Устройство для селекции изображений

 

союз советских социАлист(((Ei ких

Р Еспу Г>Д И к (с(: Г, 06 К 9/00! ГОС ДАРСТВЕ(Л((ОЕ ПАТЕНП ((ОЕ

Вед McTBQ cccP (ГоспАте((T сссР)

О 1ИСАНУЕ Ii3C)i::-- ":::,::---!!::-: (ИЯ,.(Ь/(((Э f. -. (21) (22) (46) (71) (72)

А.В (56)

Nã 1 (54

БР (57 мат бы

АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

912250/24

9.02.91

0.08.93. Б(ол. ((г 32 ензенский политехнический институт

А.Л.Држевецкий, B. Н, Конти ше в, ригорьев и А,Г,Царев вторское свидетельство СССР

83413, кл. 6 06 К9/00, 1988. вторское свидетельство СССР

25718, кл. G 06 К 9/00, 1989. вторское свидетельство СССР

61807, кл. 6 06 К 9/00, 1990.

СТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ИЗОЖЕНИЙ эобретение относится к области автои и вычислительной техники и может использовано в составе специалиэиро(1 зобретение относится к области автомат(((ки и вычислительной техники и может быть использовано в составе специализированных систем с техническим зрением, а име но в составе автоматизированных систем обработки информации на основе анализ рефлексов в области электро (ной( спе троскопии и кристаллографии. ель изобретения — расширение функцио альных возможностей устройства за сче селекции областей экстремумов рефле сов независимо от их амплитудного уро ня и неравномерности фона изображения. ущность данного изобретения состоит в то, что при построчном считывании изобра ений формируются дискретные отсчеты (. (, где i — текущий номер элемента в

;.,„Я („„1837335 А1 ванных систем с техническим зрением, а илленно н составе dBTîìàòèçiiðî.çýííûx систем обработки (лнфорллации на основе анализа рефлексов н ооласти электро((ной спектроскопии и кристаллографии. Устройство для селекции изобра:кений содержит телевизионный датч(лк. блок синхронизации, анализатор, ком < òãTîðû, б-.ок измерения длин контурон, эле(и:-:нт задержки, схему сравнения. бло< селекции контуров, блок формирования кода изображения, блок памo,òè, дешифратор, блок анализа, блок управления, регистр, блок суммирования, счетчик, элемент НЕ, элемент И, блок выдачи, генератор тактовых импульсов, аналого-цифровой преобразователь, формирователь области градиентов, элел;ент И, селектор экстремума. 7 ил., 1 табл. строке и может изменяться от О до и, l— текущий номер строки и л(ожет меняться от

О до (.

Для каждого элемента иэображений решаются неравенства: ац-а(н,;+П1 > (1) где; — допустимое пороговое значение, зависимое от скорости изменения фона и от скорости изменения уровней, определяемых н области рефлексов.

Если при вариации k и m, которые задаются таблицей i, удовлетворяется хотя бы одно иэ неравенств (1), формируются соотватстьующие отсчеты Ь(, (, которые будут равны 1, если соответствующее неравенстВо удовлетворяется и равно нулю, если не удовлетворяется, В таблице приведены также С(,(для соответствующих k u m.

1837335

На основании отсчетов Сс1формируются отсчеты преобразованного изображения

bi,1= ОСЦ (2) т=1

Причем Ьц будут равны 1 для элементов, которые удовлетворяют уравнению (1 и нулю, если не удовлетворяют. В результате таких преобразований аналоговое изображение преобразуется в бинарное, которому фону и области в окрестности максимума рефлексов будет присвоен уровень логического нуля, а областям рефлексов с высокой скоростью изменения яркости s окрестности рефлекса будет присвоен уровень логической сдиницы, В зависимости от скорости изменения скорости в окрестности экстремума рефлекса изображение может представлять собой изображения без отверстий, либо содержащее отверстия, Отверстия будут. соответствовать области экстремума.

