Способ фильтрации дискретизированного по времени и амплитуде видеосигнала изображения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 18055 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССР. Изобретение относи матики и вычислительно сти к техническому зр применение в устройст ной обработки визуальн деадатчиков позволяет у стирающей и записываю тся к области автой техники, в частноению роботов. Его вах предварительой информации випростить операции щей фильтраций,(71) Московский полиграфический институт (72) Ю,Ф,Кутаев и А.С,Сидоров(56) Розенфельд А. Распознавание и обработка изображений с помощью вычислительных машин. М,; Мир, 1972, с, 164, 177 - 178.Бутаков Е.А. и др, Обработка изображений на ЭВМ. М Радио и связь, 1987, с. 63 - 69, 197 - 200, .(54) СПОСОБ ФИЛЬТРАЦИИ ДИСКРЕТИЗИРОВАННОГО ПО ВРЕМЕНИ И АМПЛИТУДЕ ВИДЕОСИГНАЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности к техническому зрению роботов. Цель . изобретения - упрощение и расширение функциональных возможностей. Сущность способа заключается в формировании для каждого двухградационного сигнала О из последовательности сигналов дискретизированного изображения и = 2 П, задержанных сигналов (О( - тэ, где а = 1, 2 в, и осуществлении над сигналом 0(т,) и задержанными сигналами (О( - 7 а записывающей и стирающей операций фильтрации, формируя сигнал О( - т в) отфильтрованного дискретизированного изображения, При)5 Н 03 М 1/00, 6 06 Р 15/353, 15 этом для записывающеи операции единичный уровень сигнала О( - тп) формируют при единичных уровнях сигнала 0( - т п) и сигнала хранения Охр или при нулевом уровне сигнала Охр и выполнении условия для усредненного сигнала О ( - тп) = (О + +О( - К 1) + ". + О( - т гп)+ О( - т а+1) ++ О( - т 2 П/2 гп относительно первого и второго опорных сигналов Оп 1 и Оп 2; Оп 1О ( - Тщ)Оп 2. В противныхслучаяхформируют нулевой уровень потенциала сигнала О( - тп), Для стирающей операции нулевой уровень потенциала сигнала О( - тп) формируют при нулевом уровне потенциала О ( - тп) и единичном уровне потенциала сигнала Охр или при нулевом уровне потенциала сигнала Охр и выполнении усло- у) вия Оп 1О ( - хщ)Оп 2, В противных случаях формируют единичный уровень потенциала сигнала 0( - тп), Варьирование Я УРОВНЕЙ ПОтЕНЦИада СИГНаЛОВ Оп 1, Оп 2 И Охр и порядка чередования записывающей и стирающей операций фильтрации обеспе- ъ чивает многообразие процедур фильтрации Я диск ретизи рован ного изображения типа стирания изолированных шумовы элемен- ц тов, соединения искусственно разделенных у сегментов изображения и т.п. 1 ил 1 табл. Цель изобретения - упрощение и повышение качества фильтрации и расширение функциональных возможностей способа- прототипа за счет одинакового выполнения всех видов записывающих или стирающих операций фильтрации, обеспечения полноты фильтрации, обеспечения возможностисохранения нефильтруемых в данной операции фильтрации элементов изображения и возможности варьирования видов операций фильтрации, а также возможности осуществления не только операций фильтрации, но и операций обработки бинарного дискретиэированного иэображения,Сущность изобретения заключается в формировании для каждого из последовательности сигналов дискретизированного изображения первой группы из и = 2 т сигналОв в группе путем задержки -го сигнала дискретизированного изображения на и фиксированных отличных друг от друга времен задержки г 1, тп, совместной обработке на основе операции суммирования сигналов каждой из вторых групп сигналов, каждая -я вторая группа сигналов включает -й сигнал дискретизированного иэображения и все сигналы -й первой группы сигналов, за исключением гп-го сигнала этой группы, получаемого задержкой -го сигнала дискретизированного изображения на время задержки т п, получая в результате совместной обработки ( - г гп/Т)-й суммарный сигнал, где Т - период временной дискретизации, предварительном формировании первого опорного сигнала и формировании последовательности двухградационных сигналов отфильтрованного дискретизированного изображения в результате выполнения записывающей и стирающей операций фильтрации, и отличается от способа-прототипа тем, что предварительно формируют второй пороговьй сигнал и двухградационный сигнал хранения, совместную обработку на основе операции "суммирования сигналов каждой из вторых групп сигналов осуществляют формированием суммарного сигнала, амплитуда которого равна усредненной амплитуде сигналов группы, амплитуду каждого суммарного сигнала сравнивают с амплитудами первого и второго опорных сигналов, причем для операции