Устройство для коррекции изображений объектов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17 206 А 06 К 9/3 ОПИСА ИЗОБР Т И ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пользовано при необходимости выделения малоразмерных тонкоструктурных объектов. Цель изобретения - расширение функтут те- ционельн ых возможностей путемобеспечения выделения малоразмерных тонкоструктурных объектов эа счет линейного растяжения локального диапазона яркости изображения объектов. Значения верхней и нижней границ этого диапазона определяются на основе анализа значений тотип). элементов предшествующего кадра, Цельдостигается введением двух компараторов,(21) 4773735/24(56) Авторское свидетельство СССРМ 913421, кл. О 06 К 9/52, 1979.Авторское свидетельство СССРМ 1234859, кл. 6 06 К 9/36, 1984 (про(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИБРАЖЕНИЙ ОБЬЕКТОВ(57) Изобретение относится к автомавычислительной технике, в частностройствам для предварительной обризображений объектов, и может бы И ИЗО-. тике и. и куста ботки:,. ть исИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к уст-. ройствам для предварительной обработки. изображений обьектов, и может быть ис-: пользовано при необходимости выделения малоразмерных тонкоструктурных обьек-. тов.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения выделения малоразмерных тонкоструктурных обьектов за счет линейного растяжения локального диапазона яркости изображения объектов. Значения верхней и нижней границ этого диапазойа определяются на основе анализа значений элементов предшествующего кадра.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - схема блока сглаживания./ееееей ЬЭ Оаеей ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ. СССР блока сглаживания, двух вычитателей, элемента памяти, умножителя и мультиплексора, при этом блок сглаживания содержит группу сдвиговых регистров, вычитатель, накапливающий сумматор и блок деления.1 з,п. Ф-лы, 2 ил. Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 регистры, первый 5 и второй 6 компараторы, блок 7 сглаживания, первый 8 и второй 9 вычитатели, элемент 10 памяти, умножитель 11, мультиплексор 12, первый 13, второй 14 и третий 15 информационные входы устройства, первый 16, второй 17 и третий 18 синхронизирующие входы устройства, вход "Сброс" 19 устройства, выход 20 устройства.Блок сглаживания (фиг.фе 2) содержит группу 21 сдвиговых регистров, вычитатель 22, накапливающий сумматор 23, де-, литель 24.Устройство работает следующим образом.Устройство реализует операцию перераспределения уровней яркости исходного изображения Х = (хф) путем линейного растяжения диапазона яркости, содержащего объекты и фон, и сжатия других уровней яркости, которые не несут информацию об объектах на иэображении. Определение значений гп 1 п и п)ах нижней и верхней границ данного диапазона яркости осуществляется адаптивно путем определения минимального и максимального значения, которые принимает оператор д(х) на элементах изображения х Х. Если объект Е имеет яркость Хъ то в 1 п"Х 7 5 еах. Диапазон яркости ( а, ф 1 подвергается линейному растяжению за счет. сжатия диапазонов 1 О, п 1 п) и (п)ах, М) яркости, которые не содержат уровней, соответствующих объектам и фону, где М = 2 -1 -к максимально возможное значение яркости иэображения; К - количество разрядов на входе 15 устройства. Значения е 1 п и )т)ах определяются как минимальное и максимальное значения локального сглаживающего оператора д(х) на иэображении, Линейное растяжение сигнала, лежащего в диапазоне )т)1 п, гпах), осуществляется при помощи вычитателя 8, элемента 10 памяти, вычитателя 9, умножителя 11 и мультиплексора 12 согласно выражению)0 при ХвиУ =; 2 -1 при Х)т)ахК1 (2-1) (х) - в 1 п+) (иах- ии)при в 1 пХт)ах,где Хь У - текущее значение исходного и преобразованного изображения.При этом размер локальной окрестности точки 1, на основе анализа элементов которой определяется значение оператора д(х),выбирается таким образом, чтобы не превышать размеров интересующих нас объектов наиэображении, В качестве локального оператора д(х) предполагается использовать оператор линейной фильтрации, обладающий высокой эффективностью при сглаживании шума в сигнале. Локальный оператор д(х) обеспечивает сглаживание исходного изображения по некоторой локальной окрестности текущей точки с целью снижения уровня шума в сигнале.Устройство реализует вычисление функцииО при Хгл 1 пи 1 г) = и) и ( 9 (Х) ).Х.-Х;Х - множество отсчетов текущего кадра на изображении;Х - множество отсчетов предыдущего кадра изображения;Х 1, У - значение 1-х отсчетов исходного Х и преобразованного У изображений;К - количество разрядов на входе устройства;д(х) - значение локального оператора в точке 1 изображения,5 10 д(х) = Знчй:В=ви 1=)-)+ 15 пы 21 сдвиговых регистров. На выходе 50 группы сдвиговых регистров на протяжении первых й тактов работы (где й - длина блока 21) будут формироваться нулевые значения (при1 ч, так как группа 21 55 обнуляется перед окончанием гасящего импульса), а в последующих тактах работы (И) на его выходе будет формироваться код отсчета Х, задержанного на й тактов работы. Значение отсчетов Х и Х.