Устройство для определения рассогласования в телевизионной следящей системе Советский патент 1984 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к специали зированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в системах слежения за движущимися объектами, в промышленных работах и других областях техники. Известно устройство для определе ния рассогласования в телевизионной следящей системе, содержащее блок вычисления коррелядии, первый вход которого является информационным входом устройства, а второй вход через блок оперативной памяти объединен с информационным входом устройства, выход блока вычисления корреляции соединен с входом блока вычисления максимума корреляции lj . Однако у устройства недостаточная точность работы , обусловленная ошибкой рассогласования. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения рассогласования в телевизионной следящей системе, содержащее два блока оперативной памяти, коммутато блок вычисления корреляции,блок вычисления максимума корреляции и блок управления, причем первый вхОд первого блока оперативной памяти является.информационным входом устройства, второй вход первого блока памяти соединен с первым выходом блока управления, выход первого бло памяти соединен с первым входом коммутатора, выход которого соедине с первым входом второго блока опера тивной памяти, первый выход которог соединен с вторьм входом коммутатор а второй выход соединен с вторым входом блока вычисления корреляции, первый вход которого соединен с выходом первого блока оперативной памяти, выход блока вычисления корреляции соединен с входом блока вычисления максимума корреляции, выхо которого соединен с входом блока управления, выход которого является Информационным выходом устройства, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с BTopbiM входом коммутатора и вторым входом второго блока оперативной памяти 2j . Недостатком устройства является возможность накопления ошибки оцени вания координат отслеживаемого объе та, т.е. большая ошибка рассогласов ния. Цель изобретения-уменьшение ошибки рассогласования. Для достижения поставленной цели в устройство для определения рассогласования в телевизионной следящей системе, содержащее последовательно соединенные первый блок оперативной памяти, информационный вход которого является информационным входом устройства, первый коммутатор, второй блок оперативной памяти, блок вычисления корреляции, блок вьтисления максимума корреляции и блок управления, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого и второго блоков оперативной памяти, введены блок суммирования, блок вьщеления контура, блок определения координат и второй коммутатор, включенные последовательно, а также третий блок оперативной памяти, информационный вход которого объединен с информационным входом первого блока оперативной памяти, управляющий вход - с управляющим входом первого блока оперативной памяти, а выход подключен к второму входу первого KON iyTaTopa, -выход которого соединен с вторым входом блока вычисления корреляции и первым входом блока суммирования, пр,и этом третий, четвертый и пятый выходы блока управления подключены к вторым входам соответственно блока суммирования, блока вьщеления контура и блока определения координат, выход которого соединен с вторым входом блока управления, шестой выход которого подключен к второму входу второго коммутатора, выход которого является выходом устройства. На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для определения рассогласования в телевизионной следящей системе. - Устройство содержит первьй блок 1 оперативной памяти, вход которого является информационным входом устройства, третий блок 2 оперативной памяти, первьй коммутатор 3, второй блок 4 оперативной памяти, блок 5 вычисления коореляции, блок 6 вычисления максимума корреляции, блок 7 управления, блок 8 суммирования, блок 9 вьделения контура, блок 10 определения координат, второй коммутатор 11.

Блок 5 вычисления корреляции содержит умножитель 12, сумматор 13, регистр 14, блок 6 вычисления максимума корреляции содержит блок 15 вычитания, регистр 16, блок 7 управления содержит регистр 17, блок 18 адресных счетчиков и блок 19 формирования адреса, блок 8 суммирования содержит сумматор 20 и блок 21 памяти, блок 9 вьщеления контура содержит блок 22 памяти, коммутатор 23, регистр 24, регистр 25, арифметико-логический блок 26, арифметикологический блок 27, блок 28 памяти, блок 10 определения координат содержит сумматор 29, регистр 30, регистр 31, блоки 32 и 33 вычитания, регистры 34 и 35.

Весь период обработки информации Т можно разбить на два цикла: цикл корреляционной обработки Tj и цикл контурной обработки Т.Цикл контурной обработки можно разбить на три подцикла: подцикл суммирования изображений т(, подцикл вьщеления контура изображения объекта Т подцикл определения координат центр изображения объекта Т.

Рассмотрим цикл корреляционной обработки Т, (первьй и третий).

