Устройство для выделения признаков при считывании изображений Советский патент 1986 года по МПК G06K9/36 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для вьщеления, кодирования , группирования зрительных признаков полутонового изображения об7зектов и ввода получаемой информации в ЭВМ. Устройство ориентировано для использования в технических системах зрения адаптивных роботов.

Цель изобретения - повьппение точности и быстродействия устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 считывания, аналого-цифровой преобразователь 2 элементы задержки 3 - О, сумматоры 1.1 - 14, блоки 15 и 16 вычитания , блоки 7 и 18 вьгчисления модуля сумматор 19., блок 20 сравнения, блок 21 кодирования, блок 22 развертки, блок 23 формирования.адреса локального поля изображения, который состоит из первого элемента И-НЕ 24, делителя 25 частоты, второго элемента И-НЕ 26, первого счетчика 27, генератора 28 тактовых импульсов, второго счетчика 29 и программируемого дешифратора 30. В устройство входит также блок 31 распределения признаков, который состоит из адресного регистра 32, блока 33 памяти, счетчика 34 и узла 35 управления.

Для связи с ЭВМ служит блок 36 приема и передачи информации.

Устройство работает следующим ofjразом.

При готовности к работе ЭВМ формирует на регистрах блока 36 приема и передачи информации границы локальных полей, пороговое значение градиента яркости и сигнал пуска устройства. Приняв .сигнал пуска, который поступает на второй вход элемента И-НЕ 24j устройство ожидает появление кадрового синхроимпульса на первом выходе блока 22 развертки. При появлении кадрового синхроимпульса на втором входе элемента И-НЕ 24, сигнал с выхода указанного элемента поступает на вход делителя 25 частоты, выполняющего деление частоты на два, что соответствует выборке для обработки одного полукадра телевизионного растра. Элемент И-НЕ 26 срабатывает при появлении строчного синхроимпульса на выбранном полукадре, который поступает с второго выхода синхроблока 22 развертки на первый вход элемента

.И-НЕ 26, и сигнала с выхода делителя 25 частоты, который поступает на второй вход элемента И-НЕ 26. Сигнал с выхода элемента И-НЕ 26 запускает генератор 28 тактовых импульсов, а также поступает на вход счетчика 29, -который формирует номер (троки (координата текущего элемента изображения по оси ОХ). Сигнал с выхода генератора 28 тактовых импульсов поступает на вход счетчика 27, который формирует номер элемента в строке (координата текущего элемента изображения по оси ОУ). Координаты текущего элемента изображения поступают с выходов счетчиков 27 и 29 соответственно на первый и второй входы программируемого дешифратора 30, который определяет принадлежность элемента изображения одному из локальных полей и формирует адрес этого локального поля.

Устройство работает с девятью локальными полями на которые разбивается весь растр (256 х 256 элементов) или любая область на растре. Разбиение осуществляется прямоугольной решеткой, Границы локальных полей пос.тупают с второго выхода блока 36 приема и передачи информации на третий вход программируемого дешифратора 30, Адрес локального поля поступает с выхода программируемого дешифраторн на первый вход адресного регистра 32.

