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

.

Оч О

сх VI

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах с техническим зрением для селекции изображений объектов при контроле печатных плат и фотошаблонов. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности селектировать координаты участков изображений объектов, поперечное сечение которых менее заданной величины. Устройство содержит телевизионный датчик 1, блок квантования 2, элемент задержки 3, фильтр 4, генератор тактовых импульсов 5, блок сравнения кодов 6, блок формирования кода номера изображения 7, блок фиксации дефекта изображения 8, блок отсчета координат 9. Устройство за счет подключения различных сервисных устройств позволяет селектировать и подсчитывать число дефектных областей, визуально оценивать характер и местоположение дефектов, автоматически фиксировать как число, так и координаты дефектных участков. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. 7

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах с техническим зрением для селекции изображений объектов при контроле печатных плат и фотошаблонов,

Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности селектировать координаты участков изображений объектов, поперечное сечение которых менее заданной величины.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для селекции изображений объектов; на фиг.2 - структурная схема блока фиксации дефекта изображения; на фиг.З - пример выполнения структурной схемы блока формирования кода номера изображения.

Устройство для селекции изображений объектов содержит телевизионный датчик 1, блок 2 квантования, элемент 3 задержки, фильтр 4, генератор 5 тактовых импульсов, блок 6 сравнения кодов, блок 7 формирования кода номера изображения, блок 8 фиксации дефекта изображения и блок 9 отсчета координат.

Блок 8 фиксации дефекта изображения {фиг.2) содержит элемент 10 сравнения кода, первый 11 и второй 12 элементы задержки, дешифратор 13, элемент НЕ 14, третий элемент 15 задержки, элемент 16 формирования кода, второй дешифратор 17, первый элемент И 18, третий дешифратор 19, четвертый элемент 20 задержки, второй элемент И 21, первый элемент ИЛИ 22, четвертый дешифратор 23, пятый 24 и шестой 25 элементы задержки, второй элемент ИЛИ 26, пятый дешифратор 27, второй элемент НЕ 28, второй элемент И 29, седьмой 30.и восьмой 31 элементы задержки, логический элемент 32, третий элемент ИЛИ 33, третий элемент И 34, девятый элемент 35 задержки, четвертый элемент И 36, шестой 37 и седьмой 38 дешифраторы, десятый элемент задержки 39, счетчик 40, третий элемент НЕ 41, четвертый элемент ИЛИ 42, коммутатор 43, элемент 44 памяти, пятый элемент ИЛИ 45, шестой элемент И 46, элемент 47 задержки, седьмой элемент И 48.

Блок 7 формирования кода номера изображения (фиг.З) содержит счетчик 49, регистры 50 и 51, коммутаторы 52 и 53, узел 54 управления, элемент 55 задержки на (n+l) тактов, ОЗУ 56, счетчик 57, коммутатор 58, элемент И 59, дешифратор 60 и 61, блоки 62 и 63 задержки и дешифратор 64.

Фильтр 4 содержит последовательно соединенные узлы изотропного сжатия и узел расфокусировки, которые соединены

так, что выход последнего узла сжатия связан с входом узла расфокусировки, вход первого узла сжатия является входом фильтра, а выход узла расфокусировки - выхо- дом, тактовые входы узлов изотропного сжатия и расфокусировки объединены и являются тактовым входом фильтра.

Блок 9 отсчета координат содержит два

0 делителя частоты, коды на выходах которых определяют текущую координату считываемого раствора телевизионного датчика и выход которых является вторым выходом блока, и три формирователя импульсов, два

5 из которых формируют синхроимпульсы, поступающие через третий выход блока на вход синхронизации телевизионного датчика, и импульс длительностью, равной времени обратного хода кадровой развертки,

0 поступающий через первый выход блока на входы начальной установки блоков 7 и 8, Логический элемент 32 выполнен на эле- ментах с жесткой логикой в соответствии с таблицей.

