Телевизионное устройство для анализа изображений объектов Советский патент 1984 года по МПК H04N7/18 

ров объектов, при этом первый и второй выходы блока управляющих сигналов подключены соответственно к первому и второму управляющим входам блока определения номеров считанных объектов, второй, третий, пятьш и шестой выходы - соответственно к первому, второму, третьему ичетвертому управляющим входам блока определения номеров связанных объектов, пятый и седьмой выходы - соответственно к первому и второму управляющим входам блока определения параметров хорЯ при этом первая группу .выходов данных блока присвоения хордам номеров объектов соединена с группой входов данных блока определения номеров связанных объектов и с группой входов данньос блока определения номеров считанных объектов, а первая и вторая группы адресных выходов соединены соответственно с первой и второй груп группами адресньк входов блока определения параметров хорд, при этом первый, второй, третий и четвертый управляющие выходы первого вычислительного блока соединены соответственно с третьим управляющим входом блока определения номеров считанных объектов, с пятым управляющим входом блока определения номеров связанных объектов, с шестым управляющим входом блока присвоения хордам номеров объектов и с первым управляющим входом второго вычислительного блока, а первьш, второй, третий и четвертый управляющие входы первого вычислительного блока соединены с первыми управляющими выходами соответственно блока определения номеров считанных объектов, блока определения номеров связанных объектов, блока присвоения хордам номеров объектов и второго вычислительного блока, группа выходов счетчика строк подключена к первой группе входов данных первого вычислительного блока и к первой группе входов данных блока выделе.НИН участка растра, вторая группа входов данньгх которого соединена с первой группой -выходов данных второго вычислительного блока, при этом вторая группа входов данных первого вычислительного блока соединена с группой выходов данных блока определения номеров считанных объектов, третья группа входов данных - с группой выходов данных блока определения номеров связанньк объектов, четвертая и пятая группы входов данных - соответственно с первой и второй группой выходов блока определения параметров хорд, а шестая группа входов - с второй группой выходов данных блока присвоения хордам номеров объектов, группа выходов данных первого вычисоаительного блока подключена к группе входов данных второго вычислительного блока, вторая группа выходов данных и второй управляющий вход которого являются соответственно группой выходов данных и управляющим входом телевизионного устройства для анализа изображений объектов.

ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ, содержащее телевизионный датчик, синхронизатор, блок управляющих сигналов, счетчик номеров новых объектов, блок присвоения хордам номеров объектов, блок определения номеров связанных объектов и счетчик строк, при этом первый и второй выходы синхронизатора подключены соответственно к первому и второму входам синхронизации телевизионного датчика, третий и четвертый выходы - соответственно к первому и второму входам синхронизации блока управляюЕЦИХ сигналов, а пятый выход - к входу записи начального состояния счетчика номеров новых объектов, счетный вход которого соединен с первым выходом блока управляющих сигналов, а группа выходов подключена к группе входов данных блока присвоения хордам номеров объектов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности анализа, в него введены блок определения номеров считанных объектов. блок определения параметров хорд, блок выделения участка растра, дискриминатор видеосигнала и два вычислительных блока, при этом выход телевизионного датчика через дискриминатор видеосигнала соединен с первым управляющим входом блока управляющих сигналов, второй управляющий вход которого соединен с выходом блока выделения участка растра, первый, второй и третий входы синхронизации которого соединены соответственно с третьим, пятым и шестым выходами синхронизатора, третий и четвертый выходы синхронизатора соединены ответственно с первым ,и вторым входами синхронизации блока определения (Л параметров хорд, четвертый, седьмой и восьмой выходы - с первым, вторым и третьим входами синхронизации блока определения номеров связанных объектов, восьмой, шестой и пятый выходы - с первым, вторым и третьим входами синхронизации блока определения номеров считанных объектов, четвертый, седьмой и восьмой выходы 00 с первым, вторым и третьим входами со синхронизации блока присвоения хор4ib цам номеров объектов, третий и четвертый выходы - с первым и вторым входами синхронизации первого вычислительного блока, пятый выход - с входом синхронизации второго вычислительного блока и с входом установки в нуль счетчика строк, а щестой выход - со счетным входом счетчика строк, при этом первые пять выходов блока управляющих сигналов подключены к соответствующим управляющим входам блока присвоения хордам номе

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано в телевизионных системах анализа микрочастиц, измерения дефектов и в системах предупреждения столкновений.

