Устройство для измерения линейного сдвига изображения

СОЮЗ. ООВЕТСНИХ ЦИЬЗИФГИЧЕСНИХ Н 04 при маЕНИЯсодери ГОСУДАРСТЩННЫЙ КОМИТЕТ СССР Г 30 ДЕЛАМ ИЖВРЕТЕНИЙ И ОТИРЬГГИ(563 1. Обработка:изображенийпомощи цифровых вцчйслительныхшив;.,:"Цббрнйк И; фЙир" 1 У 73с. "143-144;Л.4) ( 57 У . УСТРОИЖВО ДЛЯ ИЗИЕРЛИИЕЙНОГО СДЙИГА .ИЗОВРАЖЕНИЯжащее. измерительный блбк, о т ч а.ю щ е е с я. тем, что, с цельеповьиения . точности изиерувя "при на".лых значениях сдвига а .сокращениявремени измерения, введены последова-.тельно соединенные первый и .втюФойдиференцщруэайе блоки,. выходы каадого. из которая:соответееаеино щдклв-чейы через.вФеденнйе иерзый и".второйизмерители .дйсиерсии :заоди введенного блока деленна, причем выход иэ ,мерительвого блока соедйнеи с юодомервого р 1 йФФьренцируащего блока.нормирован нбражений илиальный участонтой.вида Изобретение относится к контролю где М- число элементов разложения. качества изображения, предназначено "Смаэ" изображения, вызванный для измерения линейного сдвига, выз- . линейным сдвигом на ю элементов, дос вавшего "смазк анализируемого иэобра таточно точно описывается операцией . жения, и может быть исполвэавано при сглаживания (усреднения) пО окрест- анализе качества Фотографических и 5 ности вМв+ 1 элементов. телевизионных изображений.Известно устройство, реализующее МЬ)= я 1 ОЙ-Е), способ оценки величины линейного е.-о сдвига непосредственно по "смаэанно- где ОЮи 9(И - одномерные сигналы му" изображению, содержащее иэмери соответственно истельный блок, производящий построчное ходного и "смазан- сканирование с измерением оптической но;о" Иэображений, глотности анализируемого изображения, Предполагается, что сигнал исход- блок определения одномерного спектра ного изображения представляет собой сигнала изображения и решающий .15 стационарный случайный процесс. для блок, ВЫРабатывающий оценку вели-простоты, беэ потери общности, пола- чины сдвига по минимальной частоте - гаем среднее значение оптической нулевыхсоставляющих спектра, образу плотности иэображения, равным нулю ющихся в соответствии с передаточной ОхарактеРистикой "смаза", обусловлен О ного равномерным прямолинейным движе- . Первая конечная разность сигнала нием объекта относительно съемочной "смазанного" изображения системы кв):юн мы. кк:юьшы,25ови Дисперсия первой разности сигнала где К - передаточная характерис"тика "смаза"21"-СЬЮ+)1 )=26. С 1-К(В+1)1, 6 - круговая частота, 0 - величина сдвига 1 ЗО где 0 - дисперсия сигнала исходного Недостатками такого устройства . . иэображения, являются относительная сложность са- МФ+М" значение нормированной авто- мого определения спектра, уменьшение корреляционной функции (АКФ) точности для малых значений.сдвига иэ-эа соответствующее аргументу влияния шумов (фотографических или . (расстоянию) в пав+1 элементов . тракта передачи сигналов изображе- разложения. ния), маскирующих и искажающих харак" Вторая разность и ее дисперсиятерные минимумы в области Высоких д) д д)( 1)-. частот, и погрешностей, сопровбждающих получение спектра сигнала по;- 0(-И (В+1)3-0(1-1)+О 1- ю+2 Н одной реализации конечной длительнос. 4 О . ъ+1 ти, а также значительное время, ьеобходимое для частотного анализа иэображений,й( 1 С 1-К(1)-ИМ+1)3+1(Ю)1 Й е+2.Цель изобретения - повышение точности измерения при малых значениях 45. Отношение дисперсий сдвига и сокращение времени измере- ния. Эа С 1-КЖ-ИВ+1 Ц+К Ьъ)+К (В+2) Поставленная цель достигается тем, р 1-(в+1) Юддя измереЩя линей сдвига изобРажениЯ, содержащее измери н ш иэ данного .выражения следует, что тельный блок, введены последовательноотношение дисперсий разностей не засоединенные первый и второй дифференк цирующие блоки выходы ка Ого Бз Южу аРактеРизУюшей контРастностьФ .Которыхсоответственно подключеныф Р ф Р .через введенные первый и второй и ме- одноьжрной АКФ исходного изображерители дисперсии к входам введенно- ,нияф Диапазон оцениваемых величинэ -55 нго блока деления, причем выход изме сДвигов ОГРаничен протЯженнОстью мО" .Рительного блока соединен с входом нотонно .падающего начального участка первого дифференцирующего блока, И(Ф исходного изображения.Сущность предлагаемого изобрете ния состоит в следующем. ая АКФ широкони в и н п го класса иэо по крайней .анализируемого иэображения преобра- мере, ее Начк описывазуется в одномерный сигнал.Ч= Ч(Ь);1=,а,М,. К(1:)=ЕХр(-ЬВ)АЕслИ ограничиться допустимой .