Устройство для распознавания прямого края объекта Советский патент 1990 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к автомати- . ке к вычислительной технике и может быть использовано при построении зри- тельных анализаторов роботов, в частности при распознавании прямого края объектов.

Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения адаптивности устройства при определении размеров фрагмента изображения и- координат его левого верхнего угла.

.На фиг. 1 и 2 представлена функциональная схема устройства; на фиг.3 - функциональная схема блока управления.

Устройство (фиг. 1 и 2) содержит телевизионный датчик 1, аналого-цифровой преобразователь 2, блок 3 злементов И, первый сумматор 4, первый блок 5 умножения, второй блок 6 умножения, второй сумматор 7, третий блок 8 умножения, четвертый блок 9 умножения, пятый блок 10 умножения, первый блок 11 вычитания, первый блок 12 деления, блок 13 синхронизации, блок 14 управления, третий сумматор 15, четвертый сумматор 16, пятый сумматор 17, шестой блок 18 умножения, второй блок 19 деления, первый квадратор 20, второй блок 21 вычитания, второй квадратор 22, третий блок 23 вычитания, первый элемент 24 задержки, четвертый блок 25 вычитания, второй элемент 26 задержки, первый пороговый элемент 27, третий элемент 28 задержки, пятый блок 29 вычитания.

сд

00

ел СП

to

в Г орой иорог овый элемент 30, первый элемент И 31, первый триггер 32, второй триггер 33, ключ 34, второй элемент И 35, счетчик 36 строчных импульсов, дешифратор 37, одновибратор 38, первый регистр 39 координаты Y, второй регистр 40 координат1 1 Y, первый компаратор 41, второй компаратор 42, первый элемент ИЛИ 43, второй элемент ИЛИ 44, арифметико-логический блок 45.

Блок управления (фиг. З) содержит регистр 46 координаты X, первый элемент 47 сравнения, первый триггер 48, первый элемент И,49, первый счетчик 50 строчных импульсов, второй элемент 51 сравнения, второй счетчик 52 строчных импульсов, второй элемент И 53, первый элемент 54 задержки, первый элемент ИЛИ 55, второй элемент ИЛИ 56, третий элемент ИЛИ -57, первый регистр 58, второй регистр 59, третий элемент И 60, четвертый элемент И 61, пятый элемент И 62, четвертый элемент ИЛИ 63, регистр 64 координаты Y, третий элемент 65 .сравнения, второй триггер 66, первый счетчик 67 тактовых импульсов, второй счетчик 68 тактовых импульсов, четвертый элемент 69 сравнения, второй элемент 70 задержки.

Устройство работает следующим образом.

Распознавание прямого края объекта осуществляется в два этапа. На первом этапе выделяется фрагмент изображения, в котором находится та часть изображения, которая в дальнейшем заменяется прямым краем. По окончании первого этапа находятся координаты левого верхнего угла фрагмента и его размеры. На втором этапе в выделенном фрагменте происходит распознавание прямого края объекта, при этом ось абсцисс системы направлена перпендикулярно, а ось ординат - вдоль направления строчной развертки.

На первом этапе, с началом анализа изображения, устройство устанавливается в исходное состояние, при котором все блоки устройства-триггера, регистры, счетчики устанавливаются в нулевое состояние, а счетчик 67 тактовых импульсов в состояние, предшествующее нулевому, т.е. на его выходах устанавливается тело, максимсшьно возможное для дан

0

5

0

5

0

45

0

5

ного счетчика, а первый тактовый ин- пульс устанавливает на всех выходах этого счетчика нулевые потенциалы.

Блок 13 синхронизации вырабатывает последовательность импульсов для работы телевизионного датчика 1. Поле анализируемого изображения просматривается в соответствии с законом телевизионной развертки: слева направо, сверху вниз. Нулевой сигнал прямого выхода второго триггера 33 закрывает ключ 34, в результате чего сигналы с телевизионного датчика 1 не проходят на вход аналого-цифрового преобразователя 2, а поступают лишь на входы первого элемента 24 задержки, третьего элемента 28 задержки, первый входы четвертого блока 25 вычитания и пятого блока 29 вычитания. В четвертом блоке 25 вычитания последовательно вычисляется разность амплитуд незадержанных сигналов и сигналов, задержанных на один такт первым элементом 24 задержки. Сигнал с выхода четвертого блока 25 вычитания Поступает на вход второго элемента 26 задержки и после задержки еще на один такт поступает на вход первого порогового элемента 27. Если входной сигнал превышает установленное пороговое значение, на выходе первого порогового элемента 27 появляется сигнал. Таким образом, если в поле анализа появляется сигнал (от импульсной помехи или от объекта) на .выходе .первого порогового элемента 27 через один такт появляется сигнал. В пятом блоке вычитания последовательно вычисляется разность амплитуд незадержаннь1х сигналов и сигналов, задержанных на два такта. Эта разность поступает на вход второго порогового элемента 30 и в случае ее превышения установленного порога на выходе второго гюрогового элемента 30 появляется сигнал.

