Телевизионное устройство селекции изображений объектов Советский патент 1991 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано для селекции изображений объектов.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг.1 представлена структурная схема телевизионного устройства селекции изображений объектов; на фиг.2 - структурная схема синхронизатора; на фиг.З - оптическая схема расположения телевизионных передающих трубок, фона и наблюдаемого объекта; на фиг.4 - временная диаграмма, поясняющая принцип формирования разностного сиг нала и выделения изображения объекта.

Телевизионное устройство селекции изображений объектов содержит телевизионные передающие трубки (ТПТ) и 2, видеоусилители 3 и 4, блоки разверток 5 и 6, синхронизатор 7, аналого-цифровые преоб- разователи (АЦП) 8 и 9, блок 10 вычитания, пороговый блок 11, регистр 12, блок 13 сравнения, триггер 14, элемент И 15, ключ 16, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 17 и видеоконтрольный блок 18.

ТПТ 1 и 2 осуществляют преобразование наблюдаемой оптической информации в электрический сигнал под управлением блоков разверток 5 и 6 соответственно. Раз- 1 вертка прогрессивная, частота кадров 50 |Гц, формат изображения - 512x512) элементов разложения.

Выходы ТПТ 1 и 2 подключены через соответствующие видеоусилители 3 и 4 по входам АЦП 8 и 9 соответственно. Таким (образом, на выходах АЦП присутствует информация о видимом трубками участке, представленная восьми разрядным кодом яркости.

Работа каждого АЦП стробируется так- товыми импульсами Fo, поступающими из синхронизатора 7.

Выход каждого АЦП подключен к соответствующему входу блока 10 вычитания.

Результат вычитания, представленный восьми разрядным кодом, снимаемым с выхода блока 10 вычитания, поступает на первый вход порогового блока 11, на второй вход которого подается код порога д пор, задаваемый оператором. На выходе пороге- вого блока 11 появляется сигнал логической 1 в момент превышения разностным ко- дйм из блока 10 вычитания заданного кода порога 5пор .

Регистр 12 предназначен для заломи- нания кода яркости первой точки изображения объекта по сигналу НСР (несравнения) с выхода порогового блока 11, подключенного к тактовому входу регистра 12. К информационным входам регистра 12 подключен выход АЦП 8.

Блок 13 сравнения осуществляет сравнение кода яркости текущего изображения, поступающего с выхода АЦП 9 на один его вход, с кодом яркости первой точки изображения объекта, поступающим на второй его вход с выхода регистра 12.

Триггер 14 устанавливается в логическую 1 по сигналу равенства, действующую на тактовый вход триггера 14 с выхода блока 13 сравнения в момент равенства поступающих на его входы кодов яркостей. Сброс триггера 14 осуществляется в каждой строке строчным синхроимпульсом ССИ из синхронизатора 7, действующим по установочному входу R-триггера. Выход триггера 14 соединен с одним входом элемента И 15, к второму входу которого подключен выход порогового блока 11.

Элемент И 15 выделяет результирующий сигнал, в течение которого ключ 16 пропускает на ЦАП 17 код яркости изображения отселектированного объекта. Выход элемента И 15 подключен к управляющему входу ключа 16, информационный вход которого соединен с выходом АЦП 9. Выход ключа 16 соединен с входом ЦАП 17.

ЦАП 17 осуществляет обратное преобразование кода яркости изображения объекта в электрический сигнал, который поступает с выхода ЦАП 17 на иформационный вход вкдеоконтрольного блока 18 для отображения. Работа видеокоитрольногс блока 18 сих- ронизируется импульсами ССИ и КСИ, поступающими из синхронизатора 7 на управляющие входы.

В синхронизатор 7 вручную вводится величина параллактического смещения фона дф для формирования из строчных синхроимпульсов ССИз последовательности задержанных строчных синхроимпульсов ССИ для первой ТПТ.