Известно телевизионное устройство для анализа изображений объектов, содержащее последовательно соединенные телевизионньй датчик, дискриминатор видеосигнала, блок выделения участка растра и счетчик, а также синхронизатор, выход которого подключен к входам синхронизации телевизи2онного датчика и блока выделения

участка растра ll .

Однако данное устройство не позволяет определять параметры объектов

сложной формы.

Наиболее близким к предлагаемому является телевизионное устройство анализа изображений объектов, содержащее, телевизионный датчик,

синхронизатор, блок управляющих сигналов, счетчик номеров новых объектов,, блок присвоения хордам номеров объектов, блок определения номеров связанных объектов и счетчик строк. при этом первый и второй выходы синхронизатора подключены соответственно к первому и второму входам син хронизации телевизионного датчика, третий и четвертый, выходы - соответ-ственно к первому и второму входам синхронизации блока управляющих сигналов, а пятый выход - к входу записи начального состояния счетчика номеров новых объектов, счетный вход которого соединен с первым выходом блока управляющих сигналов, а группа выходов подключена к группе входов данных блока присвоения хордам номеров объектов 2j Поскольку данное.устройство не приписывает вычисленные параметры конкретным объектам, оно не способно вьщелить объект с характерными параметрами из группы наблюдаемых объектов, что снижает точность анализа изображений объектов. Цель изобретения - повышение точности анализа изображений объектов. Для достижения цели в телевизионное устройство для анализа изображений объектов, содержащее телевизионный датчик, синхронизатор, блок управляющих сигналов, счетчик номеров новых объектов, блок присвоения хордам номеров объектов, блок определения номеров связанных объектов и счетчик строк, при этом первый и второй выходы синхронизатора подклю ны соответственно к первому и второму входам синхронизации телевизионного датчика, третий и четвертый выходы- с ответственно к первому и второму вход синхронизации блока управляющих сиг налов, а пятый выход - к входу записи начального состояния счетчика номеров новых объектов, счетный вход которого соединен с первым вьосодом блока управляющих сигналов, а групп выходов подключена к группе входов данных блока присвоения хордам номеров объектов, введены блок определения номеров считанных объектов, блок определения параметров хорд, блок выделения участка растра, диск минатор видеосигнала и два вычислительных блока, при зтом выход телевизионного датчика через дискримина тор видеосигнала соединен с первым управляющим входом блока управляющи сигналов, второй управляющий вход которого соединен с выходом блока в деления участка растра, первый, вто рой и третий входы синхронизации ко торого соединены соответственно с третьим, пятым и шестым выходами синхронизатора, третий и четвертый выходы синхронизатора соединены соответственно с первым и вторым входами синхронизации блока определения параметров хорд, четвертый, седьмой и восьмой выходы - с первым, вторым и третьим входами синхронизации блока определения номеров связанных объектов, восьмой, шестой и пятый выходы - с первым, вторым и .третьим входами синхронизации блока определения номеров считанных объектов, четвертый, седьмой и восьмой выходы с первым, вторым и третьим входами синхронизации блока присвоения кордам номеров объектов, третий и четвертый выходы - с первым и вторым входами синхронизации первого вычислительного блока, пятьй выход с входом синхронизации второго вычислительного блока и с входом установки в нуль счетчика строк, а шестой выход - со счетным входом счетчика строк, при этом первые пять выходов блока управляющих сигналов подключены к соответствующим управляющим входам блока присвоения хордам номеров объектов, при этом первый и второй выходы блока управляющих сигналов подключены соответственно к первому и второму управляющим входам блока определения номеров считанных