Алгоритм селекции обьектов, принадлежащих данному классу, включает разбиение объектов и отверстий в них, измерение длины внешнего периметра обьектов и отверстий, принадлежащих им, а также площадей как обьектов, так и отверстий подробно приведен в описании прототипа, Местоположение экстремума рефлекса и величина отсчета, соответствующего экстремуму, определяется в результате сравнения отсчетов для областей объектов и отверстий, принадлежащих им, путем последовательного сравнения отсчетов данных областей и нахождение среди них максимального. Таким образом, для каждого рефлекса будет отмечено местонахождение его экстремума .и величина амплитудного уровня.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для селекции изображений; на фиг,2 — структурная схема анализатора; на фиг.3 — структурная схема формирователя области градиентов; на фиг.4 — структур. ная схема селектора экстремума; на фиг.5— структурная схема блока синхронизации; на фиг.б — структурная схема блока выдачи; на фиг.7 — схема формирователя.

Устройство для селекции изображений (фиг.1) содержит телевизионный датчик 1, блок синхронизации 2, анализатор 3, коммутатор 4, блок 5 измерения длин контуров, элемент 6 задержки, схему 7 сравнения, блок 8 селекции контуров, блок 9 формирования кода изображения, блок 10 памяти, дешифратор 11, блок 12 анализа, блок 13 управления, регистр 14, блок 15 суммирования, счетчик 16, элемент 17 НЕ, элемент 18

И. первый коммутатор 19, блок 20 выдачи, 5

55 третий коммутатор 21, генератор 22 тактовых импульсов.

Анализатор (фиг.2) содержит аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 23, формирователь 24 области градиентов, элемент

25 И, селектор 26 экстремума.

Формирователь области градиентов (фиг.3) содержит селектор 27, формирователь 28 единичных сигналов. регистр 29, элемент 30 ИЛИ, Селектор экстремума (фиг.4) содержит узел 31 зедержки, элемент 32 задержки, элемент 33 НЕ, коммутатор 34, схему сравнения 35, элементы 36 задержки, элемент 37

ИЛИ, элемент 38 И, два ОЗУ 39, 40.

Блок синхронизации (фиг.5) содержит триггер 49, триггер 50, элемент 51 И, элемент 52 зедержки, схему 53 сложения по модулю 2.

Блок выдачи (фиг.б) содержит коммутатор 54, узел выдачи 55.

Формирователь (фиг.7) содержит два дешифратора 56, 57, триггер 58.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении тактовых импульсов с выхода генератора 22 тактовых импульсов на вход счетчика 41 блока 2 синхронизации, на выходе счетчика 41 формируется последовательность кодов, определяющая текущую координату элемента i в строке. Данная последовательность поступает на входы формирователей 43, 44, на выходе которых формируются соответственно строчные синхроимпульсы, длительность которых определяет размер анализирующего окна вдоль строки. С выхода переноса счетчика

41 на вход счетчика 42 поступают импульсы, частота которых равна частоте строчной развертки телевизионного датчика и в и раз ниже тактовой частоты. Последовательность кодов на выходе счетчика 42 определяет текущую координату j строки и поступает на вход формирователей 45, 46, 47, на выходе которых формируются соответственно кадровые синхроимпульсы, импульсы, длительность которых определяет размер анализиру1ощего окна поперек строк, и гасящие импульсы, Последовательности кодов с выходов счетчиков 41, 42 через третий вход анализатора 3 на информационный вход ОЗУ 40 селектора 26 экстремума. Синхроимпульсы с выходов формирователей 43, 45 через первый выход блока 2 синхронизации поступают на вход синхронизации телевизионного датчика 1, Входное изображение в процессе его. строчного сканирования телевизионным датчиком 1 поступает с его выхода через первый вход анализатора нэ вход АЦП 23, с