Сихронизатор 7 содержит кварцевый задающий генератор 19, триггер 20, счетчик 21 элементов разложения, счетчик 22 строк, элементы И - НЕ 23 и 24, сдвиговый регистр 25 и мультиплексор 26,

Кварцевый задающий генератор 19 вырабатывает импульсы удвоенной тактовой частоты 2F0, которые на делителе, выполненном на триггере 20, преобразуются в импульсы тактовой частоты F0 (второй выход синхронизатора 7 - F0), Выход задающего генератора 19 соединен с тактовым входом триггера 20, выход которого подключен к тактовым входам счетчика 21 элементов разложения, счетчика 22 строк и сдвигового регистра 25.

Счетчик 21 элементов разложения формирует из тактовой частоты F0 последовательность строчных синхроимпульсов ССИ из расчета 512 элеметов разложения в строке. С этой целью выходы 2°, 21, 24, 25, 26 и 29 счетчика 21 собраны на элементе И - НЕ 23, выход которого подключен к управляющему V1 входу счетчика 21 элементов разложения для организации его сброса. Выход 29 счетчика 21 элементов разложения подключен- ны к информационому входу сдвигового регистра 25 и является четвертым выходом синхронизатора 7 - ССИ.

Счетчик 22 строк формирует последовательность кадровых синхроимпульсов КСИ. К управляющему V2 входу Счет/хранение счетчик 22 строк подключен выход элемента И-НЕ 23. Выходы 2, 21, 23, 24 и 29 счетчика 22 строк собраны на элементе ИтНЕ 24 для организации сброса счетчика 22 строк по управляющему входу V1, для чего на этот вход подключен выход элемента И-НЕ 24. Выход 2 счетчика 22 строк является третьим выходом синхронизатора 7 - КСИ.

Для организации последовательности задержанных строчных синхроимпульсов ССИз для ТПТ 1 служит сдвиговый регистр 25 и мультиплексор 26.

Строчные синхроимпульсы ССИ годают- ся на Df-вход последовательного занесения регистра 25, стробируемого по тактовому входу импульсами тактовой частоты FO. На выходах 1,2,3..., N регистра 25 образуется последовательность строчных синхроимпульсов ССИз, задержанная относительно импульсов ССИ на 1,2,3,.., N тактов соответственно.

Выходы регистра 25 подключены к входам мультиплексора 26. В зависимости от значения дф величины параллактического смещения фона, поступающего на управляющие V-входы мультиплексора 26 от оператора, на его выходе будет последовательность задержанных строчных синхроимпульсов ССИз. Выход мультиплексора 26 является первым выходом синхронизатора 7 - ССИз.

Работа телевизионного устройства селекции изображений объектов основана на явлении бинокулярного параллакса, т.е. смещении какой-либо точки объекта наблю- дения в изображении в одном фотоприемнике относительно соответствующей точки изображения в другом.

Для пояснения работы устройства селекции рассматривают схему расположе- ния ТПТ, фона и наблюдаемого объекта (фиг.З).

Из схемы видно, что объект расположен ближе, чем фон, а фон может быть удален от

d -FRu

Ообьекта -

(2)

ТПТ как бесконечно далеко, так и на конечное расстояние.

Величина параллакса определяется выражением

где Рх - разностый параллекс;

f- расстояние между центром перспективы и плоскостью изображения;

В - расстояние между осями ТПТ;

h - расстояние до рассматриваемой точки от предметной плоскости;

Н - расстояние до предметной плоскости.

Для удаленных предметов f равно фокусному расстоянию объективов.

Фон - это плоское изображение. Фокальная плоскость расположена на месте расположения фона. Конечное расстояние до фона определяется разрешающей способностью применяемых ТПТ.

Из формулы (1) следует, что f-B |ф

f-B

где 5фи 50бьекта - параллактическое смещение фона и объекта в элементах разложения.

