Устройство для выделения контура бинарного изображения Советский патент 1991 года по МПК G06K9/00 

(21)4605530/24 (22)14.11.88

(46)23.11.91. Бюл. N 43

(71) Уфимский авиационный институт

им.Серго Орджоникидзе

(72)З.М.Гафаров

(53)681.327.12(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР N: 1444837, кл. G 06 К 9/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР № 1257674, кл. G 06 К 9/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ КОНТУРА БИНАРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

(57)Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к устройствам ввода и предварительной обработки двумерных бинарных изображений, и может быть использовано, например, при разработке зрительных сенсоров космических и инспекционных роботов. Цель изобретения - повышение информативности выделяемых признаков. Для этого в устройстве, содержащем матрицу ячеек 1 обработки изображения, каждая из которых состоит из фотоприемного элемента 2,элементов И 6 - 8, элемента И - НЕ 3, первого элемента И - ИЛИ 4, элемента НЕ 11, в каждую ячейку 1 обработки изображения введены второй элемент И - ИЛИ 5 и элементы ИЛИ 9 и 10. Это позволяет кодировать двумерное бинарное изображение в виде матрицы признаков, трехрядные коды которых содержат информацию не только о принадлежности соответствующего элемента контуру, но и о его длине напряженности. 2 ил.

/1

СП

С

Os

ю

CJ СЬ

СП

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к устройствам ввода и предварительной обработки двумерных бинарных изображений, и может быть использовано, например, при разработке зрительных сенсоров космических и инспекционных роботов,

Цель изобретения - повышение информативности выделяемых устройством признаков.

На фиг.1 представлена схема устройства для выделения контура бинарного изображения; на фиг.2 - схема расположения фотоприемных элементов.

Устройство (фиг.1) состоит из матрицы ячеек 1 обработки изображения, каждая из которых содержит фотоприемный элемент 2, элемент И - НЕ 3, первый 4 и второй 5 элементы И - ИЛИ, первый 6, второй 7 и третий 8 элементы И, первый 9 и второй 10 элементы ИЛИ и элемент НЕ 11. А,Б,В,Г,Д,Е,К,М - точки на различных фрагментах контура изображения (фиг.2).

Для ячейки 1 с положением ао смежными ортогональными являются ячейки 1 с положениями 81,35,33,37. Для ячейки 1 с положением ао смежными диагональными являются ячейки с положениями а2,аб,Э4,ав (фиг.2).

Конструктивно совокупность элементов 2 образует фотоприемную матрицу (не показана), на которую проецируется плоское изображение объекта. В качестве фотоприемных элементов 2 могут быть использованы фотодиоды, фототранзисторы, фоторезисторы и т.д., т.е. элементы, обеспечивающие преобразование воспринимаемой оптической энергии в электрические сигналы, При необходимости в их состав могут входить дополнительно различные согласующие, усилительные, формирующие и т.п. элементы.

Устройство работает следующим обра- зом.

Бинарное (черно-белое) изображение объекта (не показано) проецируется на матрицу фотоприемных элементов 2, На выходах тех фотоприемных элементов 2, на которые попадает собственно изображение, появляются сигналы 1, поступающие на первые входы элементов И 6 соответствующих ячеек 1 и через выходные шины - на соответствующие входы элементов И - НЕ 3 смежных ячеек 1. В результате на выходе первого элемента И 6 каждой ячейки 1 реализуется логическая операция

0(Х1 X3X5 X) .

0

где х0 - двоичный сигнал, поступающий с фотоприемного элемента 2 данной ячейки 1 с положением а0,

Х1,хз, Х5,х -двоичный сигнал, поступзющий с фотоприемных элементов 2 смежных

ячеек 1, соответствующих положениям

31,33,35,37.

Согласно этой операции проверяется выполнение условия принадлежности соот- 0 ветствующего элемента изображения его контуру.

На выходе первого элемента И - ИЛИ 4 данной ячейки 1 реализуется логическая операция 5

с k Fa

Fao F31 k

Fa5k+Fa3k

+ Faik-Fa3k + Fa3k

+ F

al

Fa5 k + Fa5

. С k

Fa ,

+

с k j.

Fa +

где Fai , Раз . Fag k, Fa k-двоичные сигна- лы, поступающие с выходов первых элементов И 6 смежных ортогональных ячеек 1.

Согласно этой операции проверяется наличие на данном фрагменте бинарного изображения двух его контурных элементов, расположенных ортогонально по отношению к рассматриваемому элементу

(который может быть и не контурным).

На выходе второго элемента И - ИЛИ 5 данной ячейки 1 реализуется логическая операция:

с И - р k гао - га2

с k i c k габ + Fa4

as

+

F;

32 + R

С k -L С

ГЭА + Га4

аб

+ F

аб

-38

+

за

ев

где F32 k. Fa4 k. Fag k, Fag k - двоичные сигнэ- лы, поступающие с выходов первых элементов И 6 смежных диагональных ячеек 1.