Рассмотрим работу устройства при появлении импульсной помехи и при появлении объекта. Пусть на телевизионного датчика 1 появляется последовательность импульсов 0; X.; 0; X; X., соответствующая импульсной помехе (Х) и объекту ( Xj), где Х , Xj и Х - яркости элементов изображения. На выходе первого элемента 24 задержки эта последовательность будет иметь с ледующий вид: Z; 0; О, Х. Знак Z означает сигнал, зна5,

чеиие которого не влияет на рассмотрение рг1боты устройства в данном случае. После Г 1 11олнения incpaunn вычитания в четпертом (шоке 25 вычитания на его выходе ноя- вится носледопательность сигналов Z; Xj ; -Х ; -Х,, а на выходе второго элемента 26 задержки - последовательность сигналов Z; Z; i Xg. Принимая во внимание, что сигнш1Ы X и Х превышают уровень помехи, на выходе первого порох ового элемента .27 получают последовательность сигналов Z, Z, 1,0, I. Паршшельно на выходе третьего элемента 28 задержки появится последовательность сигналов Z; Z; 0; О, а на выходе пятого блока 29 вычитания последо зательность сигналов Z, Z, О, , Xj. Пусть разность .-X J и сигнал Х превыикшт пороговое значение. Тогда на выходе второго пороговог о элемента 30 появится ноатедовательность сигналов Z, Z, О, 1, 1. Сравнивая эту последовательность с последовательностью на выходе первого порогового элемента 27, видпо, что сигналы от импульсной помехи Х не появляются одновременно на первом и втором входах первого элемента И 31, а сигналы от объекта Х с однотактной задержкой .появляются на входах этого элемента. Таким образом, при пересечении электронным лучом объекта на выходе первого элемента И 31 появится сигнал, задержанньм на один такт. Этот сигнал устанавливает в еди1шчное состояние первый триггер 32 и проходит на выход второг-о элЬмен та И 35, так как на его втором входе в течение iicero nepBOi o этапа установлен единичный сигнал с инверсного выхода второго триггера 33,

Таким образом, на первом этапе работы устройства на выходе второго элемента И 35 с задержкой на один такт появится сигнал и том и только в том случае, если при сканировании электронный луч телевизионной камеры пересечет .

На счетный вход счетчика 67 тактовых импульсов блока 14 управления поступают тактовые импульсы с первого выхода блока 13 синхронизации. Код с выхода счетчика 67 тактовых импульсов блока 14 управ.г1ения поступает на вход

10

15

20

7 ::52

о

первого регистра 39 координаты Y. На его вход разрешения записи поступает с выхода одновибратора 38, на вход которого поступает сигнал с выхода второго э лемента И 35.

Пусть при сканировании вдоль строки растра не обнаружены элементы изображения. На счетный вход первого счетчика 50 строчн1,1х импульсов блока 14 управления поступит один им- пул.ьс с третьего выхода блока 13 синхронизации (строчный слнхроимпульс) и увеличит на единицу код на выходе счетчика 50. Первый счетчик 67 тактовых импульсов блока 14 управления, установленный первоначально в состояние, предшествующее нулевому, досчитает до величины, на едиьшцу меньшей количества элементов в строке растра. Сигнал с его выхода не запишется в первый регистр 39 координаты Y, так как не появится сигнал на выходе второго элемента И 35, соединенном с вхо- 25 дом одновибратора 38, выход которого соединен с входом разрешения записи первого регистра 39 координаты Y. По окончании сканирования вдоль строки блок 13 синхронизации вырабатывает 30 строчный гасящий импульс, который обнуляет первый триггер 32, подготавливая его для новой строки растра, поступает на первый вход четвертого элемента И 61 блока 14 управления. Второй вход четвертого элемента И 61 соединен с инверсным выходом второго триггера 33. Следовательно, на выходе четвертого элемента И 61 по являет- ся сигнал, устанавливдюи ий счетчик 40 67 тактовых импульсов в значение, предшествующее нулевому. Такая установка позволит скомпенсировать время одного такта, на которое задерживается сигнал на выходе второго элемента 5 И 35 относительно момента появления изображения.

Пусть при сканировании вдоль строки растра первый электронный луч пересечет элементы изображения. К момен- 0 ту пересечения на выходе первого счетчика 50 строчных импульсов блока 14 управления установится код числа, равный просмотренному количеству строк растра с учетом просматриваемой стро- 5 ки. Первый счетчик 67 тактовых импульсов блока 14 управления через один такт после момента пересечения досчитает до числа, ранного количеству элементов в просматриваемой стро35

ке с учетом контурного элемента. В этот момент на выходе второго элемента И 35 появится сигнал, который установит в единичное состояние счетчик 36 строчных импульсов и поступит на вход одновибратора 38, который вырабатывает кратковременный сигнал, позволяющий коду с выхода первого счетчика 67 тактовых импульсов блока 14 управления переписаться в первый регистр 39 координаты Y. Код сигнала с выхода счетчика 36 строчных им- .пулъсов записывается в первый регистр 58 блока 14 управления и поступает на вход дешифратора 37. Сигнал с выхода е;диничного значения дешифратора 37 поступает на вход разрешения записи регистра 46 координаты X блока управления 14 и дает возможность записать в этот регистр код сигнала с выхода первого счетчика 50 строчных импульсов блока 14 управления. Этот же сигнал поступает на второй вход первого элемента ИЛИ 43, с выхода которого он поступает на вход первого разрешения регистра 64 координаты Y блока 14 управления, в который записывается код сигнала с выхода первого ре- |гистра 39 координаты Y. Сигнал с выxoдa единичного значения дешифратора 37 поступает также на второй вход второго элемента ИЛИ 44 и дает разрешение на запись кода сигнала с выхода первого регистра 39 координаты Y во второй регистр 40 координаты Y, Коды сигналов с выходов регистра 64 координатыY блока 14 управления и второго регистра 40 координаты Y поступают соответственно на первый и второй входы ариф метико-логического блока 45, в котором из второго сигнала вычитается первый, а разность поступает во второй регистр 59 блока 14 управления. Действия происходящие по окончании стро- ки сканирования, описаны вьш1ё,

