Устройство для селекции изображений Советский патент 1993 года по МПК G06K9/00 

На основании отсчетов Ci, j формируются отсчеты преобразованного изображения

bi.j-UCij -(2)

t - 1

Причем bi.j будут равны 1 для элементов, которые удовлетворяют уравнению (1 и нулю, если не удовлетворяют. В результате таких преобразований аналоговое изображение преобразуется в бинарное, которому фону и области о окрестности максимума рефлексов будет присвоен уровень логического нуля, а областям рефлексов с высокой скоростью изменения яркости в окрестности рефлекса будет присвоен уровень логической единицы. В зависимости от скорости изменения скорости о окрестности экстремума рефлекса изображение может представлять собой изображения без отверстий, либо содержащее отверстия. Отверстия будут, соответствовать области экстремума. --: Алгоритм селекции объектов, принадлежащих данному классу, включает разбиение объектов и отверстий в них, измерение длины внешнего периметра объектов и отверстий, принадлежащих им, а также площадей как объектов, так и отверстий подробно приведен в описании прототипа.

Местоположение экстремума рефлекса и величина отсчета, соответствующего экстремуму, определяется в результате сравнения отсчетов для областей объектов и отверстий, прмнадлежаа их им, путем последовательного сравнения отсчетов данных областей и нахождение среди них максимального. Таким образом, для каждого рефлекса будет отмечено местонахожде- ние его экстремума .и величина амплитудного уровня.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для селекции изображений; на фиг.2 - структурная схема анализатора; на фиг.З - структурная схема формирователя области градиентов; на фиг.4 - структурная схема селектора экстремума; на фиг.5 - структурная схема блока синхронизации; на фиг.6 - структурная схема блока выдачи; на фиг.7 - схема формирователя.

Устройство для селекции изображений (фиг.1) содержит телевизионный датчик 1, блок синхронизации 2, анализатор 3, коммутатор 4, блок 5 измерения длин контуров, элемент б задержки, схему 7 сравнения, блок 8 селекции контуров, блок 9 формирования кода изображения, блок 10 памяти, дешифратор 11, блок 12 анализа, блок 13 управления, регистр 14, блок 15 суммирования, счетчик 16, элемент 17 НЕ, элемент 18 И, первый коммутатор 19, блок 20 выдачи,

третий коммутатор 21, генератор 22 та кто-, вых импульсов.

Анализатор (фиг.2) содержит аналого- цифровой преобразователь (АЦП) 23, форммрователь 24 области градиентов, элемент 25 И, селектор 26 экстремума.

Формирователь области градиентов (фиг.З) содержит селектор 27, формирователь 28 единичных сигналов, регистр 29,

элемент 30 ИЛИ.

Селектор экстремума (фиг.4) содержит узел 31 зедержки, элемент 32 задержки, элемент 33 НЕ, коммутатор 34, схему сравнения 35, элементы 36 задержки, элемент 37

5 ИЛИ, элемент 38 И, два ОЗУ 39. 40. .

Блок синхронизации (фиг.5) содержит триггер 49, триггер 50, элемент 51 И, элемент 52 зедержки, схему 53 сложений по модулю 2.

0 БЛОК выдачи (фиг.6) содержит коммутатор 54, узел выдачи 55.

Формирователь (фиг.7) содержит два дешифратора 56, 57, триггер 58.

Устройство работает следующим обра5 зом.

При поступлении тактовых импульсов с выхода генератора 22 тактовых импульсов на вход счетчика 41 блока 2 синхронизации, на выходе счетчика 41 формируется после0 довательность кодов, определяющая текущую координату элемента I в строке. Данная последовательность поступает на входы формирователей 43, 44, на выходе которых формируются соответственно строчные

5 синхроимпульсы, длительность которых определяет размер анализирующего окна вдоль строки. С выхода переноса счетчика 41 на вход счетчика 42 поступают импульсы, частота которых равна частоте строчной

0 развертки телевизионного датчика и в п раз ниже тактовой частоты. Последовательность кодов на выходе счетчика 42 определяет текущую координату j строки и поступает на вход формирователей 45, 46,

5 47, на выходе которых формируются соответственно кадровые синхроимпульсы, импульсы, длительность которых определяет размер анализирующего окна поперек строк, и гасящие импульсы. Последователь0 ности кодов с выходов счетчиков 41, 42 через третий вход анализатора 3 на информационный вход ОЗУ 40 селектора 26 экстремума. Синхроимпульсы с выходов формирователей 43, 45 через первый выход

5 блока 2 синхронизации поступают на вход синхронизации телевизионного датчика 1.

