Устройство для подсчета количества объектов Советский патент 1992 года по МПК G06M11/02 

Изобретение относится к автоматике и телевизионному анализу изображений, в частности к устройствам для подсчета количества объектов в поле зрения телевизионного датчика, и может быть использовано для прижизненного морфометричзпкого анализа биологических объектов.

Известно устройство для подсчета количества объектов, содержащее носитель информации, оптически связанный с датчиком, блок квантования, два блока памяти, индикатор, распределитель импульсов и блок регистрации.

Недостатком данного устройства является наличие двух типов телевизионных си- стем, невозможность анализа объектов сложной формы, стирание информации из памяти при ее считывании,

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее носитель информации, оптически связанный с телевизионным датчиком, выходы которого подключены к первому входу распределителя импульсов и входу блока квантования, выходы которого соеди- неньт с первым входом первого блока памяти, второй выход которого соединен с первыц выходом распределителя импульсов, первый и второй выходы первого блока памяти подключены соответственно к пер- вым входам регистратора и индикатора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока квантования, Кроме того, в устройстве имеются логический блок и второй блок памяти, входы которого соединены с третьим выходом первого блока памяти и с первым выходом логического блока, а выход с вторым входом распределителя импульсов, третий вход которого подключен ко второму выходу логического блока, третий выход которого соединен с вторым входом регистратора, а вход логического блока подключен к четвертому выходу первого блока памяти. Кроме того логический блок содержит блок управления, блок сравнения, счет- чик и блок памяти, который соединен с блоком сравнения, выход которого подключен к входу блока управления, первый выход которого подключен к счетчику, входы блока сравнения, счетчика и блока памяти соеди- пены с выходами логического блока вход которого подключен ко второму выходу блока управления,

Недостатком известного устройства является его относительно низкое бы стродей- ствие при обходах подсчитываемых объектов по контуру, вызванное необходимостью осуществлять выбор от 2 до 3 адресов памяти на каждую единицу периметра обходимого по контуру объекта

Целью изобретения является повышение скорости счета объектов

В устройство для подсчета количества объектов введены формирователь адреса и программный блок, выход которого соединен с первым входом формирователя адреса выход которого подключен к третьему входу первого блока памяти и ко второму входу второго блока памяти, второй выход распределителя импульсов соединен с вторым входом формирователя адреса, третий выход с первым входом программного блока, с третьим и четвертыми входами блока формирования режима поиска объекта, четвертый выход которого подключен к второму входу программного блока, При этом, блок формирования режима поиска содержит блок управления, блок сравнения, блок памяти и счетчик объектов, выход которого является третьим выходом блока формирования режимов поиска об ,ен з, первый выход блока сравнения подключен к первому входу блока управления, первый выход которого соединен с входом счетчика объектов, пторой, третий и четвертый выходы блока управления являются соответственно вторым, третьим и четвертым выходами блока формирования режима поиска объекта третьим входом которого является второй вход блока управления, первый и второй входы блока управления являются соответственно первым и вторым входами блоками формирования режим поиска объекта, выход блока памяти подключен к третьему входу баска сравнения, второй выход которого соединен с первым входом блока памяти, второй вход которого объединен с четвертым входом блока сравнения и является четвертым входом блока формирования режима поиска объекта.

Блок управления содержит регистр, счетчик и матрицу состояний, первый и второй входы которой являются соответственно первым и вторым входами блока управления, выход матрицы состояний соединен с первым входом регистра, четвертый выход которого являемся четвертым входом блока управления и подключен к первому входу счетчика и четвертому входу матрицы состояний, третий вход которой соединен с выходом сяетчикз, вторые входы регистра, счетчика и матрицы состояний объединены и являются вторым входом блока управления, первый, второй и третий выходы регистра являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока управления,

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства, на фиг.2 - структурная схема блока упоавлзния; на фиг 3 - функциональ

мая c; fcr,ia блока управления; нг фмг.4 - ал- гормтк работы бло;.а управления1 ка фмг.5 - таблица матрицы состояний (узла ПЗУ) блока управления; на фиг,б - алгоритм работы блока формирования режима поиска обьек- та при обходе по контуру объекта; на фиг. 7 - адресное пространство первого и второго блоков памяти и пример расположения следящей патрицы; на фиг.8 - функциональная схема программного блока; на фиг.9 - функциональная схекз блока формирователя адреса: на фиг. 10-структурная схема блока сравнения.

