Способ измерения координат центра тяжести изображения и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 995377 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) З-.явлено 28.01.80 (21) 2876750/18-09с присоединением заявки Йо(1) М. Ка.з Н 04 й 7/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 070283 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТ ИЗОБРАЖЕНИЯ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ор и, генератор гене ов, си оба 1.1 Недост устройств определен ния,тор стр Изобретение относится к радиотехническим измерениям с помощью телевизионных методов, в частности для автоматических измерений парак;бтров изображений.Известен способ измерения координат центра тяжести изображения, заключающийся в интегрировании первых и строк телевизионного сигнала первым интегратором, а последующих строк - вторым интегратором,н сравнении их напряжения, начиная с п=1. Строка, на которой значение напряжения на первом интеграторе сравняется или превысит напряжение на втором интеграторе, является вертикальной координатой центра тяжести изображения, :На этойстроке аналогично (только .с использованием не строчных, а такто вых импульсов) определяется горизон тальная координата центра тяжести изображения.Устройство, осуществляющее данный способ, содержит передающую телевизионную трубку генераторы строчной и кадровой разверток, блок управления, четыре интегратора, переключаемые коммутаторами, управляеьыми напряжением с выходов блоков сравнения, к которому подключены выходы интегратком известного способа и является большое время я центра тяжести изображеНаиболее близким к предлагаемомуявляется способ измерения координатцентра тяжести изображения, заключающийся в определении вертикальной координаты центра тяжести изображенияпутем подсчета числа строк от началакадра до превьзаения видеоскгнапом порогового уровня, после чего строкисчитают через одну до окончания вк.деоимпульса от изображения. Строка,полученная в результате суммированияэтих подсчетов, является вертикальной координатой центра тяжести. Наэтой строке для определения горизонтальной координаты центра тяжестиподсчитывают количество тактовых импульсов до превышения видаоскзналом порогового уровня и опичество тактовых импульсов черезрдин до окончания видеоимпульса кэобретения. Результат суммкрования этихподсчетов является горизонтальнойкоординатой центра тяжести, 995377Устройство,для осуществления указанного способа содержит передающую телевизионную трубку, к входам кото рой подключены выходы генераторов строчной и кадровой разверток, первые входы которых соединены с первым выходом блока управления, пороговый блок, генератор тактовых импульсов, элемент И, первый и второй счетчики 23.Недостатком указанных способа и устройства является невысокая точность при измерении координат центра тяжести малоконтрастных изображе ний.Цель изобретения - повыщение точности измерения координат центра тяжести малоконтрастных изображений.для достижения указанной цели согласно способу измерения координат центра тяжести изображения, заключаю щемуся в определении вертикальной координаты центра тяжести изображения путем подсчета количества строк в прямом направлении развертки от начала кадра до достижения видеосигналом порогового уровня и в определении.горизонтальной координаты центра тяжести изображения путем подсчета стижения порогового уровня, считаю количество тактовых импульсов через разность между количеством тактовых импульсов, приходящихся на половину строки, и результатом подсчета, изменяют направление развертки, интегрируют телевизионный сигнал до момення.и.вычитают количество строк через одну, полученйое при обратном направлении развертки, из первоначальноФподсчитанного количества строк при прямом направлении развертки, резуль. тат при этом является вертикальной координатой центра тяжести изображения, далее считают тактовые импуль. сы через один до окончания строки, суммируют первоначально подсчитанные тактовые импульсы и тактовые импульсы, подсчитанные при обратном направ ленин развертки, результат при этом является горизонтальной координатой центра тяжвсти изображения.В устройство для измерения координат центра тяжести изображения, 55 содержащее передающую телевизионную трубку, к входам которой подключены выходы генераторов строчной и кадровой разверток, первые входы которых . соединены с первым выходом блока управления, генератор тактовых импульсов, элемент И, первый и второй счетчики, введены первый и второй триггеры, интегратор, компаратор, третий счетчик, первый н второй коммутаторы и регистр памяти, при этом к выходупередающей телевизионной трубки подключены последовательно соединенныеинтегратор, компаратор и первый счет;чик, первый выход которого подключенк первому входу первого коммутатора,а второй выход - к первому входублока управления и первому входу вто-рого коммутатора, первый выход кото-рого соединен с вычитающим входомО,третьего счетчика, второй выход - ссуммирующим входом третьего счетчика,а второй вход - с выходом генераторатактовых импульсов, вход которогоподключен к выходу первого триггера,соединенного также с первым входомэлемента И, второй вход которого подключвн к второму выходу генераторастрочной развертки, соединенномутакже с вторым входом блока управления, вторым входом первого коммута 20 тора, первый выход которого непосредственно, а второй через второйтриггер подключены соответственно ксуммирующему и вычитающему входамвторого счетчика, и первым входом25 первого триггеравторой вход которого подключен к выходу компаратора,а выход элемента И соединен с взоры- тактовых импульсов в строке, осущест- ми управляющими входами генераторов вляют интегрирование телевизионного . строчной и кадровой разверток и упсигнала с начала кадра до момента до- .Зо равляющнм входом интегратора, причемпервый выход блока управления подключен также к второму входу первогосчетчика, а второй выход - к входурегистра памяти, выход которого объец динен с суммирующим входом третьегосчетчикаНа чертеже приведена структурнаясхема устройства для измерения коорта достижения того же порогового уров динат центра тяжести изображения.Устройство содержит передающую те.левизионную трубку 1, генератор 2строчной развертки, генератор 3 кадровой развертки, блок 4 управления,генератор 5 тактовых импульсов,первый, второй и третий счетчики 6-8,элемент И 9, первый и второй триггеры 10 и 11, интегратор 12, компаратор13, первый и второй коммутаторы 14 и15, регистр 16 памяти.Способ измерения координат центратяжести изображения осуществляетсяследующим образом.Две координаты центра тяжестиизображения, не содержащего "пустот",пятна - измеряются в одном кадре сизменением направления развертки.В прямом направлении развертки с начала .кадра интегрируют телевизионныйсигнал и считают количество К всехстрок подряд до момента превиаенияинтегрируемым сигналом пороговогоуровнЯ, выбираемого примерно равныминтегралу от видеосигнала всего пятна. Как только этот момент наступит,инвегрирование прекращают и считаюту тактовые импульсы через один до окончания текущей строки. Эта величинасоответствует половине расстояния цот конца видеоимпульса пятна до концстроки,Далее вычисляют разность между из.вестным количеством тактовых импульсов через один в строкет.е. количеством тактовых импульсов в половине строки Ъ и подсчитанным количеством тактовых импульсов через один отмомента окончания интегрирования доокончания строки: Ъ - оПосле этого меняют направление. развертки на противоположное и вновьинтегрируют телевизионный сигнал, вычитают из первоначально подсчнтайногоколичества строк К половину строк,пройденных от начала интегрированияв обратном направлении до моментапревышения интегрируемым сигналомтого же установленного пороговогоуровня, т.е, половину строк, приходящихся на пяТно М, Это вычитаниеможно осуществлять одновременно с интегрированием, вычитая каждую вторуюстроку. Результат вычитания соответствует вертикальной координате центра тяжести пятнау =К+-И.цтПосле окончания интегрирования до конца строки считают количество тактовых импульсов через один, соответствующее половине расстояния С от конца видеоимпульса пятна до кон-, ца строки при обратном направлении развертки. Горизонтальная координата центра тяжести определяется суммиро- ванием а сх Ь- -+- От 2 2устройство для измерения координат центра тяжести изображения работает следующим образом.Но сигналам с выходов блока 4 управления включаются генераторы 2 и 3 строчной и кадровой. разверток, а содержимое регистра 16 переносится в третий счетчик 8. В регистр 16, йсходя из требуемой точности, заранее записывается количество тактовых импульсов частоты Г, соответствующее половине времени развертки строки,. С момента начала кадра телевизионный. сигнал с выхода передающей телевизионной трубки интегрируется в интеграторе 12, при этом с выхода генератора 2 строчной развертки импульсы в конце каждой- строки через первый выход первого коммутатора 14 поступают на суммирующий вход второго счетчика:7. В результате считаются все строки подряд. При срабатывании компаратора 13 импульс с его выхода переводит первый триггер 10 в сбстояние логической единицы на его выходе, Этот импульс также устанавливает первый разряд первого. счетчика 6 в единичноесостояние. Сйбнал с выхода первогоразряда первого счетчика 6 поступаетна первый управляющий вход первогокоммутатора,14, вызывая соединениеего входа с вторым выходом, т;е,с входом второго триггера.Сигнал с выхода первого триггера10 запускает генератор 5 тактовыхимпульсов. Частота генератора 5выбрана в два раза меньше частотыимпульсов, записанных,в регистре 16.Импульсы проходят через второй коммутатор 16 на вычитающий вход третье-го счетчика 8, в котором происходитвычитание импульсов генератора из 15 первоначально записанного их моли-.чества иэ регистра 16. Третий счетчиквычитает как бы каждый второй импульстой частоты Г, которая использоваласьпри измерении длины полустроки, ЩПодсчет тактовых импульсов происходит до момента. окончания строки,который определяется импульсом с выхода генератора 2 строчной развертки,проходящим через элемент И, открытыйединичным потенциалом выхода первоготриггера 10, на вторые управляющиевходы генераторов 2 и 3 строчной икадровой раэверток и управляющийвход интегратора 12. Генераторы 2 и3 переключаются таким образом, чтонаправление развертки меняется .напротивоположное, а в интеграторе осуществляется сброс напряжения. Послеэтогопервый триггер 10 переводится .в нулевое состояние и прдцесс обработки телевизионного сигнала повторяется. Импульсы окончания строк поступают с выхода генератора 2 на второйвыход первого коммутатора 14, т.е.