Блоки 1 и 2 оперативной памяти для увеличения быстродействия работают попеременно: во время записи входной информации в первьй блок 1 третий блок 2 работает в режиме считывания, и наоборот. В первьй блок 1 (или в третий блок 2) записывается текущая цифровая информация об объекте в виде матрицы с элементами А (i,i), где ij 1,2 М. Второй блок 4 оперативной памяти содержит память об эталонном изображении с элементами В (i,j ) где1,j 1 М, причем центр матрицы А (4,j ) является центром системы координат и в начальньй момент работы устройства центр изображения объекта совмещается с началом координат. В цикле корреляционной обработки эталон последовательно перемещается по полю изображения и сравнивается с различными участками изображения. Это сравнение происходит в блоке 5 вычисления корреляции и вычисляется величина ..

)

М -5ПЛ

где m - центр исследуемого участка изображения в первом блоке 1 (или в блоке 2).

В блоке 6 на регистре 16 фиксируется величина max D ( У , (Ч

которая является разрешением записи

jiupciTi rtUJiTicii rt iJctJi cmc rtJrtcn ciimi,n

регистр 17 таких координат Jf и jU в го D (у, 1) max D (у,|1). В кончто

це цикла корреляционной обработки (1) в соответствии со значениями Jj и (и в блоке 19 формируется адрес перезаписи нового эталона во второй блок 4 оперативной памяти. Новый эталон вырезается из матрицы текущего изображения, при этом JC и U принимаются за центр нового эталона. Таким образом, величины Jf и являются, фактически, рассогласованием &х иду в теревизионной следящей системе. Очевидно, что определение рассогласования будет осуществляться с некоторой ошибкой, зависящей от уровня шумов на входе устройства и от частоты дискретизации изображений. Причем с течением времени дисперсия оценки рассогласования будет возрастать. В данном устройстве предлагается периодическая корреляция ошибки путем вьделения контура изображения и определения по данному контуру координат его центра.

Пусть-пТ - период корреляции, где п целое число, выбираемое таким образом, чтобы за время пТ объект не изменил значительно своей конфигурации.

Рассмотрим цикл контурной обработки.

Подцикл суммирования изображений. За время Т в блоке 8 происходит суммирование эталона текущего цикла обработки с эталоном предьщущего цикла обработки. Такое сумм фование одинаковьк изображений объекта -необходимо для выцеления изображения объекта на фоне аддитивных помех для повышения отношения сигнал/шум.

Так, если число суммирований равно п ) то отношение сигнал/шум возрастает в пределе в -frT раз. Суммирование производится в сумматоре 20, а результат накопления хранится в блоке 21 памяти.

