Устройство для определения площади контурных изображений Советский патент 1993 года по МПК G06K9/36 

СО

с

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в системах обработки изображений для измерения площади и определения координат фрагмента изображения,- ограниченного контурной линией. Устройство содержит телевизионный датчик 1, синхро- генератор 2, генератор 3 контурной линии, триггер 4, генератор 5 импульсов, .элементы И 6, 12, счетчики 7, 14, 15, элементы задержки 8, 9, 10, 22, элемент ИЛИ 11, элемент И-НЕ 13, сумматоры 16, 17, регистры 18,19, блоки 20, 21 вычисления частного. 2 ил.

со

О

о

Ov О

Фиг.1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в телевизионных системах анализа изображений для измерения площади и определения координат фрагмента изображения, ограниченного контурной линией.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет возможности определения координат объектов, ограниченных контурной линией любой сложности.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для определения площади координат и контурных изображений содержит телевизионный датчик 1,синхрогенера- тор 2, генератор 3 контурной линии, триггер 4, генератор 5 импульсов, первый элемент И 6, первый счетчик 7, первый 8, второй 9 и третий 10 элементы задержки, элемент ИЛИ 11, второй элемент И 12, элемент И-НЕ 13, второй 14 и третий 15 счетчики, первый 16 и второй 17 сумматоры, первый 18 и второй 19 регистры, ггервый 20 и второй 21 блоки вычисления частного и четвертый 22 элемент задержки.

Устройство для определения площади и координат контурных изображений реализует функции определения площади и координат центра тяжести .объекта, ограниченного на телевизионном изображении контурной линией произвольной сложности, В основу работы устройства положен известный принцип определения центра тяжести плоского объекта. В случае дискретного представления изображения для определения центра тяжести используются следующие выражения:

Ј I A(l,l)Xi.j

Хс

М A(j.l)Y|.j

Yc

Mi

М

(D

(2)

где Хс и Yc - координаты центра тяжести изображения по осям X и Y соответственно (за начало системы координат принимается левый верхний элемент матрицы изображения);

п -числострок в матрице изображения;

m - число столбцов в матрице изображения;

I - текущая строка матрицы изображения;

-текущий столбец матрицы изображения;

A(l$ текущий элемент матрицы изображения;

5Х#. YiҐ- текущие координаты по осям XnY;

М - число элементов изображения. В нашем случае A(l.;$ 1, если данный элемент содержит изображение объекта

10 (принадлежит объекту) и А(1$ 0, если не содержит (не принадлежит).

Устройство для определения площади и координат контурных изображений работает следующим образом.

15 После включения устройства синхроге- нератор 2 вырабатывает на своем первом выходе последовательность строчных синхронизирующих импульсов (ССИ), на третьем выходе- последовательность кадровых син20 хронизирующих импульсов (КСИ), на втором выходе - смесь ССИ и КСИ.

ССИ синхрогенератора 2 поступают с его первого выхода на установочный вход триггера 4, вход сброса счетчика 14, счетный

25 ход счетчика 15 и вход генератора 5. Таким образом перед началом каждой строки триггер 4 устанавливается в исходное состояние (на его выходе появляется сигнал Лог.О, счетчик 14 сбрасывается в нулевое состоя30 ние, счетчик 15 наращивается на единицу, и запускается генератор 5, который вырабатывает импульсы строчной дискретизации растра. КСИ с третьего выхода синхрогенератора 2 поступают на вход сброса счетчика

35 15 и управляющие .входы блоков 20, 21. Таким образом перед началом каждого кадра счетчик 15 сбрасывается в нулевое состояние.

Импульсы строчной дискретизации рас40 тра, поступающие с выхода генератора 5 на счетный вход счетчика 14 наращивают этот счетчик на единицу каждый раз по приходе положительного перепада импульса. Итак, ССИ и КСИ и импульсы строчной дискрети45 зации растра управляют счетчиками 14 и 15 так, что на выходе, счетчика 14 все время присутствует код, определяющий текущую координату элемента телевизионного растра на строке, т.е. координату X, а на выходе

50 счетчика 15 все время присутствует код, определяющий текущую строку изображения, т.е. координату Y.

