Устройство для определения прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта Советский патент 1991 года по МПК G06K9/46 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в системах технического зрения для определения прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта.

Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения возможности определения величины отклонения от прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта.

На фнг.1 представлена структурная схема предложенного устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока .определения начала отрезка контура; на фиг.З - функциональная схема блока разрешения счета; на фиг.4 - функциональная схема блока определения положения объекта; на фиг.З - изображение электронного окна, в поле кадра; на фиг.6 - дискретное изображение непрямолинейного отрезка контура.

Устройство (фиг.1) содержит узел 1 ориентации объекта измерения, фокусирующую оптическую систему 2, датчик 3 видеосигнала, пороговый элемент 4, блок 5 формирования электронного окна, синхронизатор 6, генератор 7 тактовых импульсов, блок 8 выделения горизонтального отрезка контура, блок 9 определения начала отрезка контура, блок 10 определения экстремума, блок 11 разрешения счета, блок L определения конца отрезка контура, регистр 13, блок 14 определения положе- ния объекта, ключевой элемент 15.

Блок определения начала отрезка контура (фиг.2) содержит первый 16 и второй 17 элементы ИЛИ, первый 18, второй 19 и третий 20 RS-триггеры, первый 21, второй 22 и третий 23 элементы И.

Блок разрешения счета (фиг.З) содержит RS-триггер 24, группу элементов И 25.

Блок определения положения объекта (фиг.4) содержит группу инверторов 26 группу элементов И 27, первый 28, второй 29 и третий 30 элементы ИЛИ.

Изображение в поле кадра (фиг.5) содержит строки 31 сканирования, электронное окно 32, центральный элмент 33 электронного окна.

Изображение отрезка контура (фиг.6 содержит элементы 34 контура.

Блок определения экстремума представляет собой группу 2п-I триггеров, где п - половинное число элементов электронного окна, счетные входы триггеров объединены и являются входом блока, выходы триггеров являются группой выходов блока.

Регистр представляет собой группу 2п-1 D-триггеров, D-входы которых представляют группу входов блока, счетные входы триггеров объединены и являются первым входом блока, R-вхо- ды триггеров объединены и являются

Q

5 0 5

5

0

5

0

5

вторым входом блока, выходы трйгге р5в являются группой выходов блока.

Устройство работает следующим образом.

Объект измерения устанавливается в узел 1 ориентации объекта измерения и изображение контролируемого объекта измерения, увеличенное фокусирующей оптической системой 2, подается на мишень видикона датчика 3 видеосигнала, который преобразует полученное изображение в последовательный электрический сигнал. Работа датчика 3 видеосигнала синхронизируется строчными и кадровыми синхроимпульсами от синхронизатора 6. С информационного выхода датчика 3 видеосигнала видеосигнал поступает на вход порогового элемента 4, который осуществляет двухуровнево квантование видеосигнала по амплитуде и привязку значений выходного сигнала к логическим значениям О и 1. С выхода порогового элемента 4 квантованный видеосигнал поступает на информационный вход блока 5 формирования электронного окна, на тактовый вход которого поступают тактовые импульсы с генератора 7, при этом на выходе блока 5 будет формироваться параллельный двоичный код во время действия тактовых импульсов, соответствующий столбцу электронного окна. Информация с выхода блока 5 поступает на РХОД блока 8 выделения гориэонтстльного отрезка контура в виде логических сигналов О или 1. Блок 8 представляет собой группу элементов импликации, таблица истинности каждого из которых имеет вид

I вход II вход Выход 000 11О

1ОО

О11

т.е. на выходе каждого элемента импликации выделяется лишь переход из О в что является признаком верхнего горизонтального отрезка контура. С выхода блока 8 выделения горизонтального отрезка контура параллельный двоичный код, характеризующий верхний горизонтальный контур объекта измерения, поступает одновременно на блок 9 определения начала отрезка контура, блок 12 определения конца отрезка контура и -блок 1I разрешения счета. В блоке 9 информация, поступа5162807

кидая на его вход, делится следующим образом: с первых п-1 разрядов выхода блока выделения горизонтального отрезка контура 8 информация поступает на г соответствующие п-1 входы первого элемента ИЛИ 16, n-й разряд выхода блока 8 является сигналом с центрального элемента 33 электронного окна

