Устройство для распознавания прямого края объекта Советский патент 1988 года по МПК G06K9/00 

4

00

со

05 со СУ5

H oopoTeftno относится к ,чгп-оматм- ке и В1.1411с.1 итольног тскнике я может быть использовано в устронсгпик обработки игюСражений.

Цель изобретения. - повышение достоверности рас11о:и{авания „

На чертеже дана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные телевизионньй датчик 1, аналого-г;ифро зой преобразователь 2, первый блок 3 элементов И и первый сумматор 4, второй блок 5 умножения, второй сумматор 6, пятый блок 7 умножения, первый блок 8 умножения, первый блок 9 вычитания, первый блок 10 деления, блок 11 СРГН- хронизации, блок 12 управления, пятый сумматор 13, четвертьй сумматор 14, третий сумматор 15, третий блок 16 умножения, четвертый блок 17 умножения, шестой блок 18 умножения, второй блок 19 деления, первый квадратор 20, второй блок 21 вычитания, второй квадратор 22, третий блок 23 вычитания, выход которого подключен к вторым входам первого 10, и второго 19 блоков деления, блок 24 поворота телевизионного датчика, второй блок элементов И 25, информационньш вход которого подключен к выходу певого блока 3 элементов И, шестой сумматор 26, первый блок 27 сравнения, последовательно соединенные первый регистр 28 и второй блок 29 сравнения, выход которого подключен к входу стробирования второго блока элементов И 25, ключ 30, четвертьй блок 31 вычитания, второй информа- дионный вход которого подключен к выходу первого сумматора 4, а вы- х од - к второму информационному входу ключа 20, элемент 32 задержки, выход которого подключен к входу синхронизации первого блока 5 умножения и входам стробирования второго 6, четвертого 14 и пятого 13 сумматоров. Выход синхроимпульсов блока 11 синхронизации подключен к входу синхронизации датчика 1, а выход кадровых гасящих импульсов к входу блока 24. 1ервый, второй, третий и четвертьй входы блока 12 управления подключены соответственно к выходам тактовых, строчных, строчных 1Г кадровых гасящих импульсов блока 11. Первый выход блока 12 подключен к входам стрстбирования

0

первого б.п(ка 3 элемелп оп II, первого 4 и шестого 26 сумматоров, второй выход - к входу элементои 32 заде.рж- ки и входу стробировакия четвертого блока 31 вьрщтания, третий выход - к входу стробирования третьего сумматора 15, четвертый выход - к входам синхронизации первого 8, третьего 16, четвертого 17, пятого 7 и шестого 18 блоков умножения.и входу стробирования первого- блока 27 срав- пения, пятый выход - к входам синхронизации первого 10 и второго 19

блоков деления, шестой выход - к входу сброса сумматора 4, седьмой выход - к входам второго 6, третьего 15, четвертого 14, пятого 13 и шестого 26 сумматоров, восьмой выход - к вторым входам четвертого 17 и шестого 18 блоков умножения,девятый выход - к входу первого квадратора 20, информационному входу пятого cyNf- матора 13, к второму входу второго

5 блока 29 сравнения и к первому информационному входу первого блока 5 умножения, второй информационный вход которого подключен к выходу ключа 30, Выход пятого сумматора 13 подключен к вторым входам первого 8 и третьего 16 блоков умножения. Первый информационный вход блока 31 вычитания подключен к выходу второго регистра 33.

Устройство работает следующим образом.

Работу предлагаемого устройства можно разделить на два этапа. На первом этапе производится грубая оценка местоположения прямого края объекта для разрешения неоднозначности, на втором этапе эта оценка уточняется на основе метода наименьших квадратово

На первом этапе при помощи блока 24 телевизионный датчик 1 поворачивается на 90° относительно его основного положения. В интересую цей нас области телевизионного изображения выбирается некоторьй фрагмент из п X п растровых элементов. В выбранном фрагменте координаты точек, принадлежащие прямому краю объекта, связаны линейной зависимостью , однако тангенс угла

5 наклона К и свободньй член В при этом неизвестны и подлежат определению. В блок 12 управления заносится информация о размерах п к п фраг0

