Телевизионный селектор движущихся объектов Советский патент 1984 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к ности средств связи и может быть использовано при построении телеви.зионных устройств для выделения изображений движущихся объектов и анализа характеристик подвижности объектов, например, в телевизионных микроанализаторэх для поиска биологически активных веществ. Известно устройство для селекции движущихся объектов,содержащее передающую телевизионную камеру,соеда ненную с блоком формирования видеос нала, а также запоминающий блок,под ключенный к выходу видеоусилителя, усилитель считывания,соединенный с и 1ходом зaпo мнaющeгo блока, и вычи кщий блок, у которого первый вход соединен с выходом усилителя считыв ния, второй вход - с выходом видео усилителя, а выход подкдгочен к вхо- ду видеоконтропьного блока 3. Недостатком этого устройства является низкая достоверность в определении количества подвижных объектов, вызванная возможностью появле ния ЛОЖН131Х сигналов (т.е. сигналов от неподвижных объектов) из-за неполной взаимной компенсации сигнало двух сопоставляемых кадров вследствие неидеитичности искажений, вносимых существенно различныьм электрическиг4и цепями, которые проходят сигиапы текущего и предшествующего Кадров развертки. Известен также телевизионный селектор движущихся объектов,содержаиснй переедающую телевизиониую ка- меру, соединенную с блоком формирования видеосигнала, а также запоминающий блок, через усщштель считывания соединенный с регистриру ющим узлом, включающим в себя видео контрольный блок. К выходу блока форънрования видеосигнала подключены коммутатор и фазоинвертор, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, подключенного к запо1 «н иощему блоку 12 Ц. В данном телевизионном селекторе движущихся объектов выходной сигнал формируется путем сопоставле ния задержанного запоминающим блоком на один Hjni несколько кадров сигнала с инвертированным текущим (незадержанным) сигналом. При этом сигналы от неподвижных объектов взаимно компенсируются, а на вход видеоконтрольного блока проходат разностный сигнал, образующийся в результате смещения изображения движущихся объектов за время между двумя сопоставляемыми кадрами развертки. Недостатком данного телевизионного селектора движущихся объектов является также недостаточная достоверность в определении числа движущихся объектов, вызванная координатными и амплитудными искажениями видеосигнала в запоминающих ЭЛТ,обуславливающими высокий уровень помех. Наиболее близким по технической су1чности и достигаемому положитель ному эффекту к предлагаемому изоб- ретеиию является телевизионный селектор движущихся. объектов,содержащий, передающую телевизионную камеру, выход которой через последовательно соединенные формирователь видеосигнала и бинарный квантователь соединен с входом первого логического элемента И и с входом блока памяти, выход которого через фазоинвертор подключен к второму входу первого логического элемента.И, а также содержащий блок управления памятью и Iвидеоконтрольный блок,синхронизатор С 33. Использование в указанном известном устройстве ЦИ4ФОВОЙ памяти с предварительной щ)остранственной (временной) и амплитудной даскретизацией видеосигнала повышает вероятность щ авильной селекции видео-, сигналов от движущихся объектов. Однако данный телеш1зионный селектор двиЖУЩ1ХСЯ объектов также имеет низ- кую достоверность в огфеделении числа движущихся объектов, вызванную ошибок при селекции двиЖУ1ЦИХСЯ объектов сложной конфигурации. Эти ошибки обусловлены тем,что разностный сигнал, в зависимости от конфигурации,ориентацШ и направления движения объектов сложной формы, может образовывать различное количество раздельных изображений от сцного движущегося объекта. Указанный недостаток приводит к недопустиьшм оЩибкам в определении степени подвижности объектов, которая является одной из важнейших характеристик, например при оценке эффективности воздействия химических соединений на живые организмы. Цель изобретения - повышение достоверности определения числа движущннся объектов за счет повышения точн(}сти селекции изображений объектов сложной конфигурации, Для достижения указанной цели в телевизионный селектор движущихся объектов, содержащий передающую телевизионную камеру,выкод которой через последбвательно соединенные формирователь видеосигнала и би- нарный квантователь соединен с перв входом первого логического элемента И и с входом блока памяти,выход которого через фазоинвертор под ключен к второму входу первого логического элемента ..И,видеоконт- рольный блок, дополнительно введены блок задержки сигнала на одну строку, второй логический элемент .И, селектор импульсов по длительности и селектор видеосигналов маркиро ванных изображений, при этом выход первого логического элемента Ч соед нен с первым входом второго логиче ского элемента И и с входом блока з держки сигнала на одну строку,выход которого подключен к второму входу второго логического элемента И,выхо которого через селектор импульсов по длительности соединен с маркерны входом селектора видеосигналов марк рованш 1х изображений, сигнальный вход которого- подключен к выкоду би нарного квантователя, а йлход селектора видеосигналов маркированных изображений coejiwHeH с сигнальным входом видеоконтрольного блока. На 4ьг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства. Телевизионный селектор движущихся объектов содержит передающую тел визионную камеру 1, формирователь 2 видеосигнала, бинарный квантователь 3, первый логический элемент АИ, блок 5 памяти, фазоинвертор 6, ви-, деоконтрольный блок 7, блок 8 задержки сигнала на одну строку, второй логический элемент 9 И,селектор Ю импульсов по длительности,се лектор 11 видеосигналов маркированн изображений. Предложенный телевизионный селек тор движущихся объектов работает еледующим образом. Во время развертки первого кадра (от момента включения устройства или от момента поступления соответствующего командного сигнала) видеосигнал, поступающий с выхода передающей, телевизионной камеры 1,усиливается и Формируется формирователем 2 видеосигнала, а затем поступает на бинарный квантователь 3, -де преобразуется в двухуровневый (квгщтовый) сигнал, в котором наличие сигнала, т.е. пересечение изображения объекта сканирующим лучем соответствует ,например,уровню I, а отсутствие сигнала, т.е. прохоящение сканирующего луча в промежутках между изображениями объектов уровню О. С выхода бинарного квантователя 3 квантованный сигнал (показан на 4мг.2а утол1ценными линиям) поступает на вход блока 5 памяти, в кото-, ром он в пределах .всего растра запоминается иа заданное время (один или целое число кадров). Одновременно квантованной сигнал подается на первый вход первого логического элемента 4 И, поскольку во время развертки первого кадра сигнал на выходе блока 5 памяти отсутствует (т.е. на его выходе имеет место уровень О), то,благодаря фазоинвертора 6, на втором входе первого логического элемента 4 И в это время действует разрешакщий потенциал - уровень 1 и, следовательно, сигнал на выходе первого (логического элемента 4 И повторяет исходный сигнал поступающий с выхода бинарного квантователя 3. Этот сигнал с .выхода первого логического элемента 4 И подается на гюрвый вход второго логического эле- мента 9 И, на второй вход которого поступает тот же сигнал, но задержанный блоком 8 задержки сигнала на одну строку (смещенный на строку вниз). На выходе второго логического элемента 9 И форьдаруется сигнал совпадения (показан на 4иг,2а в виде прямоугольников). , соответствующий исходному изображению объектов, укороченному по вертикали на одну строку. Сигнал совладения поступает далее иа селектор 10 импульсов по длительности, в котором каждый из нмпулвсов укорачивается по переднему фронту на один элемент разложения. На выходе селектора 10 импульсов JIO длительности формируется сигнал