(фиг.5) и подключен к второму входу второго элемента И 22, последующие п-1 разряды выхода блоха 8 выделения горизонтального отрезка контура подключены соответственно к п-1 входам второго элемента ИЛИ 17. Момент нача- ла контура определяется следующим образом: если в центральном элементе электронного окна с начала очередной строки появится контур и одновременно в остальных элементах электрон ного окна контур отсутствует, то считается, что данный момент является моментом начала контура. При этом логические сигналы с выходов первого 16 и второго 17 элементов ИЛИ поступают на S-входы соответствующих RS-триггеров, причем сигнал О формируется в том случае, когда на всех ихо дах первого 1 6 и второго 1 7 элементов ИЛИ присутствуют сигналы О , т. е . на всех элементах электронного окна, кроме , горизонтальный контур отсутствует. Инверсные выходы первого 18 и второго 19 RS-триггеров в случае прихода сигналов О с выходов первого 16 и второго 17 элементен ИЛИ формирует сигнал 1. Поскольку начало горизонтального контура должно определяться с начала строки, то первый 18 и второй 19 RS-триггеры устанавливаются в исходное положение с каждой строки сигналом 1, поступающим на R-входы первого 18 и второго 19 К5 триггеров. Этот сигнал поступает с выхода первого элемента И 21. который формирует сигнал 1 в том глучае, когда на его втором входе присутствует сигнал 1 с инверсного выхода RS-трипера 20, а на первом входе, являющемся третьим входом блока on- ределения начала отрезка контура, присутствует строчный синхроимпульс с синхронизатора 6. Инверсные выходы первого 18 и второго 19 RS-триггеров подключены соответственно к перво му и второму входам третьего элемента И 23. На выходе этого элемента сигнал 1 соответствует тому, что на всех, кроме n-го, элементах элект

5 0 5 0 5 0

5

0

ронного окна контур отсутствует. Сигнал 1 с выхода третьего элемента И 23 поступает на первый РХОД «юро- го элемента И 22, второй вход которого подключен к сигналу с центрального (n-го) элемента электронного окна. В случае прихода сигнала 1 на второй пход второго элемента И 22, что соответствует попаданию горизонтаг.ь- го контура в центральный элемент электронг.ого окна, и прихода па первый пход второго элемента И 22 сигнала 1, что соответствует отсутствию горизонтального контура во вгех остальных элементах электронного окна, на выходе второго элемента И 22 формируется сигнал ). Этот сигнал поступает на S-вход третьего Rb-тригге- ра 20 и будет присутствовать на его входе, пока на R-вход третьего триггера 20, являющегося вторым входом блока 9 определения начала отрезка контура, не поступит сигнал с блока 12 определения конца отрезка контура. Последний определяет момент конца горизонтального отрезка контура следующим образом: если во всех элементах электронного окна контур отсутствует и при этом уже было определено начало контура, то момент исчезновения контура из поля зрении электронного окна является моментом окончания контура. Информация с пыхода блока 8 выделения гори- зонтялыгаго отрезка контура поступает па первый вход блока 11 разрешения счета, который производит передачу этой информации, присутствующей на его входе, на выход блока только с момента начала контура и до момента окончания контура. Это происходит сле дующим оор.пом. Информация с выхода блока 8 поступает на вторые входы группы элементов И 25, образующих первый вход блока I1 разрешения счета. Первые вхоцы группы элементов И 25 соединены и подключены к выходу RS-трнггера 24. Га выходе RS-тригге- ра 24 формируется сигмал 1 с момента начал., контур, до его окончания, так как на его S-вход,являющийся третьим входом блока 1 1, подключен к выходу блока 9 определения начала отрезка контура, а R-ыход, являющийся третьим входом блока, подключен к выходу блока 12 определения конца отрезка контура. Таким образом, на выходе блока 11 разрешения счета будет формироиаться параллельный двоичный код, аналогичный тому, который присутствует на его входе. Этот код поступает на блок 10 определения экстремума, на выходе которого будет формироваться параллельный двоичный код, соответствующий степени кривизны горизонтального контура. Этот код формируется следующим образом. Начиная с центрально- го элемента электронного окна, в зависимости от того, какой контур анализируется (выпуклый или вогнутый) работает либо верхняя, либо нижняя часть 10 определения экстремума. С пр ходом на соответствующие разряды первго входа бпока 10 определения экстремума информации на его выходе начинает формироваться код. Как только на одном из разрядов первого входа бло- ка, являющихся счетными входами счетных триггеров, появится сигнал 1, что означает появление контура в соответствующем элемента электронного окна, на выходе соответствующего счетного триггера, начиная с центрального, формируется сигнал 1. Таким образом, когда электронное окно достигает экстремума горизонтального отрезка контура, то на выходе счетных триггеров блока 10 формируется несколько рчдом стоящих 1. Их количество г-ропорционально высоте сегмента, образованного контуром и линией сканирования и соответствует сте- пени кривизны контура. После прохождения электронным окном экстремума горизонтального отрезка контура на входы всех счетных триггеров блока 10 на выходе которых был сформирован сиг нал 1, за исключением счетного триггера , соответствующего централь- ному элементу электрованного окна, в котором был достигнут экстремум, поступят сигналы , которые сформируют на выходах этих счетных триггеров сигналы О. К моменту окончания контура на выходе блока 10 сформируется двоичный код, в котором будет лишь одна 1. В слу- чае правильной установки положения объекта измерения относительно растра датчика видеосигнала выходной двоичный код блока 10 определения экстремума будет содержать более одной I. Положение 1 в выходном коде несег информацию о максимальном значении величины отклонения горизонтального контура от прямолинейности. После

