Устройство для селекции изображений объектов

СОЮС 3 СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ УБЛИК 4 С 06 К 9 ТЕНИЮ АНИЕ ЕЛЬС юл. 9 44политехни к и цкий, Р.Аи В.В. Ио088.8)видетельс06 К 9/00идетельств06 К 9/О Абульхованов во СС ССР1986(57) Изобрете автоматики и ИЗОБ СЕЛ так ия образов.изобретения - расш именения устройств ния возможности вы и периметра объект п нав Цел ентызные.ия обни азас числен т сти обеспече в на площадибраженииСущно ь изобретения сори построчном счй формируется биСтруктурная матрбинарное изображтемным элементам к= Ь1 е (1)зобрато ыванирное том иэо бра ста де часения о1 е ение.ляюща ца, предение, та изображе отсчеты в= а в соответствую "1", а светлым ек н авные равньгде ентаментов екущии номерОи и числ а; стро ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И 07 НРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ С 8(56) Авторское с9 911569, кл, САвторское свУ 1383413, кл. С ие относится к област числительной техники Изобретение относится к автомати ке и вычислительнсй технике и может быть использовано в системах для ра и может быть использовано в системахраспознавания образцов, Цель изобретения - расширение области примененияустройства за счет возможности вычисления площади и периметра объектов наиэображении. Это достигается введением блока измерения длин контуров, блока селекции контуров, элемента задержки, блока управления, двух дешифраторов, блока суммирования, регистра,блока сравнения, элемента НЕ, комму"татора, блока анализа связности, элемента И и блока задания кода, что позволяет указывать для каждого объектана изображении число отверстий, илощадь, периметр объектов и отверстий.7 ил., 1 табл. строке, включая обратный ходекущий номер строки.Изображения, подлежащие аналтносятся к классу односвяэныхак круги, прямоугольники, элеаких изображений также односвГраничные элементы иэображеаэуют контур Ч Ь ЧЬЧЬ Чс ные граничные элементы еделяются как ао, Л ао; (2) ф; л Ъ,; (4)Присвоение очередного номера изображения объекта происходит для элементов изображения5 если1(,-,)о Ь В,(1.,(е д О, (8)онезависимо от Ь , где Ь - текущий ,номер изображения объектаОПрисвоение очередного номера контурным элементам каждого из иэображений объектов осуществляется следую,щим образом:кНкН(к, (р а;, (9) 15если(ф(.)1.ц " кю.,кО. (30)Связным элементам изображения и связным контурным элементам присваи вается одинаковый номер, соответствующий условному номеру изображения объекта или контуру объекта, в результате решения следующего рекуррентного ,соотношения: 2511 к С31,1 а (3 1 з Э(12)30фС, Аа(,.,1(,+,1, (3) .о(., а,1 Ьа;1- разность индексов в значенияхс, на (1+1-м и З-м отсчетах,При определении связных элементов,ных элементов объекта - Ь , а;Длина элемента контура зависит от 40выполнения соотношений (1) -(4) и вслучае равенства длины элемента раз,ложения в строке и межстрочного рас"стояния условная длина элемента 1 =1,если выполняется только одно из условий (1)-(4), 1, = 2, если выполняются только два йз условий (1)-(4) одновременно и независимо от их комбинаций, 1; = 3, если выполняется только три из условий (1)-(4) одновремен 50но. При выполнении одновременно всехусловий (1)-,(4) 1, " 3.Данные условия отражены в табли.,е.Длина границы определяется путем суммирования связных граничных эле 55 ментов каждого объекта: л ФЗдесь (" определяет номер границыизображения объекта Ь . Если Ь 1,то 1, .означает длину внешнего пери-,метра. Если К = 2 фЗф 4,ер то 11. )означает длину соответствующего отверстия. При К2 определяется периметр первого отверстия, а при К3 -второго, и т,д.Задавая величину К, можно опреде"лить как длину периметра каждого иэображения, так и длину периметра каждого отверстия.Условную площадь иэображения объекта определяют как сумму связныхэлементов, входящих в это изображение:л пЯ , ,Г ц , (15)(16)фоУсловную площадь отверстия определяют как сумму элементов, принадлежащих отверстию данного объекта:л лф3(, к ;т т;е к, (17)1где Код длины1) Комбинации Вх,1 Вх.2 Вх.З Вх.