Устройство выделения контурных изображений Советский патент 1979 года по МПК G01B9/08 

(54) УСТРОЙСТВО ВЫДЕЛЕНИЯ КОНТУРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ , туго диафрагму, расположенную перёд фотокатодом приемника излучения. Вы ход приемника излучения этого устройства соединен с первым входом сумматора и со входом фильтра. Выход фильтра подключен через инвертор ко второму входу сумматора, вых которого соединен с пороговым элементом. При развертке исследуемого изобр жения сканирующая диафрагма последо вательно проходит по его полю. Световой поток, проходящий через .диафрагму на приемник излучения, пропор ционален яркости участка изображени вьщеленного сканирующей диафрагмой, В момент пересечения сканиругацей диафрагмы с контурной линией изобра жения происходит изменение светового потока, в результате чего формируется световой импульс. Информационный световой импульс преобразуе ся в электрический сигнал и последукяцая задача при выделении контурных изображений заключается в регистрации данного электрического импульса с помощью порогового элемента. В известном устройстве электри-. ческий сигнал проходит через фильтр нижних частот jr на которого .сигнал несет информацию о значении средней яркости исследуемого изображения и не содержит кратковременного (высокочастотного) инфорьГацион ного импульса. Далее этот низкочастотный сигнал инвертируется и посту пает на вход сумматора. На другой вход суьвдатора поступает сигйал, со кёржащиА как низкочастотную составляющую, так и информационный .сигнаг В результате происходит вычетание средней составляющей из напряжения, которое поступает на пороговый элемент. Этим осуществляется уменьшение зависимости амплитуды инфорлшционного сигнала от яркости исследуемого Д1зображения, Однако эта зав симость полностью не устраняется, что приводит к снижению контрастной чувствительности устройства при изменении яркости изображения. Это объясняется тем, что уровень срабатывания порогового элемента устанавливается в зависимости от величины шумовых выбросов, ам плитуда которых определяется в основном структурой, исследуемого изобра жения и зависит йрямо пропорциональ но от яркости изображения, ймплитуда информационного импульса пр порциональна .произведению средней яркости изображения на кон траст контурной.линии. Поэтому при снижении яркости ухудшается контрастная чувствительность вотеле к я информационных сигналов. Действительно, если при максимальной яркости изобраисения Rmox и минималь.ном контрасте контурной линииК уровень срабатывания порогового элемента равен пор .min где tn-. коэффициент пропорциональности, а напряжение информационного сигнала в общем случае равно , то для выполнения условия срабатывания порогового элемента.,. -необходимо, чтобы R-K ;R,,-к.;.Отсюда видно, что при уменьшении яркости R nictn. возможно выделение контурных линий с контрастом ,т,;,у,, т.е. контрастная чувствительность ухудшается. Целью изобретения является повышение контрастной чувствительности выделения контурных изображений. Поставленная цель достигается тем, что в изЬестное устройство, содержащее сканирующий узел, приемник излучения, фильтр, инвертор и пороговый элемент,.,введены источник опорного напряжения, схема сравнения и регулируемый аттенюатор, .Регулируемый аттенюатор данного устройства включен между выходом приемника излучения и первым входом сумматора. При этом выход регулируемого аттенюатора и первый вход сумматора подключены через фильтр .нижних частот к первому входу схемы сравнения, выход которой соединен с управляющим входом регулируемого аттенюатора, Вторсэй вход схемы сравнения подключен, к выходу источника опорного напряжедия, который через инвертор соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к пороговому элементу. Существенность отличий предяоженногс) регистратора от известного состоит в том, что в него введены источник опорного напряжения, схема сравнения и регулируемый аттенюатор, а выход приемника излучения соединен со входом сумматора не непосредственно, как в известном устройстве, а через регулируемый аттенюатор. На чертеже приведена блок-схема предложенного устройства. Устройство содержит блок развертки изображения 1, производящий развертку изображения 2, приемник излучения .3, регулируеглый аттенюатор 4, фильтр 5, схему б сравнения напряжения фильтра 5 с опорным напряжением источника 7, инвертор 8, сумматор 9 и пороговый элемент 10, Особенности устройства заключаютя в следующем. На первый вход схеы сравнения б поступа.ет сигнал с выхода регулируемого аттенюатора 4 через фильтр 5, который пропускает сигнал низких частот, соответтвумцих частотам изменения яркостй изображения 2, ИнформационМни сигнал, как более высокочастотный, не проходит через фильтр 5,