окончания контура счетные триггеры, устанавливаются в исходное состояние сигналом 1, поступающим на R-входы счетных триггеров, входы которых объединены и образуют второй вход блока 10. С выхода последнего параллельный двоичный код, характеризующий степень кривизны контура, поступает на вход регистра 13. Эта информация запоминается в момент окончания контура и хранится там до момента определения начала следующего контура. В исходное состояние регистр 13 устанавливается сигналом 1 , поступающим на вто- оой вход регистра 13, что соответствует моменту определения начала следующего контура. С выхода регистра 13 информация поступает на вход ключевого элемента 15 и на вход блока 14 определения положения объекта. Последний по количеству логических 1 во

входном коде определяет правильность установки объекта. Если на входе присутствует больше одной 1, то объект измерения установлен неправильно и на выходе блока 14 формируется сигнал О. Это происходит следующим образом. Информация с 1-го разряда выхода регистра 13 поступает на i-й вход 1-го элемента группы элементов И 27, на остальные входы группы элементов И 27 поступает инвертированная информация с остальных разрядов выхода регистра 13. В случае, когда на входе блока 14 присутствует одна 1, то на выходе одного из элементов И 27 появится сигнал 1, который поступит на вход первого 28 или второго 29 элемента ИЛИ, тогда на выходе соответствующего элемента ИЛИ сформируется сигнал 1 и в зависимости от того, на первом 28 или на втором 29 элемента ИЛИ сформирован сигнал, он поступает соответственно на первый или на второй вход третьего элемента ИЛИ 30. Выход третьего элемента ИЛИ 30 является выходом блока 14 определения положения объекта и, если на одном из входов третьего элемента ИЛИ 30 появится сигнал 1, то на выходе блока 1А будет также сформирован сигнал 1, что соответствует правильной установке объекта измерения. Если объект установлен неправильно, на выходе блока 14 будет присутствовать больше одной 1. Это приводит к тому, что на выходе инверторов 26 (фиг.4) появится несколько сигналов О, которые, поступая на входы группы элементов И 27, приведут к тому, что на выходах всех элементов группы элементов И 27 (фиг.4) будут присутствовать сигналы О, Это приведет к тому, что на выходах первого 28, второго 29 и третьего 30 элементов ИЛИ Судет присутствовать сигнал О, что соответствует неправильной установке объекта измерения. Если объект установлен правильно, то сигнал 1 с выхода блока 14 определения положения объекта поступает на второй вход клгсчспого элемента 15 и открывает его, т.е. информация, присутствующая на входе ключевого элемента 15 поступит на его выход, который является в.лходом устройств;:.,

Такое построение устройства позво ляет определят/- величнгу тклончнпп горизонтального отрезка контура от прямолинейности и, следорательно, расширить область применения аналогичных устройств, значительно снизив при этом объем обрабатываемой ннформпци- ции, так как на обработку одного иле- мента разложения изображения затр.иш- вается время, pattnoe 1 мкс. CK iuee количество элементов разложения в кадре составляет 15x1 О1 , т.е. гргмн, ч.г трачиваемое на обработку опього кадра изображения, рашю 150 с.

Формула изобретения

1. Устройство для определения пря- молинейнос и горизонтального отрезка контура изображения обьекта, содержащее оптически связанные узел ориентации объекта измерения, фоку и- рующую оптическую систему и датчик видеосигнала, пороговый элгмент,вход которого подключен к выходу датчика видеосигнала, генератор гактоных импульсов, синхронизатор, F;HXO 14 которого соединены соотиетп жнно к кадровым и строчным входами датчика видеосигнала и генератор.1 т актовых импульсов, блок формирования электронного окна, информационный вход которого подключен к выходу порогового элемента, а тгчтовыи вход - к выходу генератора тактовых импульсов, блок выделения горизонтального отрезка кон тура, вход которого соединен с выхо дом блока формирогания электронного окна, отличающееся тем, что, с целью расширения области приме

