Устройство для определения параметров изображения Советский патент 1987 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к аитсгмати ке и вычислительной технике и может использоваться для измерегшя координат объектов в системах поиска, слежения и наведеЕшя, в устройствах контроля и управления технолог-ичес- кими процессами.

Цель изобретения - повышегше точности устройства путем определега я дополнительных параметров, характеризующих изображение.

На фиг. 1 изображена функционал1 - ная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - пример обрабатываемого изображения и временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит (фиг.1) све- тоделительный блок , генератор импульсов 2, счетчик 3 импульсов, делитель 4 частоты, триггер 5, первый 6 и второй 7 элементы 2 И-НЕ, .шину 8 тактовых импульсов, два идентичных блока 9 и 10 обработки изображений, световолоконный трансформатор (фокон) линейки фотоприемников 12 из элементов с зарядовой связью, первый 3 и второй 14 формирователи импульсов, первый 15, вто- .рой 16 и третий 17 счетчики импульсов, коммутатор 18. Элементы 2образуют блок формирования опорных сигналов,

Первьгй, второй, третий, четвер- тьм и пятый выходы блока формирования опорных сигналов обозначены по- зициями 19-22 соответственно.

Устройство работает следуюио м образом.

Изображение, подлежащее обработк поступает на вход светоделительной призмы. Б светоделительной призме это изображ:ение разделяется на два изображения, которые поступают в блки 9 и 0 обработки. Выходная линейная апертура фокона И блока 10 ориентирована вдоль оси ОХ декартс - вой системы координат, а выходная апертура фокона 11 блока 10 ориентирована вдоль оси ОУ декартовой системы координат. Таким образом, фокок I1 выполняет преобразование входного изображеьгия в ориентированную вдоль координатной оси ОХ узкую полоску, длина которой равна диаме- ру изображения в направлении оси ОХ, а фокон блока, 9 преобразует вхоное изображение в ориентированную вдоль оси ОУ узкую полоску, длина

к о т о р о и р а Г) i ; i дн лм е тр у н з о б аж е i-f и я в направле}{ия оси 03, Преобразонан- Ш)1с изо5раже}1ия Р первом и втором каналах покаэань на фиг.2а. Излу-те | ние с выходов фоконов поступает на оптические вхощз ячеек фотоприемных линеек 12, Под действием светового излучения в секциях накопления ячеек, на которые 1оступает свет с выходов

Ш фоконов, происходит накопление зарядов. Таким образом, секции накопле- :.шя ячеек фотоприемных линеек, на которые проецируются преобразованные изобра5кет-1я, оказываются заря

(5 женными. Дал ьнейшее рассмотрение

5аботы устройства будем вести только ;у1я блока 10, так как блоки 9 и 10 абсолютно идентичны. Временные диаграммы представле 1Ь на фиг.2б. Гене-0 ратор 2 импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы, период следо5

0

поступают на вход задающего счетчика 3 импульсов, коэффициент пересчета которого равен М, где М- число фотоприемных элементов в линейке 12. Задаюв1ИЙ счетчик 3 работает таким образом, что при приходе на его вход каждого (т+О-го импульса на его выходе появляется импульс напряжения нулевого уровня, а в остальное время (в течение м тактов) на его выходе присутствует напряжение I. Импульс напряжения пулевого уровня 5 поступает па вхо.цы установки в нулевое состояЕше первого 15, второго 16 и третьего 17 счетчиков импульсов, устанавливает их в нулевое состояние п разрешает счет импульсов, которые поступакзт на счетные входы этих счет- чпков с выхода генератора импульсов 2, причем счет импульсов начинается с момента окончания этого иг-тульса. Кроме того, пмпульс нулевого напряжения с выхода задающего счетчика 3 поступает на вторые входьг первого 6 и второго 7 элементов 2И-НЕ и на