При сканировании вдоль следующей строки растра первый счетчик 50 строчных импульсов блока 14 управления увеличивает на единицу.свое содержимое, первый счетчик 67 тактовых импульсов блока 14 управления подсчитывает количество тактовых импульсов. С задержкой на один такт после пересечения электронным лучом контурного элемента изображения на выходе второго элемента И 35 появляется сигнал. Этот Через одновибратор 38 дает разрешение на запись в первый регистр

10

15

20

25

дп дс

30

35

0

5

40 координаты Y кода сигнала с выхода первого счетчика 67 тактовых импульсов блока 14 управления, увеличивает на единицу значение счетчика 36 строчных импульсов, которое записывается в первый регистр 58 блока 14 управления. Сигнал на выходе единичного зна-, чения дешифратора 37 не появится, поэтому запись в регистр 46 координаты X блока 14 управления не произойдет. Код сигнала с выхода первого регистра 39 координаты Y поступает на первые входы первого компаратора 41 и второго компаратора 42, и на информационный вход второго peniCTpa 40 координаты Y 40. На второй вход первого компаратора 41 поступает код сигнала регистра 64 координаты Y блока 14 управления. Если код сигнала на первом входе соответствует меньшему значению, чем код сигнала на втором входе, на выходе первого компаратора 41 появляется сигнал, которьй через первый элемент ИЛИ 43 дает разрешение на злпись кода сигнала с выхода первого регистра 39 координаты Y в регистр 64 координаты Y блока 14 управления.

На второй вход второго компаратора 42 поступает код сигнала с выхода второго регистра 40 координаты Y. Если . код сигнала на первом входе соответствует большему значению, чем код сигнала на втором входе, на выходе второго компаратора 42 появляется сигнал, который через второй элемент ИЛИ 44 дает разрешение на запись кода сигнала с выхода первого регистра 39 координаты Y во вто.-ей регистр 40 координаты Y. В арифметико-логическом блоке 45 вычисляется разность между сигналами, коды которых записаны во втором регистре 40 координаты Y и регистре 64 координаты Y блока 14 управления. Вычисленная разность записьша- ется во второй регистр 59.

При дальнейшем сканировании устройство работает аналогичным образом. В результате сканирования по всему кадру в первом регистре 46 координаты X блока 14управления будет записана координата , т.е. номер строки, в которой впервые появляются эле- менты изображения. В первом регистре 58 будет записан размер фрагмента края изображения оси абсцисс, т.е. количество строк, содержащих элементы изображения. Е первом регистре 64 координаты Y будет записана координата УНОЩ в т.е. наименьшая из ординат контурных; элементов, за.ме- няемых прямым краем. Во втором регистре 59 будет записан размер фрагмента края изображения вдоль оси ординат, т.е. разность между наибольшей и наименьшей ординатами элементов контура, заменяемых прямым краем

визионного растра. Иначе говоря, для каждого значения ,2,...,п где X - текущий номер строки в п делах анализируемого фрагмента, п - размер фрагмента в растровых элементах по aepTHKajm, определяе некоторое накопленное значение с нала Y x. По этим данным-, использу

Первый этап выделения прямого края Q линейный регрессионный анализ, в

объекта заканчивается с появлением кадрового гасящего импульса на пятом выходе блока 13 синхронизации. Этот импульс устанавливает в единичное состояние второй триггер 33, вслед- ,с ствие чего замыкается ключ 34, на втором входе второго элемента И 35 появляется нулевой сигнал, поэтому на его выходе сигнал не появится, кадровый гасящий импульс также устанавливает п в нулевое состояние первый счетчик 50 строчных импульсов блока 14 управления и в этом же блоке через четвертый элемент ИЛИ 63 устанавливает в нулевое состояние первый счетчик 67 так- 25 товых импульсов.

в результате первого этапа в первом регистре 58 блока 14 управления и втором регистре 59 блока 14 управления записаны размеры фрагмента, в зо котором находятся контурные элементы изображения, которые необходимо заменить прямым краем, а в регистре 46 координаты X блока 14 управления и регистре 64 координаты Y блока 14 управления записаны .соответственно координаты X „оц и Y „д левого верхнего края этого фрагмента.

На втором этапе контурные элементы в вьделенном фрагменте заменяются о на прямой край.

Координаты точек, принадлежащих прямому краю объекта, связаны между собой линейной зависимостью

35

частности метод наименьших квадра тов j легко находятся параметры К в линейном уравнении, которое свя вает между собой координаты прямо края относительно принятой систем координат. Метод основывается на боре таких значений К и В которы минимизируют сумму квадратов верт кальных отклонений от линии регре сии. Иными словами, минимизируетс сумма S

Л-2

(Y,,-K-X-B)

1

по отношению к параметрам К и В. стремум находится обычным образом. т.е. берутся производные по К и В приравниваются к нулю и затем полу ченные выражения решаются совместн После несложных вычислений получаю ся следующие выражения для вычисле ния по накош1енным значениям Y, па раметров К и В:

Ппи

.,,

п

(Х)

к

x-l

в

,-±.XY/

х

и

где Yjj - накопленные значения сиг лов с выхода анапого-цифр вого преобразователя 2 в пределах горизонтального размера анализируемого фр мента в направлении строч ной развертки (по оси орд нат);

Y K X+B,

где К - тангенс угла наклона;

В - свободный член. Второй этап будем рассматривать для случая двухградационного изображения, т.е. будем считать, что анало- лого-цифровой преобразователь 2 квантует сигнал с выхода телевизионного датчика 1, проходящий через ключ 34, на два уровня, например на 1 и О. Внутри выбранного на первом этапе

фрагмента выполняется пространственное суммирование значений сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 вдоль строки разложения телетн58755210

визионного растра. Иначе говоря, для каждого значения ,2,...,п, где X - текущий номер строки в пределах анализируемого фрагмента, а п - размер фрагмента в растровых элементах по aepTHKajm, определяется некоторое накопленное значение сигнала Y x. По этим данным-, используя