5 При построчном считывании изображений формируется бинарное изображение. Структура матрицы, представляющая бинарное изображение, такова, что темным элементам изображения объектов соответ0 ствуют отсчеты aij,. равные 1, а светлым - равные О, где i - текущий номер элемента в строке и может меняться от О до п, где п - число элементов отсчета в строке, включая обратный ход; J - текущий номер строки.

5Связанным элементам изображения

присваиваются одинаковые номера, соответствующие условному номеру изображения объекта в результате решения следующего peкyppeнтJ oгo соотноше0 нияN|jL N(l-1)jLU NiO-i) и Alji, (1) гдеА|л М| 1 5и ;(2)

д ij bi n а 0-1)0+1); (3) bij aij n a (i-i)j; (4) Соотношения{2) и (3) выполняются только для элементов изображения, имеющих отрицательный наклон. Из соотноше.ния (1) также следует, что в случае неравенства L и L выделяется область пересечения связанных зон, принадлежащих одному и тому же объекту. Область пересечений

.(5).

если

N(i-i)j, ; Nio-i),L5 О ; N(i-i)j,L5 Nj(j-i)L. (6) Присвоение очередного номера изображения объекта происходит для элементов изображения.

NIJL NL-I aij,(7)

если N(i-i)j П NiO-i),0,(8)

где L - текущий номер изображения объекта.

5

Начальный элемент области отрица- наклона

Hij 1,(9)

есл

A(i-m-JX)-i)L 0; B(i-i)j 1

(10)

Пр1/ этом по начальному элементу области отр 1цательного наклона (9) выделяется вся область

H ij HijU H(i-i)j n hii,(11) 10

a nb области пересечения связанных зон строится продолжение области пересечения соответствующее области слияния об- с положительным и отрицательным наклоном15

Q и Qij и Q (i-i)j П hij,

(12)

где

цу

QIJ QijO Q(i - 1)j .соответствует кон- Ьбласти пересечения связанных зон,

hij aijn а({|-1) П а (|-1)П ai-i,j-i (13) Одновременно с выполнением операций (1) -(13) над матрицей отсчетов входно- изображения производится

го

пос|1едовательно процедура т-краткой рекуррентной операции цифровой фильтрации

) п n + )о-Ы) (14)

I 1 k 1

(о)(т)

где : 0,т; В ац ; В ,j Bij,

что приводит к изотропному сжатию элементов матрицы отсчетов. При этом, задавая m априорно, определяют допустимое поп фечное сечение участков изображения. . 1ля частичного восстановления размеров и формы сжатого промежуточного изображения с отсчетами Bij производят изотропную расфокусировку

(О 1 (t-i)

r,v )

- (о)(Ю

где- 0.k;C,j BIJ; С ц Qj.

3 результате получают отфильтрованное изображение с отсчетами Cij, которые гарантированно входят в зону отсчетов aij исходного изображения.

Для отфильтрованного изображения такя а связанным элементам присваивают оди аковые номера аналогично, как и для исходного, на основании (1)-(8), заменив в этих соотношениях а на Cij. При этом в мом 5НТ присвоения очередного номера отфильтрованного объекта формируется от- счет начального элемента

. Sij 1(16)

при выполнении (7) и (8).

Истинная координата отсчета очередного номера отфильтрованного изображения зависит от взаимного расположения элементов изображения, имеющих либо положительный, либо отрицательный наклон. Для элементов с положительным наклоном отсчет координат соответствует

Xij Sijn Н и(17)

и для элементов t отрицательным наклоном отсчет координат переносится и составляет

Vij Yijn V(i-i)j

(18)

0

гдеУи 5и n Y{i-i)jn Cij. (19)

В случае, если условие сжатия не удовлетворяется для продолжения области пересечения связанных зон, определяемой на основании (12), то фиксация координаты производится на основании соотношения

zij zij n

Z

(i-1)j

(20)

5

0

5

0

5

0

5

где

Cij,(21)

Логическое сложение отсчета координат

Tij Xij и Yij и Zij(22)

дает фиксацию координаты дефекта в том случае, если отсчет координат для номера исходного изображения aij осуществляется более чем один раз.

Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал с выхода телевизионного датчика 1 поступает на вход блока 2 квантования, где происходит преобразование видеосигналов в двухградационные.

Импульсы с выхода генератора 5 тактовых импульсов, определяющие синхронную работу всех блоков устройства, поступают на тактовые входы элемента 3 задержки, фильтра 4, блоков 7 и 8 формирования кода номера изображения и фиксации дефекта, а также на вход блока 9 отсчета координат. При этом с третьего выхода блока 9 отсчета координат поступают строчные и кадровые импульсы синхронизации на вход синхронизации телевизионного датчика 1, а с первого выхода блока во время обратного хода кадровой развертки телевизионного датчика 1 на входы начальной установки блоков 7 и 8 подается импульс, устанавливая счетчик 57 в исходное состояние и записывая О во все ячейки элемента 44 памяти путем последовательного перебора всех адресов элемента 44 пaмяtи за счет модификации счетчика 40, выход которого во время обратного хода кадровой развертки подключается через

коммутатор 43 и определяет код адреса элемента 44 памяти. Во время считывания кадра счетчик 40 устанавливается в исходное состояние, а код адреса элемента 44 памяти определяет код на третьем входе блока 8 фиксации дефекта.

С выхода блока 2 квантования двухгра- дационный сигнал поступает на вход фильтра 4, в котором последовательное прохождение сигнала через m узлов изотропного сжатия соответствует выполнению рекуррентного соотношения (14). На выходе фильтра 4 выделяются соответствующие отсчеты матрицы изображения за счет частичной расфокусировки в узле расфокусировки в соответствии с рекуррентной операцией (15).

На второй информационный вход элемента 16 формирования кода поступают сигналы с выхода фильтра 4, а на второй информационный вход блока 7 формирования кода номера изображения - сигналы с выхода элемента 3 задержки, время задержки которого согласуется с задержкой сигнала фильтра 4.

Отсчеты изображения с второго информативного входа блока 7 и соответственно элемента 16 формирования кода поступают на вход узла 54 управления и на вход элемента 55 задержки, осуществляющего задержку на (п+1) тактов. Код, соответствующий связанным элементам изображения обьекта, при выполнении (1) имеет одинаковое значение и фиксируется на выходе коммутатора 58. Код текущего номера L изображения обьекта хранится в счетчике

57и переписывается на выход коммутатора

58в соответствии с (7). С выхода узла 62 задержки код, соответствующий коду номера изображения предЩествующего элемента строки, поступает на первый вход дешифратора 64, четвертый информационный вход коммутатора 58 и информацион-- ный вход коммутатора 52 и на вход узла 63 задержки, где код задерживается на (n-l) тактов.

С выхода узла 63 задержек снимается код номера изображения обьекта, соответствующий соседнему элементу предшествующей строки, и поступает на второй вход дешифратора 64 и третий информационный вход коммутатора 58.

Если коды номеров элементов изображения объектов на выходах узлов 62 и 73 задержек нулевые в соответствии с (8), то на выходе дешифратора 64 устанавливается 1, разрешая через элемент И 59 занесение очередного импульса в счетчик 57 и появление этого импульса длительностью в один такт на выходе блока.

Процесс передачи кода номера изображения обьекта на выход коммутатора 58 с выхода узла 63 задержек и управление этим процессом по третьему управляющему вхо- 5 ду коммутатора 58 от дешифратора 61 осуществляется по результату сравнения кодов в блоке 6 или элементе 10 сравнения кода, на выходе которых появляется 1 в соответствии с (5), если коды на их входах не нуле0 вые и не равны между собой, что соответствует выделению области пересечения. При этом 1 поступает на вход дешифратора 61, на выходе которого формируется запрещающий О, и код на

5 входе узла 62 задержек определяется только кодом предыдущих элементов строки, снимаемым с выхода узла 62 задержек.

