Устройство для распознавания прямых линий и краев изображений объектов Советский патент 1987 года по МПК G06K9/36 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при создании зрительных анализаторов интегральных роботов для автоматического обнаружения дефектов на изображениях шлифов ме- .таплов.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства на фиг.2 - схема генератора пороговых сигналов.

Устройство для распознавания прямых линий и краев изображений объектов (фиг.1) содержит дифференцирующие элементы 1 и 2, на входы которых поступает видеосигнал, компараторы 3 и 4, генераторы 5 и 6 импульсов, злементы задержки 7 и 8, генератор 9 пороговых сигналов (фиг.2), состоящий из реверсивного счетчика 10, делителя 11 частоты, элемента ИЛИ 12,

регистров 13 и 14. Кроме того, в уст-25 щего импульса первой последовательройство входят (фиг.1) элементы И 15- 18, элемент ИЛИ 19, регистры 20, 21, счетчики 22,23, схема 24 сравнения кодов, дешифратор 25, цифроаналого- вые преобразователи 26,27, индикатор 28 и элемент ИЛИ 29.

Устройство работает следующим образом.

Входной видеосигнал поступает в

ности уже не будет. Срабатьшание про исходит благодаря поступлению импульса с элемента задержки от предыдущего элемента сигнала контурного 30 отрезка. Если контур не имеет разрывов до ПОЯВЛЕ1НИЯ последовательности импульсов от второго генератора 6 (сигнал которого также представляет вертикальные полосы), то на выходе

40

формирователь контурного изображения, -,j элемента И 16 появляется сигнал,сви- состоящий из дифференцирующего элемента 1 и компаратора 3. Дифференци- рукиций элемент 1 представляет пространственный фильтр, вьтолненньй в виде цифровой матрицы размером, например 8 8 элементов, осуществляющий низкочастотную фильтрагдию в зонах размером элемента с последующим вычитанием отдельных зон мат- для получения контурного сигнала. Сигнал с выхода дифференцирующего элемента 1 подается на вход компаратора 3, в котором производится квантование на два уровня. Двоичный сигнал с выхода компаратора 3 подается на вход селектора прямого края, состоящего из элементов И 15 и 1ё, элемента ИЛИ и элемента 7 задержки. Рассмотрим работу селектора для случайных горизонтальных отрезков. Выход элемента И 15 соединен с вхо45

35

детельствующий о наличии в поле зрения отрезка раиной не меньше сдвига между импульсами первой и второй последовательностей по горизонтали.Импульсы с выхода элемента И 16 поступают на вход решающего устройства, состоящего из счетчика 22, дешифратора 25 и индикатора 28.

Эффективность работы устройства зависит от выбора порога в компараторе 3. Если устройство обнаружения перемещается в пространстве и характер исследуемого изображения изменяется во времени, необходимо также оперативно подстраивать уровень порога во времени. Для решения этой задачи в устройство введен второй канал обработки видеосигнала, обеспечивающий слежение за уровнем порога gg в зависимости от изменения структуры изображения и статических характеристик фона. Необходимое значение уровня порога определяется за время одного кадра. Для этого уровень порога.

50

ДОМ элемента 7 задержки, величина которой равна в случае горизонтального направления длительности эле

5

0

мента. Сигнал с выхода элемента 7 задержки поступает на вход элемента ИЛИ, на второй вход которого приходит первая импульсная последовательность с выхода генератора 5 импульсов, раз- решающая прослеживание отрезков гори- зонтального направления и представляющая совокупность импульсов длительностью в один элемент, которая на зк- ране видеоконтрольного устройства (не показано) может наблюдаться в виде вертикальных полос, расстояние между которыми определяется размером селектируемых отрезков. Поэтому, если контурный отрезок совпадает с каким-либо импульсом первой последовательности, то на обоих входах элемента И 15 появляются логические единицы и сигнал с выхода элемента И 15- поступает в линию обратной связи. От следукядего элемента горизонтального контурного отрезка элемент И 15 также срабатывает, хотя стробируюности уже не будет. Срабатьшание происходит благодаря поступлению импульса с элемента задержки от предыдущего элемента сигнала контурного отрезка. Если контур не имеет разрывов до ПОЯВЛЕ1НИЯ последовательности импульсов от второго генератора 6 (сигнал которого также представляет вертикальные полосы), то на выходе

элемента И 16 появляется сигнал,сви-

детельствующий о наличии в поле зрения отрезка раиной не меньше сдвига между импульсами первой и второй последовательностей по горизонтали.Импульсы с выхода элемента И 16 поступают на вход решающего устройства, состоящего из счетчика 22, дешифратора 25 и индикатора 28.