1837335

10

35

40 жеп

26 э мя; ния фор ное ров, мес фор имп этом (III.. пер кадр мир

50, под сохр дую

50 которого элементы изображения поательно поступают через вход фортеля 24 области градиентов на вход ора 27, который предназначен для ния и временного хранения локальбласти размерами, например, ЗХЗ та изображения и состоит иа послельно соединенных регистров сдвига. еет девять выходов, каждый из котооответствует элементу изображения альной области. С выхода 27 коды нтов изображения текущей локальной и поступают на первый вход формиля 28 единичных сигналов. На второй ормирователя 28 с выхода регистра тупает код пороговой величины, котописывается в этот регистр перед наработы устройства. В формирователе ществляется операция в соответствии нением (1) с учетом данных таблицы 1. ходе формирователя 28 формируется аличие единицы хотя бы в одном из зрядов свидетельствует о существоваласти рефлекса, а нулевой код свидетвует о принадлежности данного нта изображения либо фону, либо обэкстремума. На выходе элемента 30 удет 1, если хотя бы в одном из разкода. подаваемого с выхода формироя 28 будет также 1. Таким образом, с

ro выхода анализатора 3 на вход эле6 задержки и вход блока 5 измерения контуров поступают отсчеты бинарнображения в соответствии (2) при нэлизрешающего уровня на втором входе нта 25 И, который поступает через и вход анализатора 3 с выхода элеменИ so время считывания кода изобравыход следо миро селек выдел ной элеме доват

Они рых иэ ло элем облас роват вход

29 по рый з чало

28 ос сура

На в код, crop нии о тель элем ласт

ИЛИ рядо вате перв мент длин го из чии элем втор та 4 жени од с выхода АцП 23 анализатора 3 такступают через первый вход селектора стремума, где задерживается на вревное задержки обработки изображеа элементе 6 задержки и в блоке 9 ирования кода иэображения. становкэ блоков устройства в исходостояние, определение длины контуплощади, регистрации амплитудного нахождения экстремума и выдача инации осуществляется за счет подачи ьса на вход "Пуск" устройства. При счетчик устанавливается в состояние

I), триггер 49 блока 2 синхронизации одится в состояние "1", С приходом вого гасящего импульса с выхода форвателя 47 на тактовый вход триггера иггер 50, на входы элементов 48, 51 т разрешающий уровень 1, который няется на его выходе до прихода слеего кадрового гасящего импульса.

Триггер 49 при этом устанавливается в исходное состояние. Таким образом. на выходе элемента И 48 формируется строб анализирующего окна, на выходе элемента

И 51 формируется строб во время действия гасящего импульса, на выходе схемы 53 сложения по модулю 2 формируется импульс длительностью в один такт в момент изменения уровня на выходе триггера 50 от 1 к 0 и от 0 к 1. Во время считывания кэдра с пятого выхода блока 2 синхронизации на вход элемента 18 И подается уровень О, запрещающий выдачу информации, Во время действия кадрового гасящего синхроимпульса с четвертого выхода блока 2 синхронизации на управляющие входы блока 5 измерения длин контуров, блока 8 селекции контуров, блока 15 суммирования подается уровень 1, осуществляя установку данных

20 блоков в исходное состояние. Одновременно уровень .1 поступает на управляющий вход коммутатора 54 через на вход начальной установки блока 20 выдачи, обеспечивая подачу кода (li. II) на управляющий вход узла коммутации, а также на вход начальной установки селектора 26 анализатора 3, обеспечивая подачу тактовых импульсов через элемент 38 И на вход занесения ОЗУ 39, 40, записывал при этом в ОЗУ 39 код.(00...00).

За счет запуска блока 13 управления импульсом с шестого выхода блока 2 синхронизации осуществляется перебор всех адресов ОЗУ 39, 40 селектора 26 экстремума узла 3 анализа и аналогично ОЗУ в блоках 5.