Изменение яркости исследуемого изображения 2 приводит к изменению напряжения на выходе приемника излучения 3 и соответственно на первом входе схемы сравнения б,что вызывает появление сигнала разбаланса на выходе сравнения. Сигнал разбаланса управляет регулируемым аттенюатором 4 таким образом, что на выходе регулируемого аттенюатора 4 поддерживается постоянное среднее (фоновое) напряжение, величина которого равна напряжению иЬточника опорного напряжения 7 незавсимо 6т яркости участка изображения 2, выделяемого в данный момент сканирующей .диафрагмой. Этим осуществляется :автоматическое регулирование коэффициента передачи регулируемого аттенюатора в зависимости от яркости изображения 2, что обеспечивает зависимость уровня информационного сигнала на выходе порогового элемента 10 от изменений яркости изображения. На вход порогового элемента поступает разность двух напряжений - с выхода регулируемого аттенюатора и с источника опорного напряжения, т.к. на вход сумматора 9 опорное напряжение поступает через инвертор 8. Этим устраняемся постоянная составляющая на входе порогового элемента, которая равна напряжению опорного источника, величина которого устанавливается в зависимости от светотехнических условий работы устройства. Амплитуда информационного сигнала

при таком регулировании не зависит от яркости изображения. Поэтому предложенное устройство позволяет поддерживать контрастную чувствительность выделения контурных изображений максимсшьно возможной независимо от изменений яркости исследуемого изображения, т.е. облащает более высокой контрастной чувствительностью по сравнению с известным устройством.

В предложенном устройстве на пороговый элемент поступает информационный сигнал, амплитудакотороroS/c-niR КМ,

где М - коэффициент передачи регулируемого аттёнюа отэа.

Значение М обратно пропорционально средней яркости R исследуемого изображения М

- т

Поэтому условие выполняется при любых значениях яркости изображения U :

V niRKAA-hr..,,-,

и, следовательно, контрастная чувствительность поддерживается максимально возможной.

Результаты проведенных исследований предложенного устройства и иэвестного при выделении контурных лиНИИ с контрастом 0,1 - 0,8 на фоне пространственных помех (мешающих изображений),контраст которых не. превышает 0,07 и изменение яркости изображения на 20 дб представлены

в таблице.

Минимальный Известное 0,1 0,12 Предложенное 0,1 0,1

Сравнение полученных результатов подтверждает преимущество предложенного устройства, т.к. оно обеспечивает практически максимально допустимую контрастную чувствительность выделения контурных линий при изменении средней яркости исследуемого изображения. Предложенное устройство при изменении яркости в 10 раз обладает контрастной чувствитель{ШСтью в 7 раз высшей, чем известное устройство.

Использование предложенного устройства выделения контурных изображений по сравнению с известным имеет значительное преимущество, т.к. существенно повышает контраст50 ную чувствительность выделения контурных линий и надежность обработки информации.

Формула изобретения

55

Устройство выделения контурных изображений, содержащей блок развертки изображения, приемник излучения, фильтр,инвертор|Сумматор и порбговьлй элемент, отличающееся

60 тем, что, с целью повышения контрастной чувствительности, оно содержит источник опорного напряжения, схему сравнения и регулируемый аттенюатор включенный между выходом приемника

65 излучения и первым входом сумматора. контраст выделяемогр контура К i 0,15 0,2 0,4 0,8 . 0,1 0,11 0,12 0,12 причем выход регулируемого аттенюато рл и первый вход сумматора подклю-ген через фильтр к первому.}(:)ду схемы сравнения, выход KCii; t)|l JWсоединен с управляющим входом рех лируемого аттенюатора, а выход источника опорного напряжения соединен со вторым входом схемы сравнения и через.инве-ртор подключен ко второму входу сумматора, выход которого соединен с noporqsHM элементом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 438 1. Кашпук О.А. Инвариантные фотоэлектрические узлы преобразователей графической информации. Сб. Автоматизация проектирования в электро- Техника 1974, вып. 9. с. 137-143. 2. Абакумов В.Г. и др. Повышение надежности телевизионных преобразователей графической информации. Вестник Киевского политехнического института, серия радиоэлектроника, 13, 1976, с. 37,28.