Подцикл вьделения контура изображения объекта Т - Элементы матрицы блока 21 памяти CkP считываются по строкам через коммутатор 23 на S11 регистр 24 и арифметико-логический блок 26, на котором вычисляются разности ; 1 (2) ,е+11(,,е 1 Аналогично вычисл ются разности между элементами матрицы блока 21 памя ти при считывании по столбцам ,,,el Матрицы разностей ACj.g иоу,. в блок 22 памяти, из записываются которого ерез коммутатор 23 разности uCjg илС считываются н регистр 24 и арифметико-логический блок 26. Арифметико- логический блок 26 работает как вычислитель, арифметическо-логический блок 27 - как коммутатор. В регистре 25 фиксиру порогается значение величины .Б,«4 с;р-йс5, где константа а выбирается в зависимости от отношения сигнал/шум. Информация из блока 22 памяти через коммутатор 23 и арифметическо логический блок 26, работающий в режиме коммутатора, подается на второй вход арифметическо-логического блока 27, а величина порога 5 с вьгхода регистра 25 на первый вход арифметическо-логического блока 27, который работает в режиме вычитания. В тате сравнения разностей Л.С g ЛС g и порога 8 элементы П (ц ) блока 28 памяти.изменяются согласно алгоритму при . 5 Ь если П (k,e) О и fl(,6 + 1) 0, то значения элементов П (k,6+1) изменяются на единичные, т.е. П (К,Е+1) 1, в других случаях. («, + 1) не изменяются, при г S если П (К,е) О и П (V+1,e) О, то П (k + 1,e) 1, в других случаях П (k+1,C) не изменяются . В результате выполнения алгоритма в блоке 28 памяти записывается инфор мация , соответствующая контуру изображения объекта, причем элементы памяти, соответствующие контуру, равны 1, остальные элементы равны О. Подцикл определения центра контура изображения Т, Информацию о контзфе объекта, хранящуюся в блоке 28 памяти, можно представить в виде квадратной матрицы размерностью ШН с единичными или нулевыми элементами. Вся матрица разбивается на четыре части двумя прямыми X и Y таким образом, чтобш количество единичных элементов в каждой части было равным. Пересечение прямых X и Y является центром изображения. Координаты этого центра (относительно центра матрицы) iv или принимаются как оценка рассогласования в телевизионной следящей системе. Новый эталонный сигнал вырезается относительно скорректированного центра изображения. Подцикл Т2 включает в себя следующие операции. Информация из блока, 28 памяти по столбцам считывается в сумматор 29, в регистр 30, заносится сумма элементов столбцов, находящихся правее прямой X, а в регистр 31 заносится сумма элементов столбцов, находящихся левее этой прямой. В блоке 32 вычитания вычисляется разность между числами, записанными в регистры 30 и 31, при перемещении прямой X параллельно самой себе. В регистре 34 фиксируется минимальная разность двух сравниваемых величин, которая является сигналом разрешения записи в регистр 35 координаты Лх. Аналогично определяется координата JLU . Полученные координаты лх и Mj принимаются за координаты центра объекта и подаются на блок 19 дли формирования адреса перезаписи нового эталона,причем новый эталон вырезается с з етом полученных координат &х и At. . Одновременно координаты л ч и &. ij подаются на выход устройства через второй коммутатор 11. Таким образом, в предлагаемом устройстве происходит периодическая корреляция ошибки, возникающая при смене эталонного изображения, с тем, чтобы эта ошибка не накапливалась. Корреляция ошибки производится следующим образом. После определения координат максимума корреляции из текущего кадра формируется новый эталонный сигнал. Эталонньй сигнал,полученньй в следующем цикле обработки, сзммируется с предьщущим. Эта процедура повторяется п раз. редполагается, что объект за это время изменяется незначительно.Сум7мирование эталонньпс сигналов позволяет повысить отношение сигнал/шум в предельном случае в -{rf по отношению к аддитивной помехе. Считается, что значения помехи в соседних кадрах не коррелированы. Процедура суммирования позволяет повысить отношение сигнал/шум также по отношению к другим объектам (аномальным помехам), так как при движении объекта фронты сигналов от мешающих объектов при суммировании увеличиваться не будут, тогда как фронты от отслеживаемого объекта 8 будут расти. Это обстоятельство позволяет эффективно применять поре говую обработку для вьделения контуров объекта и определения координат его центра. Предлагаемое устройство позволяет уменьшить ошибку рассогласования, и повысить точность слежения телевизионной следящей системы в условиях значительных помех, при этом ошибка оценивания координат с течением времени бесконечно не накапливается .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССОГЛАСОВАНИЯ В ТЕЛЕВИЗИОННОЙ ,СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЕ, содержащее последовательно соединенные первый блок оперативной памяти, информационный вход которого является информационным входом устройства, первый коммутатор, второй блок оперативной памяти, блок вычисления корреляции, блок вычисления максимума корреляции и блок управления, первьй и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого и второго блоков оперативной памяти, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения ошибки рассогласования, введены блок суммирования, блок вьщеления контура, блок определения координат и второй коммутатор, включенные.последовательно, а также третий блок оперативной памяти,информационный вход которого объединен с информационным входом первого блока оперативной памяти, управляющий вход. - с управляющим входом первого блока оперативной памяти, а выход подключен к второму входу первого коммутатора, выход которого соединен с вторым входом блока вычисления корреляции и первым входом блока суммирования, при этом тре(Л тий, четвертый и пятый выходы блока управления подключены к вторым входам соответственно блока суммирования, блока вьщеления контура и блока определения координат, выход которого соединен с вторым входом блока управления, шестой выход которого подо ключен к второму входу второго коммутатора, выход которого является 05 выходом устройства. ,