Способ измерения координат центра тяжести изображения и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 06445 А Н 04 Й 718 ИЕ ИЗ ОПИСАК ПАТЕНТУ ТЕНИЯ(21) 484421 (22) 25.06,9 (46) 30,03,9 (71) Моско электроник (72)В, В,К (73) В. В. К (56) Авто рс М 1376274 (54) СПОС ЦЕНТРА Т ТРОЙСТВ ника телевидения для еского центра тяже- ость изобретения; усе способ измерения сти изображения, сокамеру, аналого-цифь, сумматор, регистр дов, блок памяти, пеопления, синхрогенея, блок накопления, ры хранения кодов, 2 Ы Д (Л; 1 Оа 3 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР ., кл, Н 04 й 7/18, 1985.ОБ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАЯЖЕСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ И УО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к технике телевидения и может использоваться для опреде-ления энергетического центра тяжести,светового импульсного изображения.Цель изобретения - сокращение времени измерения координат центра тяжести.На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства измерения координат центра тяжести изображения; на фиг.2 - блок управления; на фиг, 3- формирователь строба; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства,Устройство измерения координат центра тяжести (фиг. 1) содержит телевизионную(57) Использование; тех определения энергетич сти изображения. Сущн тройство, реализующе координат центра тяже держит телевизионную ровой преобразовател хранения кодов, блок ко ремножитель, блоки нак ратор, блок управлени делитель кодов, регист с.п, ф-лы, 4 ил. И 28, элемент И 29, элемент ИЛИ 30, счетчик 31, одновибратор 32, элемент И 33, делитель 34, блок задержки, формирователь 36, элемент И 37, элемент ИЛИ 38, элемент И 39, блок 40 задержки, элемент ИЛИ 41, блок 42 задержки, инвертор 43, одновибратор 44, триггер 45, формирователь 46 строба. формирователь 46 строба (фиг. 3), содержит од новибратор 47, инвертор 48, инвертор 49, одновибратор 50, счетчики 51, 52, 53, 54, одновибраторы 55, 56, 57, 58, триггер 59, счетчик 60, элемент И 61,элемент И 62, элемент И 63, элемент И 64.Способ измерения координат центра тяжести изображения осуществляется следующим образом, Первоначально исходное оптическое изображение преобразуется в стандартный телевизионный растровый видеосигнал, Затем, после равномерной дискретизации каждой строки растра и квантования амплитуд отсчетов дискретизации, производится определение координат по формулам:(3) (4) 3где Х и У - горизонтальная и вертикальная координаты центра тяжести; Оа - амплитуда отсчетов дискретизации;- порядковый номер отсчета вдоль строки растра; 1 - номер строки растра. 5Последовательность выполнения операция вычисления координат по этим формулам следующая. Во время формирования видеосигнала производится суммирование амплитуд отсчетов по двум взаимно перпен дикулярным направлениям растра: по каждой строке К по каждому номерусогласно формулам: Ов= Оа (1), й=,За (2) 15 Значения ОК запоминаются во времяобратного хода строки в ячейке памяти подсоответствующим номером К а значения Опостепенно накапливаются в ячейках памяти под соответствующим номероми оконча-,тельно запоминаются по окончаниипрямого хода кадровой развертки,В результате проведенного суммирования образуются два дискретизированных 25видеосигнала, отсчеты которого хранятся вячейках памяти, общее количество которыхсоставляет сумму К + . Если разрядностьквантования равна в,.то полная разрядность каждой ячейки памяти определяется 30при максимальном значении Мп=а+ода 1Следующей операцией способа, производимой во время обратного хода кадровойразвертки, является вычисление координат 35центров тяжести этих двух видеосигналовпо Формулам; Координату Х определяют путем последовательного умножения результатов суммирования О 1: на соответствующее значение числас последующим накоплением результатов умножения. Одновременно с этим процессом производится второе по счету накопление значений О для получения суммарной амплитуды всех отсчетов дискретизации растра, Последней операцией 5 способа является деление результатов накопления согласно формуле (3).Определение координаты У производится аналогично, за исключением того, что накапливаются результаты умножения О на соответствующий номер 1 строки. Вычисление координат по формулам (3) и (4) может . производиться как последовательно, так и параллельно. В последнем случае в два раза сокращается используемое время обратного хода кадровой развертки,Устройство измерения координат центра тяжести изображения работает следующим образом.