Устройство для обнаружения прямолинейной границы раздела двух разных областей изображения

О П И С А Н И Е1739574ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(23)приоритет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 25.07.80 А. А. Лукенюк и В. П. Маринец(72) Авторы изобретения физико-механический институт АН Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПРЯМОЛИНЕЙНОЙ ГРАНИЦЪ РАЗДЕЛА ДВУХ РАЗНЫХ ОБЛАСТЕЙ ИЗОБРАЖЕНИЯ 2 Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники иможет быть применено для автоматичес.кого поиска и распознавания протяженных линейных объектов (трубопроводов,5кабельных линий и т.п.) и изображенийпрямых линий, краев и границ на пленочном носителе (треков ядерных частиц, прямых краев объектов, расположенных на морском дне или ландшафте, границ раздела областей разных структурна аэро- и космических снимках).ФИзвестны устройства для автоматического опознавания прямых линий и граней,лсодержащие оптически связанные объектив, блок : развертки . иэображения,фотоэлектрический преобразователь иэлектронную схему, формирующую сигналавтоматического обнаружения прямой ли- онии или края при попадании их в полезрения объектива 11, 21.Недостатком этих устройств являетсянизкая достоверность распознавания ттрямолинейной границы раздела двух разных областей изображения на многоградационном фоне.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для обнаружения прямолинейной границы раздела двух разных областей изображения, содержащее оптически связанные объектив, блок развертки изображения, многоэлементый фотоэлектрический преобразователь и каналы предварительной обработки сигналов, каждый иэ которых содержит фильтр верхних частот, вход которого соединен,с кольцевым элементом многоэлементного фотоэлектрического преобразователя и амплитудный3ограничитель, вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот, а выход соединен со входом сумматора, подкйоченного к пороговому элементуЯ,Недостатком этого устройства является низкая достоверность автоматического обнаружения границы раздела двух областей в тех случаях, когда739574 4на фиг. 1 и фиг. 2 не показан), фильтрыверхних частот 4, двухполупериодные выпрямители 5, амплитудные ограничители 6сумматор 7, пороговый элемент 8 и ин 5дикатор 9.Устройство работает следующимобразом.Перемещающаяся в направлении Чграница раздела двух областей проецируется объективом 1 на блок разверткиизображения 2.е- В момент пересечения движущейсяграницей оптической оси устройства исовмещения ее с прямоугольной щельюпри вращении последней на выходах преобразователя 3 появятся перепады электрических сигналов. Эти сигналы поступаютна фильтры верхних частот 4, где по, давляется низкочастотная составляющая ле 2 О сигнала, вызванная разной абсолютной т- яркостью отдельных участков изображеы ния. На выходах фильтров верхних частот о образуются импульсы, амплитуда которых.определяется величиной и крутизной перепадов электрических сигналов, поступаюе- щих на вход, а полярность - знаком соответствующего перепада. После фильтровсигналы поступают на выпрямитель 5,где разнополярные сигналы преобразуютсяв однополярные положительные.Это устраняет влияние знака перепадаяркости на границе раздела двух областейна результат обнаружения этой границы. 50 3,фпредъявляемое для анализа изображение существенно неоднородно )к вдоль прямолинейной границы между соседним участками, двух областей наблюдается перемена знака перепада яркости. Примером отказа работы устройства-прототипа может служить случай анализа изо бражения типа шахматной доски", представляющего собой чередующиеся по осям Х и У белые и черные поля, на вертикальных стыках которых появляются гра ницыи щ раздела областей бело черное. По оси У перепады яркости меж ду соседними областями меняют последо вательно знак на противоположный, При сканировании такого изображения в направлении Х линейкой светочувствитель ных элементов, состоящей из набора изо лированных друг от друга ячеек (1, 2, ,4 о), на выходе каждой ячейки пос фильтрации и ограничения появятся элек рические сигналы, временные диаграмм которых приведены на фиг. 2. Как видн йз диагййм электрические импульсыпринимают знак, "плюс" или "минус В завйсййости от последовательности п рехода ячейки с белого поля на черное или с черного на белое. При сложении импульсов от всеХ каналов на сумматоре получим сигнал близкий к О, т.