Устройство для измерения координат центра тяжести изображения объекта

)5 Н 04 ИСАНИ ОБ Т И АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТ Изобретен ной технике и телевизионны значения для и расположен но. Цель изоб сти измерения фона; ие отн может х систе змерен го на не ретения путем зионано в о наъекта, оне, точно- ияния сится к телев быть испольэо ах прикладно я координатоб равномерном ф - повышение омпенсации вл изобрема прруктур ений, на; на Нв фиг.1 трическая сх на фиг.2 - ст блока вычис объекта и фо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский институт точной мехники и оптики(56) Авторское свидетельство СССРВ 995377, кл, Н 04 М 7/18, 1-980.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в телевизионных системах прикладного назначения для измерения координат обьекта, расположенного на неравномерном фоне. Цель изобретения - повышение точности измерения путем компенсации влияния фона. Сигнал с выхода передающей телевизионной трубки 1, управляемой с генератора 2 строчной развертки и с генератора 3 кадрожена структурная элекдл а гаемо го устройства; ая электрическая схема а фиг,3 - изображение фиг.4 и фиг.5 - временвой развертки, интегрируется в интеграторе 5, Подсчет числа тактовых импульсов с генератора 11 тактовых импульсов и изменение блоком 4 управления исправления строчной и кадровой развертки обеспечивает фиксацию в счетчике 15 вертикальной, а в счетчике 10 горизонтальной координаты центра тяжести, Триггер 19 обеспечивает режимы формирования и заполнения координат центра тяжести фона или координат центра тяжести изображения объекта и фона. С помощью аналого-цифрового преобразователя 17, получающего информацию с интегратора 5, а также импульса с генератора 11, первого блока 21 памяти, сумматора 23, совокупности второго блока 24 памяти и преобразователя 25 кодов в блоке 20 вычисления по результатам измерения координат центра тяжести фона и координат центра тяжести изображения объекта и фона вычисляются истинные значения координат центра тяжести изображения объекта.з,п.ф-лы, 5 ил,ные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержилевизионнуютрубку 1, геразвертки, генератор 3 каблок 4 управления, интетор 6, первый счетчик 7, и8, второй коммутатор 9,генератор 11 тактовых итриггер 12, двухвходовойрой триггер 14, третий с16 памяти, аналого-цифртель 17, третий коммутатгер 19, блок 20 вычислен т передающую тенератор 2 строчной дровой развертки; гратор 5, компараервый коммутатор второй счетчик 10, мпульсов, первый элемент И 13, втсчетчик 15, регистр овой преобразоваор 18. третий тригй, первый блок 21памяти, первый трехвходовой элемент И 22, сумматор 23, второй блок 24 памяти, п,реобразователь 25 кода, второй трехвходовой элемент И 26, элемент НЕ 27 и ждущий мул ьтивибратор 28.Блок 20 вычислений содержит элемент 29 задержки, синхрогенератор ЗО, канал Х 31, канал У 32, каждый канал содержит канальный коммутатор 33, канальный регистр 34 памяти, первый 35 и второй 36 умножители, канальный сумматор 37 и делитель 38,Устройство работает следующим образом.Предварительно измеряютсявертикальная и горизонтальная координаты центра тяжести изображения фона и его интегральное значение яркости, а затем измеряются вертикальная и горизонтальная координаты центра тяжести суммарного изображения объекта и фона и его интегральное значение яркости, а вертикальную и горизонтальную координаты центра тяжести изображения объекта вычисляют по формулам Хо Ыо - )( Чф,, , . -Чоф фгде Хо и Уо-горизонтальная и вертикальнаякоординаты центра тяжести изображенияобъекта;Хоф и Уоф - горизонтальная и вертикальная координаты центра тяжести суммарного изображения объекта и фона;Хф и Уф - координаты центра тяжестиизображения фона;Ч,ф - интегральное значение яркостисуммарного изображения;Чф - интегральное значение яркости фона (фиг.3),По сигналам с выходов блока 4 управления (фиг. 4 а) включаются генераторы 2строчной развертки и генератор 3 кадровойразвертки (фиг,4 в,д), а содержимое регистра 16 переносится в счетчик 10, В регистре16, исходя из требования точности, заранеезаписано количество тактовых импульсовчастоты 1, соответствующее половине времени развертки Ь строки, С момента началакадра телевизионный сигнал с выхода передающей телевизинной трубки 1 (фиг,4 г) интегрируется в интеграторе 5 (фиг, 4 е), приэтом с выхода генератора 2 строчной развертки (фиг. 4 б) импульсь 1 в конце каждойстроки через первый выход коммутатора 8поступают на суммирующий вход счетчика15. В результате считаются все строки Кподряд, При срабатывании компаратора 6импульс с его выхода переводит переводит10 15 /3%ние импульсов - /генератора 11 из первона 2чального их количества (Ь) в регистре 16. 