Устройство для выделения признаков при считывании изображений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 119) 01) 504 С 06 К 9/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. М.А.Суслова (72) Ю.К.Гаврилей, М.М,Ливенко и А.И,Самарин(56) Заявка Японии Ф 56-33746, клС 06 К 9/36, 1981.Хауро Иода и др, Метод кодирования направлений и его применение для анализа иэображений, - Труды 1 У международной объединенной конференции по искусственному интеллекту, т. 8. М.; ВИНИТИ, 1975, с, 29-47.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИЗНАКОВ ПРИ СЧИТЫВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Предлагаемое устройство позволяет осуществлять выделение, кодирование игруппирование зрительных признаковполутонового изображения объектов иввод получаемой информации в ЭВМ. Блок форми.сования адреса локального поля изображения разбивает поле зрения (или любую область растра) на лбкальные поля, содержащие исследуемые зрительные признаки, и образует на выходе программируемого дешифратора адреса указанных полей, поступающие на первый вход адресного регистра, по которым блоком распределения признаков зрительные признаки распределяются на группы по параметру - коду направления градиента яркости, поступающему с выхода блока кодирования элементов изображения направлением градиентов яркости на второйа вход адресного регистра, в котором образуется адрес данного иэ массива, признаковой информации, формируемого в блоке памяти за время одного полу- кадра стандартной телевизионной развертки и считываемого после обработки всех локальных полей в оперативную память вычислительной мащниы. Устройство предназначено для выполнения предварительной обработки изображения в технической системе зрения робота. 2 з.п. Ф-лы. 1 ил. (й15 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для выделения, кодирования, группирования зрительных признаков полутонового изображения 5 объектов и ввода получаемой информации в ЭВМ. Устройство ориентированодля использования в технических системах зрения адаптивных роботов.1 ОЦель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства.На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит блок 1 считывания, аналого-цифровой преобразователь 2 элементы задержки 3 - 10, сумматоры 11 - 14, блоки 15 и 16 вычитания, блоки 17 и 18 вычисления модуля, сумматор 19 блок 20 сравнения, блок 21 кодирования, блок 22 развертки,20 блок 23 формирования адреса локального поля изображения, который состоит из первого элемента И-НЕ 24, делителя 25 частоты второго элемента И-НЕЭ25 26, первого счетчика 27, генератора 28 тактовых импульсов, второго счетчика 29 и программируемого дешифратора ЗО. В устройство входит также блок 31 распределения признаков, который состоят из адресного регистра 32, блока 33 памяти, счетчика 34 и узла 35 управления.Для связи с ЭВМ служит блок 36 приема и передачи информации.Устройство работает следующим оЦ разом.При готовности к работе ЭВМ формирует на регистрах блока 36 приема и передачи информации границы локальных полей, пороговое значение гради ента яркости и сигнал пуска устройства. Приняв,сигнал пуска, который поступает на второй вход элемента И-НЕ 24, устройство ожидает появление кадрового синхроимпульса на первом выхо де блока 22 развертки, При появлении кадрового синхроимпульса на втором входе элемента И-НЕ 24, сигнал с выхода указанного элемента поступает на вход делителя 25 частоты, выпол няющего деление частоты на два, что соответствует выборке для обработки одного полукадра телевизионного растра, Элемент И-НЕ 26 срабатывает при появлении строчного синхроимпульса 55 на выбранном полукадре, который йоступает с второго выхода синхроблока 22 развертки на первый вход элемента И-НЕ 26, и сигнала с выхода делителя 25 частоты, который поступает на. второй вход элемента И-НЕ 26. Сигнал с выхода элемента И-НЕ 26 запускает генератор 28 тактовых импульсов, а также поступает на вход счетчика 29, который формирует номер троки (координата текущего элемента изображения по оси ОХ). Сигнал с выхода генерато" ра 28 тактовых импульсов поступает на вход счетчика 27, который формирует номер элемента в строке (координата текущего элемента изображения по оси ОУ). Координаты текущего элемента иэображения поступают с выходов счетчиков 27 и 29 соответственно на первый и второй входы программируемого дешифратора 30, который определяет принадлежность элемента изображения одному из локальных полей и формирует адрес этого локального поля,Устройство работает с девятью локальными полями на которые разбивается весь растр (256 х 256 элементов) или любая область на растре. Разбиение осуществляется прямоугольной. решеткой, границы локальных полей поступают с второго выхода блока 36 приема и передачи информации на третий вход программируемого дешифратора 30. Адрес локального поля поступает с выхода программируемого дешифратора на первый вход. адресного регистра 32.