Устройство для восстановленияОдНОСВязНОСТи изОбРАжЕНийОб'ЕКТОВ Советский патент 1981 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к телевизяонной технике, а именно к системам автоматического анализа телевизионных изображений, и может быть исполь з 5вано, например, в устройствах для количественного анализа (счета и измерения) форменных элементов крови клеток,порошковых материалов и других объектов. Восстановление односвязности изо ражений объектов предполагает такую операцию, при которой многосвязные изображения объектов с одним или не сколькими отверстиями внут6)И, обусловленными световыми бликамИ| неравномерностью оптической плотности и, другими факторами, преобразуются водносвязные (без от.верстий) изобр жения тех же объектов. Восстановление односвязности является необходимой операцией при автоматическом анализе объектов телевизионными мет ами, позволяющей исключить грубые ошибки в счете и измерении объектов .Известно устройство для восстановления односвязности изображений объектов (устройство формирования модифицированных хорд), которое вхо дит в состав устройства анализа измерений объектов содержащее датчик с блоком нормирования видеосигнала по амплитуде, триггер, логический элемент НЕ-ИЛИ и блок задержки на период строчной развертки. Формирование модифицированных хорд, образующих односвязное изображение .объектов, осуществляется триггером, запусь которого производится нормированным видеосигналом, а сброс - выходным сигналом .элемента НЕ-ИЛИ, на один из входов которого поступает нормированный видео-сигнал, а на другой вход - задержанный блоком задержки на период строки выходной сигнал триггера И . Недостатком этого устройства является Низкая разрешающая способнрсть, обусловленная наличием чрезмерной зоны парализа (тени), которая образуется даже у изображений объектов простых (выпуклых) форм и может привести к слиянию смежных объектов. Известно также устройство для коррекции связности изображений объектов, содержащее телевизионный датчик, соединенный с блоком нормирования видеосигнала по амплитуде, сигнал с выхода которого подан непосредственно через блок задержки на. строку, на входы блоков определения начал и окончаний пауз между импульсами видеосигнала, образующих отверстия в изрбражениях объектов, а также содержит блок управления, триггер и логические элементы И и ИЛИ {2 .. Это устройство образует минималь ную зону парализа, которая имеет место для некоторых объектов сложн формы в области между направленным вниз ответвлениями и конфигурации объектов. Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, которое не позволяет использовать его совместно с телевизионными дат чиками, работающими на вещательном стандарте разложения. Повышение быстродействия устройства приводит к усложнению и резкому увеличению объема устройства. Наиболее близким по технической сущности явпяется устройство восстановления односвязности изображе ний объектов, Содержащее Последова тельно соединенные телевизионный датчик и блок нормирования видеосигнала по.амплитуде, элементы И, элементы HiJ, формирователь импульсо к&льцевые коммутаторы, блоки управления кольцевыми коммутаторами, блоки задержки на период строки, триггеры чередования строк и формирования входного сигнала и логические элементы ИЛИ 3. Одним из недостатков данного устройства является его громоздкость и сложность настройки. Для своей реализации при использовании стандартного (вещательного) телевизионного датчика устройство требует до 400 одновибраторов, настра иваемых индивидуально, и свыше 1000 логических элементов И и ИЛИ. Кроме того, устройство обладает низкой разрешающей способностью, обусловленной сравнительно низкой стабильностью длительности импульсов, генерируемых одновибраторами (1-2% и. более), определяющих величину .задержки сигнала. Из-за неста -бильности времени задержки практически реализуемая разрешающая способность устройства не превышает 50 элементов по строке. Цель изобретения - упрощение устройства, и-повышение разрешающей способности устройства. Цель достигается тем, что в устройство для восстановления одно связности изображений объектов, со держащее последовательно соединенные телевизионный датчик и блок нормирования видеосигнала по ампли туде, элементы И, элементы НЕ и формирователь импульсов, введены формирователь модифицированных хор и селектор связных хорд, входы которого соединены с выходами телевизионного датчика, блока нормирования видеосигнала по амплитуде и первого элемента И, а выход - со входом первого элемента НЕ, вход формирователя модифицированных, хорд соединен с выходом блока нормирования видеосигнала по амплитуде и со входом второго элемента НЕ, а выход - с одним входом третьего элемента И, другой вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ и с одним входом первого элемента И, а выход через формирователь импульсов соединен с другим входом первого элемента И. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для восстановления односвязности изображений объектов; на фиг. 2 - диаграммы,поясняющие принцип работы устройства. Устройство для восстановления односв-язности изображений объектов содержит телевизионный датчик 1, блок 2 нормирования видеосигнала по амплитуде, формирователь 3 модифицированных хорд, элементы И 4 - 6, формирователь 7 импульсов, например, дифференцирующую цепь и ограничитель по амплитуде, селектор 8 связных хорд, элементы НЕ 9 и 10. Устройство работает следующим образом. Импульсы видеосигнала, возникающие в процессе сканирования изображения объекта на выходе телевизионного датчика 1 (фиг. 1), нормируются по амплитуде в блоке 2 нормирования. Нормированные импульсы исходного сигнала, образующие многосвязное (с отверстием внутри) изображение объекта (показаны утолщенными линиями на фиг. 2 а), поступают на формирователь 3 модифицированных хорд, с вы-хода которого снимается модифицированныйсигнал (пунктирные лин.ии на фиг. 2а ) , образующий односвязное (без отверстия) изображение того же объекта и одновременно создающий зону парализа (ень) . Модифицированный сигнал поступает на один из входов элемента И 4, на другой вход которого в:качестве вычитающего сигнала подается исходный нормированный сигнал с выхода блока 2 нормирования, инвертированный, элементом НЕЮ. На выходе элемента И 4 вйделяется сигнал добавки (утолщенные линии на фиг. 2 б ) , т.е. та часть модифицированногосигнала, которая -добавляется -к исходному в, процессе восстановления односвязности в формирователе 3 модифицированных хорд.. Сигнал добавки поступает в формирователь 7 импульсов, на выходе которого образуются короткие импульсы, соответствующие моментам окончания (задним фронтам) импульсов сигнала добавки.

