Статистический анализатор изображений Советский патент 1985 года по МПК G06G9/00 

Изобретение относится к технической кибернетике, в частности к устройствам автоматической сегментации изображений, и может быть использовано при выделении в изображениях областей с различными статическими свойствами.

Цель изобретения - сокращение времени анализа изображений.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого анализатора.

Устройство состоит из Первого источника 1 света, коллиматора 2, рассеивателя 3, полупрозрачного зеркала 4, линзы 5, транспаранта 6 (с записью анализируемого изображения), первого диска 7 Нипкова (с отверстиями), расположенного непосредственно за транспарантом 6, зеркала 8, механического вала 9, электропривода 10, центрального фотодатчика 1 1, расположенного на оптической оси устройства в фокальной плоскости 12 линзы 5, усилителя 13 сигналов фотодатчика 1 1, управляющего яркостью источника I света, набора периферийных фотодатчиков 14, радиально расположенных относительно оптической оси устройства в фокальной плоскости 12 линзы 5, сумматора 15, усилителя 16 сигналов периферийных фотодатчиков, второго источника 17 света, второго диска 18 Нипкова (с отверстиями), расположенного за источником 17 света, диафрагмы 19, видеокамеры 20 и видеоконтрольного блока 21.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника 1 через коллиматор 2 поступает на рассеиватель 3, расположенный в фокальной плоскости линзы 5, создающей с помощью полупрозрачного зеркала 4 параллельный пучок лучей от каждой точки рассеивателя 3. Вследствие этого транспарант 6, на котором записано анализируемое изображение, освещается диффузным светом. Непосредственно за транспарантом 6 в оптическую схему устройства введен вращающийся диск 7 Нипкова с квадратными отверстиями, расположенными по спирали. Размер отверстий в диске устанавливается таким, чтобы значение вычисляемой в этом окне автокорреляционной функции было статистически значимым.

В статистическом состоянии световой поток проходит через транспарант 6, отверстие диска 7 и, отражаясь от зеркала 8, снова проходит через отверстие диска 7 и транспарант 6. Так как транспарант 6 освещается диффузным светом, то световые лучи, прощедщие через каждую точку транспаранта 6, идут в различных направлениях. После отражения от зеркала 8 и прохождения через отверстие диска 7 лучи, параллельные оптической оси устройства, попадут в те же точки транспаранта 6, из которых они вышли. Лучи, которые идут под углом к оптической оси, попадут в другие точки транспаранта 6, сдвинутые относительно исходных точек транспаранта. Величина

сдвига тем больще, чем больще угол, под которым идут лучи.

Таким образом, формируется сдвиг участка изображения, выделенного отверстием диска 7. Лучи, прошедщие в обратном направлении транспаранта 6, параллельные оптической оси и соответствующие нулевому сдвигу, фиксируются линзой 5 в плоскости 12 на оптической оси устройства. Отраженные от зерканала 8 и прощедщие через отверстие диска 7 и транспаранта 6 наклонные лучи фокусируются линзой 5 в плоскости 12 в различных точках. В результате в плоскости 12 формируется автокорреляционная функция участка изображения, .выделенного отверстием диска 7. Максимум функции автокорреляции, соответствующий нулевому сдвигу, находится всегда в центре (на оптической оси) независимо от положения отверстия диска 7. Удаление точек автокорреляционной функции от оптической оси пропорционально сдвигу.

Диск 7 на валу 9 приводится во вращение электроприводом 10. В результате этого отверстия диска перемещаются по полю изображения, записанного на транспаранте, выделяя поочередно участки анализируемого изображения. Следовательно, при вращении диска автокорреляционная функция будет изменяться. В центре фокальной плоскости 12 линзы 5 расположен фотодатчик 11, сигнал от которого усиливается, преобразовывается в усилителе 13 и управляет интенсивностью излучения источника I света (оптического коррелятора) таким образом, чтобы освещенность в центре автокорреляционной функции была постоянной. Этим обеспечивается нормировка автокорреляционной функции на энергию изображения в отверстии, которая равна значению автокорреляционной функции в нуле.

Следовательно, значение автокорреляционной функции в нуле будет постоянным, независимым от оптической плотности выделяемого отверстием участка изображения или от оптической плотности транспарантов при их смене.