Q линейный регрессионный анализ, в

,с 25

зо

о

5

частности метод наименьших квадратов j легко находятся параметры К и В в линейном уравнении, которое связывает между собой координаты прямого края относительно принятой системы координат. Метод основывается на выборе таких значений К и В которые минимизируют сумму квадратов вертикальных отклонений от линии регрессии. Иными словами, минимизируется сумма S

Л-2

(Y,,-K-X-B)

1

по отношению к параметрам К и В. Экстремум находится обычным образом., т.е. берутся производные по К и В, приравниваются к нулю и затем полученные выражения решаются совместно. После несложных вычислений получаются следующие выражения для вычисления по накош1енным значениям Y, параметров К и В:

Ппи

.,,

п

(Х)

к

x-l

в

,-±.XY/

х

и

5

0

где Yjj - накопленные значения сигналов с выхода анапого-цифрового преобразователя 2 в пределах горизонтального размера анализируемого фрагмента в направлении строчной развертки (по оси ординат);

X - текущий номер строки в пределах вертикального размера анализируемого фрагмента, принимает значение от до п с частотой строчной развертки;

- размер анализируемого фрагмента в растровых элемен- . тах по вертикали. Рассмотрим как обеспечивается суммирование сигналов с выхода зналоп

го-цнфрового преобразователя 2 вдоль направления строчной развертки, т.е. 1юлучение Yjf для каждого значения ,2,... ,п в выражениях для К и В. На первом этапе найдены координать Уi(J( и Y ,ДУ левого верхнего угла фрагмента относительно cиcтe ы коорди HE i , связанной с телевизионным растром (причем как для фрагмента, так и для системы ось абсцисс направлена перпендикулярно, а ось ординат - вдоль направлении строчной развертки). Эти, координаты занесены соответственно в регистр 46 координаты X блока 4 управления, в регистр 64 координаты Y блока 14 управления. Размеры фрагмента в растровых элементах занесены соответственно в- | первый регистр 58 блока 1 4 управления и второй регистр 59 блока 14 управления. При равенстве кода сигнала с выхода первого счетчика 50 строчных импульсов блока 14 управления с кодом сигнала на выходе регистра 46 ко- ординаты X блока 14 управления, на выходе первого элемента 47 сравнения блока 14 управления вырабатывается сигнал, который переводит первый триггер 48 блока 1.4 управления в единичное состояние, при этом сигнал с его выхода будет разрешающим для первого элемента И 49 блока 14 управления и третьего элемента и 60 блока 14 управления. При этом строчные импульсы с третьего выхода блока 13 синхронизации через открытый первый элемен И 49 блока 14 управления проходят на первый вход второго счетчика 52 строных импульсов блока 14 управления, на выходе которого будет в двоичном виде код сигнала, соответствующий величинам ,2,...,п в выражениях К и В и который изменяется последовательно с частотой строчной развертки.

На первом входе первого элемента И 49 блока 14 управления - едини- - ца, строчный им-пульс переводит вто- рой счетчик 52 строчных импульсов блока 14 управления в состояние1; . При равенстве-кода сигнала на выходе первого счетчика 6-7 тактовых импульсов с кодом сигнала на выходе регистра 64 координаты Y блока 14 управления в третьем элементу 65 сравнения блока 14 управления вырабатывается импульс, который переводит в единичное состояние второй три

0

5

0

25

30

35

40

45

50

55

г ер 66 блока 14 управления, сигнал с выхода которого будет разрешающим для третьего элемента И 60 блока 14 управления. Этот элемент выполняет функцию конъюнкции трех сигналов. Поскольку первый триггер 48 блока 14 уп- равле.ния тоже в единичном состоянии, т.е. на втором выходе третьего .элемента И 60 блока 14 управления единица, то тактовые импульсы с второго выхода блока 13 синхронизации через третий элемент И 60 блока 14 управления проходят на счетный вход второго счетчика 68 тактовых импульсов блока 14 управления и на входы стробирования блока 3 элементов И и первого сумматора 4. При этом сигналы с выхода аналого-цифрового преобразбвателя 2 через блок 3 элементов И проходят на, вход первого сумматора 4 (все исполь- зуеьые в устройстве сумматоры накапливающего типа). При равенстве кода сигнала с выхода второго счетчика 68 тактовых импульсов блока 14 управления с кодом сигнала на выходе второго регистра 59 блока управления в четвертом элементе 69 сравнения блока 14 управления вырабатывается сигнал, который указывает на конец фрагмента по горизонтали. Таким образом, в этот момент времени дпя , в первом сумматоре 4 находится накопленный сигнал YJ , который затем сбрасывается сигналом с выхода второго элемента ИЛИ 56 блока 14 управления (этот сигнал образуется по сигналу с выхода четвертого элемента 69 сравнения блока 14 управления, задержанному во втором элементе 70 задержки блока 14 управления). Сигналом с выхода второго элемента ИЛИ 56 блока 14 управления также сбрасьшается второй счетчик 68 тактовых импульсов блока 14 управления и устанавливается в нулевое состояние второй триггер 66. При этом на первом входе третьего элемента И 60 блока 14 управления - нуль и тактовые импульсы через него не проходят. Назначение задержек будет объяснено позже.