Входное изображение проецируется нафоточувствительную поверхность преобразователя свет-сигнал телевизионной камеры 1. Сигнал изображения с выхода камерыпоступает на сигнальный вход АЦП 2, науправляющий вход которого поступают ссинхрогенератора 10 тактовые импульсыдля отсчетов видеосигнала растра (фиг. 4, б),Управление работой камеры 1 осуществляется синхрогенератором 10,Коды отсчетов АЦП 2 во время прямогохода кадровой развертки подвергаются од- .новременно двум операциям суммирования, которые соответствуют вычислениямпо формулам (1) и (2) способа, Результатыпервого суммирования (1) поступают поокончании прямого хода очередной строкис выхода блока 9 накопления в ячейку блока6, номер которой соответствует номеру 1этой строки. Результаты второго суммиро.вания (2) с выхода сумматора 3 поступаютпосле прохождения регистра 4 хранения ко.да в ячейку памяти блока 5, номер которойсоответствует порядковому номеру отсчетавдоль строки, Значения кодов отсчетов,которые заполняют ячейку памяти блоков 6и 5 по окончании прямого хода кадровойразвертки, являются соответственно первым и вторым дискретизированными видеосигналами, координаты центров тяжестикоторых идентичны по величине соответственно вертикальной У и горизонтальной Хкоординатам центра тяжести входного изображения, Эти координаты определяютсяво время обратного хода кадровой развертки последовательно сначала У, а затем Х.Образование кода одного отсчета этихвидеосигналов производится следующимобразом, Для первого видеосигнала в течение времени прямого хода очередной строки растра блок 9, предварительнообнуленный во время 111 обратного ходапредыдущей строки (фиг, 4, с), суммируеткоды отсчетов АЦП 2, получая после поступления очередного кода импульсы записи вовремя 1 э (фиг. 4, э) по входу записи с шестоговыхода блока 11. При этом информация навыходе блока 9 увеличивает свое значениеза время 1 ч (фиг. 4 м). Режимы работы блоков5 и 6 при вычислении Х являются соответственно обращение (фиг. 4, д) и хранение (фиг.4, л), а при вычислении У режимы работыэтих блоков меняются на противоположные.Определение, например, координаты У,производится следующим образом, После5 10 15 20 25 35 40 45 50 55 прихода кадрового гасящего импульса (фиг.4, г) девятый выход блока 11 устанавливает высокий потенциал на входе р блока 6, переводя его в режим считывания информации (фиг. 4, н). Одновременно с этим на второй вход перемножителя 7 кодов и адресный вход блока 6 с седьмого выхода блока 11 поступает код, величина которого изменяется от 1 до 512. Время одного изменения соответствует т (фиг, 4 е). Через время ит (фиг. 4, о) из соответствующей ячейки блока 6 код отсчета первого видеосигнала поступает одновременно на второй вход блока 7 и вход блока 8 накопления. Затем через время тв(фиг. 4 и) импульсов с четвертого выхода бЛока 11 производится запись содержимого ячейки памяти в регистры блоков 8 и 7 и с некоторой задержкой - запись результата перемножения кодов в блок 12.После окончания последовательного перемножения и накопления кодов в блоке 8 будет находиться делитель, а в блоке 12 - делимое из формулы (4) способа. После окончания накопления с третьего выхода блока 11 поступает импульс через время 1 р (фиг, 4, р) на вход блока,13, который записывает значение делителя и делимого в регистр этого блока и затем запускает процесс деления, По окончании этого процесса через интервал времени, который задается в блоке 11, следует импульс со второго выхода этого блока на запись результата деления в выходной регистр 15. В конце цикла вычислений координаты У следует импульс с пятого выхода блока 11(фиг. 4, с), который во время обнуляет блоки 4, 8, 9, 12 и 13.Отличия, возникающие при вычислениизначения Х по формуле (3) способа, заключаются в том, что запись результата деления производится импульсом с первого выхода блока 11, поступающего в выходной регистр 14. Кроме этого, после записи очередного кода информация из блоков 5 или 6 в блоки 8 и 7 с десятого выхода блока 11 следует через время 1 (фиг. 4, к) импульс записи нулевого выходного числа регистра 4 в эту ячейку памяти, производят тем самым последовательное обнуление ячеек сначала блока 6, а затем блока 5.