Для оценки щирины автокорреляционной функции в фокальную плоскость 12 введен набор фотодатчиков 14, радиально расположенных относительно оптической оси устройства. Удаление каждого датчика от оптической оси может изменяться и устанавливаться по минимально возможной для данного класса анализируемых изображений щирине автокорреляционной функции. Сигнал от каждого из датчиков 14 поступает на сумматор 15, суммарный сигнал с которого усиливается усилителем 16. Суммирование сигналов от радиально расположенных датчиков 14 позволяет усреднять возможные флуктуации и асимметрию автокорреляционной функции в различных направлениях и оценивать ее ширину, которая пропорциональна сигналу на выходе сумматора 15. Таким образом, при движении отверстий диска 7 по строкам изображения в плоскости 12 формируется непрерывно изменяющаяся автокорреляционная функция. Значение автокорреляционной функции на оптической оси постоянно, а ее ширина определяется статистическими свойствами анализируемого в данный момент участка изображения. Чем больше нормированная ширина автокорреляционной функции, тем больше освешенность в месте расположенная фотодатчиков 14 и тем больше сигнал на выходе сумматора 15. Значению этого сигнала в каждый момент времени соответствует признак выделенного участка изображения. Следовательно, непрерывному перемещению отверстий диска 7 по полю изображения соответствует непрерывный сигнал на выходе сумматора 15, значение которого в каждый момент времени соответствует признакам последовательно выделяемых участков. Для преобразования непрерывно меняющегося во времени сигнала в двумерное поле признаков в устройстве используется второй диск 18 Нипкова, установленный на том же валу 9, что и диск 7. Размер отверстий диска 18 существенно отличается от размера отверстий диска 7 и равен расстоянию между строками. Оба диска синх ронно врашаются электроприводом 10. Отверстия диска 18 освещаются источником 17 света, на который поступает усиленный сигнал с сумматора 15. За диском 18 расположены видеокамера 20, на фотокатоде которой формируется изображение двумерного по ля признаков, и диафрагма 19, ограничивающая поле изображения так, чтобы в каждый момент времени в поле изображения находится только одно отверстие диска 18, так как оба диска движутся синхронно и синфазно, то центры отверстий дисков 7 и l имеют одинаковые координаты и скорости перемещения по полю изображения. Световой поток, проходящий через отверстие диска 18, пропорционален сигналу на выходе сумматора 15. Таким образом, диск 18 осуществляет построчное формирование изображения двумерного поля признаков. За один оборот дисков 7 и 18 формируется один кадр. Частота вращения дисков 7 и 18 выбирается такой, чтобы при анализе сформированного изображения операторам не было заметно мелькания кадров. Сформированное построчное изображение двумерного поля признаков воспроизводится на экране видеоконтрольного блока 21. Для хранения информации может быть подключен видеомагнитофон. Полученное на экране видеоконтрольного устройства изображение содержит информацию об изменении статистических ствойств по полю анализируемого изображения. Еси в нем имеется область, внутри которой татистические свойства текстуры постоянны, о яркость элементов на экране видеоконрольного устройства внутри этой области удет также постоянна. Областям изобраения с различными статистическими свойтвами будут соответствовать области разичной яркости на экране видеоконтрольноо устройства.

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ИЗОБРАЖЕНИЙ, содержащий расположенные последовательно на оптической оси первый источник света, коллиматор, рассеиватель, полупрозрачное зеркало, линзу, транспарант и зеркало, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени анализа изображений, в него введены первый диск Нипкова, установленный непосредственно за транспарантом, центральный и периферийные фотодатчики, расположенные в фокальной плоскости линзы, усилитель сигналов центрального фотодатчика, сумматор и усилитель сигналов периферийных фотодатчиков, второй источник света, второй диск Нипкова, установленный на одном механическом валу с первым диском Нипкова, электропривод, кинематически связанный с механическим валом, диафрагма.видеокамера и видеоконтрольный блок, при этом выход центрального фотодатчика через усилитель сигналов центрального фотодатчика подключен к электрическому входу первого источника света, выходы периферийных фотодатчиков подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого через усилитель сигналов периферийных фотодатчиков подключен к входу второго источника света, оптический выход которого через второй диск Нипкова и диафрагму оптически связан с (О входом видеокамеры, которая своим выходом подключена к видеоконтрольному блоку, пе(Л риферийные фотодатчики размещены на окружности, центром которой является пересечение оптической оси с фокальной плоскостью линзы, а центральный фотодатчик размещен в центре этой окружности. 00 4 ГчЭ