Устройство для селекции изображений объектов

:Вф ГОСУДАРСТВЕННОЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(71) Томский институт аврованных систем управленэлектроники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЬЕКТОВ( 57) Изобретение относится к технике прикладного телевидения и можетбыть использовано, например, в телевизионных распознающих системахдля обработки изображений множествамалоразмерных объектов. Цель изобретения - расширение области примененияза счет одновременной селекции изображений нескольких малоразмерных объектов. Поставленная цель достигается за счет введения в устройство блока 4 элементов И, двух пре" образователей б и 9 кода, второго блока 8 логического сложения, блока 13 управления и определенных связей между блоками устройства, что позволяет осуществить циклическую поэтапную обработку исходного телевизионного изображения. В основе циклической обработки телевизионного изображения лежит принцип сжатия изображения малоразмерных объектов раздельно по строкам и столбцам многоэлементной апертуры с последующим логическим перемножением результатов обработки. Применение данного принципа позволяет осуществить выделение центров одновременно от нескольких изображений объектов, попавших в зону сканирующей многоэлементной апертуры. 1 з.п ф-лы, 4 ил.50 Изобретение относится к техникеприкладного телевидения и можетбыть использовано, например, в телевизионных распознающих системах для5обработки изображений множества малоразмерных объектов,Цель изобретения - расширение области применения за счет одновременной селекции изображений несколькихмалоразмерных объектов.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для селекции изображений объектов; на фиг, 2 функциональная схема блока управления; на фиг. 3 - пример поэтапнойлогической обработки исходного телевизионного иэображения в зоне сканирующей многоэлементной апертуры; нафиг. 4 - пример выполнения элементарной ячейки преобразователя кода.Устройство (фиг. 1) содержит телевизионный датчик 1, бинарный квантователь 2, блок 3 элементов задержки, блок 4 элементов И, первый блок 255 логического сложения, первый преобразователь б кода, первый блок 7регистров, второй блок 8 логическогосложения, второй преобразователь 9кода, второй блок 10 регистров, блок 3011 логического умножения, синхрогенератор 12 и блок 13 управления,Блок 13 управления (фиг. 2) содержит счетчик 14, первый элементИ 15, первый элемент НЕ 16, второй17 и третий 18 элементы И, первый19 и второй 20 элементы ИЛИ, первый21 и второй 22 триггеры, дешифратор 23, второй 24, третий 25 и четвертый 26 элементы НЕ.40Устройство работает следующимобразом,Изображение наблюдаемой сценыпоэлементно преобразуется телевизионным датчиком 1 в электрический4 Гсигнал, который подвергается затемдвухуровневому квантованию в бинарном квантователе 2 таким образом,что видеосигнал от изображений объек-тов принимает значение 1 , а оти ифона - "0", Сигнал с выхода бинарного квантователя 2 подается на блок3 элементов задержки, где формиру. ется МхИ сигналов апертуры (в рассмотренном на фиг. 3 случае М = И =9), Блок 3 представляет собой на 55бор из последовательно соединонныхМ линий задержек на строку, на выходе каждой из которых расположена ячейка из И линий задержек н элемент,Размер сформированной многоэлементной апертуры (МА) определяеткласс обрабатываемых изображенийобъектов, так как размеры изображения максимального объекта не должны превышать размеров МА,С выхода блока 3 элементов задержки сигналы поступают на блок 4 элементов И, через который сигналы МАпоступают на два канала логическойобработки. Блок 4 состоит из М 11двухвходовых логических элементовИ, на один вход которых подаютсясоответствующие информационные сигналы-с блока 3 элементов задержки,а на другой - управляющий сигнал сблока 13 управления, с приходомкоторого входная информация поступает на выходы блока 4 элементов И. Сигналы МА с выходом блока 4 поступают на идентичные по структуре первый и второй каналы логической обработки, где происходит цилиндрическая поэтапная логическая обработка телевизионного иэображения раздельно по строкам и.столбцам МА, В первом канале логической обработки осуществляется обработка изображения в М строках, во втором - в И столбцах, В каждой строке и столбце содержится фрагмент исходного телевизионного изображения (фиг, 3).Обработка фрагмента изображения в зоне МА должна быть осуществлена за время сканирования одного элемента изображения Т . Циклическая обработка иэображения осуществляется поэтапно путем разбиения интервала Т на К временных интервалов, в первом из которых сигналы поступают на входы каналов логической обработки, а в последующих (К) интервалах осуществляется циклическая поэтапная обработка изображения,Тактовая частота для циклической обработки изображения равна:в= К,где У - частота разложения одного3элемента изображения,Так как оба канала логической обработки идентичны по структуре, тоих работу рассмотрим на примере одного из них, например первого канала логической обработки,5222536тичных по структуре элементарныхячеек, каждая из которых предназначена для преобразования сигналов одной строки. Один из вариантов функ 5 циональной схемы элементарной ячейкиприведен на фиг. 4. Схема реализована с помощью логических элементов И,ИЛИ и НЕ.1 ООперация преобразования сигналовМА элементарной ячейкой на этапахциклической обработки описываетсяуравнениями: а + а Ь= а а 2 аэ,Ь = а,.1 а а аз+ а а ь а Ьэ а, а а+а аз а+аз а 4 а д = а а а+ а,аа а+ а а 5 а Ь=а а 5 а+а, а а,+а а, а Ь 6 =а а а+а а а,+а а 8 Ь, = а. а, а+а а+а а а до а 7 ав а+а а а +а а 9 аВ а где а; - сигналы на входе, а д. -сигналы на выходе элементарной ячейки,В зависимости от того, в какомиз преобразователей кода (6 или 9)расположена элементарная ячейка, а1.