СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ВЫДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2016 года по МПК G06K9/46 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в составе специализированных и робототизированных системах с техническим зрением для выделения объектов наблюдения, позволяющее повысить точность и быстродействие определения параметров движения.

Известна полезная модель, относящаяся к области измерений трехмерных координат различных перемещающихся объектов, не являющихся статическими (изменяющих свое положение и пространственную конфигурацию во времени), состоящая из двух цифровых видеокамер, электронных вычислительных средств, включающих подсистему построения трехмерных моделей, система содержит не менее чем одно управляемое по цифровому интерфейсу устройство синхронизации кадров от видеокамер на основе их содержания, расположенное в зоне обзора видеокамер, электронные вычислительные средства содержат синхронизирующее вычислительное устройство, содержит систему управления устройством синхронизации кадров и автоматическую систему технического зрения для распознавания состояния устройства синхронизации кадров на основе их содержания [Патент на полезную модель РФ №119095, кл. G01B11/00. 2012].

Недостатком указанной модели является то, что для выделения перемещающегося в пространстве объекта изображения, поступающие с камер, при обработке на ЭВМ должны быть строго синхронизированы по времени, что накладывает серьезные ограничения на быстрое действие системы.

Наиболее близким к предлагаемому является система выделения контуров изображений объектов, содержащее датчик изображения и буферную память, введены элемент И, генератор, нейроматричный процессор (МК), АЦП, блок выделения кадрового и строчного импульсов (БВКСИ) и контроллер PCI шины, где точность обработки изображения достигается за счет введения в устройство высокопроизводительного микроконтроллера и использования алгоритма выделения контуров объекта изображения на основе нечеткой логики [Патент на изобретение РФ №2185659, кл. G06K 9/46, 2000].

Данное устройство не определяет пространственные параметры движущихся объектов.

Технической задачей устройства является создание стереоскопической системы определения параметров движения динамических объектов.

Поставленная задача решается посредством того, что в устройстве выделения подвижных объектов, содержащее 2 датчика изображения (ДИ1, ДИ2), введены элемент И, генератор, однокристальный микроконтроллер на архитектуре ARM (ОМК-ARM), АЦП, блок выделения кадрового и строчного импульсов (БВКСИ) и USB - контроллер, причем выходы датчиков изображения подключены к информационным входам АЦП и ко входам БВКСИ, первый выход которого соединен с первым входом элемента И и входом VP_VSYNC ОМК-ARM, а второй выход - со вторым входом элемента И и входом VP_HSYNC ОМК-ARM, выход которого соединен со входом синхронизации АЦП, выход генератора подключен к четвертому входу элемента И, чей третий вход соединен с выходом инициализации INIT ОМК-ARM, информационные выходы АЦП соединены через мультиплексор с информационными входами ОМК-ARM, а выходы готовности данных RDY АЦП - с управляющими входами VP_CLKIN1 и VP_CLKIN1 видеоинтерфейса ОМК-ARM.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема устройства для выделения динамических объектов.

Устройство выделения динамических объектов содержит два датчика изображения ДИ 1 и ДИ 2, АЦП 3 и АЦП 4, блок выделения кадрового и строчного импульсов (БВКСИ) 5, элемент И 6, генератор 7, однокристальный микроконтроллер на архитектуре ARM (ОМК-ARM) с USB - контроллером 8, мультиплексор 9, причем выходы датчиков изображения 1 и 2 подключены к информационным входам АЦП 3 и АЦП 4 соответственно и ко входу БВКСИ 5, первые выходы которых соединены с первым элемента И 6 и входом VP_VSYNC ОМК-ARM, а второй выход - со вторым входом элемента И и входом VP_HSYNC ОМК-ARM 8, выход которого соединен со входами синхронизации АЦП 3 и 4, выход генератора 7 подключен к четвертому входу элемента И 6, чей третий вход соединен с выходом инициализации INIT ОМК-ARM 8, информационные выходы АЦП 3 и 4 соединены через мультиплексор с видеоинтерфейсом (ВИ) ОМК-ARM 8, а выход готовности данных RDY АЦП 3 и 4 - с управляющими входами VP_CLKIN1 и VP_CLKIN1 видеоинтерфейса ОМК-ARM 8 соответственно, а USB - контроллер подключается к соответствующим входам-выходам для связи с ПК.

Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал от датчиков изображения ДИ 1 и ДИ 2 поступает на блок выделения кадрового и строчного импульсов 5 и аналого-цифровые преобразователи АЦП 3 и АЦП 4 соответственно. Как только блок выделения кадрового и строчного импульсов 5 выдает импульс начала кадра и импульс начала строки, на выходе элемента И 6 появятся синхронизирующие импульсы, формируемые генератором и поступающие на входы синхронизации аналого-цифровых преобразователей АЦП 3 и АЦП 4. АЦП преобразуют аналоговый видеосигнал в цифровой вид. Критерием оцифровки является получение 640 элементов изображения на каждую видеостроку. Так как длительность активной части видеостроки составляет 53 мкс, то на каждый образец отводится 80 нс (фиг.2).

По каждому импульсу аналого-цифровые преобразователи 3,4 осуществляют преобразование входного аналогового сигнала, получаемого от датчиков изображения ДИ 1 и ДИ 2, в параллельный цифровой код который передается с информационных выходов аналого-цифровых преобразователей АЦП 3 и АЦП 4 через мультиплексор на входы видеоинтерфейса ОМК-ARM 8. Далее через глобальную шину нейроматричного процессора информационный код передается в буферную память. Как только в БП запишутся первые 80 восьмибитных элемента изображений, параллельно с записью оставшейся части кадров в буферную память, ОМК-ARM 8 начнет выполнять алгоритм локализации динамических объектов, как только локализована первая область, ОМК-ARM осуществляет выделение внешнего контура объекта, после выделения контура запускает алгоритм идентификации и сопоставления. Как только идентичные точки, для которых находится параллакс, будут найдены, начнет работу алгоритм определения пространственных координат объекта изображения. После завершения работы алгоритма результат передается в БП, далее из буферной памяти через глобальную шину ОМК-ARM и USB-контроллер передаются в ПК.

Этапы обработки НМП включают:

- Локализация областей изображения.

- Идентификация динамического объекта.

- Определение пространственных координат динамических объектов.

Таким образом, разработанная стереоскопическая оптико-электронная система слежения осуществляет ввод полутонового изображения по двум каналам с разрешением 640х480, выделяет движущиеся объекты, определяет их пространственные координаты и позволяет вести наблюдение за несколькими динамическими объектами одновременно в реальном масштабе времени.

Изобретение относится к области автоматизированных систем видеонаблюдения. Техническим результатом является повышение точности и скорости выделения динамических объектов. Стереоскопическое устройство выделения движущихся объектов содержит: идентичные датчики изображения, аналого-цифровые преобразователи, блок выделения кадрового и строчных импульсов (БВКСИ) 5, элемент И 6, генератор тактовых импульсов 7, однокристальный микроконтроллер на архитектуре ARM (ОМК-ARM) с USB - контроллером 8 с буферной памятью (БП) и видеоинтерфейсом (ВИ), мультиплексор 9. Выделение движущихся объектов сводится к получению пространственных параметров движущегося объекта, размеры и конфигурация которого изменяются в процессе измерения, расположенного на сложном пространственном фоне, для чего необходима последовательная обработка, требующая оценки сигнала на каждом такте с учетом информации, поступающей в процессе наблюдения. После корректировки осуществляется передача данных в ЭВМ через USB - контроллер. 1 ил.

Устройство выделения контуров объекта изображения, содержащее два датчика изображения ДИ1 и ДИ2, два аналогово-цифровых преобразователя АЦП и АЦП, блок выделения кадрового и строчного импульсов БВКСИ, элемент И, генератор, блок управления, буферную память, однокристальный микроконтроллер на архитектуре ARM ОМК-ARM с USB - контроллером, мультиплексор, причем выходы датчиков изображения ДИ 1 и ДИ 2 подключены к информационным входам АЦП 1 и АЦП 2 соответственно и ко входу БВКСИ, первые выходы которых соединены с первым элемента И и входом VP_VSYNC ОМК-ARM, а второй выход - со вторым входом элемента И и входом VP_HSYNC ОМК-ARM, выход которого соединен со входами синхронизации АЦП 1 и АЦП 2, выход генератора подключен к четвертому входу элемента И, чей третий вход соединен с выходом инициализации INIT ОМК-ARM, информационные выходы АЦП 1 и 2 соединены через мультиплексор с видеоинтерфейсом ВИ ОМК-ARM, а выход готовности данных RDY АЦП 1 и АЦП 2- с управляющими входами VP_CLKIN1 и VP_CLKIN1 видеоинтерфейса ВИ ОМК-ARM соответственно, а USB - контроллер подключается к соответствующим входам-выходам для связи с ПК, отличающееся тем, что с целью выделения динамических объектов и определения координат их местоположения оно содержит два датчика изображения ДИ 1 и ДИ 2, способствующих получению пространственных параметров движущегося объекта, размеры и конфигурация которого изменяются в процессе измерения, расположенного на сложном пространственном фоне, однокристальный микроконтроллер на архитектуре ARM ОМК-ARM с USB - контроллером, осуществляющий вертикальную и горизонтальную обработку изображения, два аналогово-цифровых преобразователя АЦП 1 и АЦП 2, причем выходы датчиков изображения ДИ 1 и ДИ 2 и подключены к информационным входам АЦП 1 и АЦП 2 соответственно и ко входу БВКСИ, выход которого соединен со входами синхронизации АЦП 1 и АЦП 2, информационные выходы АЦП 1 и АЦП 2 соединены через мультиплексор с видеоинтерфейсом ВИ ОМК-ARM.