Устройство для определения положения объекта на изображении

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 985 О 1 С 06 К 9/36 ИЯ 641 Щ ЙИБЛ,ИСАНИЕ е относи ажений и системах ых робот 57) Изобретен бработке изоб спользовано в ия, промьпплен 14273964439523/24-2407.05.8807,06,90, Бюл, ФРязанский радиот ниче инБ.А.Алпатов, А.А.Сн и С.И.Хлудов681.327.12 (088.8)Авторское свидетел7396, кл. С Об К 9 тво СССР б, 1987ляет исклю жения учас ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЖЕНИЯ ОБЪЕКТА НА ИЗОБРАЖЕНИИ 1Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам для определения положения объекта на изображении, может быть использовано в системах распознавания и совмещения изображений объектов и является усовершенствованием устройства по авт. св. Р 1427396,Цель изобретения - повышение точности устройства.На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на Фиг. 2 " схема коррелятора; на Фиг. 3 - схема блока вычисления бинарного изображения объекта; на Фиг. 4 - схема изображения. объекта; на Фиг. 5-10 - временные диаграммы управляющих сигналов.Устройство (Фиг. 1) содержит первый блок 1 памяти, блок 2 временного сглаживания, коммутатор 3, блок 4 управления, второй блок 5 памяти, кортся к цифровой может быть распознаваах идругих изобретения - деления коорется за счет изображения значений разФункции эталоия, Бинарное областях техники, Цельповышение точности апрединат объекта - достигаиспользования бинарногообъекта прп вычисленииностной корреляционнойна и текущего изображенизображение объекта позчить из эталонного изобки Фона, 10 ил. релятор 6, блок 7 определения координат, блок 8 Формирования бинарногоизображения и третий блок 9 памяти,Коррелятор 6 содержит вычитатель10, блок 11 постоянной памяти (БПП),сумматор 12 и регистр 13.Блок 8 вычисления бинарного иэо-бражения объекта содержит блоки 14 и15 оперативной памяти (БОП), съматоры 16 и 17, вычитатель 18, блоки19-21 постоянной памяти (БПП), регистры 22-24, элемент ИЛИ 25.При составлечии временных диаграмм считалось, что текущее иэображение С имеет размерность 88 элементов, эталонное изображение Н и бинарное изображение Е объекта - 44 элементов, сглаженное изображение 7 объекта " 66 элементов,Устройство работает следующими образом.На вход блока 1 памяти текущего изображения поступает сигнал текущего телевизионного изображения, Период обработки этого сигнала устройст 5 вом можно разделить на несколько этапов (фиг. 5):первый - запись текущего телевизионного изображения в блок 1 памяти;второй - определение координат объекта на текущем телевизионном иэображении в корреляторе б и блоке 7 определения координат;третий - межкадровое сглаживание иэображения объекта в блоке 2 времен ного сглаживания;четвертый - вычисление бинарного изображения объекта в блоке 8 и за-. пись его в блок 9;пятый - обновление эталонного изо бражения в блоке 5 памяти эталонного изображения.На первом этапе на вход блока 1 памяти поступает сигнал текущего телевизионного изображения. Одновремен но с этим на вход блока 4 управления поступает внешний управляющий сигнал У 6-5, необходимый для синхронизации процесса записи" в блок 1, Первые шесть разрядов этого сигнала являются сигналами адреса, а седьмой разряд - сигналом записи. Внешний управляющий сигнал Уб-б, .поступающий одновременно с сигналом Уб, обеспечивает прохождение сигнала Убчерез три коммутатора блока 4 управления на35 управляющий вход блока 1 памяти, Работа устройства на этом этапе поясняется диаграммой, приведенной нафиГ 540На втором этапе на входы коррелятора 6 поступают значения текущего и эталонного изображений из блоков 1 и 5 соответственно. В блоке 6 реализуется разностный корреляционноэкстремальный алгоритм. На вход вычитателя 10 поступают значения элементов текущего и эталонного изображения. Вычитатель 10 вычисляет разность, значение которой поступает на первый вход БПП 11, с помощью которого вычисляется произведение модуля этой разности на величину 2 3 , поступающую на второй вход БПП 11. На сумматоре 12 и регистре 13 организован. накапливающий сумматор, котооый перед началом вычисления обнуляется сигналом У 4-1 (фиг. 6). Сигнал У 4-2 является сигналом записи в регистр 13. Вычисленное значение поступает в блок 7 определения координат, где определяется минимальная величина среди всех значений. Эти значения поступают в блок 4 управления, где используются при выборе участка текущего изображения объекта, поступающего на сглаживание в блок 2. Для выдачи на выход устройства вычислен ные значения координат объекта преобразуются в другую систему координат, в которой координаты объекта равны О, если объект находится в центре текущего кадра.На третьем этапе в блоке 2 производится сглаживание иэображения объекта. Сглаженное изображение объекта представляет собой сумму большого числа изображений объекта, взятых с монотонно убывающим весом. Так как каждое изображение объекта взято иэ соответствующего кадра относительно найденных в нем координат объекта, то суммирование изображений объекта приводит к уменьшению дисперсии аддитивной некоррелированной помехи. Другим положительным следствием данного межкадрового сглаживания являет. ся сглаживание ошибок. На вход блока 2 поступают значения элементов участка текущего кадра, взятого относительно найденных координат объекта. Выбор соответствующего участка текущего кадра обеспечивается с помощью блока 4 управления, Значения координат объекта в текущем кадре (сигнал у 8) поступают из блока 7 определения координат в блок 4 управления.Четвертый этап можно разделить на три подэтапа:обнуление содержимого БОП 14 (4.1);вычисление гистограмм Ро, Р, (4.2);вычисление элементов матрицы Р и бинарного изображения объекта 2 (4.3)., Обнуление содержимого БОП 14 осуществляется сигналами У 9-1, У 9-2 У 9-3, У 2-3 (фиг, 8). Сигнал У 9-1 (фиг. 8 а) управляет режимом работы БОП 14. Одновременно задним фронтом сигнала У 9-1 осуществляется запись информации в регистр 22. Обнуляется регистр 22 нулевым уровнем сигнала У 9-2, который также подается на младший разряд первого входа сумматора 16. На остальные разряды первого входа сумматора постоянно подается нулевой код, Второй =ход сумматорара 17. соединен с вторым адресным вхо. дои БПП 20. С помощью БПП 20 реализовано вычисление табличным методом операции деления. Таким образом, в третьем такте на выходе БПП 20 формируется значение величиныР(ч ,ЯЕЕ,а), которое нулевым уровнем старшего разряда сигнала У 9-7 (фиг; 9 к) записывается в БОП 15 на место значения величиныР(чх, ЯЮ 2/а)и одновременно подается на первый вход вычитателя 18. На второй вход вычитателя подается пороговое значение ( К = 0,5). Если вычисленное значение Р 1 ч 11 Д б Е,/а) больше порога, то знак разности, вычисленной на вычитателе 18, ранен единице, которая через элемент ИЛИ 25 поступает на первый вход блока 9 20 памяти бинарного изображения объекта. В противном случае в блок 9 записывается нулевое значение, Управляет блоком 9 сигнал У 10 (фиг. 9 е"к), первые четыре разряда которого являются адресными, а пятый разряд управляет режимом записи-считывания. В итоге после выполнения описанной последовательности вычислений для каждого элемента центральной части изо бражения Ч в БОП 15 и в блоке 9 сформированы соответственно матрица Р и бинарное изображение объекта Е. Временные диаграммы сигнала У 2-3 для этапа 4.3 приведены на фиг. 9 л-с.В предлагаемом устройстве производится смена эталонного изображения в каждом телевизионном кадре и в качестве нового эталона выбирается текущее значение сглаженного иэобра жения. Для этого производится. последовательное считывание элементов сглаженного изображения из блока 2 временного сглаживания и запись их в блок памяти эталонного изображения (фиг. 10). Первые четыре разряда сигналов У 2-3 и УЗ являются сигналами . адреса, а пятый разряд - сигналами записи-считывания, Характерной особенностью алгоритма межкадрового сглаживания является то, что изображения объекта, взятые из различных кадров, входят в сглаженный сигнал с, разными весами, причем с наибольшими весами в сглаженный сигнал .входят изображения последних кадров.Во время обработки первого кадра выполняются только 1,3,4 и 5-й этапы, в течение которых производится на" чальная запись эталонного изображения в блок 5, начальная установкасглаженного изображения в блоке 2,формирование исходной матрицы Р,все элементы которой равны 0,5, вблоке 8 и бинарного изображения объ-.екта 2, все элементы которого равныединице, в блоке 9. Формирование исходной матрицы Р и исходного бинарного изображения объекта Е осуществляется путем подачи в,течение этапа4.3 на второй адресный вход БПП 21единичного уровня сигнала У 9-6, ана второй вход схемы ИЛИ 25 - единичного уровня сигнала У 9-8, которыйпри обработке всех последующих кадров имеет нулевой уровень. Такой режим работы устройства в течение первого кадра обеспечивается внешнимисигналами Уб, Уби сигналами,формируемыми в блоке управления 01,.Э 4,Предлагаемое устройство для опре-деления положения объекта на изображении позволяет повысить точность определения координат объекта на изображениях со сложным фоном. Это осуществляется за счет применения при вью. числении значений разностной корреляционной функции бинарного изображения объекта, Использование бинарного иэображения объекта значительно снижает влияние элементов эталонного изображения, принадлежащих участкам фона, на значения разностной корреляционной функции. В результате увеличивается вероятность соответствия положения минимума разностной корреляцион-. ной Функции действительному положению объекта. Покадровое обновление бинарного изображения объекта позволяет учитывать все изменения .формы и ориентации объекта.формула и з о б р е т енияУстройство для определения положения объекта на изображении по авт. св. У 1427396, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повьпвения точности устройства, в него введены третий блок памяти и блок формирования бинарного изображения, причем первый вход блока Формирования бинарного иэображения подключен к выходу блока временного сглаживания, второй вход подключен к седьмому выходу блока управления, выход блока формирования9 1569853 0бинарного иаобракения подключен к ин- подключен к Восьиому выходу блока упформационному входу третьего блока равленкя, а выход - к четвертому вхопамяти, управляюпрФ вход которого ду коррелятора.1569853 1 р Хр Составитель А.Баранов Редактор В,Петраш Техред М,Ходанич Корректор М.Шароши Заказ 1451 Тираж 566 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101