Устройство для распознавания объектов на двумерном поле Советский патент 1991 года по МПК H04N7/18 H04N5/14 

о

00

со

л

00

ю

Изобретение относится к технике автоматического анализа изображений и может быть использовано в области телевидения, радиолокации, дефектоскопии, вычислительной и измерительной техники для авто- матического выделения объектов на двумерном поле,

Цель изобретения - повышение быстродействия путем сокращения времени калибровки.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для распознавания объектов на двумерном поле.

Устройство для распознавания объектов на двумерном поле содержит телевизионный датчик 1, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, первый ключ 3, первый блок 4 п.чмлти, пёопый интерполятор Б, синхронизатор 6, блок 7 управления, линию задержки 8, перший сумматор 9, в горой интерполятор 10, второй блок 11 памяти, третий блок 12 памяти, второй сумматор 13, второй ключ 14, второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15, решающий блок 16,

Устройство для распознавания объектов на двумерном поле работает следующим образом.

Работа устройства состоит из двух этапов: этапа калибровки и рабочего этапа - непосредственного выделения объекта на двумерном поле.

На первом этапе видеосигнал (представляющий собой фон без объекта) с выхода телевизионного датчика а виде одномерной реализации двумерного поля, на котором во время . рабочего этапа будут предъявляться распознаваемые объекты, подается на вход первого АЦП 2. В видеосигнале имеется паразитный сигнал неравномерности фона сидеоснгнала, который снимается в виде цифровых отсчетов и через первый ключ 3, который в это открыт разрешающим сигналом с первого выхода блока 7 управления, поступает в первый блок. 4 памяти и записывается там. Отсчеты с выхода первого АЦП 2 формируются в моменты времени, опредвл5 емые синхровходом АЦП 2. Временное положение синхроимпульсов, подающихся на АЦП 2, соответствует моментам прохождения развертывающего луче через выбранные опорные точки, которые равномерно расположены на развертываемой области. Синхросигналы с синхронизатора поступают также на вход блока 7 управления, которь й вырабатывает импульсы, поступающие с его пятого выхода на первый блок 4 нанята синхронно с отсчетами, поступающими на сигнальный вход первого блока 4 памяти

первого АЦП 2 через первый ключ 3. Число ячеек памяти равно количеству опорных точек, Выбор ячеек первого блока 4 памяти для записи значений первого компенсирующего сигнала в опорных точках определяется сигналами на его адресных входах, поступающими от синхронизатора б, в котором они вырабатываются по строчным и кадровым синхросигналам, приходящим от

0 телевизионного датчика 1 и синхронными с ними.

Первый интерполятор 5 воспроизводит в аналоговой форме первый компенсирующий сигнал во всех точках двумерного поля

5 между опорными точками. При этом реализуется двумерная интерполяция: для этого с первого блока 4 памяти считываются отсчеты первого компенсирующего сигнала одновременно для четырех соседних опорных

0 течек, между которыми находится точка поля, в которой вычисляется первым интерполятором 5 компенсирующий сигнал Считываемые такими группами опорные отсчеты поступают на вход первого интерпо5 лятора 5, который формирует первый аналого-цифровой компенсирующий сигнал для каждой развертываемой точки области. Этот сигнал представляет собой взвешенную сумму отсчетов компенсирующих сиг0 налов для четырех соседних опорных точек с весами, обратно пропорциональными расстояниям от данной точки до указанных опорных точек. Таким образом, первый интерполятор 5 формирует первый компенсиВ рующий сигнал путем двумерной линейкой интерполяции его отсчетов в опорных точках на все промежуточные (соответствующие) точки поля. Это осуществляется посредством сигнала, снимаемого с пятого

0 выхода блока 7 управления, При подаче с этого выхода разрешающего сигнала на первый блок 4 памяти в него записывается соответствующий опорный отсчет. При снятии разрешающего сигнала после записи

5 данного отсчета происходит считывание из первого блока 4 памяти данного отсчета и трех последующих что. как описано выше, позволяет получить значения компенсирующего (первого) сигнала между этими четырь0 РЯЯ опорными точками длр всех соответствующих точек поля. Таким обра- зом, сигнал с пятого выхода блока о управления на этапе калибровки является прерывистым, обеспечивая запись и считы5 займе отсчетов с этого блока.

