Устройство распознавания изображений Советский патент 1991 года по МПК G06T3/00 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и предназначено для распознавания двумерных изображений объектов произвольной формы и определения их координат.

Целью изобретения является повышение точности распознавания и точности определения положения распознаваемого объекта.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства распознавания; на фиг. 2 - структурная схема блока квантования, цифрового параллельного коррелятора и блока выделения экстремума; на фиг. 3 - структурная схема блока адресации; на фиг. 4 - структурная схема блока динамической памяти; на фиг. 5 - структурная схема адаптивной сдвиговой матрицы; на фиг. 6 - различные формы электронной апертуры окна.

Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит телевизионную камеру (ТВК) 1. блок адресации БА 2, блок буферных регистров ББР

3, блок выделения экстремума БВЭ 4, блок квантования БК 5, блок динамической памяти БДП 6, адаптивную сдвиговую матрицу АСМ 7, цифровой параллельный коррелятор (ЦПК) 8.

Блок квантования 5 (фиг. 2а) содержит интегратор 9, линию задержки 10, схему сравнения 11, причем входы интегратора 9 и линии задержки 10 объединены и являются входом блока, а выходы поключены к входам схемы сравнения 11, выход которой является выходом блока.

Цифровой параллельный коррелятор (фиг. 26) содержит 256 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, первый сдвиговый регистр 13 на 256 бит, 256 элементов ИЛИ-НЕ 14, второй сдвиговый регистр 15 на 256 бит, параллельный сумматор 16. Первые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 являются первым 256-канальным входом ЦПК8, а вторые входы подключены к выходам сдвигового регистра 13, информационный вход которого является вторым входом блоО

VI J

ел

CJ

ка и четвертым входом устройства одновременно, а тактовый вход, объединенный с тактовым входом сдвигового регистра 15, является третьим входом блока и пятым входом устройства одновременно. Информационный вход сдвигового регистра 15 является четвертым входом блока и шестым входом устройства одновременно, а выходы подключены к первым входам элементов ИЛИ-НЕ 14, вторые входы которых подключены к выходам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, а выходы подключены к входам параллельного сумматора 16, выход которого является выходом блока.

Блок выделения экстремума 4 (фиг. 2в) содержит схему сравнения 17, счетчик 18 и два буферных регистра 19.1 и 19.2. Тактовый вход счетчика 18 является вторым входом блока, а выход подключен к информационному входу буферного регистра 19.2, выход которого является выходом блока и выходом устрой1ЛВс одновременно. Информационный вход буферного регистра 19.1, объединенный с первым входом схемы сравнения 17,является первым входом блока, а выход подключен к второму входу схемы сравнения 17, выход которой подключен ктактоеым входам буферных регистров 19.1 и 19.2.

Блок адресации 2 (фиг. 3) содержит шестнадцать первых счетчиков 20, второй счетчик 21, шестнадцать мультиплексоров 22 и ждущий мультивибратор 23. Входы разрешения счетчиков 20 объединены с входом установки О счетчика 21 и являются первым входом блока, тактовые входы всех счетчиков объединены с входом ждущего мультивибратора 23 и являются вторым входом блока, входы предварительной установки счетчиков 20 является третьим 16-ка- нальным входом блока. Выходы счетчиков 20 подключены к первым информационным вхо- дам мультиплексоров 22, вторые информационные входы которых объединены и подключены к выходу сметчика 21, а управ ляющие входы объединены и подключены к выходу ждущего мультивибратора 23, который является одновременно вторым выходом блока, а выходы мультиплексоров 22 являются 16-канальным выходом блока

Блок динамической памяти 6 (фиг. 4) содержит шестнадцать ОЗУ 24 и пятнадцать буферных триггеров 25. Входы режима ОЗУ 24 и тактовые входы трип еров 25 объединены и являются вторым входом блока, информационный вход шестнадцатого ОЗУ 24 является первым входом блока, адресные входы всех ОЗУ 24 являются третьим 16-канальным входом блока. Выходы ОЗУ 24 являются 16-канальным выходом блока,

одновременно выход каждого k-ro ОЗУ 24 (кроме первого) подключен к информационному входу к-го триггера 25, гшход которого подключен к информационному входу (k-1)го ОЗУ 24.