В исходном состоянии (после включения устройства) счетчик 7 и регистры 18, 19

55 сброшены, т.е. в них находится ноль. Видеосигнал с выхода датчика 1, синхронизируемого синхрогенератора 2, поступает на первый вход генератора 3 контурной линии, который формирует на своем выходе нормированные по амплитуде и длительности импульсы - сигнал контурной линии изображения объекта. Этот сигнал формируется из видеосигнала датчика 1 путем, например, выделения фронта изображения объекта, причем размер каждого элемента контура на строке задается импульсами строчной дискретизации растра, поступающими с выхода генератора 5.

Триггер 4 формирует в каждой строке растра хорды изображения объекта - стро- бирующие сигналы, открывающие элемент И 6, через который на счетный вход счетчика 7 проходят импульсы генератора 5. Число этих импульсов за один кадр пропорционально площади изображения объекта.

. Сигналы, поступающие на счетный вход триггера 4, формируются как это показано на фиг. 2. Для устройства сопоставления временных диаграмм контурная линия дана над каждой из шести строк, которые она занимает, а участки контурной линии, приходящиеся на соответствующую строку телевизионного растра, выделены в виде темных элементов. С выхода генератора 3 сигнал контурной линии изображения объекта (фиг.2а) поступает на цепочку элементов 8, 9 и 10 задержки, с выходов которых снимаются сигналы (фиг.26,в,г), задержанные соответственно на время Тс -т , Тс, Тс + + т относительно сигнала на фиг.2а где Тс - длительность строчной развертки; т - длительность одного элемента дискретизации телевизионного растра). Далее элемент контура текущей строки, от которой формируется хорда, выделяется при совпадении любого из задержанных сигналов (фиг.2б,в,г) предыдущей строки с сигналами текущей строки (фиг,2а) при условии, что этот элемент не принадлежит одновременно двум ветвям контурной линии (такие элементы имеются в 3-й и 6-й строках). Для этого из сигналов, представленных на фиг. 2б,в,г, с помощью элемента ИЛИ 11 формируется сигнал, представленный на фиг.2д, а из сигналов, представленных на фиг.2б,г, с помощью элемента И-НЕ 13 - сигнал, представленный на фиг.2е. Оба эти сигнала, а также сигнал, представленный на фиг.2а поступают на элемент И 12, который и реализует указанное условие выделения концевых элементов хорд, формируя сигнал, представленный на фиг.2ж. Этот сигнал и поступает на счетный вход триггера 4, формируя сигналы хорд (фиг.2з). Таким образом в моменты развертки, когда текущий элемент растра принадлежит объекту, на выходе элемента И 6 появляется импульс, поступающий от генератора 5.

Каждый такой импульс, соответствующий одному элементу изображения объекта, наращивает счетчик 7 на единицу идаким образом, к концу кадр а на выходе

счетчика 7 будет присутствовать код,соот- ветствующий площади изображения объекта.

В процессе сканирования кадра на выходе счетчика 14 присутствует координата X

текущего элемента разложения. Код, соответствующий этой координате, поступает на первый вход сумматора 16, на втором выходе которого присутствует код, поступающий с выхода генератора 18 (в начале рабрты это

код ноль). Сумматор 16 суммирует коды, присутствующие на его первом и втором входах и на его выходе всё время присутствует код, соответствующий сумме входных кодов.

Так как в начале работы устройства в регистре 18 находится ноль и в счетчике 14 находится ноль, то на выходе сумматора 16 будет код ноль. В каждый последующий момент времени, в связи с

наращиванием счетчика 14, код на выходе сумматора будет изменяться (будет равен коду на выходе счетчика 14). Так будет продолжаться до тех пор, пока на входе управления записью регистра 18 не появится

импульс, поступающий через элемент задержки 22 с выхода элемента И 6. При поступлении этого импульса (а он поступает в случае, когда текущий элемент изображения принадлежит объекту, т.е. когда A(I,J 1)

код с выхода сумматора 16 перепишется в регистр 18, а с выхода регистра 18 появится на втором входе сумматора 1.6. После этого вновь поступающая координата X с выхода счетчика 14 будет суммироваться с этим (записанный в регистре 18) кодом. При поступлении следующего импульса на вход управления записью регистра 18 процесс повторится и т.д. Таким образом в регистре 18 постоянно присутствует сумма X-х координат элементов изображения, принадлежащих объекту, т.е. блоки 14, 16, 18 производят функцию вычисления суммы

n m 2 2 A(U)Xi,j (3)

I - J - 1

при условии, что A(I,J) 0,1.

Элемент задержки 22 задерживает импульс с выхода элемента И 6 на время, рав- ное времени выполнения операции в сумматоре 16.

Совершенно аналогично работают блоки 15, 17, 19, за тем лишь исключением, что вместо координаты X используется координата Y и производится вычисление суммы

I | A(U)Y,j(4)

Таким образом, к концу кадра на выходе счетчика 7 присутствует код, соответствующий площади изображения объекта (или величина М из выражений (1), (2)), на выходе регистра 18 присутствует код, соответствующий величине (3), на выходе регистра 19 - код, соответствующий величине (4).

Ко д М с выхода счетчикз 7 поступает на аторые входы блоков 20 и 21, код с выхода регистра. 18 поступает на первый вход блока 20, а с выхода регистра 19 на первый вход блока 21,

Блоки 20 и 21 производят вычисление частного от деления кода, присутствующего на первом входе блока, на код, присутствующий на втором входе блока.

По окончании кадра, при поступлении КСИ на управляющий ч вход блока 20, 21, разрешается работа этих блоков, При этом Ъп зх 20 производит вычисление величины

л n m

SSuS,/0

г.е, координату Хс объекта, а блок 21 вычис- ля&ч величину

wiO,0

т.е. координату Yc объекта.

Коды, соответствующие величинам Хс, YC поступают соответственно с выходов блоков 20, 21 на соответственно второй и третий выходы устройства.

Формула изобретения Устройство для определения площади KQHTS/РНЫХ изображений, содержащее телевизионный датчик, синхрогенератор, генератор контурных линий, триггер, генератор импульсов, два элемента И, элемент И-НЕ, элемент ИЛИ, три элемента задержки и счетчик, при этом первый выход синхроге- нератора соединен t входом генератора импульсов и входом сброса триггера, а второй вход - с входом телевизионного датчика, выход которого подключен к первому входу генератора контурных линий, а второй вход - к выходу генератора импульсов, выход телевизионного датчика соединен с входом первого элемента задержки и первым входом первого элемента И, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу элемента И-НЕ и выходу элемента ИЛИ, а выход - к счетному входу триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к счетному входу счетчика, выход которого является первым выходом устройства, выход первого элемента задержки соединен с входом второго элемента задержки, первым входом элемента

И-НЕ и первым входом элемента ИЛИ, выход второго элемента задержки подключен к входу третьего элемента задержки и второму входу элемента И, выход третьего элемента задержки соединен с вторым входом

элемента И-НЕ и третьим входом элемента ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет определения координат объекта, в него введены второй и третий счетчики,

два сумматора, два регистра, два блока вычисления частного, четвертый элемент задержки, при этом входы сброса второго счетчика и счетный вход третьего счетчика подключены к первому выходу синхрогенератора, счетный вход второго счетчика соединен с выходом генератора, вход сброса третьего счетчика и управляющие входы блоков вычисления частного подключены к третьему выходу синхрогенератора, первые

входы первого и второго сумматоров соединены с выходами второго и третьего счетчиков соответственно, вторые входы сумматоров - с выходами регистров и первыми информационными входами блоков

вычисления частного соответственно, выходы сумматоров соединены с информационными входами одноименных регистров, управляющие входы которых подключены через четвертый элемент задержки к выходу

первого элемента И, вторые информационные входы блоков вычисления частного соединены с выходом первого счетчика, а выходы являются вторым и третьим выходами устройства соответственно.