записывающей фильтрации первый уровень амплитуды ( - т п/Т)-го сигнала отфильтрованного дискретизированного изображения формируют в случае первого уровня амплитуды гп-го сигнала -й первой группы сигналов и первого уровня амплитуды сигнала хранения или в случае, когда амплитуда ( - то/Т)-го суммарного сигнала не больше амплитуды второго и не меньше амплитуды первого опорных сигналов, второй уровень амплитуды ( - т п/Т)-го сигнала отфильтрованного дискретизированного изображения формируют в случае, когда амплитуда ( - г и,/Т)-го суммарного сигнала больше амплитуды второго или меньше амплитуды первого опорных сигналов при втором уровне амплитуды сигнала хранения или при первом уровне амплитуды сигнала хранения и втором уровне амплитуды п 1-го 5 сигнала -й первой группы сигналов, а дляоперации стирающей фильтрации второй уровень амплитуды ( - 7 п/Т)-го сигнала отфильтрованного дискретизированного изображения формируют в случае второго "О уровня амплитуды гп-го сигнала -й первойгруппы сигналов и первого уровня амплитуды сигнала хранения или в случае, когда амплитуда ( - т п/Т)-го суммарного сигнала не больше амплитуды второго и не меньше амплитуды первого опорных сигналов, первый уровень амплитуды ( - т п 1/Т)-го сигнала отфильтрованного дискретизированного изображения формируют в случае, когда амплитуда ( - т п/Т)-го суммарного сигнала больше амплитуды второго или меньше амплитуды первого опорных сигналов и ри втором уровне амплитуды сигнала хранения или при первом уровне амплитуды сигнала хранения и первом уровне амплитуды в-го сигнала 1-й первой группы сигналов,Заявляемым способом осуществляютфильтрацию дискретизированного по амплитуде и времени видеосигнала Об(Ъ) иэображения 0(г), где г = (Гх гу), гх и гу - горизонтальная и вертикальная координать 1 элемента изображения в поле кадра, отсчитываемые от начала кадра, например от левого верхнего угла поля кадра. При этом видеосигнал Об(т) имеет две градации амплитуды, т.е, Об(т)я(О", Оо) где О, Оо - единичный и нулевой потенциаль 1 соответственно, т - моменты времени, соответствующие отсчетам видеосигнала, дискретизированного по времени с перио О дом дискретизации Т,= 1 р = 1,Р, Приэтом Оа(о) = О вне пределов активного хода строчной и кадровой раэверток иэображения.Фильтрацию видеосигнала Оа(т) осуще ствляют следующим образом, Формируютдля каждого -го сигнала Оа(т) дискретизированного изображения -ю первую группу сигналов (Оа(1 - т, из и = 2 п 1 сигналбв в группе путем задержки -го сигнала в и 5 О линиях задержки на п фиксированных отличных друг от друга времен задержки т 1, т 2, , т, тп, т.е,.а=1,п, и =2 а.Например, для и = 8 и длительностипериода Тс строчного разложения иэобра жения 6(г) имеем т 1= Т, т 2= 2 Т, тз= Тс,т 4=Тс+Т, т 5=Тс+2 Т, ю 6=2 Т, г 7=2 Тс+Т и гв=2 Тс+2 ТПри этом -й сигнал Оа(с) и все сигналысоответствующей ему 1-й первой группы сиг510 45 50 Для иллюстрации сущности операций фильтрации заявляемого способа и типовых процедур на их основе на фиг, 1, а приведено фильтруемое бинарное дискретизированное черно-белое изображение 0 (г), а на фиг. 1, б-ж - отфильтрованные изображения б (г) после выполнения типовых процедур фильтрации, причем на всех фигурах крестиками обозначены белые элементы изображения, которые обведены контурной линией для лучшего восприятия,Каждое из отфильтрованных изображений на фиг. 1, б-д получено в результате выполнения однократной фильтрации изображения 6 (г) (фиг. 1, а) в соответствии с выражением общего вида для первой, второй, третьей и четвертой типовых процедур таблиць 1 соответственно,На фиг, 1, е и ж для пятой процедуры таблицы приведены соответственно изображения после осуществления записывающей операции фильтрации, приводящей к сужению поля бель 1 х элементов изображения, и после стирающей операции фильтрации, приводящей к сужению поля белых элементов изображения. Из таблицы, фиг, 1 и выражений для операций фильтрации следует, что варьирование типов операции фильтрации (записывающая или стирающая операция), видов операции в пределах каждого типа операции, видов процедур фильтрации на основе операций фильтраций достигают простым варьированием потенциала сигнала хранения, первого и второго опорных сигналов и порядком чередования операций,Очевидно, что типовые процедуры фильтрации, приведенные в таблице, являются лишь малой частью всего многообразия возможных процедур обработки бйнэрного дискретизированного изображения из-за большого числа возможных сочетаний уровней потенциала сигнала хранения и опорных сигналов. При этом для заявляемого способа значительно большее число процедур фильтрации и обработки осуществляют более простым образом, чем в способе-прототипе, включая и все операции способа-прототипа, Поэтому заявляемый способ проще и обладает более широкими функциональными возможностями по сравнению со способом-прототипом.