Устройство для коррекции телевизионных изображений

(51 БРЕТЕНИЯ СТВ АНСл 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ К,А ВТОРСКОМУ СВИДЕТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ(57) Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах автоматического распознавания изображений, например для распознавания печатных илирукописных знаков, отпечатков пальцев, чертежей и других объектов. Цельизобретения - повышение помехозащищенности устройства. Устройство для коррекции изображений позволяет производить сегментацию изображения и содержит датчик изображения, аналогоцифровой преобразователь, цифровой медианный фильтр, элементы задержки на отсчет (регистры), детектор края, состоящий из вычитателей, умножителей на постоянный коэффициент, компараторов и коммутатора, дискриминатор и синхронизатор. Устройство отличается повышенной достоверностью сегментации изображений за счет возможности выделения краев строки изображения инвариантно к величине перепада яркости. Введение цифрового медианного фильтра повышает помехоустой- а чивость устройства, при этом не снижается достоверность сегментации,так как медианный фильтр не сглаживает резких перепадов яркости. Параллель- С но конвейернаяорганизация вычислений в устройстве позволяет проводить сег. - Б ментацию телевизионных изображений в реальном масштабе времени. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.1305735 резкий перепад яркости Затем выполняется собственно проверка одного из двух условий наличия в текущей точке резкого перепада яркости путем сравнения крутизны (резкости перепада) в данной точке с предельно допустимой для края, Если текущая точка находится на границе объект-фон, то результат сегментации в этой точке равен "1", в противном случае 101Устройство работает следующим обПредлагаемое устройство реализует способ построчной сегментации изобра жения, который заключается в разделении входного изображения на объект и Фон путем адаптивного и помехоустойчивого обнаружения границ объектфон, т.е, резких перепадов яркости, д Предварительно, для повышения поме - хоустойчивости устройства выполняется цифровая медианная Фильтрация входного изображения,Медианная Фильтрация имеет то преимущество по срав О нению с линейной Фильтрацией, что она позволяет устранить (сгладить) помехи и при этом не сгладить резких перепадов яркости, Для обнаружения границ объект-фон, т,е, резких перепадов яркости, определяется, по какую сторону от края находится текущая точка строки изображения, при условии, что в данной точке имеется Изобретение относится к областитехнической кибернетики и может бытьиспользовано в системах автоматического распознавания изображений, например для распознавания печатных илирукописных знаков, отпечатков пальцев, чертежей и других объектов, которые могут быть однозначно представлены двоичными иэображениями,Цель изобретения - повышение помехоустойчивостй устройства,На фиг,1 показана структурная схема устройства; на фиг, 2 - блок-схема цифрового медианного Фильтра, порядок которого равен трем; на фиг.3 - 15блок-схема дискриминатора; на фиг.4 -диаграммы, поясияющие способ адаптивной строчной сегментации изображений,который реализован в устройстве.Устройство содержит датчик 1 изображения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, цифровой медианныйФильтр 3, элементы 4 задержки детектор 5 края, состоящий из первого 6 ивторого 7 вычитателей, первого 8 ивторого 9 умножителей, первого 10 ивторого 11 компараторов и коммутаторе (мультиплексора) 12, дискриминатор 13 и синхронизатор 14,Цифровой медианный фильтр (Фиг,2)содержит первый и второй элементы 15задержки, два компаратора 16, узел17 постоянной памяти, мультиплексор18 и третий элемент 19 задержки,дискриминатор 13 (Фиг,3) содержит 35два сумматора 20, два вычитателя 21и компаратор 22,разом,Отсчеты изображения в процессеего строчного сканирования датчиком1 изображения последовательно поступают на вход АЦП 2, В АЦП 2 выполняется преобразование в цифровую Форму изображения в соответствии с частотой синхроимпульсов на выходе синхронизатора 14, Частота синхроимпуль -сов выбирается таким образом, чтобь 1расстояние между двумя отсчетами непревышало половины длины по строкеминимального по протяженности возможного объекта. Медианный фильтр 3 реализует удаление импульсных помех встроке изображения, которые могутбыть ошибочно приняты за объектыт,е, в этих точках могут быть резкиеперепады яркости. Посредством двухкомпараторов 16 выполняется сравнение текущего отсчета изображенияя(1,) на выходе АЦП 2 с двумя предыдущими я (;, ) и я (С;), задержанными с помощью двух элементов 15задержки, В свою очередь, на вьгходетретьего элемента 19 задержки в текущем такте работы устройства будетрезультат сравнения отсчетов 8(С,)и 8(С, ), вычисленный в предьду -щем такте посредством первого компаратора 16,На основе результатов попарного сравнения трех последовательных отсчетов строки изображения 8(Т) с помощью узла 17 постоянной. памяти таблично вычисляется номер того иэ трех отсчетов я(с), 11(,-, ) и д(1,.), который является медианой, для этого адресный вход узла 17 соединен с выходами двух компараторов 16 и триггера 19, а его информационный выход подключен к управляющему входу мультиплексора 18, Таким образом, в каждом такте работы устройства на выходе. мультиплексора 18, т.е. на выходе цифрового медианного Фильтра 3, появ05735 4ножения выполняется таблично. Есливыходной сигнал дискриминатора 13единичный, то выходной сигнал детектора края 5 определяется следующимобразом Ь1 О а = Если а = 1, то отсчет Г(С, ) нахо 1дится по правую сторону от границы,если а, = О, то он расположен по левую сторону. Переменная а; соответствует выходному сигналу компаратора22, на входы которого поступают абсо лютные значения чисел на выходах вычитателей 21, Например, на фиг.46отсчет Й(С ) расположен по правуюсторону от границы.