УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ Российский патент 2005 года по МПК G06K9/46 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения роботов для ввода и обработки изображения.

Известно устройство для считывания контуров изображений объектов (АС №1688265 СССР, кл. G 06 К 9/46, 1991 г., Бюл. №40), содержащее датчик изображения, пороговый элемент, первый одновибратор, второй одновибратор, первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый блок памяти, элемент ИЛИ, формирователь сигнала разрешения, второй счетчик, блок управления, буферную память и счетчик.

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие и невысокая точность выделения контуров изображений объектов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство выделения контуров изображений объектов (патент Российской Федерации №2185659, кл. G 06 К 9/46, 2002 г., Бюл. №20), содержащее датчик изображения, буферную память, элемент И, генератор, нейроматричный процессор, аналого-цифровой преобразователь, блок выделения кадрового и строчного импульсов и контроллер. Видеосигнал от датчика изображения поступает на блок выделения кадрового и строчного импульсов и аналого-цифровой преобразователь. Далее с помощью блока выделения кадрового и строчного импульсов, нейроматричного процессора и генератора на выходе элемента И появляются синхронизирующие импульсы, поступающие на вход синхронизации аналого-цифрового преобразователя. По каждому синхронизирующему импульсу аналого-цифровой преобразователь осуществляет преобразование входного аналогового сигнала в восьмибитный параллельный информационный код, который затем через нейроматричный процессор поступает в буферную память. Далее нейроматричный процессор осуществляет обработку изображения по алгоритму выделения контуров объекта изображения, после этого в буферной памяти сформируется бинарный контур изображений объектов. Затем контроллер PCI шины переписывает полученные контуры изображений объектов через PCI шину в память ЭВМ.

Недостатком этого устройства является невысокая скорость обработки изображения и большая аппаратная избыточность.

Технической задачей устройства является повышение скорости обработки изображения и устранение аппаратной избыточности.

Техническая задача решается тем, что в устройство выделения контуров объекта изображения, содержащее датчик изображения, блок выделения кадрового и строчного импульсов, генератор, аналого-цифровой преобразователь, введены цифровой сигнальный процессор и блок управления исполнительными механизмами робота, причем выход датчика изображения подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя и ко входу блока выделения кадрового и строчного импульсов, первый выход кадрового импульса которого соединен со вторым входом прерываний цифрового сигнального процессора, а второй выход строчного импульса - с третьим входом прерываний цифрового сигнального процессора, выход генератора подключен ко входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя и первому входу прерываний цифрового сигнального процессора, информационные выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с группой входов параллельного коммуникационного интерфейса цифрового сигнального процессора, чья группа выходов параллельного коммуникационного интерфейса подключена к информационным входам блока управления исполнительными механизмами робота.

На чертеже представлена структурная схема устройства для обработки изображения.

Устройство обработки изображения содержит датчик изображения 1, блок выделения кадрового и строчного импульсов 2, генератор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, цифровой сигнальный процессор 5, блок управления исполнительными механизмами робота 6, причем выход датчика изображения 1 подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя 4 и ко входу блока выделения кадрового и строчного импульсов 2, первый выход кадрового импульса которого соединен со вторым входом прерываний цифрового сигнального процессора 5, а второй выход строчного импульса - с третьим входом прерываний цифрового сигнального процессора 5, выход генератора 3 подключен ко входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя 4 и первому входу прерываний цифрового сигнального процессора 5, информационные выходы аналого-цифрового преобразователя 4 соединены с группой входов параллельного коммуникационного интерфейса цифрового сигнального процессора 5, чья группа выходов параллельного коммуникационного интерфейса подключена к информационным входам блока управления исполнительными механизмами робота 6.

Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал от датчика изображения 1 поступает на блок выделения кадрового и строчного импульсов 2 и аналого-цифровой преобразователь 4. Процесс ввода видеоизображения инициализируется началом нечетного полукадра. Кадровый импульс с первого выхода кадрового импульса блока выделения кадрового и строчного импульсов 2 поступает на второй вход цифрового сигнального процессора 5, являющийся входом прерывания, а строчный импульс со второго выхода строчного импульса блока выделения кадрового и строчного импульсов 2 поступает на третий вход цифрового сигнального процессора 5, также являющийся входом прерывания. Синхронизирующие импульсы, формируемые генератором 3, поступают на вход синхронизации аналого-цифрового преобразователя 4 и на первый вход цифрового сигнального процессора 5, являющийся входом прерывания. Цифровой сигнальный процессор 5 осуществляет программную обработку полученных прерываний от первого, второго и третьего входов, заключающуюся в следующем: синхронизация начала кадрового импульса с началом строчного импульса, задержка синхроимпульса, формируемого генератором 3, на два такта, за которые аналого-цифровой преобразователь 4 оцифровывает входной видеосигнал. Оцифровка входного видеосигнала осуществляется по каждому положительному синхроимпульсу генератора 3. После окончания программной обработки прерываний цифровой сигнальный процессор 5 принимает байт данных от аналого-цифрового преобразователя 4 во внутренний регистр URDATA[7..0] параллельного коммуникационного интерфейса цифрового сигнального процессора 5. Далее байт данных в режиме прямого доступа через расширенный внутренний DMA-контроллер цифрового сигнального процессора 5 передается во внутреннюю память данных цифрового сигнального процессора 5. Вплоть до 24 строчного импульса цифровой сигнальный процессор 5 выполняет операции по обработке предыдущего кадра видеоизображения. Начиная с 24 строки видеоизображения, цифровой сигнальный процессор 5 последовательно считывает значение яркости каждого элемента в строке и производит вычисления согласно алгоритму предварительной обработки изображения, состоящему из следующих основных процедур, таких как: повышение яркости и контрастности изображения, перевод полутонового изображения в двухградационное, выделение контуров, выделение объектов, определение положения объектов. Полученные в результате работы алгоритма данные через внутренний регистр UXDATA[7..0] параллельного коммуникационного интерфейса цифрового сигнального процессора 5 передаются на информационные входы блока управления исполнительными механизмами робота 6, который параллельно с работой программы обработки изображения осуществляет прокладку траектории перемещения робота, выбор необходимой команды и формирование управляющих сигналов.

Таким образом, предложенное решение позволяет увеличить скорость обработки изображения и избежать аппаратной избыточности за счет введения в устройство высокопроизводительного цифрового сигнального процессора, блока управления исполнительными механизмами робота и использования эффективного алгоритма обработки изображения.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения роботов для ввода и обработки изображения. Его применение позволяет получить технический результат в виде повышения скорости обработки изображения и устранения аппаратной избыточности. Этот результат достигается благодаря тому, что в устройство, содержащее датчик изображения, блок выделения кадрового и строчного импульса, генератор, аналого-цифровой преобразователь, введены цифровой сигнальный процессор и блок управления исполнительными механизмами робота. Цифровой сигнальный процессор осуществляет обработку изображения, заключающуюся в повышении яркости и контрастности изображения, переводе полутонового изображения в двухградационное, выделении контуров, выделении объектов, определение положения объектов. На основании полученных данных блок управления исполнительными механизмами робота осуществляет прокладку траектории перемещения робота, выбор необходимой команды и формирование управляющих сигналов. 1 ил.

Устройство для обработки изображений, содержащее датчик изображения, блок выделения кадрового и строчного импульсов, генератор, аналого-цифровой преобразователь,отличающееся тем, что в устройство введены цифровой сигнальный процессор и блок управления исполнительными механизмами робота, причем выход датчика изображения подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя и ко входу блока выделения кадрового и строчного импульсов, первый выход кадрового импульса которого соединен со вторым входом прерываний цифрового сигнального процессора, а второй выход строчного импульса - с третьим входом прерываний цифрового сигнального процессора, выход генератора подключен ко входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя и первому входу прерываний цифрового сигнального процессора, информационные выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с группой входов параллельного коммуникационного интерфейса цифрового сигнального процессора, чья группа выходов параллельного коммуникационного интерфейса подключена к информационным входам блока управления исполнительными механизмами робота.