Телевизионный селектор движущихся объектов

 

ТЕЛЕЫ13ИОННЫЙ СЕЛЕКТОР ДШОКУЩИХСЯ ОБЬЕКГОВ, содержащий передающую телевизионную камеру, вы ход которой через последовательно соединенные формир эватель видеоси нала и бинарный квантователь соединен с первым входом первого лог ского элемента Лис входом блока мяти, выход которого через фазоин вертор подключен к второму входу вого логического элемента И,ш1део контрольный блок,о т л и ч а ю щ с я тем,что, ,с целью повышения Достоверности определения числа движущихся объектов за счет повышения точности селекции изображений объектов сложной конфигураьщи,введены блок задержки сигнала на одну строку,второй логический элемент И,селектор импульсов по длительности и селектор видеосигналов маркированных изображений , при этом выход первого логического элемента И соединен с первым входом второго логического эле-, мента И и с входом задержки сигнала на одну строку, выход которогоподютючен к второму входу второго логического элемента И, нлход которого через селектор импульсов по длительности соединен с маркерным входом селектора видеосигналов-маркированных изображений, сигнальный вход которого подключен к выходу бинарного квантователя, а выход селектора видеосигналов маркированных изображений соединен с сигнальным входом видеоконтрольного блока.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 (111

3(511 H 04 N 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГТ1Ф (21) 2909962/18-09 (22) 07,04.80 (46) 07.04.84. Бюл. N -13 (72) Б.И.Бубнов. В.А.Данилов, Ю.Ф.Коркунов и К.Х.Фельдберг (53) 621. 39 7 (088. 8) (56) 1. Патент CPJA 1» 3507992, кл. 178-6.8, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 569053, кл.Н 04 N. 7/18, 1975.

3. Патент Японии h» 51-1724, кп. 97 (5), Л13, 1976 (прототип), (54) (57) ТЕЛЕВИЗИОННЫИ СЕЛЕКТОР

ДВИЖУ1ЦИХСЯ ОБЪЕКТОВ, содержащий передающую телевизионную камеру,выход которой через последовательно соединенные формирователь видеосигнала и бинарный квантователь соединен с первым входом первого логического элемента 1 и с входом блока памяти, выход которого через фазоинвертор подключен к второму входу первого логического элемента И,видеоконтрольный блок,о т л и ч а ю щ и йс я тем,что,,с целью повышения достоверности определения числа движущихся объектов за счет пои гшения точности селекции изображений объектов сложной конфигурации, введены блок задержки сигнала на одну строку,второй логический элемент И, сепектор импульсов по длительности и селектор видеосигналов маркированных изображений, при этом выход первого логического элемента И соединен с первым входом второго логического эле-. мента И и с входом задержки сигнала на одну строку, выход которого. подключен к второму входу второго логического элемента И, выход которого через селектор импульсов по дли- ф тельности соединен с маркерным входом селектора видеосигналов маркированных изображений, сигнальный вход которого подключен к выходу бинарного квантователя, а выход селектора видеосигналов маркированных иэображений соединен с сигнальным входом видеокантрольного блока.

1 8909 Изобретение относится к проьышлен" ности средств связи и может быть использовано при построении телеви,зионных устройств для выделения изображений. движущихся объектов и анализа характеристик подвижности объектов, например, в телевизи" онных микроанализаторах для поиска биологиче ски активных веще ств.

Известно устройство дпя селекции движущихся. объектов, содержащее передающую телевизионную камеру,соединенную с блоком формирования видеосигнала, а также запоминающий блок,под15 усилитель считывания, соединенный с выходом запоминакицего блока, и вычитакщий блак, у которого первый вход соединен с выходом усилителя считывания, второй вход — с выходом видеоусилителя, а выход подкдючен к вхо» ду видеоконтрольного блока(1 3.

Недостатком этого устройства является низкая достоверность в определении количества подвижных,объектов, вызванная возможностью появле-. ния ложных снгнапов (т.е. сигналов .от неподвижных объектов) из-за неполной взаимной компенсации сигналов двух сопоставляемых кадров вследствие неидентичности искажений, вносиилх существенно различныьм электрическими цепями, которые проходят сиГналы текущего и предшествующего кадров развертки.

Известен также телевизионный селектор движущихся объектов,содержащий передающую телевизионную-пав меру, соединенную с блоком формирования видеосигнала, а также запоминающий блок, через усилитель

40 считывания соединенный с регистрирукщим узлом, включающим в себя видеоконтролыый блок.. К еаходу блока формирования видеосигнала подключены коммутатор и фаэоинвертор, 45 выход которого соединен с вторым входом коммутатора, подключенного к запоыюнающему блоку . t 2 3.

В данном телевизионном селекторе днижущихся объектов выходной сигнал формируется путем сопоставления задержанного запоминающим блоком на один или нескапько кадров сигнала с инвертированным текущим (неэадержанным) сигналом. При этом сигналы от неподвижных объектов взаимно компенсируются, а на вход видеоконтрольного блока прохо50 2 днт раэностный сигнал, образукицийся в результате смещения изображения движущихся объектов за время между двумя сопоставляемйми: кадрами развертки.

Недостатком данного телевизионного селектора движущихся объектов является также недостаточная достоверность в определении числа движущихся объектов, вызванная координатными и амплитудными искажениями видеосигнала в эапоминаницих ЭЛТ,обуславливакщими высокий уровень помех.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является телевизионный селектор движущихСя объектов, содержащий передающую телевизионную камеру, выход которой через последовательно соединенные формирователь видеосигнапа и бинарный квантователь соединен с первым входом первого логического элемента И и с входом блока памяти, выход которого через фазоинвертор подключен к второму входу первого логического элемента И а также содержащий блок управления памятью и видеоконтрольный блок, синхронизатор 3 3.

Использование в указанном известном устройстве цифровой памяти с предварительной пространственной (временной) и амплитудной дискретизацией видеосигнала понашает вероятность правильной селекции видеосигналов от движущихся объектов. Однако данный телевизионный селектор движущихся объектов также имеет низкую достоверность в определении числа движущихся объектов, вызванную наличием ошибок при селекции движущихся объектов сложной конфигурации. Эти ошибки обусловлены тем,что разностный сигнал, в зависимости от конфигурации, ориентации и направления движения объектов сложной формы, может образовывать различное количество раздельных изображений от очного движушегося объекта, Указанный недостаток приводит к недопустимым ошибкам в определении степени подвижности объектов, которая является одной из важнейших характеристик, например при оценке эффективности воздействия химических соединений на живые организмы.

Цель изобретения — повышение достоверности определения числа дви3 8909 жущихся объектов за счет повышения точности селекции изображений объектов сложной конфигурации.

Для достижения указанной цели в телевизионный селектор движущихся объектов, сбдержащий передающую телевизионную камеру, выход которой через последовательно соединенные формирователь видеосигнала и би. нарный квантоватепь соединен с первым10 входом первого логического элемента И и с входом блока памяти,выход которого через фазоинвертор подключен к второму входу первого логического элемента ..И,вндеоконт- 15 рольный блох, дополнительно введены блок задержки сигнала на одну строку, второй логический элемент .И,селектор импульсов по длительности и селектор видеосигналов маркированных изображений, при этом выход первого логического элемента Ч соединен с первым входом второго логического элемента И и с входом блока задержки сигнала на одну строку, выход которого подключен к второму входу второго логического элемента И,выход которого через селектор импульсов по длительности соединен с маркерным входом селектора видеосигналов марки-З0

poBaHHblx изображений, сигнальный вход которого-подключен к выходу би" нарного квантователя, а выход селектора видеосигналов маркированных изображений соединен с сигнальным 35 входом видеоконтрольного блока. На фиг.l приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.Я вЂ” диаграммы, поясняющие работу предлагаемого 49 . устройства.

