Устройство выделения окрестности объекта в телевизионном изображении

. СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) (11) 5 4 чу Н 04 й 7/18 ПИСАН ОМУ ЕТЕЛЬСТВУ Г.Алек сан Красногот связи 178 - 6.8,Р У 474812,) 1. УСТРОЙСТВО В ОБЪЕКТА В ТЕЛЕ ЕНИИ, содержащее е формирователь с бирования, первый 1 ДЕЛЕНИЯ ОКРЕВИЗИОННОМпоследовательногнала изображенияи второй выходы 54) (57)ТНОСТИИЗОБРАЖ соединенны блок стро ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Московский ордена ТрудовоЗнамени электротехнический инсти(56) 1. Патент США йф 3562423, к1971,2. Авторское свидетельство ССкл. б 06 Ф 15/46, 1975 (прототи которого подключены к первому и второмувходам формирователя сигнала контурногоизображения, а также блок формированиястробирующих импульсов, первый и второйвыходы которого подключены к второму итретьему входам блока стробирования, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с, целью.сокра.щения времени выделения обаекта, в неговведен блок селекции первой пространственной гармоники, включенный между первым ивторым выходами формирователя сигналаконтурного изображения и соответственнопервым и вторым входами блока формирования стробирующнх импульсов, причем первыйи второй выходы блока формирования сигна.ла контурного изображения подключены соот.ветственно к третьему и четвертому входамблока формирования стробирующих импульсов,5 б 476 102.Устройство по п. 1,от ли чаю ще. е с я тем, что формирователь сигнала контурного изображения содержит последовательно соединенные блок дифференцирования по стро. ке, вход которого является первым входом формирователя сигнала контурного изображе. ния, и вычислитель модуля результата дифференцирования по строке, выход которого является первым выходом формирователя сигнала контурного изображения, а.также последовательно соединенные блок дифференцирования по кадру, вход которого является вторым входом формирователя сигнала контурного изображения, и вычислитель модуля результата дифференцирования по кадру, выход которого является вторым входом формирователя сигнала контурного изображения,3, Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что блок формирования стробирующих импульсов содержит формирователь строб -.импульсов по строке, вход которого является первым входом блока формирования стробирующих импульсов, а выход покдлючен к первому входу первого элемента И и является первым выходом блока формирования стробирующих импульсов, и формирователь стробимпульсов по кадру, вход которого является вторым входом блока формирования стробирующих импульсов, а выход подключен к первому входу второго элемента И и является вторым выходом блока формирования стробирующих импульсов, вторые входы первого и второго элементов И являются соответственно третьим и четвертым входами блока формирования стробирующих импульсов, а выходы их подключены к первому и второму входам сумматора, выход которого является выходом устройства.вход схемы И соединен с выходом блока пространственно - временной обработки в своем канале обработки; сумматор, входы которого соединены с выходами логических схем И в каналах горизонтальной и вертикальной обработки сигнала изображения 11.Недостатком данного устройства является малое быстродействие, обусловленное необходимостью предварительного определения размеров и места положения окрестности объекта, осуществляемого оператором.Наиболее близким техническим решением является автоматический анализатор парамет 30 Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в системах распознавания образов и в устройствах слежения за объектом.Известно устройство выделения окрестностиобъекта, которое содержит канал обработки сигнала изображения по горизонтали и канал обработки сигнала изображения по вертикали, каждый из которых включает в себя блок регулировки размеров и места положения области стробирования, блок формирования стробирующих импульсов, вход которого соецинен с выходом блока регулировки; блок стробирования, один из входов которого соединен с выходом блока формирования стробирующих импульсов; блок пространственно - временной обработки сигнала изображения, вход которого соединен с выходом блока стробирования и параллельно - с одним из входов логическойсхемы И в соседнем канале обработки; второй 20 2ров совокупности объектов, в частности, выделяющий окрестность объекта в телевизионном изображении, содержащий последователь.Ф но соединенные блок формирования сиг ала изображения, блок анализа изображения, блок определения координат крайних точек объек. та, блок формирования сигнала контурного изображения, блок формирования стробирующих импульсов и блок стробирования, сигнальньщ вход которого соединен параллельно с выходом блока формирования сигнала изоб. ражения и с входом блока определения коор. динах крайних точек объекта, а выходы - с соответствующими входами блока формирова. ния сигнала контурного изображения 21.Недостатком известного устройства является последовательный анализ изображения на наличие обьекта, что значительно увеличивает время выделения окрестности объекта в телевизионном изображении. Кроме того, известное устройство позволяет вьщелять окрестности точько объектов с четко выраженными границами без разрывов и не обладает устойчивостью к помехам.