Устройство для центрирования изображений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 С 06 К 11/О СССРКРЫТИИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТ 10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ВС-"л )ЩЯ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 397 (22) 14. (46) 15, (71) Вин гается вния изображпределенияизображен цель дос центриро щем блок яжес ления, те что оно сод й блок, выход яэан с выходо ститут (72) В.П В.Г, Кра (53) 681 ожемяко, А.Т. Теренчукенко н,М.В. Кармалита7.12(088.8) лительны тически с чески свя ия, а выходы оходами блоков ов делени эображ пр аны риборостроение,71-75. 56) Из 983, т ат центра тяжес вестия вузов 26, В 12,нов Г.П. Рас втоконтроля. е, 1973, с.диф ски каждыи из которыхнциальный усилительанные оптический фик коэффициентом прческий преобраэоват рж ти энавани Мати 4-145.линия,ьт пуск кеин опти ненн ь,дал РОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРИРОВАНИЯНИЙ й в виде двух пира ов, и фотоприемник ых подключены к вх оды иффеды дифвых дам док ьного усилителя, вь ференциальных усилителей блоков определения координат центра тяжести изображения подключены к входам сигналов рассогласования блока управлеиспользовано ний в систем ожет быть и изображ наведен системахупия и слежения, а бработки визуальотов. Цель изобе устройства и потвия. Указанная ыходы которого соединены с упими входами блока проециро ил. и а рмации р - упроще быстроде вани(57) Изти автонике иобработравленитакже вной инфретениявышение 513/24-241. 853. 88. Бюл. У 10ицкий политехнический инбретение относится к обласатики и вычислительной техтроистве для ений, содержа- координат центия и блок управержит светокоторого опм блока про138Изобретение относится к автоматике и .Бычислительноп технике и может бь(ть использ Ба(о дл Обработки изображений Б системах ут(равленияа также в системах обрабогки Бизуапь . ной информации роботов,Цель изобретения - упрощение у. т ройства и повышене его быстродей - ствия.11 а фиг, 1 представлена блок-схемаустройства; .на фиг, 2 " поле зрениясвязанная с ним декарт(цка системь)координат и изображение Б:нтрируес 1геометрической у)1 г 11 эь;. 1(а Фи) 33 ав)1 С ИНОС1 КО.-:)ф(НЛС .Г Б 11)ОПУС Кс(НИЯ ОлтИЧЕСКИХ ФИЛЫ РС Н С 1 КООРГНнс 1)1 носигелььо .)1.с 1,:т Оосдинатсб зависимое гь 1) ффин.ента нропкания Фильтра канаа с)ерированн(1 ГНОСИтЕЛЬНО ОСОХ С г )сс)прДИНатЫУстройство содержит )лок 1 проец." Е р)1 р:Ба. Н. а : (Ч, аж с 1Б полуплоско( ) ( Ф(Г) с 1: р(е(1 нг(ки) 66( 61 (, 6 ) и пиффс ренциальныеуслители 7, 1: ,. а аьжс блок ВР а Б Л с и и Я,ВХс)д ОЛО а. 1 "Г с с ХС БО 11ройства а его Выход (, 11, ки со 1 ПБСОББН 1 Г:Ба.1- х.)1БЕТОДепительной призмы 2, (Н:.ББая ны)с днаяоптиче; кая а)с.р: ур ) вот(делительНОй ПРИЗМЫ 2 ОлтИЧЕСКИ ОГЛаСОВага Н ССЕДИНЕНа С БХ 1 НО 1 О(1 1 СКОЙ.НЕРтУРОй ОПГИЧЕСКс) ( Ф,).ЬТРа Ч(которая явпяетс; Бхгд. ) бска 3(Формирован и (г н агнБт а т н ч ес к их: н МЕ(ТОВ Изобра)ЕН(я .)ГНОСТСЛЬНО Ос ОУ, а ее Вторая Выход.я 1:птичес аг согласована и гоет 1 е., .:.ходий С ПтИЧЕСКОй,Пс Г)тУРО)1 СП Г(: (.КОГОфи.ьтоа ( к)т" сая я;с 1 с(Г 1 гБ хо 1бЛОКа З, ПрЕцЕ тен:.1 с ЬСНДИНаГ 1)сНГ ра Гяж(:С.Т 1 Иэоб(; 1( ННН;: г;О(И) Е Г(,1 Оси ОХ Оптичс -к)1,.: Фи 1 ь гд , 11)Б(ект козффи 11(:(гь 1 р Н 1 скания св та, линейно ) лг)г (,н)с,кордин з; 15512Х и У системы координат, связанной сПОЛЬ ЗРЕНИЯ: КОЭФфИЦИЕНт ПРОПУСКани 1 фильтра 4 зависит от коор.динаты Х пс закону К = Ф /Х/ афи)ьтра -2 - от координаты У по зако.1; Е = Ф У(, Выходная апертурафильтра 4( оптически согласована исоедине).а с оптическим Входом первогс, сптического преобразователя 5,с( (1 Б 11 Трс 1 С(С ОПТИ)-1 С. КИМ ВходомБтг )го оптическо(О пресоразователя5, . Каждый из нрс.обраэователей 5 иГьг(олнен в виде двух одинаковыхн(г;1;(ица)тьных фоконов, соединенныхежп СОбОй ПО ОЛНОй СтОрОНЕ ВХОДНЫХаг 1( ргур таким образо(1, что их входнь)е апертуры обра=уют Одну общуюБхс 1:.1 ую апертур О то 1(а р причем В пре-" О с,)аэс)вателе 5( л)1 ния соединения фо. снсв ссвпадает с координатной осью1., .