Устройство для коррекции изображений объектов Советский патент 1990 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам для коррекции изображений объектов, и может быть использовано в системах цифровой обработки изображений.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2-5 - прмеры конкретного конструктивного выполнения соответственно синхронизатора, детектора, дискриминатора и вычислительного блока.

Устройство (фиг. 1) содержит телевизионный датчик 1, аналого-цифровой преобразователь 2 (АЦП), группу коммутаторов 3 и 4, первый коммутатор 5 и второй коммутатор 6, вычислительный блок 7, первый 8 и второй 9 блоки памяти, синхронизатор 10, сумматор 11, цифровой фильтр 12, первый 13 и второй 14 элементы задержки, детектор 15 и дискриминатор 16.

Синхронизатор (фиг.1) включает генератор 17 импульсов и распределитель 18 импульсов.

Распределитель импульсов (фиг.2) содержит элемент И-НЕ 19, триггер 20, делитель 21 частоты, триггеры 22 и 23, счетчик 24, элементы И-НЕ 25 и 26, элементы ИЛИ 27 и 28, таймер 29, триггеры 30 и 31, инвертор 32, элемент И-НЕ 33, элемент И 34, счетчик 35, мультиплексор 36, триггер 37.

Детектор края (фиг.З) содержит вычитатели 38 и 39, регистр 40, умножители 41 и 42, компараторы 43 и 44 и коммутатор 45.

Дискриминатор (фиг. 4) содержит

сумматоры 46 и 47, вычитатели 48 и 49 и компаратор 50.

Вычислительный блок (фиг.5) содержит микроЭВМ 51 и узел 52 параллель- ого обмена.

Устройство работает следующим образом.

СП

оэ

05

00 00 0$

Отсчеты изображения в процессе его строчного сканирования датчиком 1 последовательно поступают с выхода датчика 1 на вход АЦП 2. Темп теле- визионной развертки в датчике 1 определяется синхронизирующими сигналами, поступающими на синхронизирующий вход датчика 1 с выхода синхронизатора 10. В АЦП 2 выполняется преобра- зование изображения в цифровую форму в соответствии с частотой синхроимпульсов. Таким образом, в каждый момент времени, отсчитыяз2 нй rv: хтюимттульсом, на выходе MITf 2 тат- - .- стзует код, соответствующей яркости текущего элемента изображения.

Работа устройства в режиме ориен- TaivHH изображений начинается с момента появления на входе устройства им- пульс а Пуск. При поступлении этого импульса на вход устройства синхронизатор 10 вырабатывает на первом втором и третьем выходах сигнал лог. О, а на четвертом выходе - сигнал лог. 1.

Лог. О поступает с первого выхода синхронизатора 10 на управляющий вход коммутатора 3,а с второго выхода - на управляющий вход коммутатора 4 и переводит эти коммутаторы в состояние, при котором информация, присут ствующая на вторых входах этих коммутаторов, передается на их выходы, а первые входы этих коммутаторов при этом отключены.

Лог. О поступает с третьего выхода синхронизатора 10 на управляющий вход коммутатора 5 и переводит этот коммутатор в состояние, при котором информация, присутствующая на его входе, передается на первый выход этого коммутатора, а второй его выход при этом отключен.

Лог. 1 поступает с четвертого выхода синхронизатора 10 на управляющий вход коммутатора 6 и переводит этот коммутатор в состояние, при котором информация, присутствующая на его первом выходе, передается на выход этого коммутатора, а второй вход при этом отключен.

После перевода коммутаторов в описанные состояния .синхронизатор 10 вырабатывает на седьмом выходе двоичный код Единица, который посту- пает на вход блока 7.

При получении двоичного кода Единица на свой управляющий вход елок

;

5

5

0

0

7 выставляет код Ноль на своем пятом выходе и генерирует последовательность двоичных кодов. Темп гене-рации этих кодов задает синхронизатор 10 посредством подачи синхронизи-- рующих сигналов со своего седьмого выхода на управляющий вход блока 7.

