Телевизионное устройство для измерения угла на изображении

,1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ тут им. Г.В ин и Р.М ЛЯ ИСТВО Д АЖЕНИИ прикладному ия - повыше- и измерения во содержит ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССМ 1182551, кл. 6 06 К 9/36, 1983.Патент Японии М 56 - 37588,кл. 6 06 К 9/46, 1981.(54) ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НА ИЗОБР (57) Изобретение относится к телевидению. Цель изобретен ние точности и достоверност угла на изображении, Устройс телевизионную камеру 1, АЦП 2, цифровые фильтры 3 и 4, блок 5 определения наличия контура на изображении, блок 6 усреднения, блок 7 определения наличия угла на изображении, элемент И 8 и генератор 9 тактовых импульсов. Видеосигнал с камеры 1 преобразуется в АЦП 2 в цифровую форму, Полученные проквантованные элементы изображения затем последовательно поступают на блок 5 и на фильтры 3 и 4, осуществляющие анализ изображения с помощью кругов разного радиуса с центром в данной анализируемой точке изображения. Далее сигналы преобразуются в блоках 5, введение которых позволяет с заданной точностью однозначно определить углы на изображении. Устройство по п,2 ф-лы отличается выполнением фильтров 3 и 4. 1 з.п,флы,4 ил,Изобретение относится к прикладномутелевидению и может быть использовано всистемах цифровой обработки и распознавания телевизионных изображений.Цель изобретения - повышение точности и достоверности измерения угла на изображении.На фиг,1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства;на фиг.2 - структурная электрическая схема 10цифрового фильтра; на фиг.З - структурнаяэлектрическая схема блока отделения наличия контура на изображении; на фиг.4 -пояснения работы цифровых фильтров.Устройство содержит телевизионную 15камеру 1, аналого-циФровой преобразователь (АЦП) 2, первый 3 и второй 4 цифровыефильтры, блок 5 определения наличия контура на иэображении, блок 6 усредения,блок 7 определения наличия угла на изображении, элемент И 8 и генератор 9 тактовыхимпульсов, Блок 6 состоит из сумматора 10и преобразователя 11 кода. Блок 7 состоитиз вычитателя 12, регистра 13 пороговогозначения и компаратора 14, 25Первый 3 и второй 4 цифровые фильтрысостоят из блока 15 выделения локальнойобласти изображения размерностью пхп,выполненного в виде регистра сдвига; блока 16 элементов И, первого 17 и второго 18 30регистров памяти, параллельного счетчика19 и делителя 20,Блок 5 определения наличия контура наизображении выполнен из блока 21 выделе-,ния локальной области изображения раэмерностью, например, ЗхЗ, и постоянногозапоминающего устройства (ПЗУ) 22.Устройство работает следующим образом.В устройстве реализуется алгоритм, основанный на том, что при совпадении центра круга радиуса,й с вершиной углаизображения, отношение площади секторакруга, вырезанного этим углом, к площадикруга равно величине 45А л В а/360о )2где а - величина центрального угла (углаизображения) не зависит от величины радиуса круга,Построим вокруг каждой точки контураизображения два круга разных радиусов(йг); Рассмотрим множество точек контура изображения, для которых выполняется равенствоАя-Аг=А,(2)где А - величина, однозначно определяющая, величину угла на изображении (например, если А" 0,25, то а = 45). В это множество не войдут те точки контура изображения, расстояние от которых до ближайшей вершины угла изображения меньше величины В. Также выключим из множества точек контура изображения, для которых выполняется равенство (2), те точки, для которых А = 0,5 (при а= 180 ).В результате получим только угловые точки изображения.Таким образом, вышеизложенный алгоритм позволяет с необходимой точностью обнаруживать углы на изображениях и определять их величину. При этом надо учитывать, что вершины углов изображения соединены отрезками прямых, при этом ЯЬ, где Ь - наименьшее расстояние между двумя вершинами углов иэображения.Реализация алгоритма осуществляется следующим образом.Видеосигнал, получаемый при сканировании изображения телевизионной камерой 1, поступает на вход АЦП 2, который выполняет преобразование видеосигнала в цифровую форму. Так, элементам изображения присваивается значение "1", а прочим элементам поля - "0", т.е. АЦП 2 выполняет функцию порогового бинарного квантования видеосигнала. С выхода АЦП 2 проквантованные элементы изображения последовательно поступают на входы цифровых фильтров 3 и 4, Цифровые фильтры 3 и 4 осуществляют анализ изображения с помощью кругов разного радиуса с центром в данной анализируемой точке.изображения. Точка, в которой отношение площади исследуемого участка изображения к площади круга равны для кругов разных радиусов, принимается за вершину угла на изображении.Рассмотрим работу цифрового фильтра 3. Блок 15 выделения локальной области изображения предназначен для выделения и временного хранения локальной области изображения размером пхп элементов и состоит из регистра сдвига, который имеет (и) 1+ и двоичных разрядов, где - количество элементов в однбй строке поля, Сдвиг в регистре сдвига происходит под воздействием тактовых импульсов, поступающих с генератора 9 тактовых импульсов. Блок 15 выделения локальной области изображения имеет пхп выходов, каждый из которых соответствует элементу иэображения иэ локальной области размером пхп, которая представляет собой окрестность текущего элемента изображения.С выхода блока 15 коды элементов изображения текущей локальной области параллельно поступают на вход блока 16 элементов И.гКА,= - ,Яггде Кг - площадь изображения, принадлежащей кругу радиуса г с центром в текущейточке изобоажения; 4Бг - площадь круга радиуса г.Числа Ав и Аг с выходов цифровых фильтров З.