объектов, второй, третий, пятый и шестой выходы - соответственно к первому, второму, третьему и четвертому управлякшщм входам блока определения номеров связанных объектов, пятый и седьмой выходы - соответственно к первому и второму управляющим входам блока определения парамет- . ров хорд, при этом первая группа выходов данных блока присвоения хордам номеров объектов соединена с группой входов данных блока определения номеров связанных объектов и с группой входов данных блока определения номеров считанных объектов, а первая и вторая группы адресных выходов соединены соответственно с первой и второй группами адресных входов блока определения параметров хорд, при этом первый, второй, третий и четвертый управляющие выходы первого вычислительного блока соединены соответственно с третьим управляющим входом блока определения номеров считайных объектов, с пятым управляющим входом блока определения номеров связанных объектов, с шестым управляющим входом блока присвоения хордам номеров объектов и с первым управляю щим входом второго вьмислительного блока, а первый, второй, третий и четвертый управляющие входы первого вычислительного блока соединены с первыми управляющими выходами соотве ственно блока определения номеров считанных объектов, блока определени номеров связанных объектов, блока присвоения хордам номеров объектов и второго вычислительного блока, группа выходов счетчика строк подключена к первой группе входов данных первого вычислительного блока и к первой группе входов данных блока вьщеления участка растра, вторая группа входов данных которого соединена с первой группой выходов данных второго вь;1числительного блока, при этом вторая группа входов данных первого вычислительного блока соединена с группой выходов данных блока определения номеров считанных объектов, третья группа входов данных с группой выходов данных блока определения номеров Связанных объектов, четвертая и пятая группы входов данных - соответственно с первой и второй группой выходов блока определения параметров хорд, а шестая группа входов - с второй группой выходов данных блока присвоения хордам номеров объектов, группа выходов данных первого вычислительного блока подключена к группе входов данных второго вычислительного блока, вторая группа выходов данных и второй управлякмций вход которого являются соответственно группой выходов данных и управляющим входом телевизионного устройства для анализа изображений объектов.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Телевизионное устройство для анализа изображений объектов содержит телевизионный датчик 1, выход которого через дискриминатор 2 видеосигнала соединен с управляющим входом 3 блока 4 управляющих сигналов, управляющий вход 5 которого соединен с выходом блока 6 выделения участка растра. Синхронизатор 7 соединен своими двумя выходами с входами телевизионного датчика 1, выходами 8 и 9 с входами синхронизации блока 4 управляющих сигналов, а выходом 10-с входом записи начального состояния счетчика 11 номеров новых объектов, счетный вход которого соединен с выходом 12 блока 4 управляющих сигналов, а группа выходов 13 подключена к группе входов данных блока 14 присвоения хордам номеров объектов. Выходы 8, 10 и 15 синхронизатора 7 соединены с входами синхронизации блока6 выделения участка растра, выходы 9,16 и 17 соединены соответст.венно с тремя входами синхронизации блока 14 присвоения хордам номеров объектов, выходы 8 и 9 соединены соответственно с входами синхронизации блока 18 определения параметров хорд, выходы 9, 16 и17 - с тремя входами синхронизации блока 19 определения номеров связанных объектов, выходы 17, 15 и 10 - с тремя входами синхронизации блока 20 определения номеров считанных объектов, выходы 8 и 9 - с двумя входами синхронизации первого вычислительного блока 21, выход 10 - с входом синхронизации второго вьгчислительного блока 22 и с входом установки в нуль счетчика 23 строк, а вькод 15 соединен со счетным входом счетчика 23