Цель изобретения - уменьшение времени вьщеления окрестности объекта,Поставленная цель достигается тем, что в устройство выделения окрестности объекта в телевизионном изображении, содержащее последовательно соединенные формирователь сигнала изображения и блок стробирования первый и второй выходы которого подключены к первому и:второму входам формирователя1056476 сигнала контурного изображения; а также блоформирования стробирующих импульсов, первый и второй выходы которого подключенык второму и третьему входам блока стробирования, введен блок селекции первой пространственной гармоники, включенный между первым и вторым выходами формирователя сигила контурного изображения и первым и вторым входами блока формирования стробирующих импульсов, причем первый и второй выходы блока формирования сигнала контурногоиэображения подключены соответственно ктретьему и четвертому входам блока формиро.вания стробирующих импульсов.При этом формирователь сигнала контурно.го изображения содержит последовательно соединенные блок дифференцирования по строке,вход которого является первым входом формрователя сигнала контурного изображения, ивычислитель модуля результата дифференцирования по строке, выход которого являетсяпервым выходом формирователя сигнала контурного изображения, а также последовательносоединенные блок дифференцирования по кад.ру вход которого является вторым входомформирователя сигнала контурного изображения, и вычислитель модуля результата дифференцирования по кадру, выход которого явля.ется вторым выходом формирователя сигналаконтурного изображения.Кроме того, блок формирования стробирующих импульсов содержит формировательстробимпульсов по строке, вход которого является первым входом блока формированиястробирующих импульсов, а выход подключен к первому входу первого элемента И иявляется первым выходом блока формирова.ния стробирующих импульсов, и формирова.тель стробимпульсов по кадру, вход которого является вторым входом блока формирования стробирующих импульсов, а выходподключен к первому входу второго элемента И и является вторым выходом блока формирования стробирующих имтульсов, вторыевходы первого и второго элементов И являются соответственно третьим и четвертымвходами блока формирования стробирующихимпульсов, а выходы их подключены к первому и второму входам сумматора, выходкоторого является выходом устройства.На фиг. 1 представлена стуктурная электрическая схема предлагаемого устройства; нафиг. 2 - эпюры сигналов в некоторых точкахсхемы,Устройство выделения объекта в телевиэи.онном сигнале содержит формирователь 1сигнала изображения, блок 2 стробирования,блок 3 формирования сигнала контурногоизображения, блок 4 формирования стробирую. щих импульсов, блок 5 селекции первой пространственной гармоники, блоки стробирования по строке 6 и по кадру 7, блоки дифференцирования по строке 8 и по кадру 9, вы.числители модуля результата дифференцирова.ния по строке 10 и по кадру 11, блоки се. а- лекции первой пространственной гармоникипо строке 12 и по кадру 13, формирователистробимпульсов по строке 14 и по кадру 15, -О первый элемент И 16, второй элемент И 17и сумматор 18.На фиг. 2 представлены эпюры сигналов:а, 2 - сигнал на одном из выходов блока 5(фиг. ) селекции первой пространственной15 гармоники, б, д - сигнал на том же выходеблока 5 после фиксации, в, е - сигнал наодном из выходов формирователя 4 стробируи. ющих импульсов.Устройство работает следующим образом.20 Сигнал изображения с выхода блока 1 поступает на информационный вход блока 2стробирования, где подвергается стробированиюпо строке (горизонтали) и по кадру (вертикали) импульсами, сформированными в блоке 425 формирования стробирующих импульсов. Стро.бирующие импульсы, поступающие на второйвход блока 2 стробирования, являющийся уп.равляющим входом блока 6 стробирования построке (т,е. горизонтального), и на третий входблока 2 стробирования, являющийся управляю.щим входом блока 7 стробирования по кадру(т.е. вертикального), формируются из ограни.ченных первых пространственных гармоникФурье - разложения изображения по горизонтали и по вертикали, выделенных блоками 12и 13 из сигнала изображения, повергнутого пространственно-временной обработке.Пространственно в .временная обработкасигнала изображения заключается в дифферен.40цировании сигнала изображения по строкам ипо кадру и вычислении модулей результатовдифференцирования. Дифференцирование сигнала изображения осуществляется в блоке 8 дифференцирования по строке и в блоке 9 диффе 45ренцироваыия по кадру. Модули результатовдифференцирования вычисляются для обеспечения однополярности сигнала контурногоизображения в вычислителе 10 модуля резуль.тата дифференцирования ло строке и в вычислителе 11 модуля результатов диффиренцирования по кадру.Таким образом, на входы блоков 12 и 13поступает однополярный сигнал контурногоизображения.Первая пространственная гармоника Фурье - 55 разложения контурного изображения по горизонтали, выделенная блоком 12, поступает навход формирователя 14 стробимпульсов построке. Первая пространственная гармоникаФурье - разложения по вертикали, выделеннаяблоком 13, поступает на вход формирователя5 стробимпульсов по кадру.Формирователи 14 и 15 включают в себясхемы фиксации первой пространственной гармоники и собственно формирователи импульсов стробирования (не показаны).В формирователе 14 осуществляется автома.тическая регулировка горизонтальных размеровобласти стробирования объекта на телевизион. Оном изображении.Формирователь 15 выполняет функцию регу.лятора вертикальных размеров области стообирования.На фиг, 2 изображены эпюры первой про. 15странственной гармоники Фурье - разложенияизображения в случае, когда изображение находися целиком внутри области стробирования(фиг, 2 а) и в случае, когда изображение объек.