и Ь, принимают значения соответствующих сигналов строк или столбцов МА.Преобразование сигналов в первомпреобразователе 6 кода осуществляется только после прихода управляюшего сигнала с блока 13 управления,причем с появлением данного сигнала управляющий сигнал на втором входе блока 4 элементов И отключаетсяи информация об исходном изображе-нии не поступает на первый вход первого блока 5 логического сложения,Сущность преобразования изобра-жения может быть пояснена с помощьюфиг. 3.Обработка сигналов в элементарных ячейках осуществляется параллельно и по единому алгоритму сжатия,Данный алгоритм заключается втом, что на каждом циклическом этапеобработки "сжигаются" крайние.элемен-,Сигналы М строк МА с выходов блока 4 элементов И поступают на первый преобразователь 6 када через первый блок 5 логического сложения, который состоит из М И двухвходовых логических элементов ИЛИ, на один вход которых подаются соответствующие исходные сигналы М строк МА, а на другой - эти же сигналы, но после преобразования на предыдушем этапе обработки в первом преобразователе 6 кода, который состоит из М иден 30 ты изображения объекта в каждой строке (например, этап 1 на фиг, Зб) ив каждом столбце (например, этап 1на фиг. Зв). Точками отмечены элементы, сожженные на данном этапе,а "1" - оставшиеся возбужденные элементы изображения, которые передаются на следующий этап обработки.Таким образом, при обработке строки (столбца), содержащейтри или 4 О более рядом стоящих возбужденныхэлемента, за время одного этапа "сжигаются" только крайние возбужденныеэлементы с обеих сторон строки(столбца).45 Если строка (столбец) содержитдва рядом стояших возбужденных элемента, то за время одного этапа "сжигается" только один правый элемент,т.е. приоритет в определении центраотдается левому из двух элементов(на фиг, Зб, 7-я строка, на фиг. Зв9-й. столбец).Из описания алгоритма обработкивидно, что количество этапов обработки определяется размерами сканирующей МА и может быть описано выражениями:1522253 1 Б - нечетное в строчном направлении ББ - четное2%9 ММ - нечетное в кадровом направлении; четное 30 равлесы с Таким образом, в результате такого преобразования в первом 6 и втором 9 преобразователях кода получаем соответственно вертикальный и горизонтальный ".скелет" всех изолированных объектов, попавших в зону сканирующей МА.По выполнении (К) этапов обработки сигнала с выхода преобразователей б и 9 кода по команде блока 13 управления записываются в блоки регистров (7, 10) и одновременно поступают в блок 11 логического умножения, который состоит из МхН двухвходовых логических элементов И. На выходе блока 11 логического умножения Формируется результирующее изображение, в котором содержатся только центральные элементы всйх объектов попавших в зону МА.Согласованная работа блоков 4, 6,7, 9 и 10 устройства осуществляетсяс помощью сигналов, вырабатываемыхв блоке 13 управления.Блок 13 управления (Фиг. 2) представляет собой управляющий автоматс "жесткой" логикой, вырабатывающийраспределенные во времени управля,ющие сигналы, Логика работы блокаобусловлена алгоритмом работы устройства в целом.На вход блока 13 уп ния поступают тактовые импуль частотой РВ исходном состоянии на выходечетвертого элемента НЕ 26 Формируется единичный сигнал, который поступает на второй вход второго элемента ИЛИ 20,С приходом первого тактового импульса, поступающего с синхрогенератора 12, происходит смена состояний второго триггера 22, котораяприводит к появлению единичного сигнала на первом выходе блока 13 управления. Данцьй сигнал поступает на второй вход первого элемента ИЛИ 19и на управляющий вход блока 4 элементов И, открывая последний,С приходом второго тактового импульса снова происходит смена состояния блока 13 управления, на второмвыходе которого появляется единичный сигнал, поступающий на первыевходы второго 17 и третьего 18 элементов И, а также на вход счетчика14 тактов, который до этого находится в нулевом состоянии, и на управляющие входы преобразователей 6 и 9кода.Следующие три такта не приведутк смене состояния блока 13 управления, а лишь подготовят триггеры 21и 22 к смене состояний, так как только с приходом пятого тактового ипульса, когда счетчик 14 отсчитывает четыре такта и на выходе первого элемента И 15 появится единичный сигнал,который подается на тактирующий входрегистров блоков 7 и 10, изменитсясостояние на входе триггера 2 и 22.В общем случае количество подсчитываемых тактов равно максимальномуколичеству этапов циклической обработки при определенных размерах сканирующей многоэлементной апертуры.В нашем случае размер апертуры составляет 9 х 9 элементов разложения.