Способ измерения площадей фигур

О П И С А Н И Е 386413ИЗОБРЕТЕНИЯ Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 24.Ч 1.1971 ( 1672928/18-24)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 14,Ч 1,1973, Бюллетень2Дата опубликования описания 23,Х,1973 1 с 9/16 К 681,329.19(088.8) вторызобрете В. П. Авдеев, И, С. Горьян и В, С, Нощенко Заяви СПОСОб ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОШАДЕЙ ФИГ Изобр ки и выч Извес гур, осн разовани ла, пропфигуры. Однак мерять геометр шую по ни сложзображ том пр На фиг. 2 схематическианственная апертура, прующие обозначения: на прос пяты сл задержанный сигнал; х,; Хс,у; хсхс.+Хс, , с, с , Хс с, 1) венно на вр элемента (тэ роки ТТс+ держанные соответ длительности одног тов, длительность с етственно.представлена эпюр ой измеряется. При азано начальное на сигналы, замя, равноедвух элемени т. д. соотвНа фиг. 3щадь которми Х и У уквертки. а фигуры, плоэтом стрелкаправление разетение относится к области автоматиислительной техники.ны способы измерения площадей фиванные на фотоэлектрическом преоби и накоплении полученного сигнаорционального площади измеряемой о известные способы не позволяют изплощади фигур, имеющих сложную ическую форму, так как дают боль грешность, которая зависит от степе- ности фигур и их ориентации. Предлагается способ измерения площадеи фигур, при котором, с целью устранения за висимости результата измерения от формы и ориентации фигур, многократно перезаписывают видеосигнал с памяти одного промежуточного носителя в память другого промежуточного носителя, меняя каждый раз направ ление считывания так, что после каждой перезаписи в память промежуточного носителя записывают видеосигнал не только от той части фигуры, которая была выделена в предыдущем кадре одним из известных методов, но 25 и видеосигнал от новых ее частей, выделенных благодаря считыванию в другом направлении, Направления считывания меняют до тех пор, пока не выделят видеосигнал от всей измеряемой фигуры с заданной точностью, 30 после чего этот видеосигнал измеряют и градуируют в единицах площади.На фиг. 1 изображена функциональная схема осуществления предлагаемого способа, где 1 - фотоэлектронный преобразователь; 2 - устройство управления; 3 - первый промежуточный носитель; 4 - синхрогенератор; 5 - устройство селекции и формирования; б - решающее устройство; 7 - устройство задержки; 8 - устройство сравнения; 9 - измерительное устройство; 10 - второй промежуточный носитель.Точки а, б, с, а, е, , д, Й, Й, 1, т, и фигурыобозначают фиксированные моменты считывания; з и Т - точки максимума и минимума функции, описывающей границу фигуры, между когорыми определяют число строк.На фиг, 4 приведена эшора фигуры, записанной в памяти второго промежуточного носителя после считывания первого кадра. При этом приняты следующие обозначения: Л - область, записанная в память второго промежуточного носителя видеосигналом уровня сгю, В - область, записанная в память второго промежуточного носителя видеосигналом уровня г.г,.Видеосигнал одного кадра с прсобразователя 1 через управляющее устройство 2 записывают в память первого промежуточного носителя 3, способного работать как в режиме записи видеосигнала, так и в режиме считывания. Направление записи и считывания переключают каждый кадр устройством управления 2, которым управляют синхронизирующиюги импульсами синхрогенератора 4, Записанный в памяти промежуточного носителя видеосигнал считывают во втором кадре в направлении, например, обратном направлению записи и через устройство управления 2 подают на схему 5 формирования и селекции, где его квантуют на два уровня (О и 1) и подают ца решающее устройство б. Затем путем сравнения задержанных и цезадержанных сигналов формируют видеосигнал уровнем Ью от связных областей измеряемой фигуры, а сигнал от других фигур формируют уровнем сг,. Эти сигналы подают одновременно на устройство задержки 7 и устройство сравнения 8, через устройство управления 2 на измеритсльнос устройство 9 и на запись в память второго промежуточного носителя 10,В память второго промежуточного носителя будет записан уровнем lю видеосигнал от некоторой части фигуры, выделенной при данном направлении считывания с памяти первого промежуточного носителя, и уровнем сгс видеосигнал от невыделенной части фигуры и доугих фигур, находящихся в кадре.