Устройство для измерения координат центра тяжести изображения объекта Советский патент 1991 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в телевизионных системах прикладного назначения для измерения координатобъекта, .расположенного на неравномерном фоне.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем компенсации влияния фона.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - структурная электрическая схема блока вычислений, на фиг.З - изображение объекта и фона: на фиг.4 и фиг.5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит передающую телевизионную трубку 1, генератор2 строчной развертки, генератор 3 кадровой развертки, блок 4 управления, интегратор 5, компаратор 6, первый счетчик 7, первый коммутатор 8, второй коммутатор 9, второй счетчик 10, генератор 11 тактовых импульсов, первый триггер 12, двухвходовой элемент И 13, второй триггер 14, третий счетчик 15, регистр 16 памяти, аналого-цифровой преобразователь 17, третий коммутатор 18. третий триггер 19, блок 20 вычислений, первый блок 21

памяти, первый трехвходовой элемент И 22, сумматор 23, второй блок 24 памяти, преобразователь 25 кода, второй трехвходовой элемент И 26, элемент НЕ 27 и ждущий мультивибратор 28.

Блок 20 вычислений содержит элемент 29 задержки, синхрогенератор 30, канал X 31, канал Y 32, каждый канал содержит канальный коммутатор 33, канальный регистр 34 памяти, первый 35 и второй 36 умножители, канальный сумматор 37 и делитель 38,

Устройство работает следующим образом.

Предварительноизмеряютсявертикаль- ная и горизонтальная координаты центра тяжести изображения фона и его интегральное значение яркости, а затем измеряются вертикальная и горизонтальная координаты центра тяжести суммарного изображения объекта и фона и его интегральное значение яркости,а вертикальную и горизонтальную координаты центра тяжести изображения объекта вычисляют по формулам

v Хоф Уоф Хф Уф,,

Хо - ;)

Уоф Уф

v оф У°Ф УФ. Уф

0Уоф -Уф

где Х0 и YQ-горизонтальная и вертикальная координаты центра тяжести изображения объекта;

Х0ф и У0ф-горизонтальная и вертикальная координаты центра тяжести суммарного изображения объекта и фона;

Хф и Уф - координаты центра тяжести изображения фона;

Уоф - интегральное значение яркости суммарного изображения;

Уф - интегральное значение яркости фона (фиг.З).

По сигналам с выходов блока 4 управления (фиг. 4а) включаются генераторы 2 строчной развертки и генератор 3 кадровой развертки (фиг.4 в,д), а содержимое регистра 16 переносится в счетчик 10. В регистре 1 б, исходя из требования точности, заранее записано количество тактовых импульсов 1 частоты f, соответствующее половине времени развертки Ь строки. С момента начала кадра телевизионный сигнал с выхода передающей телевизинной трубки 1 (фиг,4 г) интегрируется в интеграторе 5 (фиг. 4 е), при этом с выхода генератора 2 строчной развертки (фиг. 4 б) импульсы в конце каждой строки через первый выход коммутатора 8 поступают на суммирующий вход счетчика 15. В результате считаются все строки К подряд. При срабатывании компаратора 6 импульс с его выхода переводит переводит

триггер 12 (фиг. 4 ж) в состояние логической единицы на его выходе. Этот импульс также устанавливает первый разряд счетчика 7 в единичное состояние. Сигнал с выхода первого разряда счетчика 7 поступает на вход коммутатора 8, вызывая соединение его входа со вторым выходом, т.е. с входом триггера 14. Сигнал с выхода триггера 12 запускает генератор 11 тактовых импульсов

0 (фиг. 4 и). Частота генератора 11 выбрана в два раза меньше частоты импульсов, записанных в регистре 16. Импульсы проходят через коммутатор 9 на вычитающий вход счетчика 10, в котором происходит вычитание импульсов(у)генератора 11 из первоначального их количества (Ь) в регистре 16. Счетчик 10 вычитает каждый второй импульс той частоты f, которая используется

0 при измерении длины полустроки (Ь-а/2). Подсчет тактовых импульсов происходит до момента окончания строки, который определяется импульсом с выхода генератора 2 строчной развертки, проходящим через эле5 мент И 13, открытый единичным потенциалом с выхода триггера 12, на вторые управляющие входы генераторов 2 и 3 строчной и кадровой разверток соответственно и управляющий вход интегратора 5.