Следовательно, максимальное количество этапов обработки и количествоподсчитываемых тактов равно четырем.По окончании пятого тактового импульса в зоне сканирующей ИА проис"ходит смена изображения,С приходом шестого тактового импульса работа блока 13 управленияповторяется аналогично сказанному,Синхронизация телевизионного датчика 1 и блока 13 управления обеспечивается синхрогенератором 12, с выходов которого снимаются синхроимпульсь. строчной и кадровой частоты45 50 55 подводимые к телевизионному датчику 1, и импульсы тактовой частоты,подаваемые на вход блока 13 управления. В прототипе осуществляется выделение изображения одного изолированного объекта из множества Ь изображений объектов, попавших н зонумногоэлементной апертуры, с последующим выделением его центра,В предлагаемом устройстве на основе раздельной обработки строк истолбцов многоэлементной апертурыпутем выполнения операции сжатияосуществляется одновременно выделение центра каждого из множества Ьизображений изолированных объектов,находящихся н зоне многоэлементнойапертуры,Оценка эййективности предлагаемого устройства может быть осуществлена на примере выделения центровизображений множества Фигур с помо,щью многоэлементной апертуры размером МЧ элементов разложения.Пусть М = Б, тогда эмпирическимпутем можно показать, что максимальное количество изображений изолированных объектов в зоне многоэлементной апертуры равно: 1+1 2( в -) , для И - нечетного,, для И - четного, и г Следовательно, устройство позволяет в Ь раз увеличить количествоизображений распознаваемых объектов,Таким образом, эффективность устройства по сравнению с прототипомобеспечивается расширением его функциональных возможностей,Формула изобретения 1. Устройство для селекции изображений объектов, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик, бинарный квантователь и блок элементов задержки, синхрогенератор, первый блок логического сложения, блок логического умножения, два блока регистров, оптический вход телевизионного датчика является входом устройства, входу синхроимпульсов строчной и кадровой частоты телевизионного датчика сое 10 15 25 30 35 40 динены соответственно с первым ивторым выходами синхрогенератора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения области применения за счет одновременной селекциииэображений нескольких малоразмерных объектов, в устройство введеныблок элементов И, два преобразователя кода, второй блок логическогосложения и блок управления, причем .вход импульсов тактовой частотыблока управления соединен с третьимвыходом синхрогенератора, выходыблока элементов задержки подключенык информационным входам блока элементов И, управляющий гход которогосоединен с первым выходом блока управления, выходы блока элементов Иподключены к первым группам входовблоков логического сложения, выходы первого и второго блоков логического сложенчя соединены с информационными входами соответственно первого и второго преобразователей кода, управляющие входы которых подключены к второму выходу блока управления, выходы первого и второго преобразователей кода соединены с информационными входами соответственнопервого и второго блоков регистрови вторыми группами входов соответственно первого и второго блоков ло-.гического сложения, управляющие входы блоков регистров подключены к третьему выходу блока управления, выходы первого и второго блоков регистров соединены соответственно с первой и второй группами входов блокалогического умножения, выходы которого являются инйормационными входами устройства. 2, Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит счетчик, три элемента И, четыре элемента НЕ, два элемента ИЛИ, дна триггера и дешифратср, причем инйормационный вход счетчика соединен с вторыми информационными входами триггеров и является входом импульсов тактовой частоты блока управления, выходы счетчика подключены к входам первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, входом первого элемента НЕ и является третьим выходом блока управления, выход первого элемента НЕ подключен1522253 ид 2 дойюояоорамэее 3 шлФжя слаойаФ2 У 4 УВ 1 ВУ 1ьаВ к второму входу второго элемента И,.выход которого соединен с первымвходом первого элемента ИЛИ, выходтретьего элемента И подключен к,первому входу второго элемента ИЛИ,выход которого соединен с первым информационным входом второго триггера, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому информационномувходу первого триггера, выходы первого и второго триггеров соединенысоответственно с первым и вторымвходами дешифратора, первый выход которого через второй элемент НЕ подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, второй выход дешифратора 5через третий элемент НЕ соединен свходом установки счетчика и с первыми входами второго и третьегоэлементов И, третий выход дешифратора через четвертый элемент НЕ подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выходы второго и третьегоэлементов НЕ являются соответственно первым и вторым выходами блока управления.522253 т ГКНТ СС роизводственно-издательский комбинат Патент , г. жгор д, у . р1о л. Гага ина 101 Составитель В.едактор М. Петрова Техред Л.Сердюк Заказ 6966/48 Тираж 668НИИПИ Государственного комитета по изоб113035, Москва, Ж, Ра каренк а Кор Подписноетениям и открытиям прская наб д. 4/5