Устройство для определения величины линейного сдвига изображения Советский патент 1983 года по МПК H04N5/14 

т

h-CjlF

ю

О)

о

Изобретение относится к телевиде-v. нию, в частности к контролю качества изображення, предназначено .для определения величины линейного сдви га, вызвс:вшег.о смаз анализируемого изображения, и может быть использовано при анализе качества фотографических и телевизионных (ТВ) изображений. .: .

Известно устройство реализующее способ определения величиныглинейного слвига непосредственно по смазан Hoiyiy изображению, которое содержит последовательно соединенные датчик ТВ сигнала, ойуиествляющий сканирование изображения с измёреви ем оптической плотности (или яркос ; ти , спектрранализатрр одйомёрногчэ .сигнала и логический блок, определяющей величину сдвига по минимальной. частоте нулевых составляющих спектра, образующихся в соответствии с перёдаг точной характери.стикой смаза, вызванного равномерным прямолинейным движением объекта, относительно съемной; системы . .

(

где - передаточная характеристика смаза ;

(V - круговая частота; а - величина сдвига flj. . Недостатком данного устройства

является уменьшение .точности при малых значениях сдвига из-за влияния

шумов (.фотографических или тракта передачи сигИалов изображения7, макеирующих характерные минимумы в

Области высоких частот.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, реализующее известный способ оценки резкости, изображения, содержащее последовательно соединенные датчик ТВ сигнала,.производящий сканирование изображения с измерением оптической плотности,, коррелятор, определяющий одноглерную.: автокорреляционную функцию (АКФ) анализируемого изображения,

формирователь первой производной АКФ .и блок сравнения, который цо величине отклонения значений первой прбизводной от некоторых оптимальвых.значений оценивает резкость

изображения. Полученная оценка резкости фИксирует результат суммарного действия на изображение различных факторов (сдвиг, дефокусировка и др.), и в случае отсутствия других источников искажений, кроме сдвига/ OHia СЛУЖИТ оценкой величины сдвига нзобргсженИя {| 2 ,

Преимущество автокорреляционного анализа перед частотным в решении данней задачи состоит в учете спеИифического характера шумов зернистости фотоизображений, имеющих примерно равноэнергётический спектр в широкой полосе частот и соответ.ственно весьма малый интервал корреляции ( у современных фотоматериалов .- не более единиц| мкм, что 5 не приводит к искажению :формы ДКф . |при достижении на .практике величин разрешения оптических систем и систем анализа изображений, вызывая лишь добавку и дисперсии/ т.е. 0 к значению АКФ при нулевом аргументе. . .../

Недостатком .устройства является уменьшение точности при ограничеНИИ априорной инфррма:ции .об изображении и искажающем факторе, на основе которой и выбираются или определяются оптимальные значения. В случае отсутствия такой априорной информации работа устройства стано.вится невозможной.

Цель изобретения .-повышение точности определения величины линейного сдвига в условиях : существенного ограничения априорной, информации,

Указаннсхя цель достигается тем, что в устройстве, содержащем после довательно соединенные датчик ТВ сигнала и коррелятор, введены подключенные к выходу коррелятора после. довательно соединенные формирователь 0 второй; производной и селектор мак.-симумай;

Сущность предпол.агаемого изобретения состоит в следующем.

При сканировании двумерное поле 5 анализируемого изображения преобразуется в одномерный сигнал

i-i,u,...,f,

где М- число элементов/ р азложения. 40 Смаэ изображения, вызванный

линейным сдвигом на км элементов, достаточно точно описывается операцией сглаживания Xусреднения} по окрестности К |(П+ 1 элементов

Nма)---й-1 uct-e), (tj

Его

где D(-t) и V {-t - одномерные сиг налы исходного и сглаженного изображений.

ЕСЛИ исходное, изображение имеет одномерную . нормированную АКФ вида Rd), то АКФ сглаженного согласно (1) сигнала определится выражением

RcCc)--jRtrM: xV-i)v -

RCr- D-tRcC-ilj(2;

Начальный участок АКФ широкого класса ТВ и фотоизображений описывается экспонентной ехр .

При :двиге АКФ деформируется, происходит ее харак.терное упроще Ве на участке , Аналитическое выражение для второй конечной разности АКФ сглаженного сигнала имевТ ВИЯ Из вы ажений 3 следует, что при уэеличении t в интерйале . величинаД ЯсС У монотонно возрастает а при5 N мошэтрнно падает, т.е. вторая разность АКФ смазанного изображения (независимо от параметр Ь, характеризующего-индивидуальные свойства изображения) имеет положительный, причем единственный, максй%м области/ где АКФ исх ного изойражения описывается экспонейтной указанного вида. Аналогичная закономерность спра ведлива и для представления начального участка дкф экспонентной более общего вида ЯС&)еАр(-Ъ1С|а) fe70,. (4) Переходя от: дискретного к непреРЫВНС5МУ представлению сигнала, когд размер С1{анир1у1ощей апертуры стремя ся к нулю, число элементов разложен к бесконечности, а конечные разност к соответственным производным, вели чину линейного сдвига можно определить по значению аргумента, соответ ствуиадего максимуму второй произвол .ной АКФ аналйз1д уём6го изображения. На чертеже представлена структур ная электрическая схема устройству дйЯ определения линейного сдвига изображения.. Устрой.етво содержит датчик 1 ТВ сигнала, коррелятор 2, формирователь л второй производной и селектор 4 максимуму, анализируемое изоб ражение 5. Устройство работает следукхцим об . pasoMi .-,: ,-... . - . Анализируемое и зображение 5. с помощью датчика 1 ТВ «игнала построчно скандируется и преобразуется , в одномерной который :- поступает вкоррелятор 2, определя- ющий одномерную АКФ изображения. Подле лвойного дифференцирования в формирователе 3 сигная второй производной АКФ поступает на вход селе тора 4 максимума, где ло положению 4а симума второй про зво1Л1К й АКФ ( первого после перехода второй производ ной через ноль из облассти отрицательных значений определяется веян чина сдвига в направлении сканирования..) Экспериментальные измерения одно i мерных АКФ широкого класса изображений ;(текст, пейзгик, портреты средн.их планов, архитектурный скякёт,, аэрофотоснимки; с моделированием на сшецналиэнрованной ЭВМ смаза, вызванно го линейным сдвигом, подтвердили репрезентатнвность аппроксимации АКФ исходных (неискаженных) изображений выражением (4 ) с паоаметрами. лежашими в пределах а 0.45-1,0, - . в 0,05-0,5 и показали соответствие значения аргумента максимума в торой конечной разности АКФ смазанного изображения размеру областн усреднення К- (ГН- 1 элёментозр при моделиро вании сдвига на m элементов, т.е. возможность определения величины сдвига по смазанному с точHocTbio до элемента разложения. Интервал оцениваемых сЦЕВнгов соответствует протяженностн.экспонеяциального участка АКФ исходных изображений и составляет в зависимости от типа изображения от 1-20 до 1-150. элементов. Смаз, вызванный динейНым сдвиг гом изображения, является одним из Основных и часто встречающихся вк- . дов искажений при фотосъемке.Предла- гаемое устройство предназначается для использования при автома тиче ской классификации потока фотоснимков на два класса: -фотоснимки, не содержащие смаз поступающие далее на визуальное дешифрирование и анализ/ - . - смазанные Фотоснимки, которые: либо удаляются из процесса обработки если величина сдвига прёвыщает за-. данное значение, либо постуЬают для последующего восстановления различными методакш. Определяемая данн устройством величина Сдвига является Исходным данным для восстановления смазанного изображения, : Ца,1есообраэность Хотя бы частичной автоматизации сложного, многоступенчатого процесса обработки потока фотоизображений обусловлена резким увеличением .объема информации в виде изображений, поступающей с раз- личным систем дистанционного, исследования зеьшой поверхности t аэрофотографических и дох. ,Реализаш я ука . занной stone автоматической классификации позволит существенно сократить количество фотоснимкой, псхдлежащих визуальн(у анализу, тем Самым повысить эффективнсс1 ь и пропускную способность системы обработки в делом, а также освободить операторов от рутинной и малопроизводительной работы по анализу качества изображений .

S1019666®

Таким образом, применение предпо-. сить его точность в широком классе лагае иого изобретения для анализа изображений и уменьшить время обракачества изображения позволит повы- бртки изображений.