С помощью детектора 5 края обнаруживаются резкие перепады яркостистроки изображения на выходе медианного Фильтра 3. При этом учитывается выходной сигнал а; дискриминатора13, который поступает на управляющийвход мультиплексора 12. Если выход 35ной сигнал дискриминатора 13 нулевой,то выходной сигнал Ъ, детектора 5края определяется следующим образом.1,а(е ) - К(;,)/,/К(,) 40(;., )О, в.противном случае,где Ы - заданный предельный коэффициент резкости края, кото рый является постоянным для всех строк заданных изображений.Значение Ь вычисляется посредством первого б и второго 7 вычитателей, умножителя 8 и компаратора 10.Поскольку коэффициент резкости края Ю, постоянный, .то с целью повьппения быстродействия устройства как умно- житель 8, так и умножитель 9 реализованы в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), на адресные входы которых поступают выходные сигналы вычитателей, т.е. операция ум 3 13 ляется отсчет результата медианной фильтрации Г, На фиг. 4 а показан фрагмент строки изображения на входе АЦП 2, а на фиг. 46 - результат медианной Фильтрации этой строкиС помощью дискриминатора 13 определяется, по какую сторону от края находится текущая точка строки изображения Й(С) при условии, что в данной точке имеется резкий перепад яркости. Дискриминатор 13 вычисляет значение переменной а по следующей формуле О, в противном случае. О, в противном случае,т.е. на выход детектора 5 края поступает выходной сигнал компаратора11. Выходные сигналы вычитателей би 7 не содержат знакового разрядарезультата вычитания, т.е. они соответствуют абсолютному значению разности двух чисел. Таким образом, врезультате работы устройства будутвыделены сегменты строк изображенияс различными уровнями яркости, концыкоторых соответствуют единичным значениям переменной Ь;, Например, наФиг, 46 точкабудет выделенакак точка резкого перепада яркости,а точка С- как точка плавногоизменения яркости, т,е. неграничнаяточка.Значение переменной а; указываетна то, является ли обнаруженная точка резкого перепада яркости началомнового сегмента или концом. В случае,если край не был обнаружен с помощьюдетектора 5 края, то значение переменной а; определяет возрастаниеили убывание яркости строки изображения относительно трех соседних точек, Вычисления в детекторе 5 краяи дискриминаторе 13 проводятся одновременно (параллельно), эти блокиработают в конвейерном режиме, Такойпараллельно-конвейерный режим работы устройства значительно повьппаетего быстродействие,Таким образом, за счет возможности выделения краев строки изображения инвариантно к величине перепада яркости предлагаемое устройство обладает повышенным качеством (достоверностью) сегментации изображений, так как задается только предельный коэффициент резкости края. Введение медианного фильтра позволяет повысить помехоустойчивость устройства и при этом не снизить достоверность сегментации, так как медианный фильтр не сглаживает резкие перепады яркости, Параллельно-конвейерная организациявычислений в устройстве дает возможность проводить сегментацию телевизионных иэображений в реальном масштабе времени,Формула изобретения1, Устройство для коррекции телевизионных изображений, содержащее телевизионный датчик изображений, вы О ход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, синхронизатор, первый и второй вычитатели, цервый и второй компараторы, первый умножитель, коммутатор, выход которо го является информационным выходом устройства, и последовательно соединенные первый и второй элементы задержки, причем выход первого вычитаТеля подключен к входу первого умно О Жителя, а выход синхронизатора соединен с синхронизирующими входами аналого-цифрового преобразователя, элементов задержки, вычитателей, первого умножителя и компараторов о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения помехоустойчивости устройства, в него введены цифровой медианный фильтр, второй умножитель и дискриминатор, информационные вхо.- ЗО ды которого подключены соответственно к выходам цифрового медианного фильтра, первого и второго элементов задержки, а выход соединен с управляющим входом коммутатора и является управляющим выходом устройства, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу цифрового медианного Фильтра, выход которого соединен с входом первого элемента за держки и с первым входом первого вычитателя, выход которого подключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя, выход перво го элемента задержки подключен к второму входу первого вычитателя и к первсму входу второго вычитателявторой вход которого соединен с входом второго элемента. задержки, а выход соединен с входом второго умножителя и с оцним из входов первого компара - тора, другой вход которого подключен к выходу первого умножителя, выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с первым и вторым информационными входами коммутатора, а вь 1 ход синхронизатора подключен к синхрониэирующим входам цифрового медианного фильтра, второго умножителя и дискриминатора2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в нем цифровой медианный фильтр содержит три элемента задержки, два компаратора, узел постоянной памяти и мультиплексор, выход которого является выходом блока, вход которого подключен к входу первого элемента задержки, первому информационному входу мультиплексора и первым входам первого и второго компараторов, выходы которых соединены с первым и вторым адресными входами узла постоянной памяти, третий информационный вход которого подключен к выходу третьего элемента задержки вход которого соединен с выходом первого компаратора, выходы первого и второго элементов задержки подключены соответственно к второму и третьему информационным входам мультиплексора и вторым входам первого и второго компараторов выходы узла постоянной памяти соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами мультиплексора, синхрониэирующий вход блока подключен к входам синхронизации элементов задержки и узла постоянной памяти.130535 иод а ставитель Т.Ничипоровихред Л.Сердюкова едактор В.Дан рректор Е.,Родк аказ 1455/ Тираж 673НИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская н одписно д.4 Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4