Устройство для определения координат центра тяжести изображения объекта Советский патент 1992 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных системах обработки изображения, распознавания образов, в робототехнике.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства. ,

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства: на фиг.2 - пример выполнения блока управления.

Устройство содержит матрицу 1 фотопреобразователей, первый 2 и второй 3 счетчики, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, умножители 5 и 6. первый блок 7 памяти, вычитатель 8. блок 9 управления, первый 10. второй 11 и третий 12 накапливающие сумматоры, второй блок 13 памяти, первый 14. второй 15 и третий 16 делители, блок 9 управления содержит тактовый генератор 17. счетчик 18 адреса и блок 19 памяти.

В работе устройства различаются следующие два режима.

При включении устройства, а также по мере необходимости при.работе включается режим калибровки. Этот режим заключается в том. что матрица 1 затемняется. Затем блок 9 управления устанавливает счетчики 2 и 3 в нулевое состояние. Это состояние соответствует опросулевого верхнего элемента матрицы. На выходе появляется аналоговый сигнал, соответствующий темновому току данного фотоэлемента. Этот сигнал оцифровывается в АЦП 4 и записывается 8 нулевую ячейку блока 7. По завершении записи в блок 7 счетчик столбцов увеличивает свое состояние на единицу, и начинается цикл опроса следующей фоточувствительной ячейки, цифровой код темнового тока которой также записывается в следующую ячейку блока 7.

Г1осле опроса всех ячеек блок 1 содержит цифровые коды темновых токов всех фоточувствительных ячеек - Ацтемновые.

Записав темновые токи в блок 7. матрица 1 засвечивается равномерным световым

потоком. Уровень засветки выбирается таким, чтобы выходной сигнал фоточувствительных ячеек находился в конце линейного участка световой характеристики. Далее опрашивается каждая ячейка, оцифровывается в АЦП 4 и поступает на вычитатель 8, где для каждой ячейки находится разность

А1 кали6р AijreMH - .

Эта разность А| калибр для каждой ячейки записывается и хранится в блоке 13. На этом режим тестирования заканчивается.

Второй режим работы устройства является непосредственно режимом измерения, т.е. нахождения центра тяжести изображения. Началу режима измерения в обязательном порядке предшествует режим, -тестирования, в результате которого в блок 7 записаны цифровые коды темновых токов AijTeMHOBoe фоточувствительных ячеек, а в блок 13 записана некоторая калибровочная величина А1 калибр, представляющая собой разность .

А1 калибр AijreMH - .

Режим нахождения центра тяжести изображения заключается в том, что матрица 1 засвечивается некоторым изображением, затем с помощью АЦП оцифровываетс;я аналоговый сигнал с каждой ячейки матрицы AIJ. В вычитателе 8 находится разность

AIJ Ацтемн - А| сигнал.

Затем эта разность поступает в делитель, где находится отношение величин AIJ и А1 кали6р

ВЧ А| калибр.

Полученная величина представляет собой отфильтрованный цифровой аналог сигнала, снимаемого с ячеек матрицы 1.

Цифровой код Bij поступает одновременно на два умножителя 5 и 6, где умножается соответственно на номер столбца и номер строки. В результате умножения в умножителях 5 и 6 образуются соответственно величины j -Bij и Bij, Последовательность величин j-Bij,i;Bij, а также величина Bij суммируются в накапливающих сумматорах 11,12 и 10 соответственно. На выходе этих блоков образуются коды: на входе сумматора 10 - X Bij- ча выходе сумматора 11-21 ) 3 выходе сумматора 12

-SJ-Bij.

Запись и вычитание темновых сигналов позволяют скомпенсировать аддитивные шумы, а нормирование по амплитуде - разброс предусилителей и чувствительности

фотоячеек, т.е. мультипликативные шумы.

Калибровка в целом позволяет существенно уменьшить геометрические шумы фотоматрицы и, соответственно, увеличить ее чувствительность и динамический диапазон.

Формула изобретения Устройство для определения координат центра тяжести изображения обьекта, содержащее два счетчика, аналого-цифровой

преобразователь, блок управления, делитель, два накапливающих сумматора и матрицу фотопреобразователей,первый выход блока управления подключен ксчетному входу первого счетчика, второй выход - к

входу синхронизации первого делителя, третий выход- к входу синхронизации первого накапливающего сумматора,о т л и ч аю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно

содержит два блока памяти, вычитатель, два умножителя, третий накапливающий сумматор, второй и третий делители, причем выход матрицы фотопреобразователей подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, вход синхрониаации которого подключен к четвертому выходу блока управления, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному входу первого

блока памяти и первому информационному входу первого вцчитателя, второй информационный вход которого подключен к выходу первого блока памяти, адресный и управляющий входы которого подключены соответственно к пятому и шестому выходам блока управления, седьмой выход которого подключен к входу синхронизации первого вычитателя, выход которого подключен к информационному входу второго блока памяти и первому информационному входу первого делителя, второй информационный вход которого подключен к выходу второго блока памяти, адресный и управляющий входы которого подключены соответственно к восьмому и девятому выходам блока управления, выход первого делителя подключен к информационному входу первого накапливающего сумматора и первым входам первого и второго умножителей, выходы которых подключены соответственно к информационным входам второго и третьего накапливающих сумматоров, входы синхронизации которых подключены к десятому выходу блока управления, одиннадцатый выход которого подключен к входам синхронизации первого и второго умножителей, вторые информационные входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго счетчиков, а также к первому и второму адресным входам матт рицы фотопреобразователей, выход переполнения первого счетчика подключен к счетному входу второго счетчика, выход первого накапливающего сумматора - к

первым информационным входам второго и третьего делитед ей, вторые информационные входы делителей - соответственно к выходам второго и третьего накапливающих сумматоров и двенадцатый выход блока управления - к входам синхронизации второго и третьего делителей, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами устройства.

Изобретение относится к автбматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для центрирован'ия изображения, и может быть использовано автономно или в составе систем технического зрения роботов. Цель изобретения - повышение.точности и быстродействия устройства. Поставленная цель достигается введением двух блоков памяти, вычитателя, двух умножителей, накапливающего сумматора и двух делителей. В результате производится коррекция разброса параметров фотопреобразователя и вычисление координат в режиме реального времени. 2 ил.

Фиг. 1

Фи5.2