та сечется областью стробирования (фиг, 2 г). 20Когда область стробирования сечет изображение объекта (т.е., когда размеры области стробнрования меньше, чем требуется) происходитрезкое уменыпение амплитуды первой прост.ранственной гармоники Фурье - разложения изоб ражения.Уровень фиксации, обозначенный И и показанный пунктирной линией на фиг, 2 б и д,постоянен, Поэтому при уменьшении амплитудыпервой пространственной гармоники после еефиксации происходит увеличение угла отсечки,увеличение длительности стробируюшего импуль са, т.е. увеличение области стробированияобъекта,Стробированный сигнал изображения под.35вергается дифференцированию по строке вблоке 8 и по кадру в блоке 9, Затем в блоках 10 и 11 осуществляется вычисление мо.дулей результатов дифференцирования.Далее осуществляется двумерное стробиро 40ванне области изображения объекта в каналахгоризонтального и вертикального выделенияконтуров, Сигнал, стробированный по горизон-тали, после дифференцирования и вычислениямодуля результата дифференцирования под 45вергается операции логического умножения ссигналом в канале вертикальной обработкиизображения, а сигнал, стробированный повертикали, подвергается логическому умножению в канале вьщеления горизонтальных контуров. Операция логического умножения вы 50полняется логическими элементами И 16 (ка-нал выделения горизонтальных контуров) и17 (канал вьщеления вертикальных контуров). Для полного вьщеления окрестности объекта в телевизионном изображении результаты логического умножения суммируются сумматором 18 (фиг 1) Известные устройства выделения окрестности объекта как с ручным, так и с автомати.ческим выделением обладают недостаточно высоким быстродействием и низкой помехоустойчивостью по сравнению с предлагаемым, таккак они не позволяют выделить объект до егораспознавания,Необходимым этапом обработки в извест.ных системах выделения окрестности объекта,в том числе, и в автоматических, являетсяцелеуказание объектов, подлежащих выделению,осуществляемое либо вручную, либо дополнительным устройством, осуществляющим последовательный анализ всех участков изображенияна наличие объекта. В первом случае времявыделения окрестности объекта определяется,скоростью реакции оператора, а во второмслучае - производительностью существующихвьгщслительных средств, а также количествоминформации содержащейся в обрабатываемомизображении, которое значительно увеличивается при наличи помех в поле зрения телевизионного датчика,Таким образом, при последовательном анализе всех участков изображения на наличиеобъекта возникает проблема обработки большого количества информации, содержащейсяв изображении, поэтому техническая реализация известных устройств выделения окрестно.сти объектов возможна лишь для очень узкого класса выделяемых объектов, имеющихочень высокий относительный контраст, четковыраженные границы без.разрывов, и при условии использования специальных методов подавпения помех,Предлагаемое устройство, в отличие от известныхпозволяет производить целенаправлен.ный анализ изображения в условиях помех вреальном масштабе времени развертки изобра.жения, который осуществляется за счет выде.ления селекторами из контурного сигнала изоб.ражения (т.е. из последовательности прямоугольных импульсов перепадов яркости изображенил) напряжения, пропорционального первойпространственной гармонике Фурье - разложенияизображения по строкам и напряжения, пропор 1ционального первой пространственной гармоники Фурье в разложен изображения по кадру,и формирования из них стробирующих импульсов,При этом в предлагаемом устройстве ис.пользовано известное из теории линейных элек.трических цепей свойство совпадения положения максимума первой гармоники последова.тельности прямоугольных импульсов положе.нию самих импульсов, а также использованапропорциональная зависимость между длительностью импульсов и амплитудой первой гармоники разложения этих импульсов в ряд Фурье.10564 Использование этих свойств в предлагаемом устройстве позволяет автоматически определить местоположение и размеры стробирующих им. пульсов по фазе и амплитуде первой гармоники фурье-разложения последовательности им 5 пульсов, представляющих собой контурный сигнал изображения самих объектов, т;е, отстробировать иэображение объекта оптимальным образом и в реальном масштабе времени, т.е. при использовании указанных свойств отпадает 10 необходимость в предварительном анализе всего иэображения на наличие объекта и сокращается время выделения объекта.Кроме того, использование блока селекции первой пространственной гармоники Фурье - раз. 15 ложения изображения позволяет, не увеличи.вая время анализа, повысить помехоустойчн 76 8вость устройства вьщеления окрестности объек. тов, поскольку блок селекции является узкополосным блоком, имеющим очень слабую чувствительность к флуктуационным и импульсным помехам, а также к разрывам в контуре изображения объекта.Следует отметить, что предлагаемое устрой. ство выполняет лишь функцию предваритель. ной обработки изображения,Применение предлагаемого устройства в системах распознавания позволяет решить одну из важнейших проблем распознавания, известную в литературе как проблема "порочноге круга", и заключающуюся в том, что для то-. го, чтобы распознать объект, необходимо прежде его выделить, но чтобы выделить, нужно его распознать.ИПИ Заказ 9345 57 Ти ж 677 По сноеилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная