Устройство для распознавания контуров изображений объектов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 1208 А ца 4 С 06 К 9/Эб ЗОБРЕТЕНИЯ ИОАН введе- ительателя от- бражех путем о вычис пространственных по ния сумматора, втор ного блока и второг порога. Решение о н сутствии элемента к ния объекта наблюде ся вторым пороговым мир ичии ил тура из осуществляетпо р ент ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ(71) Ленинградский институт авиацион ного приборостроения(56) Авторское свидетельство СССР У 760133, кл. С 06 К 9/00, 1980.Авторское свидетельство СССР У 1156103, кл.С 06 К 9/36, 26.06.84. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ КОНТУРОВ ИЗОБРАЯЕНИЙ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к устройствам для распознавания контуров изображений объектов. Устройство поз воляет существенно повысить достоверность распознавания контуров изоб ражений размерных объектов в условиях низкого контраста изображения и зультатам сравнения вероятности обнаружения корректирующих элементов с вторым пороговым эталоннымсигналом. Оценка этой вероятности для каждого из выделенных элементов контура иэображения объекта и фона производится в окрестности, данного элемента внутри анализирующей апертуры (8 хФС х 8 эл.р.) путем вычисления отноше-ния числа корректирующих элементов к общему числу всех выделенных элементов контура при уменьшенном 1-м эталонном пороговом сигнале. 1э.п.ф - лы, 2 ил.30 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для автоматизациипроцесса распознавания изображенийразмерных объектов по признаку наличия заданного числа связных элементон контура изображения объекта.Цель изобретения - повьшение достоверности распознавания контуровизображений объектов. 1 ОНа Фиг.1 представлена блок-схемаУстройства; на фиг.2 - пример конкретногоконструктивного выполнениявторого вычислительного блока.Устройство включает датчик 1 видеосигналов, первый счетчик 2, первый вычислительный блок 3, первыйблок 4 памяти, блок 5 регистрации,блок 6 дифференцирования, первыйформирователь 7 порога, второй 20счетчик 8, сумматор 9, второй блок10 памяти, пороговый элемент 11,первый вычитатель 12, второй вычис -лительный блок 13, элемент 14 И ивторой Формирователь 15 порога.Второй вычислительный блок (фиг.2)содержит формирователь 16 кода, пер вый 17 и второй 18 регистры, первый19 и второй 20 элементы И-НЕ, второй 21, третий 22 и четвертый 23нычитатели, третий 24 счетчик, первый 25 и второй 26 триггеры, первый27 и второй 28 умножители, первый 29и второй 30 элементы задержки,Устройство работает следующим об разом.С выхода датчика 1 видеосигналав устройство поступают кадровыесинхроимпульсы (КСИ), тактовые импульсы (ТГ), присутстнующие только н 40а,ктивное время строк телевизионногоразложения, т.е. но время прямогохода луча, и параллельный двоичныйкод видеосигнала, формируемый в аналого-циФровом преобразователе датчика 1 нидеосигнала.Блок 6 производит операцию двумерного дифференцирования сигналаяркости, поступающего на первый входпоследнего, н апертуре 2 х 2 растровыхэлемента и величину оценки двумерного перепада яркости ныдает на выходнепрерывно в течение всего эксперимента.Работа устройства в режиме распознавания контуров изображений объектов начинается с момента появленияна первом входе устройства сигнал логической единицы Пуск". Первым в работу включается первый формирователь 7 порога на выходе которого к концу первого кадра образуется суммарный сигнал являющийся первым эталонным пороговым сигналом. Величина его такова, что при его наличии на втором входе порогового эле мента 11, на его выходе выделяется часть элементов контура изображения объекта и отсутствуют связные элементы контура изображения фона.По окончании процесса формирования первого эталонного порогового сигнала на втором выходе формирователя 7 появляется логическая единица (сигнал "Конец формирования эталонного порога ), поступающая на соответствующий вход блока 4.Начинается второй кадр, за время которого производится запись в блок 4 сигналов от элементов контура изображения обьекта и фона, формируемых пороговым элементом 11, реализующим функцию вычитания первого эталонного порогового сигнала из суммарного сигнала двумерного перепада, поступающих соответственно с выходов вычитателя 12 и блока 6, поскольку на второй вход вычитателя 12 поступает нулевой корректирующий пороговый сигнал с выхода блока 13,После записи начинается цикл кор/ректировки уменьшения первого порогового эталонного сигнала на втором вхо де порогового элемента 1.Первым этапом корректировки является подсчет количества связных элементов контура объекта вдоль строки. Этот подсчет производится счетчиком 2, на первый вход которого поступают сигналы с выхода элемента И 14, который необходим для работы первого счетчика 2, поскольку с выхода элемента поступает сигнал, свидетельствующий лишь о наличии контура, а не о его протяженности.Появление каждого очередного импульса на выходе счетчика 2 свидетельствует о том, что обнаружена последовательность связных элементов контура изображения объекта и фона вдоль строки, число которых превышает заданное.Вторым этапом корректировки (уменьшения) первого эталонного порогового сигнала является подсчет общего числа выделенных связных эле 1270781ментов контура изображения объекта и фона. Этот подсчет производится счетчиком 8, на первый вход которого поступает сигнал от групп связных элементов вдоль строки. Подсчет числа связных элементов контура изображения объекта и фона с точностью до числа элементов в группе и по группам ведется на протяжении активной части кадраПо окончании подсчета общего 10 числа выделенных связных элементов контура изображения объекта и фона необходимо переписать состояние счетчика 8 в блок 13. Таким образом, в блоке 13 хранится общее число выделенных связных элементов контура изображения объекта, подсчитанное при первом эталонном пороговом сигнале. На третьем этапе работы устройства производится увеличение первого 30 эталонного порогового сигнала, причем значение сигнала положительного"приращения подается с третьего входа устройства одновременно на соответствующиевходы сумматора 9 и блока 13. 15Увеличенный первый пороговый эталонный сигнал с выхода сумматора 9 поступает на вход вычитателя 12, проходит его без изменений и оказывается на втором входе порогового 30 элемента 11,Как и на втором этапе работы устройства первый счетчик 2 и второй счетчик 8 производят подсчет общего числа выделенных связных элементов контура изображения объекта при увеличенном пороговом эталонном сигнале. Результаты подсчета переписываются из счетчика 8 в соответствующий регистр, блока 13. Таким образом, получена необходимая исход фная информация для расчета уменьшенного порогового эталонного сигнала. Этот расчет осуществляется в блоке 13. Вычисления осуществляют при наличии на втором входе блока 13 стробирующего сигнала, поступающего с выхода счетчика 8 на второй вход рассматриваемого блока. При этом вычитатель 21 вычисляет разность между эталонным числом элемента контура объек-со та наблюдения, считываемым с формирователя 16 кода, где оно записывается при подготовке к эксперименту, и числом, поступающим с инверсного выхода регистра 17, Первый умножитель 27 перемножает полученную разность и положительное приращение порогового эталонного сигнала. Разность вычисляется аналогично предыдущей с помощью вычитателя 22. ЗаТем осуществляется деление полученной величины на величину разности, Для этого значение разности подается на второй вход умножителя 28 на первый вход которого поступает значение частного, которое находится путем подсчета счетчиком 24 числа ТИ, поступающих на второй вход элемента И-НЕ 19. Счет ТИ продолжается до того момента, пока произведение сигналов, поступающих на первый и второй входы умножителя 28, не станет равно делимому. Для обнаружения этого равенства используется вычитатель 23. При этом запирается элемент И-НЕ 19, счет прекращается и на выходе счетчика 24 устанавливается сигнал частного, который равен значению, определяющему уменьшение исходного порогового эталонного сигнала до уменьшенного порогового эталонного сигнала. Блок 13 позволяет (без подсчета общего числа связных элементов контура изображения объекта наблюдения и фона при пониженных по отношению к исходному первому пороговому эталонному сигналу значениях порога) вычислить по данным, полученным при отсутствии связных элементов контура фона (ложных контуров), уменьшенный пороговый эталонный. сигнал, при котором вероятность обнаружения элементов контура изображейие объекта близка к единице. В течение третьего этапа работы устройства на втором выходе . блока 13 вырабатывается сигнал разрешения записи для блока памяти 1 О, Для его формирования используются второй элемент И-НЕ 20, а также триггеры 25 и 26. При появлении на вто- ром выходе второго триггера 26 логического нуля процесс вычислений завершен. Полученное в блоке 13 значение уменьшения порога используется вычитателем 12 для корректировки (уменьшения) первого эталонного порогового сигнала, поступающего на первый вход последнего.Когда процесс вычислений завершен, начинается четвертый этап работы устройства, при котором осуществляется выделение корректирующих элементов контура изображения объекта и фона путем сравнения сумм абсолютных значений разностей амплитуд сигналов яркости от элементов изображения объек 5 1 ПО та и фона с уменьшенным пороговым эта - понным сигналом. Процесс записи массива сигналов от элементов контура при скорректированном пороговом эталонном сигнале в блок памяти 10 происходит аналогично описанному выше процессу записи в первыи блок памяти, По окончании записи в блок памяти 10 на четвертом выходе последнего появляется уровень логической единицы, поступающий на первый вход блока памяти 4 и разрешает считывание из последнего, а также из блока памяти 1 О, где является внутренним сигналом. Начинается пятый этап работы устройства. 15Считывание из обоих блоков памяти 4 и 10 производится синхронно. Процесс вычисления плотностей вероятностей появления корректирующих элементов проводится одновременно со 2 О считыванием сигналов от элементов контуров изображений объектов и. фона из первого блока памяти 4 и из второго блока памяти 1 О. Вычисление вероятностей появления корректирую щих элементов ведется при каждом положении анализирующей апертуры 8 х х 8 элементов и начинается каждый раз по сигналу, приходящему на тре - тий вход блока 3, на первый и второй входы которого приходят величины суммарных сигналов от элементов контуров соответственно из второго 10 и из первого блоков памяти 4. Нахождение отношения числа корректирующих элемен тов в апертуре к общему числу обнару; женных элементов производится в блоке 3 по стандартной схеме сдвига делимого и проверке разряда переноса при вычислении остатка от деления на каждом шаге.Формирователь 15 порога представляет собой преобразователь кодов, реализованный с помощью программируемого постоянного запоминающего устройства, На выходе формирователя 15 устанавливается одно из заранее определенных значений второго эталонного порогового сигнала, которое определяется по исходному А и уменьшенному А пороговым эталонным сигналам и зависит от эталонного числа градиентных элементов. Результат этого сравнения поступает на первый вход блока 5 и записывается там при наличии разрешения, приходящего с соответствующего разряда регистра блока 10, где находятся значения 781 бсигналов от элементов контуров, расположенных в центре апертуры. Только при наличи обоих сигналов принима" ется решение о наличии элемента кон-тура в данном месте.Таким образом, реализованное в устройстве выделение корректирующих элементов контура изображения объекта и фона и оценка вероятностей обнаружения этих элементов в окрестностях каждого из выделенных элементов контура позволяет без потери элементов зарегистрировать элементы контура изображения объекта и устранить с вероятностью близкой к элементы ложных контуров при заданных отношениях сигнал/шум. Формула изобретения. Устройство для распознавания контуров изображений объектов, содержащее датчик видеосигналов, выходы которого подключены к входам блока дифференцирования, первого формирователя порога, первого счетчика, первого и второго блоков памяти, к одному входу элемента И, к одному входу первого вычислительного блока, другой вход которого является первым входом устройства, и к одному входу блока регистрации, другой вход которого является первым входом устройства, а остальные воды соединены с соответствующими выходами первого вычислительного блока и второго блока памяти, один выход которого подключен к соответствующему входу первого блока памяти, а другие подключены к входам первого вычислительного блока, пороговый элемент, входы которого соединены с выходами блока дифференцирования и первого вычитателя, а. выход подключен,к одному входу первого счетчика, другой вход которого соединен с выхоцом элемента И, к одному входу первого блока памяти, другой вход которого соединен с выходом первого формирователя порога, а выход соединен с пятым входом первого вычислительного блока, к соответствующему входу второго блока памятии к другому входу элемента И, и второй счетчик, входы которого соединены с выходами первого счетчика, датчика видеосигналов и первого блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности распознавания контуров изобра 1270781жений объектов, оно содержит сумма-тор, один вход которого является вторым входом устройства, другие подключены к выходам первого формирователя порога и второго счетчика, а выход соединен с одним входом первого вычитателя, второй вычислительный блок, один вход которого является вторым входом устройства, другие подключены к соответствующим выходам второго 10 счетчика и датчика видеосигналов, а выходы соединены с входами второго блока памяти и первого вычитателя, и второй формирователь порога, один вход которого является пустым треть им входом устройства, другие подключены к выходам первого вычитателя и первого формирователя порога, а выход соединен с соответствующим входом первого вычислительного блока. 202. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что второй.вычислительный блок содержит второй вычитатель, один вход которого соединен с формирователем кода, другой 25 подключен к одному выходу первого регистра, входы которого являются первым и вторым входами блока, первый умножитель, один вход которого является третьим входом блока, другие 30 подключены к выходам второго вычитателя и первого элемента задержки, вход которого является вторым входом блока, второй регистр, входы которого являются первым и четвертым входами блока, а выход соединен с однимвходом третьего вычитателя, другойвход которого подключен К выходупервого регистра, а выход соединен содним входом второго умножителя, другой вход которого подключен к выходувторого элемента задержки, а выходсоединен с одним входом четвертоговычитателя, другой вход которогоподключен к первому умножителю, первый элемент И-НЕ, один вход которогоявляется пятым входом блока, другойсоедийен с выходом четвертого вычитателя, а выход подключен к входувторого элемента задержки и к одномувходу третьего счетчика, другой входкоторого является шестым входом блока, а выход соединен с третьим входом второго умножителя и являетсяпервым выходом блока, и последовательно соединенные второй элементИ-НЕ, первый и второй входы которого является шестым и седьмым входами блока соответственно, первый триггер, другой вход которого являетсяседьмым входом блока, и второй триггер, другой вход которого соединенс седьмым входом блока, а выход является вторым выходом блока и подключен к третьему входу второго элемента И-НЕ.Тираж 671Государственного комитет елам изобретений и открьгг Москва, Ж, Раушская н