Код Ноль поступает с пятого выхода блока 7 через коммутатор 6 на информационный вход блока 9 памяти. Последовательность кодов поступает с второго :. бг-- ,-. 7 ipes owy татор 4 н- лдр-.скц-,. ход лока 9 гтс- мяткЈ. эн:- о со :гкоч ксдза нз адреском гходг блоки 9 ;:а его управляющем входе появляются импульсы Запись, поступающие с шестого выхода синхронизатора 10. Таким образом, .:. производится запись кода Ноль в ячейки блока 9 памяти.

После завершения процедуры обнуления блока 9 синхронизатор 10 вырабатывает на третьем-выходе сигнал лог. 1, а на четвертом выходе - сигнал лог. О.

Лог. 1 поступает с третьего вы- v хода синхронизатора 10 на управляющий вход коммутатора 5 и переводит этот коммутатор в состояние, при котором информация, присутствующая на его входе, передается на второй выход этого коммутатора, а первый выход при этом отключен.

Лог. О поступает с четвертого выхода синхронизатора 10 на управляющий вход коммутатора 6 и переводит его в состояние, при котором информация с второго входа этого коммутатора передается на его выход, а первый вход при этом отключен.

После переключения коммутаторов 5 и 6 синхронизатор 10 дожидается прихода на свой синхронизирующий вход сигнала Начало кадра (кадрового импульса) с выхода генератора 17 и после получения этого сигнала вырабатывает на втором выходе сигнал лог. 1, который, поступая на управляющий вход коммутатора 4, переводит этот коммутатор в состояние, при котором информация, присутствующая на первом входе этого коммутатора, передается на его выход.

После переключения коммутатора 4 коды, соответствующие яркостям элементов изображения, поступают с выхода А1Ц1 2 через коммутатор 4 на адресный вход блока 9 памяти.

При поступлении каждого такого кода на адресный вход блока 9 до момента поступления очередного кода происходит следующее. Синхронизатор 10 выставляет на шестом выходе сигнал Чтение, который поступает на управляющий вход блока 9. При этом производится чтение ячейки и на информационном выходе блока 9 появляется двоичный код, соответствующий содержимому этой ячейки. Код через коммутатор 5 поступает на вход инкрементного сумматора 11. Одновременно на управ

тограмма распределения элементов изображения по величине яркости.

После завершения процесса записи гистограммы синхронизатор 10 выстав- , ляет на третьем выходе сигнал лог. О, который поступает на управляющий вход коммутатора 5 и переводит этот коммутатор в состояние, при котором информация с зхода того коммутатора передается на его первый выход.

После переключения комм татора 5 синхронизатор 10 выставляет на шестом

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах цифровой обработки изображений. Цель изобретения состоит в повышении надежности устройства путем его адаптации к характеру изображения и адаптивного его квантования. Это обеспечивается введением группы коммутаторов, вычислительного блока, блоков памяти, двух коммутаторов и сумматора. 5 ил.

20

25

30

ляющий вход этого сумматора поступает 15 выходе сигнала Чтение, который по- эапускающий импульс с восьмого выхода синхронизатора 10, при получении которого инкрементный сумматор 11 добавляет к коду, присутствующему на его выходе, код Единица, и результат операции появляется на выходе инкрементного сумматора 11. С выхода сумматора код через коммутатор 6 поступает на информационный вход блока 9 памяти, после чего синхронизатор 10 выставляет на шестом выходе сигнал Запись, и код, присутствующий на информационном входе блока 9, записывается в этот блок. При поступлении на адресный вход блока 9 кода, соответствующего следующему элементу изображения, процесс повторяется и т.д.

Так происходит для каждого кода, поступающего с А1Щ 2, т.е. в ячейках блока 9 памяти с адресами 0,1..., К производится подсчет количества элементов изображения, имеющих соответственно яркости 0,1..., К.

Этот процесс длится до тех пор, пока с выхода генератора 17 на синхронизирующий вход синхронизатора 10 не поступит сигнал Конец кадра (следующий кадровый импульс), после чего он выставляет на втором выходе сигнал лог. О, и коммутатор 4 переводится в состояние, при котором информация с второго входа передается на выход, а первый вход отключается.

35

ступает на упрарлыошгй вход блока 9 и переводит этот блок в состояние, при котором на информационном выходе этого блока всегда присутствует коп, который соответствует информации, записанной в ячейке по адресу, определяемому кодом, присутствующим на адресном входе этого блока памяти. Затем синхронизатор 10 выставляет на седьмом выходе двоичный код Два, который поступает на управляющий вход блока 7.

При получении двоичного кода Два на свой управляющий вход блок 7 начинает процесс анализа гистограммы по заданным алгоритмам.

После завершения процесса анализа гистограммы синхронизатор 10 выставляет на своем седьмом выходе двоичный код Три, который поступает |на управляющий вход блока 7.

Ппи получении двоичного кода Три на свой управлякнчий вход блок 7 генерирует на своем выходе последовательность двоичных кодов и в случае, если генерируемый код удовлетворяет заданному условию, то одновременно с генерацией этого кода на первом выходе блока 7 на его третьем выходе выставляется двоичный код, соответствующий определенному значению. Темп генерации этих кодов задается синхронизатором 10 посредством подачи синхронизирующих сигналов со своего седь- 50 мого выхода на управляющий вход блока 7.

40

45

Таким образом, к этому моменту в ячейке блока 9 с адресом 0 находится двоичный код, определяющий количество элементов изображения на кадре, которые имеют яркость 0, в ячейке с адресом 1 - двоичный код, определяющий количество элементов изображения в кадре с яркостью 1 и т.д., т.е. в блоке 9 памяти находится гис0

5

0

5 выходе сигнала Чтение, который по-

5

ступает на упрарлыошгй вход блока 9 и переводит этот блок в состояние, при котором на информационном выходе этого блока всегда присутствует коп, который соответствует информации, записанной в ячейке по адресу, определяемому кодом, присутствующим на адресном входе этого блока памяти. Затем синхронизатор 10 выставляет на седьмом выходе двоичный код Два, который поступает на управляющий вход блока 7.

При получении двоичного кода Два на свой управляющий вход блок 7 начинает процесс анализа гистограммы по заданным алгоритмам.

После завершения процесса анализа гистограммы синхронизатор 10 выставляет на своем седьмом выходе двоичный код Три, который поступает |на управляющий вход блока 7.

Ппи получении двоичного кода Три на свой управлякнчий вход блок 7 генерирует на своем выходе последовательность двоичных кодов и в случае, если генерируемый код удовлетворяет заданному условию, то одновременно с генерацией этого кода на первом выходе блока 7 на его третьем выходе выставляется двоичный код, соответствующий определенному значению. Темп генерации этих кодов задается синхронизатором 10 посредством подачи синхронизирующих сигналов со своего седь- 0 мого выхода на управляющий вход блока 7.

Последовательность кодов поступает с первого выхода блока 7 через коммутатор 3 на адресный вход блока 8 памяти. Коды, соответствующие заданным значениям, поступают с третьего выхода блока 7 на информационный вход блока 8 памяти. Синхронно со сменой кодов на адресном входе блока

0

5

5

8 на его управляющем входе появляются импульсы Запись, поступающие с пятого выхода синхронизатора 10. Таким образом, производится запись ко- дов в группу ячеек блока 8 памяти.

После завершения процесса записи блока 8 блок 7 выставляет код, соответствующий величине резкости края на четвертый выход, откуда это код поступает на четвертый информационный вход детектора 15 края. Одновременно на второй управляющий вход детектора края поступает стробируюнднй импульс с девятого выхода синхроьи затора 10. По этому импульсу код фиксируется в регистре детектора 15 края.

После завершения процедуры записи в блок 8 памяти и передачи кода в де- тектор 15 края синхронизатор 10 выставляет на пятом выходе сигнал Чтение, который поступает на управляющий вход блока 8, на первом выходе синхронизатора 10 выставляется сигнал лог, 1, который поступает на управляющий вход коммутатора 3 и переводит этот коммутатор в состояние, при котором информация с первого входа этого коммутатора передается на его вы- ход, а второй вход отключается.

После переключения коммутатора 3 коды, соответствующие яркостям элементов изображения, поступают с выхода АЦП 2 через коммутатор 3 на ад- ресный вход блока 8.