В следующем кадре направление считывания изменяют, и видеосигнал через устройство управления 2 подают на устройство 5 формирования и селекции, в котором сигнал селектируют и формируют на уровни сгю и Ус. Сформированный видеосигнал подают на решающее устройство б, с последнего видеосигнал подают вновь па устройство задержки 7, чсрсз устройство управления 2 - на запись в памчть первого промежуточного носителя (куда в данном кадре будет записан уровнем ею видеосигнал от ранее выделенной части измеряемой фигуры и видеосигнал от новых частей той же фигуры, выделенных благодаря другому направлению считывания; видеосигнал от невыделенной части фигуры и других фигур записан уровнем сгг и т. д.): па устройство сравнения 8, через устройство управления 2 - па измерительное устройство 9. Таким образом, в результате каждого последующего считывания выделяются все цовыс и новые частисложной фигуры, а так как число частей, накоторые можно разбить фигуру определенным5 образом, конечно, то в результате конечногочисла перезаписей, фигура выделится полностью,В устройстве сравнения 8 сравнивают показания двух считываний. Если разность по 10 казапий це превосходит заданной величины 6(это будет тогда, когда фигуру выделят полностью), то в следующем цикле считываниявключают измерительное устройство и переключают алгоритм работы решающего уст 15 ройства так, что вместо уровня г 1 ю па записьв память промежуточного носителя подают О(т. е, производят стирание измеренной фигуры). Если разность показаний больше о, топоказания предыдущего считывания сбрасы 20 в ают,Использование двух видикоцов, работающих поочередно то в режиме записи, то в режиме воспроизведения, позволяет выполнитьзадержку видеосигнала ца время, равное дли 25 тельцости кадра, Элементы пространственной апертуры совместно с решающим устройством выделяют логическим путем видеосигнал от связной области.С помощью решающего устройства б по за 30 данному алгоритму выделяют из полного видеосигнала, поступающего ца его вход, видеосигнал от всей измеряемой фигуры.Алгоритм работы решающегоустройства,35 Г 1 усть х - выходной сигнал решающегоустройства и пусть отсутствует сигнал со схемы сравнения, то:1) если х;, с - . О, то х= О;40 2) если хс = 1 и хг с, г с = х; с =.=хг с,г.,с=.хс,г с=О, то х=1;3) если впервые выполняется условие:4 хс=хг,у г =1 и хг г,; с =хс гс.,г =l хс-с, с, с= О / Уто х = У,Если ца управляющее устройство поступилсигпал со схемы сравнения, то вместо п. 7следует:65 10) если хс= сгю, то х=О.50 55 60 65 В качестве устройства сравнения 8 может быть использован реверсивцый счетчик с пороговым устройством. Пороговым устройством выделяют видеосигнал уровня Уо, а реверсивцый счетчик работает один кадр в режиме сложения, другой кадр - в режиме вычитания, В качестве измерительного устройства может быть использован любой измерительный прибор.В качестве примера рассмотрим измерение площади фигуры, эпюра которой представлена на фиг. 3,В результате фотоэлектрического преобразования и построчного сканирования одного кадра полученный видеосигнал, содержащий полную информацию о фигуре, через устройство управления 2 записывают в память промежуточного носителя 8, после чего система готова для измерения площади фигуры.Пусть считывание производят слева направо и сверху вниз. При считывании фона видеосигнал имеет нулевой уровень и, следовательно, согласно условию 1 алгоритма работы решающего устройства в память второго промежуточного носителя 10 записывают видеосигнал, соответствующий уровню О. При считывании точки а фигуры (считывают по линии а - ) размах видеосигнала не равен нулю, следовательно, если он превышает некоторый порог, при помощи устройства б формируют единицу. Таким образом, в момент времени 1 т, соответствующий считыванию точки а измеряемой фигуры, на вход решающего устройства б подают единицу, на все остальные входы решающего устройства - нули, поэтому выполняется условие и, 2 алгоритттла и сигнал на выходе решающего устройства равен единице.В момент 2, отстоящий от 1 т на время, равное длительности элемента разложения т, считывастся точка в фигуры и поэтому сигнал х; равен единице.Сигнал х т, поступающий на другой вход решающего устройства, также равен единице за счет задержки на время т, на остальных входах - нули, следовательно, выполняется условие п. 3 алгоритма и сигнал на выходе решающего устройства формируют уровнем Уо. Это означает, что считывается какая-то фигура.При считывании других точек фигуры, находящихся на отрезке а - с, всегда выполняется условие п. 5 алгоритма и поэтому на запись в память второго промежуточного носителя от участка в - с фигуры подают видеосигнал уровнем У, На участке с - И выполняется условие п. 1 алгоритма и, следовательно, участок с - д, не принадлежащий фигуре, будет записан уровнем О, При считывании точки а, принадлежащей фигуре, в память второго промежуточного носителя будет записан видеосигнал (выполняется условие п. 2 алгоритма), при считывании точки е, отстоящей от точки а на расстояние одного растрового элемента, будет вновь выполняться условие 5 10 15 2 О 25 зо 35 4 О 45 п. 3 алгоритма, но согласно п. 4 на выходе решающего устройства формируют видеосигнал уровнем У Это естественно, т, к. априори неизвестно, принадлежит ли участок д -измеряемой фигуре или нет.