Устройство для нормализации изображений

(51) М. Кл. б 061 9/04 Государственный иомитетСовета Министров СССРло делам изобретенийи открытий(72) Автор изобретения Е, П, Путятин Харьковский институт радиоэлектроники(54) УСТРОЙ СТВО ДЛЯ НО РЖАЛ И ЗАЦИ И ИЗОБРАЖЕН И Й Устройство для нормализации изображений относится к области распознавания образов.Известны устройства для нормализации изображений при распознавании образов, содержащее поворотную платформу, на которой расположены передающая телевизионная камера с отклоняющими катушками и блоком масштабирования, а также светоделительный блок и оптически связанные с ним фотоэлектрический блок и фотоприемник, который через блок извлечения квадратного корня подключен к блоку масштабирования, электропривод поворотной платформы, вход которого соединен с фотоэлектрическим блоком, приемную телевизионную трубку с объективом, светоделительным блоком и отклоняющими катушками, с экраном которой оптически связан блок вычисления центробежного момента, блок выбора направления вращения, соединенный с блоком поворота растра, вход которого подключен к отклоняющим катушкам передающей телевизионной камеры, генераторы строчной и кадровой разверток и блок растяжения растра.Известные устройства приводят к эталонному виду изображения, подвергающиеся группе метрических преобразований (т. е. комбинированному действию смещений, поворотов и изменений масштаба). Если же изображения дополнительно подвергаются неравномерным растяжениям по осям координат, преобразованиям зеркального отражения, то такие устройства уже не приводят изображения к эталонному виду и поэтому имеют низкую достоверность опознания,Целью изобретения является повышение достоверности опознания изображений, подвергающихся полной группе аффинных преобразованийЭта цель достигается тем, что в предложен 10 ное устройство введены блок преобразованиярастра, оптически связанный с экраном приемной телевизионной трубки, выходы которого через блок растяжения растра соединеныс входом приемной телевизионной трубки, фо 15 топриемники, оптически связанные с экраномприемной телевизионной трубки, блоки вычитания, блоки выбора направления сторчной икадровой разверток, первые входы которых через блоки вычитания соединены с соответству 20 ющими фотоприемниками, вторые - с генераторами строчной и кадровой разверток, а выходы - с отклоняющими катушками приемнойтелевизионной трубки, блок вторичного поворота растра, оптически связанный с экраном25 приемной телевизионной трубки, выход которого подключен ко входу блока выбора направления вращения,При этом блок преобразования растра выполнен в виде последовательно соединенных30 светофильтра, фотоприемника, схемы извлече.435542 45 50 55 60 65 ния квадратного корня, схемы совпадения, накопителя информации и схемы вычисления обратной величины.На чертеже изображена блок-схема устройства.Устройство содержит передающую телевизионную камеру 1 с отклоняющими катушками 2 и блоком масштабирования 3, светоделительный блок 4, фотоэлектрический блок 5, фото- приемник 6, поворотную платформу 7, на которой расположены блоки 1 - 6, электропривод 8, блок поворота растра 9, блок извлечения квадратного корня 10, приемную телевизионную трубку 11 с отклоняющими катушками 12 и блоком растяжения растра 13, объектив и свеоделительный блок 14, генераторы строчной 15 и кадровой 16 разверток. Кроме того, устройство содержит блок вычисления центробежного момента 17, блок выбора направления вращения 18, блок преобразования растера 19, фотоприемник со светофильтром 20, схему извлечения квадратного корня 21, вентиль 22, накопитель информации 23, схему вычисления обратной величины 24, фотоприемники 25 - 28, блоки вычитания 29, 30, блоки выбора направления развертки строчной 31 и кадровой 32 частоты, фотоэлектрический блок вторичного поворота растра 33, блока сравнения с эталонами 34 и устройство управления 35.