5

0

5

0

мен |-,ч и Kijcii - unun ; . Лц,-,,, и ,, ГЮГО BP.pxiieri.i угла (фрагмента отиоси- тел.-мо систем координат, cnH aHHoif с телевизионным растром, R котпр( ось ординат напрятзлена вдоль направления строчной развертки, а ось абсцисс - перпендикулярно направлению строчной развертки В первый регистр 28 в двоичном коде заносится информация Х 1, соответствующая номеру первой строки анализируемого фрагмента. Во второй регистр 33 в двоичном коде заносится информация (п+1). Ключ 30 находится в состоянии при котором к входу второго сумматора 6 подключен выход первого сумматора 4, Телевизионный датчик 1 в соответствии с синхроимпульсами, поступающими с блока 11 синхронизации, формирует телевизионное изображение Аналого-цифровой преобразователь 2 квантует сигнал с выхода датчика 1 на два уровня О и Одновременно тактовые и строчные синхроимпульсы с блока 11 поступают на первый и второй входы соответственно блока 12 в котором производится их раздельный подсчет. Как только количество строчных импульсов становится равным коду сигнала Х , на девятом выходе блока 12 в двоичном коде формируется сигнал, соответствующий величине X 1. При этом на выходе второго блока 29 сравнения вырабатывается сигнал стробирования второго блока элементов И 25, разрешающий прохождение сигнала с выхода первого блока 3 элементов И на ин- формационньц вход шестого сумматора 26. Как только количество подсчитанных тактовых импульсов в блоке 12 сравняется с Y, при наличии в нем сигнала Х 1, тактовые импульсы через первый выход блока 12 начинают поступать на входы стробирования первого блока 3 элементов И, первого 4 и шестого 26 сумматоров. Тактовые импульсы разрешают суммирование сигналов с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 в первом 4 и щес- том 26 сумматорах. Как только количество тактовых импульсов превысит величину (., +п) , блок 12 запрещает прохожде п1е тактовых импульсов на блок 3 элементов и iTepnt.Di 4 и шестой 26 сумматоры. При этом суммирование сигналов изображения вдоль первой строки прекра1цается и в суммато0

5

0

5

0

5

0

5

pax 4 и 2Ь 6y;u T ИсЧХ(1Д11тт.ся яакоилги- сигнал У, Иаь огтленный сит нал V сг)храняется п шестом ()ре 26 до конца кадра, а cyм tлтop 4 сбрасывается после суммирования в каждой строке по сигналу с шестого выхода блока 12, Строчные импульсы продолжают поступать на блок 12, в соответствии с которыми на девятом нихо- де его формируются в двоичном коде сигна.пы, соответствующие номеру строки в фрагмергте X 2,3,.оп,п до тех пор пока ко.пичество строчных импульсов не превысит величину ( + п). В соответствии с номером строки фрагмента Х 2,3,о,.,п в сумматоре 4 аналогично,тому,как это происходило в первой строке, формируются сигналы соответственно У , У, ,...,У . После того, как в сумматоре 4 сформируется сигнал Y , в первом блоке 27 сравнения по сигналу стробирования с четвертого выхода блока 12 сравниваются коды сигналов с вьсходов первого 4 и шестого 26 сумматоров, т.е. Y и Y . Если Y У , то сигнал, формируемы на выходе первого блока 27 сравнения, оставляет ключ 30 в исходном состоянии. При этом к входу сумматора 6 подключен выход

jj

первого сумматора 4. Если У, Y , то сигнал, формируема на выходе первого блока 27 сравнения переводит ключ 30 в противоположное состояние. При этом к входу второго сумматора 6 подключается выход четвертого блока 31 вычитания. По кадровому гасящему импульсу с выхода блока 11 синхронизации блок 24 поворачивает телевизионный датчик 1 в основное положение, на седьмом выходе блока 12 формируется сигнал сброса второго 6, третьего 15, четверп-ого 14, пятого 13 и шестого 26 сумматоров, а в блок

0

5

12 вместо Х и У заносится инМСТЧ -НС1Ч

формация о координатах X, левого верхнего угла выбранного фрагмента, относительно связанная с телевизионным растром системы координат. На этом первый этап работы устройства заканчивается.

На втором этапе телевизионный дат- чик 1 в соответст)ли с синхроимпульсами, поступакмимми с блсжа 1 1 синхронизации, cliopMiijiypT телевизионное изображе)1иео Лнал -ч-о-ци(11ровой преобразователь 2 сигнал с вы-

хода датчика

на дна уроння.