Следующий строчньш импульс с третьего выхода блока 13 синхронизации через открытый первый элемент И 49 блока 14 управления установит на выходе второго счетчика 52 строчных импульсов блока 14 управления код сигнала, соответствующий . Далее накопление происходит аналогичным обра13

зом, т.е. при равенстве кода сигнала с выхода первого счетчика 67 тактовых импульсов блока 14 управления с кодом сигнала на выходе регистра 64 координаты Y блока 14 управления в третьем элементе 65 сравнения блока 14 управления вырабатывается импульс, который уст,ановит второй триггер 66 блока 14 управления в единичное состояние и, следовательно, на первом входе третьего элемента И 60 блока 14. управления - единица, а поскольку на втором его входе тоже един ца (сигнал с выхода первого триггера 48 блока 14 управления), тактовые импульсы через открытый третий элемент И 60 блока 14 управления проходят на вход второго счетчика 68 тактовых импульсов блока 14 управления и на входы стробирования блока 3 элементов И и первого сумматора 4. Следовательно, сигналы с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 через блок 3 элементов И проходят на вход первого сумматора 4. При равенстве кода сигнала на выходе второго счетчика 68 тактовых импульсов блока 14 управления с кодом сигнала на выходе второго регистра 59 блока 14 управления в четвертом элементе 69 сравнения блока 14 управ ления вырабатывается сигнал, который указывает на конец суммирования вдоль строки в пределах горизонтального размера анализируемого фрагмента. Таким образом, в этот момент времени дия в первом сумматоре 4 находится накопленный сигнал Yg , который затем сбрасывается сигналом с выхода второго элемента ИЛИ 56 блока 14 управления. Этим же сигналом сбрасывается второй счетчик 68 тактовых импульсов блока 14 управления и устанавливается в нулевое состояние второй триг- гер 66 блока 14 управления. Следовательно, на первом выходе третьего элемента И 60 нуль и тактовые импульсы не проходят на его выход. Следующий строчный импульс через открытый первый элемент И 49 блока 14 управления установит на выходе второго счетчика 52 строчных импульсов код сигнала, соответствующий , накопление

сигналов происходит вдоль этой строки. Сигнал на выходе сумматора 4 в конце накопления равен УЗ и т.д., пока код сигнала на выходе второго- счетчика 52 строчных импульсов блока

10

15

20

25

87552l

14 управления не равняется коду сигнала на выходе первого регистра 58 блока 14 управления, т.е. когда Х-п. В этом случае на выходе второго элемента 51 сравнения блока 14 управления вырабатывается сигнал, который указывает на конец фрагмента по вертикали. При совпадении сигналов с выхода второго элемента 51 сравнения блока 14 управлеьшя с сигналом с выхода четвертого элемента 69 сравнения блока 14 управления на выходе второго элемента И 53 блока 14 управления появляется сигнал, который ука- зьшает на конец фрагмента, т.е. указывает на правый нижьшй угол анализируемого фрагмента. Этот сигнал после задержки в первом элементе 54 задержки блока 14 управления используется для установки устройства в начальное состояние, т.е. он подается на вход первого элемента ИЛИ 55 блока 14 управления, а с его выхода на входы сброса блоков устройства. При этом второй триггер 66 блока 14 управления и второй счетчик 68 тактовых импульсов блока 14 управления устанавливаются в нулевое состояние сигналом с выхода второго элемента ИЛИ 56 блока 14 управления (этот сигнал вырабатывается по сигналу четвертого элемента 69 сравнения блока 14 управления, задержанному во втором элементе 70 задержки блока 14 управления). Следовательно, устройство устанавливается в начальное состояние или по кадровому гасящему имйульсу с пятого выхода блока 13 синхронизации или по импульсу конца фрагмента. Эти сигналы собираются по ИЛИ в первом элементе ИЛИ 55 блока 14 управления и поступают на входы установки в нулевое состояние первого триггера 48 блока 14 управления и второго счетчика 52 строчных импульсов блока 14 управления. Первый счетчик 67 тактовых им- пульсов блока 14 управления сбрасывается в нулевое состояние или кадровым гасящим импульсом, или строчным гасящим импульсом. Эти сигналы собираются по ИЛИ в четвертом элементе ИЛИ 63 блока 14 управления, причем строчные гасящие импульсы прохо- . дят через пятый элемент И 62 блока 14 управления, открытый сигналом прямого выхода второго триггера 33. Второй триггер 66 блока 14 управления, второй счетчик 68 тактовых импульсов

30

35

40

5

блока 14 управления и первый сумма- , тор 4 устанавливаются в нулевое состо или кадровым гасящим, или строчным гасящим, или импульсом конца фрагмента по горизонтали, задержанным во втором элементе 70 задержки блока 14 управления. Эти импульсы собираются по RFIH в третьем элементе ИЛИ 57 блока 14 управления и втором элементе ИЛИ 56 блока 14 управления.

Следовательно, рассмотрено, как осуществляется суммирование сигналов с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 в сумматоре 4, иначе говоря, получение Y для каждого значения X от 1 до п.

Рассмотрим функции и взаимодействие остальных блоков устройства в соответствии с выражением для К и В. Второй блок 6 умножения выполняет операцию перемножения на величину накопленного сигнала Yj (,2,.,. ,п). иными словами получения 1-Y,

Yj,. Данная операция выполняется по сигналу с выхода четвертого элемента 69 сравнения блока 14 управления, т.е. по концу суммирования вдоль строки в пределах горизонтального размера фрагмента, Этот сигнал подается на вход синхронизации второго блока 6 умножения с выхода четвертого элемента 69 сравнения блока 14 управления. Четвертый сумматор 16 выполняет операцию суммирования произ- ведений, получаемь1х во втором блоке 6 умножения. Суммирование осуществляется по задержанному во втором элементе 70 задержки блока 14 управления сигналу четвертого элемента 69 срав- нения блока 14 управления. Этот сигнал подается на вход стробирования четвертого сумматора 16 с второго выхода второго элемента 70 задержки блока 14 управления. Назначение вто- рого элемента 70 задержки блока 14 управления состоит в разнесении по времени сигналов синхронизации второго блока 6 умножения, которые определяют начало операции перемноже- ния, и сигналов стробирования четвертого сумматора 16 таким образом, чтобы сигнал стробирования четвертого сумматора 16 появлялся после выполнения операции перемножения во втором блоке 6 умножения. Назначение шестого блока 18 умножения - получение произведения числа п, которое определяет размер фрагмента.по вертикали в