Блок 11 управления работает следующим образом,Во время прямого хода кадровой истрочной разверток счетчик 31, подсчитывая тактовые импульсы, приходящие со второго входа блока 11 через элементы И 28 и ИЛИ 30, формирует адресное число, которое поступает непосредственно на двенадцатый выход блока 11 с задержкой с (фиг, 4, е). Тактовые импульсы через элементы И 37 и ИЛИ 38 поступают в формирователь 36,который осуществляет задержку тактовых импульсов на время тз (фиг. 4, 3) и Ь (фиг. 4, к) соответственно на десятом и шестом выходах блока 11, После прихода 512-го такто- . вого импульса счетчик 31 своим потенциалом инверсного выхода закрывает элементы И 28 и И 29, Во время обратного хода строчных разверток счетчик 25, подсчитывая строчные гасящие импульсы, приходящие с первого входа блока 11 через элемент И 16, и одновибратор 17, формирует адресное число, которое через элемент ИЛИ 27 поступает на седьмой выход блока 11 с задержкой тэ (фиг, 4 е), Импульс с выхода блока 17, пройдя элемент ИЛИ 18, возвращает в исходное состояние триггер 19. прямой выход которого низким потенциалом блокирует элемент И 22. Эти потенциалы триггера 19 также проходят соответственно на восьмой и одиннадцатый выходы блока 11. После прихода 512-го гасящего строчного импульса счетчик 25 низким потенциалом своего инверсного выхода блокирует элементы И 16 и И 28. Во время обратного хода кадровой развертки кадровый гасящий импульс, поступая с 3-го входа блока 11, блокирует элементы И 28 и И 16, И 37 и формирователь 36, открывает элемент И 29, укорачивается в одновибраторе 44, производит сброс счетчика 25, переводит триггер 19 в исходное состояние, а триггер 45 переводит в инверсное состояние, которое разрешает работу элементов И 21 и И 22, Кроме этого, кадровый гасящий импульс открывает элементы И 33 и И 39. Счетчик 31 после предварительного обнуления импульсом с пятого выхода блока 11; подсчитывая тактовые импульсы, поступающие со второго входа блока 11 через элемент И 29, делитель 34, снижающий частоту следования тактовых импульсов и элемент ИЛИ 30, формирует адресное число, которое проходит элементы И 33 и ИЛИ 27 на выход блока 11 со временем задержки т (фиг, 4, е). Импульс с выхода делителя 34 после задержки на время та(фиг. 4, и) в блоке 35 поступает на четвертый выход блока 11. В конце 512-го импульса счетчик 31 потенциалом своего инверсного выхода закрывает элемент 29 и формирует импульс в одновибраторе 32, который пройдя элемент И 39 и блок 26 задержки на время 112 (фиг. 4, р) поступает на третий выход блока 11, а через блок 40 задержки на время, необходимое для завершения операции деления в блоке 13, этот импульс далее проходит через элемент 41 и блок 42 задержки на время т 11(фиг, 4, с), на пятый выход блока 11. Импульс с блока 42 обнуляет счетчик 31 и перебрасывает триггер 19 в инверсное состояние после чегоработа блока 11 повторяется. Процесс работы в блоке 11 заканчивается после появления импульса на выходе элемента И 21, который возвращает триггер 45 в исходное состояние, при котором блокируется работа элементов И 21 и И 22 и И 29. Новый цикл работы блока 11 начинается после окончания кадрового гасящего импульса, формирователь 46 строба, входящий в блок 11, формирует временное окно, при котором его выходной высокий потенциал разрешает работу элементов И 23 и И 37 в определенное, заданное заранее время,Формирователь 46 строба работает следующим образом. С приходом на третий вход блока 46 кадрового гасящего импульса одновибратор 50 формирует короткий импульс, который производит запись кодовых чисел в разряды счетчиков 53 и 54 соответственно большее и меньшее по величине. После окончания кадрового гасящего импульса инвертор,49 снимает блокировку элементов И 62 и 63. В результате этого выходные импульсы одновибратора 47, которые формируются из строчных гасящих импульсов с первого входа блока 46, начинают поступать через элементы И 62 и И 64 на счетные входы счетчиков 53 и 54, Потенциал старшего разрядного выхода счетчика 54 после егопереполнения блокирует элемент И 64 и одновременно формирует импульс на выходе одноаибратора 58, который устанавливает на прямом выходе ТГ 60 высокий потенциал, поступающий на второй вход элемента И 61. В течение прямОго хода кадровой развертки передний фронт каждого строчного гасящего импульса, поступающего на первый вход блока 46, формирует короткий импульс на выходе одновибратора 47, который производит запись кодовых чисел в разряды счетчиков 51 и 52, которые поступают соответственно с.