Соглэсно этой операции проверяется наличие на данном фрагменте бинарного изображения двух его контурных элементов, расположенных диагонально по отношению к рассматриваемому элементу (который может быть и не контурным).

На выходе второго элемента И 7 данной ячейки 1 реализуется логическая операция

ао

/т- i с IK с k

- (Fao + гао ) ао

Согласно этой операции проверяется наличие на данном фрагменте бинарного изображения двух его контурных элементов, расположенных ортогонально или диагонально по отношению к рассматриваемому элементу, также принадлежащему его контуру.

На выходе третьего элемента И 8 данной ячейки 1 реализуется логическая операция

с IV (с 1,р IK , p k гао - (rarj + гао ) ао

Согласно этой операции проверяется наличие на данном фрагменте бинарного изображения двух его контурных элементов, расположенных диагонально или комбинированно по отношению к рассматриваемому элементу, также принадлежащему его контуру (при комбинированном расположении один из смежных элементов расположен ортогонально, а другой-диагонально).

На фиг.2 квадратами выделены области, за которые отвечают соответствующие центральные точки ao,ai,a2...a8, причем для области с точкой ао указаны возможные в ней фрагменты контура. Среди них можно выделить следующие фрагменты (отрезки) контуров: а) ортогональные AaoD, ВаоК, АаоВ, BaoD, DaoK, AaoK; б) диагональные БаоЕ, ГаоМ, БаоГ ГаоЕ, ЕаоМ, БаоМ; в) комбинированные АаоБ, АаоГАэоЕ, АаоМ, БаоВ и др.

Длина такого диагонального отрезка, как например, БаоЕ в v2 раз больше ортогонального отрезка AaoD, т.е. если принять длину отрезка AaoD равной пяти единицамд то длина отрезка Ба0Е будет равной 5 Y2 5 -1, единицам, а длина комбинированного отрезка АаоГ будет равной 5/2+7/2 2,5+3. единицам.

Таким образом, можно сказать, что ортогональные отрезки имеют длину в пять единиц, диагональные - в семь единиц и комбинированные - в шесть единиц.

Такая схема ячейки 1 позволяет формировать на выходах первого 6, второго 7 и третьего 8 элементов И трехразрядный параллельный двоичный код, величина которого определяется длиной соответствующего фрагмента контура. Например, если данной ячейке 1 соответствует фрагмент контура диагонального типа, на ее выходах формируется двоичный код 111 (с выхода первого элемента И б снимается старший разряд).

При ортогональном и комбинированном фрагментах контура на выходах формируются двоичные коды 101 и 110 соответственно.

Если же изображение является точечным (, xi ха ... Х8 0),на выходах ячейки 1 имеем код 110. В реальных условиях точечные изображения также имеют определенную протяженность, чаще всего

среднюю между ортогональной и диагональной протяженностями.

Таким образом, предложенная совокупность существенных признаков предлагае- 5 мого устройства позволяет, в отличие от известного, кодировать двумерное бинарное изображение в виде матрицы признаков, трехразрядные коды которых содержат информацию не только о принадлежности

10 соответствующего элемента контура, но и о его длине (протяженности). Такое новое свойство позволяет, в конечном счете, расширить функциональные возможности

5 устройства, использовать его в системах реального времени, когда, например, требуется получение оперативной информации о геометрических параметрах анализируемого бинарного изображения обьекта.

0Формула изобретения

Устройство для выделения контура бинарного изображения, содержащее матрицу ячеек обработки изображения, каждая из которых состоит из фотоприемного элемен5 та, трех элементов И, элемента И - НЕ, первого элемента И - ИЛИ и элемента НЕ, причем выход фотоприемного элемента данной ячейки обработки изображения соединен с первым входом первого элемента И,

0 второй вход которого подключен к выходу элемента И- НЕ, входы которого соединены с выходами соответствующих фотоприемных элементов смежных ячеек обработки изображения, выход первого элемента И 5 ИЛИ подключен к входу элемента НЕ. о т л- ичающееся тем, что, с целью повышения информативности выделяемых признаков, ячейка обработки изображения содержит второй элемент И - ИЛИ, два элемента

0 ИЛИ, входы первого элемента И - ИЛИ попарно подключены к выходам соответствующих первых элементов И смежных ортогональных ячеек обработки изображения, входы второго элемента И - ИЛИ по5 парно соединены с выходами соответствующих первых элементов И смежных диагональных ячеек обработки изображения, выход второго элемента И - ИЛИ подключен к первым входам первого и второго

0 элементов ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента И - ИЛИ, второй вход второго элемента ИЛИ подключен к выходу элемента НЕ, выход первого элемента ИЛИ соеди5 нен со вторым входом второго элемента И. выход второго элемента ИЛИ подключен ко второму входу третьего элемента И, выход первого элемента И соединен с первыми входами второго и третьего элементов И

я к

/

г

ОБ

/

/,

/

/

г

во

Г

utf

Фаг. 2