ньжодах этих элементов устанавливает- „ ся напряжение 1, которое сохраняется в течение времени этого импульса. Напряжение 1 с выходов злементсзв 2И-Р}Е ; 6 и 7 поступает по шине тактовых импульсов 8 на тактовые входа.1 фотопрнемной линейки 12 и обеспечивает рассасывание зарядов, которые .могли по каким-либо причинам остаться п секциях переноса фотоприемной линейки после пред1.1дуя(его цикла ра5

боты устройства. 11(5гп ому к концу импульса нулевого напряжения на лыходе задаюБ1его счетчика импульсов в секциях переноса фотоприемной линейки заряды отсутствуют. С момента оконча raiH импульс, нулевого напряжения на выходе задающего с 1етч} ка 3, когда на первые входы первого 6 и в 1ч;рого 7 элементов 2И-НЕ поступает напряжение 1 единицы, начинается прохождение импульсов с выходов триггера 5 на шину 8,тактовых импульсов через элементы 2И-НЕ . Таким образом на тактовые входы фотоприемной линейки поступают противофазные последовательности прямоугольных импульсов 5 длительиость которых равна длительности паузы между ними и равна периоду Т следования импульсов генератора 2. Кроме того, с момента окончания импульса нулевого напряжения задающего счетчика 3 начинается счет импульсов генератора 2 первым 15 и

третьим 17 Счетчиками импульсов. Под действием тактовых импульсов, поступающих на тактовые входы, в фотоприемной линейке 12 происходит сдвиг занесенной в секции переноса информации, соответствующей преобразованным изображениям, причем в каждом такте сдвиг происходит равно на одну ячейку в направлении первой ячейки сек1у и переноса, которая соединена с выходом секции переноса фо- топриемной линейки. В исходном состоянии на выходе первого формирователя импульсов 13 и на выходах второго формирователя импульсов 14 присутствует нулевое напряжегше. Нулевое напряжение с выхода блока 13 поступает на управляющий вход комьгутатора 18, при этом выход соединен с его первым входом, на который поступают импульсы с выхода генератора 2 так, что на вход третьего счетчика 7 поступает импульсы с выхода генератора 2. Тактовые импульсы, управляюпще сдвигом ин1Ьормации в секциях переноса фотоприемных линеек, формируются из импульсов генератора 2, которые поступают на счетные входы счетчиков Поэтому каждому такту длительности Т соответствует один импульс генератора 2, Таким образом, в каждом такте на счет1Я11е входы счетчиков поступает один импульс и состояние счетчиков увеличивается на 1 . Предполота- м, что преобразован юе изображение в

О

5

0

5

0

5

0

5

0

5

первом канале определения координат сцрорцировшюсь на ячейки с k-й по р-ю. Во импульса нулевого напряжения задающего счетчика заряды из секции накоапения были перенесены к секции переноса этих же ячеек и затем начался процесс сдвига, управ- ляемьп1 тактовыми импульсами. В каждом такте информация сдвигается на одну ячейку, так что по прошествии (k-1) тактов информация в секции переноса сдвинется на (k-1) ячеек и будет занимать ячейки с первой по (p-k +1)-ю. Все это время напряжение на выходе форьа1рователя временного интервалу не изменяется и счетчики 15 и 17 считают поступающие на их входы импульсы, так что на выходах счетчиков 15 и 17 присутствует число (k-1). Второй счетчик 16 в это время не считает входные импульсы, так как на его управляющий вход с выхода формирователя временного интервала 13 поступает нулевое напряжение. В k-M такте с первой ячейки фотоприемной линейки 12 сигнал, возникающий при считывании находящегося в ней заряда, поступает на вход 13, а на его выходе возга1кает напряжение

Счет.чики 15 и 17 в такте увеличивают свое состояние на 1 и на их выходах устанавливается число k, рав- ное координате ближайщего к координатной осл данного блока края изображения . Сигнал с секции переноса фотоприемной линейки 12 поступает на вход первого формирователя 13 импульсов, вследствие чего формируется прямоугольный импульс напряжения 1, длительность которого пропорциональна размеру преобразованного изобршкения. С выхода формирователя 13 ;апряже1ше 1 поступает на управляющий вход коммутатора 18 и на вход разрешения счета второго счетчика 16. Это приводит к