Если фон удален от ТПТ бесконечно далеко, то параллактическое смещение любой точки фона дф практически равно 0, поэтому проекции изображения в ТПТ 1 и 2 одинаковы. Если при этом вычесть сигнал от ТПТ 1 из сигнала от ТПТ 2, то получают нуль. Если теперь в поле зрения одной из ТПТ появится объект, он выявлен как возмущение, а в случае вычитания сигналов - как сигнал, отличный от нуля.

В случае, если фон удален от ТПТ на конечное расстояние, параллактическое смещение д$ фона отлично от нуля и проекции изображения от ТПТ 1 и 2 имеют вид, представленный на фиг.З и 4а,б

Если втаком случае произвести вычитание сигналов двух ТПТ, то получают несколько возмущений, которые могут идентифицироваться, как объект. Очевидно, что для того, чтобы произвести селекцию объекта, необходимо получить проекции фона, одинаковые для двух ТПТ, для этого следует исключить параллактическое смещение 5ф фона.

Осуществить это можно путем смещения формата проекции изображения ТПТ (фиг.4в) на величину 5ф . Для этого необходимо задержать импульсы синхронизации

ТПТ 1 на время г , где Vp - скорость развертки в элемент разложения, с.

Задержав сигнал синхронизации ТПТ 1, скомпенсировав таким образом параллактическое смещение фона, и произведя вычитание сигналов от двух ТПТ, получают сигнал возмущения, в котором присутствует ий- формация об объекте (фиг,4г).

Учитывая, что , формула (2) принимает вид

л f B(4)

Ч-FT

Из сопоставления (3) и (4) можно сделать ВЫВОД, ЧТО 5ф«50бъекта (фИГ.З).

Телевизионное устройство селекции изображений объектов работает следующим образом.

Перед началом работы в синхронизатор 7 вручную вводится величина параллактического смещения дф фона, известная для кой- кретных случаев наблюдаемой области.

В синхронизаторе 7 из импульсов так- товой частоты F0 вырабатываются кадровые синхроимпульсы КСИ и две последовательности строчных синхроимпульсов: строчные синхроимпульсы ССИ для ТПТ и строчные синхроимпульсы ССИз для ТПТ 1, задержан- ные для компенсации параллактического смещения фона на время t.

Полученные от ТПТ 1 и 2 электрические сигналы, несущие информацию о фоне и объекте, проходя по двум идентичным па- раллельным каналам, через видеоусилитель и АЦП, преобразуются в восьми разрядные коды яркости, которые поступают на входы блока 10 вычитания, Результат вычитания кодов яркости сравнивается с заданным по- рогом бпор на пороговом блоке 11, на выходе (которого формируется сигнал несравнения НСР (фиг.4д), в течение которого ТПТ 2 фиксирует наблюдаемый участок фона и объект.

Для выделения изображения объекта без фона служат регистр 12, блок 13 сравнения, триггер 14 и элемент И 15.

При появлении сигнала НСР в регистре

12запоминается код яркости точки А изображения объекта, сканируемого в данный моментТПТ 1. С выхода регистра 12 этот код яркости поступает на один вход блока 13 сравнения, на другой вход которого поступает текущий код яркости изображения от ТПТ 2. В момент, когда в поле зрения ТПТ 2 попадет точка А изображения объекта, блок

13сравнения выдает сигнал, который устанавливает триггер 14 в состояние 1. Собранные на элементе И 15 сигнал НСР и сигнал с выхода триггера 14 дают результи- рующий сигнал (фиг.4е), который открывает ключ 16 только на время сканирования ТПТ объекта (фиг,4ж).

С выхода ключа 16 код яркости изображения объекта поступает в ЦАП 17 для npepjb

разован ля в видеосигнал который поступает в видеоконтрольный блок 18 дпя отображения Видеоконтрольный блок работает синхронно с ТПТ 2

Для сброса трип ера 14 исг.льз ется строчный синхроимпульс ССИ, который ппоступает на R-вход триггера

В телевизионном устройстве селекции изображения объекта селекция осуществляется в каждом кадре Результатом селекции является отображение отселектированно- го объекта на экране видеоконтрольного блока без потери первого яадра.

