Устройство для коррекции телевизионных изображений Советский патент 1992 года по МПК G06K9/46 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения для предварительной обработки телевизионных изображений.

Цель изобретения - повышение достоверности обнаружения границ объектов на изображении.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема блока сглаживания; на фиг.З - схема блока селекции экстремума.

Устройство (фиг.1) содержит 1 изображений, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)2, синхронизатор 3, вычитатель4,компаратор 5, первый блок 6 задержки, второй блок 7 задержки, первый блок 8 сглаживания, второй блок 9 сглаживания, блок 10 селекции экстремума, элемент 11 И, первый 12, второй 13, третий 14 выходы устройства.

Блок сглаживания (фиг.2) содержит элемент 15 задержки вычитатель 16, сумматор

17, делитель 18, информационный вход 19, синхронизирующий вход 20, выход 21.

Блок селекции экстремума (фиг.З) содержит элемент 22 вычисления модуля, группу 23 элементов задержки, группу 24 компараторов, преобразователь 25 кода, информационный вход 26, синхронизирующий вход 27, первый выход 28, второй выход 29.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени все блоки устройства обнулены. Отсчеты изображения в процессе его строчного сканирования датчиком 1 (фиг.1) последовательно поступают на вход АЦП 2 (фиг.1). В АЦП 2 выполняется преобразование в цифровую форму изображения в соответствии с частотой синхроимпульсов на выходе синхронизатора 3 (фиг.1). Значение Xj текущего отсчета изображения поступает на вход блока 8. В блоке 8 (фиг.1) осуществляется рекурсивное вычисление среднего значения Si по теку 4СЛ СП

о

о ч

щей 1-й апертуре. Код отсчета Х| с входа 19 (фиг.2) блока 8 (фиг.1) поступает на второй вход вычитателя 16 (фиг.2) и вход элемента 15 задержки (фиг.2), значение отсчета XI-N, задержанное на N тактов работы, поступает на первый вход вычитателя 16 (фиг.2). Код величины XJ-XI-N с выхода вычитателя 16 (фиг.2) поступает на вхбд сумматора 17 (ф$.2), в котором ранее б.ыло сформировано значение di-1 сумма Элементов предшествующей апертуры. Зна чение + +XI-XI-N с выхода сумматора 17 поступает на вход делителя 18, в котором реализовано вычисление результатов функции деления

на константу N. Значение Si тт bi с выхода

делителя 18 (фиг.2) поступает затем на выход блока 8 (фиг.1). При этом необходимо учитывать, что блок 15 задержки в начальный момент времени был обнулен и на протяжении первых N тактов работы 0 N) на выходе элемента 15 (фиг.2) будут формироваться нулевые значения, а на выходе вычитателя 16 (фиг.2) - код текущего отсчета Xi, который будет затем суммироваться со сформированной ранее суммой di-1. Таким образом, на протяжении первых N тактов осуществляется формирование значений соответствующих сумм, Текущее сглаженное значение Si с выхода блока 8 (фиг,1) поступает на вход блока б (фиг.1), с выхода первого и последнего элементов которого значения Зы и SI-N-I поступают на вход вычитателя 4 (фиг.1). Значение величины g(ti-N-i) Si-1 - SI-N-I с выхода вычитателя 4 (фиг.1) поступает на вход блока 9 (фиг.1), вход блока 10 и вход блока 7. блок 9 работает аналогично блоку 8. Значения g(ti-N-i) и g(ti-2N-i) с входа блока 9 и выхода элемента 15 (фиг.2) поступают на соответствующие входы вычитателя 16 (фиг.2), значение величины g(tj-N-i) - g(tt-2N-i) с выхода которого поступает на вход сумматора 17 (фиг.2).