строк. I

Выходы 12, 24-27 блока 4 управляющих сигналов соединены с соответствующими управляющими входами блока 14 присвоения хордам номеров объектов, выходы 12 и 24 подключены к соответствуняцим управляющим входам блока 20 определения номеров считанных объектов, а выходы 24, 25, 27 и 28 -.соответственно к управляюищм входам блока 19 определения номеров связанных объектов, выходы 27 и 29 соответственно к управляющим входам блока 18 определения параметров хорд Группа 30 выходов данных блока 14 присвоения хордам номеров объектов сое;динена с группой входов данных блока 20 определения номеров считанных объектов и с группой входов данных блока 19 определения номеров связанньк объектов, а первая и вторая группы 31 и 32 адресных выходов соединены с соответствующими группами адресных входов блока 18 определения параметров хорд.

Выходы 33-36 первого вычислительного блока 21 соединены с соответтвующими входами блока 20 определеия номеров считанных объектов, блока 19 определения номеров связанных j бъектов, блока 14 присвоения хордам номеров объектов и второго вычислительного блока 22, при этом управяющие выходы 37-40 перечисленных локов подключены к. соответствующим ю управляющим входам первого вычислительного блока 21. Управляющий вькод 41 блока 14 присвоения хордам номеов объектов соединен с управляющим входом блока 18 определения парамет- 5 ров хорд. Группа 42 выходов счетчика 23 строк соединена с соответствующими группами входов данных первого вычислительного блока 21 и блока 6. вьщеления участка растра. Группа 43 20 выходов данных блока 20 определения ноеров считанных объектов, группа 44 выходов данных блока 19 определения омеров связанных объектов, группы 45 и 46 выходов данных блока 18 оп- 25 ределения параметров хорд и группа 47 выходов данных блока 14 присвоения хордам номеров объектов подключены к соответствующим группам вхоов данных первого вычислительного зо блока 21, группа 48 выходов данных которого заведена на группу входов анных второго вычислительного блока , 22, группа 49 выходов данных которого соединена с группой входов данных 35 блока 6 вьщеления участка растра. Группа 50 выходов данных и управляющий вход 51 второго вычислительного блока 22 являются соответственно выходами данных и управляющим входом 40 телевизионного утсройства для анализа изображений объектов.

Устройство работает следующим образом.

Телевизионный датчик 1 производит 45 разложение изображений объектов, проектируемых на его фоточувствительный слой, путем построчного сканирования. Видеосигнал, несущий информацию о считываемой строке, с выхода теле- 50 визионного датчика 1 поступает на вход дискриминатора 2 видеосигнала, на выходе которого при наличии изображения объекта на считываемой строке формируется импульс хорды изображе- 55 ния объекта. Под хордой изображения объекта будем понимать отрезок строки ТВ-растра, заключенный между границами считываемого изображения объекта. Импульсы хорд поступают с выхода дискриминатора 2 видеосигнала на вход 3 блока 4 управляющих сигналов, который производит сравнение импульсов хорд двух соседних строк и вьграбатывает сигналы, управляющие работой других блоков.

Блок 14 присвоения хордам номеров объектов присваивает каждой хорде считываемой строки номер объекта, к которому она относится, что заключается в запоминании номеров объектов в порядке расположения их хорд на строку, при этом хорде со считываемой строки присваивается номер объекта, который имеет совпадающая с ней хорда предьщущей строки. Следует указать, что, когда говорится о совпадении хорд, то под этим подразумевается совпадение импульсов хорд изображений объектов считываемо строки и предьщущей строки, задержал ной на время строчной развертки. Если хорда считываемой строки не совпадает ни с одной хордой предьздущей строки, то этой хорде присваивается код нового объекта, поступающий на вход блока 14 присвоения хордам номер.ов объектов с группы выходов 13 счетчика 11 номеров новых объектов. При считывании изображения сложного объекта ветви его, направленные к началу кадровой развертки, воспринимаются как отдельные объекты и им присваиваются собственные имена. По мере считывания они объединяются один с другим. Хорде, объединяющей такие объекты, присваивается номер первого по строке из объединяемых объектов предьщущей строки Объединяемые объекты называются связанными.

