Устройство для коррекции изображений объектов

(51)5 С 06 К 9 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРР 1182551, кл. С 06 К 9/36, 1985.Авторское свидетельство СССРР 1305735, кл, С 06 К 9/00, 1987. Изобретение относится к автоматике,в частности к устройствам для коррекции изображений объектов, и можетбыть использовано в системах цийровой обработки изображений.Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.На йиг1 представлена блок-схемаустройства; на фиг, 2-5 - прмеры конкретного конструктивного выполнениясоответственно синхронизатора, детектора, дискриминатора и вычислительного блока,Устройство (йиг, 1) содержит телевизионный датчик 1, аналого-цийровойпреобразователь 2 (АЦП), группу коммутаторов 3 и 4, первый коммутатор 5и второй коммутатор 6, вычислительныйблок 7, первыи 8 и второй 9 блоки памяти, синхронизатор 10, сумматор 11,цийровой йильтр 12, первый 13 и второй 14 элементы задержки, детектор 15и дискриминатор 16. 2(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ(57) Изобретение относится к автомати-)кеи можетбыть использованов системахцийровой обработки изображений, Цельизобретения состоит в повышении надежности устройства путем его адаптациик характеру изображения и адаптивного его квантования, Это обеспечивается введением группы коммутаторов,вычислительного блока, блоков памяти,двух коммутаторов и сумматора, 5 ил,Синхронизатор (фиг.1) включает генератор 17 импульсов и распределитель 18 импульсов.Распределитель импульсов (фиг. 2)содержит элемент И-НЕ 19, триггер 20,делитель 21 частоты, триггеры 22 и23, счетчик 24, элементы И-НЕ 25 и26, элементы ИЛИ 27 и 28, таймер 29,триггеры 30 и 3 1, инвертор 32, элемент И-НЕ 33, элемент И 34, счетчик35, мультиплексор 36, триггер 37.Детектор края (фиг,З) содержитвычитатели 38 и 39, регистр 40, умножители 41 и 42, компараторы 43 и 44и коммутатор 45,Дискриминатор (фиг. 4) содержитсумматоры 46 и 47, вычитатели 48 и49 и компаратор 50, ааай,Вычислительный блок (йиг,5) содержит микроЭВМ 51 и узел 52 параллельного обмена.Устройство работает следующим образом.Отсчеты изображения н процессе его строчного сканирования датчиком 1 последовательно поступают с выхода датчика 1 на вход А 1 П 2, Темп телевизионной развертки н датчике 1 определяется синхронизирующими сигналами, поступающими на синхронизирующий вход датчика 1 с выхода синхронизатора 1 О, В АП 2 выполняется преобразование изображения в цифровую форму н соответствии с частотой синхроимпульсов. Таким образом. н кажпчй омент времени, отсчитьнязьь,йхроимпульсом на выходе АПН 2 -,";: "; - 1 с стнует код, соответствую.;дй яркое-. и текущего элемента изображения,Работа устройства н режиме ориентации изображений начинается с момента появления на входе устройства импульсаПуск, При поступлении этого импульса на вход устройства синхронизатор 10 вырабатывает на первом,тором и третьем выходах сигнал лог. "О, а на четвертом выходе - сигнал 2 лог, 1Лог, "0" поступает с первого выхода синхронизатора 10 на управляющий вход коммутатора З,а с второго выхода - на управляющий вход коммутатора 4 и переводит эти коммутаторы в состояние, при котором информация, присут ствующая на вторых входах этих коммутаторов, передается на их выходы, а первые входы этих коммутаторов при этом отключены.Лог. "О поступает с третьего выода синхронизатора 10 на управляюй вход коммутатора 5 и переводит этот коммутатор в состояние, при котором информация, присутствующая на4 О его входе, передается на первый выход этого коммутатора, а нторой его . выход при этом отключен,Лог, "1" поступает с четвертого выхода синхронизатора 10 на управляющий вход коммутатора 6 и переводит этот коммутатор в состояние, при котором информация, присутствующая на его первом выходе, передается на выход этого коммутатора, а второй вход при этом отключен,После перевода коммутаторов в описанные состояния .синхронизатор 1 О вырабатывает на седьмом выходе двоичный код "Единица", который посту пает на .