Устройство для выделения сигнала движущегося объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 22 04 И 7/18 ГОСУДАРС ПО ИЗОБР ПРИ ГКНТ ВЕННЫЙ КОМИТЕТЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ. ССР ИЯ П НИЕ ИЗО АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ т применятьс ского анализ х автоматич сис ель - повышени двухмерных сиг вероятности об валов. наруже сигнал К. К.Кло я. Устроиство движущегосяжитель 1, сумоперативной и я выделени ъекта соде тор 2, бло(56) Патент США кл, Н 04 И 7/18 юл,Р 6адиотехнический ин 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА1628222 мяти, регистры 4, 9, 10, 25 и 26, умножитель 5, блоки 6, 7, 18 и 28 постоянной памяти, вычитатель 8, блоки 11, 14, 17 и 29 сравнения, элементы И 13, 15 и 19, счетчики 16 и 20,5 сумматоры-накопители 21 и 22, делители 23 и 24 и блок 27 управления.Текущее значение кадра после умножения в умножителе 1. прибавляется к значению предыдущего кадра, Получен- . ные значения записываются в блоки 6 и 7 постоянной памяти. Значения элементов текущего изображения поступают на вход устройства построчно в шестой элемент И 39, пятый счетчик40, пятый 41 БПП, мультиплексор 42,элемент ИЛИ 43, шестой 44 БПП, мультиплексор 45, дешифратор 46, седьмойи восьмой 47 и 48 БПП.Устройство работает следующим образом,На информационный вход устройствав моменты времениц =0,1 поступа."й,Цют в виде двоичных кодов элементы30матрицы изображения ш (1 1)=1 И РаЦ У 9 фботу устройства можно условно разбитьна два режима.В первом текущее значение ш ( 1)Уумножается на умножителе 1 на величину(011) и прибавляется в пер 35 вом сумматоре 2 к значению элементапредыдущего кадра с теми же координатами 1,3, умноженному на второмумножителе 5 на величину (1-2), Значения 2 и (1-2) записаны в первом и40 втором БПП 7 и 8 соответственно. Полученное значение вычитается на вычитателе 8 из текущего значенияш(1,1) таким образом, .на выходе вычйтателя 8 формируется величина45 , ЛЕ(з., ) =ш,1 (1, 1) -ш(х, 1), (1)лгде ш(х, 1) =фш(д, )+(1-СОш (, З),(2)Текущее значение разностного изображения Е(1,1) записывается в вто, рой блок 12 оперативной памяти. Одновременно величина ЕЯ,1) сравнивается в первом блоке 11 сравнениясо значением элемента разностногоизображения того же Я-го кадра, записанного в третий регистр 10, Есливеличина Е(1,) больше величины, записанной в третьем регистре 10, тона выходе схемы сравнения устанавУстройство для выделения сигналадвижущегося объекта относится к средствам цифровой обработки изображенийи может применяться в системах автоматического анализа двухмерныхсигналов,Целью изобретения является повышение вероятности обнаружения.На фиг. 1 изображена структурнологическая схема устройства для вьщеления сигнала движущегося объекта;на фиг, 2 - блок-схема блока управления.Устройство для вьщеления сигналадвижущегося объекта (фиг, 1) содержит первый умножитель 1, первый сумматор 2, первый блок 3 оперативнойпамяти, первый регистр 4, второйумножитель 5, первый блок 6 и второй 7 блоки оперативной памяти(БПП), вычитатель 8, второй регистр9, третий регистр 10, первый блок 11сравнения, второй блок 12 оперативной памяти первый элемент И 13,второй блок 14 сравнения, второйэлемент И 15, первый счетчик 16,третий блок 17 сравнения, третийБПП 18, третий элемент И 19, второйсчетчик 20, сумматоры-накопители 21и 22, делители 23, 24, четвертый ипятый регистры 25 и 26, блок 27 управления, 28 .БПП, четвертый блок 29сравненияНа фиг. 2 представлена блок-схема блока 27 управления, включающегопервый триггер 30, четвертый элементИ 31, второй триггер 32, пятый элемент И 33, инвертор 34,шестой элемент И 35, третий и четвертый счетчики 36 и 37, третий триггер 38,порядке расположения элементов встроках матрицы изображения. Элементы матрицы разностного изображенияснимаются из блока 12 оперативнойпамяти, Порядок считывания определяется скользящей апертурой, координаты центра которой изменяются, Отсутствие или наличие движущегося объекта в исследуемом участке пространства определяется по величине содержимого регистра 10 путем сравнения свеличиной минимального контраста,считываемой из блока 28 постояннойпамяти. 