-&-1

Значение величины У g(ij)cBbixcj l-2N

да которого поступает на вход блока деления 18, реализующего вычисления результатов функции р(х) /х//1 / «, вычисления модуля р , деление на константу 1/а, (где а- заданное пороговое значение). Код величины

I-N-1

of 2, g(tj) с выхода блока 18 (фиг.2) поj I - 2N

ступает на вход блока 9 (фиг.1), а затем на первый вход компаратора 5 (фиг.1). Параллельно значение величины g(ti-N-i) поступает на вход элемента 22 (фиг.З) вычисления модуля. Код величины /g()/ с выхода

которого поступает на вход группы элементов задержки 23 (фиг.З). Код величины lg(ti-N-N/2)l с выхода одного из элементов задержки группы элементов задержки 23

(фиг.З) поступает на первый выход 28 (фиг.З) блока 10 селекции экстремума (фиг.1), на первые входы которых поступают коды величин g(tK)|, где I-N-1 К I-2N, К si-N-N/2. Результаты сравнения с выходов компараторов группы 24 (фиг.З) поступают затем на соответствующие входы преобразователя 25 кодов (фиг.З). На выходе преобразователя 25 кодов (фиг.З) формируется значение единицы, если значение,

поступившее на вторые входы компараторов группы 24 (фиг.З), больше значений, поступивших на их первые входы и нуль в противном случае. Значение с выхода преобразователя 25 кодов (фиг.З) поступает

на второй выход 29 (фиг.З) блока 10 селекции экстремума (фиг.1). Значение величины /g(ti-3M /2) с первого выхода блока 10 селекции экстремума Эфиг.З) поступает на первый выход 12 (фиг.1) устройства, т.е. на

первом выходе устройства формируется 3N

значение bi: I g(ti-3N/2) I, которое подается также и на второй вход компаратора 5 (фиг.1). Признак сравнения величин - Ы,- 1

а I 2/ (tJ)/ и lg(ti-3N/2)l с выхода комj l-2N

паратора 5 (фиг. 1) поступает на первый вход элемента И 11 (фиг.1), на второй вход кото- рого поступает значение с второго выхода блока 10 селекции экстремума (фиг.1), Таким образом, на выходе элемента И 11 (фйг.1) будет формироваться код логической единицы, если выполняется условие

lg(ti-3N/2) а I )1д(1,)1 и lg(t,-3N/2)l

J I - 2N

1д(к)(. где i-N-1 К I-2N, и нуль в противном случае, т.е. на выходе элемента И 11 (фиг.1) формируется значение величины aiзы/2, которое затем поступает на второй выход 13 (фиг.1) устройства. Выход знакового разряда величины g(ti-3N/a)c выхода блока 7 задержки (фиг. 1) поступает на выход 14 (фиг.1) устройства, т.е. на нем формируется значение Ci-3N/2. Таким образом, в 1-м такте работы устройства () на соответствующих выходах 12, 13 и 14 устройства формируются коды величин bi-3N/2; ar3N/2; ci-3N/2 соответственно, являющихся результатом анализа существования

в точке (I-3N/2) изображения перепада яркости на границе между объектом и фоном. Вычисления в блоке 9 сглаживания (фиг.1) и в блоке 10 селекции экстремума (фиг.1) производятся одновременно (параллельно), эти блоки работают в конвейерном режиме. Такой параллельно-конвейерный режим работы устройства значительно повышает его быстродействие. В следующем Такте работы устройства на его соответствующих выходах формируются коды величин bi- -3N/2+1; ar3N/2 +1; cr3N/2+1, являющихся результатом анализе в точке (I-3N/2+1) изображения, и т.д., в каждом такте работы на соответствующих выходах устройства формируются значения результатов обработки информации в соответствующей точке изображения. Следовательно, устройство реализует вычисление функции вида

4eaiii /g(ti)( + 1 К i+N/2

/I + N/2

a.(tl)/sa-| У 9(tj)l

j i - N/2 + 1

О, в противном случае bi /g(ti)/

ci JO, еслид(т.|) 0; { 1, если g(ti) 0,

где at - признак того, существует ли в точке ti перепад (, если существует; ,если нет);

bi - значение, характеризующее величину перепада;

ci - признак типа перепада (0 - возрастающий, 1 - убывающий);

g(ti) - значение линейного оператора в i-ой точке изображения;

а- заданное пороговое значение

g(ti) S,+N - Si;

1

i

Si -rr

N J i-N+1

где Si - среднее значение элементов 1-й апертуры;

xj - значение j-ro отсчета на изображении;

N - количество отсчетов в скользящей апертуре.

