Устройство для определения прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта

(51)5 6 06 К 9/46 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А 8 Т ирение об Це Яутемления изобре Изобретение оти вычислительной томатик осится ченияины оторизонражения ес ененияи опред ласти пвозможн клонени и может ис- техническони стемах делени пользоваться в с го зрения для опр ности горизонталь изображения объек ст лине и контур от прям отрезка рямолинеи ально бъект тура езка к ог аГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленинградский институт авиационного приборостроения(56) Волков В.М, и Иванов А.А. Методы преобразования и обработки видеоинформации для систем искусственногозрения роботов. - Электронная промышленность, 1981, вып.10 (106),с, 9-14.Авторское свидетельство СССРМф 1302305, кл. С 06 К 9/46,.1985,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТРЕЗКАКОНТУРА ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетиспользоваться в системах технического зрения для определения прямолинейности горизонтального отрезка контура иэображения объекта. Цель.изобретения - расширение области применения путем обеспечения возможности определения величины отклонения от прямолинейности горизонтального отрезкаконтура изображения объекта. Устрой- л ство содержит оптиче ки соединенныеи госледовательно расположенные узелориентации объекта измерения, оптическую систему и датчик видеосигнала,п Гс говый алекент, вход которого соединен с выходом датчика видеосигнала, генератор тактовых. импульсов, синхронизатор, кадровый и строчный синхроныходы котороо соедцнены соответственно с кадровыми и строчными синхрсв:.одами датчика видеосигнала и генератора тактовых импульсов, блок электронного окна, информационный вход которого соединен с выходом порогового элемента, а тактовый вход - с выходом генератора тактовых импульсов, блок выделения горизонтального контура, вход фкоторого соединен с выходом блокаэлектронного ока, и введенные для реализации поставленной цели блок опре- Сделения начала контура, блок определения экстремума, блок разрешения счета,блок определения конца контура, реггистр хранения инф ормации, Слок определения правильности установки объекта и ключевой элемент. Изобретение Юможет найти применение в приборостроительных отраслях промьшленности и вотраслях, связанных с точным машино- астроением. 3 з.п.ф-лы, 6 ил. ЮфЙНа Фиг.1 представлена структурнаясхема предложенного устройства; нафиг2 - Функциональная схема блокаогределения начала отрезка контура;на Фиг.3 - функциональная схема блокаразрешения счета; на фиг.4 - функциочальная схема блока определения положения объекта; на фиг.5 - иэображение"электронного окна", в поле кадра; нафиг.6 - дискретное изображение непрямолинейного отрезка контура.Устройство (Фиг.1) содержит узел 1ориентации объекта измерения, Фокусирующую оптическую систему 2, датчик 3видеосигнала, пороговый элемент 4,блок 5 формирования "электронного окна", синхронизатор 6, генератор 7 тактовых импульсов, блок 8 выделениягоризонтального отрезка контура, гоблок 9 определения начала отрезка контура, блок 10 определения экстремума,блок 11 разрешения счета, блок 12 определения конца отрезка контура, регистр 13, блок 14 определения положения объекта, ключевой элемент 15.Блок определения начала отрезкаконтура (фиг.2) содержит первый 16 ивторой 17 элементы ИЛИ, первый 18,второй 19 и третий 20 КБ-триггеры,первый 21, второй 22 и третий 23 элементы И,Блок разрешения счета (фиг.З) со-держит КБ-триггер 24, группу элементов И 25.Блок определения положения объекта(фиг.4) содержит группу инверторов 26,группу элементов И 27, первый 28, второй 29 и третий 30 элементы ИЛИ.Иэображение н поле кадра (фиг.5)40содержит строки 31 сканирования,"электронное окно" 32, центральный элемент 33 "электронного окна",Изображение отрезка контура (фиг.6)содержит элементы 34 контура.45 Блок определения экстремума представляет собой группу 2 птриггеров,где п - половинное число элементовэлектронного окна", счетные входытриггеров объединены и являются входом блока, выходы триггеров являютсягруппой выходов блоха,Регистр представляет собой группу2 иО-триггеров, Р-входы которых55представляют группу входов блока,1счетные входы триггеров объединены иявляются первым входом блока, К-входы триггеров объединены и являютсявторым входом блока, выходы триггеров являются группой выходов блока.