управления, интегратор 5, компаратор 6, первый счетчик 7, первый коммутатор

8, второй коммутатор 9, второй счетчик 10, генератор 11 тактовых импульсов, первый триггер 12, двухвходовой элемент И 13, второй триггер 14, третий счетчик l5, регистр

16 памяти, аналого-цифровой преобразователь 17, третий коммутатор 18, третий триггер 19, блок 20 вычислений, первый блок 21

1660208 памяти, первый трехвходовой элемент И 22, сумматор 23, второй блок 24 памяти, п,реобразователь 25 кода, второй трехвходовой элемент И 26, элемент НЕ 27 и ждущий мул ьтивибратор 28.

Блок 20 вычислений содержит элемент

29 задержки, синхрогенератор 30, канал Х

31, канал Y 32, каждый канал содержит канальный коммутатор 33, канальный регистр

34 памяти, первый 35 и второй 36 умножители, канальный сумматор 37 и делитель 38, Устройство работает следующим образом.

Предварительно измеряютсявертикальная и горизонтальная координаты центра тяжести изображения фона и его интегральное значение яркости, а затем измеряются вертикальная и горизонтальная координаты центра тяжести суммарного изображения объекта и фона и его интегральное значение яркости, а вертикальную и горизонтальную координаты центра тяжести изображения объекта вычисляют по формулам оф оф Хф ф, (1) ч.ф — у, ч. í., v v

Ноф ф где Хо и Уо-горизонтальная и вертикальная координаты центра тяжести изображения объекта;

Хоф и У ф — горизонтальная и вертикальная координаты центра тяжести суммарного изображения объекта и фона;

Хф и Уф — координаты центра тяжести изображения фона;

\/оф — интегральное значение яркости суммарного изображения;

Vy — интегральное значение яркости фона (фиг.3), По сигналам с выходов блока 4 управления (фиг. 4а) включаются генераторы 2 строчной развертки и генератор 3 кадровой развертки (фиг,4 в,д), а содержимое регистра 16 переносится в счетчик 10, В регистре

16, исходя из требования точности, заранее записано количество тактовых импульсов частоты f, соответствующее половине времени развертки Ь строки, С момента начала кадра телевизионный сигнал с выхода передающей телевизинной трубки 1 (фиг,4 II) интегрируется в интеграторе 5 (фиг, 4 е), при этом с выхода генератора 2 строчной развертки (фиг. 4 б) импульсы в конце каждой строки через первый выход коммутатора 8 поступают на суммирующий вход счетчика

15. В результате считаются все строки К подряд. При срабатывании компаратора 6 импульс с его выхода переводит переводит

15 / Зъ ние импульсов — !генератора 11 из первона 2/ чального их количества (Ь) в регистре 16.

50 дит до прихода сигнала с выхода компара30

40 триггер 12 (фиг. 4 ж) в состояние логической единицы на его выходе. Этот импульс также устанавливает первый разряд счетчика 7 в . единичное состояние. Сигнал с выхода первого разряда счетчика 7 поступает на вход коммутатора 8, вызывая соединение его входа со вторым выходом, т.е, с входом триггера 14. Сигнал с выхода триггера 12 запускает генератор 11 тактовых импульсов (фиг. 4 и). Частота генератора 11 выбрана в два раза меньше частоты импульсов, записанных в регистре 16, Импульсы проходят через коммутатор 9 на вычитающий вход счетчика 10, в котором происходит вычитаСчетчик 10 вычитает каждый второй импульс той частоты f, которая используется при измерении длины полустроки (b — а/2), Подсчет тактовых импульсов происходит до момента окончания строки, который определяется импульсом с выхода генератора 2 строчной развертки, проходящим через элемент И 13, открытый единичным потенциалом с выхода триггера 12, на вторые управляющие входы генераторов 2 и 3 строчной и кадровой разверток соответственно и управляющий вход интегратора 5.

Генераторы 2 и 3 переключаются так, что напряжение развертки меняется на противоположное, а в интеграторе 5 осуществляется сброс напряжения. После этого триггер

12 переводится в нулевое состояние и ïðîцесс обработки телевизионного сигнала повторяется. Импульсы окончания строк поступают с выхода генератора 2 на второй выход коммутатора 8, т.е. на вход триггера

14, а с его выхода — на вычитающий вход счетчика 15. Триггер 14 является делителем частоты импульсов с коэффициентом деления, равным двум, Таким образом, из первоначально подсчитанного количества строк