тому, что выход 18 отключается от его первого входа и подключается ко второму входу, который соединен с выходом делителя частоты 4. Дели.тель частоты-4 делит частоту поступающих на его вход импульсов генератора 2 на два. Таким образом, состояние третьего счетчика 17 увеличивается на единицу только по каждому второму импульсу генератора 2. Коммутатор 18 находится в состоянии, в котором его выход соединен со вторым его вхо5

дcJM в течегше всего нрем(ни прнс .ут- ствия напряжения 1 на выходе ttop - мирователя 13. При поступлении ий вход второго фop fиpoвaтeля импульсо : 14 переднего положительного фронта выходного импульса формирователя 13 на его первом выходе формируется короткий положительный импульс, который поступает на вход остановки первого счетчика 15, которьй вследствие этого сохраняет свое состояние. Таким образом, на выходе первого счетчика 15 до конца цикла обработки изображения присутствует число k, равное координате ближайшего к оси координат данного блока края изображения. Второй счетчик 6 начиняет счет импульсов, приходяиа-ix на его вход и в k-M такте, принимает состояние 1, третий счетчик 7 начинаем счет импульсов, частота которых вдвое ниже частоты импульсов генератора 2, т.е. счетчик 17 увеличивает свое состояние на только в каждом втором такте. В процессе сдвга информации в секции переноса фотоприемной линейки 12 в каждом такте с k-ro по р-й на ее выходе появляется импульс, при этом на выходе формирователя 13 сохраняется напряжение 1 и счетчики импульсов 16 и 17 ведут счет импульсов как описано выше. По прошествии (р-1) тактов в первой ячейке фотоприемной линейки находится заряд, который бьш накоплен в р-й ячейке линейки во время проецирования на нее преобразованного изображения. В р-м такте заряд первой ячейки фотоприемной линейки поступает на выход и посше этого в последующих тактах на выходе фотоприемной линейки сигналы болше Не появляются. В р-тч такте счетчик 16, на вход которого поступило (p-k+) импульсов за время с k-ro. по р-й такт, устанавливается в состояние (p-k+1), т.е. его результат - счета равен размеру преобразованного изображения (т.е. диаметру входного изображения по координатной оси данного блока). После поступления последнего вь ходногд сигнала с

фотоприемной линейки на вход формирователя 13 он формирует задний фронт импульса напряжения 1, длительность которого пропорциональна длине входного изображения. Отрицательный перепад напряжения с выхода

5

0

5 R,

0

5

0

0

4юрмировато,чя 3 пистуиает i;i ,-; rliojjhfHpOBaTCjiH 14, iin втором Р.ЫХО;; которого п(;Я 1Ляетс:я корогкнГ г/гриця- .Ч Г1Ы1Ь Й импульс: напряжения, 1К Ггупаю- г.уш на вход остановки третьг-го с. чяка импульсов 17. При ппступленни нулевого напряжения с яыхоцв -форг-гиро- вателя 13 на управляющий вход 18 1оследт{й возвращается в состояние, в котором его вьЕХОд соединен с его 1:ервым входом. Под действием нулевого напряжения, которое поступает на вход разрешения счета счетчика 16 с выхода формирователя 13, этот счетчик также прекращает счет входных импульсов и сохраняет состояние., в которое установился перед этим. Таким образом, по прошествии р тактов нее счетчики канала прекрап(ают счет и находятся в состоянии хранения результатов счета. Как было показано выше, первый счетчик 15 сосчитал k импульсов и на его выходе присут:-вует число k, равное координате ближайшего к оси координат края изображения. На выходе счетчика 16 присутствует число (), которое равно диаметру изображения относительно оси координат данного блока.. На выходе счетчика 17 присутствует ЧИСЛО k-t-ip-k+1 )/2 , где (х) - целая часть X, которое равно координате середины преобразованного изображения или координате центра входного изображения относите.пьно оси координат данного блока. Эти результаты счета сохраняются на выходах счетчиков до конца цикла обработки изображения , длите.чьность которого задается счетчиком 3 и определяется количеством ячеек и фотоприемной линейке .