и 4 соответственно поступают в вычитател ь 12. Велич и на М --Ав - Аг 1,получаемая на выходе вычитэтеля 12, анализируется в кампараторе 14 на близость к"О" с точностью, заданной в регистре 13порогового значения, Если число М близкок "0" с заданной точностью, та на выходекомпаратора 14 будем иметь "1" и в противоположном случае - "0". 55Значение 11" или "О" с выхода компаратора 14 поступает на второй вход элементаИ 8, на первый вход которого поступаетзначение "О" или "1" с выхода блока 5. Цифровой фильтр 3 содержит первый регистр памяти 17 размерностью п двоичных разрядов. Значения двоичных разрядов определяют площадь круга радиуса В, вписанного в квадрат со стороной, равной и (фиг,4 а). Например, точки квадрата пхп, принадлежащие кругу радиуса В, имеют значение "1", а остальные - "0". В блоке 16 элементов И перемножаются соответствующие значения двоичных разрядов, поступающие с блока 15 и с первого регистра 17 памяти. Результат перемножения в виде и - разрядного двоичного кода поступает в параллельный счетчик 19. Число Кв нэ выходе параллельного счетчика 19 будет равно количеству точек изображения, принадлежащих кругу радиуса В с центром в текущей точке изображения, Делитель 20 формирует отношение числа Кв к количеству точек круга радиуса Я (Яв), поступающему в делитель 20 с второго регистра 18 памяти.Таким образом, на выходе цифрового фильтра 3 получаем числоКвАв = -ивхарактеризующее отношение площади изображения, принадлежащей кругу радиуса В с центром в текущей точке изображения, к площади круга радиуса Й,Второй цифровой фильтр 4 рабогает так же, как и первый цифровой фильтр 3, с тай лишь разницей, чта двоичные разряды первого регистра 17 памяти определяют круг радиуса г(гЙ), вписанный в квадрат со стороной, равной и (фиг.4 б), а ва второй регистр 18 памяти занесено количество тачек, принадлежащих кругу радиуса г,На выходе второго цифрового фильтра 4 получим число На блок 5 с выхода АЦП 2 последовательно поступают элеменТы изображения,Блок 21 выделения локальной области изо 5 бражения имеет в общем случае такую жеразрядность, как и блок 15, а в частномслучае (при наличии соответствующей линии задержки на входе) имеет разрядность2+ 3 и служит для выделения и временного10 хранения локальной области изображенияразмером ЗхЗ элемента, которая представляет собой окрестность текущего элементаизображения, На адресный вход ПЗУ 22 поступает девятиразрядный код с выхода бло 15 ка 2 1 выделения локальной областиизображения. На информационном выходеПЗУ 22 получаем "1", если текущий элементизображения принадлежит контуру изображения, в противном случае - "0". Зависи 20 масть значения кода на выходе ПЗУ 22 атвходного кода задано таблично,Таким образом, старший разряд кода нэвыходе устройства. который формируетсяэлементом И 8, равен "1", если текущая точ 25 ка изображения является угловой (лежит наконтуре иэображения), и "О" - в противномслучае. Числа Ав и А, поступающие с выходов30 циФровых фильтров 3 и 4 соответственна,усредняются, для чего поступают нэ входсумма гара 10, который вычисляет суммувходньх иодов, Преобразователь 11 кодаосуществляет сдвиг вправо на один разряд35 двоичного числа с выхода сумматора 10, чтатождественна делению этого числа на два.На выхадс преобразователя 11 када, образующего (и) выходных разрядов устройст ва, будет среднее арифметическое зйачение40 чисел Ав и Аг, характеризующее величинуобнаруженного угла изображения при условии, чта старший разряд выходного кодаравен е этом случае единице.Таким образом, за счет введения блоков5 5 - 7, выполненных соответствующим образом, предлагаемое устройство может с заданной точностью однозначно определитьуглы на изображении,Формула изобретения1, Телевизионное устройства для изме 0 рения угла на изображении, содержащеепоследовательна соединенные телевизионную камеру, аналого-цифровой преобразователь и первый цифровой фильтр, э такжевторой цифровой фильтр, вход которогоподключен к входу первого цифрового фильтра, элел 1 снт И и генератор тактовых импульсов. выход которого подключен ктактовому входу аналого-цифрового преобразователя и первого и второго цифровыхфильтров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чта, сцелью повышения точности и достоверности измерения угла на изображении, в него введены блок усреднения, первый и второй входы которого подключены к выходу соответствующего цифрового фильтра, блок определения наличия угла на изображении, первый и второй входь которого подключе- ны к выходу соответствующего цифрового фильтра, а выход подключен к первому входу элемента И, а также блок определения наличия контура на изображе;,ии, вход которого подключен к входу первого и второго цифровых фильтров, а выход - к второму входу элемента И, причем выход элемента И является старшим в-м разрядом, а выходы блока усреднения являются младшими (гп.1)-ми разрядами выхода устройства, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу блока усреднения, блока определения наличия угла на иэображении и блока определения наличия контура на иэображении.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что первый и второй цифровые 5 фильтры идентичны и выполнены из блокавыделения локальной области изображения, вход которого является входом цифрового фильтра, первого и второго регистров памяти, делителя, блока элементов И, пер вые и входы которого подключены к соответствующим выходам блока выделения локальной области изображения, а вторые и входы - к соответствующим выходам пер 2вого регистра памяти и параллельного счет чика, п входов которого подключены ксоответствующим выходам блока элементов И, а выход - к первому входу делителя, второй вход которого подключен к выходу второго регистра памяти, а выход является 20 выходом цифрового фильтра.1660207 Составитель Н.СорокопудРедактор А.Ревин Техред М.Моргентал . Корректор Т,Палий о-издательский комбинат "Патент", г; Ужгород, ул.Гагарина, 1 Производстве аказ 1857 Тираж 409 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5