е.значительно ниже порога срабатывания устройства, и следовательно, в этом слу1 )чае граница раздела двух разных облас тей не будет обнаружена. Аналогичные ситуации мОгут Возникать при анализе 35 фотоснимков , например,при поиске границ разных полей (пашня, лес, луг и т. Д,).Целью изобретения является повышениедостоверности обнаружения прямолинейной 4 О ,границы двух разных областей.Эта цель достигается введением вкаждый канал предварительной обработки сигналов известного устройства двухполу- периоднОГО Выпрямителя, Вход которого 45 подключен к выходу фильтра верхних частот, а выход соединен со входом амплитудного ограничитетя. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - линейка светочувствительных элементов, изображение типа "шахматной доски" и временные диаграммы.Устройство содержит обьектив 1, блок развертки иэображения 2, многоэлементный отоэлектрический преобразователь 3, (кольцевой элемент которого Для устранения влияния на работу устройства абсолютной величины перепада сигнала эти сигналы ограничиваются по минимальному уровню амплитудными ограничителями 6. На выходах амплитудных ограничителей в сигналах присутствует информация только о наличии перепада яркостимежду соседними элементарными участками изображения. Нормированные по амплитуде сигналы со всех каналов одновременно поступают на сумматор 7, С выхода сумматора сигнал, пропорциональный количеству поступив - щих на его входы однополярных импульсов, поступает на пороговый элемент 8. При превышении сигналом выставленного порогового уровня устройство выдает сигнал наличия прямолинейной границы раздела двух областей в поле зрения объектива устройства, Этот сигнал приводит к срабатыванию индикатора 9. В реальных условиях поиска границ уровень срабатывания порогового элемента должен устанавливаться, исходя из статистических характеристик обследуемых5 739574 6полей, т.е. граница поиска может быть дый из которых содержит фильтр верх- поражена пространственными помехами, них частот, вход которого соединен с что приводит к пропаданию импульсов кольцевым элементом многоэлементного в отдельных каналах предварительной об- фотоэлектрического преобразователя, и работки сигналов, амплитудный органичитель, выход которогоПредлагаемое устройство по сравне- соединен со входом сумматора, подключеннию с прототипом позволяет значительно ного к пороговому элементу, о т л и -повысить достоверность обнаружения ч ающеес я тем, что, сцельюпопрямолинейных гранйц раздела двух раз- вышения достоверности обнаружения пряных областей, Устройство может быть, 1 й молинейной границы двух разных обласэффективно использовано при автомати- тей, оно содержит в каждом канале предзации процесса обследования больших пло- варительной обработки сигналов двухполущадей или большого объема фотоматериа- периодный выпрямитель, вход которого ла для обнаружения контурных линий, изо- подключен к выходу фильтра верхних бражений краев объектов и границ разде- ц частот, а выход соединен со входом ла областей с разной структурой. амплитудного ограничителя.Формула изобретениягоУстройство для обнаружения прямолинейной границы раздела двух разных областей изображения, содержащее оптически связанные объектив, блок развертки изображения, многоэлементный Фото ю электрический преобразователь и каналы предварительной обработки сигналов, кажИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР% 205895, клб 06 К 9/13 Д 05 В 7/ОО,. 1966. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке % 2415581/18-24; кл. 6 06 К 9/13, 1976 (прототип).Ф1 Составитель О, Пос Техред Ж. Кастелев Редактор Л. Утехин рректо ароши Заказ 2927/4 ЦНТираж 751По ПИ Государственного комитета ССС ло делам изобретений и открытый 35, Москва, Ж, Раушскаи наб с 4/ ал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,