Устройство для кодирования видеосигнала

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения. Расширение функциональных возможностей устройства достигается за счет введения в устройство делителя частоты, счетчика, триггеров, мультиплексоров, коммутатора и блока оперативной памяти. Устройство для кодирования видеосигнала позволяет получать коды текущей строки, координаты центра тяжести хорд изображения объекта, квантованный видеосигнал, коды размеров хорд, код номера строки середины изображения объекта, код размера изображения объекта по вертикали, координату центра тяжести хорды, соответствующей середине изображения объекта. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения.

Известное устройство для распознавания объектов [1] содержит телевизионный датчик, пороговый блок, блок задержки, блок определения координат, блок селекции импульсов, блок селекции связанных хорд, анализатор, блок регистрации и клеммы для подачи кадровых и строчных синхроимпульсов. В результате преобразования видеосигнала в двухградационный и задержки его на время одной строки в блоке определения координат из текущего и задержанного сигналов выделяется первый импульс рассогласования в верхней части каждого анализируемого объекта, который поступает в блок селекции импульсов. В блоке селекции связанных хорд выделяется взаимное совпадение соседних строк. Результат анализа через анализатор выдается в блок регистрации.

Указанное устройство обладает недостаточными функциональными возможностями, в частности не может определять координату центра тяжести фигуры.

Другое известное устройство для кодирования видеосигнала [2] содержит телевизионный датчик видеосигнала, пороговый элемент, причем датчик видеосигнала оптическим связан с объектом, генератор развертки, генератор тактовых импульсов, счетчик строк, первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, первый и второй счетчики тактовых импульсов, первый, второй и третий блоки ключей и блок суммирования. В результате преобразования наблюдаемого объекта в видеосигнал и кодирования его в двухградационный "0" и "1" пороговым элементом с помощью счетчиков и устройств управления на выходе третьего блока ключей выдаются координаты видеоимпульсов строк сканирования, на выходе второго блока ключей выдаются размеры видеоимпульсов строк сканирования, а на выходе счетчика строк номер текущей строки.

Недостатком этого устройства также является недостаточная функциональная возможность, так как оно не позволяет формирвать координаты центра тяжести хорд изображения объекта, а также находить центр тяжести изображения объекта.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для кодирования видеосигнала [3] содержащее генератор развертки, телевизионный датчик видеосигнала, оптически связанный с объектом, счетчик строк, пороговый элемент, генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики, коммутатор и сумматор, причем первый выход генератора развертки подключен к генератору тактовых импульсов, второй к счетчику строк, выход которого является первым выходом устройства, и третий к телевизионному датчику видеосигнала, выход последнего соединен через пороговый элемент к третьему выходу устройства, выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу первого счетчика. В этом устройстве формируются координаты центра тяжести хорд изображения объекта каждой строки. Устройство также позволяет получать коды размеров хорд и коды строк этих хорд.

Анализ работы устройства показал, что оно также обладает недостаточной функциональной возможностью, поскольку не позволяет находить центр тяжести изображения объекта.

Для повышения эффективности работы устройства наряду с другими параметрами необходимо определять и центр тяжести изображения объекта. Последний необходим для того, чтобы ориентировать изображение, контролировать его положение и дать точную команду для устройства захвата изделия. При использовании прототипа необходимо специальное устройство для выполнения этой функции, а это приводит к уменьшению быстродействия и усложнению конструкции. В предлагаемом устройстве путем добавления нескольких элементов и связей расширяется функциональная возможность устройства и тем самым решается вышестоящая задача.

Для расширения функциональных возможностей устройства нахождения центра тяжести изображения объекта в устройство для кодирования видеосигнала, содержащее генератор развертки, телевизионный датчик видеосигнала, оптически связанный с объектом, счетчик строк, пороговый элемент, генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики, коммутатор и сумматор, причем первый выход генератора развертки подключен к генератору тактовых импульсов, второй к счетчику строк, выход которого является первым выходом устройства, и третий к телевизионному датчику видеосигнала, выход последнего соединен через пороговый элемент к третьему выходу устройства, выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу первого счетчика, введены делитель частоты на два, третий счетчик, первый и второй триггеры, первый и второй мультиплексоры и блок ОЗУ, причем первый выход первого мультиплексора подключен к выходу генератора тактовых импульсов непосредственно, а второй через делитель частоты на два, выход мультиплексора подключен через счетный вход третьего счетчика к второму выходу устройства, управляющий вход третьего счетчика соединен с выходом первого триггера, счетный вход которого соединен с управляющими входами первого мультиплексора и первого счетчика, счетным входом второго счетчика и установочным входом второго триггера с выходом порогового элемента, выход первого счетчика является четвертым выходом устройства, выход второго триггера подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого подключен к выходу счетчика строк, выход коммутатора соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с первым входом второго мультиплексора и с выходом второго счетчика со сдвигом на один разряд вправо, выход сумматора является пятым выходом устройства, второй вход второго мультиплексора подключен к выходу второго счетчика без сдвига разрядов и к шестому выходу устройства, выход второго мультиплексора подключен к адресным входам блокуа ОЗУ, а вход данных к выходу третьего счетчика, управляющий вход второго мультиплексора соединен с входом чтения-записи блока ОЗУ и с четвертым выходом генератора развертки, седьмым выходом устройства является выход блока ОЗУ.

Таким образом, вводятся новые элементы и связи, что соответствует критерию "новизна".

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 развертки, телевизионный датчик 2 видеосигнала, оптически связанный с объектом 3, счетчик 4 строк, пороговый элемент 5, генератор 6 тактовых импульсов, делитель 7 частоты на два, первый 8, второй 9 и третий 10 счетчики, первый 11 и второй 12 триггеры, первый мультиплексор 13, коммутатор 14, второй мультиплексор 15, сумматор 16 и блок 17 ОЗУ.