з в нреобразог(атег(е 5 линияс,ЕГИНЕНИЯ ФОКОНОВ 1 т сналаЕт С КООРдина)ной осью ОХ, 3 а счет такогос)1 сния и расположения фоконов в пресб)раэ(эва Геле 5 входная апертура пер(ног( 1)окона соответствует полунлоскос:Гн ХО, а второго - полуплосьгст. Х " Й, и первый фокон, собираян -ь,н) )очку Бь(хладной апертуры светей Входной апергур.( дает наБ 1 ГДЕ ИНТЕГраЛЬНУЮ ярКОСтЬ ЧаетИранен)я Б полуплоскости ХО,,оро)1 Гакой же Фокон преобразова 3 инте) ральнъю яркость изоб, 1)1(ения Б нолуплоскости Х ) О. Анапо): чно в преобразователе 5 вход 2наЯ ЗНЕРтУРа ПЕРВОГО ФОКОНа СООтВЕтств ет полуплоскосги У; О, а второО полуплоскости У х О. Так какба згих фокона собирают на выходную)ЕРТУРУ (ПЯТНО МаЛОГО РаЗМЕРа) ИЗЛУчен 1;с со всей вхолной апертуры, то.рБЫЙ 4 ОКОН Пас; На ЬЫХОдЕ ЧНтЕгра):ьную яркость )т полуплоскостиО а второй - интгральную яр,ос 1). Б полуплоскости У О, В Оло:,.3 огггическпй Выход первого фо(онн преобразователя 5, оптически. ОЕБИНЕН С ОПТИЧЕСКИ(с ВХОДОМ фОтО)рнемника 6 , а опти(еский выходрог( сокона преобразователя 5Опгическим входом фотоприемника6 , Аналогично Б блоке 3, оптик 1( ны".Од первого фокона преобз Бателя 5, .Птичс.ски соединен свыходы фотоприемников 6 и Ь, соелинень соответственно к неинвертир,.щим и инвертирующим входами дифференциального усилителя 7 а в блоке 3 выходы фотоприемников Ь и2 2- 6, соединены соответственно с неннвертирующим и инвертирующич входами дифференциального усилителя 7 ыходы дифференциальных усилителейи 7, являются выходами блокови 3 соответственно. Выходыгдифференциальных усилителей 7, иподключены к входам рассоглассования блока 8 управления. Опт:; - ческие элементы (светоделительнаяпризма, оптические фильтры, оптические преобразователи) расположенытаким образом, что их системы координат совпадают с системой координат связанной с полем зрения,Устройство работа г следующим образом,Подлежащее обработке изображение с распределением яркости В 25(х,у) воспринимается блоком 1,который формирует световой поток с распределением интенсивности В (:;,у) поего сечению. С выхода блока 1 световой поток поступает на вход светоделительного блока 2, где разделяется на два потока с распределениями интенсивности В, (х,у) и В(х,у)Первый из этих потоков поступает вблок 3, формирования сигналов статических моментов изображения относительно оси ОУ, а второй - в блок 3формирования сигналов статических моментов изображения относительно осиОХ, В блоке 3 световой поток В (х,у)проходит через оптический фильтр 4,коэффициент пропускания которого зависит от координаты Х по законуК, = ,/Х(график этой зависимости представлен на фиг. 2 с), а ь блоке 3. световой поток В,(х,у) проходит через оптический фильтр 4 коэффициент пропускания которого зависит от коордиать У по закону К=1 Х (график зависимости представлен на фиг. 2 о), В результате прохождения световых потоков через онтические фильтры осуществлено умножение распределения яркости обрабатываемого иэображения на линейные55функции координат. ИзображенияВ(х,у) и В(х,у) занимают в своихблоках то же положение относительносистемы координат, что и входное изображение В(х,у). В блоке 3 световой поток В,(х,у 1 поступает на входну; апертуру преобразователя а в блоке 3 светогой поток В ЕХ.У) поступает на входную апертуру преобразователя 5 . Зз счет описанного сроения блоков Фоконов и их оптических свойств на в-;ходе первого преобразователя , возникает световое пятно, яркость которого равна интегральной яркости по.уплоскости Х с. О, а на выходе второго преобразователя - световое пятно, яркость которого равна инте ральной яркости полуплоскости ХО, Аналогичнояркость свегового пятна на выходе первогс фокона прес,брасовагеля 5 равна интегральной яркс сти полуплоскос ти УО, а на выходе второго фокона преобразователя 5 - интегральной яркости полузлоскости У О.Световые сигн,ль с первого и второго выходов преобразователя 5 поступают на оптические входы фотоприемников Ь, , и Ь соответственно, а с первого и второго выходов преобразователя 5, - на вхолы фотоприемников 1 и Ь , соответственно, фотоприемни6преобразуют поступаь.щие на иу входы световые сигналы в электрические напряжения, причем характеристики преобразования фотопр емников 6 и 6 блока 3 идентичны и ха - 2рактеристики преобразовз;.ия фотоприемников Ьи Ь . Ьл.ка 3 также иден-.ичнь. В блоке 3, определения координат центра тяжести изображения относительно оси ОУ напряжение с выхода фотоприемника Ь, , поступает на неинвертирующий вхо-. дифференциального усилителя 7 а с выхода фотоприемника 6- на его инвертирующий вход, В блоке 3 определе 2ния координат центра тяжести изображения относительно оси ОХ напряжение с выхода фотоприемника 6поступает на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 7 , а с выхода фотоприемника 6 - на его инвертирующий вход. При этом на выходе дифференциального усилителя формируется напряжение 13, а на выходе дифференциального усилителя 7 напряжение П . Напряжения 13 и с 1 с выходов дифференциальных усигителей поступают на входы рассогласования блока 8 управления, который фс.р 1381551мирует управляющие сигналы, под действием которых осуществляется сдвиг изображения относительно системы координат таким образом, чтобы уравнять интегральные яркости (моменты инерции) 1-х и 1+х в полуплоскостях ХО и ХО, 1-у и 1+у в полуплоскостях УО и Ут О, т.е. до такого состояния, при котором напряжения Ц и Б на выходах диФАеренциаль 2ных усилителей 7, и 7 становятся равными нулю. Если выходное напряжение усилителя 7 положительно (Б1 1+11 ), то изображение сдвигается в положительном направлении оси ОХ, а в противном случае (11 = -Б ) - в1 0 отрицательном направлении, Когда выходное напряжение усилителя 7 положительно (П 2 = +Б), сдвиг изображения происходит в положительном направлении оси ОУ, и наоборот в противном случае (Б = -Б,), После того как центрирование иэображения выполнено, всякое смещение иэображения на входе приводит к появлению напряжения на выходах усилителей 7 и 72 вследствие возникновения ненулевой разности интегральных яркостей в полуплоскостях), в результате чегоблок 8 управления формирует управляющие сигналы, под действием которых осуществляется сдвиг иэображения, который компенсирует исходное смещение, т.е. устройство следит эа положением центра тяжести изображе-ния. Центрирование, используемое в данном способе, инвариантно по отношению к преобразованиям изображения,так как всегда находится центр тяжести изображения. Кроме того, любыепреобразования иэображения, не вызывающие смещения центра тяжести(например, масштабирование, поворотвокруг центра), не приводят к появлению управляющих сигналов в устройстве. Формула и э о б р е т е н и яУстройство для центрирования изображений, содержащее блок проецирования, блоки формирования сигналов статических моментов изображений иблок управления, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощенияустройства и повышения быстродействия, оно содержит светоделительный 2 О блок, выход которого оптически связан с выходом блока проецирования,а выходы оптически связаны с входами блоков формирования сигналовстатических моментов изображений, 25 каждый из которых содержит дифференциальный усилитель и оптически связанные оптический фильтр с линейнымкоэффициентом пропускания, оптический преобразователь, выполненный ввиде двух пирамидальных фоконов,и фотоприемники, выходы которых подключены к входам дифференциальногоусилителя, выходы дифференциальныхусилителей блоков формирования сигналов статических моментов изображений подключены к входам сигналоврассогласования блока управления,выходы которого соединены с управляющими входами блока проецирования./5 ая наб,47 Тираж 704 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Рауш