Устройство для нормализации размера изображений

 

О П И С А H И Е (») 45020 2!

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союэ Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У ф (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 20.04.73 (21) 1913067/18-24 с присоединением заявки _#_ (32) Приоритет

Опубликовано 15.11.74. Бюллетень М 42

Дата опубликования описания 13.05.75

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР (51) М. Кл. G 061т 9/04 (53) УДК 681.327.19 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. П. Путятин, В. П. Юрченко и О. М. Абрамов

Харьковский институт радиоэлектроники (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НОРМАЛИЗАЦИИ РАЗМЕРА

ИЗОБРАЖЕНИЙ

Изобретение относится к области автоматического распознавания образов, в частности к устройствам автоматического приведения изображений к эталонному виду.

Известные устройства для нормализации размера изображений содержат поворотную платформу с расположенными на ней передающей телевизионной трубкой с отклоняющими катушками, фотоэлектрический блок вычисления координат центра тяжести изображений, фотообъективы, светоделители, блок электропривода поворота платформы, видеоусилитель, генераторы строчной и кадровой развертки, блоки умножения, видеоконтрольное устройство и блок сравнения с эталонами.

Такие устройства осуществляют нормализацию размера изображений, предварительно центрированных по краям, например по нижнему и левому краю. При этом изображение после центрирования должно находиться полностью в положительном квадранте, и оси координат касаются нижней и левой сторон изображения. Если предварительное центрирование изображений осуществляется таким образом, что начало координат совпадает с центром тяжести, то известные устройства не могут приводить изображение к эталонному виду при произвольном изменении масштабов, так как координаты центра тяжести изображения, являющиеся исходными данными при нормализации, равны нулю. Кроме того, известные устройства обладают недостаточным быстродействием, поскольку после каждого предъявления изображения на входе поворотная платформа должна быть возвращена в исходное состояние, при котором все поле зрения устройства совпадает с положительным квадрантом. Наконец, известные устройства имеют недостаточную точность центрирования, особенно в том случае, если границы изображения с фоном имеют плавные переходы или же изображение подвергается воздействию локальных помех. Ошибки при центрировании в этом случае появляются вследствие ложного

15 срабатывания фотодатчиков с щелевыми масками и непосредственно влияют на точность нормализации размера изображений.

Цель изобретения состоит в повышении точности и быстродействия работы устройства.

20 Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит две схемы сравнения, выходы которых подключены к блоку электропривода, а входы раздельно соединены с двумя парами фотоприемников, на которые

25 падает световой поток от изображения через фильтры с линейно изменяющимися по абсолютной величине коэффициентами пропускания вдоль одной из осей координат.

Это позволяет осуществить центрирование

30 нормализуемых по размеру изображений по

450202

15

25

50

65 центру тяжести, что имеет ряд преимуществ по сравнению с известным спосо(ом центрирования изображений «по краям».

Для нормализации размера изображений вход каждого из делительных блоков фотоэлектрического блока вычисления координат подключен к выходу одного из фотоприемников в паре, а второй вход соединен с центральным фотоприемником, на который непосредственно падает световой поток от изображения. Повышение точности достигается в результате использования интегральных характеристик изображения, гораздо менее подвергнутых влиянию локальных помех и не зависящих от характера границ изображения с фоном. Увеличение быстродействия связано с исключением необходимости приведения поворотной платформы в исходное состояние после очередного предъявления изображения. Устройство допускает предъявление изображения в любом квадранте поля зрения и осуществляет центрирование его кратчайшим путем.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

В состав устройства входят передающая телевизионная камера 1, блок разверток 2, включающий генераторы 3 и 4 кадровой и строчной разверток и синхрогенератор 5, вычислительный блок 6, осуществляющий сравнение с эталонами, видеоконтрольный блок 7 для визуального наблюдения эффекта нормализации, видеоусилитель 8, множительные блоки 9 и 10, поворотная платформа 11, светофильтры 12 — 15 с линейно изменяющимися коэффициентами пропускания, объектив 16, светоделительный блок 17, блок 18 вычисления координат, пропорциональных абсциссе правой (левой) и ординате верхней (нижней) полуплоскостей изображения, фотоприемники (например, фотогальванические элементы)

19 — 23, делительные блоки 24 и 25, схемы сравнения 26 и 27 и блок электропривода 28 с усилителями 29 и 30 мощности и исполнительными двигателями 31 и 32.

На поворотной платформе 11 расположены передающая камера 1, фотоприемники 19 — 23 со светофильтрами 12 — 15, объектив 16 и светоделительный блок 17.