По считываемым из первого блока 4 па- мяти отсчетам полученный в первом интерполяторе 5 (по мере поступления отсчетов в первый блок памяти) сигнал поступает на агорой вход первого сумматора 9 и вычитается из него, то есть из видеосигнала, поступающего с телевизионного датчика 1. Поскольку в первом интерполяторе 5 значение компенсирующего сигнала в некоторой точке поля получается с некоторой задержкой, определяемой временем, необходимым для получения двух в данном случае (по мере развертки) более поздних опорных точек, линия задержки 8 задерживает видеосигналы на время, достаточное для выработки компенсирующего (первого) сигнала для соответствующей точки поля, Совершенно очевидно, что задержка состояния всего поля и зависит лишь от расположения на поле опорных точек.

В первом сумматоре 9 из видеосигнала вычитается синхронизированный с ним (посредством линии задержки 8) первый компенсирующий видеосигнал. Тем самым компенсируется паразитный сигнал неравномерности фона видеосигнала телевизионного датчика. Однако, в результирующем сигнале присутствует паразитный сигнал остаточной, то есть нескомпенсированной, неравномерности фона видеосигнала из-за ограниченной точности взятия отсчетов (как следствие их квантования по уровню и погрешности интерполяции, а также - за счет динамических свойств неравномерности фона от кадра к кадру), Эти сигналы (за исключением последнего) синхронны с полезным сигналом с телевизионного датчика и могут в значительной степени снизить чувствительность устройства. Кроме того, второй блок 11 памяти также имеет собственный сигнал неравномерности фона, который также снижает чувствительность устройства. Для повышения чувствительности в данном устройстве формируется второй компенсирующий сигнал. Таким образом, в устройстве второй компенсирующий сигнал формируется практически одновременно с первым (запаздывая относительно первого на величину, определяемую линией задержки 8). Время задержки при равномерно расположенных точках отсчета (опорных точках) и временном интервале между ними т в данном случае (при получении интерполяционного сигнала кз четырех последующих, смежных, отсчетов) составляет Аг .

Для формирования второго компенсирующего сигнала сигнал с выхода первого сумматора 9 (разностный) подается на сигнальный вход второго блока 11 памяти для накопления. В качестве второго блока 11 памяти (аналогового) можно использовать либо электронно-лучевую запоминающую трубку, либо запоминающее устройство на

на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) и т.д. Для реализации синхронного накопления сигнала на втором блоке 11 памяти на его синхронизирующие (в случае электрон- 5 но-лучевой трубки) или адресные (в случае приборов ПЗС) поступают синхросигналы с синхронизатора 6. Время накопления определяется длительностью сигнала, поступающего на управляющие входы первого

0 интерполятора 5 и второго блока 11 памяти со второго выхода блока 7 управления. Следует отметить, что в данном устройстве фор- мирование первого компенсирующего сигнала также осуществляется многократ5 но, параллельно с накоплением информации во втором блоке 11 памяти. При этом каждый новый проход поля развертки дает новые значения в первом блоке 4 памяти, что позволяет при накоплении информации

0 во втором блоке 11 памяти дополнительно усреднять и тем самым частично компенсировать динамическую неравномерность фона (от кадра к кадру).

По окончании цикла накопления снимч5 ются разрешающие сигналы с П Т-то. о Р п ч рого блоков 4,11 памяти (эт- спгня-и позволяли записывать информацию ь оо. ветствующие блоки 4,11 памяти) и производится считызание информации со второго

0 бг.ока 1 пзпяти по разрешающему сигналу с четвертого выхода блока 7 управления через второй сумматор 13 (на второй .зход которого о данном этапе ничего нэ поступает) во второй АЦП 15. с выхода ссю, спсче5 ты второго компенсирующее сигнала в цифровой форме через второй кл. сч 1Л поступают на РХОА третьего блока памяти. Подача C fHarЈ нг второй оход зторгго сумматора 13 со рторсго интер юлятоса 10 за0 прещена сигналом с третьего выхода блока 7 управления Накопленной паразитный видеосигнал, представляющий со5ой сумму трех паразитных сигналов (накопленной помехи дискретизации, сигнала нескомпенсп5 рованной неравномерности фона видеосигнала телевизионного датчика 1 и собственного сигнала неравномерности второго блока 11 памяти), за счет многократного получения первого компенсирующего