Устройство работает следующим образом.

Телевизионный датчик 2 видеосигнала под управлением генератора 1 разверки преобразует изображение предъявгяемого объекта 3 в видеосигнал, который поступает на пороговый элемент 5. После квантования на два уровня "0" и "1" видеосигнал подается на счетный вход первого триггера 11, который меняет свое состояние по заднему фронту импульса (переход "0" "1" видеосигнала), и управляющий вход первого мультиплексора 13, который при "0" подключает к выходу импульсы от генератора 6 тактовых импульсов непосредственно, а при "1" через делитель 7 частоты на два. Таким образом, третий счетчик 10 подсчитывает импульсы от генератора 6 тактовых импульсов до момента времени, когда видеосигнал имеет уровень "0", и каждый второй, когда видеосигнал имеет уровень "1". После того, как первый триггер 11 меняет свое состояние по заднему фронту видеосигнала, счетчик 10 прекращает подсчет тактовых импульсов. Таким образом, содержимое третьего счетчика 10 соответствует координате середины хорды изображения объекта в данной строке.

Запуск генератора 6 тактовых импульсов осуществляется сигналом с первого выхода генератора 1 развертки. Размер текущей хорды изображения формируется в первом счетчике 8, который подсчитывает количество импульсов от генератора 6 тактовых импульсов, пока видеосигнал находится в высоком состоянии.

Номер текущей строки изображения определяется по показанию счетчика 4 строк, вход которого подключен к второму выходу генератора 1 развертки.

Второй триггер 12 предназначен для ожидания первого видеосигнала высокого уровня, по которому он устанавливается в единичное состояние, и в коммутаторе 14 сохраняется номер первой строки изображения объекта, поступающий со счетчика 4 строк.

Второй счетчик 9 подсчитывает размер изображения объекта по вертикали, которому соответствует количество переходов видеосигнала с низкого уровня на высокий.

Содержимое коммутатора 14 и сдвинутое на один разряд вправо (что соответствует операции деления на два) содержимое второго счетчика 9 суммируется в сумматоре 16. По окончании кадра с выхода сумматора 16 считывается координата центра тяжести изображения объекта по вертикали.

Четвертый выход генератора 1 развертки (кадровый синхроимпульс) определяет, какую операцию осуществляет блок 17 ОЗУ (запись или чтение) и какие адреса подключены к его адресным входам. Высокому состоянию четвертого выхода генератора 1 развертки соответствует режим запись в ОЗУ, и адресные входы подключены к выходу второго счетчика 9 через второй мультиплексор 15 без сдвига разрядов. Данные на вход блока 17 ОЗУ поступают с выхода третьего счетчика 10.

По окончании кадра сигнал на четвертом выходе генератора 1 развертки становится низкого уровня. Блок 17 ОЗУ выдает хранимую информацию по адресу, подключенному к его адресным входам через второй мультиплексор 15 с второго счетчика 9 со сдвигом на один разряд вправо (что соответствует делению на два). Это позволяет считывать из блока 17 ОЗУ координату центра тяжести хорды, соответствующей середине изображения объекта.

Таким образом, по показаниям на выходах блока 17 ОЗУ и сумматора 16 определяется координата центра тяжести изображения объекта.

Устройство для кодирования видеосигнала реализовано на микросхемах серий КР132, КР531 и КР597. В качестве телевизионного датчика видеосигнала была применена промышленная телевизионная камера КТП-84.

Предлагаемое устройство позволяет получать коды текущей строки, координаты центра тяжести хорд изображения объекта, квантованный видеосигнал, коды размеров хорд, код номера строки середины изображения объекта, код размера изображения объекта по вертикали и координату центра тяжести хорды, соответствующей середине изображения объекта.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом прототипом обладает более расширенными функциональными возможностями, так как оно позволяет определять код номера строки середины изображения объекта, код размера изображения объекта по вертикали и координату центра тяжести хорды, соответствующей середине изображения объекта.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ ВИДЕОСИГНАЛА, содержащее телевизионный датчик видеосигнала, оптически связанный с объектом, генератор развертки, первый выход которого подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов, второй выход к счетному входу счетчика строк, выход которого является первым выходом устройства, третий выход генератора развертки подключен к управляющему входу телевизионного датчика видеосигнала, выход которого соединен с входом порогового элемента, выход которого является вторым выходом устройства, выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу первого счетчика, второй счетчик, коммутатор, выход которого подключен к первому входу сумматора, отличающееся тем, что в него введены делитель частоты, мультиплексоры, блок оперативной памяти, два триггера и третий счетчик, выход которого является третьим выходом устройства, счетный вход соединен с выходом первого мультиплексора, а управляющий вход с выходом первого триггера, счетный вход которого соединен с выходом порогового элемента, счетным входом второго счетчика, с управляющими входами первого мультиплексора и первого счетчика, выход которого является четвертым выходом устройства, и установочным входом второго триггера, выход которого подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого соединен с выходом счетчика строк, один выход второго счетчика подключен к первому входу второго мультиплексора и второму входу сумматора, второй выход второго счетчика соединен с вторым входом второго мультиплексора и является пятым выходом устройства, выход сумматора является шестым выходом устройства, выход второго мультиплексора соединен с адресным входом блока оперативной памяти, вход данных которого подключен к выходу третьего счетчика, вход чтение-запись к управляющему входу второго мультиплексора и к дополнительному выходу генератора развертки, а выход является седьмым выходом устройства, вход делителя частоты соединен с выходом генератора тактовых импульсов и первым информационным входом первого мультиплексора, а выход с вторым информационным входом мультиплексора.

РИСУНКИ

Рисунок 1