Устройство для коррекции изображений объектов

( 9) 6 К 9/00ать ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К(71) Конструкторское бюро точного элекронного машиностроения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ(57) Изобретение относится к техническкибернетике й может быть использованосистемах цифровой обработки изображний. Цель изобретения - повышение точн сти. Устройство содержит датчик изображения, аналого-цифровой преобразователь, группу коммутаторов, вычислительный блок, два блока памяти, сумматор, цифрот- вой фильтр, два элемента задержки, детектор, дискриминатор, синхронизатор и блок формирования укрупненного растра. Устройство реализует способ построчной сегментации изображений, который заключается в разделении входного иэобра- О- жения на объект и фон путем адаптивного ипомехоустойчивого обнаружений границ й.объект - фон. При этом производится адапв тивное равномерное квантование изобрае- жения по модам в зонах укрупненного о- растра изображения, 4 ил,во СССР 16.01.89,РРЕКЦИИ ИЗ Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам для коррекции изображений объектов, и является дополнительным к изобретени 1 о по авт.св, М 1566386.Цель изобретения - повышение точности устройства.На фиг,1 показана схема устройства; на фиг,2 - схема детектора края; на фиг,3- пример, поясняющий. формирование укруп- ненного растра; на фиг.4 - схема блока формирования растра,Устройство содержит.(фиг.1) телевизионный датчик 1, аналого-цифровой 2 (АЦП), группу коммутаторов 3, 4, первый коммутатор 5 и второй коммутатор 6, вычислительный блок 7, первый 8 и второй 9 блоки памяти, синхронизатор 10, сумматор 11, цифровой фильтр 12, первый 13 и второй 14 элементы задержки, детектор 15, дискриминатор 16, формирователь 17 растра, третий 18 и четвертый 19 коммутаторы. Детект атели 20, 2 ели 23 и оммутаторБлок 1 одержит сУстрой ычи- ожи 26 и г.4) образо Отсчеты изображен строчного сканировани довательно поступают с вход АЦП 2, Темп телев в датчике 1 определяет щими сигналами, поступ ниэирующий вход да тактирующего выхода с АЦП 2 выполняется пр бражения в цифровую ф с частотой синхроимпу зом, в каждый момент в емый синхроимпульсом ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРр.15 края содержит(фиг.21, группу. регистров 22, ум24, компараторы 25 и27.формирования растраетчики 28-31.тво работает следующим ия в процессе его я датчиком 1 после- выхода датчика 1 на иэионной развертки ся синхронизируюающими на синхротчика 1 с первого инхрониэатора 10. В еобраэование изоорму в соответствии льсов, Таким обраремени, отсчитыва, на выходе АЦП 2присутствует двоичный код иэ разрядов, соответствующий яркости текущего элемента изображения.8 соответствии с темпом телевизионной развертки, задаваемой синхронизирующими сигналами, поступающими с первого тактирующего выхода синхронизатора 10 на вход блока 17 формирования растра, этот блок формирует на своем выходе двоичный код из М разрядов, соответствующий номеру зоны на телевизионном кадре, в которой находится текущий элемент изображения (так, например, для случая, представленного на фиг,3, код М будет соответствовать числу б),Работа устройства в режиме сегментации изображений начинается с появления на входе устройства импульса "Пуск", При этом синхронизатор 10 вырабатывает на первом, втором и третьем управляющих выходах сигналы лог, "О", а на четвертом управляющем выходе - сигнал лог, "1".Лог. "0" с первого и второго выходов синхронизатора 10 переводит коммутаторы 3, 8, 4, 19 в состояние, при котором информация, присутствующая на вторых входах этих коммутаторов, передается на их выходы,Лог. "0" с третьего выхода синхронизатора 10 переводит коммутатор 5 в состояние, при котором информация, присутствующая на его входе, передается на первый выход этого коммутатора,Лог, "1" четвертого выхода синхронизатора 10 переводит коммутатор б в состояние, при котором информация, присутствующая на его первом входе, передается на выход этого коммутатора,Затем синхронизатор 10 вырабатывает на втором тактирующем выходе двоичный код "единица", который поступает на синхронизирующий вход вычислительного блока 7,При получении двоичного кода "единица" вычислительный блок 7 выставляет код "ноль" на пятом информационном выходе и ге нерирует последовательности двоичных кодов от кода "ноль" на втором и седьмом информационных выходах. Темп генерации этих кодов задает. синхронизатор 10 посредством подачи синхронизирующих сигналов со своего второго тактирующего выхода на синхронизирующий вход вычислительного блока 7.Код "ноль" поступает с пятого информационного выхода вычислительного блока 7 через четвертый коммутатор 6 на информационный вход второго блока 9 памяти, Последовательность кодов от "ноля" поступаетс второго и седьмого выходов вычисли тельного блока 7 через коммутаторы 4, 19 на адресные входы блока 9 памяти. Синхронно со сменой кодов на адресных входах второго блока 9 памяти на его управляющем входе появляются импульсы "Запись", поступающие с пятого тактирующего выхода синхронизатора 10. Таким образом, производится запись кода "ноль" в ячейки с адресами второго блока 9 памяти,После завершения процедуры обнуления второго блока 9 памяти синхронизатор 10 вырабатывает на третьем управляющем выходе сигнал лог, "1", а на четвертом управляющем выходе - сигнал лог. "0",Лог, "1" с третьего выхода синхронизатора 10 переводит коммутатор 5 в состояние, пои котором информация, присутствующая на его входе, передается на второй выход этого коммутатора.Лог. "0" с четвертого выхода синхрони 20 затора 10 переводит коммутатор 6 в состояние, при котором информация с второго входа этого коммутатора передается на его выход.После переключения третьего 5 и чет 25 вертого б коммутаторов синхронизатор 10 дожидается появления на своем первом тактирующем выходе сигнала "Начало кадра" (кадрового импульса) и после прохождения этого сигнала вырабатывает на втором уп 30 равляющем выходе сигнал лог, "1", который поступая на управляющие входы коммутаторов 4, 19 и переводит эти коммутаторы в состояние, при котором информация, присутствующая на првых входах этих коммутаторов, передается на их выходы.После переключения коммутаторов 4, 19 двоичные К-разрядные коды, соответствующие яркостям элементов изображения, поступают с выхода АЦП.2 через коммута 40 пример коды К и ) на первый и второй адресные входы второго блока 9 памяти до момента поступления очередной пары ко 50 дов происходит следующее. Синхронизатор 10 выставляет на пятом выходе сигнал "Чтение", который поступает на управляющий вход второго блока 9 памяти, При этом производится чтение ячейки с адресом, определяемым парой К, , и на информационном выходе второго блока 9 памяти появляется двоичный код О, соответствующий содержитор 4 на первый адресный вход второго блока памяти 9, а двоичные У-разрядные коды, соответствующие номеру зоны укрупненного растра на телевизионном кадре, поступа ют с выхода блока 11 формированияукрупненного растра через коммутатор 19 на второй адресный вход второго блока 9 памяти,При поступлении пары таких кодов (навход второго блока 9 памяти, на втором жеадресном входе этого блока памяти в процессе анализа 1:й гистограммы присутствует код ) и получения данных из этой ячейки,которые поступают с информационного выхода блока 9 через коммутатор 5 на входвычислительного блока 7,2. Проверка мощности мод,Производится отбраковка мод по "заселенности", Для этого подсчитывается площадь гистограммы в пределах каждой изразграниченных мод, т.е. мощность мод, Темоды, для которых она меньше заранее заданного порога, обьединяются с ближайшей соседней, наиболее мощной модой,В этой части алгоритма вычислительныйблок 7 производит считывание и суммирование значений, записанный в ячейках второго блока 9 памяти от адреса 6 до адреса6 +, подаваемых на первый адресный входблока 9, сравнение полученной суммы с порогом и в случае, если сумма меньше порога, граница 6 + стирается (так происходитдля всех 1=0,11-1). В результате некоторые значения иэ ряда 6 о, 616 у стираются и формируются окончательныезначения границ мод 6 Яо, 6 Я 6 Я, где1 - количество выделенных мод, При этомкод, соответствующий значению 6 Яо, естькод "нуль", а код, соответствующий значению 6 Я 1, есть К, т,е, это крайние левая иправая границы. соответствующие минимальному и максимальному значениям яркости элементов изображения.3, Расчетзначения Лдля равномерногоквантования по модам и предельного коэффициента резкости края.После того как определены границы6 Яо, 6 Я 1 6 Я "всех выделенных мод, вычислительный блок 7 производит расчет отношения размаха видеосигнала т.е. 2 ) кобщему числу выделенных мод:А=2 /1,Кроме того, рассчитывается предельный коэффициент резкости краяа = (1 о - 1 ф)/1 ф,где 1 о - номер моды на гистограмме, соответствующий обьекту;1 ф - номер моды на гистограмме, соответствующий фонуПодобный анализ гистограмм производится для каждой гистограммы, записаннойв блоке 9 памяти, при этом в ОЗУ вычислительного блока 7 формируются массйвцзначений Ь и а 1 (1.= О .,М), соответствующие каждой зоне укрупненного растра нателевизионном кадре,После завершения процесса анализагистограмм синхронизатор 10 выставляв5 10 15 на своем втором тактирующем выходе двоичный код "три", который поступает на синхронизирующий вход вычислительного блока 7.При получении двоичного кода "три" на свой синхрониэирующий вход вычислительный блок 7 последовательно выставляет на шестом информационном выходе коды от "нуля" до "М" и после выставления каждого такого кода генерирует на первом информационном выходе последовательность двоичных кодов от "нуля" до Й, при этом в случае, если генерируемый код Я удовлетворяет условию 6 Я Я 6 Я (здесь 1 - код,1.установленный на шестом информационном выходеблока 7), то одновременно с генерацией этого кода на первом информационном выходе блока 7 на четвертом информационном выходе этого блока 20 выставляется двоичный код, соответствующий значению Л 1, а на третьем информационном выходе - код а, Темп генерациийэтих кодов задается синхронизатором 10 посредством подачи синхронизирующих 25 сигналов со своего второго тактирующеговыхода на синхронизирующий вход вычислительного блока 7,Каждый из кодов от "нуля" до М поступает с шестого информационного выхода 30 блока 7 через коммутатор 18 на второй адресный вход первого блока 8 памяти и на третий управляющий вход детектора 15 края. Последовательность кодов от "ноля" до Й поступает с первого информационного 35 выхода блока 7 через коммутатор 3 на первый адресный вход блока 8 памяти, Одни" коды поступают с четвертого информационного выхода блока 7 на вход первого блока 8 памяти, а другие коды поступают с треть его информационного выхода блока 7 напервый управляющий вход детектора 15 края. Синхронно сменой кодов на первом адресном входе блока 8 памяти нэ его управляющем входе появляются импульсы 45 "Запись", поступающие с четвертого тактирующего выхода синхронизатора 10, и таким образом производится запись кодов соответственно в группу ячеек первого блока 8 памяти по адресам, определяемым 50 кодом на его втором адресном входе икодами от 6 Я .до 6 Я- 1 на первом адресном входе. Синхронно со сменой одов на третьем управляющем входе детектора 15 края на его втором управляющем входе 55 появляются импульсы "Запись", поступающие с третьего тактирующего выхода синхронизатора 10, Таким образом производится запись кода 1 в регистр с номером 1 детекМтора 15.10 20 30 укрупненного растра, поступающий черезкоммутатор 18 с выхода блока 17 формирования укрупненного растра, Этот же номер 40 Таким образом, после опйсанной процедуры записи первого блока 8 памяти и регистров детектора 15 края, в каждой группе ячеек блока 8, имеющих одну и ту же часть адреса ., определяемую кодом на втором адресном входе этого блока, находится таблица кодов, определяющих закон квантования по модам для элементов изображения с 1:й зоны укрупненного растра на телевизионном кадре, а в регистре с номером .детектора 15 края находится значение предельной резкости края для этих элементов изображения.После завершения процедуры записи первого блока 8 памяти и регистров детектора 15 края синхронизатор 10 выставляет на четвертом тактирующем выходе сигнал "Чтение", который поступает на управляющий вход блока 8, на первом управляющем выходе синхронизатора 10 высТавляется сигнал лог, "1", который поступает на управляющие входы коммутаторов 3 и 18 и переводит их в состояние, при котором информация с первых входов этих коммутаторов передается на их выходы, а вторые входы отключаются. После переключения коммутатора 3 двоичный М-разрядные коды, соответствующие яркостям элементов изображения, по,ступают с выхода АЦП 2 через первый коммутатор 3 на первый адресный вход первого блока 8 памяти, На втором адресном входе этого блока присутствует номер зоны зоны поступает и на третий управляющий вход детектора 15 края.Пусть текущий элемент изображения находится в-й зоне укрупненного растра и имеет яркость В, Тогда в текущий момент времени на первом и втором адресных входах блока 8 будут присутствовать соответственно коды К и , а на третьем управляющем входе детектора 15 - код , При этом произойдет чтение ячейки блока 8 с адресом, определяемым кодами Й и Е, и на выходе этого блока появится содержимое этой ячейки. Таким образом, при прохождении элемента изображения через первый блок 8 памяти этот элемент преобразуется по следующему правилу: если приходящий на первый адресный вход блока 8 элемент изображения, имеющий яркость й, принадлежит-й зоне на телевизионном кадре и попадает в границы 1-й моды, выделенной из гистограммы для 1:й зоны, то ему присваивается определенное значение. 50 55Итак, при прохождении иэображения через первый блок 8 памяти производится процедура равномерного квантования этого изображения по модам в соответствии со своими законами квантования для каждой зоны укрупненного растра.С выхода первого блока 8 памяти коды, соответствующие преобразованному изображению, поступают на вход медианного фильтра 12, Медианный фильтр 12 реализует удаление импульсных помех в строке изображения, которые могут быть ошибочно приняты эа обьекты,С выхода фильтра 12 коды, соответствующие преобразованному и отфильтрованному изображению, поступают на вход первого элемента 13 задержки, первый информационный вход детектора 15 края и первый информационный вход дискриминатора 16, При прохождении первого элемента 13 задержки каждый код, соответствующий яркости элемента изображения, задерживается на время, равное периоду синхроимпульсов, поступающих с первого тактирующего выхода синхронизатора 10 на синхронизирующий вход первого элемента 13 задержки,С выхода первого элемента 13 задержки коды изображения поступают на вход второго элемента 14 задержки, второй информационный вход детектора 15 края и второй информационный вход дискриминатора 16, Второй элемент 14 задержки работает аналогично первому и на его выходе присутствуют коды, задержанные на время одного синхроимпульса относительно входа этого элемента задержки,С выхода второго элемента 14 задержки коры элементов изображения поступают на третий информационный вход детектора 15 края и третий информационный вход дискриминатора 16,Таким образом, в каждый 1-й момент разложения (момент времени) исследуемого изображения на первом, втором и третьем информационных входах детектора 15 края и дискриминатора 16 присутствуют соответственно значения (ъ), 1(ъ), ф,), соответствующие трем последовательным элементам изображения по строке.С помощью дискриминатора 16 определяется, по какую сторону от края находится текущая точка строки иэображения ф) при условии, что в данной точке имеется резкий перепад яркости, превышающий значение а Дискриминатор 16 производит вычисление значения переменной а по формулеЕ сли а - 1, то отсчет ф) находится поправую сторону от границы, если а - О, то он расположен по левую сторону.С помощью детектора 15 края обнаруживаются резкие перепады яркости строки изображения на выходе медианного фильтра 12. Г 1 ри этом учитывается, выходной сигнал а дискриминатора 16, который поступает на второй (синхронизирующий) вход детектора 15, края, а также учитывается номер зоны укрупненного растра, в которой находится текущий элемент иэображения, Код , соответствующий номеру эоны, поступает на третий управляющий вход детектора 15 и определяет номер регистра, иэ которого производится выбор значения.Если а = О, то выходной сигнал детектора 15 края определяется следующим образом:,1, если Р(Ю-) - Ф)/Ь=а" /ф)-фИ)/:О, в противном случае,Если а = О, то выходной сигнал детектора 15 края определяется следующим образом:1, фсли Л(в) - 1(а)/Ь =У /1(1-) - Ф)/:О, в противном случае.Таким образом, в результате работы устройства будет выделены сегменты срок иэображения, концы которых соответствуют единичным значениям переменной Ьь Значения же переменной а указывают на то, является обнаруженная точка резкого перепада яркости началом нового сегмента или концом. В случае, если край не был 5 обнаружен детектором 15 края, значениепеременной а определяет возрастание или убывание яркости строки изображения относительно трех соседних точек, Вычисления в детекторе 15 и дискриминаторе 16 1 О производится одновременно. Формула изобретения Устройство для коррекции изображений обьектов по авт.св, М 1566388, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышенияточности устройства, в него введены блок формирования растра и третий и четвертый коммутаторы, информационный вход блока формирования растра соединен с первым 2 О выходом синхронизатора, а выход соединенс первыми информационными входами третьего и четвертого коммутаторов, вторые входы которых соединены соответственно с шестым и седьмым информационными вы ходами вычислительного блока, выходытретьего и четвертого коммутаторов соединены с вторым адресным входом второго блока памяти, выход третьего коммутатора соединен с третьим управляющим входом ЗО детектора, а управляющие входы третьего ичетвертого коммутаторов соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора,. Ткач ект ткина дакт город, ул. Гагарин роизводственно-издательский комбинат "Патент Заказ 2895ВНИИП Составитель А. Глото Техред М.Моргентал Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб;, 4/5