Фотоэлектрический блок 5 вместе с электроприводом 8 обеспечивает такую ориентацию поворотной платформы 7, что начало координат системы совпадает с центром тяжести изображения. Фотоприемник 6 вместе с блоком извлечения квадратного корня 10 и блоком масштабирования 3 передающей камеры 1 предназначены для преобразования масштаба входного изображения до величины, соответствующей некоторой единичной площади. Фотоэлектрический блок 1, вычисляющий величину центробежного момента, блок выбора направления вращения 18, блок поворота растра 9 с отклоняющими катушками 2 обеспечивает поворот изображения на экране приемной телевизионной трубки 11 до тех пор, пока величина центробежного момента не будет, равна нулю.Блоки 19 - 24 предназначены для анизотропного (гиперболического) преобразования растра вдоль осей координат. В результате этого преобразования размеры изображения соответствуют единичным значениям моментов инерции относительно осей координат. Фото- приемник со светофильтром 20 определяет величину момента инерции изображения относительно оси абсцисс. Пр этом коэффициент пропускания светофильтра изменяется пропорционально квадрату абсциссы поля зрения. Фотоприемники 25, 26, блок вычитания 29 и блок выбора направления строчной развертки 31 предназначены для нормализации изображений, подвергающихся зеркальным отражениям относительно оси ординат. Блоки 27, 28, 30 и 32 осуществляют нормализацию отражений относительно оси абсцисс. 5 10 15 20 25 Зо 35 40 4Каждый из блоков выбора направления строчной или кадровой развертки 31 или 32 содержит инвертор и два вентиля, пропускающие напряжения строчной или кадровой частоты генераторов 15 и 16 в обычной или инвертированной форме,Устройство управления 35 выдает последовательно пять команд, синхронизирующих работу системы нормализации.Устройство работает следующим образом.Предъявляемые на темном фоне входные, в общем случае полутоновые, изображения, носитель которых подвергается аффинным преобразованиям, проектируются одновременно на катод телевизионной камеры 1, фотоприемник 6 и блок центрирования 5 через светоделительный блок 4. По команде 1 из устройства управления 35 с помощью электропривода 8, входы которого подключены к блоку 5, производится центрирование изображения (т. е, совмещение начала координат с центром тяжести изображения). Одновременно площадь изображения с помощью фотоприемника 6, блока извлечения квадратного корня 10 и блока масштабирования 3 приводится к единичным раз мерам. По команде 11 из устройства управления осуществляется поворот изображения кратчайшим путем до равенства нулю центробежного момента. Для этого изображение проектируется с экрана приемной телевизионной трубки 11 через объектив и светоделительный блок 14 на фотоэлектрический блок 17 вычисления центробежного момента, который подключен к блоку выбора направления вращения 18, выходом соединенного с блоком поворота растра 9. Таким образом, после выполнения двух команд из устройства управления изображение на экране приемной телевизионной трубки центрировано, приведено к единичным размерам и повернуто на угол, соответствующий равенству нулю центробежного момента,Затем устройство управления 35 выдает последовательно команды П 1, 1 Ч, Ч.В соответствии с командой 111 открывается вентиль 22, в результате чего корень квадратный напряжения, снимаемого со схемы 21 и пропорционального моменту инерции изображения, запоминается в накопителе информации 23.Напряжение с накопителя информации вместе с его обратной величиной, вычисляемой схемой 24, подаются в блок растяжения растра 13, где производится гиперболическое преобразование растра, в результате которого изображение на экране телевизионной трубки 11 приводится к размеру, соответствующему единичным значениям моментов инерции относительно осей. Накопитель информации 23 запоминает первоначальное значение корня квадратного величины напряжения, пропорционального моменту инерции. Параллельно нормализации размера происходит анализ изображения с целью определения наличия зеркальных отражений относительно осей координат,Для этого изображение с экрана приемной телевизионной трубки проектируется на две пары фотоприемников 25, 26 и 27, 28, поля зрения которых совпадают с левой и правой, а также с верхней и нижней половинами поля зрения. 11 опарно выходы фотоприемников подключены ко входам блоков вычитания 29 и 30. Знак напряжения на входе блоков, вычитания является определяющим признаком наличия отражений, Например, отрицательное напряжение на выходе блока 29 свидетельствует о том, что изображение на экране является зеркально отраженным относительно оси ординат по сравнению с эталонным. Аналогично отрицательное напряжение на выходе блока 30 свидетельствует о наличии отражения по сравнению с эталоном относительно оси абсцисс.