20 50 дит до прихода сигнала с выхода компараЗО 35 40 триггер 12 (фиг. 4 ж) в состояние логической единицы на его выходе, Этот импульс также устанавливает первый разряд счетчика 7 в .единичное состояние. Сигнал с выхода первого разряда счетчика 7 поступает на вход коммутатора 8, вызывая соединение его входа со вторым выходом, т.е, с входом триггера 14. Сигнал с выхода триггера 12 запускает генератор 11 тактовых импульсов(фиг. 4 и). Частота генератора 11 выбрана в два раза меньше частоты импульсов, записанных в регистре 16, Импульсы проходят через коммутатор 9 на вычитающий вход счетчика 10, в котором происходит вычитаСчетчик 10 вычитает каждый второй импульс той частоты 1, которая используется при измерении длины полустроки (Ь - а/2), Подсчет тактовых импульсов происходит до момента окончания строки, который определяется импульсом с выхода генератора 2 строчной развертки, проходящим через элемент И 13, открытый единичным потенциалом с выхода триггера 12, на вторые управляющие входы генераторов 2 и 3 строчной и кадровой разверток соответственно и управляющий вход интегратора 5. Генераторы 2 и 3 переключаются так, что напряжение развертки меняется на противоположное, а в интеграторе 5 осуществляется сброс напряжения, После этого триггер 12 переводится в нулевое состояние и процесс обработки телевизионного сигнала повторяется. Импульсы окончания строк поступают с выхода генератора 2 на второй выход коммутатора 8, т.е. на вход триггера 14, а с его выхода - на вычитающий вход счетчика 15. Триггер 14 является делителем частоты импульсов с коэффициентом деления, равным двум, Таким образом, из первоначально подсчитанного количества строк К, полученного в процессе интегрирования телевизионного сигнала при прямом направлении развертки и записанного в счетчике 15,вычитаются строкичерез одну при интегрировании с обратным напряжением разверткиравным М/2. Подсчет происхоторэ 6, В этот момент второй разряд счетчика 7 устанавливается в единичное состояние и вызывает переключение коммутатором 9 выхода генератора 11 на суммирование (на суммирующий вход счетчика 10), По этому же сигналу с компаратора 6 триггер 12 вновь установится в единичное состояние и запускает генератор 11 тактовых импульсов, которые поступают на суммирующий вход счетчика 10 (с/2), где5 10 20 25 30 35 4550 суммируются с результатом первоначального подсчета (Ь - а/2 + с/2). С приходом импульса окончания строки триггер 8 перебрасывается, генератор 11 отключается и подсчет прекращается. Блок 4 управления сигналом переключает генераторы 2 и 3 в исходное состояние и сбрасывает в "0" разряды счетчика 7. Результирующее число, записанное в счетчик 15, соответствует вертикальной координате Уф(оф) центра тяжести изображения:Уф.ф) = К - Мф.ф)/2,а число, записанное в счетчике 10, соответствует горизонтальной координате центра тяжести изображения;Хф(оф) = Ь - аф(оф)/2 + сф(оф)/2,В отсутствии изображения объекта для измерения координат пятна фона в момент времени т = 0 на первый вход триггера 19 подается управляющий сигнал "Фон", который устанавливает на его выходах противофазные сигналы (фиг. 5 а,б), По сигналу с первого выхода триггера 19 коммутатор 18 переключает выход аналого-цифрового и реобразователя 17 на второй вход блока 24 памяти. Аналого-цифровой преобразователь 17 синхронизирован импульсом первого триггера .12 и фиксирует значение Чф интегральной яркости фона, При обратном проходе кадровой развертки последний импульс окончания строки (фиг. 4 б, 5 г) перезаписывает значение Чф в блок 24 памяти (фиг, 4 д). Преобразователь 25 кода преобразует