Устройство для распознавания цвета Советский патент 1989 года по МПК G06K9/00 G06K9/46 

Изобретение относится к автоматике, а именно к устройствам оптической обработки информации, и может быть использовано в системах распознавания дзета объектов и в системах технического зрения промьшшенных роботов.

. Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей за счет выделения обрастей заданного цвета.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит светоделитель 1, блок 2 формирования цветовых компонент, нормализатор 3 цветовых компонент, первый сумматор 4, делитель 5, два блока 6 и 7 вычитания.

второй сумматор 8, блок 9 определения модуля вектора цвета, блок 10 определения фазы вектора цвета, три элемента 11-13 сравнения, блоки зада:ния э,та- лонов насыщенности 14, цветового тот .на 15 и яркости 16, три элемента 17- 19 задержки, элемент И 20, ключ 21, группу элементов 22 задержки, видеоконтрольный блок 23. Блок 2 формирования цветовых компонент содержит три светофильтра 24-26 основных цветов, четыре матричных фотоприемника 27-30 на основе приборов с зарядовой связью, четыре видеоусилителя 31-34, усилитель-формирователь 35 и генератор 36 синхроимпульсов.

Устройство работает следующим образом.

О

ISD

со

ел

- 1492357

Светоделитель I делит световой по20 м

ток (переносящий анализируемое изображение) от источника излучений на четыре равноинтенсивные части и проецирует изображение объекта на четыре фотоприемника 27-30, перед тремя из которых установлены светофильтры 24- 26 основных цветов (красный, зеленый и синий), В фотоприемниках на основе приборов с зарядовой связью осуществляется построчное сканирование четырех идентичных изображений объекта по управляющим сигналам, формируемым с помощью усилителя-формирователя 35 и генератором 36 синхроимпульсов. Центры ПЗС-матриц 27-30 при этом располагаются по вершинам некоторого квадрата, размер которого определяется толщиной пластин светоделителя I ,

Выходной сигнал с выхода соответствующей ПХС-матрицы усиливается соответствующим видеоусилителем и подается на вход нормализатора 3 цветовых компонент, на соответствующем выходе которого образуется нормализо- ванньй сигнал (где j - номер входа или выхода нормализатора 3, J 1,2,3)

и

где и

Вых j U,.Uj/U

и

и,

«а «с

о J ЛАЯКС

постоянная величина, равная максимально возможному значению сигнала на выходе нормализатора 3; величина сигнала на j-м входе нормализатора; максимальный сигнал из входных сигналов U.. На выходе первого блока 6 вычитания формируется сигнал w 0,865х (выш Bbo) на выходе второго сумматора 8 формируется сигнал w- 0,5х (Ujbn, + Ug,,j), а на выходе второго блока 7 вычитания формирует- ся сигнал w w,.

Сигналы с выходов первого 6 и второго 7 блоков вычитания поступают на входы блока 9 определения модуля вектора цвета и блока 10 определения фазы вектора цвета. На выходе блока 9 определения модуля вектора цвета формируется сигнал р , равный

р 4«

+ w:

а на выходе блока 10 определения фазы вектора цвета формируется сигнал Cf , равный

(f arctg w,/w ,

0

5

5

0

j

Сигнал р, пропорциональный модулю вектора цвета с выхода блока 9 определения модуля вектора цвета, поступает на соответствующий вход делителя 5, на другой вход которого подается суммарный сигнал U 1, , Ugj,|,j+ + с выхода первого сумматора 4, а на выходе делителя 5 формируется сигнал насьпценности (или чиототы цвета), который поступает на первый зле- мент 11 сравнения, где сравнивается с эталоном насыщенности и в случае совпадения измеряемого значения с эталонным в пределах некоторого допуска на выходе первого элемента 11 сравнения появляется уровень логической единицы при значительном расхождении (превышении или занижении) из- 0 меряемого значения насыщенности по отношению к эталонному на выходе первого элемента I1 сравнения устанавливается уровень логического нуля,

Аналогично работают каналы цветового тона (блоки 12 и 15) и яркости (блоки 13 и 16), При этом на второй элемент 12 сравнения подается сигнал фазы вектора цвета с блока определения фазы вектора цвета через эле- 0 мент 19 задержки. На третий элемент 13 сравнения подается сигнал с выхода четвертого видеоусилителя 34, пропорциональный яркости каждой точки анализируемого изображения через эле- 5 мент 17 задержки. Одновременно этот же сигнал через два элемента 17 и 18 задержки подается на информационный вход аналогового ключа 21, на управляющий вход которого поступает сигнал с выхода элемента И 20 На видео- контрольный блок 23 аналоговый сигнал (видеосигнал) с выхода четвертого фотоприемника 30 через видеоусилитель 34 поступает с той области кадра, цветовые характеристики которой совпадают с эталонными значениями заданного цвета в определенных пределах.