вход блока 7.При получении двоичного кода "Единица" на свой Управляющий нход блок 7 выставляет код "Ноль" на своем пятом выходе и генерирует последовательность двоичных кодов. Темп генерации этих кодов задает синхронизатор 10 посредством подачи синхронизирующих сигналов со своего седьмоговыхода на управляющий вход блока 7,Код "Ноль" поступает с пятого выхода блока 7 через коммутатор б наинформационный вход блока 9 памяти,Последовательность кодов поступаетг н,и. .;, 7татар 4 нк ядр:.снь;:., ход =.,локя 9 пяядресном ;ход":. блока 9 я "го управляющем входе появляются импульсы Зались , поступающие с шестого выходасинхронизатора 10. Таким образом,производится запись кода Ноль" нячейки блока 9 памяти.После завершения процедуры обнуления блока 9 синхронизатор 10 вырабатьнает на третьем выходе сигналлог, "1", я на четвертом выходе - сигнал лог. "О".Лог. " 1" поступает с третьего вь-хода синхронизатора 10 на управляющиивход коммутатора 5 и переводит этоткоммутатор в состояние, при котороминформация, присутствующая на еговходе, передается на второй выходэтого коммутатора, я первый выходпри этом отключен,Лог,0 поступает с четвертоговыхода синхронизатора 10 на управляющий вход коммутатора б и переводитего в состояние, при котором информация с второго входя этого коммутатора передается на его выход, а первый вход при этом отключен,После переключения коммутаторов 5и б синхронизатор 10 дожидается прихода на свой синхронизирующий входсигнала "Начало кадра" (кадрового импульса) с выхода генератора 17 и пос"ле получения этого сигнала вырабатывает на втором выходе сигнал лог. "1",которьй, поступая на управляющийвход коммутатора 4, переводитэтот коммутатор в состояние, при котором информация, присутствующая напервом входе этого коммутатора, передается на его выход,После переключения коммутатора 4коды, соответстнующие яркостям элементов изображения, поступают с выхода АЦП 2 через коммутатор 4 на ад.ресный вход блока 9 памяти.При поступлении каждого такого кода на адресный вход блока 9 до момента поступления очередного кода происходит следующее, Синхронизатор 105выставляет на шестом выходе сигнал"Чтение , который поступает на управляющий вход блока 9, При этом производится чтение ячейки и на информационном выходе блока 9 появляется двоичный код, соответствующий содержимому этой ячейки, Код через коммутатор5 поступает на вход инкрементногосумматора 11, Одновременно на управляющий вход этого сумматора поступает 15запускающий импульс с восьмого выхода синхронизатора 10, при получениикоторого инкрементный сумматор 11добавляет к коду, присутствующему наего выходе, код "Единица", и результат операции появляется на выходе инкрементного сумматора 11, С выходасумматора код через коммутатор б поступает на информационный вход блока 9 памяти, после чего синхронизатор 10 выставляет на шестом выходесигнал Запись, и код, присутствующий на информационном входе блока 9,записывается в этот блок. При поступлении на адресный .вход блока 9 кода,соответствующего следующему элементуизображения, процесс повторяется ит.д,Так происходит для каждого кода,поступающего с АЦП 2, т,е, в ячейкахблока 9 памяти с адресами О, 1, К35производится подсчет количества элементов изображения, имеющих соответственно яркости 0,1. К.Этот процесс длится до тех пор,пока с выхода генератора 17 на синхронизирующий вход синхронизатора 10не поступит сигнал нКонец кадран(следующий кадровый импульс), послечего он выставляет на втором выходесигнал лог, "0", и коммутатор 4 переводится в состояние, при котором информация с второго входа передаетсяна выход, а первый вход отключается,50Таким образом, к этому моменту в ячейке блока 9 с адресом 0 находится двоичный код, определяющий количество элементов изображения на кадре, которые имеют яркость О, в ячейке с адресом 1 - двоичный код, определяющий количество элементов изображения в кадре с яркостью 1 и т.д., т.е. в блоке 9 памяти находится гистограмма распределения элементов изображения по величине яркости,После завершения процесса записи гистограммы синхронизатор 10 выстав-, .ляет на третьем выходе сигнал лог, 0", который поступает на управляющий вход коммутатора 5 ц переводит этот коммутатор в состояние, прц котором игформация с хода .".того коммутатора передается а его первыйвыходПосле переключения коммутатора 5 синхронизатор 10 выставляет на шестом выходе сигнала "1 тенне, который поступает на управггягощггй вхоп блока 9переводит этот блок в состояние,при котором г 1 а инфармагцонггом выходеэтого блока всегда прис .тствует кодкоторый соответствует гнгформаг 1 гггг,записанной в ячейке по адресу, определяемому кодом, прнсутствующцм наадресном входе этого блока памяти.Затем синхронизатор 10 выставляет наседьмом выходе двоцчный код Два ,который поступает на управляющийвход блока 7,При получении двоичного ксда "гва"на свой управляющггйг вход блок 7 начинает процесс анализа гистограммы по заданным алгоритмам.После завершения процесса анализа гистограммы синхронизатор 10 выставляет на своем седьмом выходе двоичный код "Три", который поступает Ма управляющий вход блока 7.При получении двоичного кода "Три" на свой управляюг 1 гий вход блок 7 генерирует на своем выходе последовательность двоичных кодов и в случае, если генерируемый код удовлетворяет заданному услогию, то одновременно с генерацией этого код на первом выходе блока 7 на его третьем выходе выставляется двоичный код, соответствующий определенному значению. Темп генерации этих кодов задается синхронизатором 10 посредством подачи синхронизирующих сигналов со своего седь. мого выхода на управляющий вход блока 7,Последовательность кодов поступает с первого выхода блока 7 через коммутатор 3 на адресный вход блока 8 памяти. Коды, соответствующие заданным значениям, поступают с третьего выхода блока 7 на информапионньгй вход блока 8 памяти, Синхронно со сменой кодов на. адресном входе блока8 на его управляющем входе появляются импульсы "Запись", поступающие с пятого выхода синхронизатора 10, Таким образом, производится запись кодов в группу ячеек блока 8 памяти,После завершения процесса записи блока 8 блок 7 выставляет код, соответствующий величине резкости края на четвертый выход, откуда это код поступает на четвертый информационный вход детектора 15 края. Одновременно на второй управляющий вход детектора края поступает стробирующий импульс с девятого выхода синхрони 15 затора 10, По этому импульсу код фиксируется в регистре детектора 15 края.После завершения процедуры записи в блок 8 памяти и передачи кода в де тектор 15 края синхронизатор 10 выставляет на пятом выходе сигнал "Чте-ние , который поступает на управляющий вход блока 8, на первом выходе синхронизатора 10 выставляется сигнал 25 лог. "1", который поступает на управляющий вход коммутатора 3 и переводитэтот коммутатор в состояние, при котором информация с первого входа этого коммутатора передается на его выход, а второй вход отключается.После переключения коммутатора 3коды, соответствующие яркостям элементов изображения, поступают с выхода АЦП 2 через коммутатор 3 на адресный вход блока 8,При поступлении каждого такого кода на адресный вход блока 8 производится чтение ячейки с заданным адресом и на информационном выходе блока 408 появляется код, соответствующийсодержимому этой ячейки. Таким образом, при прохождении элементов изображения через блок 8 памяти эти элементы преобразуются по следующему 45правилу: если приходящий на адресныйвход первого блока 8 памяти элементизображения с яркостью, соответствующей заданному коду, попадает в границы моды, то ему присваивается неко Оторое значение.