на вход второго триггера, а с его 40 выхода - на вычитающий входвторогосчетчика 7. Второй триггер 11 явля, -ется делителем частоты импульсов скоэффициентом. деления, равным 2. Таким образом, из первоначально подсчитанного количества строк, полученногов процессе интегрирования телевизионного сигнала при прямом направленииразвертки и записанного во второмсчетчике 7, вычитаются строки через 50 одну при интегрировании с обратнымнаправлением развертки. Подсчет происходит до прихода сигнала с выходакомпаратора 13. В этот момент второйразряд первого счетчика устанавливается в единичное состояние и вызывает 55 перекчение втор м ко утатором 15выхода генератора 5 на суммирующийвход третьего счетчика. По этому жесигналу с- компаратора 13 первый триггер 40 вновь устанавливается в единичное состояние и запускает генератор 5 тактовых импульсовкоторый поступает на суммирующий вход третьего счетчика, где суммируется с результатом первоначального подсчета. С приходом импульса окончания строкипервый триггер 10 перебрасывается, генератор 5 отключается и подсчет прекращается. Блок 4 управления сигналом с первого выхода переключает генераторы 2 и 3 в исходное состояние и сбрасывает в "0" разряды первого счетчика 6.Результирующее число, записанное .во втором счетчике 7, соответствует вертикальной координате центра тяжести изображения, а число, записанное в третьем счетчике 8, - горизонтальной ;координате центра тяжести изображе-" ния.Точность измерения при малоконтрастных изображениях повышается за счет обнаружения видеосигнала путем его интегрирования до сравнения с порогом, а не непосредственного сравнения с порогом.Формула изобретения1. Способ измерения координат центра тяжести иэображения, заключающийся в определении вертикальной координаты центра тяжести изображения путем подсчета количества строк в прямом направлении. развертки от начала кадра до достижения видеосигналом порогового уровня и в определении горизонтальной координаты центра тяжести изображения путем подсче та тактовых импульсов в строке, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения координат центра тяжести малоконтрастных изображений, осуществляют интегрирование телевизионного сигнала с начала кадра до момента достижения порогового уровня, считают количество тактовых импульсов через один до окончания строки и определяют разность между количеством тактовых импульсов, приходящихся на половину строки, и результатом подсчета, изменяют направление развертки, интегри.руют телевизионный сигнал до момента достижения того же порогового уровня, вычитают количество строк через одну, полученное при обратном найравлении развертки., из первоначальнО подсчитанного количества строк при прямом направлении развертки, результат при этом является вертикальной координатой центра тяжести изображения, далее считают тактовые импульсы через один до окончания строки, суммируют первоначально подсчитанные тактовые импульсы с тактовыми импульсами, подсчитанными при обратном направлении развертки, резуль тат при этом является горизонтальнойкоординатой центра тяжести изображения.2. Устройство для измерения координат центра тяжести иэображения,содержащеепередающую телевизионнуютрубку, к входам которой подключенывыходы генераторов строчной и кадровой разверток, первые входы которыхсоединены с первым выходом блока управления, генератор тактовых,импульо сов, элемент И, первый и второй счетчики, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измерения координат центра тяжести мапоконтрастных изображений, введены 15 третий счетчик, первый и второй триг.геры, интегратор компаратор, первыйи второй коммутаторы и регистр памяти,. при этом к выходу передающей телевизионной трубки подключены после довательно соединенные интегратор,компаратор и первый счетчик, первыйвыход которого подключен к первомувходу первого коммутатора, а второйвыход - к первому входу блока управд ления и первому входу второго коммутатора, первый выход которого соеди-нен с вычитающим входом третьегосчетчика, второй выход - с суммирую.щим входом третьего счетчика, а вто- ЗО рой вход - с выходом генератора тактовых импульсов, вход которого подключен к выходу первого триггера,соединенного также с первым входомэлемента И,.второй вход которого под-ключен к второму выходу генераторастрочной развертки, соединенному также с вторым входом блока управления,вторым входом первого коммутатора,первый выход которого непосредственно, а второй через второй триггер 40 подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам второгосчетчика,.и первым входом первоготриггера, второй вход которого подключен к выходу компаратора, а выход 45 элемента, И соецинен с вторыми управляющими входами генераторов строчнойи кадровой разверток и управляющимвходом интегратора, причем первыйвыход блока управления подключен такр же к .второму входу первого счетчика,а второй выход - к входу регистра памяти, выход которого объединен с суммирующим входом третьего счетчика,Источники информации,принятые во внимание при экспертиее1, Авторское свидетельство СССРР 426144, кл. Н 04 М 7/02, 1972,2. Авторское свидетельство СССРУ 530,476, кл, Н 04 М 5/36, 1972 (прототип).авитель В,Максед Т.Фанта а тор А.Ференц ак ное д.4/5 илиал ППП фПатентф, г.ужгород, ул.Проектная 673/48 Тираж 675 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, .РПодп комитета СС открытий ушская наб.