Решение вопроса о принадлежности участка Ы - 1 измеряемой фигуре откладывается до установления связности точек участка д -с теми точками фигуры, связность которых установлена при считывании первого кадра в определенном направлении. Очевидно, что при неизменном направлении считывания связность указанных участков можно установить только при наличии большого объема памяти; объем памяти будет зависеть от числа строк, укладывающихся между точками 5 и Т, но так как это число зависит от формы фигуры, то, следовательно, решение вопроса связности в общем случае практически неосуществимо.При наличии системы перезаписи и возможности изменения направлений считывания связность, как будет показано цике, устанавливается естественным путем, за счет задержки видеосигнала.Таким образом, в памяти второго промекуточного носителя участок е -будет записатт видеосигналом уровня Уь Если в поле зрения телевизионной установки кроме измеряемоц фигуоы находятся еще и другтле ф;лгуры, то они тоже будут записаны видеосигналом уровня Уь При считывании точки д тл других точек линии д - 6 фигуры выполняется тсловие и. 5 алгооитма и таким образом, за счет задержтлтл ца время Т, - ь, или Т плп Т,+с устанавливают связность точек участка в - с и участка д - 6 измеряемой фигуры следовательно, участок д - 6 будет записан видеосигпалом уровня Уо, а участок к - 7 - уровня У,.На участке т - а выполняется условие п. 5 алгоритма и, слечовательцо, он будет записан в память промежуточного носителя видеосигналом уровня У и т. д.В результате считывгция полного кадра площадь А измеряемой фигуры будет записана в памяти второго промежуточного носителя видеосигналом уровня Утт. площадь В и другие части - видеосигналом уровня Уь Зятем переключают режим работы промежуточных носителей (первый промежуточный носитель работает в режиме записи, второй - воспроизведения), направление разверток (например, па обратное, т. е. справа налево, снизу вверх) и переключают устройство формирования и селекции так, что считываемый видеосигтлат подают на селектор, который формиоует вттовь сигнал уровня Уп цли У, (компенсируя потери поеобразовацпя).Если теперь вначале считывают части фигуры, соответствующие уровню Уь то выполняется условие и, 9 алгоритма ц тта запись в память первого промежуточного носителя подают видеосигнал уровня Ут и так далее до тех пор, пока не начнут считывать часть, ранее помеченную уровнем видеосигнала Уо (например, точка О).С этого момента при считывании точек площади А выполняется условие п. 7 алгоритма и на запись подаюг видеосигнал от пло. щади А уровнем Уо,При выполнении условия п, 8, т. е. при считывании границы участков А и В, решающая схема формирует видеосигнал уровня Уо (т. е, опять за счет задержки на время Т окончательно решают вопрос о связности областей А и В и, таким образом, после считывания второго кадра в памяти первого промежуточного носителя вся фигура будет записана уровнем С/ видеосигнала). Затем сравнивают результаты двух считываний в устройстве сравнения 8, и так как А+В)А, то вновь переключают режимы работы промежуточных носителей и направление разверток; при последующем считывании убеждаются в равенстве двух последних считываний и переходят к измерению площади фигуры с одновременным стиранием ее (выполнение условия п. 10 алгоритма).Погрешность измерения предлагаемым способом в основном определяется устройством перезаписи, Очевидно, что с ростом числа перезаписей погрешность измерения площади будет расти. Но, как показывает анализ, площади частей, наиболее часто встречающихся в практике, могут быть измерены максимум через четыре перезаписи. Однако требование высокой точности измерений накладывает соответствующие требования на систему перезаписи с точки зрения погрешности.5 Кроме того, существует ряд известных методов уменьшения систематических погрешностей (например, введение поправок), описание которых выходит за рамки данного изобретения.10Предмет изобретенияСпособ измерения площадей фигур путемсканирования и построчного разложения изображения, формирования амплитуды получен ного видеосигнала, построчного суммированиявидеосигналов от измеряемой фигуры за время кадра, отличающийся тем, что, с целью устранения зависимости результата измерения от формы и ориентации фигур, после ска нирования каждого кадра изменяют направление сканирования, выделяют сигнал начала сканирования фигуры, задерживают его на время длительности строки и на время длительности элемента разложения, затем 25 сравнивают исходный и задержанный видеосигналы, нормируют полученный сигнал по амплитуде, суммируют его с полученным ранее видеосигналом и измеряют результирующий сигнал, затем все указанные операции 30 повторяют до тех пор, пока суммарный сигнал не перестанет увеличиваться.386413 Редактор Б. Нанкнна Техред Л, Богданова Корректор В. федулова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2822/11 Изд,1675 Тираж 647 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Я(.35, Раушская наб., д. 4/5