Двухпороговое сравнение, используемое в способе, обеспечивает выборочную фильтрацию шумовых элементов изображения без искажений или с минимальными искажениями его полезных элементов (см. фиг, 1, б-д для первой-четвертой процедур таблицы), благодаря чему данный способ хэ 20 25 30 35 40 рактеризуется также и, лучшим качеством фильтрации, чем способ-прототип,Дополнительным преимуществом заявляемого способа по сравнению со способом-прототипом является более простая аппаратурная реализация,Формула изобретения Способ фильтрации дискретизированного по времени и амплитуде видеосигнала изображения, заключающийся в формировании для каждого из последовательности сигналов дискретизировэнного изображения первой группы сигналов из п = 2 гп сигналов в группе путем задержки 3-го сигнала дискретизированного изображения на и фиксированных отличных друг от друга времен задержки т 1, г и, совместной обработке на основе операции суммирования сигналов каждой из вторых групп сигналов, каждая 3-я вторая группа сигналов включает -й сигнал дискретизированного изображения и все сигналы -й первой группы сигналов, за исключением в-го сигнала этой группы, получаемого задержкой -го сигнала дискретизированного изображения на время задержки г п, получая в результате совместной обработки ( - т п 1/Т)-й суммарный сигнал, где Т - период временной дискретизации, предварительном формировании первого опорного сигнала и формировании последовательности двухградацио нных сигналов отфильтрованного дискретизираванного изображения в результате выполнения записывающей и стирающей операций фильтрации, отлича ющийся тем,что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей, операции записывающей и стирающей фильтрации заключаются в том, что предварительно формируют второй опорный сигнал и двухградационный сигнал хранения, совместную обработку на основе операции суммирования сигналов каждой из вторых групп сигналов осуществляют формированием суммарного сигнала, амплитуда которого равна усредненной амплитуде сигналов группы, амплитуду каждого суммарного сигнала сравнивают с амплитудами первого и второго опорных сигналов, причем для операции записывающей фильтрации первый уровень амплитуды (1 - 7 п/Т)-го сигнала отфильтрованного дискретизированного иэображения формируют в случае первого уровня амплитуды п 1-го сигнала 1-й первой группы сигналов и первого уровня амплитуды сигнала хранения или в случае, когда амплитуда ( - т и,/Т)-го суммарного сигнала не больше амплитуды второго и не меньшеамплитуды первого опорных сигналов, второй уровень амплиту10 1805546 ды ( - Т /Т)-го сигнала отфильтрованного дискретизированного изображения формируют в случае, когда амплитуда ( - т п/Т)-го суммарного сигнала больше амплитуды второго или меньше амплитуды первого опорных сигналов при втором уровне амплитуды сигнала хранения или при первом уровне амплитуды сигнала хранения и втором уровне амплитуды гп-го сигнала -й первой группы сигналов, а для операции стирающей фильтрации второй уровень амплитуды ( - г п/Т)-го сигнала отфильтрованного дискретизированного изображеНия формируют в случае второго уровня амплитуды гп-го сигнала -й первой группы сигнаСти аю ая опе а ия Записываю ая опе а ия Оп 2 О 0 Оп 2 Ох Оп 1 ЗО О 90 90 0 0 90 40 Оо Оо О 501Стирание шумовых белыхэлементов на че ном оне Стирание шумовых черныхэлементов на белом сне Стирание пар белых элементов, примыкающих к контуруизоб ажения Стирание пар черных элементов, примыкающих к контуруизображения Соединение белых сегментов лов и первого уровня амплитуды сигнала хранения или в случае, когда амплитуда ( - т п/Т)-го суммарного сигнала не больше амплитуды второго и не меньше амплитуды первого опор ныхсигналов, первый уровень амплитуды ( - тп/Т)-го сигнала отфильтрованного дискретизированного иэображения формируют в случае, когда амплитуда ( - т п/Т)-го суммарного сигнала больше амплитуды вто рого или меньше амплитуды первого опорных сигналов и ри втором уровне амплитуды сигнала хранения или при первом уровне амплитуды сигнала хранения и первом уровне амплитуды т-го сигнала -й первой груп пы сигналов.1805546 Составитель Ю,КутаеТехред М,Моргентал орректор Л,ф едакт изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 аказ 947 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5