Длительность цикла обработки изображения равна М. По прошествии М тактов на выходе задающего счетчика 3 появляется импульс нулевог о напряжения, которь;й устанавливает счетчики в нулевое состояние, очищает ячейки фотоприемной линейки и по CBoeNty окончанию начинает новый ци)сл обработки изображе ия .

о р М у л а и 3 о б р е

е н и я

. YcTpofiCTBO для определения параметров изображего Я, содержащее снетоделительный блок и два блока обработки изображений, о г л и 712

чающеес{ тем, что, с целью повьппения точности устройства, в него введен блок формирования опорных сигналов, а каждьй блок обработки изображения содержит оптически свя- эанные световолоконш.1й трансформатор и линейку фотоприемников, вход установки в нулевое состояние и два тактирующих входа которых подключены к первому, второ.му и третьему входам блока формирования опорных сигна.пов, первый формирователь импульсов, вход которого соединен с выходами фотоприемников, а выход подключен к входу второго формирователя импульсов, первый и второй счетчики импульсов, счетные входы которых подключены к четвертому выходу блока формирования опорных сигналов, входы установки в нулевое состояние счетчиков подключены к первому выходу блока формирования опорных сигналов, входы остановки счета соединены с первым выходом второго формирователя импульсов, а выходы счетчиков являются выходами устройства, коммутатор, первый информационный вход которого подключен к четвертому выходу блока формирования опорных сигналов, второй информационный вход подключен к пятому выходу блока формирования опорных сигналов, а управляющий вход соединен с выходом первого формирователя импульсов, третий счетчик

O 3 0

0

5

8

импульсов, счет1-гый вход котсфого соединен с выходом комьгутатора, вход установки в нулевое состояние подключен к первому выходу блока форми-- рования опорных сигналов, вход остановки счета соединен с вторым выходом второго формирователя импульсов, а выход является выходом устройства, причем входы световолоконных трансформаторов оптически связаны со све- тоделительным блоком.

2. Устройство по П.1 J о т л и - чающееся тем, что, блок формирования опорных сигналов содержит счетчик импульсов и два элемента 2 И-НЕ, первые входы которых соединены с выходом счетчика импульсов и являются первым выходом блока фор - мирования опорьшх сигналов, а выходы являются соответственно вторым и третьим выходами блока формирования опорных сигналов, триггер, прямой и инверсный выходы которого соединены со вторыми входами элементов 2 И-НЕ, генератор импульсов и делитель частоты, причем входы счетчика,- тр;;ггерй, делителя частоты и выход генератора импульсов являются четвертым выходом блока формирования onopi ix сигналов, а выход делителя частоты является пятым выходом блока формирования опорных сигналов.

Входное изображение

о

а д Наналх

)ППППППППППОПППП ПППП .,

.цктt

П П П П П П П П П , In ППП Г1ПП.

t

Нанап д

ku.

Выход

и

выхода

1 - 8ыход2 i f4

Вкод сцеттка

ремя счета Т-

(a 15

{пППППП

It

н там т о 6

8ремй счета - счетчика 16

(jn-H i-1) тактоб

ремя счета

счетшна 111 J

Составитель А.Краснов Редактор В.Ковтун Техред И.ПоповичКорректор Л.Пштипенко

Заказ 7А45/50Тираж 670-Подписное

ВШШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое преллриятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

t

-

-$.

-Эе- t

Фиг.г

Изобретешсе относится к автоматике и вычислительной технике и предаазначено для использования в системах поиска, слежения, наведения и технологического контроля. Целью изобретения является повышение точности устройства за счет определения дополнительных параметров, харак- теризуюиих изображение. Устройство содержит светоделительный блок, блок форм трозания опорных сигналов и два идентичнь х блока обработки изображений. Каждый блок обработки изображения содержит световолоконный трансформатор, линейку фотоприемии- ков, два формирователя импульсов, три счетчика импульсов и коммутатор. 1 3 , п. ф-лы, 2 ил. Q tg ю 00 СА