Аналого-цифровой преобразователь 2 запускается тактовыми импульсами генератора 28, которые поступают на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2. Сигнал с вьпсода АЦП 2 направляется в схему пространственного дифференцирования функции яркости, вьшолненную на основе восьми элементов задержки 3-10, четырех сумматоров 11 - 14 и двух блоков 15 и 16 вычитания. На выходе первого и второго блоков вычитания 15 и 16 сформированы соответственно производные функции яркости по координатам X и У. Указанные производные вычисляются и темпе стандартной развертки изображения при сканировании растра локальньо окном 3x3 элементов. Полученные значения производных функ.ции яркости поступают соответственно на входы первого и второго блоков 17 и 18 вычисления модуля. Сумматор 19 вычисляет модуль градиента яркости как сумму абсолютных значений производных функции яркости, поступающих на его входы с выходов блоков 17 и 18 вычисления модуля. Значение модуля градиента яркости поступает с выхода блока 19 на первый вход блока 20 сравнения, в котором сравнивается с пороговым значением, поступающим на второй вход блока 20 сравнения с третьего выхода блока 36 приема и передачи информации. Если сформ 1рованное значение модуля градиента яркости равно или превышает порог, то сигнал.с выхода блока 20 сравнения поступает на управляющий вход блока 21 кодирования, который выполняет ко дирование выделенного элемента изображения кодом направления градиента яркости, в противном случае - код маскируется. Блок 21 кодирования фор мирует код.направления градиента яркости на основе значений компонентов градиента - производных функции яркости по координатам X и У, поступаю щих с выходов блоков 15 и 16 вычитания на информационные входа блока 21 кодирования. Код направления с выхо да блока кодирования поступает на второй вход адресного регистра 32. Блок 31 распределения признаков выполняет построение гистограммы рас пределения кодированных элементов по направлениям градиентов яркости в ло кальных полях. Основная операция ука занного блока состоит в добавлении элемента с соответствующим кодом направления градиента к группе ранее обнаруженных элементов из данного локального поля. Выполнение операции осуществляется в том случае, если на выходе блока 20 сравнения возникает сигнал, поступающий на второй вход узла 35 управления. В этом случае узел 35 управления генерирует управляющие сигналы, фазируя во времени элементы операции, т.е. считывание данных по адресу, содержащемуся в адресном регистре 32, из блока 33 памяти на счетчик 34, подачу сигнала на счетный вход счетчика 34, считывание полученного значения с последнего в блок памяти по тому же самому адресу. Адрес в регистре 32 образуется путем объединения в единое слово адреса локального поля (старшие разряды), поступающего с выхода прог раммируемого дешифратора 30 на первый вход адресного регистра 32, vi кода направления градиента яркости (младшие разряда), поступающего с вы 394 хода блока 21 кодирования на второй вход адресного регистра 32. После обработки всех-элементов растра изображения за время одного полукадр.а в блоке памяти устройства сформированы гистограммы распределения элементов контурного изображения по направлениям градиентов яркости для каждого из девяти локальных полей. Узел 35 управления формирует на своем третьем выходе сигнал готовности к считьгоанию в ЭВМ массива признаковой информации. Дальнейший анализ структуры изображения осуществляется в ЭВМ на основе сформированных гистограмм в локальных полях. Моды указанных гистограмм соответствуют линиям - коллинеарным перепадам яркости с одинаковым направлением градиента, а фазовые отношения между модами могут со- ответствовать вершинам, определяемым по углу между выделенными перепадами яркости в данном локальном поле. Абсолютное положение мод инвариантно к переносам изображения в поле зрения, а фазовые отношения сохраняются при поворотах изображения. По адресам локальных полей извлекается информация о пространственных отношениях между выделяемыми зрительными признаками. Работа устройства с вычислительной машиной носит фазовый характер, ЭВМ формирует границы локальных полей, пороговое значение модуля градиента яркости и передает указанные параметры в устройство. В течение одного полукадра устройство выполняет предварительную обработку полутонового изображения и формирует в блоке памяти массив признаковой информации, подготовленньпЧ для ввода в ЭВМ. Вычислительная машина вводит указанный массив данных, переводя устройство в состояние ожидания новых значений параметров, при которых осуществляется последующая обработка изображения. После анализа полученного массива признаковой информации ЭВМ вычисляет новые значения параметров и передает их в устройство, ожиая следующих данных и т.д. Исходное олутоновое изображение на растре 56 X 256 элементов при 16 градациях ркости содержит примерно 32 Кбайт нформации. В результате предвариельной обработки данных на выходе

устройства содержит не более 288 байтов (в каждом из девяти локальных полей кодируется не более 32 направлений градиентов яркости, а число элементов с конкретным кодом направления не превышает 256).