Телевизионный селектор движущихся объектов содержит передающую телевизионную камеру 1, формирователь 2 видеосигнала, бинарный квантователь. 4$

3, первый логический элемент 4 И, блок 5 памяти, фазоинвертор 6, видеоконтрольный блок 7, блок- 8 задержки сигнала на одну строку, второй логический элемент 9 И,селек- 50 тор 10 импульсов по длительности,селектор 11 видеосигналов маркированных изображений.

Предложенный телевизионный селектор движущихся объектов работает сле- р дующим образом.

Во время развертки первого кадра (от момента включения устройства

50 или от момента поступления соответствующего командного сигнала) видеосигнал, поступакший с выхода передающей телевизионной камеры 1,усиливается и формируется формирователем 2 видеосигнала, а затем поступает на бинарный квантователь 3, де преобразуется в двухуровневый (квантовый) сигнал, в котором напичие сигнала, т. е. пересечение изображения объекта сканирующим лучем соответствует, например, уровню "1", а отсутствие сигнала, т.е. прохождение сканирующего луча в промежут- . ках между иэображениями объектов уровню "0".

С выхода бинарного квантователя

3 квантованный сигнал (показан на фиг.2а утолщенными линиявя4) поступает на вход блока 5 памяти, в кото-, ром он в пределах..всего растра запоминается на заданное время (один или целое число кадров) . Одновременно квантованный сигнап подается на первый вход первого логического элемента -4 И, поскольку во время развертки первого кадра сигнап на выходе блока S памяти отсутствует (т.е. на его выходе имеет место уровень "О"), то,благодаря налийю фазоинвертора 6, на втором входе первого логического элемента 4 И в это время действует разрешанщий потенциап — уровень "1" и, следоветельно, сигнал на выходе первого итогического элемента 4 И повторяет исходный сигнал поступающий с выхода бинарного .квантователя 3.

Этот сигнал с выхода первого логического элемента 4 И подается на первый вход второго логического эле-» мента 9 И, на второй вход которого поступает тот же сигнал, но задержанный блоком 8 задержки сигнала на одну строку (смещенный на строку вниз).

На выходе второго логического элемента 9 И форжруется сигнап совпадения (показан на фиг,2а в виде прямоугольников) ., соответствукиций исходному изображению объектов, "укороченному" по вертикали на одну строку.

Сигнал совпадения поступает далее на селектор 10 импульсов по длительности, в котором каждый из импульсов. укорачивается по переднему

Фронту на один элемент разложения.

На выходе селектора 10 импульсов по дпительности формируется сигнал

8909

5 (показан на фиг.2а заштрихованными прямоугольниками), совпадающий во времени с исходным квантованным сигналом.

Этот сигнал поступает на маркер— ный вход селектора 11 видеосигналов маркированных изображений, на сигнальный вход которого подается квантованный сигнал исходного изображения с выхода бинарного кван- 10 тователя 3.

Принцип действия селектора видеосигналов маркированных изображений заключается в том,что,если на его сигнальном входе действует 15 совокупность квантованных импульсов

20 видеосигнала, имеющих полное или частичное перекрытие во времени (совпадение) на смежных строках развертки и создающих, таким образом, сплошное (без разрывов) изображение объекта, а на маркерный вход поступает сигнал„ совпадающий во времени хотя бы с одним из импульсов, действующих на сигнальном входе, то на выход селектора 11 видеосигналов маркированных изображений проходит (с задержкой на строку ) совокупность действукщих íà его сигнальном входе импульсов, начиная с того иэ них, с которым совпадает маркерный сигнал, и далее на всех последующих (расположенных ниже по кадру) строках развертки вплоть до:> окончания объекта, независимо от

35 налиния или отсутствия маркерного сигнала на последующих строках развертки .

Таким образом, во время развертки первого кадра выходной сигнал

40 системы, т. е. сигнал на выходе селектора 11 видеосигналов маркированных изображений (показан на фиг.2а штрихпунктирными линиями) практически соответствует исходному. На выходе

45 устройства формируется сигнал, образующий изображение всех объектов,как подвижных, так и неподвижных, исключая объекты, размеры которых менее одного элемента по строке и (или) однои стр о ки по каду, по скольку

50 для этих объектов, наличие которых может быть вызвано шумами и другими флюктуационными процессами, маркерный сигнал (заштрихованные прямоугольники на фиг.2а) отсутствует.