Эффективность работы устройства зависит от выбора порога в компараторе 3. Если устройство обнаружения перемещается в пространстве и характер исследуемого изображения изменяется во времени, необходимо также оперативно подстраивать уровень порога во времени. Для решения этой задачи в устройство введен второй канал обработки видеосигнала, обеспечивающий слежение за уровнем порога в зависимости от изменения структуры изображения и статических характеристик фона. Необходимое значение уровня порога определяется за время одного кадра. Для этого уровень порога.

3t

формируемый с помощью генератора 9 пороговых сигналов и цифроаналогово- го преобразователя 26, изменяется дискретйо в течение кадра от возможного максимального до минимального значения.

Генератор 9 пороговых сигналов работает следующим образом.

В регистре 14 хранится число, ко- торое преобразовьшается вторым цифро- аналоговым преобразователем 26 в напряжение, соответствующее максимальному уровню порога. Это число записывается кадровым синхроимпульсом в реверсивный счетчик 10 и этим же кадром синхроимпульсом после прохождения элемента ИЛИ 12 переписьтается в выходной регистр 13. На вход вычитания реверсивного счетчика 10 и вход дели- теля 11 поступают импульсы тактовой частоты, кратной по величине частоте строчных синхроимпульсов. При этом на выходе делителя через время, равное произведению коэффициента деления N на период тактовой частоты, сформируется импульс, который переписьшает в выходной регистр 13 число, меньше исходного на величину N. Так будет происходить периодически с частотой --.

N

При этом число на выходе регистра 13 через время N/f периодически уменьшается на величину N.

Например,, если в регистр 14 записано число 2, f стр а N 64, то изменение информации на выходе регистра 13 происходит периода1чески через 16 периодов строчной частоты, и каждый раз выходное число уменьша- ется на 64. Если в растре 256 строк, число на выходе регистра 13 ступенчато изменяется за период кадровой развертки от 1024 () до О, т.е. площадь кадра условно как бы разби- вается на зоны, каждой из который со- ответствует свое значение уровня порога. Размер зон, равный длительности ступеньки в напряжении порога на выходе цифроаналогового преобразова- теля 26, зависит от требований к точности подстройки уровня порога.

. Например, если во всем диапазоне изменения порога содержится 16 града.ций, а в растре 512 строк, то .на каж- дую зону приходится 32 строки в изображении. Таким образом, в компаратор 4 подается перестраиваемый во времени порог. При этом на выходе компара }

5

7

Q 5 о 5 0

5

5

136, -

тора 4 при больших значениях уровня порога двоичный сигнал отсутствует. По мере уменьшения уровня порога в соответствукщих зонах начинают появляться контурные отрезки, число которых постепенно нарастает..Очевидно, что для надежной работы распознающего устройства существует оптимальный уровень порога, которому соответствует определенное среднее число отрез- . ков на площади зоны. Это число для определения класса изображений априорно известно и может быть записано в регистр 20, подключенный к входу схемкГ 24 сравнения кодов. Второй вход схемы 24 сравнения кодов подключен к выходу счетчика 23, в котором подсчитывается число отрезков в зоне при соответствующем уровне порога. Отрезки вьзделяются с помощью селектора, состоящего из элементов И 17 и 18, элемента ИЛИ 19, элемента 8 задержки.

Селектор идентичен по устройству и работе селектору основного канала обработки видеосигнала.

Таким образом, в процессе дискрет-; ного изменения уровня порога на входе компаратора 4 наступает момент времени, когда число отрезков на выходе счетчика 23 оказывается больше или равно числу на выходе регистра 20. При этом схема 24 сравнения кодов должна сформировать импульс, которым цифровой код, соответствующий оптимальному уровню порога, переписывается с выхода генератора 9 пороговых сигналов в регистр 21. Далее кадровым синхроимпульсом указанный код во время обратного хода кадровой развертки переписывается в 191фроаналоговый преобразователь 27, выход которого сое;шнен с ущ авляюп91м входом компаратора 3 основного канала обработки видеосигнала. Таким образом величина уровня порога выставляется в компараторе 3 основного канала во время каждого обратного хода кадровой развертки.