Изображения отраженной либо светящейся яркости предъявляются в поле зрения передающей телевизионной камеры 1 на темном фоне. Кроме передающей камеры, изображения проектируются посредством объектива 16 и светоделительного блока 17 на светочувствительные фотоприемники 19 — 23, расположенные парами. Светочувствительные поверхности пары фотоприемников 19 и 20 перекрыты светофильтрами 12 и 13, коэффициент пропускания которых линейно возрастает с увеличением абсциссы по абсолютной величине, так что минимум коэффициента пропускания будет на границе полей зрения фотоприемников, для которой ось абсцисс равна нулю. В то же время светочувствительные поверхности пары фотоприемников 22 и 23 перекрыты светофильтрами 14 и 15, коэффициент пропускапия которых линейно возрастает с увеличением по абсолютной величине ординаты, так что минимум коэффициента пропускания будет на границе полей зрения фотоприемников, для которой ось ординат равна нулю. Светофильтры

12 — 15 могут быть одинаковыми и отличаться лишь расположением в поле зрения. Фотоприемники 19 и 20 вместе со схемой сравнения

27, усилителем 30 мощности и исполнительным двигателем 32 обеспечивают вращсние платформы 11 в горизонтальной плоскости.

Фотоприемники 22 и 23 вместе со схемой сравнения 26, усилителем 29 мощности и исполнительным двигателем 31 обеспечивают вращение платформы 11 в вертикальной плоскости.

Поле зрения фотоприемника 20 совпадает с правой полуплоскостью, для которой ось абсцисс положительна; для поля зрения фотоприемника 19 ось абсцисс всегда отрицательна (левая полуплоскость); поле зрения фотоприемника 21 расположено во всех квадрантах; поля зрения фотоприемников 22 и 23 совпадают соответственно с верхней (ось ординат положительна) и нижней (ось ординат отрицательна) полуплоскостями. Блок 18 вычисления координат содержит фотоприемники 20—

22 со светофильтрами 13 и 14 и делительными блоками 24 и 25.

Фотоприемник 20 со светофильтром 13 и фотоприемник 21 вместе с делительным блоком 24 предназначены для определения величины, пропорциональной абсциссе центра тяжести части изображения, находящегося в правой полуплоскости. Фотоприемник 22 со светофильтром 14 и фотоприемник 21, а так>ке делительный блок 25 предназначены для определения величины, пропорциональнои ординате центра тяжести той части изображения, которая находится в верхней положительной полуплоскости.

Сигналы на выходе фотоприемников 19 и 20 пропорциональны абсолютной величине оптических моментов соответственно для левой и правой полуплоскостей изображения относительно оси ординат. Сигналы на выходе фотоприемников 22 и 23 пропорциональны абсолютнои величине оптических моментов соответственно для верхней и нижней полуплоскостей изображения относительно оси абсцисс.

Устройство работает следующим образом.

При предъявлении объекта, характеризуемого определенным распределением яркости, в поле зрения устройства нормализации на выходах пар фотоприемников 19, 20 и 22, 23 возникают неравные по абсолютной величине сигналы постоянного тока, численные значения которых пропорциональны оптическим моментам соответствующих полуплоскостей изображения.

Схемы сравнения 27 и 26 регистрируют попарное неравенство сигналов с выходов фотоприемников 19, 20 и 22, 23 сигналом рассогласования положительной полярности, если аб450202 солютные величины оптических моментов от положительных частей изображения больше

-: абсолютных величин оптических моментов от ..-отрицательных частей того же изображения, и отрицательной полярности в противном случае.

-В обоих случаях сигнал рассогласования, усиленный по мощности в усилителях 29 и 30, вызывает вращение подвижной платформы 11 . в направлении, перераспределяющем оптические моменты от правой и левой, верхней и нижней частей проектируемого изображения до их попарного равенства.

Так, например, при наличии на выходе схемы сравнения 27 сигнала рассогласования по. ложительной полярности исполнительный двигатель 32 перемещает подвижную платформу

11 в горизонтальном направлении, При этом абсолютная величина оптического момента от правой полуплоскости изображения уменьшается, а от левой увеличивается. В некотором положении платформы 11 установится равенство обоих моментов, в результате чего сигналы с выходов фотоприемников 19 и 20 ока>кутся равны, сигнал рассогласования на выходе схемы сравнения 27 станет равным нулю, и вращение исполнительного двигателя

32, а также подвижной платформы 11 в горизонтальной плоскости прекратится. Очевидно, что вследствие равенства абсолютных величин оптических моментов от правой и левой полуплоскостей изображения оптический центр тяжести последнего совпадает с осью ординат.