, 5

растровых элементах, на накопленную сумму произведений с выхода четвертого сумматора 16, иначе говоря , получение уменьшаемогоч (1

nZX Yx

) в числителе выражения для параметра

К. Начало выполнения операции перемножения осуществляется по сигналу с выхода второго элемента И 53 блока 14 управления, т.е. по сигналу конца фрагмента. Этот сигнал подается на вход синхронизации шестого блока 18 умножения. Второй сумматор 7 выполняет суммирование накопленных значений YX, т.е.

Z.Y,Y,+Y2+...+Y«.

Третий сумматор 15 вычисляет сумму

значений X, т.е.

II

+2+...+п.

Информация с выхода первого сумматора 4 и второго счетчика 52 строчных импульсов блока 14 управления записывается соответственно во второй сумматор 7 и третий сумматор 15 по сигналу стробирования с выхода четвертого элемента 69 сравнения блока 14 управления (по,концу фрагмента по горизонтали). Первый блок 5 умножения выполняет операцию перемножения сигналов с выхода второго сумматора

7и третьего сумматора 15, т.е. на его выходе будет сигнал, который соответствует вычитаемому

п п

, ,

. А

8числителе выражения для параметра К. Операция перемножения начинается по сигналу с выхода второго элемента И 53 (сигнал конца фрагмента). Этот сигнал подается на вход синхронизации первого блока 5 умножения. В первом блоке 11 вычитания вычисляется разность сигналов с выхода шестого блока 18 умножения и первого блока 5 умножения для получения сигнала, со- отвтетствующего : числителю

Л п 1 nSIX Y -SlX Yx

Х-1

выражения для параметра К.

Рассмотрим, как вычисляется сигнал, соответствующий знаменателю выражения для К и В. Первый квадратор 20 возводит в квадрат слгнал с выхода второго счетчика 52 строчных импульсов блока 14 управления, т.е. выл ..

числяет X (,2,...,п). Пятый сумматор 17 суммирует эти сигналы, т.е. вычисляет

...+п

хн причем информация с выхода первого

квадратора 20 записьшается в пятый сумматор 17 по сигналу стробирования с выхода . четвертого элемента 69 сравнения блока 14 управления. В четвертом блоке 9 умножения формируется сигнал, соответствующий уменьшаемому

1 л

Х( в знаменателе.выражения дпя К и В.

Иными словами, выполняется операция

жения. который определяет начало

операции перемножения, и сигналом

синхронизации первого блока 12 деления, который определяет начало операции деления, осуществляется в первом элементе 54 задержки блока 14 управления и требуется дпя того, чтобы операция деления начала выполняться

Q после исполнения операций умножения и вычитания. Далее, пятый блок 10 умножения выполняет операцию перемножения сигналов с выхода пятого сумматора 17, и второго сумматора 7, т.е.

5 получение уменьшаемого п я п .

X -l)

в числителе выражения для параметра В. Третий блок 8 умножения выполняет

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении зрительных анализаторов роботов, в частности при распозновании прямого края объектов. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения адаптивности устройства при определении размеров фрагмента изображения с прямым краем объекта и координат его левого верхнего угла. Устройство содержит телевизионный датчик, аналого-цифровой преобразователь, блок элементов И, пять сумматоров, шесть блоков умножения, пять блоков вычитания, два блока деления, блок синхронизации, блок управления, два квадратора, три элемента задержки, два пороговых элемента, два элемента И, два триггера, ключ, счетчик строчных импульсов, дешифратор, одновибратор, два регистра координаты Y, два компаратора, два элемента ИЛИ, арифметико-логический блок. 2 ил.

да третьего сумматора 15 и четвертого сумматора 16, т.е. получение вычитаемого

VI

ул/

перемножения сигналов с выхода перво- 20 операцию перемножения сигналов с выхо- го регистра 58 блока 14 управления и пятого сумматора 17. Операция перемножения начинается по сигналу с выхода второго элемента И 53 блока 14 управления (сигналу конца фрагмента), 25 который подается на вход синхронизации четвертого блока 9 умножения. Второй квадратор 22 возводит в квадрат сигнал с выхода третьего сумматора 15, т.е. на его выходе образуется сигнал вычитаемого «2

(Гх)

Xaf

В знаменателе выражений для К и В. В третьем блоке 23 вычитания вычисляется разность сигналов с выхода четвертого блока 9 умножения и сигналов с выхода второго квадратора 22 для получения кода сигнала, соответствующего

знаменателю

П в П

30

35

)

Х.|

в выражениях для К и В. И, наконец, в первом блоке 12 деления выполняет40

2:xY, X

х-(х

в числителе выражения для параметра

В, Операции умножения в третьем блоке 8 умножения и пятом блоке 10 умножения начинают выполняться по сигналу с выхода второго элемента И 53 блока 14 управления (сигнал конца фрагмента), который подается на входы синхронизации третьего блока 8 умножения и рятого блока 10 умножения. Второй блок 21 вычитания вычисляет разность сигналов с выхода пятого блока 10 умножения и третьего блока 8 умножения для получения кода сигнала, соответствующего числителю п 2. пп