8, 15 до тех пор пока код счетчика не будет нулевым, Определение длины контуров, площади, регистрации амплитудного уровня и местоположения экстремумов осуществляется во время считывания кадра, На первый управляющий вход коммутатора 19 и управляющие входы коммутаторов 4, 21 подается 1, обеспечивая подключение выхода регистра

14 через коммутатор 19 к адресному входу блока 8 селекции контуров, а также подключение к адресному входу блока 5 измерения длины контуров выхода блока 8 селекции контуров и выхода регистра 14 через коммутатор 4, и, кроме того подключение к адресному входу блока 15 суммирования и блока

23 арифметического, выхода блока 10 памяти и выхода регистра 14 через коммутатор

21. При этом код на адресном входе блока 5 измерения длин контуров определяется кодом номера объекта и кодом номера контура, а код на адресном входе блока 15 суммирования и анализатора 3 определяется кодом номера объекта и кодом номера отверстия. Сигналы с первого выхода блока

5 измерения длин контуров, соответствую1837335

25 тур, и при поступлении на вход блока 15 .30 щие граничным элементам изображения на вход блока 8 селекции контуров. Бинарные сигналы, задержанные на элементе 6 задержки поступают на второй информационный вход блока 9 формирования кода изображения, с выхода блока 9 импульс длительностью в один такт соответствует начальному элементу изображения и поступает на суммирующий вход счетчика 16, увеличивая его год на единицу и код которого определяет текущий номер объекта. Код номера объекта со второго выхода блока 9 поступает на вход регистра 14 и дешифратора 11, на выходе которого будет 1, если код на его входе больше нуля. При этом условии код номера объекта заносится в регистр 14. С первого выхода блока 8 селекции контуров на первый адресный вход блока 10 памяти и на вход схемы 7 сравнения поступает код, имеющий одинаковое значение для всех свяэных элементов. Причем, код элементов, соответствующих внешнему периметру объекта будет (00001), первому внутреннему отверстию (00011) и т.д. На второй адресный вход блока 10 памяти и второй вход схемы 7 сравнения, постоянно подан код(00001), На выходе блока 12 анализа уровень 1 будет соответствовать для всех элементов объектов, которые охватывает внешний консуммирования в нем по соответствующей совокупности адресов будет сформирован код, соответствующий площади каждого объекта и площади отверстия, принадлежащего соответствующему объекту.

Во время строба анализирующего окна, поступающего через элемент задержки 32 на управляющий вход коммутатора 34, коды с выхода узла 31 задержки через коммутатор 34 поступа от на информационный вход

ОЗУ 39 и на один из входов схемы 35 сравнения, на второй вход которой поступает кодс выхода 03У 39 больше, чем на выходе.

При этом на выходе элемента 38 И формируется импульс записи, занося код в ОЗУ 39, соответствующий данному уровню u s ОЗУ

40 координаты i и), соответствующие этому уровню. В конце кадра считывания flo cooTветствующим адресам записаны уровни элементов, соответствующих экстремумам и их координаты.

По завершению считывания кадра устройство переходит в режим выдачи информации. При этом на вход блока 13 управления подается импульс, который обеспечивает перебор кодов счетчика 16 и узла 55 выдачи блока 20 выдачи. С выхода элемента 18 И снимаются импульсы, наличие которых является признаком присутствия информации на выходе устройства. С ао

50 выхода коммутатора 21 получаем код, соответствующий коду номера обьекта и номера отверстия в нем, с выхода блока 15 суммирования получаем код, соответствующий площади объекта и отверстий, со второго выхода блока 5 измерения длин контуров получаем код, соответствующий внешнему периметру объекта и периметру отверстий, и со второго выхода анализатора 3 получаем информацию о координатах экстремумов рефлексов и их уровне.

Формула изобретения

1. Устройство для селекции изображений, содержащее телевизионный датчик, элемент задержки, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и тактовыми входами блоков формирования кода изображений, управления, выдачи данных, измерения длин контуров, селекции контуров, памяти, анализа, тактовым входом блока суммирования и первым входом элемента И, второй вход которого подключен к входу элемента НЕ, первому управляющему входу первого коммутатора, управляющим входам второго и третьего коммутаторов и первому выходу блока управления, вход сброса которого соединен с выходом счетчика, первым информационным входом первого коммутатора и управляющим входом блока формирования кода изображений, информационный вход которого подключен к выходу элемента задержки, первый выход — к входу суммирования счетчика, а,второй выход — к входу дешифратора и информационному входу регистра, управляющий вход которого соединен с выходом дешифратора, управляющим входом блока памяти и информационным входом блока анализа, управляющий вход которого соединен с выходом элемента сравнения и информационным входом блока памяти, первый адресный вход которого подключен к первому информационному входу третьего коммутатора, первому выходу блока селекции контуров и первому входу элемента сравнения, второй вход которого соединен с первым установочным входом устройства и вторым адресным входом блока памяти, выход которого подключен к первому информационному входу второго коммутатора, второй информационный вход которого соединен с вторым информационным входом третьего коммутатора и первым выходом блока выдачи данных, второй выход которого подключен к вычитающему входу счетчика, управляющий вход — к второму выходу блока управления, а информационный вход — к второму выходу блока селекции контуров, информационный вход которого подключен к первому выходу бло1837335 а измерения длин контуров, первый управяющий вход — к третьим информационным

i ходам второго и третьего коммутаторов и выходу первого коммутатора, а второй уп равляющий вход — к управляющим входам

16лока измерения длин контуров и блока суммирования, первый информационный вход которого соединен с выходом блока анализа. второй информационный вход — с выходом второго коммутатора и первым выходом устройства, а выход является вторым выходом устройства, выход третьего комму;атора подключен к второму управляющему входу блока измерения длин контуров, третий управляющий вход которого является управляющим входом устройства, информационный вход блока измерения длин контуров соединен с информационным входом элемента задержки, а второй выход является третьим выходом устройства, выход регистра подключен к второму информационному входу первого коммутатора, второй управляющий вход которого соединен с выходом элемента kE, установочные входы блока суммирования и блока формирования кода изображения являются вторым установочным входом устройства, установочный вход блока анализа является третьим установочным входом устройства, выход элемента И является четвертым выходом устройства, о тл и чаю щ ее с я тем, что. с целью повышения точности селекции иэображений за счет выделения областей рефлексов независимо от их амплитудного уровня и неравномерности фона изображения, в него введены блок синхронизации и анализатор, информационный вход которого соединен с выходом телевизионного датчика, первый и второй Синхровходы — с одноименными выходами блока синхронизации, вход начальной установки — с треть им выходом блока синхронизации и управляющими входами блока изувер;.н, я длин контуров, и блока выдачи данных, тактовый вход — с выходом генератора тактовых им(1yëüñÎB и тактовым входом bAQK3

5 синхронизации. адресный вход — с выходом второго коммутатора, первый выход - c Bxo дом элемента задержки. а второй выход является пятым выходом устройства, информационный вход блока синхрониза10 ции подключен к входу занесения кода счетчика и является информационным входом устройства, четвертый выход блока синхронизации подключен к синхронизирующему входу телевизионного датчика, пятый вы15 ход — к третьему входу элемента И, а шестой выход — к входу "Пуск" блока упоавления, 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что анализатор содержит аналогоцифровой и реобразо ватель (АЦП), формиро20 ватель области градиентов, элемент И, селектор экстремума, аналоговый вход АЦП является информационным входом анализатора, тактовый вход АЦП является тактовым входом анализатора и подключен к

25 тактовым входам формирователя области градиентов и селектора экстремума, информационный вход которого соединен с выходом АЦП и информационным входом формирователя области градиентов, выход

30 которого подключен к первому входу элемента И, выход которого является первым выходом анализатора, а второй вход соеди- . нен с входом занесения информации селектора экстремума и является первым

35 синхровходом анализатора, адресный вход селектора экстремума является адресным входом анализатора, вход начальной уста- новки.селектора экстремума является Вхо дом начальной установки селектора

40 экстремума является входом начальной установки анализатора, а выход — вторым выходом анализатора.

t 837335

1837335.2

ХЗ

1837336

Ь х 7

Составитель В. Алешина

Техред М.Моргентал Корректор А. Мотыль аказ 2868 Тираж Подписное ! ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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