Входное изображение в процессе его строчного сканирования телевизионным датчиком 1 поступает с его выхода через первый вход анализатора на вход АЦП 23, с

выходJ которого элементы изображения поел едо

мирофтеля 24 области градиентов на вход селек-ора 27, который предназначен для выделения и временного хранения локальной области размерами, например, 3X3 (та изображения и состоит из после- льно соединенных регистров сдвига.

элеме до ват Он и

его PC

1ательно поступают через вход фореет девять выходов, каждый из которых соответствует элементу изображения из ло; сальной области. С выхода 27 коды элеме нтов изображения текущей локальной области поступают на первый вход формирователя 28 единичных сигналов. На второй вход формирователя 28 с выхода регистра 29 поступает код пороговой величины, который записывается в этот регистр перед на- работы устройства. В формирователе 28 oq ществляется операция в соответствии cypat нением(1) с учетом данных таблицы 1. На вь ходе формирователя 28 формируется код, наличие единицы хотя бы в одном из зрядов свидетельствует о существовании о эласти рефлекса, а нулевой код свиде- тельствует о принадлежности данного элем нта изображения либо фону, либо области экстремума. На выходе элемента 30 ИЛИ будет 1, если хотя бы в одном из раз- рядо, кода, подаваемого с выхода формиро- вателя 28 будет также 1. Таким образом, с первого выхода анализатора 3 на вход элемент; i 6 задержки и вход блока 5 измерения длин контуров поступают отсчеты бинарного изображения в соответствии (2) при наличии разрешающего уровня на втором входе элемента 25 И, который поступает через вторе и вход анализатора 3 с выхода элемента 48 14 во время считывания кода изображения.

Код с выхода АЦП 23 анализатора 3 также поступают через первый вход селектора 26 экстремума, где задерживается на время, равное задержки обработки изображена элементе б задержки и в блоке 9

ния

фор

ирования кода изображения.

Остановка блоков устройства в исходное (юстояние, определение длины контуров, площади, регистрации амплитудного местонахождения экстремума и выдача инфор

ации осуществляется за счет подачи

этом (III...I

импульса на вход Пуск устройства. При счетчик устанавливается в состояние

I), триггер 49 блока 2 синхронизации

переводится в состояние Г. С приходом кадр эвого гасящего импульса с выхода фор- мирсвателя 47 на тактовый вход триггера 50, тзиггер 50, на входы элементов 48, 51 подает разрешающий уровень 1, который сохр шяется на его выходе до прихода следующего кадрового гасящего импульса.

Триггер 49 при этом устанавливается в исходное состояние. Таким образом, на выходе элемента И 48 формируется строб анализирующего окна, на выходе элемента 5 И 51 формируется строб во время действия гасящего импульса, на выходе схемы 53 сложения по модулю 2 формируется импульс длительностью в один такт в момент изменения уровня на выходе триггера 50 от 1 к О

0 и от 0 к 1. Во время считывания кздра с пятого выхода блока 2 синхронизации на вход элемента 18 И подается уровень 0, запрещающий выдачу информации. Во время действия кадрового гасящего синхроим5 пульса с четвертого выхода блока 2 синхронизации на управляющие входы блока 5 измерения длин контуров, блока 8 селекции контуров, блока 15 суммирования подается уровень 1, осуществляя установку данных

0 блоков в исходное состояние. Одновременно уровень 1 поступает на управляющий вход коммутатора 54 через на вход начальной установки блока 20 выдачи, обеспечивая подачу кода (И..11) на управляющий вход

5 узла коммутации, а также на вход начальной установки селектора 26 анализатора 3, обеспечивая подачу тактовых импульсов через элемент 38 И на вход занесения ОЗУ 39, 40, записывая при этом в ОЗУ 39 код.(00...00).

0 За счет запуска блока 13 управления импульсом с шестого выхода блока 2 синхронизации осуществляется перебор всех адресов ОЗУ 39,40селектора 26 экстремума узла 3 анализа и аналогично ОЗУ в блоках 5,

5 8, 15 до тех пор пока код счетчика не будет нулевым.

