Устройство для определения величины линейного сдвига изображения

(56) 1, Сборник фОбработканий при помощи цифровых вычных машин", И., фМирф, 1973144.2. Авторское свидетельст9 462309, кл. Н 04 И 5/14,прототип),(54)( 57 ) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯВЕЛИЧИНЫ ЛИНЕЯНОГО СДВИГА ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащее последовательно соединенные датчик телевизионного сигнала и коррелятор, о т л н ч а в щ ее с я тем, что, с целью повьааенияточности, в него введены подключенныек выходу коррелятора последовательносоединенные формирователь второй.производной и селектор максимума.Изобретение отноаится к телевиде нию, в частности к контролю качества иэображения, предназначено .для определения величины линейного сдвига, выэв;вшего -смаз" анализируемого иэображения, и может быть испольэо вано при анализе качества фотографических и телевизионнцх (ТВ ) изображений.Известно устройство реалнзующее способ определения величины линейного сдвига непосредственно по фсмаэанному" изображению, которое содержит последовательно соединенные датчик ТВ сигнала, осуществляющий сканирование изображения с измереии ем оптической плотности (или яркос ти), спектроаналиэатор одномерного .сигнала и логический блок, определя" ющей величину сдвига по минимальной частоте нулевых составляющих спектра, образующихся в соответствии с переда-. точной характеристикой ф"смаза", вызванного равномерным прямолинейным движением объекта относительно съем- ной,системы где К - передаточная характеристи.ка "смаза" 30Ю - круговая частота;О - величина сдвига Ц .Недостатком данного .устройства Фявляется уменьшение, точности при малых значениях сдвига из-эа влияния шумов Иотографичеаких или тракта передачи сигналов изображения), макснрующих характерные минимумы вобласти высоких частот.Наиболее близким по технической сущности является устройство, реали зующее известный способ оценки резкости. изображения, содержащее последовательно соединенные датчик ТВ сигнала,.производящий сканирование изображения с измерением оптической 45 плотности, коррелятор, определяющий одномерную.автокорреляционную функцию АКФ ) анализируемого иэображения, . формирователь первой производной АКФ и блок сравнения, который По 50 величине отклонения значений первой производной от некоторых "оптимальных" значений оценивает резкость иэображения, Полученная оценка рез.кости фиксирует результат суммарного действия на изображение различных факторов сдвиг, дефокусировка и др.), и в случае отсутствия других источников искажений, кроме сдвиГа, она служит оценкой .величины сдвига изображения 1; 2.60Преимущество автокорреляционного аналнэа перед частотным в решении Давней задачи состоит в учете специфического характера шумов зернистости фотоизображений, имеющих при мерно равноэнергетический спектр в широкой полосе частот и соответ.ственно весьма малый интервал корреляции ( у современных фотоматери- алоЮ - не более.единиц мкм, что не приводит к искажению .формы АКФ;-. при достижении на .практике величин разрешения оптических систем и систем анализа иэображений), вызывая лишь добавку и дисперсии, т.е. к значению АКФ при нулевом аргументе.Недостатком .устройства является уменьшение точности при ограничении априорной информацйи об иэобра.жении. и искажающем факторе, на основе которой.и выбираются или определяются 1 оптимальные значения. В случае отсутствия такой априорной информации работа устройства становится невозможной.Цель изобретения - повышение точности определения величины линейного сдвига в условиях "существенного ограничения априорной. информации,Указаннйя цель достигается тем, что в устройстве, содержащем последовательно соединенные датчик ТВ сигнала и коррелятор, введены подключенные к выходу коррелятора последовательно соединенные формирователь второй производной и селектор максимума":СущностЬ предполагаемого изобрете. ния состоит в следующем;При сканировании двумерное поле анализируемого изображения преобра" зуется в одномерный сигналф :,а м где М- число элементов разложения."Смаэ" иэображения, вызванный линейным сдвигом на щ элементов, дос таточно точно описывается операцией сглаживания усреднения) по окрестности й =в+ 1 элементовн-чв= - хой;),"Ьогде 0 й) и М Н) - одномерные сиг налы исходного и сглаженного изображений.Если исходное.изображение имеет одномерную нормированную АКФ вида. К, то АКФ сглаженного согласно 1 ) сигнала определится выражением1 й КС) = - ,й Ю+ - ,Х Р)Мф(йкт-) цНачальный участок АКФ широкого класса ТВ и Фотоизображений описывается экспонентной ехр -6lГ/При сдвиге АКФ деформируется, происходит ее характерное упрощение на участке ОсСсй, Аналитическое1019666 3выражение для второй конечной раз.ности АКФ сглаженйого сигнала име,. ет вид,Е 9-Е Еир .Н. чина сдвига в. напоавлении сканирова ния.Экспериментальные измерения одно .мерных АКФ юирокого класса иэображений 5;текст, пейзаж, портреты средних планов, архитектурный сюжет, аэрофото снимки) с моделированием на специализированнойЭВИ: фсмаза", вызванио го линейным сдвигом,.подтвердили реп 0 резентативность аппроксимации АКФисходных 1 неискажеивых) иэображений выоаженкем ( 4) с паоаметоами. лежа"И)Из выражений, 3 следует, что при увеличениив интервале ОсГсй. 15 величина;Фас(г) монотонно возрастает, а прк 3 ЪМ моиотрвно падает, т.е. вторая разность АКФ "смазанного" изображения независимо от параметра Ь, характеризующего:индивидуальные. свойстзаизображения) имеет положи- г .тельный, причем единственный, максимум пркФсй для области где Акф исходного изображения описывается экспо . нентной указанного вида.Айалогичная закономерность сцраведдива и для представления начального участка.АКФ эксповентвой более Общего вида Переходя от дискретного .к непре-. рывному .представлению сигнала, когдаразмеры сканирующей апертуры стремятя к нулю чйсло элементов разложенияз 5к бесконечности, а конечные разности. к соответственнцм производным, вели".чину линейного сдвига можйо определить по значению аргумента, соответ. ствующего максимуму второй производ- Юной АКФ анализйруемрго изображения.На чертеже представлейа структурная электрическая схема устройства для определения линейного сдвигаиэображения,45Устройство содержит датчик 1 ТВ сигнала,коррелятор 2, формирователь .3 второй производной и селек тор. 4 максимума, анализируемое изображение 5. 50Устройство работает следующим Образом.Авалкэйруемое изображение 5. с помощьв датчика 1 ТВ екгвала построчно сканируется и преобразуется в одномерной скгнм, которыйпоступает вкоррелятор 2 с определя-. ющий одномернув .АКФ кзображения, Пори двойного дифференцированчя в Формирователе 3. сигкау второй производной АЕФ поступает на вход селек-ф тора 4 максимума, гдепо положению максимума второй дроизводкой АКФ (первого после перехода второй произзодной через ноль кз области отрицательвык значений) определяется зели щимк в ппеделах О=,О.45-1,О,. в 0,05-0,5 и показали:соответствие значения аргумента максимума второй конечной разности АКФ фсмазаииогоф изображения размеру области усреднения й= ВН 1 элементов пРк моделиро ванни сдвига на ю элементов, т.е. возможность определения величины сдвига по "смазанному" снимку о точностью до элемента разложения.Инзрвал оцениваевых сдвигов соответствует протяженности .экспоненциального участка АЕФ исходных изоб" раженнй и составляет в зависимости оттипа изображения от 1-20 до 1-150. элементов,"Смазь, вызванный линейным сдвигом изображения, является одним кз основных и часто встречающихся в- доз искажений при фотосъемка.Предлагаемое устройство предназначается дляиспользования при автоматической классификации потока фотоснимков на два классами- фотоснимки, не содержащие "смазь поступающие далее ка вйзуальное де шкфрирование и анализ,- фсмазанныеф Фотоснимки, которыаглибо удаляются кз Процесоа Обработки если величина сдвига превыщает эа; данное значение), либо ностЬавт для последующего восстановления различными методами.Определяемая данным устройством величина сдвига является исходным данным дпя восстановления ффсмаэавно- гоф иэображения,Це.несообразность хотя бы частичкой автоматизации сложного, многосту пенчатого процесса обработки потока Фотоизображений обусловлька резким увеличением .Объема .информации вви" де иэображений, поступающей с различным систем дистанционногоисследования земной поверхности (аэрофю-. тографкческих и др).,Реализация ука эанной вьаие автоматической классифи" кацик позволит существенно сократиь количество фотоснимков, подлежащих . визуальному анализу, тем еавнм повысить эффективность и йропуокнув спо собнОстьскстеьн .Обработки ВЦелОму а также освободить операторов от рутинной и малопроизводительной работы ло анализу качества изображений.1019666 Составитель Г.РосаткевичРедактор Т.Киселева Техред Т.фанта Корректор А.Дзятко ВШШШЕВ4 ЕШвШШ ЬШ ШтвЗаказ 3728/54 Тираж 677 ф ПодписноеВМИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб р д 4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная,4 Таким образом, применение предполагаемого изобретения для анализа качества иэображения позволит повысить его точность в широком классеизображений и уменьшить время обработки изображений.