0 Генераторы 2 и 3 переключаются так, что напряжение развертки меняется на противоположное, а в интеграторе 5 осуществляется сброс напряжения. После этого триггер 12 переводится в нулевое состояние и про5 цесс обработки телевизионного сигнала повторяется. Импульсы окончания строк поступают с выхода генератора 2 на второй выход коммутатора 8, т.е. на вход триггера 14, а с его выхода - на вычитающий вход

0 счетчика 15. Триггер 14 является делителем частоты импульсов с коэффициентом деления, равным двум. Таким образом, из первоначально подсчитанного количества строк К, полученного в процессе интегрирования

5 телевизионного сигнала при прямом направлении развертки и записанного в счетчике 15, вычитаются строки через одну при интегрировании с обратным напряжением развертки, равным М/2. Подсчет происхо0 дит до прихода сигнала с выхода компаратора 6. В этот момент второй разряд счетчика 7 устанавливается в единичное состояние и вызывает переключение коммутатором 9 выхода генератора 11 на

5 суммирование (на суммирующий вход счетчика 10). По этому же сигналу с компаратора 6 триггер 12 вновь установится в единичное состояние и запускает генератор 11 тактовых импульсов, которые поступают на сум- мирующий вход счетчика 10 (с/2), где

суммируются с результатом первоначального подсчета (Ь - а/2 + с/2). С приходом импульса окончания строки триггер 8 перебрасывается, генератор 11 отключается и подсчет прекращается. Блок 4 управления сигналом переключает генераторы 2 и 3 в исходное состояние и сбрасывает в О разряды счетчика 7. Результирующее число, записанное в счетчик 15, соответствует вертикальной координате Уф(0ф) центра тяжести изображения:

Уф(0ф) К - Мф(0ф)/2,

а число, записанное в счетчике 10, соответствует горизонтальной координате центра тяжести изображения;

Хф(0ф) b - аф(0ф)/2 + Сф(0ф)/2.

В отсутствии изображения объекта для измерения координат пятна фона в момент времени t 0 на первый вход триггера 19 подается управляющий сигнал Фон, который устанавливает на его выходах противофазные сигналы (фиг. 5 а,б). По сигналу с первого выхода триггера 19 коммутатор 18 переключает выход аналого-цифрового преобразователя 17 на второй вход блока 24 памяти. Аналого-цифровой преобразователь 17 синхронизирован импульсом первого триггера 12 и фиксирует значение Уф интегральной яркости фона. При обратном проходе кадровой развертки последний импульс окончания строки (фиг. 4 б, 5 г) перезаписывает значение Уф в блок 24 памяти (фиг. 4 д). Преобразователь 25 кода преобразует двоичный код в дополнительный для вычитания в сумматоре 23. Задним фронтом импульса с выхода триггера 12 (фиг.4 к) запускается ждущий мультивибратор 28 (фиг. 5 л), а на выходе элемента И 22 формируется импульс (фиг. 5 н), который записывает код координаты Хф (фиг. 5 е) в находящийся в канале 31 регистр 34 памяти, подключенный через коммутатор 33 к выходу счетчика 10. Затем в поле зрения передающей телевизионной трубки 1 помещают исследуемый объект. На второй вход триггера 19 подается управляющий сигнал Объект + Фон. При этом цикл работы устройства повторяется, но аналого-цифровой преобразователь 17 выходом через коммутатор 18 подключается к входу блока 21 памяти, ко- торый по входу переводится в режим выборки. Двоичный код У0ф с выхода блока 21 поступает на вход первого умножителя 35 и на вход сумматора 23, с выхода которого код величины /0ф - /ф поступает на второй вход делителя 38. Коды значений У0ф и Х0ф (фиг.4 ж,и) умножаются в умножителе 35 и результат поступает на второй вход сумматора 37, на первый вход которого поступает код величины -УфХф с выхода второго умножителя

36. На выходе сумматора 37 формируется код величины Х0ф У0ф - Хф -Уф, который поступает на первый вход делителя 38. Син- 5 хрогенератор 30, фазируемый импульсами окончания строки, вырабатывает последовательность импульсов, поступающих на тактовые входы умножителей 35 и 36 и делителя 38. Выход делителя 38 стробируется

0 по пятому входу (фиг. 5 и) сигналом с выхода элемента 29 задержки, причем величина задержки выбирается с учетом завершения операции деления, при этом код частного принимает установившееся значение и код

5 на первом выходе блока 20 вычислений соответствует выражению для Х0. Работа канала Y 32 протекает синхронно и аналогично работе канала X 31, при этом на втором выходе блока 20 формируется вели0 чина YO.

Использование предлагаемого устройства (по сравнению с известным) позволяет существенно (в несколько раз) увеличить точность измерения координат центра тя5 жести изображения объекта и тем самым повысить точность позиционирования объектов, попадающих в поле зрения телевизионной камеры.

Формула изобретения

01. Устройство для измерения координат

центра тяжести изображения объекта, содержащее блок управления, первый выход которого подключен к первому входу генератора кадровой развертки, выход которого

5 соединен с первым входом передающей телевизионной трубки и к первому входу генератора строчной развертки, первый выход которого подключен к второму входу пере- дающей телевизионной трубки, выход кото0 рой через последовательно включенные интегратор и компаратор соединен с первым входом первого счетчика, первый выход которого соединен с первым входом первого коммутатора, а второй вход подключен к

5 первому входу блока управления и к первому входу второго коммутатора, первый выход которого соединен с вычитающим входом второго счетчика, второй выход - с суммирующим входом второго счетчика, а второй вход - с выходом генератора такто0 вых импульсов, вход которого подключен к выходу первого триггера и к первому входу двухвходового элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу генератора строчной развертки, к второму входу

5 блока управления, к первому входу первого триггера и к второму входу первого коммутатора, первый выход которого подключен к суммирующему входу третьего счетчика, а второй выход первого коммутатора через второй триггер соединен с вычитающим

входом третьего счетчика, второй вход первого триггера соединен с выходом компаратора, а выход двухвходового элемента И подключен к второму входу генератора строчной развертки, к второму генератора кадровой развергки и к управляющему входу интегратора, первый выход блока управления соединен с вторым входом первого счетчика, а второй выход блока управления - с входом регистра памяти, выход которого соединен с суммирующим входом второго счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем компенсации влияния фона, в неговведенаналого-цифровойпреобразователь, выход которого соединен с первым входом введенного третьего коммутатора, второй вход которого подключен к первому выходу введенного третьего триггера, к первому входу введенного блока вычислений, с первым входом введенного первого блока памяти и с первым входом введенного первого трехвходового элемента И, первый выход третьего коммутатора подключен к второму входу первого блока памяти, выход которого соединен с первым входом введенного сумматора и с вторым входом блока вычислений второй выход третьего коммутатора соединен с первым входом введенного второго блока памяти, выход которого через введенный преобразователь кода подключен к второму входу сумматора и к третьему входу блока вычислений, четвертый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход второго блока памяти соединен с вторым входом первого блока памяти, с вторым выходом генератора строчной развертки и с пятым входом блока вычислений, шестой вход которого соединен с грет ьим входом второго блока памяти, с вторым выходом третьего триггера и с первым входом введенного второго трехвходового элемента И, выход которого соединен с седьмым входом блока вычислений, восьмой вход которого соединен с выходом третьего счетчика, первый выход блока управления через введенный элемент НЕ подключен к второму входу первого трехвходового элемента И и к второму входу второго трехвходозого элемента И, третий вход которого соединен с третьим входом первого трехвходового элемента И и с выходом введенного ждущего мультивибратора, вход которого соединен с выходом первого триггера и с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу интегратора, девятый вход блока вычислений подключен к выходу второго счетчика, выход первого трехвходового элемента И соединен с десятым входом блока вычислений, первый и второй выходы которого являются выходами сигналов координат X и Y соответственно.

2. Устройство поп.1,отличающеес я тем, что блок вычислений содержит син- хрогенератор, вход которого является пятым входом блока вычислений, элемент задержки, вход которого является седьмым

0 входом блока вычислений, идентичные канал X, канал Y, каждый из которых содержит первый и второй умножители, канальный регистр памяти, канальный сумматор, делитель и канальный коммутатор, причем в каж5 дом канале первый выход канального коммутатора соединен с первым входом канального регистра памяти, выход которого подключен к первому входу второго умножителя, выход которого соединен с первым

0 входом канального сумматора, выход канального сумматора подключен к первому входу делителя, второй вход канального коммутатора соединен с первым входом первого умножителя, выход которого под5 ключей к второму входу канального сумматора, причем первый вход канального коммутатора канала X соединен с первым входом канального коммутатора канала Y и является первым входом блока вычислений,

0 второй вход канального коммутатора канала Y является восьмым входом блока вычислений, а второй вход канального коммутатора канала X - девятым входом блока вычислений, второй вход первого ум5 ножителя канала X соединен с вторым входом первого умножителя канала Y и является вторым входом блока вычислений, второй вход второго умножителя канала X соединен с вторым входом второго умножи0 теля канала Y и является третьим входом блока вычислений, выход синхрогенератора подключен к третьим входам первых умножителей каналов X и Y, к третьим входам вторых умножителей каналов X и Y и к

5 третьим входам делителей каналов X и Y, второй вход делителя канала X соединен с вторым входом делителя канала Y и является четвертым входом блока вычислений, выход элемента задержки подключен к пятому

0 входу делителя канала X и к пятому входу делителя канала Y, четвертый вход делителя канала X соединен с четвертым входом делителя канала Y и является шестым входом блока вычислений, выход делителя ка5 нала X является первым, а выход делителя канала Y - вторым выходом блока вычислений, второй вход канального регистра памяти канала X соединен с вторым входом канального регистра памяти канала Y и является десятым входом блока вычислений.

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в телевизионных системах прикладного назначения для измерения координат объекта, расположенного на неравномерном фоне. Цель изобретения - повышение точности измерения путем компенсации влияния фона. Сигнал с выхода передающей телевизионной трубки 1, управляемой с генератора 2 строчной развертки и с генератора 3 кадровой развертки, интегрируется в интеграторе 5. Подсчет числа тактовых импульсов с генератора 11 тактовых импульсов и изменение блоком 4 управления исправления строчной и кадровой развертки обеспечивает фиксацию в счетчике 15 вертикальной, а в счетчике 10 горизонтальной координаты центра тяжести. Триггер 19 обеспечивает режимы формирования и заполнения координат центра тяжести фона или координат центра тяжести изображения объекта и фона. С помощью аналого-цифрового преобразователя 17, получающего информацию с интегратора 5, а также импульса с генератора 11, первого блока 21 памяти, сумматора 23, совокупности второго блока 24 памяти и преобразователя 25 кодов в блоке 20 вычисления по результатам измерения координат центра тяжести фона и координат центра тяжести изображения объекта и фона вычисляются истинные значения координат центра тяжести изображения объекта. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Фиг.1

3

в

7 5

г

6

1

9 10

Фиг.2.

Фиг.З