Таким образом, при прохождении через блок 8 производится процедураравномерного квантования по модам,С выхода блока 8 коды, соответствующие преобразованному иэображению,поступают на вход Фильтра 12. Медианный Фильтр 12 реализует удаление импульсных помех в строке изображения,которые могут быть ошибочно принятыза объекты,С выхода медианного фильтра коды,соответствующие преобразованному иотфильтрованому изображению, поступают на вход первого элемента 13 задержки, информационный вход детектора 15 края и информационный вход дискриминатора 16, При прохождении первого элемента 13 задержки каждый код,соответствующий яркости элемента изображения, задерживается на время, равное периоду синхроимпульсов, поступающих с выхода генератора 17 на синхронизирующий гход первого элемента13 задержки,С выхода первого элемента 13 задержки коды изображения поступают навход второго элемента 14 задержки,второй информационный вход детектора15 края и второй информационный входдискриминатора 16, Второй элемент 14задержки работает аналогично первомуи на его выходе присутствуют коды,задержанные на время одного синхроимпульса относительно входа этого элемента задержки.С выхода второго элемента 14 задержки коды элементов изображенияпоступают на третий информационныйвход детектора 15 края и третий информационный вход дискриминатора 16.С помощью дискриминатора 16 определяется, по какую сторону от краянаходится текущая точка строки изображения, при условии, что в даннойточке имеется резкий перепад яркости,превьппающий заданное значениеС помощью детектора 15 края обнаруживаются резкие перепады яркостистроки изображения на выходе медианного фильтра 12, При этом учитывается выходной сигнал дискриминатора 16,который поступает на первый управляющий вход детектора 15 края.Синхронизатор работает следующимобразом.Импульс "Пуск" сбрасывает триггер3 1, счетчик 35 (при этом на его выходе присутствует код "Единица" ),триггер 37 и устанавливает триггер23Сигнал с выхода триггера 23, проходя через элемент ИЛИ 28, устанавливает триггер 29 и разрешает работусчетчика 24, который начинает подсчитывать импульсы, поступающие с выхо"да делителя 21 частоты. Делитель 21используется для уменьшения частоты9 7 5 Г 638 тактовых импульсов до такой величины, чтобы блок 7 успевал обрабатывать пре - рывания па таймеру, Формируемые этими импульсами, 1 оскольку триггер 29 установлен, та импульсы с выхода де 5 лителя 21 частоты проходят через элемент И-НЕ 25. После того, как счетчик 24 отсчитывает заданное количество импульсов, на его выходе появится сигнал, сбрасывающий триггер 29, после чего прохождение импульсов через элемент И-НЕ 25 прекращаетсяСигналом с выхода триггера 29 сбрасывается триггер 23 и устанавливается триггер 22, При этом завершается фаза обнуления блока 9 памяти.Кадровый импульс (КИ), приходящий на синхронизирующий вход, проходит через элемент И-НЕ 19, при этом в 20 триггер 20 записывается "1". По окончании КИ через элемент И-НЕ 26 разрешается прохождение ТИ, которые поступают на восьмой выход и через мультиплексор 36 на шестой выход. По 25 приходу следующего КИ в триггер 20 записывается "0", по сигналу от которого в триггер 22 записывается "0" и прекращается прохождение ТИ через элемент И-НЕ 26. При этом завершается фаза записи гистограммы.Сигналом с триггера 20 запускается таймер 30 и наращивается на единицу счетчик 35 (при этом на его выходе появляется код "Два") . Таймер 30 отсчитывает время, необходимое35 блоку 7 для выполенния операций по ходу синхронизатора, а вьгхад соединен с одним информационным.входомдискриминатора, другие ннформацион -ные входы которого г;одключены к выходам цифрового фильтра, первого пвторого элементов задержки, синхранцзирующий вход соединен с первым тактирующим выходом сгнх 1 онцзатора, авыход является первым информационнымвыходом устройства, детектор, инфар -мационные входы которого подключен .