При поступлении каждого такого кода на адресный вход блока 8 производится чтение ячейки с заданным адресом и на информационном выходе блока 8 появляется код, соответствующий содержимому этой ячейки. Таким образом, при прохождении элементов изображения через блок 8 памяти эти элементы преобразуются по следующему правилу: если приходящий на адресный вход первого блока 8 памяти элемент изображения с яркостью, соответствующей заданному коду, попадает в границы моды, то ему присваивается неко- торое значение о

Таким образом, при прохождении через блок 8 производится процедура равномерного квантования по модам.

С выхода блока 8 коды, соответст- вующие преобразованному изображению, поступают на вход фильтра 12. Медианл ный фильтр 12 реализует удаление импульсных помех в строке изображенияр

которые могут быть ошибочно приняты за объекты.

С выхода медианного фильтра коды, соответствующие преобразованному и отфильтрованому изображению, поступают на вход первого элемента 13 задержки, информационный вход детектора 15 края и информационный вход дискриминатора 16. При прохождении первого элемента 13 задержки каждый код, соответствующий яркости элемента изображения, задерживается на время, равное периоду синхроимпутъсов, поступающих с выхода генератора 7 на синхронизирующий вход первого элемента 13 задержки.

С выхода первого элемента 13 задержки коды изображения поступают на вход второго элемента 14 задержки, второй информационный вход детектора 15 края и второй информационный вход дискриминатора 16. Второй элемент 14 задержки работает аналогично первому и на его выходе присутствуют коды, задержанные на время одного синхроимпульса относительно входа этого элемента задержки.

С выхода второго элемента 14 задержки коды элементов изображения поступают на третий информационный вход детектора 15 края и третий информационный вход дискриминатора 16.

С помощью дискриминатора 16 определяется, по какую сторону от края находится текущая точка строки изображения, при условии, что в данной точке имеется резкий перепад яркости, превышающий заданное значение .

С помощью детектора 15 края обнаруживаются резкие перепады яркости строки изображения на выходе медианного фильтра 12. При этом учитывается выходной сигнал дискриминатора 16, который поступает на первый управляющий вход детектора 15 края.

Синхронизатор работает следующим образом.

Импульс Пуск сбрасывает триггер 31, счетчик 35 (при этом на его выходе присутствует код Единица), триггер 37 и устанавливает триггер 23. Сигнал с выхода триггера 23, проходя через элемент ИЛИ 28, устанавливает триггер 29 и разрешает работу счетчика 24, который начинает подсчитывать импульсы, поступающие с выхода делителя 21 частоты. Делитель 21 используется для уменьшения частоты

тактовых импульсов до такой величины чтобы блок 7 успевал обрабатыватьпре- рывания по таймеру, формируемые этими импульсами. Поскольку триггер 29 установлен, то импульсы с выхода делителя 21 частоты проходят через элемент И-НЕ 25. После того, как счетчи 24 отсчитывает заданное количество импульсов, на его выходе появится сигнал, сбрасывающий триггер 29, после чего прохождение импульсов через элемент И-НЕ 25 прекращается.Сигналом с выхода триггера 29 сбрасывается триггер 23 и устанавливается триггер 22. При этом завершается фаза обнуления блока 9 памяти.

Кадровый импульс (КИ), приходящий на синхронизирующий вход, проходит через элемент И-НЕ 19, при этом в триггер 20 записывается 1. По окончании КИ через элемент И-НЕ 26 разрешается прохождение ТИ, которые поступают на восьмой выход и через мультиплексор 36 на шестой выход. По приходу следующего КИ в триггер 20 записывается О, по сигналу от которого в триггер 22 записывается О и прекращается прохождение ТК через элемент И-НЕ 26. При этом завершается фаза записи гистограммы. ..

Сигналом с триггера 20 запускается таймер 30 и наращивается на единицу счетчик 35 (при этом на его выходе появляется код Два). Таймер 30 отсчитывает время, необходимое блоку 7 для выполенния операций по анализу гистограммы. По истечении этого времени таймер 30 вырабатывает сигнал, которым устанавливается триггер 29, триггер 31, сбрасывается счетчик 24 и наращивается на единицу счетчик 35 (при этом на его выходе появляется код Три).