г

15

20

2S

30

35

40

45

50

55

нения путем обеспечения определения величины отклонения от прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта, в него введены блок определения начала отрезка контура, блок определения экстремума, блок разрешения счета,блок определения конца отрезка контура, регистр, блок определения попожения объекта, ключевой элемент, перпый вход которого соединен с выходом регистра, а второй - с выходом блока определения положения объекта, вход которого подключен к выходу регистра, первый, второй и третий информационные ьходы которого подключены соответс 1 реши к выходу блока определения конца отрезка контура, к выходу блока определения начала отрезка контуга и к выходу блока определения экстремума, первый информационный вход блока определения конца отрезка контура подключен к выходу блока выделения горизонтального отрезка контура, а второй информационный вход - к выходу блока определения начала отрезка контура, первая группа информационны;: входов которого подключена к ьыхоту блока выделении горизонтального отрезка контура, пер- вы информационный вход - к выходу блока определения конца отрезка контура, а второй вход - к выходу синхронизатора, первый и второй входы г блокг определения эрстромума поаклю- чены соответственно к группе выходов разрешения счета и к выходу блока определении кониа контура, группа информационных пходов блока разрешения счета, а также его первый и второй входы подключены соответственно к выходу блока выделения гориэонт;О1Ь- ного отрез а контура, к выходу блока определения начала отрезка контура, к выходу блока определения конца от- речка контура.

2. Устройств) по и.1, о т л и - чающееся те.ч, что блок определения начала отрезки контура содержит первый, второй и тритии RS-триг- геры, первый, иторои и третий элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, S-входы первого и второго RS-триггероа соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ, R-входь: первого и второго RS-триггеров подключены к выходу первого элемента И, S-вход третьего

1116

RS-триггера соединен с выходом второго элемента И, R-вход является первым входом блока , первый и второй входы третьего элемента И соединены соответственно с инвеиспыми выходами первого и второго RS-триггеров, первый вход второго элемента И. соединен с вы ходом третьего элемента И, первый вход первого элемента И является вторым входом блока, а второй вход первого элемента И соединен с инвертирующим выходом третьего RS-триггера, входы первого и второго элементов ИЛИ и второй вход второго элемента И являются группой информационных входов блока, выход третьего RS-триггера является выходом блока.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок разрешения счета ;содержит группу элементов И, первые входы которых подключены к выходу RS-триггера, а вторые входи являются группой информационных входов блока, S-вход RS-триггера является первым входом блока, а R-вход является вторым входом блока, выходы элементов И являются группой выходов блока.

8071

0

5

0

5

12

4. Устройство по п.1, о т л и - ча-ющееся тем, что блок определения положения объекта содержит группу инверторов, группу элементов И, три элемента ИЛИ, первый вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а второй вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента ИЛИ, каждый вход второго элемента ИЛИ подключен к выходам элементов И из группы от первого до (п+1)-го, где п - половинное число элементов электронного окна, каждый вход первого элемента ИЛИ подключен к выходам элементов И из группы от п+1 до 2п-1, каждый, из 2п-1 входов каждого из группы элементов И подключен . к выходу каждого из. rpynnfci инверторов так, что выход 1-го инвертора подключен к i-м входам всех элементов И, кроме f(2n-l)-(i-l )-го элемента И, где i 1 ...(2п-1), входы инверторов и последние входы элементов И являются группой информационных входов блока, выход третьего элемента ИЛИ является выходом блока.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в системах технического зрения для определения прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта. Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения возможности определения величинь: отклонения от прямолинейности горизонтального отрезка контура изображения объекта. Устройство содержит оптически соединенные и последовательно расположенные узел ориентации объекта измерения, оптическую систему и датчик видеосигнала, пороговый элемент, вход которого соединен с выходом датчика видеосигнала, генератор тактовых, импульсов, синхронизатор, кадровый и строчный синх- ровыходы которою соединены соответственно с кадровыми и строчными синх- рсв одами датчика видеосигнала н генератора тактовых импульсов, блок эпект- ропного окна , игформационный вход которого соединено выходом порогового элемента, а тактовый вход - с выходом генератора тактовых импульсов, блок выделения горизонтального контура, вход которого соединен с выходом блока электронного окна, и введенные для реализации поставленной цели блок определения начала контура, блок определения экстремума, блок разрешения счета, блок определения конца контура, гистр хранения информации, Слок определения правильности установки объекта и ключевой элемент. Изобретение может найти применение в приборостроительных отраслях промышленности и в отраслях, связанных с точным машиностроением. 3 з.п.ф-лы, 6 ил. (Л с 0 to 00

Фив Л

1 выход

У

17

19

Г

Фм.г

32,

I

-33i;

I

X

31

Фиг 5