Таким образом, за счет выделения перепадов яркости на границе между объектом и фоном на изображении инвариантно к величине перепада и его резкости устройство обеспечивает повышение достоверности сегментации изображений, так как задается только предельный коэффициент от соотношения значения линейного оператора в точке и его сглаженного значения в некоторое окрестности. Введение линейного фильтра для сглаживания сигнала и его линейного оператора для выделения перепадов яркости позволяет повысить помехоустойчивость устройства и при этом не снизить достоверность сегментации изображения.

Параллельно-конвейерная организации вычисления в устройстве дает возможность производить сегментацию телевизионных изображений в реальном масштабе времени.

Формула изобретения

1. Устройство для коррекции телевизионных изображений, содержащее датчик изображений, аналого-цифровой преобразователь, синхронизатор, вычитатель, компаратор, причем выход датчика изображений соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, входы синхронизации аналогб-цифрового преобразователя, вычи- тателя, компаратора соединены с выходом

синхронизатора, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения границ объектов на изображении, в него введены первый и второй блоки задержки, первый и второй блоки сглаживания, блок селекции экстремума и элемент И, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом первого блока сглаживания, выход которого соединен с входом первого блока задержки, первый и второй

выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами вычитателя, выход которого соединен с входами второго блока сглаживания, блока селекции экстремума и второго блока задержки, выход которого является третьим выходом устройства, выход второго блока сглаживания соединен с первым входом компаратора, первый выход блока селекции экстремума соединен с вторым входом компаратора и является

первым выходом устройства, выход компаратора и второй выход блока селекции экстремума соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого является вторым выходом устройства, входы синхронизации блоков сглаживания, задержки и блока селекции экстремума объединены и подключены к выходу синхронизатора.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что блок сглаживания содержит последовательно соединенные элемент задержки, вычитатель, сумматор и делитель, вход элемента задержки объединен с вторым входом вычитателя и является информационным входом блока, входы синхронизации элемента задержки, вычитателя, сумматора и делителя объединены и являются входом синхронизации блока, выход делителя является выходом блока.

3. Устройство поп,1.отличающее- с я тем. что блок селекции экстремума содержит элемент вычисления модуля, группу п последовательно соединенных элементов задержки, группу п-1 компараторов и преобразователь кода, вход элемента вычисления модуля является информационным входом блока, выход соединен с входом первого элемента из группы элементов задержки, выход n/2-ro элемента из группы элементов задержки соединен с объединенными вторыми входами компараторов группы и является первым выходом блока, выходы остальных элементов из группы элементов задержки соединены с первыми входами соответствующих компараторов,

выходы которых соединены с соответствующими входами преобразователя кодов, выход которого является вторым выходом блока, входы синхронизации элемента вычисления модуля, группы элементов задержки,компараторов и преобразователя кода объединены и являются входом синхрониза- ции блока.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения для предварительной обработки телевизионных изображений. Цель изобретения - повышение достоверности обнаружения границ объектов на изображении. Устройство содержит датчик изображения, аналого- цифровой преобразователь, синхронизатор, вычитатель, компаратор. Цель достигается введением в устройство двух блоков задержки, двух блоков сглаживания, блока селекции экстремума и элемента И. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. i

-.&

№ГГ- ГТ Т П

.

20

ф/г 2

.

i2 .

4