0 сигнала - усредненной неравномерности (динамической) фона между рззьы /п иад,:а- ми поля, Б конце этапа калибровка записан в третьем блоке 12 памяти в цифровой форме,

5 На третьем этапе работы производится непосредственно анализ изображения. Видеосигнал с выхода телевизионного датчика 1 с поедъявоенным объектом подается через .чмьл. о задержки 8 на перзьо сумматор 9, на второй вход которого подается пеочы1 -:

компенсирующий сигнал, синхронный (за счет линии задержки 8) с входным сигналом. По разрешающему сигналу со второго выхода блока 7 управления работает первый интерполятор 5 и сигнал с первого сум- матора 9 поступает на второй блок 11 памяти, в котором аналогично этапу калибровки производится накопление с целью эффективного выделения объекта. Время накопления задается длительностью сигна- ла со второго выхода блока 7 управления. После накопления второй разрешающий сигнал снимается и выдается разрешающий сигнал с третьего выхода блока 7 управления, по которому сигнал со второго блока 11 памяти алгебраически складывается на втором сумматоре 13 со вторым компенсирующим сигналом, поступающим с третьего блока 12 памяти через второй интерполятор 10. С выхода второго сумматора 13 выход- ной сигнал по разрешающему сигналу с третьего выхода блока 7 управления, поступающему на управляющий вход решающего блока 16, поступает на решающий блок 16, который может быть выполнен, например, в виде порогового блока, производящего выделение полезного сигнала и представляющего этот сигнал в форме, удобной для дальнейшего использования.

Формулаизобретения

Устройство для распознавания объектов в двумерном поле, содержащее последовательно соединенные первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый ключ, первый блок памяти, первый интерполятор, первый сумматор, второй блок памяти, второй сумматор и решающий блок, а также телевизионный датчик, блок управления,

синхронизатор и последовательно соединенные второй ключ, третий блок памяти и второй интерполятор, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, при этом выход синхронизатора подключен к синхровходам первого АЦП, первого и второго интерполяторов, первый выход блока управления подключен к управляющему входу первого ключа, второй выход блока управления подключен к управляющим входам первого интерполятора и второго блока памяти, а первый и второй выходы телевизионного датчика подключены ко входам синхронизатора, первая группа выходов которого подключена к адресным входам первого и третьего блоков памяти причем к управляющему входу второго интерполятора подключен третий выход блока управления, четвертый выход которого подключен к управляющим входам третьего блока памяти и второго ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия путем сокращения времени калибровки, введены линия задержки и второй АЦП, к синхровходу которого и синхровходу блока управления подключен выход синхронизатора, вторая группа выходов которого подключена к адресным входам второго блока управления, третий и пятый выходы которого подключены к управляющим входам соответственно решающего блока и первого блока памяти, при этом третий выход телевизионного датчика подключен к информа ционному входу первого АЦП и через линию задержки к второму входу сумматора, а выход второго сумматора через второй АЦП подключен к сигнальному входу второго ключа.

Изобретение относится к технике автоматического анализа изображения и может быть использовано в телевидении, радиолокации, дефектоскопии, вычислительной и измерительной технике для автоматического выделения объектов на двумерном поле. Цель изобретения - повышение быстродействия путем сокращения времени калибровки. Устройство для распознавания объектов на двумерном поле содержит телевизионный датчик 1, первый аналого-цифровой преобразователь 2, первый ключ 3, первый блок 4 памяти, первый интерполятор 5, синхронизатор 6, блок 7 управления, первый сумматор 9, второй интерполятор 10, второй блок 11 памяти, третий блок 12 памяти, второй сумматор 13, второй ключ 14, решающий блок 16. Цель достигается введением линии задержки 8, второго аналого-цифрового преобразователя 15. В устройстве с помощью первого компенсирующего видеосигнала компенсируется паразитный сигнал неравномерности фона видеосигнала телевизионного датчика. Для повышения чувствительности формируется второй компенсирующий сигнал. 1 ил. сл с