двоичный код в дополнительный для вычитания в сумматоре 23. Задним фронтом импульса с выхода триггера 12 (фиг.4 к) запускается ждущий мультивибратор 28 (фиг, 5 л), а на выходе элемента И 22 формируется импульс (фиг, 5 н), который записывает код координаты Хф (фиг, 5 е) в находящийся в канале 31 регистр 34 памяти, подключенный через коммутатор 33 к выходу счетчика 10. Затем в поле зрения передающей телевизионной трубки 1 помещают исследуемый объект. На второй вход триггера 19 подается управляющий сигнал "Объект + Фон". При этом цикл работы устройства повторяется, но аналого-цифровой преобразователь 17 выходом через коммутатор 18 подключается к входу блока 21 памяти, который по входу переводится в режим выборки, Двоичный код Чоф с выхода блока 21 поступает на вход первого умножителя 35 и на вход сумматора 23, с выхода которого код величины Чоф- Чф поступает на второй вход делителя 38. Коды значений Чоф и Хоф (фиг.4 ж,и) умножаются в умножителе 35 и результат поступает на второй вход сумматора 37, на первый вход которого поступает код величины -ЧфХф с выхода второго умножителя 36. На выходе сумматора 37 формируется код величины Хоф Чоф - . Хф Чф, который поступает на первый вход делителя 38. Синхрогенератор 30, фазируемый импульсами окончания строки, вырабатывает последовательность импульсов, поступающих на тактовые входы умножителей 35 и 36 и делителя 38. Выход делителя 38 стробируется по пятому входу(фиг. 5 и) сигналом с выходаэлемента 29 задержки, причем величина задержки выбираатся с учетом завершения операции деления, при этом код частного принимает установившееся значение и код на первом выходе блока 20 вычислений соответствует выражению для Хо. Работа канала У 32 протекает синхронно и аналогично работе канала Х 31, при этом на втором выходе блока 20 формируется величина Уо.Использование предлагаемого устройства (по сравнению с известным) позволяет существенно (в несколько раз) увеличить точность измерения координат центра тяжести изображения объекта и тем самымповысить точность позиционирования объектов, попадающих в поле зрения телевизионной камеры.Формула изобретения 1. Устройство для измерения координат центра тяжести изображения объекта, содержащее блок управления, первый выход которого подключен к первому входу генератора кадровой развертки, выход которого соединен с первым входом передающей телевизионной трубки и к первому входу генератора строчной развертки, первый выход которого подключен к второму входу передающей телевизионной трубки, выход которой через последовательно включенныеинтегратор и компаратор соединен с первым входом первого счетчика, первый выход которого соединен с первым входом первого коммутатора, а второй вход подключен к первому входу блока управления и к первому входу второго коммутатора, первый выход которого соединен с вычитающим входом второго счетчика, второй выход - с суммирующим входом второго счетчика, а второй вход - с выходом генератора тактовых импульсов, вход которого подключен к выходу первого триггера и к первому входудвухвходового элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу генератора строчной развертки, к второму входу блока управления, к первому входу первоготриггера и к второму входу первого коммутатора, Первый выход которого подключен к суммирующему входу третьего счетчика, авторой выход первого коммутатора через второй триггер соединен с вычитающимвходом третьего счетчика, второй вход первого триггера соединен с выходом компаратора, а выход двухвходового элемента И подключен к второму входу генератора строчной развертки, к второму входу генератора кадровой развертки и куправляющему входу интегратора, первый выход блока управления соединен с вторым входом первого счетчика, а второй выход бгока управления - с входом регистра памяти, выход которого соединен с суммирующим входом второго счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем компенсации влияния фона, в него введен аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом введенного третьего коммутатора, второй всод которого подключен к первому выходу введенного третьего триггера, к первому вхоцу введенного