Адаптивная сдвиговая матрица 7 (фиг. 5) содержит 256 мультиплексоров 26 и 256 D-триггеров 27. Первые информационные входы мультиплексоров 26 первого сле0 ва столбца являются первым 16-канальным входом блока, а первые входы мультиплексоров 26 прочих 6-х столбцов подключены к входам D-триггеров 27 (Е-1)-х столбцов. Прочие информационные входы мульти5 плексоров 26 подключены к выходам определенных D-триггеров 27, тактовые входы которых объединены и являются вторым входом блока. Управляющие входы всех мультиплексоров 26 объединены и являются

0 третьим входом блока. Выходы всех D-триггеров 27 являются 256-канальным выходом блока.

t Блок буферных регистров 3 содержит семнадцать 8-разрядных буферных регист5 ров. Тактовые входы всех регистров объединены и являются третьим входом блока и устройства одновременно, информационные входы шестнадцати буферных регистров являются первым 16-канальным входом

0 блока и устройства одновременно, а вход семнадцатого буферного регистра является вторым входом блока. Выходы шестнадцати буферных регистров являются первым 16- канальным входом блока, а выход семнад5 цатого регистра - вторым выходом блока.

Устройство работает следующим образом.

Сначала в устройство загружается эталонная информация, например, из ЭВМ. На

0 вход А устройства подаются двоичные коды начальных персональных адресов (НПА), на вход В подается двоичный код формы окна, на вход С подается тактирующий импульс, по которому данные коды записы5 ваются в ББР 3. На вход D и вход Е одновременно подаются бинарные изображения эталона и маски, на вход Е при этом подается 256 тактирующих импульсов. Эталон записывается в первый сдвиговый регистр 13,

0 а маска - во второй сдвиговый регистр 15 ЦПК8.

После включения ТВ К 1 с ее выхода G на вход G БА 2 начинают поступать строчные гасящие импульсы, которые в начале каж5 дои строки устанавливают счетчики 20 в состояние НПА, а счетчик 21 в состояние О. С приходом каждого тактирующего импульса (ТИ), поступающего с выхода н ТВК 1 на вход н БА 2, ждущий мультивибратор 23 вырабатывает отрицательный импульс, во

время которого мультиплексоры 22 коммутируют на выход G БА 2 персональные адреса от счетчиков 20. Тактирующий импульс, поступающий на вход I БДП 6, устанавливает ОЗУ 24 в режим чтения, при этом чтение осуществляется в соответствии с первоначальным адресом. Когда ждущий мультивибратор 23 возвращается в исходное состояние, то по фронту импульса считанная информация записывается в D-триггеры 27 первого столбца АСМ 7, при этом же в матрице происходит сдвиг информации вправо (движение окна вдоль строк). Теперь на выходе БА 2 устанавливается общий для всех строк адрес, считываемый со счетчика 21. Происходит чтение m-ro столбца текущего изображения из ОЗУ 24, который по срезу ТИ записывается в буферные триггеры 25. По срезу ТИ происходит также переключение адресных счетчиков 20 (НПА увеличивается на единицу). По окончании ТИ ОЗУ 24 переходит в режим записи и информация из каждого k-ro буферного триггера 25 переписывается в (k-1)-e ОЗУ 24. Таким образом обеспечивается сдвиг окна в кадровом направлении, Переключение счетчика 21 общего адреса осуществляется по фронту ТИ.