Аналого-цифровой преобразователь 2 запускается тактовыми импульсами генератора 28, которые поступают на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2. Сигнал с выхода АЦП 2 направляется в схему пространственного дифференцирования функции яркости, выполненную на основе восьми элементов задержки 3 - 10, четырех сумматоров 11 - 14 и двух блоков 15 и 16 вычитания. На выходе первого и второго блоков вычитания 15 и 16 сформированы соответственно производные функции яркости по координатам Х и У. Указанные производные вычисляются в темпе стандартной развертки изображения при сканировании растра локальным окном ЗхЗ элементов. Полученные значения производных функции яркости поступают соответственно на входы первого и второго блоков 17 и 18 вычисления модуля, Сумматор 19 вычисляет модуль градиента яркости как сумму абсолютных значений производных функции яркости, поступающихна его входы с выходов блоков 17 и 18 вычисления модуля. Значение модуля градиента яркости поступает с выхода блока 19 на первый вход блока 20 сравнения, н котором сравнивается с пороговым значением, поступающим на второй вход блока 20 сравнения с третьего выхода блока 36 приема и передачи информации. Если сформиро.ванное значение модуля градиента яр О кости равно или превышает порог, то сигнал с выхода блока 20 сравнения поступает на управляющий вход блока 21 кодирования, который выполняет кодирование выделенного элемента изоб ражения кодом направления градиента яркости, в противном случае - код маскируется. Блок 21 кодирования формирует код.направления градиента яркости на основе значений компонентов градиента - производных функции яркости по координатам Х и У, поступающих с выходов блоков 15 и 16 вычитания на информационные входы блока 21 кодирования. Код направления с выхода блока кодирования поступает на второй вход адресного регистра 32.Блок 31 распределения признаков выполняет построение гистограммы распределения кодированных элементов по ЗО направлениям градиентов яркости в локальных полях. Основная операция укаэанного блока состоит в добавлении элемента с соответствующим кодом направления градиента к группе ранее обнаруженных элементов иэ данного локального поля. Выполнение операции осуществляется в том случае, если на выходе блока 20 сравнения возникает сигнал,"поступающий на второй вход 4 О узла 35 управления. В этом случае узел 35 управления генерирует удравляющие сигналы, фазируя во времени элементы операции, т.е, считывание данных по адресу, содержащемуся в 45 адресном регистре 32, из блока 33 памяти на счетчик 34, подачу сигнала на счетный вход счетчика 34, считывание полученного значения с последнего в блок памяти по тому же самому 50 адресу. Адрес н регистре 32 образуется путем объединения н единое слово адреса локального поля (старшие разряды), поступающего с выхода программируемого дешифратора 30 на пер ный вход адресного регистра 32, и кода направления градиента яркости (младшие разряды), поступающего с ныхода блока 21 кодирования на второй вход адресного регистра 32. После обработки всех элементов растра изображения за время одного полукадра н блоке памяти устройства сформированы гистограммы распределения элементов контурного изображения по направле" ниям градиентов яркости для каждого иэ девяти локальных полей, Узел 35 управления формирует на сноем третьем выходе сигнал готовности к считыванию в ЭВМ массива приэнаковой информации.Дальнейший анализ структуры изображения осуществляется в ЭВМ на основе сформированных гистограмм в локальных полях. Моды указанных гистограмм соответствуют линиям - коллинеарным перепадам яркости с одинаковым направлением градиента, а фаэоные отношения между модами могут соответствовать вершинам, определяемым по углу между выделенными перепадами яркости в данном локальном поле. Абсолютное положение мод инвариантно к переносам изображения в поле зрения, а фазоные отношения сохраняются при поворотах изображения. По адресам локальных полей извлекается информация о пространственных отношениях между выделяемыми зрительными признаками.Работа устройства с вычислительной машиной носит фазовый характер. ЭВМ формирует границь 1 локальных полей, пороговое значение модуля градиента яркости и передает указанные параметры в устройство. В течение одного полукадра устройство ныполняет предварительную обработку полутонового изображения и формирует в блоке памяти массив признаконой информации, подготовленный для ввода и ЭВМ. Вычислительная машина вводит указанный массив данных, переводя устройство в состояние ожидания ноных значений параметров, при которых осуществляется последующая обработка изображения, После анализа полученного массива признаковой информации ЭВМ вычисляет новые значения параметрон и передает их в устройство, ожидая следующих данных и т.