Устройство работает следующим образом.Объект измерения устанавпинается в узел 1 ориентации объекта измерения и иэображение контролируемого объекта измерения, увеличенное фокусирующей оптической системой 2, подается на мишень видикона датчика 3 видеосигнала, который преобразует полученное изображение н последовательный электрический сигнал. Работа датчика 3 видеосигнала синхронизируется строчными и кадровыми синхроимпульсами от синхронизатора 6. С информационного выхода датчика 3 видеосигнала имеет нид 1 вход 0 1 1 0Выход 0 0 0 1 11 вход0 1 0 1 т,е. на выходе каждого элемента импликации выделяется лишь переход из"0" в "1", что является признакомверхнего горизонтального отрезка контура.С выхода блока 8 выделения горизонтального отрезка контура параллельный двоичный код, характеризующийверхний горизонтальный контур объек"та измерения, поступает одновременно на блок 9 определения начала отрезка контура, блок 12 определения концаотрезка контура и блок 11 разрешениясчета. В блоке 9 информация, поступавидеосигнал поступает на вход порогового элемента 4, который осуществляетдвухуровненое квантование видеосигнала по амплитуде и привязку значенийвыходного сигнала к логическим значениям "0" и "1", С выхода пороговогоэлемента 4 кнантонанный видеосигналпоступает на информационный нходблока 5 формирования "электронного окна", на тактовый нход которого поступают тактовые импульсы с генератора 7, при этом на ныходе блока 5 будет формироваться параллельный дноичный код во время действия тактовыхимпульсов, соответстнуюший столбцу"электронного окна". Информация с выхода блока 5 поступает на рход блока 8 выделения горизонтального отрезка контура н виде логических сигналов"0" или "1". Блок 8 представляет собой группу элементов импликации, таблица истинности каждого из которыхющая на его вход, делится следующим образом: с первых иразрядов выхода блока выделения горизонтального отрезка контура 8 информация поступает насоответствующие и"1 входы первого элемента ИЛИ 16, и-й разряд выхода блока 8 является сигналом с центрального элемента 33 "электронного окна" (фиг.5) и подключен к второму входу второго элемента И 22, последующие иразряды выхода блоха 8 выделения горизонтального отрезка контура подключены соответственно к ивходам второго элемента ИЛИ 17, Момент начала контура определяется следующим образом: если в центральном элементе "электронного окна" с начала очередной строки появится контур и одновременно в остальных элементах "электронного окна" контур отсутствует, то считается, что данный момент является моментом начала контура. При этом логические сигнаиы с выходов первого 16 и второго 17 элементов ИЛП поступают на Я-входы соответствующихКЯ-триггеров причем сигнал "0 формируется в том случае, когда нл всех вхо дах первого 16 и второго 17 элементов ИЛИ присутствуют сигналы О, т. е. иавсех элементах электронного окна кроме и-го, горизонтальный контур отсутствует. Инверсные выходы первого 18 и второго 19 КЯ-триггеровслучле прихода сигналов 0" с выходов первого 16 и второго 17 элемепто ИЛИ формирует сигнал "1". Поскольку цлчапо горизонтального контура должно определяться с начала строки, то первый 18 и второй 19 КБ-триггеры устацлпиваются в исходное положение с нл алл1 каждой строки сигналом, по с ту и л к- щим на К- входы первого 1 8 и второго9 КБ- три г ге ров . Этот си гн лл ио с т у и ле т с выхода первого элемента И 2 1 . который формирует сигнал "" в том глу ч ле , когда н а е го втором входе црц с у тс твует сигнал1 с цн в е р сцо го выхода КБ-три п ер а 2 О , а ц а первом вход е , являющемся трет ьим входом блока с иределения начала отрезка ко и ту р а, присутствует строчный синх роимпул ь с с синхронизатора 6 . Иц ве р с цые выходы первого 1 8 и второго 1 9 К- три г геро в подключены соответственно к первому и второму входам третьего зле ме нта И 2 3 . На выходе этого элемента сигнал " 1 " соответствует тому , что н авсех, кроме и-го, элементах электронного окна" контур отсутствуе г,Сигнал "1" с выхода третьего элементаИ 23 поступает на первый ход морого элемента И 22, второй вход которого подключен к сигналу с центрального(и"го) элемента "электронного окна".