Устройство содержит носитель 1 информации, оптически связанный с телевизионным датчиком 2, выход которого подключен к последовательно соединенным блоку 3 квантования и индикатору 4, подключенные через соответствующие первые входы 5-7 и выходы 8 и 9, Второй в/.од 10 индикатора 4 подключен к первому выходу 11 первого блока 12 памяти, второй вход 13 которого соединен с вторым выходом 14 блока 3 квантования. Второй выход 1C блока телевизионного датчика 2 подключен к первому входу 16 распределителя 17 импульсов, третий пыход 18 которого соединен с третьим входом 19 первого блока 12 памяти. Кроме того, устройство содержит второй блок 20 памяти и блок 21 формирования режима поиска объекта, включающий последовательно соединенные блох 22 памяти, блок 23 сравнения, блок 24 управления и счетчик 25 объектов, подключенные через соответствующие первые входы и выходы 26-30, второй выход 31 блока 23 сравнения соединен с первым входом 32 блока 22 памяти, второй вход 33 которого и вторые входы 34 и 35 блока 23 сравнения и блока 24 управления подключены к второму выходу 36 распределителя 17 импульсов Третий выход 37 блока 24 управления соединен с вторым входом 38 распределителя 17 импульсов, второй выход 39 первого блока 12 памяти подключен к третьему входу 40 блока 23 сравнения, четвертый РХСД 41 которого соединен с выходом второго блока 20 памяти, второй вход 42 которого подключен к четвертому выходу 43 блока 24 управления, выход счетчика 25 объектов подключен к регистратору 44,

Кроме этого, в устройство введены формирователь 45 адреса и программный блок 46, второй вход 47 которого соединен с вто- выходом36 распределителя импульсов, первый выход 48 которого подключен к первому входу 49 формирователя 45 адреса, второй вход 50 которого соединен с выхо- дом программчого блока 46, а выход формирователя 45 адреса соединен с первым

входом 51 первого блока 12 памяти и с первым входом 52 второго блока 20 памяти, а первый вход 53 программного блока 46 подключен к второму выходу 54 блока 24 управ- 5 ления.

Бпок 24 управления (фиг.2) выполнен из матрицы 55 состояний, регистра 56 и счетчика 57, выход которого соединен с третьим входом 58 матрицы 55 состояний, выход которой соединен с первым входом 59 регистра 56, выходы 60-63 которого являются соответственно первым 29, вторым 54, третьим 27 ц четвертым 43 выходами блока 24 управления, причем второй выход 61 ре5 гислра 56 подключен к первому входу 64 счетчика 57 и четвертому входу 65 матрицы 55 состояний, первый 66 и второй 67 входы которой являются соответственно первым 28 и вторым 35 входами блока 24 управле0 ния, а второй вход 67 матрицы 55 состояний подключен к второму входу 68 регистра 56 и к второму входу 69 счетчика 57.

Блок 45 адреса (фиг.9) содержит две схемы 70 с функцией 2И-ИЛИ, счетчики 71-74

5 текущих номеров строки 2, а также текущих номеров столбца 1 и столбца 2 следящей матрицы.

Блок 23 сравнения (фиг. 10) содержит блок 75 идентификации контура, блок 76

0 идентификации номера состояния следя- щей матрицы и блок 77 сравнения координат. Первые входы 78-80 этих блоков подключены к третьему входу 40 блока 23. Третьи входы 81-83 этих блоков подключе5 ны к второму входу 34 блока 23. Вторые входы 84 и 85 блока 76 идентификации номера состояния следящей матрицы и блока 77 сравнения координат соединены с первым входом 26 блока 23. Второй вход 86

0 блока 75 соединен с четвертым входом 41 блока 23. Выходы 87 и 88 блоков 75 и 76, а также первый выход 89 блока 77 подключены к первому выходу 27 блока 23. Второй выход 90 блока 77 соединен с вторым выхо5 дом 31 блока 23.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы от объектов, проходящие через

0 носитель 1 информации, поступают на вход 5 телевизионного датчика 2, где преобразуются в последовательность электричеш - импульсов различной амплитуды, С выхода телевизионного датчика 2 эта последоэа5 тельность импульсов поступает на вход б блока 3 квантования. В блоке 3 квантования происходит выделение видеосигналов заданной амплитуды, которые с выхода 9 поступают на вход 7 индикатора 4 для их видеоконтроля.

При подсчете количества объектов в устройстве происходят следующие последовательные циклы работы: запись одного кадра изображения в первый блок памя ти; поиск объекта; обход по контуру объекта.

Синхроимпульсы строк и кадров с выхода 15 телевизионного датчика 2 поступают на вход 16 распределителя 17 импульсов. Тактирование всех систем устройства происходит сигналами, поступающими с выхода 36 распределителя 17 импульсов. При записи одного кадра изображения информация поступает с выхода И блока 3 квантования на вход 13 первого блока 12 памяти, Сигнал записи поступает с выхода 37 блока 24 управления через вход 38 и выход 18 распределителя 17 импульсов на вход 10 первого блока 12 памяти. Порядок поступления адресов ячеек на первый и второй блоки памяти в различных циклах работы устройства определяется управляющими сигналами, которые последовательно поступают с выхода 54 блока 24 управления на вход 53 программного блока 46, с выхода которого - на вход 50 формирователя 45 адреса, а с выхода которого - на входы 51 и 52 первого блока 12 памяти и второго блоча 20 памяти соответственно.

С выхода 36 распределителя f 7 импульсов ка вход 35 блока 24 управления поступает сигнал о том, что зйпись кадра закончена и устройство переходит в режим поиска объектов. При этом блок 24 управления включает в программном блоке 46 программу формирования следящей матрицы, По этой программе формирователя 45 эдрз- са на каждый импульс тактовой частоты формирует адреса следящей матрицы рех рядов расположенных ячеек первого -л второго блоков памяти,

Формирователь 45 адреса представляет собой счетчики текущих номеров строки

1и строки 2, а также текущих номеров столбца 1 и столбца 2 следящей матрицы, Текущие номера - это номера строк и столбцоа. образующих адресное пространство перго- го и второго 20 блоков памяти.

Из номеров этих строк и столбцов соответственно компонуются адреса ячеек 1,2,3,4, составляющих следящую матрицу (фиг.7). По сигналу начальной установки в счетчиках строки 1 и столбца 1 устанавливается номер, равный О, а в счетчиках строки

2и столбца 2 - номер, равный 1, т.е. первый шаг программы соответствует формированию адресов первой и второй памяти первой строки, первой и второй ячеек памяти второй строки. Информация, считываемая одновременно из всех четырех ячеек памяти, поступает с выхода 39 перво

го блока 12 памяти на вход 40 блока 23 сравнения и с выхода второго блока 20 памяти на вход 41 блока 23 сравнения,

В блоке 23 (фиг. 10) сигналы состояния

текущей следящей матрицы из первого блока 12 памяти поступают на вход 79 блока 76 идентификации номера состояния, а на вход 84 из памяти блока 22 поступают возможные варианты состояния информации в сле0 дящей матрице. Текущая матрица сравнивается с возможными вариантами. В регулыате на выход 88 блока 76 и на выход 27 блока 23 поступает номер состояния текущей матрицы в соответствии с таблицей.

5 Информация о результате сравнения с ыходэ 27 блока 23 сравнения поступает- на сход 20 блока 24 управления.

При состоянии 1 матрицы (табл.1) осуществляется сканирование адресного про0 стрзнства первого блока 12 памяти. Сканирование чроисходит g том случае, если в первом блоке 12 памяти возникает состояние, отличное о г состояния 1, но во втором блоке 20 памяти в соответствующем

5 месте занесен элемент контура объекта, т.е. обнаруженный объект уже учтен. Если же в первом блоке 12 памяти обнаруживаются матрице; с состоянием, отличным от состояния 1. а во втором блоке 20 П&МЯТРЛ состоя1 1- ние 1 соответствующей матрицы, то устройсшо переходит в режим обхода по контуру,

Эти сравнения происходят в блоке 75 идентификации контура. При этом в блоке

5 22 памяти фиксируются координаты начала обхода по контуру (с выхода 90 блока 77 сравнений координат и с выхода 31 блока 23), а сгедящая матрица на каждый импульс тактооо частоты перемещается вдоль кон0 тура изображения объекта о соответствии с алгоритмом, указанным в табл.1. В процессе обхода элемента контура, обнаруженные следящий матрицей в первом блоке 12 памяти, занося гея с выхода 43 блока 24 упрэв5 ления через вход 42 по второй блок 20 памяти. Обход по контуру завершается, когда с выхода 27 блока 23 сравнения на вход 28 блока 24 управления поступает сигнал о совпадении координат текущей следя0 щей матрицы с координатами начала обхода по контуру.

Сравнение происходит в блоке 77 сравнения координат, на вход 80 которого с входом -10 поступает адрес текущей следящей

5 матрицы, а на аход 85 из блока 22 поступают начальные координаты обхода по контуру,

Пример обхода объекта по контуру показан из фиг,6, где объектом является за- штрихоианная часть фигуры; клетки, пронумерованные 1,2,3.4, составляют еледящую матрицу стрепка указывает направление смещения следяшей матрицы на следующем шаге: начало сканирования (а), начало обхода по контуру (5) обход по контуру (в-а), конец обхода по контуру (к).

Устройство опять переходит в режим поиска объектов, а на выходе 29 блока 24 управления возникает сигнал на инкремент количества объектов, поступающий на вход 30 счетчика 25 объектов.

Вновь обнаруженным объектом будет тот, контур которого еще не вписан во второй блок 20 памяти. Блок 24 управления имеет в своем составе счетчик 57 адресного пространства сканируемых блоков памяти. Поиск объектов завершается, когда счетчик вырабатывает сигнал о том, что все сканируемое пространство проверено.

Блок 24 управления выдает на выход 29 сигнал о разрешении вывода результатов счета на регистратор 44.

Использование следя цей матрицы при обходе по контуру позволяет затрачивать на каждую единицу периметра только один шаг, таким образом число шагов обхода по контуру в 2-3 раза меньше, чем в известном

Введение в устройство формирователя адреса и программного блока с их связями, а также то, что блок формирования режима поиска объекта содержит блок управления, блок сравнения, блок памяти и счетчик объектов с их связями, и то, что блок управления содержит регистр счегчик и матрицу состояний с их связями позволит организовать следящую матрицу, работа которой описана.

Экспериментальная проверка устройства в составе телевизионного анализатора Морфомет-процессор показала, что по сравнению с известным устройством предлагаемое в 2-3 раза уменьшает время обработки изображения, что существенно повышает скорость счета биологических микрообъектов при их прижизненном мор- фометрическом анализе

Формула изобретения

1. Устройство для подсчета количества объектов, содержащее носитель информации, оптически связанный телевизионным датчиком, первый выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, второй выход с первым входом блока квантования, первый выход которого соединен с первым входом индикатора, второй вход которого подключен к выходу блока квантования, первый выход распределителя импульсов соединен с вторым входом первого блока памяти, второй выход которого подключен к первому входу блока, первый выход которого соединен с первым

входом второго блока памяти, выход которого подключен к второму входу блока формирования режима поиска объекта, второй выход которого соединен с вторым входом

5 распределителя импульсоз, третий выход блока формирования режима поиска объекта подключен к входу регистратора, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости счета объектов, в него введены

0 формирователь адреса и программный блок, выход которого соединен с первым входом формирователя адреса, выход которого подключен к третьему входу первого блока памяти и второму входу второго блока

5 памяти, второй выход распределителя импульсов соединен с вторым входом формирователя адреса, третий выход с первым входом программного блока, с третьим и четвертыми входами блока формирования

0 режима поиска объектов, четвертый выход которого подключен к второму входу про- граг много блока.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е - е с я тем что блок формирования режима

5 поиска объектов содержит блок управления, блок сравнения, блок памяти и счетчик объектов, выход которого является третьим выходом б пока формирования режима поиска объектов, первый выход блока сравнения

0 подключен к первому входу блока управле ния, первый выход которого соединен с входом счетчика объектов, второй, третий и четвертый выходы блока управления являются соответственно вторым, третьим и чет5 вертым выходами блока формирования режима поиска объектов, третьим входом которого является второй вход блока управления, первый и второй входы блока сравнения являются соответственно первым и

0 вторым входами блока формирования режима поиска объектов, выход блока памяти подключен к третьему входу блока сравнения, второй выход которого соединен с первым входом блока памяти, второй вход

5 которого объединен с четвертым входом блока сравнения и является четвертым входом блока формирования режима поиска объектов

3.Устройство по п.2, отличающе - 0 е с я тем что блок управления содержит

регистр, счетчик и матрицу состояний, пег вый и второй входы которой являются соот ветственно первым и вторым входами блока управления, выход матрицы состояний сое- 5 динен с первым входом регистра, четвертый выход которого является четвертым выходом блока управления и подключен к первому входу сметчика и четвертому входу матрицы состояний третий вход которой соединен с выходом счетчика, вторые входы

регистра, счетчика и матрицы состояний объединены и являются вторым входом блока управления, первый, второй и третий выходы регистра являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока управления

Изобретение относится к автоматике и ,-ЙШ телевизионному анализу изображений,в ча- стносчи к устройствам для подсчета количества объектов в поле зрения телевизионного датчика, и может быть использовано для прижизненного морфометрическопэ анализа биологических объектов, Цель изобретения - повышение скорости счета объектов. Устройство содержит носитель 1 информации, телевизионный датчик 2, блок 3 квантования, индикатор 4, блоки 12, 20, 22 памяти, распределитель 17 импульсов, блок 23 сравнения, блок 24 управления, счетчик 25 объектов, регистратор 44, формирователь 45 адреса, программный блок 46. Использование следящей матрицы приводит к уменьшению числа шагов обхода по контуру. 2 з п.ф-лы, 10 ил,, 1 табл

Начальная уста/юВка

Трёжим залиш одного ffacfaTJJҐ7; Шлись dm; Sffwte д ЗУ2,

режим o$xoffa ло мя/луру;. ПЙПЖРНПВ

Запомнить ковр/инаты шчяла в$хо$а Д

-«- цедящая

гатрица Нет

Тле&щая тг ицаМЗ

Нет Ёледлщс. ятрица

Ддижение Запись ЗУ2 ; %-1

Нет

--- ..

«oopdutKtmbi тч&ла - Л3атриц&,

Ю t / НоличестЗо 0дъехя 0Ј

Выдать результат счет на регистратор

С

Конец

Да.

движение Зались83У2;Л$х-1

ЛВтенае Запись 8 ЗУ2; %;;

М8тенЈ/е - Запись 8ЗУ2; Дух -

J Фцг4

Запись fчтение ЗУ1

Регистр

2 Их №

Запомнить координаты мочала оЫда т хон/мру

SonuCb)Ч№№ 3{//

7 кол жстНа одыкпюй

B&iaHia fl33t/jif rnijfft до регистратор

.М

Режин поиска а8ш

т°в ,..

Режап загмы аднаба хад- ра

Режим off хода пп контура

4 Счапч

I

L

Cfpoc

/fo/18/3 tffЈW0J ffW)

| текущей сяе&ящёй мотрщы

-хй

(o8nadeft je XQOpflut. Sm ,n. tu.su иаачсгла

(.

tiajmwe 8 Ji/Z зле#г#та

YwwyP1 объекта

j --™

foucJroSbe ff S

3KOHVM

28

:,

J55W6 (7

а лй4

3PKOWSW 7акте$ая ига

35

ftp faj tfxoi

ifcmsffsftKO.

J

Ж

к

z

т

P29J

е

А

т

л

и

т

II

-J

ил ст со

г