и поступают на соответствующие входы вычитателя 22,где Б - локальное среднее значение эле 20 ментов текущей апертуры длины й,Значение величин гпах и и 1 и с выходов регистров 1 и 2 поступают на соответствующие входы вычитателя 8, значение(вах+ - в 1 п) с которого поступает на входк25 элемента 10 памяти, значение (2 -1) (вах- в 1 п) с выхода которого записывается врегистр 3, В регистре 4 записано значение)п 1 п. Код текущего отсчета Х сигнала поступает на соответствующий вход вычитате 30 ля 9, значение величины Х)-ии с выходакоторого поступает на вход умножителя 11,на выходе которого формируется значение(2 К) (х - а 1 п+) (птах.-)т)1 п+) , которое поступает на третий вход мультиплексора 12.35 Таким образом, в каждом такте работы параллельно с формированием в регистрах 1и 2 новых значений вах и )т)1 п+ осуществляется преобразование текущего значениях сигнала и результат У поступает на пер 40 вый вход мультиплексора 12,При этом цифровой многоразрядный телевизионный сигнал по окончании гасящего импульса, приходящего в наборесигналов, поступает на второй вход вычи 45 тателя 9 и вход блока 7 сглаживания, Пустьв текущем 1-м такте значение х текущего1-го отсчета сигнала поступает на вход блока 7 сглаживания, а затем с его выхода -на второй вход вычитателя 22 и вход групна выходе которого формируется код величины Х 1-Х 1-1, который затем поступает на вход накапливающего сумматора 23. При этом сформировавшееся ранее содержимое аь 1 накапливающего сумматора 23 суммируется,со значением на его входе, т.е; в накапливающем сумматоре 23 формируется код величины а - а 1-1+ х 1-х 1-ч (где а- -О, х - 0 при а й 0). Значение величины с выхода накапливающего сумматора 24 поступает на вход делителя 24, в ячейках которого осуществляется вычисление результатов функции деления на константу й. Код величины Я - - а с выхода дели 1йтеля 24 поступает на вход блока 7 сглаживания, а затем - на входы селекторовмаксимума (блоки 5,1) и минимума (блоки 6,2). Значение Я в селекторе максимума (блоки 5,1) поступает на вход регистра 1 и на второй вход компаратора 5, на первый вход которого поступает код величины Ъ. сформированной в предыдущем (1-1)-м такте работы устройства. Если Я 1 Ъ, то код логической единицы с выхода "Меньше" компаратора 5 поступает на вход разрешения записи регистра 1 и в него записывается значение Я 1, в противном случае значение регистра 1 не изменяется, т.е. 2 =п 1 ах (Е 1-1, Я) (1 й. Еч = 0), Аналогичнр в селекторе минимума(блоки 6,2) в регистре 2 формируется значение величины Р- = пт 1 п(Ри, Я),При этом, если Я Рь 1, то код логической единицы с выхода "Больше" компаратора 6 поступает на вход разрешения записи регистра 2 и в него записывается значение Яь в противном случае значение регистра 2 не изменяется.Таким образом, перед началом гасящего импульса в регистрах 1 и 2 сформируются значения щах и е 1 п соответственно, С началом гасящего импульса код величины пйп поступает на вход регистра 4 и второй вход вычитателя 8, на первый вход которого поступает значение величины еах с выхода регистра 1;. Код величины еах-пт 1 п с выхода вычитателя 8 поступает на вход элемента 10 постоянной памяти, в ячейках которого реализовано вычисление функ.2: - 1ции р(а) -(где а- количество разарядов на входе устройства). Код величины2" - 1р(еах-в 1 пф) - . с выхода элеаах - ПИП 4мента 10 памяти поступает на вход регистра 4. При поступлении синхронизирующего импульса с третьего синхронизирующего входа 18 устройства на входы синхронизации регистров 3 и 4 в них записываются значения величин у) (птах-вп+) и гп 1 п, сформировавшиеся на их входе ранее. Затем импульс "Сброс" с входа 19 устройства устанавливает регистр 1 в нулевое состоя ние (на выходе всех разрядов регистра нули), а регистр 2 устанавливает в единичное состояние (на выходах всех разрядов регистра единицы).Сжатие уровней яркости осуществляет ся при помощи мультиплексора 12, умножителя 11 и вычитателя 9, на первый - третий входы которого поступают значения уь 2 ки 0 соответственно, Если хвп, то значение "1" с выхода "Переполнение" умно. жителя 11 поступает на соответствующийвход мультиплексора 12 и формируется код 2 -1. В случае, если на управляющих вхоКдах мультиплексора сформированы нули, на его выходе формируется код % преоб разованного текущего отсчета иэображения, Необходимо отметить, что величина 1 ч выбирается равной геометрическим размерам минимальных наблюдаемых обьектов на изображении. Для систем технического 25 зрения при наблюдении объектов размерами 5-10 м на дальности до 6 км и при матрице изображения 512 х 512 отсчетов й принимается равным 6-8.Параллельно с рекурсивным формирова нием в селекторе максимума и в селектореминимума значений величин Ъ и Р значение Х текущего отсчета сигнала поступает на второй вход вычитателя 9. На выходах регистров 3 и 4 формируются значения Р(гпах-гп 1 п+) 35 и в и, сформированные на основе анализапредыдущего кадра изображения и записанные в них во время предшествующего гасящего импульса. Значение гп 1 пф, с выхо- .