Обмен информацией о номере изображений объектов, которая записывается в

0 ОЗУ 56 с выхода узла 62 задержек через коммутатор 52, осуществляется за счет того, что с выхода ОЗУ 56 на первый информационный вход коммутатора 57 подается код номера изображения и подключается к его

5 выходу при наличии 1 на его первом управляющем входе.

При этом также на выходе дешифратора 60 имеется 1, которая соответствует начальному элементу области отрицательного

0 наклона, и выполняются (9) и (10), если на его первом входе код не нулевой, а на втором входе-. Импульс при этом, появляющийся Также на третьем входе блока, имеет длительность в один такт.

5 Выделение признаков в соответствии (2)-(4) осуществляется блоком 54 управления, сигналы на выходе которого управляют процессом переписи кода с выхода счетчика 49 в регистры 50 и 51 и подключением их

0 выходов через коммутатор 53 к адресному входу ОЗУ 56.

С выхода дешифратора 60 блока 7 формирования кода номера изображения сигнал, соответствующий начальному элементу

5 области отрицательного наклона, поступает на первый вход элемента ИЛИ 26. С выхода узла 62 задержек в свою очередь через первый выход блока 7 формирования кода номера изображений поступает код номера

0 исходного изображения на вход дешифратора 13, который формирует 1 на своем выходе при наличии на своем входе нулевого кода, На выходе элемента НЕ 14 форми- руется исходное изображение, а с помощью

5 элементов 20, 24 и 25 задержки, имеющих соответственно задержки на один, п тактов и один такт, выделяются соответствующие отсчеты, над которыми посредством дешифраторов 23 и 19 выполняется операция в ответствии с (13). На выходе дешифратора

23 имеется 1. если на его входах комбинация 110, а на выходе дешифратора 19 - 1, если на его входах комбинация 10, |ал 1 на выходе элемента ИЛИ 26 формируется для всей области отрицательного она в соответствии с (11) и возникает с ента подачи через первый вход блока на 1ЫЙ вход элемента ИЛИ 26 импульса, котбрый сразу же появляется на его выходе

задержкой в один такт на элементе 15 задержки поступает на второй вход элемен- 21, на выходе которого имеется Г при наличии Г на втором входе га И 21, которая поддерживает 1 на выхйде элемента ИЛИ 26 до тех пор, пока на выходе дешифратора 19 не появится О.

выхода элемента ИЛИ 26 сигнал, со- отве|тствующий всей области отрицательно- aклoнa, поступает на второй вход логического элемента 32, на вход которого с задержкой в один такт через эле- 31 задержки поступает импульс зане- с выхода элемента И 59 в с (16) через выход элемента 16 фор(4|ирования кода.

Импульсы на выходах логического эле- 32 возникают в соответствии с табли- На первом выходе логического элем|ента 32 импульс возникает в том слу1СЛИ отсутствует признак отрицатель- наклона, ч.то соответствует О на вторим входе логического элемента 32, а на втором выходе логического элемента 32 - 1аличии признака отрицательного на- , что соответствует 1.

мент сенмя

COOT }етствии i

мента цей.

чае, ного

при клон

тов сяс 34,

пает вторбйI

ТИРОЕ

27, Hi

код Hi

выхоДе

окон

ноге

на

ИЛИ

с(19)|

рого ция этом прерь

Г еренос координат отсчета для элемен- огрицательного наклона осуществляет- помощью элемента ИЛИ 33, элемента И дэшифратора 38 и элементов 35 и 39 задержки следующим образом. Сигнал с вторе го выхода логического блока 18 посту- 13 первый вход элемента ИЛИ 33 , на вход элемента VI34 поступает инвер- тиро анный сигнал с выхода дешифратора выходе которого существует Г, если его входе нулевой. Таким образом, на элемента ИЛИ 33 имеется 1 до оконч1ания связных отсчетов отфильтрован- 13ображения, код которых поступает вхсд дешифратора 27. С выхода элемента 3 формируется сигнал в соответствии поступает на вход элемента 39эадер- жки, |-де задерживается на один такт и с помощью дешифратора 38, на выходе кото- , если на входе существует комбйнй- 0, выполняется операция (18). При ыделяется последний элемент в не- вной последовательности на выходе элемента ИЛИ 33 и в данном случае эквива