Работа видеоконтрольного блока 23 синхронизируется импульсами, поступающими на его управляющие входы с соответствующей группы выходов регист ратора 36 синхроимпульсов через группу элементов 22 задержки,

Известное устройство для распознавания цвета предназначено для определения цвета. При этом осуществляется интегральная оценка параметров цвета всего кадра в целом. Такой метод из0

5

мерения цветовых компонент не позволяет осуществить визуализацию области, где преобладает определенный цвет, заданный набором эталонных значений яркости, насьпценности и цветового тона.

В отличие от известного устройства выходные сигналы фотопрнемников в предлагаемом устройстве несут информацию не только о временном изменении цветовых характеристик, но и о пространственном характере распределения заданного цвета в пределах обзорного кадра.

Большая разрешающая способность фотоприемников на ПЗС-матрииах позволяет с высокой точностью решать задачи планиметрии: определение границ, площади и центра тяжести области распознаваемого цвета в реальном масштабе времени, что не обеспечивается в известном устройстве. Формула изобретения.

Устройство для распознавания цвета, содержащее блок формирования иве- товых компонент, первый сумматор, делитель, три элемента сравнения , блоки определения модуля и фазы вектора цвета, блоки задания эталонов насыщенности, цветового тона и яркости соответственно, выход первого сумматера подключен к первому входу делителя, второй вход которого соединен с выходом блока определения модуля вектора цвета, выход делителя подключен к первому входу первого элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания эталона насыщенности, выход блока задания эталона цветового тона подключен к второму входу второго элемента сравнения, выход блока задания эталона яркости соединен с вторым входом третьего элемента сравнения, отличающееся тем, что ,с целью повьш1ения быстродействия и расширения функциональных возможностей за счет выделения областей заданного цвета, в него введены светоделитель, оптически связанный с входами блока формирования цветовых компонент,нормализатор цветовых компонент, элемент И, ключ, второй сумматор, два блока вычитания, три элемента задержки, группа элементов задержки и видеоконтрольный блок, вход светоделителя является оптическим входом устройства, первые три информационных выхода блока формирования цветовых

0 компонент подключены к соответствующим входам нормализатора цветовых компонент, четвертый информационный выход блока формирования цветовых компонент соединен с входом первого

5 элемента задержки, управляющие выходы блока формирования цветовых компонент через группу элементов задержки подключены к соответствующим управляющим входам видеоконтрольного

0 блока, выходы нормализатора цветовых компонент соединены с соответствующими входами первого сумматора,первый выход нормализатора цветовых компонент подключен к первым входам пер5 вого блока вычитания и второго сумматора, второй выход нормализатора цветовых компонент соединен с вторым входом второго блока вычитания, третий выход нормализатора цветовых

0 компонент подключен к вторым входам первого блока вычитания и второго сумматора, выход которого соединен с первым входом второго блока вычитания, выход пепвого блока вычитания

t подключен к первым входам блоков определения модуля и фазы вектора цвета , вторые входы которых соединены с выходом второго блока вычитания,выход блока определения фазы вектора

0 цвета через третий элемент задержки подключен к первому входу второго элемента сравнения, выход первого элемента зад-ержки соединен с первым входом третьего элемента сравнения

5 и через второй элемент задержки с информационным входом ключа, выходы первого, второго и третьего элементов сравнения подключены к соответствующим входам элемента И, выход ко-

Q торого соединен с управляющим входом ключа, выход которого подключен к информационному входу видеоконтрольного блока.

Изобретение относится к автоматике, а именно к устройствам оптической обработки информации, и может быть использовано в системах распознания цвета объектов и в системах технического зрения промышленных роботов. Цель изобретения состоит в повышении быстродействия и расширении функциональных возможностей устройства путем выделения областей заданного цвета. Устройство для распознания цвета содержит светоделитель, блок формирования цветовых компонент, нормализатор цветовых компонент, два сумматора, два блока вычитания, делитель, блоки определения модуля и фазы вектора цвета, три элемента сравнения, блоки задания эталонов насыщенности, цветового тона и яркости, элемент И, аналоговый ключ, видеоконтрольный блок, три элемента задержки и группу элементов задержки. 1 ил.