Определение длины контуров, площади, регистрации амплитудного уровня и местоположения экстремумов осуществляется

0 во время считывания кадра. На первый управляющий вход коммутатора 19 и управляющие входы коммутаторов 4, 21 подается 1, обеспечивая подключение выхода регистра 14 через коммутатор 19 к адресному входу

5 блока 8 селекции контуров, а также подключение к адресному входу блока 5 измерения длины контуров выхода блока 8 селекции контуров и выхода регистра 14 через коммутатор 4, и, кроме того подключение к адрес0 ному входу блока 15 суммирования и блока 23 арифметического, выхода бло.ка 10 памяти и выхода регистра 14 через коммутатор 21. При этом код на адресном входе блока 5 измерения длин контуров определяется ко5 дом номера объекта и кодом номера контура, а код на адресном входе блока 15 суммирования и анализатора 3 определяется кодом номера объекта и кодом номера отверстия. Сигналы с первого выхода блока 5 измерения длин контуров, соответствующие граничным элементам изображения на вход блока 8 селекции контуров. Бинарные сигналы, задержанные на элементе б задержки поступают на второй информационный вход блока 9 формирования кода изобрэже- ния, с выхода блока 9 импульс длительностью в один такт соответствует начальному элементу изображения и поступает на суммирующий вход счетчика 16, увеличивая его год на единицу и код которого определяет текущий номер объекта. Код номера объекта со второго выхода блока 9 поступает на вход регистра 14 и дешифратора 11, на выходе которого будет 1, если код на его входе больше нуля. При этом условии код номера объ- екта заносится в регистр 14, С первого выхода блока 8 селекции контуров на первый адресный вход блока 10 памяти и на вход схемы 7 сравнения поступает код, имеющий одинаковое значение для всех связ- ных элементов. Причем, код элементов, соответствующих внешнему периметру объекта будет (00001), первому внутреннему отверстию (00011) и т.д. На второй адресный вход блока 10 памяти и второй вход схемы 1 сравнения, постоянно подан код (00001),

На выходе блока 12 анализа уровень 1 будет соответствовать для всех элементов объектов, которые охватывает внешний контур, и при поступлении на вход блока 15 суммирования в нем по соответствующей совокупности адресов будет сформирован код, соответствующий площади каждого объекта и площади отверстия, принадлежащего соответствующему объекту.

Во время строба анализирующего окна, поступающего через элемент задержки 32 на управляющий вход коммутатора 34, коды с выхода узла 31 задержки через коммутатор 34 поступает на информационный вход ОЗУ 39 и на один из входов схемы 35 сравнения, на второй вход которой поступает коде выхода ОЗУ 39 больше, чем на выходе. При этом нз выходе элемента 38 И формируется импульс записи, занося код в ОЗУ 39, соответствующий данному уровню и в ОЗУ 40 координаты i и j, соответствующие этому уровню. В конце кадра считывания по соответствующим адресам записаны уровни элементов, соответствующих экстремумам и их координаты.

По завершению считывания кадра устройство переходит в режим выдачи информации. При этом на вход блока 13 управления подается импульс, который обеспечивает перебор кодов счетчика 16 и узла 55 выдачи блока 20 выдачи. С выхода элемента 18 И снимаются импульсы, наличие которых является признаком присутствия информации на выходе устройства. С

выхода коммутатора 21 получаем код, соответствующий коду номера объекта и номера отверстия в нем, с выхода блока 15 суммирования получаем код, соответствующий площади объекта и отверстий, со второго выхода блока 5 измерения длин контуров получаем код, соответствующий внешнему периметру объекта и периметру отверстий, и со второго выхода анализатора 3 получаем информацию о координатах экстремумов рефлексов и их уровне.

Формула изобретения 1. Устройство для селекции изображений, содержащее телевизионный датчик, элемент задержки, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и тактовыми входами блоков формирования кода изображений, управления, выдачи данных, измерения длин контуров, селекции контуров, памяти, анализа, тактовым входом блока суммирования и первым входом элемента И, второй вход которого подключен к входу элемента НЕ, первому управляющему входу первого коммутатора, управляющим входам второго и третьего коммутаторов и первому выходу блока управления, вход сброса которого соединен с выходом счетчика, первым информационным входом первого коммутатора и управляющим входом блока формирования кода, изображений, информационный вход которого подключен к выходу элемента задержки, первый выход -- к входу суммирования счетчика, а,второй выход - к входу дешифратора и информационному входу регистра, управляющий вход которого соединен с выходом дешифратора, управляющим входом блока памяти и информационным входом блока анализа, управляющий вход которого соединен с выходом элемента сравнения и информационным входом блока памяти, первый адресный вход которого подключен к первому информационному входу третьего коммутатора, первому выхо- . ду блока селекции контуров и первому входу элемента сравнения, второй вход которого соединен с первым установочным входом устройства и вторым адресным входом блока памяти, выход которого подключен к первому информационному входу второго коммутатора, второй информационный вход которого соединен с вторым информационным входом третьего коммутатора и первым выходом блока выдачи данных, второй выход которого подключен к вычитающему входу счетчика, управляющий вход - к второму выходу блока управления, а информационный вход - к второму выходу блоха селекции контуров, информационный вход которого подключен к первому выходу блока измерения длин контуров, первый улрав- пяющий вход - к третьим информационным входам второго и третьего коммутаторов и выходу первого коммутатора, а второй управляющий вход - к управляющим входам блока измерения длин контуров и блока суммирования, первый информационный вход которого соединен с оыходом блока анализа, второй информационный вход - с выходом второго коммутатора и первым выходом устройства, а выход является вторым выходом устройства, выход третьего коммутатора подключен к второму управляющему входу блока измерения длин контуров, третий управляющий вход которого является управляющим входом устройства, информационный вход блока измерения длин контуров соединен с информационным входом элемента задержки, а второй выход является третьим выходом устройства, выход регистра подключен к второму информационному входу первого коммутатора, второй управляющий вход которого соединен с выходом элемента НЕ, установочные входы блока суммирования и блока формирования кода изображения являются вторым установочным входом устройства, установочный вход блока анализа является третьим установочным входом устройства, выход элемента И является четвертым выходом устройства, отличающееся тем, что. с целью повышения точности селекции изображений за счет выделения областей рефлексов независимо от их амплитудного уровня и неравномерности фона изображения, в него введены блок синхронизации и анализатор, информационный вход которого соединен с выходом телевизионного датчика, первый и второй синхровходы - с одноименными выходами блока синхронизации, вход начальной установки - с третьим выходом блока синхронизации и

5 0

управляющими входами блока измерения длин контуров, и блока выдачи данных, тактовый вход - с оыходом генератора тактовых импульсов и тактовым входом блока синхронизации, адресный вход - с выходом второго коммутатора, первый выход - с входом элемента задержки, а второй выход является пятым выходом устройства, информационный вход блока синхронизации подключен к входу занесения кода счетчика и является информационным входом устройства, четвертый выход бпока синхронизации подключен к синхронизирующему входу телевизионного датчика, пятый вы- 5 ход- к третьему входу элемента И, а шестой выход - к входу Пуск блока управления.

2. Устройство по п.1. отличающее- с я тем, что анализатор содержит аналого- цифровой преобразователь(АЦП), формирователь области градиентов, элемент И, селектор экстремума, аналоговый вход АЦП является информационным входом анализатора, тактовый вход АЦП является тактовым входом анализатора и подключен к тактовым входам формирователя области градиентов и селектора экстремума, информационный вход которого соединен с выходом АЦП и информационным входом формирователя области градиентов, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого является первым выходом анализатора, а второй вход соединен с входом занесения информации селектора экстремума и является первым синхровходом анализатора, адресный вход селектора экстремума является адресным входом анализатора, вход начальной установки .селектора экстремума является входом начальной установки селектора экстремума является входом начальной установки анализатора, а выход - вторым выходом анализатора.

0

5

0

5

0

&х. afy ft

BxJ+

гз

г&

Ш2

(рие.2

-я

/5

&ш. 1

-

26

fft/y.2 -

ж ъ

8&/Х.

to

ro n r

CO

Ъй упр.

VВход н.у.

. 1-й упр. 8.

Кой ЧМП -f,

ljOO °|Ч|000|

if «.... el|

+

55

з

to. /

Фиг. 6

Фиг. 7