да регистра 4 поступает на первый вход 40 вычитателя 9, значение величины Х 1-вп свыхода которого поступает на второй вход умножителя 11, на первый вход которого поступает значение р(вах-а 1 п) с выхода2" - 1регистра 3, Код величины . у (хпах 4 - ПИП В- ви+) с выхода умножителя .11 поступает на первый вход мультиплексора 12, на второй и третий входы которого поступают величины (2 К) и О соответственно. Выход "Переполнение" умножителя 11 и выход знакового разряда вычитателя 9 соедине-, ны с управляющими входами мультиплексора 12, т,е в случае, если (2 -1) (Х 1-апф)х х (еах-апф) 2 -1 при Х 1 гпах, на выходе-1 кмультиплексора 12 формируется значение 2 -1, если Х(еп(значение знакового разряда на выходе вычитателя 9 будет равно единице), то на выходе мультиплексора 12формируется значение нуля, если же эти5 10 30 40 условия не выполняются, то на выходе мультиплексора 12 формируется код величины (2 к) (Х-а и+) (щах-в 1 п) , Это значит, что в 1-м такте работы на выходе мультиплексора 12 будет формироваться значение у 1, которое затем поступает на выход 20 устройства.Таким образом, в промежутке между кадровыми гасящими импульсами устройство параллельно осуществляет сглаживание исходного сигнала и рекурсивное формирование его максимального и минимального значений и параллельно осуществляет преобразование текущего значения сигнала путем линейного растяжения диапазона яркости, границы пах и гпмнп которого были определены на основе анализа значений сигнала в предыдущем кадре изображения, Затем на протякении кадрового гасящего импульса новые значения щах и в 1 п будут сформированы по элементам текущего кадра изображения в регистрах 1 и 2 и на их основе корректируются значения, содержащиеся в регистрах 3 и 4, Затем производится установка регистра 1, группы 21 сдвиговых регистров и накапливающего сумматора 23 в нуль (производится обнуление), а регистр 2 устанавливается в единичное состояние(значения всех разрядов регистра равны единице). По окончании текущего гасящего импульса начинается следующий цикл работы устройства.Параллельно-конвейерная организация вычислений в устройстве дает возможность осуществить нормировку текущего кадра телевизионного изображения в реальном масштабе времени. формула изобретения Устройство для коррекции изображений объектов содержащее четыре регистра, отличаю щеесятем,что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения выделения малоразмерных тонкоструктурных обьектов, в него введены первый и второй компараторы, блок сглаживания, первый и второй вычитатели, элемент памяти, умножитель и мультиплексор, вход блока сглаживания обьединен с первым входом первого вычитателя и является информационным входом устройства, выход блока сглаживания соединен с информационными входами первого и второго регистров и с первыми информационными входами первого и второго компараторов, вторые информационные входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго регистров и объединены соответственно с первым и вторым информационными входами второго вычитателя, выход которого соединен с входом элемента памяти, входы "Разрешение записи" первого и второго регистров подключены к выходам соответственно первого и второго компэраторов, выходы элемента памяти и второго регистра соединены с входами соответственно третьего и четвертого регистров, выходы которых соединены соответственно с первым информационным входом умножителя и вторым информационным входом первого вычитателя, информационный выход которого подключен ко второму информационному входу умножителя. выход которого соединен с первым информационным входом мультиплексора, второй и третий информационные входы которого являются вторым и третьим информационными входами устройства, выход "Переполнение" умнохителя соединен с первым управляющим входом мультиплексора, второй управляющий вход которого подключен к знаковому выходу вычитателя, выход мультиплексора является выходом устройства, входы "Синхронизация" блока сглаживания и умнокителя обьединены и являютсясинхронизирующим входом устройства, входы "Синхронизация" первого и второго регистров обьединены и являются вторым синхронизирующим входом устройства, входы "Синхронизация" третьего и четвертого регистров объединены и являются третьим синхронизирующим входом устройства, входы "Сброс" первого и второго регистров и блока сглаживания обьединены и являются входом "Сброс" устройства. 2. Устройство по п.1, отл ич э ю щеес я тем, что блок сглаживания содержит группу сдвиговых регистров, вычитатель, накапливающий сумматор и делитель. информационный вход группы сдвиговых регистров и первый информационный вход вычитателя объединены и являются информационным входом блока, выход группы сдвиговых регистров соединен с вторым информационным входом вычитателя, выход которого соединен с входом накапливающего сумматора, выход которого соединен с входом делителя, выход которого является выходом блока, вход "Синхронизация" группы сдвиговых регистров и накапливающего сумматора обьединены и являются входом "Синхронизация" блока, входы "Сброс" группы сдвиговых регистров и накапливающего сумматора обьединены и являются входом "Сброс" блока.венно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 иэ Заказ 343 Тираж Подписное ВНИИРИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушскэя наб., 4/5