5 Y Y - yY Y

А f iy - х Al у t А

Х Х-(Х-1

выражения для параметра В. Во втором блоке 19 деления вычисляется псраметр В, т.е. выполняется делеся операция деления кода сигнала, со- 45 и кода сигнала, соответствующего

ответствующего числителю (выход первого блока 11 вычитания) на код сигнала, соответствующий знаменателю (выход третьего бло.ка вычитания 23), в выражении для параметра К. Операция деления выполняется по сигналу с второго выхода первого элемента 54 задержки блока 14 управления, т.е. по задержанному сигналу с выхода второго элемента И 53. Этот сигнал подается на вход синхронизации первого блока 12 деления. Задержка между сигналом синхронизации шестого блока 18 умножения и четвертого блока 9 умно50

55

числителю (выход второго блока 21 вычитания), на код сигнала, соответ ствующего знаменателю (выход третье го блока 23 вычитания). Синхронизация начала деления выполняется сигналом с второго выхода первого элемента 54 задержки блока 14 управления, который подается на вход синхронизации второго блока 19 деления

Следовательно, на выходе первого блока 12 деления будет код сигнала соответствующий тангенсу угла накло на прямого края (к), а на выходе вт рого блока 19 деления - код сигнала

да третьего сумматора 15 и четвертого сумматора 16, т.е. получение вычитаемого

VI

ул/

20 операцию перемножения сигналов с выхо- 25

0

5

0

2:xY, X

х-(х

в числителе выражения для параметра

В, Операции умножения в третьем блоке 8 умножения и пятом блоке 10 умножения начинают выполняться по сигналу с выхода второго элемента И 53 блока 14 управления (сигнал конца фрагмента), который подается на входы синхронизации третьего блока 8 умножения и рятого блока 10 умножения. Второй блок 21 вычитания вычисляет разность сигналов с выхода пятого блока 10 умножения и третьего блока 8 умножения для получения кода сигнала, соответствующего числителю п 2. пп

5 Y Y - yY Y

А f iy - х Al у t А

Х Х-(Х-1

выражения для параметра В. Во втором блоке 19 деления вычисляется псраметр В, т.е. выполняется деле и кода сигнала, соответствующего

числителю (выход второго блока 21 вычитания), на код сигнала, соответствующего знаменателю (выход третьего блока 23 вычитания). Синхронизация начала деления выполняется сигналом с второго выхода первого элемента 54 задержки блока 14 управления, который подается на вход синхронизации второго блока 19 деления.

Следовательно, на выходе первого блока 12 деления будет код сигнала, соответствующий тангенсу угла накло- . на прямого края (к), а на выходе втоп рого блока 19 деления - код сигнала,

191587552

твующий свободному члену (В) нии относительно пристемы координат. Далее по конца фрагмента по горизонтаержкой относительно сигнала вания первого блока 12 делеторого блока 19 деления устпереходит В режим начальной ти. Таким образом, второй есь процесс распознавания края заканчивается.

10

ш г 5 в с в к о х ч п т ны и вы к во ро ка то ин вы ше хо с во ни им им хо ма -ср Sгоме ст

20

Формула -изобретения

Устройство для распознавания прямого края объекта, содержащее телевизионный датчик, вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, аналого-цифровой преобразователь, первый блок вычитания, блок элементов.И, первый, второй и третий сумматоры, первый блок умножения, первый блок деления, второй блок умножения, выход которого соединен с 25 первым информационным входом четвертого сумматора, выход которого соединен с первым информационным входом третьего блока умножения, выход которого соединен с первым информацион- 30 miiM входом второго блока вычитания, а выход второго блока вычитания подключен к первому информационному входу второго блока деления , первый квадратор, выход которого соединен с вым информационным входом пятого сумматора, выход которого соединен с первым информационным входом четвер-. того блока умножения, а выход четвертого Олока умножения, а вькод четвертого 0 блока умножен1-:я подключен к первому информационному входу третьего блока вычитания, второй квадратор, пятьй и шестой блоки умножения и блок управления, тактовый, строчный, строчный гасящий и кадровьш гасящий входы кот торого соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока синхронизации, первый выход блока управления подключен к входам стробирования блока элементов И и первого сумматора, второй выход - к йходу синхронизации второго блока умножения и к входам стробирования второго, третьего и пятого сумматоров третий выход - к входу стробирования четвертого сумматора, четвертый выход - к входам синхротшзации первого, третьего, четвертого, пятого и

45

50

55

20

0

0

5 0 г 0

того блоком умножения, пятый выход - к входам синхронизации первого и второго блоков деления, шестой выход - к входу сброса первого сумматора, седьмой выход - к входам сброса второго, третьего, четвертого и пятого сумматоров, восьмой выход - к первым информационным входам четвертого и шестого блоков умножения, девятый выход - к входу первого квадратора, первому информационному входу третьего сумматора и к первому информационному входу второго блока умножения, 5 второй информационный вход которого соединен с выходом первого сумматора, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному входу блока элементов И, выход которого соединен с вторым информацион- нь1м входом первого сумматора, выход которого соединен с вторым информационным входом второго сумматора, выход которого подключен к первым информационным входам первого и пятого блоков умножения, а выход первого блока умножения соединен с первым информационным входом первого блока вычитания, выход которого соединен с первым информационным входом первого блока деления, выход третьего сумматора подключен к вторым информационным входам первого и третьего блоков умножения и к входу второго квадратора, выход которого соединен с первым информационным входом третьего блока вычитания, выход которого подключен к вторым информационным входам первого и второго блоков деления, второй информационньй вход пятого блока умножения соединен с выходом пятого сумматора, а выход - с первым информационным входом второго блока вычитания, второй информационньй вход шестого блока умноженш соединен с выходом четвертого сумматора, а выход - с вторым информационным входом первого блока вычитания, блок управления содержит первый счетчик строчных импульсов, первый счетчик тактовых импульсов, регистр координаты X, вы- ход которого соединен с первым информационным входом первого элемента -сравнения, выход которого соединен с Sвходом первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выходом соединенного с информационным входом второго счетчика строчных импульсов, выход которого