10 15

20 25

30 35

0

5

0

5

лентно переносу отсчета координат на конец области с отрицательным наклоном.

Для определения возможного дефекта в местах слияния областей с положительным и отрицательным наклонами сигнал пересечения областей с выхода блока 6 сравнения кодов поступает через второй вход блока 8 фиксации дефекта на входы селектора 10, элемента 11 эадержки и вход дешифратора 17, на входе которого формируется импульс,. соответствующий концу области пересечения, и поступает на первый вход элемента ИЛИ 22, на выходе которого существует 1 до тех пор, пока на втором входе элемента И 18, определяемом сигналом с выхода дешифратора 19, имеется 1. С выхода элемента ИЛИ 22 сигнал, соответствующий слиянию элементов изображения с положительным и отрицательным наклонами, поступает на первый вход элемента И 29, на второй вход которого поступают отсчеты отфильтрованного изображения с выхода дешифратора 27,

На выходе элемента И 29 выделяется сигнал в соответствии (21)в том случае, если в области слияния элементов с положительным и отрицательным наклонами отсутствуют отсчеты отфильтрованного изображения, и поступает на входы элемента 30 задержки и дешифратора 37, на выходе которого формируется импульс в соответствии с (20).

Импульсы, каждый из которых имеет длительность в один такт, с выходов дешифраторов 37 и 38 и с первого выхода логического элемента 32 поступают на входы элемента ИЛИ 42, который выполняет операцию логического сложения в соответствии с (22). С выхода элемента ИЛИ 42 сигнал поступает на вход элемента 44 памяти, на второй вход элемента И 48 и через элемент ИЛИ 45 на первый вход элемента И 46. Так как момент появления импульса на выходе элемента ИЛИ 42 совпадает с моментом появления тактового импульса на входе элемента И 48, то в момент подачи тактового импульса на элементе И 48 производится анализ информации, записанный по адресу в элемент 44 памяти кода номеров исходного изображения.

Запись 1 в элемент 44 памяти производится с задержкой по отношению к моменту появления импульса на выходе элемента ИЛИ 42 за счеттого, что импульсы, . снимаемые с выхода элемента И 46, запаздывают по отношению к тактовым импульсам (за счет задержки на элементе 47 задержки), подаваемым на второй вход схемы И 46, на время, несколько большее, чем ительность тактовых импульсов.

Поэтому вначале производится анализ информации, ранее записанной в элемент 44 памяти на элементе И 48, а затем запись. Импульс на выходе элемента И 48 и снимаемый с выхода блока 8 фиксации дефекта возникает только в том случае, если сигнал на выходе элемента ИЛИ 42 появляется более чем один раз для одинакового кода номера исходного изображения, что свидетельствует о наличии дефекта в изображении, который соответствует тому, что поперечное сечение участка изображения менее заданной величины. Координаты дефекта соответствуют коду, снимаемому с второго выхода блока 9 отсчета координат в момент возникновения сигнала на выходе блока 8 фиксации дефекта.

