Устройство для обнаружения прямолинейной границы раздела двух разных областей изображения Советский патент 1980 года по МПК G06K9/13 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПРЯМОЛИНЕЙНОЙ

ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ДВУХ РАЗНЫХ ОБЛАСТЕЙ ИЗОБРАЖЕНИЯ Изобретение относится к обпастиав тематики и вычислительной техники и может быть применено для автоматического поиска и распознавания протяженных линейных объектов (трубопроводов, кабельных линий и т.п.) и изображений прямых линий, краев и.гранип на пленочном носителе (треков ядерш.1х частиц, прямых краев объектов, расположен ных на морском дне или Ландшафте, границ раздела областей разных структур на аэро- и космических снимках). Известны устройства для автоматичес кого опознавания прямых линий и граней содержащие оптически связанные объектив, блок развертки изображения, фотоэлектрический преобразователь и электронную схему, формирующую сигнал автоматического обнаружения прямой лиНИИ или края при попадании их .в поле зрения объектива l,(2. Недостатком этих устройств является низкая достоверность распознавания прямолинейной границы раздела двух разных областей изображения на многоградационном фоне. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для обнаружения прямолинейной границы раздела двух разных областей изображения, содержащее оптически связанные объектив, блок развертки изображения, многоэло лентый фотоэлектрический преобразователь и каналы предварительной обработки сигналов, каждый из которых содфжит фильтр верхних частот, вход которого соединение кольцевым элементом многрэлементного фотоэлектрического преобразователя и амплитудный ограничитель, вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот, а выход соединен со входом сумматора, подкйюченного к пороговому элементуЩ. Недостатком этого устройства является низкая достоверность автоматического обнаружения границы раздела двух областей в тех случаях, когда 7 предъявляемое для анализа изображение сушественно неоднородно ij вдоль прямолинейной границы между соседними участками. областей наблюдаете перемена знака перепада яркости. Примером отказа работы устройства-прототипа может служить случай анализа изображения типа шахматной доски, представляющего собой чередующиеся по осям X и У белые и черные поля, на вертикальных стыках которых появляются границы, I , Tt . W раздела областей белое черное. По оси У перепады яркости между сосед1шми областями меняют последовательно знак на противоположный. При сканировании такого изображения в направлении X линейкой светочувствительных элементов, состоящей из набора изо лированных друг от друга ячеек (1, 2, ,4 ...п), на выходе каждой ячейки гюсл фильтрации и ограничения появятся элект рические сигаалы, временные диаграммы которых приведены на фиг. 2. Как видно йадиагрёайй, элёктрйческие импульсы принимают .. 1знак, плюс шш минус В йКйсЙйЬети зт Последовател ьНости пе рехода ячейки с белого поля на черное или с черного на белое. При сложении импульсов от всех каналов на сумма торе получим сигнал близкий к О, т.е. значительно ниже порога срабатывания устройства,- и следовательно, в этом слу чае граница раздела двух разных областей не будет обнаружена. Аналогичные ситуашш могут возникать при анализе фотоснимков , например при поиске границ разнь1х полей (пашня, лес, луг и т. д.).- Целью изобретения является повышен достоверности обнаружения прямолинейно .границы двух разных областей. Эта цель достигается введением в каждый канал предварительной обработк Сишалов известного устройства двухпол пёриодного вьпфямителя, вход которого подключен к выходу фильтра верхних частот, а выход соединен со входом ам литудного ограничителя. На фиг. I приведена функциональная схетла предлагаемого устройства; на фиг.2 - линейка светочувствительных элементов, изображение типа шахматно доски н временные диаграммы. Устройство содержит объектив 1, блок развертки изображения 2, многоэлемв1тный фотоэлектрический преобразователь 3, (кольцевой элемент которог 44 а фиг. 1 и фиг. 2 не показан), фильтры ерхних частот 4, двухполупериодные вырямители 5, амплитудные ограничители 6 умматор 7, пороговый элемент 8 и иникатор 9. Устройство работает следующим бразом. Перемещающаяся в направлении V граница раздела двух областей проецируется объективом 1 на блок развертки изображения 2. В момент пересечения движущейся границей оптической оси устройства и совмещения ее с прямоугольной щелью при вращении последней на выходах преобразователя 3 появятся перепады электрических сигналов. Эти сигаалы поступают йа фильтры верхних частот 4, где подавляется низкочастотная составляющая сигнала, вызванная разной абсолютной яркостью отдельных участков изображения. На выходах фильтров верхних частот образуются импульсы, амплитуда которых определяется величиной и крутизной перепадов электрических сигналов, поступающих на вход, а полярность - знаком соответствующего перепада. После фильтров сигналы поступают на выпрямитель 5, где раанополярные сигналы преобразуются в однрполярные Положительные. Это устраняет влияние знака перепада яркости на границе раздела двух областей на резу;штат обнаружения этой границы. Для устранения влияния на работу устройства абсолютной величины перепада сигнала эти сигналы ограничиваются по минимальномууровню амплитудными ограничителями 6. На выходах амплитудных ограничителей в сигналах присутствует информация только о наличии перепада яркости между соседними элементарными участками изображения. Нормированные по амплитуде сигналы со всех каналов одновременно поступают на сумматор 7. С выхода сумматора сигнал , пропорциональный количеству поступив щих на его входы однополярных импульсов, поступает на пороговый элемент 8. При превышении сигналом выставленного порогового уровня устройство выдает сигнал наличия пряглолинейной границы раздела Двух областей в поле зрения объектива устройства , Этот сигнал приводит к срабатыванию индикатора 9. В реальных условиях поиска границ уровень срабатывания порогового элемента должен устанавливаться, исходя из статистических характеристик обследуемых полей , т.е. граница поиска может быть поражена пространственными помехами, что приводит к пропаданию импульсов в отдельнь1х каналах предварительной обработки сигналов. Предлагай юе устройство по сравнению с прототипом позволяет значительно повысить достоверность обнаружения прямолинейных раздела двух разных областей. Устройство может быть . эффективно использовано при автоматизации процесса обследования больших пло щадей или большого объема фотоматериала для обнаружения контурньтх гаший, изо бражений краев объектов и границ раздёпа областей с разной структурой. Формула изобретения Устройство для обнаружения прямолинейной границы раздела двух разных областей изображения, содержащее оптически связанньте объектив, блок развертки изображения, многоэлементный фотоэлектрический преобразователь и каналы предварительной обработки сигналов, каж |дый из которых содержит фильтр верх«их частот, вход которого соединен с кольцевым элементом многоэлементного фотоэлектрического преобразователя, и амплитудный органичитель, выход которого соединен со в ходом сумматора, подключшного к пороговому элементу , о т л и - чающееся тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения прямолинейной границы двух разных областей оно содержит в каждом канале предварительной обработки сигналов двухполупериодный вьшрямитель, вход которого подключен к выходу фильтра верхних частот, а выход соединен со входом амплитудного ограничителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 336673, кл. G, 06 К 9/13, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 205895, клООб К 9/13,0 05В 7/00, 1966. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2415581/18-24; кл. G Об К 9/13, 1976 (прототип).

X/

%

У7

y////.

/т/тл

flit, г

Y Y V