Номера связанных объектов определются в блоке 19 определения номеров связанных объектов и запоминаются в порядке следования связанных хорд на предьщущей строке. Каждая связанная группа отделяется от последующей ячейкой памяти, в которую записывается О, при этом определяется,не полная связанность объектов, а частичная, полученная в результате ана лизахорд одной строки. Счетчик 11 номеров новых объектов устанавливается в единичное состояние кадровыми гасящими импульсами, поступающими на вход записи начального сое9

тояния с выхода 10 синхронизатора 7 Код нового объекта на выходах 13 меняется после прихода на счетный вход счетчика 11 номеров новых объектов импульса нового объекта с выходов 12 блока 4 управляющих сигналов.

Блок 18 определения параметров хорд определяет координаты начала и конца ка:ждой хорды считываемой строки и запоминает их в порядке расположения хорд. Блок 20 определения номеров считанных объектов выявляет и запоминает номера объектов, считывание которых закончилось на предыдущей строке.

Принцип выявления считанных объектов заключается в определении номеров объектов, хорды которых отсутствуют на считываемой, но имеются на предыдущей строке. Следует отметить, что когда говорится о считанном объекте, то имеется в виду отдельный объект или ветвь объекта, которой присвоен свой номер. Первый вычислительный блок 21 определяет и запоминает параметры объектов и признаки их связанности, последовательн анализируя данные каждой телевизионной строки, при этом вычисляются площадь изображения объекта, максимальные и минимальные граничные координаты, количество ветвей W и определяется номер базового объекта G. Из двух связанных объектов один считается базовым, а другой - его ветвью. Названия эти условные и могут присваиваться только связанным объектам произвольно, но ветвь може

относиться только к одному базовому объекту.

В первом вычислительном блоке 21 во время прямого хода строчной развертки осуществляется обработка данных предьщущей строки, при этом на его входы данных поступают следующие коды: номер считанной строки, поступающий с группы 42 выходов счетчика 23 строк; номер считанного объекта, поступающий с группы 43 выходов блока 20 определения номеров считанных объектов; номера связанных объектов, поступающие с группы 44 выходов блока 19 определения номеров связанных объектов; координаты начала и конца хорд считываемой строки, поступающие соответственно с групп 45 и 46 выходов блока 18

8341110

определения параметров хорд; номера объектов, присвоенные хордам считанной строки, поступающие с группы 47 выходов блока 14 присвоения хордам 5 номеров объектов.

Наличие информации на группах 45-47 выходов данных блока 18 определения параметров хорд и блока 14 присвоения хордам номеров объектов

0 устанавливается по сигналам., поступающим в первый вычислительный блок 21 с управляющего выхода 39 блока 14 присвоения хордам номеров объектов. Наличие информации на группе

5 44 выходов данных блока 19 определения номеров связанных объектов устанавливается по сигналам, поступающим с его управляющего выхода 38. Управление подачей данных в первый

0 вычислительный блок 21 из перечисленных выше блоков осуществляется импульсами, поступающими с выходов 35, 33 и 34 первого вычислительного блока 21 на управляющие входы

5 блока 14 присвоения хордам номеров объектов, блока 20 определения номеров считанных объектов и блока 19 011ределения номеров связанных объектов. При наличии считанного объ0 екта, но не обработанного вторым вычислительным блоком 22, на выходе блока 20 определения номеров считан.ных объектов появляется сигнал. При наличии этого сигнала по запросу с управляющего выхода 40 второго вычислительного блока 22 осуществляется перепись данных считанного объекта с группы 48 выходов первого вычислит«шьного блока 21 в второй выQ числительный блок 22, при этом переписывается номер считанного объекта, его параметры и признаки его связанности с другими объектами. На время переписи по сигналу с выхода 36

первого вычислительного блока 21

прекращаются вычислительные операции во втором вычислительном блоке 22. Если после прихода кадрового гасящего импульса на вход синхронизации

0 второго вычислительного блока 22 по запросу этого блока не осуществляется перепись данных из первого вычислительного блока 21, то это означа- .