Из сказанного следует, что быстродействие возрастает.

Формула изобретения

1 Телевизионное устройство селекции изображений объектов, содержащее после доватепьчо соединенные синхронизатор, первый блок разверток, первую телевизион ную передающую трубку и первый видеоу силитель, 2 также зидеокочтполььый блок ч последовательно соединенные блок вычитания и пороговый блок, второй вход которого является входом опорного кодового сигнала, при этенч первый строчный выход синхронизатора соединен со СТРОЧНЫМ входом видеокоитфольного блока, а кадровый выход синхронизатора соединен с кадровым входом п-рчого р5 вертсж и вмдео- контрольг- oro 5 :ока, отличающееся тем, что, с цэлсЮ повышения быстродействия, введенч два апало-о-иигЬргзых г раоб- разоватечя (АЦП), последовательно соеди 1енные второй б/юк разверток, вторая телевизионная перед С изч фубкз и ато- оой видеоусилитель, а тйкхе . тельно соединенные регчстр бло.. сравнения, триггер, элемент И, кл оч w циф- роаналоговый преобразователь, г р,ч этом второй строчный выход синхронизатора соединен со строчным входом второ с блока разверток, кадровый РХОД которгг подключен к кадровому заходу CHW/C -н.затора, тактовый выход которого соедмчен с тактовыми входами первого и второго АЦП, выход второго видеоусилителя подключен к информационному входу второго АЦП, выход которого соединен с первым входом блока вычитания, вторым входом блока сравнения и вторым входом ключа, выход первого видеоусилителя соединен с информационным входом первого АЦП, выход которого подключен к второму входу блока вычитания и информационному входу регистра, выход порогового блока подключен к установочному входу регистра и к второму входу элемента И, причем вход сброса триггера соединен с первым строчным выходом синхронизатора.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что синхронизатор содержит задающий генератор , триггер, счетчик элементов разложения, счетчик строк, два элемента И - НЕ, сдвиговый регистр и мультиплексор, при этом выход задающего генератора через триггер соединен с тактовыми входами сдвигового регистра, счетчика элементов разложения и счетчика строк и является тактовым выходом синхронизатора, установочный вход счетчика элементов разложения соединен с первым установочным входом счетчика строк и выходом первого элемента И - НЕ, входы которого соединены соответственно с выходами счетчика элеметов разло0

5

жения, последний выход которого подключен к информационному входу сдвигового регистра и является первым строчным выхо дом синхронизатора, входы второго элемента И - НЕ соединены соответственно с выходами счетчика строк, последний выход которого является кадровым выходом синхронизатора, выход второго элемента И - НЕ подключен к второму установочному входу счетчика строк, выходы сдвигового регистра соединены соответственно с информационными входами мультиплексора, выход которого является вторым строчным выходом синхронизатора, а установочный вход является входом опорного кодового сигнала.

Изобретение относится к телевидению. Целью изобретения является повышение быстродействия. Телевизионное устройство содержит две телевизионные передающие трубки 1 и 2, два видеоусилителя 3 и 4, два блока разверток 5 и 6, синхронизатор 7, два аналого-цифровых преобразователя 8 и 9, блок вычитания 10, пороговый блок 11, регистр 12, блок сравнения 13, триггер 14, элемент И 15, ключ 16, цифроаналоговый преобразователь 17 и видеоконтрольный блок 18. Синхронизатор 7 содержит задающий генератор, триггер, счетчик элементов разложения, счетчик строк, два элемента И - НЕ, сдвиговый регистр и мультиплексор. Изобретение позволяет получить в течение одного кадра два изображения и одновременно их обработать, а не записывать информацию в течение кадра, что повышает быстродействие и точность и обеспечивает селекцию неподвижных объектов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Фиг.1

Ж