0, -,иоврсменно тактовые и строчные С1гнхроимпульсы с блока 11 поступают па первый и второй входы соответственно блока 12, в котором производится их раздельньй подсчет. Как только количество строчных импульсов стаповится равным Х , на .девятом выходе блока 12 с частотой строчной развертки начинают формироваться сигналы X 1,2,.о.,п до тех пор, пока количество строчных импульсов не превысит величину ( +п) . ПриХ5 0, как только количество подсчитанных тактовых импульсов в блоке 12 сравняется с Y , тактовые импульсы через первый выход блока 12 начинают поступать на входы строби- рования первого блока 3 элементов И и первого сумматора 4. Тактовые импульсы разрешают прохождение сигнала с аналого-1щфрового преобразователя 2 через первьй блок 3 элементов И и суммирования его в сумматоре 4 Как только количество тактовых импульсов превысит величину (У +п), блок 12 запрещает прохождение тактовых импульсов на блок 3 и суматор 4. Вэтот момент времени для определенной строки фрагмента с номером X в первом сумматоре 4 находится соответствующей накопленньй вдоль строки сигнал Y , По сигналу стробирования с второго выхода блока 12 в четвертом блоке 31 вычитания вычисляется разность кодов сигналов с выходов первого сумматора 4 и второго регист ра 33, т.е. для X 1,2,,..,п формируется код сигнала соответственно n+1-Y,, n+1-Y,,..., п+1-Y,. Таким образом, к этому моменту времени на первьй инфорнационньй вход ключа 30 поступает сигнал Y , а на второй ин- формационньй вход - сигнал (n+1-Y,,). В зависимости от сигнала, поступающего на управляющий вход ключа 30 с выхода первого блока 27 сравнения, ключ 30 подает на вход второго сумматора 6 либо код сигнала Y, либо

10

блока 12, гза;держатп1ому п :),Г1.м ите 42 задержки на время выполнелия (Miep;i- ции вычитания в блоке 31, второй сумматор 6 вычисляет сумму значений,

кодов сигналов (п+1-Y ), т.«э. п

(n+l-Y ) , четвертьй сумматор 14 вы- - Ч

числяет сумму значений Х, т.е.,

х

пятьй сумматор 13 вычисляет сумму п

значений X, т.е.Х ,. второй блок 5 умножения выполняет операцию пере15 множения (п+1-Yy) на-X, Тое, формирует 1 (n+1-yJ, 2 (n+1-Yi),..., (п+ +1-Yjf).n.no сигналу с шестого выхода блока 12 сбрасывается первый сумматор 4. По сигналу с третьего выхода

20 блока 12 третий сумматор 15 вычисляет сумму значений (n+1-Y) X т.е.,

п (n+1-Y.).X. По сигналу с .-(, .. - вертого-выхода блока 12 первый блок

25 8 умножения вьшолняет операцию перемножения кодов сигналов с выходов

вто рого 6 и пятого 13 сумматоров, м п

т.ее формирует X (п+1)-Y..) . х (

30 третий блок 16 умножения -вьтолняет операцию перемножения кодов сигналов с выходов третьего-15 и пятого 13

Г1

т.во формирует 2 X «

Х (

X, четвертьй блок 17

X 1

умножения выполняет операцию перемножения кодов сигналов с выхода четвертого сумматора 14 И с восьмого выхода блока 12, т.е., формирует

,г

пятьй блок 7 умножения высумматоров, п

35 n+1-Y,)

40

1

45

полняет операцию перемножения кодов сигналов с выходов второго и четвертого 14 сумматоров, т.е форм арует

а (n+1-Yj(), шестой блок

и

х- 1 X -t

18 умножения выполняет операцию перемножения кодов сигналов с выхода

- „ ч „ , третьего сумматора 15 и с восьмого

(n+1-Y.,;. Для обоих сигналов функции сп , п

аи выхода блока 12, т.е. формирует

и взаимодействие блоков 5-23, а также элемента 32 задержки одинаковы. Дпя определенности рассмотрим случай, когда на вход второго сумматора 6 поступает код сигнала (n+l-Y). Первьй квадратор 20 возводит в квадрат код cигнaJгa X с девятого выхода блока 12, т.е вычисляет X (,2,«,о .,. ,п). По сигналу с второго выхода

55

п

П X (n+1-Y )„ Квадратор 22 воз)( 1 .