к входам цифровага Фильтра, первогои второго элементов задержки, первыйсинхронизирующий вход соединен с первым тактирующим выходом синхронизатора, второй синхронизируюций вход подключен к выходу дискриминатора, авыход является вторым инФормационнымвыходом устройства, синхронизирующийвход цифрового Фильтра соединен спервым тактирующим входам синхронизатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения надежностиустройства, она содержит группу коммутаторов, одни информационные входыкоторых соединены с выходом аналогоцифрового преобразователя, а управляющие входы подключены к первому ивторому управляющим выходам синхронизатора, вычислительный блок, первыйи второй информационные выходы котоанализу гистограммы. По истечении этого времени таймер 30 вырабатывает сигнал, которым устанавливается триг гер 29, триггер 3 1, сбрасывается счетчик 24 и наращивается на единицусчетчик 35 (при этом на его выходе появляется код "Три")Пока счетчик 24 считает, импульсы с выхода делителя 21 проходят через элемент И-НЕ 25, Как только поступит заданное число импульсов, на выходе счетчика 24 появляется сигнал, сбрасывающий триггер 29 и проходящий через элемент И 34 на девятый выход.Таким образом, за счет обеспечения возможности адаптации устройства к характеру изображения, которое выражается в повышении относитель 55 ного контраста деталей на изображении и повышении помехозащищенности путем проведения адаптивного квантования иэображения по модам, а также за счет возможности вычисленияпредельного каэФдициента резкостикрая в зависимости от характера обрабатываемого изображения, устройство обладает павьнценнай достоверно -стью сегментации изображений, чтоприводит к существенному повышениюнадежности работы устройства. Ф о р м у л а изобретения Устройство для коррекции изображений объектов, содержащее телевизионный датчик, выход катарага соединен с информационным входам аналога шйровога преобразователя, сипхранпзирующий вход которого падклкчсн к первому тактирующему выходу синхронизатора, первый элемент задержк:, информационный вход котарага соединен с выходам цифрового Фильтра, синхронизируюший вход подключен к перваму тактирующему выходу синхронизатора, а выход соединен с шИормацианным входом второго элемента задержки, синхронизирукщцй вход которогоподключен к первому тактирующему вы 11 156 рого подключены к другим информационным входам коммутаторов группы соответственно, синхронизирующий вход соединен с вторым тактирующим выходом синхронизатора, третий информационный выход соединен с управляющим входом детектора, третий синхронизирующий вход которого подключен к третьему тактирующему выходу синхронизатора, первый блок памяти, адресный вход которого подключен к выходу первого коммутатора группы, информационный вход соединен с четвертым информационным выходом вычислительного блока, управляющий вход подключен к четвертому тактирующему выходу синхронизатора, а выход соединен с информационным входом цифрового фильтра, второй блок памяти, адресный вход которого соединен с выходом второго коммутатора группы, управляющий вход подключен к пятому тактирующему выходу синхронизатора; первый ком 63861мутатор, информационный вход которогоподключен к выходу второго блока памяти, управляющий вход соединен стретьим управляющим выходом синхронизатора, а один информационный выходподключен к информационному входу вычислительного блока, второй коммутатор, один информационный вход которого соединен с пятым информационнымвыходом вычислительного блока, управляющий вход подключен к четвертомууправляющему выходу синхронизатора,а выход соединен с информационным входом второго блока памяти, и сумматор,информационный вход которого подключен к. выходу первого коммутатора, управляющий вход соединен с пятым управляющим выходом синхронизатора, а 2 О выход подключен к другому информационному входу второго коммутатора,при этом синхронизирующий вход телевизионного датчика соединен с первымтактирующим выходом синхронизатора.омана оставитсль едактор С.Пекарь Техред Л.Олийнык Корректор Э.Лончаков Тираж 562 одписн н 1Производственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгород, ул, Гагарина,.Заказ 1224ЕНИИПИ Гос рстненного комитет 113035, Москва,ЮА Р о изобретениям и открытиям при35, Раушская наб., д, 4/5