Устройство для селекции изолированных фигур телевизионного изображения Советский патент 1991 года по МПК G06K9/46 

Изобретение относится к технике прикладного телевидения и может использоваться, например, в телевизионных распознающих системах.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет расширения класса селектируемых фигур.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для автоматической селекции изолированныг фигур телевизионного изображения; на фиг. 2- временные диаграммы тактирующей и стробирующей импульсных последовательностей; на фиг.З - структурная схема блока сканирующей апертуры; на фиг.4 - то хе, блок . селекции; на фиг.5 - схема структурного элемента блока селекции; на фиг.6 - последовательность нумерации элементов апертуры блока сканирующей логической апертуры; ня фиг.7 - схема, поясняющая процесс выделения изолированной фигуры телевизионного изображения в устройстве; на фиг.З - структурная схема блока выделения центрального элемента селекции; на фиг.9 - структурная схема одного из элементов блока выделения центрального элемента селекции.

Устройство для селекции изолированных фигур телевизионого изображения (фиг.1) содержит телевизионный датчик 1, бинарный квантователь 2, блок 3 сканирующей апертуры, блок 4 селекции, блок 5 выделения центрального элемента селекции и еннхрогенератор 6.

Блок 3 сканирующей апертуры (фиг.З) содержит m последовательно

Ь

Јь

С&

О

65

соединенных сдвигающих регистров с элементами 7 задержки. Первые п эле- ментов задержки каждого из этих регистров образуют в совокупности собственно апертуру 8 размером мхп, выделенную на фиг.З пунктиром.

Блок 4 селекции (фиг.4) содержит матрицу элементов 9 селекции,каждый из которых представляет собой комбинационный цифровой автомат, реализованный на логических элементах ИЛИ 10 и И 11 (фиг.З).

Блок 5 выделения центрального элемента селекции (фиг.8) содержит логические элементы И 5-1,...,5-К с прямыми и инверсными входами где К (пхп - 1) . Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал v, формируемый телевизионным датчиком 1 с прогрессивной разверткой изображения, синхронизируемой импульсами кадровой F и строной F- частот синхрогенератора б, подвергается квантованию на два уровня в бинарном квантователе 2 () так, что всем его значениям,, превышающим некоторое пороговое значение, ставится в соответствие логическая 1, а остальным значениям - логический О. При этом элементы телевизионного растра с единичными значениями получаемого в итоге видеосигнала w считаются принадлежащими изображению наблюдаемого телевизионным датчиком 1 объекта, а элементы с нулевыми значениями-w - принадлежащими фону.

Для обеспечения возможности одновременной обработки различных элементов изображения выходной сигнал w бинарного квантователя 2 преобразуется в параллельную форму блоком 3 сканирующей апертуры размером fflxn и поступает на информационные входы блока 4 селекции в виде матрицы двоичных сигналов:

,т;

(О

Если на управляющий вход некоторого (центрального) элемента того же блока 4 селекции подается напряжение 1, а на остальные управляющие входы - напряжение О, то на его выходах в каждом такте дискретного сканирования полного телевизионного кадра блоком 3 сканирующей логической апертуры образуется матрица сигналов

10

5

0

5

0

35

40

45

50

5

В fb ; i 1, 2,...,га; j 1 2n j ,

(2)

подобная матрице (1), но отличающаяся от нее сохранением логических 1 только на тех элементах Ь, ; , которые соответствуют элементам а : о.дной единственной фигуры телевизион-. кого изображения,попадающей каким-ли- бо своим элементом на указанный центральный элемент блока 4 и соответствующий элемент сканирующей апертуры (СА) .

Выделение центрального элемента селекции обеспечивается в устройстве использованием блока 5 выделения центрального элемента селек щи, формирующего на своих выходах настроечные сигналы вида

S U |u.f. ; i 1, 2,...,m;

j 1, 2,...,nj, (3)

который в каждом такте дискретного сканирования осуществляет поиск элемента изображения, ближайшего к фактическому (геометрическому) центру СА, и формирует на соответствующем выходе Ujl напряжение 1. Данный сигнал, попадая на управляющий вход соответствующего элемента bj i блока 4 селекции, передает ему фракции центрального элемента апертуры, обеспечивая тем самым выделение изолированной фигуры,ближайшей к фактическому центру СА.;

Тактирование блока 3 сканирую- щей апертуры осуществляется импульсами Рд синхрогенератора 6, а вырабатываемые тем же синхрогенерато- ром б стробирующие импульсы Fp (импульсы разрешения) используются для стробирования элементов блока 4 селекции (фиг.1) после окончания переходных процессов в блоке 3 сканирующей апертуры, возникающих в начале каждого такта сканирования. Если переходные процессы затухают к концу каждого импульса тактовой последовательности FJJ то стробирующие импульсы Fp могут быть получены инвертированием импульсной последовательности F9 (фиг.2).