цлямалых злинейной аппроксимациейВ Ес)=-Ьг),. то после подстановки ее формула (1)преобразуется в выражение 3 Эа- И)согласно которому отношение дисперсий однозначно. определяется величиной сдвига и не зависит от параметра в, характеризующего индивидуальные свойства изображения.Постановка в 1) значений Акфописываемойэкспонентой вида ехр( -в рГ/) илй иной монотонно спадающей кривой дает Зависимостьйх З=У(М),имеющую определенный разброс от изображения к изображенйю, но сохраняю-щую падающий характер. 20.Переходя от дискретного к непрерыв.ному представлению сигнала с помощью предельного перехода, при котором размеры сканирующей апертурыстремятся к нулю, число элементов 25разложения к бесконечности, конечныеразности - к соответствующим производным, а дискретная величина сдвигавыраженная в элементах разложения) -. к величине фактического сдвига, получаем оценку величины линейного сдвигапо Отношению днсперсий второй ипервой производнойсигнала изображения.Упрощение процедуры оценки обуславливает и сокращение времени анализа иэображения. Так, например, прицифровой реализации известного устройства определение спектра сигнала,представленного Ьотсчетами, требуетпри использовании эффективной процедуры быстрогО преобразования Фурье)примерно 10 с 10 Ь приведенных операций, В то же время, для определенияотношения дисперсий с применением широкс употребляемого выражения для 45дисперсии случайного сигнала: э= - х). й;)-ОХпотребуется 8-9 Ы операций. Выигр 56по числу операций составляет не менее 60 Ь раэ, что, например, дляизображения Формата 1024 х 1024 элемента составит примерно 20 раз,На чертеже представлена структурная электрическая схема измерениялинейного сдвига иэображения,Устройство содержит двумерное поле 1 анализируемого изображения,измерительный блок 2, первый дифференцирующий блок 3, второй дифференцирующий блок 4, первый измеритель,5 дисперсии, второй измеритель б.дисперсии, блок 7 деления, вход 8для введения параметра, учитывающегоданный класс изображений,б 5 Устройство работает следующим образом.Двумерное поле 1 анализируемого изображения с помощью измерительного блока 2, производящего построчное .сканирование и измерение оптической плотности, преобразуется в одномерный сигнал, который дважды дифференцируется расположенными последовательно друг за другом первым и втоРым дифференцирующими блоками 3 и 4, После каждого дифференцирования в первом и втором измерителях 5 и б определяются дисперсии соответственно первой и второй производных сигнала иэображений. Величины измеренных диспер. сий поступают на входы блока 7 деле ния, где.по отношению дисперсий вырабатывается оценка величины сдвига.Для увеличения точности при работе с изображениями определенного, более узкого, класса в блок 7 делениячерез вход 8 вводится параметр,учитывающий характер зависимости 3:(и) для данного класса иэображений.Устройство предусматривает построчное сканирование с измерением оптической плотности, поэтому предельнаяточность оценки величины сдвига ограни,чена размером сканирующей апертуры,и при работе по конкретному классуизображений позвсляет измерять величину сдвига с точностью до одногоэлемента разложения в интервале сдви.гов щ= 1-50 элем,Устройство предназначается для автоматической классификации потока Фотоснимков на два класса: фнесмазанные" иэображения ( фотоснимки ), поступающие далее на визуальное или полуавтоматичесоке дешифрирование и анализ, и "смазанныеф фотоснимки, котО- рые либо удаляются из обработки (если величина смаза превышает заданную величину ,либо поступаютдля последующего восстановления различными способами.Целесообразность такой предварительной отбраковки возникла в последние годы в связи с резким увеличением объема информации в виде Фотоиэоб ражений, поступающей с аэрофотографических и прочих систем исследорания земной поверхности, и необходи мостью автоматизировать рутинную и малопроизводительную для человека оператора) операцию оценки качества изображения. реализация даже такОЙ, весьма грубой, классификации фотоснимков по качеству позволит сущест-венно сократить поток фотоснимков, подлежащих визуальному анализу, и повысить эффективность системы обработки5 Ожб 5 физображений в целом. применение сцен- :несложные быстродействукщие устройстки лйнейного сдвига по отношению ва, работаощие йо широкому классу дисперсий дает аюзможность "создатЬ .изображений:.Составитель Г.РосаткевичРедактор В.Лазаренко Техред Т.фанта, Корректор О,Билаке йЮЗаказ 3728/54 Тираж" 677 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета:СССР по делам изобретений и открытий113035., Иоскэа, Ж"35, Рауюская"наф. д.4/5 Филиал ППП фПатент", г.Уагород, ул.Проектная,4