водит в квадрат сигнал с выхода пятого сумматора 13, Тое, вычисляет

о {-

X) . Первьй блок 9 вычитания

формирует код сигнала, соответствующий

блока 12, гза;держатп1ому п :),Г1.м ите 42 задержки на время выполнелия (Miep;i- ции вычитания в блоке 31, второй сумматор 6 вычисляет сумму значений,

кодов сигналов (п+1-Y ), т.«э. п

(n+l-Y ) , четвертьй сумматор 14 вы- - Ч

числяет сумму значений Х, т.е.,

х

пятьй сумматор 13 вычисляет сумму п

значений X, т.е.Х ,. второй блок 5 умножения выполняет операцию пере5 множения (п+1-Yy) на-X, Тое, формирует 1 (n+1-yJ, 2 (n+1-Yi),..., (п+ +1-Yjf).n.no сигналу с шестого выхода блока 12 сбрасывается первый сумматор 4. По сигналу с третьего выхода

0 блока 12 третий сумматор 15 вычисляет сумму значений (n+1-Y) X т.е.,

п (n+1-Y.).X. По сигналу с .-(, .. - вертого-выхода блока 12 первый блок

5 8 умножения вьшолняет операцию перемножения кодов сигналов с выходов

вто рого 6 и пятого 13 сумматоров, м п

т.ее формирует X (п+1)-Y..) . х (

0 третий блок 16 умножения -вьтолняет операцию перемножения кодов сигналов с выходов третьего-15 и пятого 13

Г1

т.во формирует 2 X «

Х (

X, четвертьй блок 17

X 1

умножения выполняет операцию перемножения кодов сигналов с выхода четвертого сумматора 14 И с восьмого выхода блока 12, т.е., формирует

,г

пятьй блок 7 умножения высумматоров, п

5 n+1-Y,)

0

1

45

полняет операцию перемножения кодов сигналов с выходов второго и четвертого 14 сумматоров, т.е форм арует

а (n+1-Yj(), шестой блок

и

х- 1 X -t

55

п

П X (n+1-Y )„ Квадратор 22 воз)( 1 .

водит в квадрат сигнал с выхода пятого сумматора 13, Тое, вычисляет

о {-

X) . Первьй блок 9 вычитания

формирует код сигнала, соответствующий

1

у 1

X - 1

2

X t

к

.1439636«

м riчитанмя на код сигнала с выхода тре(ir -1-rY) X X (n+1-Y). тьего блока 23 вычитания, Тое„ вычисляет тангенс угла наклона К прямого края объекта в выбранной системе координат, блок деления 10 выполняет операцию деления кода сигнала с выхода второго блока 21 вычитания на код сигнала с выхода третьего 10 блока 23 вычитания, т.е. вычисляет свободньш член В. Таким образом, для случая, когда суммарный сигнал Y в первом столбце выбранного фрагмента меньше суммарного сигнала Y в пятого выхода блока 12 блок 10 деле- 15 последнем столбце выбранного фраг- ния выполняет операцию деления кода мента, устройство формирует следую- сигнала с выхода первого блока 9 вы- щие значения параметров К и В:

Второй блок 21 вьмитания формирует

h код сигнала, соответствующий

м J1

(n+l-Yj- I X(n+1-Y J X. м 1к-1

Третий блок 23 вычитания формирует код сигнала, соответствующий

п п п X -( X ) о По сигналу с

Х 1 If-l

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для распознавания прямого края объекта в системах обработки изображений. Цель изобретения - повышение достоверности распознавания. В устройство содержащее телевизионный датчик, аналого-цифровой преобразователь, первый блок элементов И, пять сумматоров, шесть блоков умножения, три блока вычитания, блок синхронизации и блок управления,введены блок поворота телевизионного датчика, второй блок элементов И, первый и второй блоки сравнения, первый и второй регистры, четвертьп блок вычитания, шестой сумматор и элемент задержки. Распознавание прямого края объекта состоит из двух этапов. На первом этапе производится грубая оценка местоположения прямого края объекта для устранения неоднозначности, на втором этапе эта оценка уточняется на основе метода наименьших квадратов .1 ил. Ф (Л

При других соотношениях между дующие значения параметров К и В: Yf и Y устройство формирует сле Приведение -устройства в начальное положение производится по сигналу сброса, формируемому блоком 12 на седьмом выходе по кадровому гасящему сигналу с блока 11 синхронизации. Процесс распознавания прямого края объекта заканчивается.