Влок 3 сканирующей апертуры размера тчхп представляет собой дискретную линию задержки с отводами (фиг.З), образованную последовательным соединением л сдвигающих регистров с элементами (ячейками) 7, тактируемыми импульсами частоты F,, равной частоте следования элементов разложения в строке телевизионного растра. Количество ячеек каждого из первых га-1 регистров равно количеству К элементов разложения в строке (т.е. Т чем обеспечивается синфазное с растровой разверткой изображения перемещение информации по ячейкам. Первые п ячеек каждого из этих регистров совместно с п ячейками последнего m-го регистра,обведенные на фиг.З пунктиром, образуют собственно апертуру 8 размером mxn, с выходов ячеек которой параллельно снимаются сигналы (1), соответствующие элементам вписанного в эту апертуру фрагмента изображения полного теле- ,визионного кадра.

Так как каждый импульс тактовой частоты К сдвигает информацию в апертуре на одну позицию вправо, то за время развертки полного кадра данная апертура дискретно сканирует растр телевкзионого датчика 1 по строкам слева направо.

ETIOK 4 селекции (фиг.4) образован совокупностью однотипных элементов селекции 9 (комбинационных цифровых автоматов КЦА), осуществляющих логическое преобразование сигналов (1) в сигналы (2) по алгоритму

ьч

FPa4 ° 4+ьЧ- +

b;

+ b:

«-i,j-i i-H.j

Ч-н,, + 4j-+, +

bHj-.),

bi-.(4. +

b. . +

f J

i.i

- стробирующий и настроечный сигналы (i.j)-rc КЦА.

1 и U

.J

1 из (4) елеb i a

(5)

«,}Ч 9

соответствующий КЦА просто пересостояние элемента а;, : блока 3

1

сканирующей апертуры на блока 4 селекции. При F р 1 ни яует, что

О Ь::

ач (bi.j.

+ b.-+ ,j

-

+ bHf.j

+ h

+ b

+ b

«,J+t i4j

i-HjjH + b«-,j-H +

+ bi-M-t),

(6)

т.е. выход b, ; блока 4 селекции возбужден (находится в состоянии 1)

т,

букден

только в том случае, когда возбужден

0

5

0

сеответствут-лмии ему элемент а

Ч

бло5

ка 3 сканирующей апертуры и одновременно хотя бы один из соседних с ним выходов блока 4 селекции.

ЗсЬфект селекции проявляется в том, что согласно (5) и (6) элементы Ъ с настроечными сигналами U, : 1 при а 1 играют роль источников, от которых возбуждение последовательно распространяется по всем другим элементам блока 4 селекции. Это воябужде- ние не захватывает, однако, тех зле- Q ментов данного блока, которым соответствуют невозбуждекные элементы блока 3 сканирующей апертуры или которые полностью изолированы от источников возбуждения промежуточными невозбужденными элементами.

Характер связи между элементами 9 блока 4 селекции, определяемых алгоритмом (4), показан на фиг.4, а на фиг.5 .приведена одна из возможных схем такого элемента (КЦА). При этом

использовано упрощенное представление формулы (4) в следующем виде

8

b

Fpa

U +

где b - выходной сигнал произвольного

элемента 9 блока 4 селекции; а - выходной сигнал соответствующего ему элемента блока 3 сканирующей апертуры; Ь - выходные сигналы элементов блока 4 селекции, соседних по отношению к элементу Ь, пронумерованные в направлении против часовой стрелки, начиная с соседнего левого; Рл иU - стробирующий и настроечный сигналы элемента Ь.

f

Периферийные элементы матрицы В блока 4 селекции (т.е. элементы, расположенные на внешнем контуре этой матрицы) имеют меньшее количество соседних элементов, чем внутренние. Поэтому для их реализации могут быть использованы логические элементы ИЛИ 10 (фиг.5) с меньшим количеством входом. При использовании стандартных ТСЦА (с 9-входовыми элементами ИЛИ 10) на все свободные входы должны быть поданы логические (фиг.4).

Блок 5 выделения центрального эле- мента селекции вычисляет в каждом такте дискретного сканирования телевизионного кацра следующие логические функций:

и„ а

о

U,

аоа

и„

аоа

1 аг:

(7)

ик а

а0а,аг,

лк-{

0

5

0

5

0

либо непосредственно, либо через промежуточные возбужденные элементы.

В качестве примера на фиг.7 показана процедура выделения прямоугольного кольца. Роль центрального элемента в данном случае играет элемент a2g. блока 3 сканирующей апертуры, которому соответствует элемент Ъ г5 блока 4 селекции. Тем самым обеспечивается неискаженное выделение наблюдаемой изолированной фигуры (двойная штриховка, фиг.7). Последовательность поиска нового центрального элемента апертуры показана на фиг.7 пунктиром.

Структурная схема блока выделения центрального элемента 5 селекции, определяемая непосредственно формула-1- ми (7), приведена на фиг.8. Она представляет собой совокупность логических элементов И 5-1,...,5-К с прямыми и инверсными входами. При помощи известных правил тождественного преобразования логических функций эти формулы могут быть приведены к виду, удобному для реализации и в любом другом элементном базисе.Напри- мер, функцию Т12ф можно представить в виде

Изобретение относится к технике прикладного телевидения и может использоваться, например, в телевизионных распознающих системах. Цель изобретенчя - расширение области при- меяакия устройства за счет расширения классо. селектируемых фигур. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее телевизионный датчик, бинарный квантователь, блок сканирующей апертуры, блок селекции и синхрогене- ратор, введен блок выделения центрального элемента селекции, вгоды которого подключены к выходам блока сканирующей апертуры, а выходы - к входу управления блока селекции. Введение указанного блока позволяет селектировать фигуры, содержащие пустоты во внутренней области. 1 з.п. ф-лы, 9 ил. с 5S

где использована последовательная нумерация элементов Га0, а1 ,..., а j блока 3 сканирующей апертуры при их обходе по спирали, раскручивающейся от центра СА, как показано на фиг.6 для апертуры 9x9. При этом К (т х х п - 1) - порядковый номер последнего элемента апертуры. Аналогичная нумерация принята и для управляющих

элементов селекции.

входов {Пб U, ,.. .,11 j fb0, Ъ ,.. . ,ьДблока 4

Как следует из (7), любой возбужденный элемент а, считается ближайшим к центру СА (для него U J 1),

..,

и наесли не возбужден ни один из предшествующих ему элементов J a K а., а; Д. Именно этот элемент а- деляется в описываемом устройстве функциями центрального элемента, т.е. источника, от которого возбуждение непосредственно передается соответствующему элементу Ь блока 4

От элемента b. возбуждение по всем друселекции.

распространяется далее гим элементам ( блока 4 селекции, соответствующим возбужденным элементам блока 3 сканирующей апертуры, примыкающим к центральному элементу aj

а24 аО + а« + а) х х (а + aq + ,...,+ а,,-) х

35

х ( + а, + ,..., + а23)-а24

которому соответствует схема (фиг.9) на логических элементах 5-24-1,..., 5-24-4, эквивалентная по выполняемой функции логическому элементу 5-24 (фиг.8).

Таким образом, введение в устройство блока выделения центрального элемента селекции, формирующего настроечные сигналы вида (7), позволяет выделять любое из наблюдаемых в кадре изображений в момент его наиболее удачного (например, центрально-симметричного) расположения в пределах сканирующей апертуры независимо от того, попадает ли оно каким-либо своим элементом на центр этой апертуры или нет. При этом существенно расширяется класс селектируемых фигур, в который попадают теперь и фигуры с пустотами во внутренней области.

Формула изобретения

элементов селекции, информационные входы которого подключены к выходам блока сканирующей апертуры, причем выходы синхрогенератора подключены к входам синхронизации телевизионно- го датчика, к тактовому входу блока сканирующей логической апертуры и к стробирующему входу блока селекции, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет расширения класса селектируемых фигур, в него ввеФиг.1.

I

ден блок выделения центрального зле- мента селекции, входы и выходы кото- рого подключены соответственно к выходам блока сканирующей апертуры и к входам управления блока селекции. 2. Устройство по п., отличающееся тем, что блок выделения центрального элемента селекции содержит К - (пхп - 1) элементов И, где шип- соответственно количество строк и столбцов матрицы элементов селекции, причем i-й элемент И (i 1,...,К) имеет i-И вход, первые i из которых - инверсные, первый вход блока подключен к первым входам элементов И и к первому выходу блока, а j-й вход блока (j 2,...,К+1) подключен к j-му входу 1-го элемента И, где 1 j-1,.,.,K, выход которого подключен к j-му выходу блока.

i

I Фиг-Z

I

Jo,

и

Фиг.6

Put.s

Рт.7

И

I