Из рассмотрения фиг. 2б , где пунктирной линией нанесены контуры объекта, видно, что задние фронты импульсов сигнала добавки, образующего полезную часть зоны парализа, расположенную в пределах отверстия в изображении объекта (эта часть 4оны парализа ликвидирует отверстие 6 изображении объекта, устраняя тем многосвязность), совпадают с импульсами исходного нормированного сигнала, В равной мере это относитс и к задним фронтам импульсов сигнал добавки, образующих относительно полезную зону парализа, расположенную между ответвлениями объекта (эт часть зоны парализа способствует устранению разрывов в изображении объектов, что в ряде случаев необхо димо для восстановления исходной кофигурации их). В то же время задние фронты импульсов сигнала добавки, Образующих вредную зону парализа, не имеют совпадения с исходным сигналом (открыты на концах). Поэтому на выход элемента И 5, на первый вход которого подаются задние фронт сигнала добавки, а на второй вход в качестве запрещающего - исходный нормированный сигнал, инвертированный элементом НЕ 10, проходят тольк те импульсы задних фронтов сигнала добавки, которые образуют вредную зону парализа (показаны на фиг. кружками).

Эти короткие импульсы с выхода элемента И 5 поступают в качестве командных сигналов на первый вход селектора 8 связных хорд, на и третий входы которого подаются соответственно исходный нормированный сигнал и сигнал синхронизации (синхроимпульсы строк) от телевизионного датчика 1, необходимые для работы селектора.

На выходе селектора 8 связных хорд, в соответствии с алгоритмом его работы, выделяется совокупность импульсов, связанных между собой взаимным совпадением на каждых двух смежных строках развертки, в рассматриваемом случае - сигнал, образую1 й вредную зону парализа. Этот выделенный сигнал, инеертированный элементом НЕ 9, поступает в качестве вычитающего на один из входов элемента И 6, на другой вход которого подается модифицироваанЫй с выхода формирователя 3 модифицированных хорд. На выходе элемэнта И б (на выходе устройства) формируется сигнал (утолщенные ли НИИ .на фиг. 2б ), образующий односвязное изображение объекта с минимальной зоной парализа.

Следует отметить, что, если друго объект частично или полностью попадает в зону парализа, образован,ную модифицированным сигналом рассматриваемого объекта, слияние двух объектов не происходит, поскольку для работы селектора 8 связных хорд достаточно иметь хотя бы один задний фронт (командный импульс), чтобы выделить всю совокупность взаимосвязанных импульсов, образующих вредную зону парализа, в том числе и тех, задние фронты которых совпадают с ИСХОДНЫ - нормированным сигналом другого объекта.

Таким образом, введение формирователя модифицированных хорд и селектора связных хорд с одновременным изменением связей между элементами позволяет упростить известное устройство за счет сокращения количества формирователей импульсов (с четырех до одного) и за счет использования двух блоков задержки на строку (один из них входит в состав формирователя модифицированных хорд, другой - в состав селектора связных хорд) вместо четырех. Кроме того, поскольку блоки задержки, используемые в предлагаемом устройстве, не требуют применения одновибраторов и могут быть построены на любых элементах, обеспечивающих требуемые задержку и быстродействие (например, с использованием ультразвуковой линии задержки, регистров сдвига и т.п.), оказалось возможным исключить громоздкие кольцевые коммутаторы, блоки управления кольцевыми коммутаторами и большое количество логических элементов И и ИЛИ, обслуживающих одновибраторы, что, помимо значительного сокращения объема, позволяет повысить разрешающую способность предлагаемого устройства по сравнению с известным, в котором разрешающая способность ограничена недостаточной стабильностью длительности импульсов, формируемых одновибратором.

Использование предлагаемого устройства в аппаратуре для количественного анализа объектов позволяет повысить точность счета и изменения геометрических параметров объектов.

Экспериментальная проверка, проведенная на предприятии, показала, что при использовании предлагаемого устройства вместо известного разрешающая способность увеличивается в 2-2,5 раза за счет чего погрешность счета объектов уменьшается с 8-10 до 3-4%. По объему предлагаемое устройство оставляет не более 10% от объема, занимаемого известным, просто -в настройке и надежно в эксплуатации.

Формула изобретения

Устройство для восстановления односвязности изображений объектов.

содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик,, и блок нормирования видеосигнала по амплитуде, элементы И, элементы НЕ и формирователь импульсов, отличающееся тем, что, С:целью. упрощения и повышения разрешающей способности устройства, оно содёр-. жит формирователь модифицированных хорд и селектор связных хорд, входы которого соединены с выходами телевизионного датчика, блока нормирования видеосигнала по амплитуде и первого элемента И, а выход - со входом первого элемента НЕ, вход формирователя модифицированных хорд соединен с выходом блока нормирования видеосигнала по амплитуде и со входом элемента НЕ, а выход - с одним входом третьего элемента И, другой вход.

которого соединен с выходом первого элемента НЕ, и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ и с входом первого элемента И, а выход через формирователь импульсов соединен с другим входом первого элемента И,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Великобритании № 1264807, кл. G 4 D , опублик. 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 450203, кл. G 06 К 11/00, 1972.

3.Ситовенко В.А. Восстановление 5 односвязности изображений фигур при

сканировании.-Автоматика и вычислительная техника , Рига, 1973, № 3 (прототип).