Предлагаемое устройство при вычислении параметров К и В обеспечивает такую же точность, как и известное. Однако,за счет включения новых блоков и связей предлагаемое уст ройство, в отличие от известного, обеспечивает однозначное распознавание прямого края объекта. Формула изобретени я

Устройство для распознавания прямого края , содержащее

« 4

Х 1

телевизионный датчик, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к информационному входу первого блока элементов И, выход которого соединен с информационным входом первого сумматора, второй сумматор, выход которого подключен к первым

информационным входам первого и пя- тогр блоков умножения, выход первого блока умножения соединен с первьм

информационным входом первого блока ВБИитания, выход которого подключен

к первому информационному входу первого блока деления, второй инфорационный вход которого соединен с вторым информационным входом второго блока деления и с выходом третьего

9

блока вмчи гяния, BTojioit блок умножения, гвыход которого подключен к ичформацлоршому входу .третьего сум- мятора, выход ко.торого соединен с первым информационным входом третьего блока умножения, вьгход которого подключен к первому информационному входу второг о блока вычитания, выход которого соединен с первым ий- формационным входом второго блока деления, первый квадратор, выход которого подклю .1ен к информационному входу четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым ин- формационным входом пятог о блока умножения и первым информационным входом четвертого блока умножения, вы- ход которого подключен к первому информационному входу третьего блока

вычитания, пятьп-1 сумматор, вьгход которого соединен с информационным входом второго квадратора, выход которого подключен к второму информа1щон ному входу третьего блока вычитания, выход пятого блока умножения соединен с вторым информационным входом второго блока вычитания, шестой блок умножения, первый информационным вход которого подключен к выходу третьего сумматора, а выход - к второму информационному входу первого блока вычитания, блок синхронизации, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с входами тактовых, строчных, строчных гасящих и кадровых гасящих импульсов блока управления, первый выход которого подключен к строби- рующим входам первого блока элементов И и первого сумматора, третий выход - к стробирующему входу третьего сумматора, четвертый выход - к синхронизируюи| 1м входам первого, третьего, четвертого, пятого и шестого блоков умножения, пятый выход - к синхронизирую11у1м входам первого и второго блоков деления, шестой выход - к сбросовому входу первого сумматора, седьмой выход - к сбросовым входам второго, третьего, четвертого, riHToi o и шестого сумматоров, восьмой выход - к вторым инфор- мацио}И1ЫМ входам четвертого и шестого блоков умножения, девятьв выход - к входу первох о квадратора, информационному входу пятого сумматора и первому информационному вхолу второго блока умножения, второ

g g

0

5

0

Зй

40

45

50

55

36 «

информациоНЕ{ый вход которого соединен с информационным входом второг о сумматора, выход пятсич; суммат(5ра подключен к вторым информационным входам первого и третьего блоков умножения и входу второго квадратора, пятый выход блока синхронизации соединен с синхронизирую1 .1им входом те- ; евизионного датчика, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности распознавания, оно содержит блок поворота телевизионного датчика, второй блок элемента И, первый и второй блоки сравнения, первь 1й и второй регистры, ключ, четвертый блок вычитания, шестой сумматор и элемент задержки, вход которого подключен к второму выходу блока управления, а вьгход - к синхронизирующему входу второго блока умножения и стробирующим входам второг о, четвертого и пятого сумматоров, вьгход первого сумматора соединен с первым информационным входом ключа и вторыми информационными входами первого блока сравнения и четвертого блока вычитания, первый информационньй вход которого подключен к выходу второго регистра, второй информационный вход - к выходу первого сумматора, стробирующий вход к второму выходу блока управления, а выход - к второму информационнному входу ключа, управляющий вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход - с информационным входом второго сумматора и вторым информаглд онным входом второго блока умножения, стробирую1 ;ий вход первого блока сравнения подключен к четвертому выходу блока управления, а первый информацио 1ньш вход - к вы- ходу шестого сумматора, стробирукндлй ВХОД которого соединен с первым выходом блока управления, сбросовый вход - с седьья.1м выходом блока управления, а информационный вход - с выходом второго блока элементов И, информациоршый вход которого подключен к выходу первого блока элементов И, а стробирующий вход - к выходу второго блока сравнения, первый информационный вход которого соединен с выходом первого регистра, а второй информационньй вход - с девятым выходом блока управления, четвертый выход блока синхронизации подключен к управляющему входу блока

I ,1А396 3612

ncjHopora Te.,u.HH:u)oMi.).-n датмик.ч, т ы-пятый ныход блока синхронизации соеход KOToporcj гоедимеи с управляющимдинен с синхронизирующим входом тевходом телевизионного датчика, алепизиопного датчика.