Знак напряжений с выхода блоков вычитания 29 и 30 управляет направлением строчной и кадровой разверток. При положительных напряжениях в блоках выбора направления разверток 31 или 32 открываются вентили, пропускающие напряжения развертки с генераторов 15 и 16 в стандартной форме. При наличии отрицательного напряжения на выходе блоков 29 или 30 в блоках 31 и 32 открываются другие вентили, пропускающие напряжения развертки генераторов 15 или 16 в отклоняющие катушки 12 в инвертированной форме. Изменение полярности развертки осуществляется с помощью иверторов. В результате изменяются направления строчной или кадровой развертки, что соответствует преобразованию отражения относительно оси ординат или абсцисс. Одновременное наличие отрицательных напряжений на выходе блоков вычитания 29 и 30 приводит к двойному отражению, что соответствует повороту изображения на 180.После выполнения трех команд изображение на экране телевизионной трубки 11 имеет такую форму, что эллипс инерции представляет собой круг единичного радиуса. Для окончательного приведения к эталонному виду по команде 1 Ч изображение подвергается вторичному повороту в соответствии с некоторыми начальными условиями. Изображение поворачивается до тех пор, пока фотоэлектрический блок 33, настроенный на детектирование начальных значений не выдаст сигнал, прекращающий вращение. Процедура вторичного поворота не изменяет эталонных значений аффинных параметров носителя изображения, устанавливающихся в результате предыдущих преобразований.После приведения изображения к эталонному виду из блока управления 35 выдается ко 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 манда Ч в блок сравнения с эталонами 34, на вход которого изображение проектируется с экрана телевизионной трубки 11. В блоке сравнения с эталонами 35 принимается решение о принадлежности входного изображения к некоторому классу. Предмет изобретения1, Устройство для нормализации изображений, содержащее поворотную платформу, на которой расположены передающая телевизионная камера с отклоняющими катушками и блоком масштабирования, а также светоделительный блок и оптически связанные с ним фотоэлектрический блок и фотоприемник, который через блок извлечения квадратного корня подключен к блоку масштабирования, электропривод, вход которого соединен с фотоэлектрическим блоком, приемную телевизионную трубку с объективом, светоделительным блоком и отклоняющими катушками, с экраном которой оптически связан блок вычисления центробежного момента, блок выбора направления вращения, соединенный с блоком поворота растра, вход которого подключен к отклоняющим катушкам передающей телевизионной камеры, генераторы строчной и кадровой разверток, отклоняющие катушки приемной телевизионной трубки и блок растяжения растра, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности опознавания изображений, в устройство введены блок преобразования растра, оптически связанный с экраном приемной телевизионной трубки, выходы которого через блок растяжения растра соединены со входом приемной телевизионной трубки, фотоприемники, оптически связанные с экраном приемной телевизионной трубки, блоки вычитания, блоки выбора направления строчной и кадровой разверток, первые входы которых через блоки вычитания соединены с соответствующими фотоприемниками, вторые - с генераторами строчной и кадровой разверток, а выходы подключены к отклоняющим катушкам приемной телевизионной трубки, блок вторичного поворота растра, оптически связанный с экраном приемной телевизионной трубки, выход которого подключен ко входу блока выбора направления вращения.2. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок преобразования, растра выполнен в виде последовательно соединенных светофильтра, фотоприемника, схемы извлечения квадратного корня, схемысовпадения, накопителя информации и схемы вычисления обратной величины,Изд.985 Тираж 624 осударственного комитета Совета Минист по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5