Видеосигнал у(п, т) с выхода ТВК 1 поступает на вход БК 5. В интеграторе 9 вычисляется скользящее среднее у. На выходе схемы сравнения 11 формируется бинарное текущее изображение в соответствии с выражением

f3, если y(n, m) у 1, если у(п, т) у

Ьлок кодирования 5 может быть реализован как в цифровом, так и в аналоговом виде. Функция преобразования видеосигнала в бинарное изображение также может быть различной. Например, при кодировании могут выделяться контура. Важно, чтобы эталон был закодирован аналогичным образом.

С выхода БК 5 текущее изображение последовательно поступает на вход БДП 6, с выхода которого текущее изображение считывается уже столбцами в АСМ 7. В исходном состоянии АСМ 7 представляет из себя шестнадцать сдвиговых регистров по шестнадцать бит каждый. При изменении кода число регистров и их длина может изменяться за счет мультиплексирования целого регистра или его части к выходам регистров других строк. Выборка текущего изображения, формируемая в каждом такте в АСМ 7, поступает на вход к ЦПК 8, где вычисляется ордината взаимокорреляционной функции в соответствии с выражением:

R(n, m)

4g«с „„

2 2, т (n+k. m + Q ф хэ М у М M

k

сС выхода ЦПК 8 числа R (n, m) поступают на вход БВЭ 4, на вход L которого поступают импульсы с выхода ждущего мультивибратора 23 БА 2. Очередное число R (n, m) сравнивается схемой сравнения 17

л с числом, хранящимся в первом буферном регистре 19.1, в случае, если текущее значение ординаты больше хранимого, то на выходе схемы сравнения 17 возникает сигнал, по которому текущее значение R (n, m) за|д писывается в первый буферный регистр 19.1. Этим же сигналом содержимое счетчика 18 переписывается во второй буферный регистр 19.2. Счетчик 18 подсчитывает импульсы синхронные ТИ, следовательно его

Q младшие разряды определяют номер текущего элемента m в строке, а старшие разряды определяют номер n текущей строки.

Таким образом, в БВЭ 4 осуществляется поиск глобального экстремума взаимокорс реляционной функции соответствующего идеальному совпадению эталона и объекта, при этом в буферном регистре 19.2 фиксируются его координаты (пэ, тэ).

Формула изобретения

QУстройство распознавания изображений, содержащее телевизионную камеру, информационный выход которой через блок квантования соединен с информационным входом блока динамической памяти, цифрос вой параллельный коррелятор, выход которого подключен к информационному входу блока выделения экстремума, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения

г, точности распознавания и точности определения положения распознаваемого объекта, оно содержит блок буферных регистров, блок адресации и адаптивную сдвиговую матрицу, два информационных и тактовый

с входы блока буферных регистров являются соответственно первым, вторым и третьим входами устройства, первый выход блока буферных регистров подключен к информационному входу блока адресации, выход коо торого подключен к информационному адресному входу блока динамической памяти, тактовый вход которого соединен с первым тактовым входом блока адресации и первым тактовым выходом телевизионной

t- камеры, второй тактовый выход которой подключен ко второму тактовому входу блока адресации, тактовый выход которого подключен к тактовому входу блока выделения экстремума и тактовому входу адаптивной сдвиговой матрицы, первый информациейный вход которого подключен к выходу блока динамической памяти, а второй информационный вход соединен с нторым выходом блока буферных регистров, выходы адапгрупле входов цифрового параллельного коррелятора, первый и второй информационные и тактовый входы которого являются соответственно четвертым, пятым и шестым

Изобретение относится к области автоматики и измерительной техники и предназначено для распознавания двумерных изображений объектов произвольной формы и определения их координат. Цель изобретения - повышение точности распознавания и повышение точности определения координат объектов. Введенные блок адресации, блок буферных регистров и адаптивная сдвиговая матрица позволяют формировать электронную апертуру - "окно" произвольной формы, подобной распознаваемому объекту. 6 ил.

тивной сдвиговой матрицы подключены к 5 входами устройства.

BJfJ)

15

Stc

8ш1

21

25

ii

S Зых.

25

D

P

- M

Фигб