(показан на фиг.2а заштрихованными прямоугольниками), совпада ощий во времени с исходным квантованным сигналом.

Этот сигнал поступает на маркерный вход селектора 11 видеосигналов маркированных изображений, на сигнальный вход которого подается квантованный сигнал исходного изображения с выхода бинарного квантователя 3.

Принцип действия селектора видеосигналов маркированных изображений заклятчается в том,что,если на его сигнальном входе действует совокупность квантованных импульсов видеоа1гнапа, имеимцих полное или частичное перекрытие во времени (со падение) на смежных строках развертки и создающих, таким образом, сплошное (без разрывов) изображение объекта, а на маркерный вход поступает сигнал совпадакшщй во времени хотл бы с одним из импульсов, действунщих на сигнальном входе, то на выход селектора 11 видесигналов маркированных изображенийv проходит (с задержкой на строку ) совокупность действукпщх на его сигнальном входе импульсов, начиная с того из них, с которым совпадает маркерный сигнал, и далее на всех последующих (расположенных ниже по кадру) строках развертки вплоть до. окончания объекта, независимо от налиния или отсутствия маркерного синала на последующих строках развертки.

Таким образом, во время развертки первого кадра выходной сигнал системы, т.е. сигнал на выходе селектора 11 видеосигналов маркированных изображений (показан на фиг.2а штрихпунктирными линиями) практически соответствует исходному. На выходе устройства формируется сигнал, образующий изображение всех объектов,как подвижных, так и неподвижных, исключая объекты, размеры которых мене одного элемента по строке и (или) одной строки по каду, поскольку для этих объектов,наличие которых может быть вызвано шумами и другими флюктуа11;ионными процессами,маркерный сигнал (заштрихованные прямоугольники на 451г.2а) отсутствует.

Таким образом, но время развертки первого кадра (ч в случае,если устанокпенное время запоминания бло-ка 5 памяти составляет N кадров, то и во время развертки всех кадров, предшествукших N+1-му) селекция двиЖУ1ЦХИСЯ объектов не производится. Система начинает работать (т.е. осуществлять селекцию изображений движущихся объектов) с N+1-го кадра развертки, как и любое другое из известных устройств аналогичного назначения.