К, полученного в процессе интегрирования телевизионного сигнала при прямом направлении развертки и записанного в счетчике 15,вычитаются строки через одну при интегрировании с обратным напряжением развертки„равным М/2. Подсчет происхоторэ 6. В этот момент второй разряд счетчика 7 устанавливается в единичное состояние и вызывает переключение коммутатором 9 выхода генератора 11 на суммирование (на суммирующий вход счетчика 10), По этому же сигналу с компаратора

6 триггер 12 вновь установится в единичное состояние и запускает генератор 11 тактовых импульсов, которые поступают на суммирующий вход счетчика 10 (с/2), где

1660208

10

50 суммируются с результатом первоначального подсчета (Ь вЂ” а/2 + с/2). С приходом импульса окончания строки триггер 8 перебрасывается, генератор 11 отключается и подсчет прекращается. Блок 4 управления сигналом переключает генераторы 2 и 3 в исходное состояние и сбрасывает в "0" разряды счетчика 7. Результирующее число, записанное в счетчик 15, соответствует вертикальной координате Уф(оф) центра тяжести изображения:

V«.ф) = К вЂ” V«.ф)/2, а число, записанное в счетчике 10, соответствует горизонтальной координате центра тяжести изображения;

Хф(ф) = b — аф(оф)/2 + сф(оф)/2.

В отсутствии изображения объекта для измерения координат пятна фона в момент времени т = 0 на первый вход триггера 19 подается управляющий сигнал "Фон", который устанавливает íà его выходах противофазные сигналы (фиг. 5 а,б), По сигналу с первого выхода триггера 19 коммутатор 18 переключает выход аналого-цифрового и реобразователя 17 на второй вход блока 24 памяти. Аналого-цифровой преобразователь 17 синхронизирован импульсом первого триггера .12 и фиксирует значение Чф интегральной яркости фона, При обратном проходе кадровой развертки последний импульс окончания строки (фиг. 4 б, 5 г) перезаписывает значение Чф в блок 24 памяти (фиг. 4 д). Преобразователь 25 кода преобразует двоичный код в дополнительный для вычитания в сумматоре 23. Задним фронтом импульса с выхода триггера 12 (фиг.4 к) запускается ждущий мультивибратор 28 (фиг, 5 л), а на выходе элемента И 22 формируется импульс (фиг. 5 н), который записывает код координаты Хф (фиг, 5 е) в находящийся в канале 31 регистр 34 памяти, подключенный через коммутатор 33 к выходу счетчика

10. Затем в поле зрения передающей телевизионной трубки 1 помещают исследуемый объект. На второй вход триггера 19 подается управляющий сигнал "Объект +

Фон". При этом цикл работы устройства повторяется, но аналого-цифровой преобразователь 17 выходом через коммутатор 18 подключается к входу блока 21 памяти, ко торый по входу переводится в режим выборки. Двоичный код Ч ф с выхода блока 21 поступает на вход первого умножителя 35 и на вход сумматора 23, с выхода которого код величины Ч ъ - Чф поступает на второй вход делителя 38. Коды значений Чоф и Хоф (фиг.4 ж,и) умножаются в умножителе 35 и результат поступает на второй вход сумматора 37, на первый вход которого поступает код величины -ЧфХф с выхода второго умножителя

36. На выходе сумматора 37 формируется код величины Хоф Чоф —. Хф Чф, который поступает на первый вход делителя 38. Синхрогенератор 30, фазируемый импульсами окончания строки, вырабатывает последовательность импульсов, поступающих на тактовые входы умножителей 35 и 36 и делителя 38. Выход делителя 38 стробируется по пятому входу (фиг. 5 и) сигналом с выхода элемента 29 задержки, причем величина задержки выбирается с учетом завершения операции деления, при этом код частного принимает установившееся значение и код на первом выходе блока 20 вычислений соответствует выражению для Х>. Работа канала Y 32 протекает синхронно и аналогично работе канала Х 31, при этом на втором выходе блока 20 формируется величина У<.

Использование предлагаемого устройства (по сравнению с известным) позволяет существенно (в несколько раз) увеличить точность измерения координат центра тяжести изображения объекта и тем самым повысить точность позиционирования объектов, попадающих в поле зрения телевизионной камеры.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения координат центра тяжести изображения объекта, содержащее блок управления, первый эыход которого подключен к первому входу генератора кадровой развертки, выход которого соединен с первым входом передающей телевизионной трубки и к первому входу генератора строчной развертки, первый выход которого подключен к второму входу передающей телевизионной трубки, выход которой через последовательно включенные интегратор и компаратор соединен с первым входом первого счетчика, первый выход которого соединен с первым входом первого коммутатора, а второй вход подключен к первому входу блока управления и к первому входу второго коммутатора, первый выход которого соединен с вычитающим входом второго счетчика, второй выход — с суммирующим входом второго счетчика, а второй вход — с выходом генератора тактовых импульсов, вход которого подключен к выходу первого триггера и к первому входу двухвходового элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу генератора строчной развертки, к второму входу блока управления, к первому входу первого триггера и к второму входу первого коммутатора, Первый выход которого подключен к суммирующему входу третьего счетчика, а второй выход первого коммутатора через второй триггер соединен с вычитающим