Использование предлагаемого устройства обнаружения при создании зрительных анализаторов интегральных роботов для автоматического обнаружения пря- млх линий и краев изображений объектов позволит применять последние при исследовании быстроменяющихся и переме- щашцихся изображений, имеющих неравномерный сложный фон. Повьшение быстродействия устройства обнаружения до

практически предельного значения (время реакции на изменение фона равно периоду кадровой развертки) позволит значительно увеличить достоверность обнаружения.

Формула изобретения Устройство дпя распознавания пря- млх линий и краев изображений объектов, содержащее первый дифференцирующий элемент, вход которого является информационным входом устройства, а выход подключен к первому входу первого компаратора, выход которого

соединен с первым входом первого эле- 15с выходами первого регистра, второй

мента И, первый элемент ИЛИ, входывход четвертой схемы И подключен к

которого подключены соответственновыходу второго генератора импульсов,

к выходам первого генератора импуль-5входа второго элемента ИЛИ соединены

сов и первого элемента задержки, асоответственно с выходами первого гевыход соединен с вторым входом перво-20нератора импульсов и второго элемен- го элемента И, выход которого подключен к входу первого элемента задержта задержки, а выход подключен к второму входу третьего элемента И, информационные выходы генератора пороговых сигналов подключены к информаки и первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с

та задержки, а выход подключен к второму входу третьего элемента И, информационные выходы генератора пороговых сигналов подключены к информавыходом второго генератора импульсов, 25 ционным входам второго цифроаналого-

а выход - со счетным входом первого счетчика импульсов, выходы которого подключены к входам дешифратора, выход которого соединен с входом индикатора, входы синхронизации первого и второго генераторов импульсов являются входом строчных синхроимпульсов устройства, второй счетчик, первый и второй регистры, схему сравнения кодов и первый цифроаналоговый преобра- 35 совым входом второго счетчика, выход

зователь, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены второй цифроаналоговый преобразователь, второй компаратор, второй эле- 40 образователя и генератора пороговых

мент ИЛИ, третий и четвертый элементы И, второй элемент задержки, гене71366

ратор пороговых сигналов и второй дифференцирующий элемент, вход которого соединен с входом первого дифференцирующего элемента, а выход под- 5 ключен к первому входу второго компаратора, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого подключен к входу второго э Ieмeнтa задержки и к первому 10 входу четвертого элемента И, выход которого соединен со счетным входо.м второго счетчика, выходы которого подключены к одним входам схемы сравнения, другие входы которой соединены

нератора импульсов и второго элемен-

та задержки, а выход подключен к второму входу третьего элемента И, информационные выходы генератора пороговых сигналов подключены к информационным входам второго цифроаналого-

вого преобразователя и второго регистра, записьшающий вход которого соединен с выходом схеьы сравнения кодов , а вь1ходы - с информационными 30 входами первого цифроаналогового прегг образователя, выход которого подключен к второму входу первого компаратора, управля101ций выход генератора пороговых сигналов соединен со сбровторого цифроаналогового преобразователя подключен к второму входу второго компаратор 1, причем входы синхронизации первого цифроаналогового пресигналов являются входом кадровых синхроимпульсов устройства.

фиг.

кси

фиг. 2

Составитель Т.Ничипорович Редактор М,Бандура Техред В. КадарКорректор С.Черни

Заказ 3393/47 Тираж 672Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

н

11

/2

/г

Запись

ю

13

fit

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для распознавания прямых линий и краев изображений объектов при поиске дефектов, например изображений шлифов металлов. Цель изобретения - вьшение быстродействия устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены второй цифроаналоговый преобразователь, второй компаратор, второй зле- мент ИЛИ, третий и четвертый элементы И, второй элемент задержки, генератор пороговых сигналов и второй дифференцирующий элемент. Новым в устройстве является введение вспомогательного канала обработки видеосигнала, в котором за время формирования телевизионного кадра определяется уровень порога, обеспечивгйоощй заданную вероятность ложной тревоги. 2 ип.