Формула изобретения

1, Устройство для выделения признаков при считывании изображений, содержащее последовательно включенные блок считывания, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй элементы задержки, последовательно соединенные третий и четвертый элементы задержки, последовательно включенные пятый и шестой элементы задержки, последовательно соединенные седьмой и восьмой элементы задержки, пять сумматоров два блока вычитания, первые входы которых подключены соответственно к выходам первого и четвертого сумматоров, вторые входы - к выходам третьего и второго сумматоров, а выходы к входам первого и второго блоков вычисления модуля, выходы которых соединены с входами пятого сумматора, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, блок кодирования, входы которого соединены с выходами блоков вычитания, управляющий вход которого подключен к выходу блока сравнения, блок развертки, выходы которого соединены с входами блока считывания, блок приема и передачи информации, первый выход которого подключен к второму входу блока сравнения, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом третьего элемента задержки, с первым входом первого сумматора и третьим входом четвертого сумматора, выход первого элемента задержки подключен к входу пятого элемента задержки и второму входу четвертого сумматора, первый вход которого соединен с выходом второго элемента задержки и третьим входом третьего сумматора, второй вход которого подключей к выходу седьмого элемента задержки, выход восьмого элемента задержки соединен с первым входом третьего сумматора и третьим входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу шестого элемента задержки, а первый вход - к выходу четвертого элемента задержки и тоетьему входу первого су матора, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента задержки, отличающееся -тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит блок расцределения признаков и блок формирования адреса локального поля изображения, первый, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока развертки, второму и третьему выходам блока приема и передачи информации , первый выход блока формирования адреса локального поля изображения соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, первый, второй, третий и четвертый входы блока распределения признаков подключены соответственно к первому и второму выходам блока формирования адреса локального поля изображения и выходам блоков кодирования и сравнения , а выходы блока распределения признаков соединены с входами блока приема и передачи информации.

2.Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что блок формирования адреса локального поля изображения содержит первый счетчик и последовательно включенные первый элемент И-НЕ, делитель частоты, второй элемент И-НЕ, генератор тактовых импульсов, второй счетчик и программируемый дешифратор, выход которого является вторым выходом блока, выход второго элемента И-НЕ соединен с входом первого счетчика, выход которого подключен к.одному из входов программируемого дешифратора, управляющими вход которого является четвертым входом блока, первым входом которого является один из входов первого элемента И-НЕ, другой вход которого является третьим входом блока, вторым входом которого является соответствующий вход второго элемента И-НЕ.

3.Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок распределения признаков содержит адресный регистр, блок памяти, счетчик и узел управления, входы которого являются первым и четвертым входами блока, вторым и третьим входами которого являются входы адресного регистра, выход которого подключен к первому входу блока памяти, второй вход которого соединен с первым выходом

узла управления, второй выход которого подключен к первому входу счетчика, второй вход и выход которого соединены соответствен«о с выходом и

1262539

третьим входом блока памяти, выход которого и третий выход узла управле кия подключены к входам блока приема и передачи информации.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Предлагаемое устройство позволяет осуществлять выделение, кодирование и группирование зрительных признаков полутонового изображения объектов и ввод получаемой информации в ЭВМ. Блок форми 1ования адреса локального поля изображения разбивает поле зрения (или любую область растра) на лбкальные поля, содержащие исследуемые зрительные признаки, и образует на выходе программируемого депгафратора адреса указанных полей, поступающие на первый вход адресного регистра, по которым блоком распределения признаков зрительные признаки распределяются на группы по параметру - коду направления градиента яркости, поступающему с выхода блока кодирования элементов изображения направлением градиентов яркости на второй вход адресного регистра, в котором СЛ С образуется адрес данного из массива . признаковой информации формируемого в блоке памяти за время одного полукадра стандартной телевизионной развертки и считываемого после обработки всех локальных полей в оперативную память вычислительной машины. Устройство предназначено для выполнения предварительной обработки изображения в технической системе зрения робота. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.