2 ил.35 5 16282 ливается уровень напряжения "1", разрешающий прохождение сигнала записи на вход управления третьего регистра 10, значение Е(,3) записывается в третий регистр 10. В противном случае в третьем регистре 10 сохраняется ранее записанное значение элемента разностного изображения того же кадра. 10Вычислительные операции и порядок их следования повторяются для всех ,3=1,М. Значения элементов текущего изображения ш(,1), д,1=1,И поступают на вход устройства построчно, в порядке расположения элементов в строках матрицы изображенияТаким образом, после обработки всех значений ш(1,1) во втором блоке 12 оперативной памяти записывает ся разностное изображение с элементами 2(,3), а в третьем регистре 10 велиьина а =тахте(ь.,) ,=1,с.Во втором режиме элементы матрицы разностного изображения Е (.,) счи тываются в определенном порядке из второго блока 12 оперативной памяти, Порядок считывания определяется скользящей аппертурой размерностью 3 М 3 элемента, координаты центра которой изменяются в интервале 2, И,Каждое значение Е,(д,1), считываемое из второго блока 12 оперативной памяти, сравнивается в блоке 11 сравнения с величиной а /2, поступающей в первый блок 11 сравнения из третьего регистра 10 (деление на 2 осуществляется простым сдвигом на один разряд в сторону младших разрядов), Результат сравнения ("0" или "1") яв 40 ляется сигналом запрета или разрешения прохождения управляющего сигнала у на вход первого счетчика 16, являющегося "счетчиком на 9" (число элементов скользящей аппертуры) .Пер . вый счетчик 16 считает количество элементов разностного изображения, считываемых из окна скользящей аппертуры, значение которых превышает уровень а /2, Если их количество (в текущей аппертуре) превышает определенное число (например, 6), задаваемое третьим БПП 18, то на ьыходе третьего блока 17 сравнения устанав-. ливается уровень напряжения, соответствующий " 1", который разрешает прохождение управляющего сигнала у 7 на вход второго счетчика 20 и одновременно на вход записи сумматоров 22 6накопителей 21 и 22, на входы А иАкоторых поступают значения координат д исоответственно, элементаЕ(д,3), являющегося в текущий моментцентральным элементом в скользящейаппертуре 3 К 3, Таким образом, всумматорах-накопителях 21 и 22 накапливаются суммы координат потех элементов изображения т (д,1),для которых выполняются два условияданный элемент является центральнымв сканирующей аппертуре 3 К 3; числоэлементов в данной аппертуре превышает порог заданного числа.Во втором счетчике 20 фиксируется количество элементов, удовлетворяющих указанным условиям, даннаявеличина является делителем для величин, накапливаемых в сумматорахнакопителях 21 и 22, результаты деления записываются в регистры 25 и26 в моменты времени, определяемыеуправляющим сигналом у, и принимаются за оценку координат. центра формы движущегося протяженного объекта.При реализации предлагаемогоустройства необходимо учитывать следующие обстоятельства, Запись информации в регистры 4, 25 и 26 осуществляется уровнем напряжения, соответствующим " 1", а запись информациив регистры 9 и 10 осуществляется передним фронтом положительного импульса. Сумматор-накопитель реализуется путем последовательного соединения сумматора и регистра, причемодин вход сумматора является входомсумматора-накопителя, а второй входсоединен с выходом регистра, являю -щимся выходом сумматора-накопителя,управляющие сигналы поступают на установочный вход и вход управлениязаписью регистра.При обработке начальных кадровМо, ИМу, выходные данные могутискажаться. Величиназависит от коэффициента сглаживания О и от скорости перемещения иэображения объекта вкадре,Отсутствие или наличие движущегося объекта в исследуемом участкепространства определяется по величине содержимого регистра 10 апутемсравнения последнего в блоке 29 сравнения с величиной минимального контраста ппп, считываемой с БПП 28,На выходе четвертого блока 29 сравнения устанавливается уровень "1", 1628222что свидетельствует о наличии движущегося объекта, в противном случаена выходе четвертого блока 29 сравнения - уровень "О".Обычно устроиства цифровой обрач5ботки сигналов принято характеризовать двумя параметрами: объемом оперативной памятии числом арифметических операций Р, Для предлагаемого устройства эти показатели таковы.Объем оперативной памяти (в битах)=20, число приведенных арифметических операций для обработки одногокадра (с учетом распараллеливания) 1524,5 Н, Большинство устройств дляоценок координат протяженных объектовна телевизионном изображении основано на корреляционно-экстремальныхалгоритмах совмещения двух изображений 1,2, требующих для реализации минимального объема памяти ( =И+М иминимального количества приведенныхарифметических операций для обработкиодного кадра Ч = (И-М)М, где ММ -размерность эталона. Для И=32 и М=16,(/Ц Е 2,5Таким образом, при некотором увеличении объема оперативной памятипредлагаемое устройство характеризуется меньшим числом арифметическихопераций, необходимых для обработкиодного кадра изображения, по сравнению с известными аналогами,35Формула изобретенияУстройство для выделения сигнала движущегося объекта, содержащее умножитель, первый вход которого является информационным входом устрой ства, второй вход подключен к выходу первого блоха постоянной памяти (БПП), а выход соединен с первым входом пер- вого сумматора, выход которого соединен с входом первого блока оператив ной памяти (БОП), второй умножитель, второй вход которого соединен с выходом второго БПП, а выход второго умножителя " с вторым входом сумматора, вычитатель, первый вход которого50 соединен с информационным входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения вероятности обнаружения, введены первый регистр, вход которого соединен с выходом первого БОП, вход БОП соединен с первым входом вычитателя, а выход первого регистра соединен с первым входом второго умножителя, блок управления (БУ), выходы которого являются управляющими входами устройства, второй регистр, вход которогосоединен с выходом вь 1 читателя, входуправления записью которого соединенс первым выходом БУ, а выход - свходом третьего регистра, первым входом первого блока сравнения и входомвторого БОП, выход которого соединен с первым входом второго блокасравнения, второй вход которой соединен с вторым входом первого блокасравнения и выходом третьего регистра, вьгход первого блока сравнениясоединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с входом управления записьюпервого регистра и вторым выходомБУ, а выход - с входом управлениязаписью третьего регистра, установочный вход которого соединен с первым входом БУ, управляющие входы первого и второго БОП соединены с первым выходом БУ, а их адресные входыс третьим выходом БУ, второй элементИ, первый вход которого соединен свыходом второго блока сравнения,второй вход - с третьим входом БУ,а выход - с входом первого счетчика,установочный вход которого соединенс шестым выходом БУ, а выход - спервым входом третьей схемы сравнения, второй вход которой соединен свыходом третьего БПП, а выход - спервым входом третьего элемента И,второй вход которого соединен с седьмым выходом БУ, а выход - с входамиуправления записью сумматоров-накопителей и входом второго счетчика,установочный вход которого соединенс первым входом БУ, а выход - с первыми входами делителей, вторые входы которых соединены с выходами со"ответствующих сумматоров-накопителейа выходы - с входами четвертого ипятого регистров соответственно,выходы которых. являются информационными выходами устройства, а входы управления записью соединены с восьмымвыходом БУ, установочные входы сумматоров-накопителей соединены с первым входом БУ, четвертый блок постоянной памяти, выход которого соединенс первым входом четвертого блока сравнения, второй вход которого соединенс выходом третьего регистра, а выход является информационным выходомустройства.1628222 и Составитель Г.КнязеваРедактоР О.Спесивых ТехРед Л,олийнык орректор Л. Пат оизводственно-издательский комбинат "Патент Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 349 Тираж 388 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям .и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5