выхода преобразователя 66 кодов и непосредственно с четвертого входа блока 46, Задний. фронт каждого строчного гасящего импульса через инвертор 48 снимает блокировку элемента И 63, и тактовые импульсы второго. входа блока 46 начинают поступать через элементы И 63 и 65 на счетные входы счетчиков 51 и 52. Первым переполняется счетчик 51, в результате чего происходит блокировка элемента И 65 и образование импульса на выходе одновибратора 55, который меняет состояние триггера 59 на противоположное, при котором высокий потенциал его прямого выхода проходит через элемент И 61 на выход блока 46,Таким образом устанавливается соответственно верхняя граница временного окна по кадру и левая граница окна по строкам5 10 ложением этого окна относительно телера 15 стра. 20 45 50 55 25 30 35 40 кадра, Правая и нижняя границы окна образуются при переполнении соответственно счетчиков 52 и 53, в результате чего импульсы одновибраторов 56 и 57 возвращают триггеры 59 и 60 в исходное состояние, а на выходе элемента И 61 и формирователя 46 строба возникает низкий потенциал, Алго-. ритм работы преобразователя 66 кодов заключается в инвертировании входного кода, т.е. Мэых" Йвх. Такой алгоритм работы блока 66 обеспечивает прямоугольную форму окна используемого участка телевизионного изображения с почти симметричным распоФормула изобретения1, Способ измерения координат центра тяжести изображения, в котором изображение преобразуют в растровый видеосигнал, дискретизируют по строкам, формируют первый и второй дискретизированные видеосигналы путем соответственно первого суммирования амплитуд всех отсчетов дискретизации видеосигнала отдельно каждой строки растра и второго суммирования амплитуд отсчетов дискретизации видеосигналов растра с одинаковыми -оординатами отсчетов вдоль каждой строки растра и определяют две координаты центра тяжести изображения путем умножения амплитуды каждого отсчета первого и второго дискретизированных видеосигналов соответственно на координатный номер соответствующей отсчету строки и на координатный номер отсчета дискретизации вдоль строки растра, накапливают результатыы умножения отдельно по первому и второму дискретизированным видеосигналам и делят эти результаты накопления на суммарную амплитуду всех отсчетов дискретизации растрового видеосигнала, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени измерений, первое и второе суммирования проводят одновременно и в течение времени формирования растрового видеосигнала, результаты первого суммирования запоминают каждый раз по оконча-.нии очередного строчного видеосигналарастра,. а каждый предыдущий результатвторого суммирования запоминают на время прямого и обратного хода строчной развертки и затем заменяют на последующийрезультат этого суммирования,2, Устройство для измерения координатцентра тяжести изображения, содержащее синхрогенератор и последовательно соединенные телевизионную камеру и аналогоцифровой преобразователь, управляющий вход которого соединен с первым выходомсинхрогенератора, второй выход которого соединен с входом телевизионной камеры, а третий, четвертый и пятый выходы - соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управления, последовательно соединенные первый блок памяти, первый блок накопления и делитель кодов, сумматор, второй блок накопления и последовательно соединенные перемножитель кодов и третий блок накопления, выход которого соединен с информационными входами первого и второго регистров хранения кода, входы записи которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, третий выход которого соединен с управляющим входом делителя кодов, четвертый выход - , с входами записи перавого и третьего блоко, накопления и пере- множителя кодов, пятый выход- с входами обнуления первого, второго и третьего блоков накопления и делителя кодов, шестой выход - со входом записи второго блока накопления, первая группа выходов - с первыми информационными входами перемножителя кодов и с управляющими входами первого блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я 5 тем, что введены последовательно соединенные третий регистр хранения кодов, вход которого соединен с выходом сумматора, и второй блок памяти, первые выходы которого соединены с выходами первого блока па мяти и вторыми информационными входамиперемножителя кодов, а вторые выходы - с одними входами сумматора, другие входы которого соединены с выходами аналогоцифрового преобразователя и входами вто рого блока накопления, выходы которогосоединены с входами первого блока памяти, а управляющие входы второго блока памяти соединены с второй группой выходов блока управления, пятый и шестой выходы которо го соединены с входами соответственно обнуления и записи третьего регистра хранения кодов.1806445 Составитель Э,Борисо Техред М,Моргентал . Корректор Л,Ливри еда Заказ 978 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, Жственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина Про 0 Ю Подписноебретениям и открытиям при ГКНТ СССаушская наб 4/5