В дальнейшем первый кадр развертки будем называть предшествуотщим кадром, а N+1-ый кадр (где N - количество кадров, соответствующее установленному времени запошнания Т запоминающего устройства) текущим кадром.

Во время ра звертки следующего (Nfl-orci, т.е. текущего)кадра на выходе блока 5 памяти появляется сигнал, соответствующий предшествующему (первому) кадру. К этому времени движущийся (левый на фиг.2) объект,переместившись, например, вверх за время Т между двумя сопоставляе1Ф114и кадрами, займет новое положение, показанное на фиг,26 и 2в ТОНКОЙ пунктирной линией. Квантованные импульсы видеосигнала, соответствукхцие рассматриваемому текущему кадру . (показаны на г.2б утолщeнffia в пунктирныгШ линиями), поступают на сигнальный вход селектора 11 видеосигналов маркированных изображений и одновременно - на вход блока 5 памяти и на первый вход первого логического элемента 4 И.На второй нхрд первого логического элемента Л И с выхода блока 5 памяти через фазоинвертор 6 подаются в это время квантованные импульсы видеосигнала предшествукмдего кадра (утолщенные линии на 4иг.2б), но в обратной полярности, благодаря чему на выходе первого ло1гического элемента 4 И формируется разностный сигнал,показанный на фиг.2в утолщенными линиями. Очевидно, что для неподвижного (правого на 4иг.2)объекта разностнь сигнал отсутствует, поскольку для него имеет место полное совпадение сигнала текущего кадра с инвертированным сигналом предшествукщего кадра, которые взаимно компенсируют друг друга.

Разностньп1 сигнал (утолщенные линии на фиг.2в), снимаемый с выхода первого логического элемента 4 И, укорачивается по вертикали на одну строку и по горизонтали на один элем4 нт разложения с помощью двумерного пространственного фильтра, образованного блоком 8 задержки сигнала на одну строку.вторым логическим элементом 9 И и селектрром 10 импульсов по дпительности и в качестве маркерного сигнала (показан заштрихованными прямоугольниками на фиг.2в и 2г) подается на маркерный вход селектора 1I вилеосигналов маркированных изображений. Поскольку в это время на сигнальном входе селектора 11 видеосигнаП.ОВ маркированных изображений действует квантованный сигнал текущего кадра, то,в соответствии с указанным ранее принципом работы данного селектора, на его выходе образуется совокупность импульсов (показаны штрих-пунктирными линиями на фиг.2г) формирующих единовременное изображение, . соответствуюптее пвижущему.ся (левому на 4иг.2) объекту, которое можно наблюдать на экране видеоконтрольного блока 7.

Таким образом,предлагаемое устройство, на выходе которого благодаря применению селектора 11 видеосигналов маркированных изображений, на маркерный вход которого подается филбтрдванный разностный сигнал, всегда образуетсяединственное изображение дпя каждого движущегося объекта независимо от его конфигурации, ориентации и направления движения, позволяет повысить точность определения количества движущихся объектов по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения .

Использование предлагаемого устройства при построении телевизионного микроанализатора для поиска биологически активных веществ позволит за счет повышения точности определения количества движущихся объектов повысить точность определения характеристик подвижности объектов и в конечном счете - точность оценки эффективности воздействия химических соединений на живые opfaнизмы, что является важной и актуальной народнохозяйственной задачей в области защиты окружающей среды.

ТЕЛЕЫ13ИОННЫЙ СЕЛЕКТОР ДШОКУЩИХСЯ ОБЬЕКГОВ, содержащий передающую телевизионную камеру, вы ход которой через последовательно соединенные формир эватель видеоси нала и бинарный квантователь соединен с первым входом первого лог ского элемента Лис входом блока мяти, выход которого через фазоин вертор подключен к второму входу вого логического элемента И,ш1део контрольный блок,о т л и ч а ю щ с я тем,что, ,с целью повышения Достоверности определения числа движущихся объектов за счет повышения точности селекции изображений объектов сложной конфигураьщи,введены блок задержки сигнала на одну строку,второй логический элемент И,селектор импульсов по длительности и селектор видеосигналов маркированных изображений, при этом выход первого логического элемента И соединен с первым входом второго логического эле-, мента И и с входом задержки сигнала на одну строку, выход которогоподютючен к второму входу второго логического элемента И, нлход которого через селектор импульсов по длительности соединен с маркерным входом селектора видеосигналов-маркированных изображений, сигнальный вход которого подключен к выходу бинарного квантователя, а выход селектора видеосигналов маркированных изображений соединен с сигнальным входом видеоконтрольного блока.