1660208 входом третьего счетчика, второй вход первого триггера соединен с выходом компаратора, а выход двухвходового элемента И подключен к второму входу генератора строчной развертки, к второму входу генератора кадровой развертки и куправляющему входу интегратора, первый выход блока управления соединен с вторым входом первого счетчика, а второй выход бг ока управления — с входом регистра памяти, выход которого соединен с суммирующим входом второго счетчика, о т л и ч à ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем компенсации влияния фона, в него введен анаг)ого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом введенного третьего коммутатора, второй вход которого подключен к первому выходу введенного третьего триггера, к первому вхоцу введенного блока вычислений, с первым входом введенного первого блока памяти и с первым входом введенного первого трехвходового элемента И, первый выход третьего коммутатора . подключен к второму входу первого блока, памяти, выход которого соединен с первым входом введенного сумматора и с вторым входом блока вычислений. второй выход третьего коммутатора соединен с. первым входом введенного второго блока памяти, выход которого через введенный преобразователь кода подключен к второму входу сумматора и к третьему входу блока вычислений, четвертый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход второго блока памяти соединен с вторым входом первого блока памяти, с вторым выходом генератора строчной развертки и с пятым входом блока вычислений, шестой вход которого соединен с третьим входом второго блока памяти, с вторым выходом третьего триггера и с первым входом введенного второго трехвходового элемента И, выход которого соединен с седьмым входом блока вычислений, восьмой вход которого соединен с выходом третьего советчика, первый выход блока управления через введенный элемент НЕ подключен к второму входу первого трехвходового элемента И и к второму входу второго трехвходового элемента И, третий вход которого соединен с третьим входом первого трехвходового элемента И и с выходом введенного ждущего мультивибратора, вход которого соединен с выходом первого триггера и, с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу интегратора, девятый вход блока вычислений подключен к выходу второго счетчика, выход первого трехвходового элемента И соединен с десятым входом блока вычислений, первый и второй выходы которого являются выходами сигналов координат X u Y соответственно.

5 2. Устройство по п.1, отл ича ю ще ес я тем, что блок вычислений содержит синхрогенератор, вход которого является пятым входом блока вычислений, элемент задержки, вход которого является седьмым

10 входом блока вычислений, идентичные канал Х, канал У, каждый из которых содержит первый и второй умножители, канальный регистр памяти, канальный сумматор, делитель и канальный коммутатор, причем в каж15 дом канале первый выход канального коммутатора соединен с первым входом канальнога регистра памяти, выход которого подключен к. первому входу второго умножителя, выход которого соединен с первым

20 входом канального сумматора, выход канального сумматора подключен к первому входу делителя, второй вход канального коммутатора соединен с первым входом первого умножителя, выход которого под25 ключен к второму входу канального сумматора, причем первый вход канального коммутатора канала Х соединен с первым входом канального коммутатора канала Y u является первым входом блока вычислений, 30 второй вход канального коммутатора канала Y является восьмым входом блока вычислений, а второй вход канального коммутатора канала X — девятым входом блока вычислений, второй вход первого ум35 ножителя канала Х соединен с вторым входом первого умножителя канала Y u является вторым входом блока вычислений, второй вход второго умножителя канала X соединен с вторым входом второго умножи40 теля канала Y и является третьим входом блока вычислений, выход синхрогенератора подключен к третьим входам первых умножителей каналов Х и У, к третьим входам вторых умножителей каналов X u Y и к

45 третьим входам делителей каналов Х и У, второй вход делителя канала Х соединен с вторым входом делителя канала Y и является четвертым входом блока вычислений, выход элемента задержки подключен к пятому

50 входу делителя канала Х и к пятому входу делителя канала У, четвертый вход делителя канала Х соединен с четвертым входом делителя канала Y и является шестым входом блока вычислений, выход делителя ка55 нала Х является первым, а выход делителя канала Y — вторым выходом блока вычислений, второй вход канального регистра памяти канала Х соединен с вторым входом канального регистра памяти канала Y и является десятым входом блока вычислений.

1 660208

Фиг.4

1бб0208

Фиг.2

1660208

Составитель А.Цветков

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т,Палий

Редактор А.Ревин

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

Заказ 1857 Тираж 403 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ,113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5