5

0

5

подключен к первому информационному входу второго элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выходом соединен- ного с входом первого элемента задержки, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, регистр координаты У, выход которого соединен с первым информационным входом третьего элемента сравнения, выходом подключенного к R-входу второго тригг-5ра, выход, которого соединен с первым входом третьего элемента И, выходом подключенного к счетному вхо- ду второго счетчика тактовых импульсов, выход которого соединен с первым информационным входом четвертого элемента сравнения, выход которого подключен к входу второго элемента за- держки, выходом подключенного к первому входу второго элемента ИЛИ, первый регистр и третий элемент ИЛИ, первый и второй входы которого являются соответственно строчным гасящим и кад ровым гасящим входами блока, а выход подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, счетщзш вход первого счетчика тактовых импульсов является тактовым входом блока, а выход подключен к второму входу третьего элемента сравнения, выход первого счетчика строчных импульсов подключен к второму информационному входу первого элемента сравнения, а счетный и устано- вочный вход являются соответственно строчным синхронизирующим и кадровым гасящим входами блока, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с установочным входом первого счетчика строчных импульсов, а является седьмым выходом блока и подключен к установочному входу второго счетчика строчных импульсов и к R-входу первого триггера, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, третий вход которого подключен к счетному входу первого счетчика тактовых импульсов, а выход является первым выходом блока, выход второго элемента ИЛИ соединен с Н-входом второго триггера, с установочным входом счетчика тактовых импульсов и является шестым выходом блока, второй вход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика строч ных импульсов, выход регистра подключен к второму информационному входу второго элемента сравнения и является

г JQ5 20 5ЗО, .Q 5

0

5

восьмым выходом блока,.выход второго счатчика строчных импульсов является девятым выходом блока, выход четвертого элемента сраьнения подключен к второму входу второго элемента И и является вторым выходом блока, выход второго элемента И является четвертым выходом блока, второй выход первого элемента задержки является пятым выходом блока, второй выход второго элемента задержки является третьим выходом блока управления, о т л и - чающ еес я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения адаптивного выделения фрагмента изображения, в него введены первый и второй триггеры, четвертый и пятый блоки вычитания, первый, второй и третий элементы задержки, первый и второй пороговый элементы, ключ, первый и второй элементы И, счетчик строчных импульсов, .дешифратор,, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй компараторы, одновибратор, первый и второй регистры, арифметико-логический блок, причем вход второго триггера соединен с кадровым гасящим входом блока управления, прямой выход второго триггера соединен с десятым информационным входом блока управления и управляющим входом ключа, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, информационный вход ключа соединен с выходом телевизионного датчика, входами первого и третьего элементов задержки и первыми информационными входами чет- вертого и пятого блокой вычитания, инверсный выход второго триггера соединен с одиннадцатым информационным входом блока управления и вторым входом второго элемента И, первый вход кото- pOi o соединен с выходом первого триггера, вход установки нуля которого соединен со строчным гасящим входом блока управления, вход установки единицы первого триггера соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого , порогового элемента, вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с выходом четвертого блока вычитания, второй информационный вход четвертого блока вычитания соединен с выходом первого элемента задержки, выход третьего элемента задержки соединен j: вторым информационным входом пятого

блока вычитания, выход которого соединен с входом второго порогового элемента, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, вы- ход второго элемента И соединен с входом одновибратора и входом счетчика строчных импульсов, выход которого соединен с пятым информационным входом блока управления и входом дешифратора выход которого соединен с шестым информационным входом блока управления и первыми входами первого и второго элементов ИЛИ,-вторые входы которых соединены 1соответственно с выходами первого и второго компараторов, первые входы которых соединены с выходом первого регистра координаты К, с восьмым информационным входом блока управления и входом второго регистра координаты Y, выход одновибратора соединен с входом разрешения записи первого регистра координаты Y, информационный вход которого соединен с одиннадцатым выходом блока управления девятый информационный вход которого соединен с выходом арифметико-логического блока, первый информационный вход которого соединен с десятым выходом блока управления и подключен к второму информационному входу первого компаратора, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом разрешения записи второго регистра координать Y, яыход которого соединен с вторым ин- формационным входом логического блока и вторым входом второго компаратора, выход первого элемента ИЛИ соединен с седьмым информационным входом блока

управления, в блок управления введены четвертый элемент ИЛИ, четвертый и пятый элементы И и второй регистр, выход первого счетчика строчных импульсов соединен с информационным входом регистра координаты X, вход разрешения записи которого является вторым информационным входом блока, вход первого регистра является первым информационным входом блока, второй вход четвертого элемента сравнения соединен с выходом второго регистра, вход которого является пятым информационным входом блока, выход регистра координаты Y является десятым выходом блока, а вход разрешения записи и информационный вход регистра координаты Y являются соответственно третьим и четвертым информационными входами блока, вторые входы четвертого и пятого элементов И являются соответственно седьмым и шестым информационными входами блока, первые входы четвертого и пятого элементов И подключены к пер- аому входу т ретьего элемента ИЛИ, вы- .ход четвертого элемента И соединен с установочным входом первого счетчика тактовых импульсов, выход которого является одиннадцатым выходом блока, выход пятого элемента И .соединен со вторым входом четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с установочным входом первого счетчика строчных импульсов, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с входом установки нуля первого счетчика тактовых импульсов.

Риг.1

Фиг.г