Таким образом, во время развертки первого кадра (а в случае, если установленное время запоминания бло50 Ь . ка 5 памяти составляет N кадров, то и во время развертки всех кадров, предшествуюших 0+1 — му) селекция движущхися объектов не производится.

Система начинает работать (т.е. осуществлять селекцию изображении движущихся объектов) с И+1-го кадра раз— вертки, как и любое другое из известных устройств аналогичного назначения.

В дальнейшем первый кадр развертки будем называть предшествующим кадром, а Ч+1-ый кадр (где И вЂ” количество кадров, соответству.ощее установленному времени запоминания Т запоминающего устройства) текущим кадром.

Во вр емя раз вертки следующе го (N+1-ого, т. е. текущего)кадра на выходе блока 5 памяти появляется сигнал, соответствующий предшествующему (первому) кадру. K этому времени движущийся (левый на фиг. 2) объект, переместившись, например, вверх за время Т между двумя сопоставляемыми кадрами, займет новое положение, показанное на фиг,26 и 2в тонкой пунктирной линией. Квантованные импульсы видеосигнала, соответствующие рассматриваемому текущему кадру.(показаны на фиг.26 утолщенными пунктирными линиями), поступают на сигнальный вход селектора

11 видеосигналов маркированных изображений и одновременно — на вход блока 5 памяти и на первый вход первого логического элемента 4 И.На второй вход первого логического элемента

4 И с выхода блока 5 памяти через фазоинвертор 6 подаются в это время квантованные импульсы видеосигнала предшествующего кадра (утолщенные линии на фиг.26), но в обратной полярности, благодаря чему на выходе первого логического элемента 4 И формируется разностный сигнал, показанный на фиг.2в утолщенными линиями. Очевидно, что для неподвижного (правого на фиг.2)"объекта разностный сигнал отсутствует, поскольку для него имеет место полное совпадение сигнала текущего кадра с инвертированным сигналом предшествующего кадра, которые вз аимно компенсируют друг друга.

Разностный сигнал (утолщенные линии на фиг,2в), снимаемый с выхода первого логического элемента 4 И, укорачивается по вертикали на од890950 ну строку и по горизонтали на один элемент разложейия с помощью двумерного пространственного фильтра, образованного блоком 8 задержки сигнала на одну строку, вторым логи- 5 ческим элементом 9 И и селектрром

10 импульсов по длительности и в качестве маркерного сигнала (показан заштрихованными прямоугольниками на фиг.2в и 2г) подается на маркерный вход селектора 11 вилеосигнапов маркированных изображений.

Поскольку в это время на сигнапьном входе селектора 11 видеосигналов маркированных изображений действует квантованный сигнал текущего кадра, то,в соответствии с указанным ранее принципом работы данного селектора, на его выходе образуется совокупно сть импульсов (показ аны штрих-пунктирными линиями на фиг.2г), формирующих единовременное изображение, соответствующее движущему.ся (левому на фиг.2) объекту, которое можно наблюдать на экране видеоконтрольного блока 7.

Таким образом, предлагаемое устройство, на выходе которого благода8

1 ря применению селектора 11 видеосигнапов маркированных изображений, на маркерный вход которого подается фильтрованный разностный см гкап, всегда образуется единственное изображение для каждого движущегося объекта независимо от его кон1ригурации, ориентации и направления движения, позволяет повысить точность определения количества движущихся объектов по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения .

Использование предлагаемого устройства при построении телевизионного микроанализатора для поиска биологически активных веществ позволит за счет повышения точности определения количества движущихся объектов повысить точность определения характеристик подвижности объектов и в конечном счете — точность оценки эффективности воздействия химических соединений на живые организмы, что является важной и актуальной народнохозяйственной задачей в области защиты окружающей среды.

ВНИИПИ Заказ 2447/5 . Тиваж 635 Попписное

Филиал ППП "Патент, г.Ужгород, .ул.Проектная, 4