блока вычислений, с первым в)содом введенного первого блока памяти и с первым входом введенного первого трехвходового элемента И, первый выход третьего коммутатора подключен к второму входу первого блока , памяти, выход которого соединен с первымвходом введенного сумматора и с вторым входом блока вычислений второй выход третьего коммутатора соединен с первым входом введенного второго блока памяти, выход которого через введенный преобразователь кода подключен к второму входу сумматора и к третьему входу блока вычислений, четвертый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход второго блока памяти соединен с вторым входом первого блока памяти, с вторым выходом генератора строчной развертки и с пятым входом блока вычислений, шестой вход которого соединен с третьим входом второго блока памяти, с вторым выходом третьего триггера и с первым входом введенного второго трехвходового элемента И, выход которого соединен с седьмым входом блока вычислений, восьмой вход которого соединен с выходом третьего счетчика, первый выход блока управления через введенный элемент НЕ подключен к второму входу первого трехвходового элемента И и к второму входу второго трехвходового элемента И, третий вход которого соединен с третьим входом первого трехвходового элемента И .и с выходом введенного ждущего мультивибратора, вход которого соединен с выходом первого триггера и. с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу интегратора, девятый вхоц блока вычислений подключен к выходу второго счетчика, выход первого трехвходового элемента И соединен с десятым входом блока вычислений, первый и второй выходы которого являются выходами сигналов координат Х и У соответственно.5 2.Устройство поп.1, отл ича ю щеес я тем, что блок вычислений содержит синхрогенератор, вход которого является пятым входом блока вычислений, элемент задержки, вход которого является седьмым 10 входом блока вычислений, идентичные канал Х, канал У, каждый из которых содержит первый и второй умножители, канальный регистр памяти, канальный сумматор, делитель и канальный коммутатор, причем в каж дом канале первый выход канальногокоммутатора соединен с первым входом канального регистра памяти, выход которого подключен к. первому входу второго умно- жителя, выход которого соединен с первым 20 входом канального сумматора, выход канального сумматора подключен к первому входу делителя, второй вход канального коммутатора соединен с первым входом первого умножителя, выход которого под ключен к второму входу канального сумматора, причем первый вход канального коммутатора канала Х соединен с первым входом канального коммутатора канала У и является первым входом блока вычислений, 30 второй вход канального коммутатора канала У является восьмым входом блока вычислений, а второй вход канального коммутатора канала Х - девятым входом блока вычислений, второй вход первого ум ножителя канала Х соединен с вторым входом первого умножителя канала У и является вторым входом блока вычислений, второй вход второго умножителя канала Х соединен с вторым входом второго умножи теля канала У и является третьим входомблока вычислений, выход синхрогенератора подключен к третьим входам первых умножителей каналов Х и У, к третьим входам вторых умножителей каналов Х и У и к 45 третьим входам делителей каналов Х и У,второй вход делителя канала Х соединен с вторым входом делителя канала У и является четвертым входом блока вычислений, выход элемента задержки подключен к пятому 50 входу делителя канала Х и к пятому входуделителя канала У, четвертый вход делителя канала Х соединен с четвертым входом делителя канала У и является шестым входом блока вычислений, выход делителя ка нала Х является первым, а выход делителяканала У - вторым выходом блока вычислений, второй вход канального регистра памяти канала Х соединен с вторым входом канального регистра памяти канала У и является десятым входом блока вычислений, 1660208,Палий ЗаказВН 7 Тираж 4 ПИ Государственного коми, 113035, Моск Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго ул. Гагарина, 101 б 3 г е Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР