Устройство для измерения геометрических параметров изображений Советский патент 1979 года по МПК G06K11/00 

1

Изобретение отж сится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для определения геометрических параметров изображений, в частности, для измерения координат центра тяжести оптического изображения в системах передачи и обработки визуальной Ш1формации.

Известны устройства для определения геометрических параметров изображений 1, 2, позволяющие определять площадь, статические моменты и другие параметры изображения и содержащие блоки измерения коорд1даат X и У, генераторы импульсов, триггеры, логические элементы, ключи и элементы задержки.

Недостатками известных устройств являются низкая надежность и точность определения геометрических параметров изображений.

Наиболее близким по технической сущности к предпоже1шому устройству является известное устройство 3, содержащее амплитудный квантователь, генератор тактовых импульсов, подключеш ый ко входу триггера, блоки измерения координат X и У, выходы которьсс соедиHeiUii через ключи с соответствующими выходами.

устройства, коммутаторы, распределители и злемент задержки.

Недостатком известного устройства является низкая точность.

Цепь изобрете1шя - повьпиение точности работы устройства.

Указанная цель достигается в предлагаемом устройстве тем, что оно содержит блоки формирования верхнего и ниж1{его края изображения, блок определен1« цетра тяжести изображения, блок определения гыирины изо1 ажеш1я и последовательно, соещшенные бпок определения половинной площади изображения и блок вы., один из входов которого подключен к выходу первого коммутатора, а выхоя - ко входу элемента задержк1{, соединенного с управляющим входом одного Из ключей, и к первым входам первого распределителя, блока формирдвания BepxHetx) края изображения, ока измерения коордшшты У и второго коммутатора, второй вход которого, первый вход второго рашределителя и вторые входы блока формй рования верхнего края изображения и блока измерения координаты У подключопл ко входу синхронизации устройства, выход амплитудного квантователя соединен с третьим входом блока формирования верхнего края изображения, вторым входом второго распределителя и первыми входами блока формирования нижнего края изображения и блока определения центра тяжести изображения, выходы которого подключены соответственно к первым входам блока определения ширш1Ы изображения, блока определения половинной площади изображения и через третий распределитель - ко второму входу блока определения половинной площади изображения, выход которого соединен с первым входом первого ком..1утатора, второй вход которого и третий вход второго коммутатора подключены к соответствуюидам выходам первого распределителя, другой выход которого соединеи с третвим входом блока определения координаты У, четвертый вход которого, второй вход блока определения половишюй площади изображения и третий вход второго распределитеяя подключены к выходу блока формирования нижнего края изображения; выходы генератора тактовых импульсов и триггера соединены соответственно с тактовыми входами блоков формирования верхнего и нижнего края изображения, блока измерения координаты X, первого распределителя, блоков определения центра тяжести изображения и половинной площади изображения, выход которого подключен ко второму входу первого распределителя, причем выход блока определения центра тяжести изображения соединён с четвертым входом блока формирования верхнего края изображения, вторыми входами блоков формирования нижнего края изображения и определения ширины изображения и первым входом блока измерения координаты X, второй вход которого подключен к выходу второго распределителя. Блок-схема устройства представлена на чертеже. Оно содержит амплитудный квантователь 1, блок 2 формирования верхнего края изображения, блок 3 формировшшя нижнего края изображения, распределитель 4, блок 5 определения центра тяжести изображения, генератор 6 тактовых илтульсов, блок 7 измерения координаты X, блок 8 определения ширины изображения, блок 9 измерения координаты У, блок 10 определения половинной площади изображения, распределитель И, блок 12 вычитания, распределитель 13, триггер 14, коммутатор 15, элемент 16 задержки, первый ключ 17, коммутатор 18, второй ключ 19 и блок 20 вычитания. Устройство работает следующим образом. Исследуемый сигнал, после разложения изображения по строкам кадра, подается на амплитудный квантователь I, с которого сни64 маются видеоимпульсы, содержащие информацию каждой строки изображения объекта. С выхода амплитудного квантователя 1 видеоимпульсы подаются на блок 2 формирования верхнего края изображения, блок 3 формирования ни р1его края изображения, распределитель 4 и блок 5 измерения центра. До поступления импульсов с амплитудного квантователя 1 на вход блока 2 он подсчитывает импульсы поступающие на его вход с генератора 6 тактовых импульсов,в интервале между строчными синхроимпульсами (ССИ). Если на данной строке телевизионного растра изображение отсутствует, то блок 2 обнуляется поступающими на его вход ССИ. Этот процесс продолжается до появления на строке телевизио1шого растра сигнала от изображения объекта, снимаемого с амплитудного квантователя 1. При поступлении импульсов с амплитудного квантователя 1 на вход блока 2 ССИ поступаюцдае на его вход,отключаются. Блок 2 считает импульсы с генератора 6 тактовых импульсов до поступления на вход импульса центра снимаемого с блока измерения центра 5, Который отключает генератор 6. В блок 2 будет записано число, соответствующее центру видеоимпульса, снимаемого с амплитудного квантователя 1 на данной строке телевизионного растра. Так фиксируется центр верхнего края изображения. Видеоимпульсы следующих строк разложения телевизионного растра, снимаемые с амплитудного квантователя 1, дают разрешение на управление ССИ распределителем 4. Распределитель 4 управляет работой i блока 7 измерения координаты X, в котором фиксируются моменты времени/мответстаующие центру видеоимпульсов иа каждой строке разложения изображения, начиная со второй и кончая последней строкой, на которой еще имеется сигнал от изображения объекта. Фиксирование центра на каждой строке изображе1шя осуществляется управляющими импульсами, снимаемыми с блока определения центра 5, который измеряет центры видеоимпульсов, :начиная в. первой и кончая последней строкой разложения изображения объекта. Информация о положении центра на каждой строке разложе1шя изображения объекта хранится блоком 7 измерения координаты X в цифровом виде до последующего считывания. Одновременно импульсы, снимаемые с блока определения центра изображения 5, управляют работой блока формирования нижнего края изображения 3 и блока 8 определения пшрины изображения. Блок 3 представляет собой управляемый накопительный счетчик. Импульсы с амплитудного квантователя 1 дают запрет, а импульсы блока 5 определения центра изображения - разрешение на счет импульсов с генератора 6 тактовых импульсов. Пли

фиксировании нижнего края изображения импульсы с последующей строки разложения телеВИТ1ИОННОГО растра не будут иметь сигнала от изображения объекта. Накопительный счетчик в блоке формирования нижнего края изображения

3переполнится и выдаст сигнал управления на блок 9 измерения координаты У, распределитель

4и блок . определения половинной площади изображения 10.

Блок 9 измерения координаты У считает количество строк разложения от первой строк растра до строки, соответствующей нижнему краю изображения, плюс одна строка. При подаче на блок управляющегоимпульса с блока 3, блок 9 измерения координаты У запоминает коорди- is натуУ, соответствующую номеру строки, не содержащей видеоимпульс, следующий за нижнимкраем контура изображения. Для определения истинных координат центра тяжести и повьщ1ения точности измерения применяется весовая обработка видеосигнала, которая заключается в следующем. После окончания видеоимпульса каждой строки, содержащей информацию об йзображешш объекта, с блока определения центра изображения 5 снимаются управляющие импульсы которые подаются в распределитель 11. С распределителя 11 снимаются импульсы, управляющие работой блока 8 измерения щирины изображения, который измеряет ишрину видеосигнала на каждой строке разложения телевизионного растра и запоминает ее. Причем количество импульсов, записат1ых в блоке 8 измерения щирины изображения f равно половине количества импульсов квантования с амплитудного квантователя 1 на каждой строке растра соответсгветшо. Это делается с целью повьциения точности определения координат центра тяжести проекщш объекта на плоскость и сокращения оборудования. Для этих же целей импульсы квантования с блока определения центра изображе1шя 5 поступают на вход блока определения половинной площади изображения 10. В блоке 10 определения половинной площади изображения записывается число импзотьсов квантования, равное половине площади изображения на всех строках растра, содержащих изображение. При подаче на вход блока 10 управляющего импульса с блока 3 1шформацияо половине площади с блока 10 переписывается в блок вычитания 12. Как только информащя из блока 10 бзщет переписана в блок 12 вычитания, блок 10 вьщает импульс управлершя на выход распределителя 13, с выхода которого снимаются управляющие импульсы с выходной частотой триггера 14 и подаются на вход коммутатора 15. В этот момент через коммутатор 15 информация о щирине изображения объекта на каждой

строке растра из блока определения ширины изображения 8 будет последовательно подаваться на блок вычитания 12. Как только число, соответствующее половине площади изображения в блоке 12 вычитания, будет списано, с его выхода снимается управляющий импульс, поступающий на вход коммутатора 18, блок 2, через злемент 16 задержки на ключ 17, распределитель 13 и блок 9. Этот импульс возвращает блок формирования дагашего края изображения 3 в исходное состояние, запрещает вьщачу управляющих импульсов с распределителя 13, производит частичное считьтание с блока 9 измерения координаты У и через злемент задержки 16 открывает ключ 17, и обеспечивая выдачу координаты У центра тяжести проекции изображения объекта. Этот же импульс через коммутатор 18 проходит на ключ 19 и открывает его. В этот момент число, соответствующее координате X, снимается с блока 7 измерения координаты X и через открытый ключ 19, через блок 20 вычитания выдается как значение коорд1шаты X центра тяжести проекции изображения объекта. В блоке 20 вычитания компенсируется постоянное время задержки, обусловленное работой блока 5 определения це1ггра тяжести изображения. Коммутатор 18 возвращается в исходное состояние ССИ, После этого измеритель готов к обработке видеосигнала, соответствующего другому объекту, Благодаря изложенному выще построению предлагаемого устройства выигрыщ по оборудованию - примерно в 20 раз (при значительном увеличении точности и надежности измерения координат центра тяжести проекции объекта на плоскость). Формула изобретения Устройство для измерения геометрических параметров изображений, содержащее амплитудньш квантователь, генератор тактовых импульдав, подключенный ко входу триггера, блоки измерения координат X и У, выходы которых соединены через ключи с соответствующими выходами устройства, коммзпгаюры, распределители и элемент задержки, отличаю щ€ е с я тем, что, с целью повыщения точности работы устройства, оно содержит блоки формирования верхнего и нижнего края изображения, блок определения центра тяжести изображения, блок определения щирины изображения и последовательно соединенные блок определения половинной площади изображения и блок вычитания. один из входов которого подключен к выходу первого коммутатора, а выход - к входу элемента задержки, соединенного с управляющим входом одного из ключей, и к первым входам

первого распределителя, блока формирования верхнего края изображения, блока измерения координаты У и второго коммутатора, второй вход которого, первый вход вюрого распределитеяя и вторые входы блока формирования верхнего изображения и блока измерения коордкйатыУ пощслючены к входу синхронизации устройства, выход амппитудаого кванто й ас11я соединен с третьим входом блока форми|роваюш верхнего края Изображения, вторым входом второго распределителя и первыми 1входами блока формировання Н1иснего края изображения и блока определения центра тяжести Изображения, вь1ходы которого подключены .еоответстваино к первым входам блока определения ишрины изображения, бнока определения половинной площади изображения и через третий .распределитель - к второму входу блока определшшя палов1шной площади изображения, выход «)торого соедини с первым входом первого колсмутатора, второй вход которого и третий вход второго коммутатора подключены к соответствунидим выходам распределителя, другой выход которого соединен с третьим входом блока определения координаты У, четвертый вход которого, второй вход блока определения половинной площади изображения и третий вход второго распределителя гюдкшочены к выходу блока формирования нижнего края изображения; выхода1 генератора тактовых импульсов и триггера соединены соответственно с тактовыми входами бдоков формирования верхнего и нижнего края изображения, блока координаты X, первого распределителя, блоков определения центра тяжести изображения и половинной площади изображения, выход которого подключен к второму входу первого распределителя, причем выход блока определения центра тяжести изображения соединен с ченвертым входом блока формирования верхнего края изображения, вторыми входами блоков формирования нижнего края изображения и определения ширюш изображения и первым входом блока измерения коо рдинаты X, второй вход которого подключен к выхо; второго распределителя. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1.Авторское свидетельство СССР N« 38828 i кл. G 06 К Н/00,1968.

2.Авторское свидетельство СССР № 423095, ки. G06F 11/08, 1972.

3.Патент Великобритании № 1255653, кл.С4Н, 1971.