Если при первоначальном предъявлении объекта абсолютная величина оптического момента изобра>кения в плоскости фотоприемника 19 (отрицательной полуплоскости) окажется большей, чем в плоскости фотоприемника

20 (положительной полуплоскости), на выходе схемы сравнения 2 возникнет сигнал отрицательной полярности, который обусловит перемещение подвижной платформы 11 в горизонтальном направлении. В некотором положении платформы вследствие равенства оптических моментов от обеих частей изображения, оптический центр тя>кести проектируемого объекта совпадает с осью ординат, сигнал на выходе схемы сравнений 27 станет равным нулю, и перемещение подвижной платформы

11 в горизонтальной плоскости прекратится.

Процесс центрирования в вертикальной плоскости протекает аналогично.

Подвижная платформа 11 перемещается в вертикальном направлении до равенства нулю сигнала рассогласования на выходе схемы сравнения 26, т. е. до совмещения оптического центра тяжести изображения с осью абсцисс.

Очевидно, что в случае полной остановки платформы 11 оптический центр тяжести изображения оказывается совмещенным одновременно как с осью ординат, так и с осью абсцисс, т. е. совпадает с началом координат.

После окончания процесса центрирования осуществляется нормализация размера изображений, 55

Для этого выход генератора 4 строчной развертки подключен ко входу отклоняющей системы камеры через множительный блок 9, на второй вход которого заведен выход делительного блока 24.

Автоматическое изменение амплитуд кадровой развертки в соответствии с изменением размеров изображения по оси ординат осу. ществляется посредством перемножения численных значений сигнала кадровой развертки на численные значения сигналов, пропорциональных ординате оптического центра тяжеНормализация размера центрированпых изображений основана па автоматическом изменении амплитуд разверток передающеи трубки пропорционально изменению размеров изображения вдоль соответствующих осей.

Для изображений, оптический центр тяжести которых совмещен с началом координат, абсцисса оптического центра тяжести той части изображения, которая находится справа

10 от оси ординат, изменится во столько же раз, во сколько раз изменится размер изображения по оси абсцисс и останется неизменной независимо от изменения размера изображения по оси ординат.

15 В то же время ордината оптического центра тяжести той части изображения, которая расположена выше оси абсцисс, изменится во столько же раз, во сколько раз изменится размер изображения по оси ординат и оста20 нется неизменной, независимо от изменения размера изображения по оси абсцисс.

Для нормализации размера изображений, центр тяжести которых совмещен с началом координат, достаточно амплитуду строчной

25 развертки изменить во столько же раз, во сколько раз изменится абсцисса оптического центра тяжести той части изображения, которая располо>кена справа от оси ординат, а амплитуду кадровой развертки изменить во

30 столько же раз, во сколько раз изменится ордпната оптического центра тяжести той части изобра>кения, которая расположена выше оси абсцисс.

В этом случае размеры изображения нор35 мализуемого объекта на экране видеокоптрольного блока 7 остаюсь я неизменными, í=зависимо от изменения размеров самого объекта.

Для вычисления величины, пропорциональ40 ной абсциссе правой полуплоскости нормализуемого изображения, выход фотоприемника

20, перекрытого нейтральным светофильтром

13, и выход центрального фотоприемника 21 подключены ко входам делительного блока 24.

45 Автоматическое изменение амплитуд строчной развертки в соответствии с изменением размеров изображений по оси абсцисс осуществляется посредством перемножения численных значений сигнала строчной развертки на

50 численные значения сигналов, пропорциональных абсцисс оптического центра тя>кести правой полуплоскости изображения.

450202

Составитель Т. Ничипорович

Редактор E. Семанова Техред Е. Борисова Корректоры. В. Петрова и О. Данишева

Заказ 1044/16 Изд. № 1120 Тираж 624 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Типограйия, по. Сапунова, 2 сти верхней полуплоскости нормализуемого изображения.

Для этого выход генератора 3 кадровой развертки подключен ко входу отклоняющей системы камеры 1 через множительный блок

10, па второй вход которого заведен выход делительного блока 25.

Первоначальная установка размеров изображения (выбор эталонных размеров) на экране видеоконтрольного блока 7 при предьявлении на выходе устройства любого представителя данного класса изображений может быть осуществлена соответствующим подбором коэффициентов деления блока 24 (25).

Предмет изобретения

Устройство для нормализации размера изображений, содержащее поворотную платформу с расположенными на ней передающей телевизионной камерой, соединенной через видеоусилитель с видеоконтрольным блоком и блоком сравнения с эталонами, а через блоки умножения — с блоком разверток; объективом, оптически связанным со светоделительным блоком; фотоприемниками и светофильтрами; и блок электропривода поворота платформы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, оно содержит две схемы сравнения, каждая из которых соединена с соответствующими двумя фотоприемниками, оптически связанными со светофильтрами и с блоком электропривода, и два делительных блока, входы которых подключены к соответствующим схемам сравнения и центральному фотоприемнику, оптически связанному со светоделительным блоком, а выход соединен с соответствующим блоком умножения.