З Вых. Вых.2 О О 1 О 1 О О 1 1 О О 1 О 1 1 О О 2 О О 3 О О 4 О О 5 О 1 6 О 1 7. ОО О Ь 1О 1О О О 1 1 О кТ 1 рк Г 1 Р+о ( (4+%( а ку(18)=о " 11(, 11(ок П; фЩ;, 0 РЪ( к (19) где11; (к1 если Мк ) 120)И; к = О, если Я;( 6 1кПри Ь = 1 определяется длина внешнего периметра изображения объекта икего площадь, при Ь = 2 - длина периметра и площадь отверстия для всех объектов, а при Ь = 3 - длина перикметра и площадь второго отверстия и т,д. (см. таблицу),КомбинаКод длины15 5 15257Продолжение таблицы Вх.1 Вх.2 Вх.З Вх.З Вых,1 Вых.2 18 6тый элемент ИЛИ 46, блок 47 кодирования, десятый и одиннадцатый элементы 48 и 49 задержки, шестой и седь-. мой элементы И 50 и 51 и второй блок 52 суммирования.Блок селекции контуров (фиг. 5) выполнен в виде второго блока 53 фор. мирования кода номера иэображения и1 Ь 1 11 1 1 1 1 0 1 1 0 1 00 1 0 1 1 1 1 11 1 1 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 1 1 0 00 1 0 1 О 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 11 На фиг. 1. представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема блока суммирования; на фиг. 3 - схема блока анализа связности; на фиг, 4 - схема блока измерения длины контура; на фиг. 5 - схема блока селекции конту- ров; на фиг. 6 - схема блока управления; .на фиг. 7 - схема блока формирования кода номера изображения.Устройство (фиг. 1) содержит телевизионный датчик 1, блок 2 квантования, генератор 3 тактовых импульсов, блок 4 задания кода, блок 5 измерения длины контуров, первый элемент 6 задержки, блок 7 сравнения, блок 8 селекции контуров, блок 9 формирования кода номера изображения, первый 10 и второй 11 дешифраторы; блок 12 анализа связности, блок 13 управления, первый регистр 14, блок 15 суммирования, реверсивный счетчик 16, первый элемент НЕ 17, первый элемент И 18 и первый коммутатор 19.Блок суммирования (фиг. 2) образуют сумматор 20, второй регистр 21, второй коммутатор 22, первый блок 23памяти, второй элемент ИЛИ 24, второй элемент 25 задержки, второй элемент НЕ 26 и второй элемент И 27.Блок анализа связности (Фиг. 3) включает третий элемент НЕ 28, третий элемент И 29, третий и четвертый элементы 30 и 31 задержки, третий дешифратор 32, триггер 33, четвертый элемент И 34 н третий элемент ИЛИ 35.Блок измерения длины контуров (Фиг. 4)содержит пятый-восьмой элементы 36-39 задержки, четвертый-седьмой дешифраторы 40-43, девятый элемент 44 "задержки, пятый элемент И 45, четвеЬтретьего блока 54 суммирования.Блок управления (Фиг. 6) включаетвосьмой дешифратор 55, второй триг-гер 56, четвертый элемент НЕ 57,восьмой и девятый элементы И 58 и 59,третий триггер 60, двенадцатый элемент 61 задержки и десятый элемент.И 62.Блок 47 кодирования выполнен набазе постоянного запоминающего уст 20 ройства., осуществляющего логическиеФункции в соответствии с таблицей истинности,Блок формирования кода номера иэображения (фиг. 7) содержит счет 25 чик 63, второй и третий регистры 64и 65, второй и третий коммутаторы. 66и 67, второй блок 68 памяти, блок 69уцравления, тринадцатый элемент 70задержки, четвертый коммутатор 71,30 четырнадцатый и пятнадцатый элементы 72 и 73 задержки, девятый дешифратор 74, одиннадцатый элемент И 75 идесятый дешифратор 76.Устройство работает следующим образом.В режиме считывания иэображениятелевизионным датчиком 1, на первыйуправляющий вход коммутатора 19 подается "1", обеспечивая подключение выхода регистра 14 через коммутатдр 9к входам. блока 15 суммирования, блока 5 измерения длины контуров и блока 8 селекции контуров. Предварительно в блок 23 памяти блоков 15, 52.и54 суммирования заносятся по всем адресам нулевые коды. Элемент 6 задержки обеспечивает задержку .на п тактов.В блоке 5 осуществляется последовательная задержка входного сигнала наитактов на элементе 36 задержки,на один такт на элементе 37 задержки,еще на один такт на элементе 38 задержки и на итактов на элементе 39задержки. С выхода блока 5 сигнал поступает на второй вход дешифратора 40и первьй вход элемента И 45. С выходов элементов 36, 38 и 39 сигнал поступает соответственно на вторые входы дешифраторов 41-43, на первые вхо"7 15257 ,ды которых поступает сигнал с выхода флемента 37 задержки. На выходах де"ифраторов 40-43 присутствует сли на первьпс входах "1", а на вто 1 11 5 Рых 0 . При этом на выходах дешиффаторов 41-43, 40 выделяются частные граничные элементы изображения, удолетворяющие соотношениям (2)-(5).выхода,дешифратора 41 сигнал соот 10етствующий частному граничному услоию (3), с задержкой на один такт потупает на вход элемента И 45, на выоде которого появляется "1" при выолнении (6). С выхода элемента ИЛИ 4615нимается сигнал, соответствующий грараничным элементам изображения, удолетворяющим (1), который через перый выход блока 5 поступает на вхоцлока 8. Сигналы, соответствующие изо 20ражению объекта, с выхода элемена 6 задержки через второй информаионный вход блока 9 и сигналы, соотетствующие граничным элементам изоражения, поступающие через второй25нформационный вход блока 53, прохоят на вход блока 69 управления и садержкой на и+1 тактов на элемене 70 задержки на второй вход элемена И 75, второй вход дешифратора 74четвертый управляющий вход коммуатора 71. В том случае, если элеент объекта или граничный элементоявляется впервые, на выходе деифратора 76 присутствует "1" в соотетствии с (8) для блока 9 и в соотетствии с (10) для блока 53. На выМоде элемента И 75 появляется импульсительностью в один такт для блоа 9 в соответствии с (7) и для блоМа 53 в соответствии с (9). При этом40 а выхода блока 9 поступает импульс а суммирующий вход реверсивного счетЧика 16, увеличивая его код на единицу, и этот код по входу блока 9 пос,тупает через коммутатор 71 на первый45 выход блока 9, Код номера объекта с первого выхода блока 9 поступает на вход регистра 14 и вход дешифратора 11, на выходе которого присутствует "1", если код на его входе больше Нуля. При этом условии код номера сбъекта заносится в регистр 14 и определяет код адресного входа блока 23 памяти.Импульс в соответствии с (9) поступает с выхода блока 53 на первьй Цход блока 15 суммирования, где на Сумматоре 20 происходит сложение кода, хранимого в блоке 23 памяти по адресу, определяемому кодом оОЪекта, занесение результата сложения в регистр 2 и запись вновь полученного результата в блок 23 памяти через/коммутатор 22 при наличии на входе записи блока 23 памяти разрешающего сигнала с выхода элемента И 27. задержанным, тактовым импульсом на время, большее длительности импульса, элементом 25 задержки и сигналом с вьпсода элемента ИЛИ 24, на входах которого действуют те же управляющие сигналы, что и на входе блока.Вновь образованный код, отличающийся на единицу от предьдущего, поступает через вход блока 53 и появляется на выходе коммутатора 71 и, со- ответственно, на первом выходе блока 8 селекции контуров.Присвоение кода связным элементам изображения или контура осуществляется следующим образом. Код элемента изображения или контура с присвоенньв номером Ь с выхода коммутатора 71 поступает на вход блока 72 задержки, в котором код задерживается на один такт.С выхода блока 72 задержки снимается код номера изображения предшествующего элемента. строки, который поступает на первый .вход дешифратора 76, четвертый информационный вход коммутатора 71, информационный вход коммутатора 66, а также на вход блока 73 задержки, где код задерживается на (и) тактов.С выхода блока 73 задержки снимается код номера, соответствующий соседнему элементу предшествующей строки, который поступает на второй вход дешифратора 76 и третий информационный вход коммутатора 71, Если кодна входе дешифратора 76 отличен от нуля, то на его выходе появляется "0", который запрещает занесение кода с группового входа блока, т.е. кода выхода реверсивного счетчика 16, либо с выхода блока 54 суммирования.Присвоение сложным связным элементам изображения одинаковых номеуЬв и равных начальным (7) или (9) осуществляется в соответствии с решением рекуррентного соотношения (11). Для этого используется информация о номере изображения элементов последующей стпоки.Управление первым информационным входом коммутатора 71, регистрами 9 и 10, коммутаторами 11, 12 и режимом работы блока 68 памяти осуществляется блоком 69 управления, в котором вьделяется импульс, соответствующий первому иэ связанных элементов строки, по которому заносится текущий код счетчика 63 и в регистр 64, а через и тактов осуществляется запись кода счетчика 63 в регистр 65, коммутация его выхода через коммутатор 67 на адресный вход блока 68 питания и перепись кода с выхода, блока 68 на выход коммутатора 1.Еще через такт блок 68 памяти обнуляется. Запись кода номера изображения в блок 68 осуществляется при выполнении (13), при этом с блока управления формируются управляющие сигналы, осуществляющие подключение выхода регистра 64 через коммутатор 19 к адресному входу блока 68 и выхода блока 72 задержки через коммутатор 66 к информационному входу блока 68. При этом в блоке 68 памяти записывается информация от номера изображения в соответствии с (2) по адресу, который определяется регистром 64 и соответствует адресу качала отсчетов областей следующей строки 4 связных элементов изображения. Значение в соотношении 1,111 определяется разностью кодов регистров 64 и 65. В том случре, если условие (1335 не выполняется, то код из блока 68 памяти вьдается нулевым, но и в этом случае смежные связные элементы получают либо код предьдущего элемента в строке, либо код элементов предьдущей строки за счет того, что с выходов элементов 72 и 73 задержки коды поступают на третий и четвертый информационные входы коммутатора 71 при наличии "1" либо на третьем, либо на четвертом управляющих входах коммутаторов, На третьем входе коммутатора появляется если на первом входе дешифратора 74 присутствует "0", а на втором - единичные отсчеты изображения.Таким образом, на первом выходе блока 53 формирования кода номера изображения контурным связным элементам присваивается одинаковый код, причем код элементов, соответствующий внешнему периметру объектов, будет (00001), первому внутреннему отверстию - (000 О), второму внутреннему отверстию - (0001) и т.д. На первом выходе блока 9 связным элементам иэображения присваивается также одинаковый код по мере появления новых иэображений. Поэтому в конце кадра считывания иэображения на выходе реверсивного счетчика 16 присутствует код, соответствующий числу изображений объектов, а в блоке 23 памяти блока 54 суммирования по адресу, соответствующему номеру изображений объектов, записывается код, определяющий число контуров каждого изображения. Подсчет длины контура изображения производится блоком 52 суммирования, осуществляющим сложение кода на его первом и втором входах с кодом, который накоп" лен в его блоке 23 памяти в соответствии с (14).Код, соответствующий длине элемента контура, с выхода блока кодирования, осуществляющего. логические преобразования в соответствии с таблицей, подается на входы блока 52 суммирования только при наличии на первых входах элементов И 50 и 51 разрешающего уровня ".1", которьй появляется при совпадении на блоке 7 сравнения, Для записи информации о длине внешних периметров изображения объектов на выходе блока 4 устанавливается код 0001, При его совпадении с кодом внешнего периметра на выходе блока 7 формируетсяразрешающая занесение очередного кода в блок 52 суммирования.В конце считывания кадра в блоке 23 1памяти блока. 54 по адресу, определяющему номер объекта, записывается код, соответствующий длине внешнего периметра каждого иэображения.Для записи в блок 15 суммирования кода, соответствующего площади изображения объектов в соответствии с (15), на выходе блока 4 устанавливается код. При этом на выходе дешифратора 10 присутствует "1", разрешающая занесение с выхода дешифратора 1 в соответствии с (16) через элемент ИЛИ 35 связных элементов соответствующего изображения объекта на первый вход блока 15 суммирования, в котором в конце кадра считывания по соответствующему адресу блока 23 памяти формируется код, соответствующий площади объекта изобрахения. С появлением на втором. выходе блока 3 управления "1", которая по 152578 12Цается на второй управляющий входкоммутатора 19, первый вход элемена И 18 и входы начальной установкилоков 5 и 8 и блока 15 суммироваия, код с выхода реверсивного счет 5ика 16 подключается к выходу коммуатора 19 и определяет код адресаока 23 памяти блока 15 суммирова)ия и блоков 52 и 54,С выхода коммутатора 19 снимаетсяод, определяющий номер изображениябъекта, с выхода блока 15 суммироваия - код, определяющий площадь изо"ражения (или соответствующего отвертия изображения), с второго выходалока 8 - код, определяющий число отерстий для данного изображения обькта, с второго выхода блока 5 - код,пределяющий длину внешнего контураили внутренних отверстий).С выхода элемента И 18 снимаютсяпульсы, наличие которых являетсяриэнаком присутствия информации наыходе устройства. За,счет перебора 25сех кодов реверсивного счетчика наьиоде устройства получают информациювсех изображениях. При наличии "1"а входах начальной установки блоов 8 и 15 на каждом такте происходит 30ереэапись информациииэ блока 23 паяти в регистр 21 и через интервалремени, несколько больший, чем длиельность тактового импульса, опрецеяемый задержкой в элементе 25 задержи, осуществляется запись в блок 23амяти нулевого кода по тому же адреУДля получения информации о площади9 периметрах внутренних отверстий в40волоке 4 к началу кадра должен быть установлен кодбольший, чем 0001, который определяет номер отверстия, Еслиустановлен код 0010, выбирается первоеотверстие. Если установлен код 0011,Выбирается второе отверстие и т.д. Вфтом случае занесение кода в блок 52суммирования, входящий в блок 5,происходит аналогично и накапливается информация о длине периметра соот"етствующего отверстия. формула изобретенияУстройство для селекции изображейий объектов, содержащее телевизионНый датчик, выход которого соединен С входом блока квантования, блок Фор. пирования кода номера изображения, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом блока формирования кода номера изображения, первый выход которого соеди нен с суммирующим входом реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет обеспечения возможности вычисления площади и периметра объектов на изображении, в него введены блок измерения длин контуров, блок селекции контуров, элемент задержки, блок управления, два дешифратора, блок суммирования,;регистр, блок сравнения, элемент НЕ,коммутатор, блок анализа связности,элемент И, блок задания кода, выходкоторого соединен с первым входомблока сравнения и с входом первогодешифратора, выход которого соединенс первым управляющим входом блока анализа связности, выход которого соединен с первым информационным входом блока суммирования, второй выход блока Формирования кода номера изображения соединен с информационным входом. регистра и с входом второго дешифратора, выход которого соединен с инФормационным входом блока анализа связности, и с управляющим входом регистра, выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора, выход которого соединен с первыми управляющими входами блока измерения длин контуров, блока селекции контуров, с вторым информационным входомблока суммирования и является первымвыходом устройства, выход реверсивного счетчика соединен с управляющимвходом блока формирования кода номераизображения, с входом синхронизацииблока управления и с вторым информационным входом коммутатора, первыйвьиод блока управления соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, а второй выход соединен с входомэлемента НЕ, с вторыми управляющими входами блока измерения длин конту- ров, блока селекции контуров, с управляющим входом блока суммирования и с первым входом элемента И, выход которого является вторым выходом устройства, вьиод элемента НЕ соединен с первым управляющим входом коммутатора, второй управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управле ния, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактирующими входами блока измерения длин контуров, бло525718 ХОРвой(иФаа Хд льной установок ка селекции контуров, блока анализасвязности, блока суммирования, блокауправления, элемента задержки н с вторым входом элемента И, вход элементазадержки соединен с выходом блокаквантования, а выход - с вторым информационным входом блока формирования кода номера иэображения, информационный вход блока измерения длин кон- Отуров соединен с выходом блока квантования, выход блока сравнения соединек с третьим управляющим входом блока измерения длин контуров и с вторымуправляющим входом блока анализа связности, первый выход блока селекцииконтуров соединен с вторым входом блока сравнения, а второй выход являетсятретьим выходом устройства, первый выход блока измерения длин контуров соединен с информационным входом блокаселекции контуров, а второй выход -является четвертым выходом устройства,52578 Составитель А. Глотовктор А. Огар Техред Л.Сердюкова Коррект ип Заказ 7229 писн И Госу ни кая изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Тираж 668твенного комитета по изобр 113035, Москва, Ж, Раук и открытиям при ГКНТб., д. 45