д. Исходное полутоновое изображение на растре 256 х 256 элементов при 16 градациях яркости содержит примерно 32 Кбайт информации. В результате предварительной обработки данных на выходе5 12625 устройства содержит не более 288 байтов (в каждом из девяти локальных полей кодируется не более 32 направлений градиентов яркости, а число элементов с конкретным кодом направления не превышает 256).формула изобретения1. Устройство для выделения приз иаков при считывании изображений, содержащее последовательно включенные блок считывания, аналого-циФровой преобразователь, первый и второй элементы задержки, последовательно сое диненные третий и четвертый элементы задержки, последовательно включенные пятый и шестой элементы задержки, после. довательно соединенные седьмой и восьмой элементы задержки, пять сумматоров, 20 дна блока вычитания, первые входы которых подключены соответственно к выходам первого и четвертого сумматоров, вторые входы - к выходам третьего и второго сумматоров, а выходы - к входам первого и второго блоков вычисления модуля, выходы которых соединены с входами пятого сумматора, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, блок кодирования, входы которого соединены с выходами блоков вычитания, управляющий вход которого подключен к выходу блока сравнения, блок развертки, выходы которого соединены с входами 35 блока считывания, блок приема и пере. дачи информации, первый выход которого подключен к второму входу блока сраннения, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с 40 нходом третьего элемента задержки, с первым входом первого сумматора и третьим входом четвертого сумматора, выход первого элемента задержки под.ключен к вхоцу пятого элемента задержки и второму входу четвертого сумматора, первый вход которого соединен с выходом второго элемента задержки и третьим входом третьего сумматора, второй вход которого подклю чен к выходу седьмого элемента задержки, выход восьмого элемента задержки соединен е первым входом третьего сумматора и третьим входом второго сумматора, второй вход которого 55 подключен к выходу шестого элемента задержки, а первый вход - к выходу четвертого элемента задержки и тоетьему входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента задержки, о т л ив ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит блок распределения признаков и блок формирования адреса локального поля изображения, первый, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к .первому и второму выходам блока развертки, второму и третьему выходам блока приема и передачи информации, первый выход блока формирования адреса локального поля изображения соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, перный, второй, третий и четвертый входы блока распределения признаков подключены соответственно к первому и второму выходам блока формирования адреса локального поля изображения и выходам блоков кодирования и сравнения, а выходы блока распределения признаков соединены с входами блока приема и передачи информации.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования адреса локального поля изображения содержит первый счетчик и последовательно включенные первый элемент И-НЕ, делитель частоты, второй элемент И-НЕ, генератор тактовых импульсов, второй счетчик и программируемый дешифратор, выход которого является вторым выходом блока, выход второго элемента И-НЕ соединен с входом первого счетчика, выход которого подключен к одному из входов программируемого дешифратора, управляющий вход которого является четвертым входом блока, первым входом которого является один из входов первого элемента И-НЕ, другой вход которого является третьим входом блока, вторым входом которого является соответствующий вход второго элемента И-НЕ.3, Устройство по и.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок распределения признаков содержит адресный регистр, блок памяти, счетчик и узел управления, входи которого являются первым и четвертым входами блока, вторым и третьим входами которого являются входы адресного регистра, выход которого подключен к первому входу блока памяти, второй вход которога соединен с первым выходом7 1262539 8узла управления, второй выход которо- третьим входом блока памяти, выход го подключен к первому входу счетчи- которого и третий выход узла управле ка, второй вход и выход которого сое- ния подключены к входам блока приема динены соответственно с выходом и и передачи информации. оставитель Т. Ничипоровичехред А.Кравчук Корректор А.Зимокосов ктор Н.Марг Заказ 543 дписно роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Укгород, ул. Проектная Тирак 671 НИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Жо комитета СССР и открытий Раущская наб., д. 4/5