ет, что закончена вьщача данных о 5 всех изображениях объектов телевизионного кадра. Второй вычислительный блок 22 определяет совокупные параметры изображений каждой связанной

11

группы объектов, которая в дальнейшем рассматривается как один объект.

Блок 6 выделения участка растра вьщеляет участок телевизионного кадр ограниченный прямоугольной рамкой, стороны которой совпадают с направлением строчной и кадровой разверток Границы прямоугольной рамки формируются э результате сравнения кодов координат этой рамки, поступающих с группы 49 выходов второго вычислительного блока 22, и текущих координат развертки, а именно номера считываемой строки, код которой поступает с группы 42 выходов счетчика 23 строк, и кода номера элемента строки, считываемого в данный момент формируемого в блоке 6 выделения участка растра. ИмпуЛьсы ограничения растра с выхода этого блока 6 поступают на управляющий вход 5 блока 4 управляюЕЦИх сигналов. Счетчик 23 строк устанавливается в нуль кадровыми гасящими импульсами, поступающими на соответствующий вход с выхода 10 синхронизатора 7, а смена его кода осуществляется строчными гасящими импульсами, поступающими на его счетный вход с выхода 15 синхронизатора 7.

Синхронизатор 7 формирует кадровы гасящие импульсы на выходе 10, строчные гасящие импульсы на выходе 15, тактовые импульсы начала строки на выходе 9, тактовые импуЛьсы начала строчного гасящего импульса на выход 16, отрицательные тактовые импульсы строки на выходе 8, тактовые импульсы строчного гасящего импульса на выходе 17.

Блок 4 управляющих сигналов формирует на своих выходах 12,24-29 сигналы управления, которые поступают на счетчик 11 и блоки 14, 1820. Блок 14 присвоения хордам номеров объектов выдает на группу 30 рыходов либо код номера нового объекта, либо код хорды предьздущей строки. На группах 31 и 32 выходов образуются коды адресов, которые используются в блоке 18 определения параметров хорд после поступления сигнала управления с выхода 41.

Объединение связанной группы объектов в один объект основано на анаi1112

ллзе значений признаков связности W и G каждого объекта. Полученные данные запоминаются в ячейках памяти второго вычислительного блока 22. Возможны четыре варианта вычисления:

q) , объект N не имеет ветвей и является базовым, поэтому параметры данного объекта запоминаются ;

5)W О, G О - объект N не имеет ветвей, но сам является ветвью объекта номера С, поэтому параметры этого объекта N объединяются с параметрами объекта G или, если в ячейках памяти,отведенных для объекта С , нет еще данных, просто записываются в эти ячейки, а количество ветвей объекта G уменьшается на единицу;

6), G 0- объект имеет ветви и является базовым, поэтому его параметры запоминаются в отведенных для него ячейках памяти или объединяются с предварительно записанными в эти ячейки параметрами ветвей этого объекта;

1) W)0, GfO- объект N имеет ветви и сам является ветвью объекта G, поэтому параметры этого объекта или записываются в -ячейки, отведенные для данного объекта N, или объединяются с предварительно записанными параметрами его ветвей. В процессе дальнейшего анализа количество ветвей W базовых объектов уменьшается. Если W объекта N становится равным О, то от. варианта & осуществляется переход к варианту О , а от варианта 1 - к S ,

Результаты анализа и селекции изображений объектов выдаются на группу 50 выходов по команде, поступающей на управляющий вход 51.

Таким образом, появляется возможность без вмешательства оператора в реальном масштабе времени проводить анализ совокупности сложных подвижных и неподвижных объектов, меняющих со временем свои размеры. Увеличение числа анализируемых параметров повышает точность анализа, в том числе и селекции изображений объектов, что выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа.