Устройство для выделения сигнала движущегося объекта Советский патент 1991 года по МПК H04N7/18 

п I

Изобретение может применяться в системах автоматического анализа двухмерных сигналов. Цель - повышение вероятности обнаружения Устройство для выделения сигнала движущегося объекта содержит умножитель 1, сумматор 2, блоки 3 и 12 оперативной па

(Л

3 ЬЭ 00 N5

to

to

Фиг1

мяти, регистры 4, 9, 10, 25 и 26, умножитель 5, блоки 6, 7, 18 и 28 постоянной памяти, вычитатель 8, блоки 11, 14, 17 и 29 сравнения , элементы И 13, 15 и 19, счетчики 16 и 20, сумматоры-накопители 21 и 22, делители 23 и 24 и блок 27 управления. Текущее значение кадра после умножения в умножителе 1 прибавляется к значению предыдущего кадра. Получен- ные значения записываются в блоки 6 и 7 постоянной памяти Значения элементов текущего изображения поступают на вход устройства построчно в

Устройство для выделения сигнала движущегося объекта относится к средствам цифровой обработки изображений и может применяться в системах автоматического анализа двухмерных сигналов.

Целью изобретения является повышение вероятности обнаружения.

На фиг. 1 изображена структурно- логическая схема устройства для выделения сигнала движущегося объекта; на фиг„ 2 - блок-схема блока управления

Устройство для выделения сигнала движущегося объекта (фиг 1) содержит первый умножитель 1, первый сум- матор 2, первый блок 3 оперативной памяти, первый регистр 4, второй умножитель 5, первый блок 6 и второй 7 блоки оперативной памяти (БПП), вычитатель 8, второй регистр 9, третий регистр 10, первый блок 1 сравнения, второй блок 12 оперативной памяти, первый элемент И 13, второй блок 14 сравнения, второй элемент И 15, первый счетчик 16, третий блок 17 сравнения, третий БПП 18, третий элемент И 19, второй счетчик 20, сумматоры-накопители 21 и 22, делители 23, 24, четвертый и пятый регистры 25 и 26, блок 27 уп- равления, 28 БПП, четвертый блок 29 сравнения„

На фиго 2 представлена блок-схема блока 27 управления, включающего первый триггер 30, четвертый элемен И 31, второй триггер 32, пятый элемент И 33, инвертор 34лшестой элемент И 35, третий и четвертый счетчики 36 и 37, третий триггер 38,

порядке расположения элементов в строках матрицы изображения. Элементы матрицы разностного изображения снимаются из блока 12 оперативной памяти„ Порядок считывания определяется скользящей апертурой, координаты центра которой изменяются Отсутствие или наличие движущегося объекта в исследуемом участке пространства определяется по величине содержимого регистра 10 путем сравнения с величиной минимального контраста, считываемой из блока 28 постоянной памяти, 2 ил.

шестой элемент И 39, пятый счетчик 40, пятый 41 БПП, мультиплексор 42, элемент ИЛИ 43, шестой 44 БПП, мультиплексор 45, дешифратор 46, седьмой и восьмой 47 и 48 БПП0

Устройство работает следующим образом

На информационный вход устройства в моменты времени t/ц щ 0,1 „ „. поступют в виде двоичных кодов элементы матрицы изображения i%(i,j)1,N. Работу устройства можно условно разбит на два режима

В первом текущее значение m..(i,j) умножается на умножителе 1 на величину ( () и прибавляется в первом сумматоре 2 к значению элемента предыдущего кадра с теми же координатами i,j, умноженному на втором умножителе 5 на величину (1-2). Значения 2 и (1-2) записаны в первом и втором БПП 7 и 8 соответственно Полученное значение вычитается на вы- читателе 8 из текущего значения ) таким образом, на выходе вы- читателя 8 формируется величина

2|ц()т|и(1,л)-т«,(1,.0, (1 где m(i,j)m(i,jK(1-oOin (i,j).(2)

Текущее значение разностного изображения Z|u(i,j) записьюается в второй блок 12 оперативной памяти Одновременно величина ZA,(I,J) сравнивается в первом блоке 11 сравнения со значением элемента разностного изображения того же/Ц-го кадра , записанного в третий регистр 10„ Если величина Z,y(i,j) больше величины, записанной в третьем регистре 10, то на выходе схемы сравнения устанавливается уровень напряжения 1, решающий прохождение сигнала записи на вход управления третьего регистра

раз

10, значение Z,,(i,j)

записывается в

третий регистр 100 В противном случа в третьем регистре. 10 сохраняется ранее записанное значение элемента разностного изображения того же кадра,,

Вычислительные операции и порядок их следования повторяются для всех . Значения элементов текущего изображения m,y(i,j), i,j 1,N поступают на вход устройства построчно, в порядке расположения элементов в строках матрицы изображения„

Таким образом, после обработки всех значений m,y(i,j) во втором блоке 12 оперативной памяти записывается разностное изображение с элементами 2л|(1,J), а в третьем регистре 10 величина a tnaxjz,(:,j)y i,,N0

Во втором режиме элементы матрицы разностного изображения ) считываются в определенном порядке из второго блока 12 оперативной памяти Порядок считывания определяется скользящей аппертурой размерностью 3X3 элемента, координаты центра которой изменяются в интервале 2, N-1.

Каждое значение ZA,(:L,J), считываемое из второго блока 12 оперативной памяти, сравнивается в блоке 11 сравнения с величиной ЗдУ2, поступающей в первый блок 11 сравнения из третьего регистра 10 (деление на 2 осуществляется простым сдвигом на один разряд в сторону младших разрядов). Результат сравнения (О или 1) является сигналом запрета или разрешения прохождения управляющего сигнала у. на вход первого счетчика 16, являющегося счетчиком на 9 (число элементов скользящей аппертуры)„Первый счетчик 16 считает количество элементов разностного изображения, считываемых из окна скользящей аппертуры, значение которых превышает уровень Если их количество (в текущей аппертуре) превышает определенное число (например, 6), задаваемое третьим БПП 18, то на выходе третьего блока 17 сравнения устанавт ливается уровень напряжения, соответствующий 1, который разрешает прохождение управляющего сигнала у на вход второго счетчика 20 и одновременно на вход записи сумматоров

6282226

- накопителей 21 и 22, на входы А и

е

10

15

20

А -г которых поступают значения координат i и j соответственно, элемента Z«,(i,j), являющегося в текущий момент центральным элементом в скользящей аппертуре Зх 3„ Таким образом, в сумматорах-накопителях 21 и 22 накапливаются суммы координат по i,j тех элементов изображения m(i,j), для которых выполняются два условия; данный элемент является центральным в сканирующей аппертуре 3x3; число элементов в данной аппертуре превы- шает порог заданного числа

Во втором счетчике 20 фиксируется количество элементов, удовлетворяющих указанным условиям, данная величина является делителем для величин, накапливаемых в сумматорах- накопителях 21 и 22, результаты деления записываются в регистры 25 и 26 в моменты времени, определяемые управляющим сигналом у.. , и принима- 25 ются за оценку координат центра формы движущегося протяженного объекта

При реализации предлагаемого устройства необходимо учитывать следующие обстоятельства0 Запись информации в регистры А, 25 и 26 осуществляется уровнем напряжения, соответствующим 1, а запись информации в регистры 9 и 10 осуществляется передним фронтом положительного импульса о Сумматор-накопитель реализуется путем последовательного соединения сумматора и регистра, причем один вход сумматора является входом сумматора-накопителя, а второй вход соединен с выходом регистра, являющимся выходом сумматора-накопителя, управляющие сигналы поступают на установочный вход и вход управления записью регистра„

При обработке начальных кадров

30

35

40

45

50

55

MO ,M, выходные данные могут искажаться Величина зависит от коэффициента сглаживания оЈ и от скорости перемещения изображения объекта в кадре о

Отсутствие или наличие движущегося объекта в исследуемом участке пространства определяется по величине содержимого регистра 10 ад, путем сравнения последнего в блоке 29 сравнения с величиной минимального конт- , раста Дпип, считываемой с БПП 28. На выходе четвертого блока 29 сравнения устанавливается уровень 1,

что свидетельствует о наличии движущегося объекта, в противном случае на выходе четвертого блока 29 сравнения - уровень

Обычно устройства цифровой обработки сигналов принято характеризовать двумя параметрами: объемом оперативной памяти Q и числом арифметических операций Р0 Для предлагаемого устройства эти показатели таковы Объем оперативной памяти (в битах) , число приведенных арифметических операций для обработки одного кадра (с учетом распараллеливания) 24,5 N2 , Большинство устройств для оценок координат протяженных объекто на телевизионном изображении основано на корреляционно-экстремальных алгоритмах совмещения двух изображе- ний 1,2, требующих для реализации минимального объема памяти Q N2+M2 и минимального количества приведенных арифметических операций для обработк одного кадраУ(N-M)2-М2, где М М - размерность эталона Для и Q /QЈ2,5 „

Таким образом, при некотором увеличении объема оперативной памяти предлагаемое устройство характеризуется меньшим числом арифметических операций, необходимых для обработки одного кадра изображения, по сравнению с известными аналогами.

Ф

ормула изобретения Устройство для выделения сигнала движущегося объекта, содержащее умножитель, первый вход которого является информационным входом устройства, второй вход подключен к выходу первого блока постоянной памяти (БПП), а выход соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом первого блока оперативной памяти (БОП), второй умножитель, второй вход которого соединен с выходом второго БПП, а выход второго умножителя - с вторым входом сумматора, вычитатель, первый вход которого соединен с информационным входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения вероятности обнаружения, введены первый регистр, вход которого соединен с выходом первого БОП, вход БОП соединен с первым входом вычитателя, а выход первого регистра соединен с первым входом второго умножителя, блок

0

5

управления (БУ), выходы которого являются управляющими входами устройства, второй регистр, вход которого соединен с выходом вычитателя, вход управления записью которого соединен с первым выходом БУ, а выход - с входом третьего регистра, первым входом первого блока сравнения и входом второго БОП, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которой соединен с вторым входом первого блока сравнения и выходом третьего регистра, выход первого блока сравнения соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с входом управления записью первого регистра и вторым выходом БУ, а выход - с входом управления записью третьего регистра, установочный вход которого соединен с первым входом БУ, управляющие входы первого и второго БОП соединены с первым выходом БУ, а их адресные входы - с третьим выходом БУ, второй элемент И, первый вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, второй вход - с третьим входом БУ, а выход - с входом первого счетчика, установочный вход которого соединен с шестым выходом БУ, а выход - с первым входом третьей схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом третьего БПП, а выход - с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с седьмым выходом БУ, а выход - с входами управления записью сумматоров-накопителей и входом второго счетчика, установочный вход которого соединен с первым входом БУ, а выход - с первыми входами делителей, вторые входы которых соединены с выходами со- 5 ответствующих сумматоров-накопителей а выходы - с входами четвертого и пятого регистров соответственно, выходы которых являются информационными выходами устройства, а входы управления записью соединены с восьмым выходом БУ, установочные входы сумматоров-накопителей соединены с первым входом БУ, четвертый блок постоянной памяти, выход которого соединен с первым входом четвертого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом третьего регистра, а выход является информационным выходом устройства

0

5

0

0

5

фиг.2.