Устройство для распознаванияизОбРАжЕНий Об'ЕКТОВ C ОдНОРОдНОй СТРуКТуРОй Советский патент 1981 года по МПК G06K9/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ С ОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРОЙ

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для распознавания изображений объектов с однородной структурой, например лес, водная поверхность и др.

Известно устройство, реализующее способ распознавания изображений объектов с однородной структурой. Указанный способ состоит в наложении друг на друга двух идентичных изображений распознаваемого объекта и поворота одного из изображений в своей плоскости на угол до 10°. В случае возникновения муаровой картины (имеющей круговую форму) принимается решение о принадлежности объекта к объектам, имеющим однородн-ую структуру 1.

Известны устройства для распознавания изображений, содержащие источник света, оптическую систему, телевизионный датчик и блок обработки информации 2.

Указанные устройства не обеспечивают выполнение операций по описанному выще способу.

Известно устройство для распознавания изображений, которое является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, представляющее собой оптический коррелятор, состоящее из оптической системы проецирования изображения и фотоприемника (телевизионного датчика - виДикона, связанного с блоком управления), причем оптическая система содержит расположенные последовательно на одной оси: осветитель, состоящий из источника света и линзы, два изображения и интегрирующую линзу 3.

Недостаток известного устройства заключается в низком быстродействии при распознавании изображений объектов с однородной структурой, для которых процесс поиска и совмещения одноименных участков должен выполняться предв арительно человеком.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее оптическую систему проецирования изображения,

5 телевизионный датчик, связанный с блоком управления, введены коммутатор, элемент задержки, схема сравнения, а оптическая система проецирования изображения содержит первый осветитель, второй осветитель, транспарант с входным изображением, первый отражательный элемент, второй отражательный элемент, первый узел колебания, датчик узла наклона отражательного элемента, призму Дове; второй узел колебания, датчик угла поворота, первый осветитель оптически связан с телевизионным датчиком через транспарант с входным изображением и первый отражательный элемент, второй осветитель оптически связан с телевизионным датчиком через транспарант с входным изображением, второй отражательный элемент и призму Дове, призма Дове связана с первым узлом колебания и датчиком угла поворота, выход которого соединен с одним из входов блока управления, первый отражательный элемент связан со вторым узлом колебания и датчиком угла наклона отражательного элемента, выход которого подключен к одному из входов коммутатора, выход телевизионного датчика соединен с другим входом коммутатора, один выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, а другой через элемент задержки - со вторым входом схемы сравнения. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для расцознавания, на фиг. 2 и 3 приведены рисунки, иллюстрирующее свойства муаровой картины изображений обектов с однородной структурой. Указанное устройство содержит: оСветители 1 и 2, транспарант с входным изображением - фотоизображение 3, отражательные элементы в виде плоских зеркал (второго и первого) 4 и 5, узел 6 колебания (второй), датчик 7 угла наклона (зеркала). призму 8 Дове, узел 9 колебания (первый), датчик 10 угла поворота (призмы),, телевизионный датчик 11, блок 12 управления (телевизионным датчиком), коммутатор 13, элемент 14 задержки, схему 15 сравнения, регистрирующий блок 16. Перечисленные блоки и элементы соединены следующим образом. Оптическая система предлагаемого устройства состоит из двух тождественных по конструкции каналов, один из которых содержит осветитель 1 и зеркало 5, а другой - осветитель 2 и зеркало 4, причем плоскость каждого зеркала перпендикулярна плоскости телевизионного датчика 11 и плоскости фотоизображения 3, которое расположено между осветителями и зеркалами. Оптические оси осветителей скрещены между собой и каждая из них составляет одинаковый угол с перпендикуляром к плоскости фотоизображения. В одном из каналов оптической систе мы, содержащем неподвижное зеркало 4, расположена призма 8 Дове, связанная с узлом 9 колебания и датчиком 10 угла поворота, выход которого соединен с одним из входов блока управлениятелевизионным датчиком 12. Плоское зеркало 5 связано с узлом б колебания и датчиком 7 его угла наклона. Выход датчика 7 соединен с одним из входов коммутатора 13. Выход телевизионного датчика 11 соединен с одним из входов коммутатора 13, два выхода которого соединены с соответствующими входами схемы 15 сравнения, причем один из указанных выходов присоединен через элемент 14 задержки, а выход схемы 15 сравнения соединен со входом регистрирующего блока 16. Каждый из осветителей представляет собой одновременно и коллектор. В качестве телевизионного датчика 12 может быть использован видикон. Конструктивное исполнение блоков 6 и 9, датчиков 7 и 10, узлов 13- 15, блока 16 определяется их функциональным назначением и различными известными техническими средствами. Оптическая система предлагаемого устройства позволяет получить на экране телевизионного датчика два изображения одного и того же участка фотоснимка, наложенные друг на друга, причем одно из изображений поворачивается призмой 8 на угол до 10°. Поскольку оптимальный угол разворота изображений зависит от их структуры и лежит в пределах 1 - 10°, призма 8 приводится в колебательное движение узлом 9 вокруг оси, параллельной ее основанию, с амплитудой 10°. Это позволяет анализировать изображения с любой степенью однородности. В основе принципа действия предлагаемого устройства лежит также следующий экспериментальный факт: при сдвиге одного из наложенных изображений в горизонтальном направлении муаровая картина перемещается в вертикальном направлении. На фиг. 2 и 3 приведены рисунки, иллюстрирующие это свойство муаровой картины. Оно характерно только для муарового эффекта и использовано для его обнаружения. При сканировании наложенных изображений по двум строкам I - II и III -IV (фиг. 3), соответствующие видеосигналы будут одинаковы только при наличии муаровой картины. В этом случае они отличаются также симметрией относительно середины строки сканирования (центра муаровой картины, совпадающего с точкой разворота изображений). Изложенный метод обнаружения муаровой картины реализован в предлагаемом устройстве с помощью следующих средств. Смещение одного из изображений осуществляется колебательными движениями зеркала, подается в блок управления телевизионным датчиком 12, где используется для перемещения сканирующего луча телевизионного датчика в то место, куда перемещается муаровая картина. Кроме того, этот сигнал осуществляет переключение коммутатора. Скгнал с датчика 7 угла наклона зеркала 5 подается в блок 12 управления, где используется для изменения длины строки сканирования изображений телевизионным датчиком 11. Это позволяет повысить быстродействие устройства за счет уменьщения объема сканирования и точность сранения видеосигналов за. счет сравнения сигналов. соответствующих только диаметрам возникающих муаровых картин. Частота сканирования изображений должна быть на 1 -2 порядка выще частоты колебаний призмы 8. Предлагаемое устройство работает следующим образом. На экране телевизионного датчика 11 оптической системой формируются два наложенных друг на друга идентичных изображения, причем одно из них совершает развороты в своей плоскости, вызванные колебанием призмы 8, а другое совершает возвратно-поступательное движение в горизонтальном (или вертикальном) направлении под действием зеркала 5. Телевизионный датчик 11, управляемый блоком 12, сканирует наложенные изображения последовательно по двум параллельным строкам. Сигналы, соответствующие двум строкам сканирования, поступают через коммутатор 13 в схему 15 сравнения, причем сигнал с первой строки задерживает элемент 14 задержки. Схема 15 сравнения сравнивает поступившие сигналы и при их равенстве (что имеет место при наличии муаровых картин) выдает сигнал на блок 16 регистрации. Задача поиска и распознавания объектов с однородной структурой изображения на всей площади снимка может быть решена путем его последовательных перемещений в вертикальном и горизонтальном направлениях. Техническая эффективность предлагаемого устройства заключается в ускорении процесса распознавания и поиска изображений объектов с однородной структурой. Формула изобретения Устройство для распознавания изображений объектов с однородной структурой, содержащее оптическую систему проецирования изображения, телевизионньш датчик, связанный с блоком управления, отличающееся Тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит коммутатор, элемент задержки, схему сравнения, а оптическая система проецирования изображения содержит первый осветитель, второй осветитель, транспарант с входным изображением, первый отражательный элемент, второй отражательный элемент, первый узел колебания, датчик угла наклона отражательного элемента, призму Дове,второй узел колебания, датчик угла поворота, первый осветитель оптически связан с телевизионным датчиком через транспарант с входным изображением и первый отражательный элемент, второй осветитель оптически связан с телевизионным датчиком через транспарант с входным изображением, второй отражательный элемент и призму Дове, призма Дове связана с первым узлом колебания и датчиком угла поворота, выход которого соединен с одним из входов блока управления, первый отражательный элемент связан со вторым узлом колебания и датчиком угла наклона отражательного элемента, выход которого подключен к одному из входов блока управления и к одному из входов коммутатора, выход телевизионного датчика соединен с другим входом коммутатора, один выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, а другой через элемент задержки - со вторым входом схемы сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2607472/18-24, кл. G 06 К 9/00, 1978. 2.Полоник В. С. Телевизионная автоматика, «Энергия, Л., 1970, с. 5-21. 3.Гудмен Дж. Введение в Фурье оптику. М., «Мир, 1970, с. 212 - 216 (прототип).

Фиг. 2

Фиг.5

Исходное полоя вне нуароВой картины

Чапрабление смещения мдаро&ой картины

НапраВлеие смещеня иьображенив