Пока счетчик 24 считает, импульсы с выхода делителя 21 проходят через элемент И-НЕ 25. Как только поступит заданное число импульсов, на выходе счетчика 24 появляется сигнал, сбрасывающий триггер 29 и проходящий через элемент И 34 на девятый выход.

Таким образом, за счет обеспечения возможности адаптации устройства к характеру изображения, которое выражается в повышении относительного контраста деталей на изображении и повышении помехозащищенности путем проведения адаптивного квантования изображения по модам, а так10

5

20

5

0

5

0

5

0

5

же за счет возможности вычисления предельного коэффициента резкости края в зависимости от характера обрабатываемого изображения, устройство обладает повышенной достоверностью сегментации изображений, что приводит к существенному повышению надежности работы устройства.

Формула изобретения

Устройство для коррекции изображений объектов, содержащее телевизионный датчик, выход которого соединен с информационным входом аналоге цифрового преобразователя, синхронизирующий вход которого подключен к первому тактирующему выходу синхронизатора, первый элемент задержки, информационный вход которого соединен с выходом цифрового фильтра, синхронизирующий вход подключен к первому тактирующему выходу синхронизатора, а выход соединен с информационным входом второго элемента задержки, синхронизирующий вход; которого подключен к первому тактирующему ъы- ходу синхронизатора, а выход соединен с одним информационным входом дискриминатора, другие информационные входы которого подключены к выходам цифрового фильтра, первого и второго элементов задержки, синхронизирующий вход соединен с первым тактирующим выходом синхронизатора, в выход является первым информационным выходом устройства, детектор, информационные входы которого подключен. к входам цифрового фильтра, первого и второго элементов задержки, первый синхронизирующий вход соединен с первым тактирующим выходом синхронизатора, второй синхронизирующий вход подключен к выходу дискриминатора, а выход является вторым информационным выходом устройства, синхронизирующий вход цифрового фильтра соединен с первым тактирующим входом синхронизатора, отличаю щееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит группу коммутаторов, одни информационные входы которых соединены с выходом аналого- цифрового преобразователя, а управляющие входы подключены к первому и второму управляющим выходам синхронизатора, вычислительный блок, первый и второй информационные выходы которого подключены к другим информационным входам коммутаторов группы соответственно, синхронизир ппцгий вход соединен с вторым тактирующим выходом синхронизатора, третий информационный выход соединен с управляющим входом детектора, третий синхронизирующий вход которого подключен к третьему тактирующему выходу синхронизатора, первый блок памяти, адресный вход которого подключен к выходу первого коммутатора группы, информационный вход соединен с четвертым информационным выходом вычислительного блока, управляющий вход подключен к четвертому тактирующему выходу синхронизатора, а выход соединен с информационным входом цифрового фильтра, второй блок памяти, адресный вход которого соединен с выходом второго коммутатора группы, управляющий вход подключен к пятому тактирующему выходу синхронизатора, первый ком

мутатор, информационный вход которого подключен к выходу второго блока памяти, управляющий вход соединен с третьим управляющим выходом синхронизатора, а один информационный выход подключен к информационному входу вычислительного блока, второй коммутатор, один информационный вход которого соединен с пятым информационным выходом вычислительного блока, управляющий вход подключен к четвертому управляющему выходу синхронизатора, а выход соединен с информационным вхо- 5 дом второго блока памяти, и сумматор, информационный вход которого подключен к выходу первого коммутатора, управляющий вход соединен с пятым управляющим выходом синхронизатора, а выход подключен к другому информационному входу второго коммутатора, при этом синхронизирующий вход телевизионного датчика соединен с первым тактирующим выходом синхронизатора.

0

.

Д

15

11

19

u

№л 2з

г

-

25

ti

,с 20

gfo

10

4й мер- Синхр Вход Вход

. Вход

2йинф. вход

Зиинф. 0x0 J оФиг.З

5-tf

4-tf

36

и/ И

Л

dk

/I

S-u

л 7-Л

J

&

0

35

г-(

г

ОТ--- 34

L2L

Lf

J7

,

7-tf

V

Фиг 2

jo

. вход

.

ffxoB

2й мф. faffd

3й инф. 8хвд

(риг. 4 Си Р-8хо

X

Выход