Устройство для селекции изображений объектов входит в состав системы с техническим зрением и позволяет за счет подклю- чения различных сервисных устройств выполнять вполне определенные функции. Подключение счетчика с индикатором к выходу блока 8 фиксации дефекта изображения позволяет селектировать и подсчиты- вать число дефектных областей. Подключение дисплейного модуля в виде графического дисплея к выходу блока 8 фиксации дефекта изображения позволяет визуально оценивать характер и местоположение дефектов. Подключение ЭВМ через устройство сопряжения позволяет автоматически фиксировать как число, так и координаты дефектных участков. Формула изобретения 1. Устройство для селекции изображений объектов, содержащее телевизионный датчик, блок квантования, вход которого соединен с выходом телевизионного датчика, генератор тактовых импульсов, блок формирования кода номера изображения и блок сравнения, информационные входы которого соединены с первым и вторым входами блока формирования кода номера изображения, а выход блока сравнения кодов сое- ,цинен с первым информационным входом блока формирования кода номера изображения, тактовый, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности селектировать координаты участков изображений объектов, поперечное сечение которых менее заданной величины, в него введены фильтр, элемент задержки, выход которого соединен с вторым информационным входом блока формирования кода номера изображения, а вход соединен с выходом блока квантования и входом фильтра, блок

фиксации дефекта изображения, первый информационный вход которого соединен с выходам фильтра, второй информационный вход - с выходом блока сравнения кодов, 5 третий и четвертый информационные входы - с первым и третьим выходами блока формирования кодов изображения соответственно, блок отсчета координат, первый выход которого соединен с входами 10 начальной установки блока формирования кода номера изображения и блока фиксации дефекта изображения, а третий выход соединен с входом синхронизации телевизионного датчика, тактовые входы элемента 15 задержки, фильтра, блока фиксации дефекта и вход блока отсчета координат объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, выход блока фиксации дефекта и второй выход блока отсчета коор- 20 динат являются выходом устройства.

а выход соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы первого, второго и третьего элементов задержки под- клнзчены соответственно к первому, второму и третьему информационным входам второго дешифратора, выход четвертого элемента задержки подключен к первому информационному входу четвертого де- шиоратора, второй информационный вход которого соединен с входом четвертого элемента задержки, а выход подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого эл&лента И, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента задержки, информационный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ и первым входом третьего элемента И, первый вход BToiporo элемента ИЛИ является четвертым входом блока, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом шестого элемента задержки, информационный вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ и первым ин(}ормационным входом логического эле- мета, второй информационный вход которого (оединен с выходом восьмого элемента

зад

фжки, информационный вход которого

подключен к входу элемента формирования кодзв, выход пятого дешифратора подключен к входу второго элемента НЕ и второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с информационным входом седь- могэ элемента задержки, выход которого

под

ключей к первому информационному

вхо y шестого дешифратора, второй инфор- Mat ионный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а выход подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым выходоммог

логического элемента и выходом седь- о дешифратора, первый и второй

5

информационные входы которого соединены соответственно с выходами десятого элемента задержки и третьего ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым выходом логического элемента и выходом четвертого элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго элемента НЕ и девятого элемента

0 задержки, информационный вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ и информационному входу десятого элемента задержки, первый выход элемента формирования кода подключен к входу пятого

5 дешифратора, тактовый вход пятого дешифратора подключен к первому выходу элемента формирования кода, тактовый вход которого соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен со

0 счетным входом счетчика, а второй вход является входом начальной установки блока и соединен с одноименными входами элемента формирования кода и коммутатора, вторыми входами пятого элемента ИЛИ,

5 пятого элемента И и входом третьего элемента НЕ, выход которого соединен с входами Сброс счетчика и коммутатора, второй информационный вход которого подключен к выходу счетчика, а выход - к информационному входу элемента памяти, вход записи которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, первым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом одиннадцатого элемента задержки, а выход - с входом чтения элемента памяти, выход которого подключен к первому входу седьмого элемента И, вто0 рой и третий входы которого соединены соответственно с выходом четвертого элемента ИЛИ и входом одиннадцатого элемента задержки, а выход является выходом блока.

0

4

Р I

FL

ч

i

VTV лЛ-J

ЛЁП 4

frb ra

-s

IS

л

I