В случае прихода сигнала "1" ца второй ход второго элемента И 22, что 1 О соответствует попаданию горизснтагь.го контура в центральный элемент"электронного окна", ц прихода па первый вход второго элемента И 22 сигнала "1", что соответствует отсутствию 5 горизонтального контура во вгех остальных элементах электронного окнлна выходе второго элемента И 22 формируется сцгцлл 1", Этот сигнал поступает на 8-вход третьего КЬ-тригге ра 20 и будет присутствовать на егов;,оде, пока нл К-вход третьего триггера 20, являющегося вторым входомблока 9 определения начала отрезкаконтура, не поступит сигнал с бло ка 12 определения конца отрезка контура, Последний определяет моментконца горизонтального отрезк э конту -рл следующим образом: если вс всех2 пэлементах электронного окна 30 контур отсутствует и при этом уже было определено цлчлло контура, то момент исчезения коцтура цз полязрении .лектроццого окцл" являетсямомс нтом окончания контура. Информация с ыходл блока 8 выделения гори 35зонтлльцого отрезка контура поступ -ет ца перый вход блока 11 разрешения счс тл, который производит передачу этой информации, присутствующей 40 на его входе цл выход блока толькос момента начала контура и до моментаокончания контура. Это происходит следующим образом. И 1 ормацця с выходаблока 8 поступает на вторые входы 45 группы элементов П 25, образующих первый вход бис клразрешения счета.Первые копь группы элементов ". 25соедицецы ц пскл. чаны к шкодуКВ-триггера 24. а выходе КЯ-тригге 50 рл 24 формируется сцглх 1 с момента начал". контур; до его окончания,так как ца его Б-вход,являющийся третьим ходом блока 11, подкпючен к выходу блока 9 определения начала отрез-.55ка контура а К-вход являюшийся третьим входом блока, подключен к выходублока 12 определения конца отрезкаконтура, Таким образом, на выходе блока 11 разрешении счета будет формиро 1628071виться параллельный. двоичный код, аналогичный тому, который присутствует ца его входе. Этот код поступает ца блок 10 определения экстремума, ца выходе которого будет формироваться параллельный двоичный код соответствующий степени кривизны горизонтального контура, Этот код формируется следующим образом. Начиная с центрального элемента "электронного окна", в зависимости от того, какой контур анализируется (выпуклый или вогнутый) работает либо верхняя, либо нижняя часть 10 определения экстремума. С при 5 ходом ца соответствующие разряды первого входа блока 10 определения экстремума информации ца его выходе начинает формироваться код. Как только ца оцном цз разрядов первого входа бло ка, являющихся счетными входами счетных триггеров, появится сигнал что означает появление контура в соответствующем элемента "электронного окна , ца выходе соответствующего счетного триггера, начиная с центрального Формируется сигнал "1". Таким образом, когда "электронное окно" достигает экстремума горизонтального отрезк контура, то на выходе счетных 30 триггеров блока 10 Формируется несколько рядом стоящих 11". Их количество 1.роцорционально высоте сегмента, образованного контуром и линией сканиронания и соответствует степени кривизны контура, После прохождения ":лектроццым окном" экстремума горизонтального отрезка контура на входы всех счетных триггеров блока 1 О, ца выходе которых был сФормирован сиг 40 нал "1", за исключением счетного триггера, соответствующего централь-ному элементу "электрованного окна", и котором был достигнут эк-11 11 с тр емум , по с тупя т сигналы 1 45 которые сформируют на выходах этих1 11 с че т цых тр и г ге р о в сигналы 0 . К моменту о ко и ч а ция контура ц а выходе блока 1 О сфо р мир у с т ся двоичный код ,11 11 в котором будет лишь одна 1 . Б слу ч ае и р а вил ьцой установки пол оженця о бъект а и зме р ения относительно растра да т иц ка видеосигнала выходцо й дв о и чцый к од блока 1 О определения экстре 11 1 мума будет содержать более одноиПоложение " 1 " в выходном коде несет инфо рма цию о максимальном значении в ели 1 цп 1 ы от кл он е цця горизонтального контура о т прямолинейности . П о сл е окончания контура счетные триггеры, устанавливаются в исходное состояние сигналом "1", поступающим на В-входы счетных триггеров, входы которых объединены и образуют второй вход блока 10, С выхода последнего параллельный двоичный код, характеризующий степень кривизны контура, поступает на вход регистра 13. Эта информация запоминается в момент окончания контура и хранится там до момента определения начала следующего контура. В исходное состояние регистр 13 устанавливается сигналом 111", поступающим ца второй вход регистра 13, что соответствует моменту определения начала следующего контура. С выхода регистра 13 информация поступает на вход ключевого элемента 15 и ца вход блока 14 определения положения объекта, Последний по количеству логических "1" вовходном коде определяет правильность установки объекта. Если на входе присутствует больше одной "1", тоЪв объект измерения установлен неправильно и на выходе блока 14 формируется сигнал "01. Это происходит следующим образом. Информация с 1-го разряда выхода регистра 13 поступае 1 на 1-й вход 1.-го элемента группы элементов И 27, на остальные входы группы элементов И 27 поступает инвертированная информация с остальных разрядов выхода регистра 13. В случае, когда на вхсде блока 14 присутствует одна "1", то на выходе одного из элементов И 27 появит"ся сигнал "1", который поступит на вход первого 28 или второго 29 элемента ИЛИ, тогда на выходе соответствующего элемента ИЛИ сформируется сигнал "1" и в зависимости от того, на первом 28 или на втором 29 элемента ИЛИ сформирован сигнал, он поступает соответственно ца первый или на второй вход третьего элемента ИЛИ 30. Выход третьего элемента ИЛИ 30 является выходом блока 14 определения положения объекта и, если на одном из входов третьего элемента ИЛИ 30 появится сигнал "1", то на выходе блока 14 будет также сформирован сигнал ".1", что соответствует правильной установке объекта измерения, Если объект установлен неправильно, на выходе бло" ка 14 будет присутствовать больше од" ной "1". Это приводит к тому, что на выходе инверторов 26 (фиг.4) появит б 28071 Ося несколько сигналов "О",. которые, поступая ца входы грушы элементов И 27, приведут к тому, что на выходах всех элементов группы элементов И 27 (Фцг.4) будут присутствовать сигналы "0", Это приведет к тому, что на выходах первого 28, второго 29 и третьего 30 элементов ИЛИ Судет присутствовать сигнал "0", что соотнетствуе 1 неправильноц установке объекта измерения. Если объект установлен правильно, то сигнал "1" с выхода блока 14 определения положения обьекта поступает на второй вход ключевого элемента 5 и открьвает его, т.е. информация, присутствуюшля ца входе кпсченого элемента 15 поступит ца его выход, который явля тся выходом устрсйств:,Такое построеше устройства позволяет определятс величину ;. нкпс цеш;я горизонтального отрезка контура от прямолинейноСти и, следовательно, расширить область применешч аналогч - ньгх устройств, значительно сцпзинрц 25 этом объем обрабатываемой информлццции, так как нл обработку одцсго элемента разложения иэображения затр; ивается время, равное 1 мкс. Обшее количество элемецтон разложения в кадре составляет 15 х 104 , т.е. гремя, ч,- тзачиваемое на обрлбс туп ого кадра изображения, равно 150 с.Формула из обре тсция1. Устройство для определения прямолинейнос-и горизонтального отрезка контура изображения объсктл, содержащее оптически связан кы. узел ори ентапии объекта измерения, фоку ируюШую оптическую систему и датчик видеосигнала, пороговый э;сьецт, вход которого подключен к ныхду датчика видеосигнала, генератор тактовых импульсов, синхронизатор, н,хоы которого соединены соответствс.ио к кадровым и строчным входа,ц датчика видеосигнала и гсцератор; тактовых импульсов, блок формиров ния элект 5 С ронцого окна, информационный вход которого подключен к выходу йорогового элемента. а тактовый вход - к входу генераторатактовых импульсов, блок выделения горизонтального отрезка контура, вход которого соединен с выхо 55 дом блока формирования электронного окна, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения возьжцостиопределения величины отклонения от прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта, в него введены блок определения цачалс отрезка контура, блок определения экстремума, блок разрешения счета, блок определения конца отрезка контура, регистр, блок определения положения объекта, ключевой элемент, первый вход которого соединен с выходом регистра, а второй - с выходом блока определения положения объекта, вход которого подключен к выходу регистра, первый, второй и третий информационные входы которого подключены соответственэ к выходу блока определения конца отрезка контура, к выходу блока определения начала отрезка коцту 1 а и и выходу блока определения экстремума, первый информационный вход блока определения конца отрезка контура подключен к выходу блока выделения горизонтального отре" ка контура, а второй г 4 ормлццовцый вход - к вьходу блока определе. ция начала отрезка контура, псвач группа ицформлццсццы;: вхщ ов к,торого подкпчена к выходу блока чыделеция горизонтально:о отрезка кситурл, пер - нь нфсрмлПсицьй вход - кьходу бпок 1 опредслеиия кцл отрсзкл контура, а второй вход - к выходу синхронизатора, первый и второй входы . блок; оиредепеии экстремума подключены соответственно к группе выходов бл ка рлчрешешя счета ц к выходу блока олредепения коцил контура, группа информационных входов блока раэрешеия счета, э также ео первый и второй входы лодкинчс цы соответственно к вьходу блока ньдспсция горизонтального отрезка контура, к выходу блока опредепеция и члп. отрезка контура, к вьхсд блока оиредспс иия конца отре кл контура.2. Устроцстви цо 1, о т л и ч а н щ е е с я тем, что блок опредепсии цлчалл отрезка контура содержит первый, влорой и третий КБ-триггеры, первыи, второи и третий элементы 11, перскй и второй элементы ИЛИ, Ь-входы первого и второгоКБ-триггеров соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ, К-входь: первого и второго КБ-триггеров подключены к выходу первого элемента И, Я-вход третьегоКБ"триггера соединен с выходом второго элемента И, К-вход является первым входом блока , первый и второй входы третьего элемента И соединены соот 5 ветственно с инвеоспыми выходами первого и второго КБ-триггеров, первый вход второго элемента И соединен с выходом третьего элемента Р, первый вход первого элемента И является вторым входом блока, а второй вход первого элемента И соединен с инвертирующим выходом третьего КБ-триггера, входы первого и второго элементов ИЛИ и второй вход второго элемента И являются группой информационных входов блока, выход третьего КБ-триГгера является выходом блока.Э. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок разрешения счета;содержит группу элементов 11, первые входы которых подключены к выходу КБ-триггера, а вторые входы являются группой информационных входов блока, Б-вход КБ-триггера яв ляется первым входом блока, а К-вход является вторым входом блока, выходы элементов И являются группой выходов блока. 4. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок опре" деления положения объекта содержит группу инверторов, группу элементов И, три элемента ИЛИ, первый вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а второй вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента ИЛИ, каждый вход второго элемента ИЛИ подклю" чен к выходам элементов И из группы от первого до (и+1)-го, где и - половшшое число элементов "электронного окна", каждый вход первого элемента ИЛИ подключен к выходам элементов И из группы от и+1 до 2 п, каждый из 2 пвходов каждого из группы элементов И подключен . к выходу каждого из, группы инверторов так, что выход 1.-го инвертора подключен к д-м входам всех элементов И, кроме 1(2 п)-(-1)-го элемента И, где1(2 п), входы инверторов и последние входы элементов И являются группой информационных входов блока, выход третьего элемента ИЛИ является выходом блока.1628071 32 фур тавитель И.Голенищевред Л.Олийнык Корректс едактор М,Келемеш евска Производственно-издательский комбинат "Патент" г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 342 Тираж 385ВНИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, ЖПодпи с. о езобретениям и открытиям при ГКНТ СС Раушская наб., д, 4/5