Устройство для распознавания прямого края объекта

Устройство для распознавания прямого края объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ПРЯМОГО КРАЯ ОБЪЕКТА по авт.св. № 947882, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности распознавания, устройство допо 1нительно содержит третий квадратор , шестой сумматор, четвертьй .блок вычитания, седьмой и восьмой блоки умножения, а также пороговьш элемент, при этом вход третьего квадратора соединен с выходом первого сумматора, а его выход - с информационным входом шестого сумматора, вход синхронизации и вход сброса которого Соединены с вторым и седьмым выходами блока управления, а его выход - с входом уменьшаемого четвертого блока вычитания, у которого вход первого вычитаемого соединен с выходом восьмого блока умножения, первьй и второй выходы которого соединены с выходами четвертого сумматора и первого блока дел1ения, а вход второго вычитаемого соединен с выходом седьмого блока умножения, первый и второй входы которого соединены с вькодами второго сумматора и второ го блока деления, выход четвертого сл блока вычитания соединен с информационным входом порогового элемента, вход синхронизации которого соединен с пятым входом блока управления, а выход является одним из выходов устройства . ч со оо со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)4 G 06 К 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 947882 (21) 3721446/24-24 (22) 06.01.84 (46) 15.09.85.. Бюл. ¹ 34 (72) В.В.Сергеев, В.М.Павликов и Ю.Н.Харлапенко (53) 681.327 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 847882, кл. С 06 К 9/00, 1983. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ПРЯМОГО КРАЯ ОБЪЕКТА по авт.св. № 947882, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения достоверности распознавания, устройство дополнительно содержит третий квадратор, шестой сумматор, четвертый .блок вычитания, седьмой и восьмой блоки умножения, а также пороговый элемент, при этом вход третьего квадратора соединен с выходом первого сумматора, а его выход — с информа„„SU„„) ) 79391 ционным входом шестого сумматора, вход синхронизации и вход сброса которого соединены с вторым и седьмым выходами блока управления, а его выход — с входом уменьшаемого четвертого блока вычитания, у которого вход первого вычитаемого соединен с выходом восьмого блока умножения, первый и второй выходы которого соединены с выходами четвертого сумматора и первого блока деления, а вход второго вычитаемого соединен с выходом седьмого блока умножения, первый и второй входы которого соединены с выходами второго сумматора и второго блока деления, выход четвертого блока вычитания соединен с информационным входом порогового элемента, вход синхронизации которого соединен с пятым входом блока управления, а выход является одним из выходов устройства.

1179391

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в промышленности, средствах связи при построении зрительных анализаторов роботов. Ь

Цель изобретения — повышение достоверности распознавания прямого края объекта в условиях априорной неопределенности о конфигурации границы объекта посредством оптимальной ап; 10 проксимации криволинейной границы объекта.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, на фиг. 2 — структурная схема блока управления. 5

Устройство содержит телевизионный датчик 1, аналого-цифровой преобразователь 2, элемент И 3, первый сумматор 4, второй блок 5 умножения, второй сумматор 6, пятый блок

7 умножения, первый блок 8 умножения, первый блок 9 вычитания, первый блок

10 деления, блок 11 синхронизации, блок 12 управления, третий сумматор

13, пятый сумматор 14, четвертый сум- 5 матор 15„ третий блок 16 умножения, четвертый блок 17 умножения, шестой блок 18 умножения, второй блок 19 деления, первый квадратор 20, второй блок 21 вычитания, второй квадратор 22, третий блок 23 вычитания, третий квадратор 24, шестой сумматор

25, четвертый блок 26 вычитания, восьмой блок 27 умножения, седьмой блок 28 умножения, пороговый эле- 35 мент 29.

Блок управления 12 (фиг.2) содержит регистр 30 координаты Х, первую схему 31 сравнения, первый триггер

32, третий элемент И 33, первый 40 элемент И 34, второй счетчик 35 ,строчных импульсов, вторую схему 36 сравнения, второй элемент И 37, первый элемент 38 задержки, первый элемент ИЛИ 39, первый счетчик 40 45 строчных импульсов, регистр 41 координаты У, третью схему 42 сравнения, второй триггер 43, второй счетчик 44 тактовых импульсов, четвертую схему 45 сравнения, второй эле- 50 мент 46 задержки, второй элемент

ИПИ 47, третий элемент ИЛИ 48, первый счетчик 49 тактовых импульсов, регистр 50.

Устройство работает следующим об- 55 разом.

Координаты Х и Уи, левого верхнего угла фрагмента, относительно системы координат, связанной с телевизионным растром занесены, соответственно, в регистр 30 координаты Х и регистр 41 координаты У. Размер фрагмента и в растровых элементах занесен в регистр 50. Блок 11 синхронизации вырабатывает основные последовательности синхроимпульсов для работы телевизионного датчика 1 и блока 12 управления ° В свою очередь блок 12 управления, используя данные последовательности, а именно тактовые, строчные, гасящие и кадровые импульсы, формирует для блоков устройства импульсы стробирования, сброса и синхронизации с требуемыми временными соотношениями. В режим начальной готовности устройство пере. ходит по каждому кадровому гасящему импульсу блока 11 синхронизации, при этом сбрасывается содержимое всех сумматоров, устанавливаются в нулевое состояние все счетчики и триггеры. Кадровые гасящие импульсы блока 11 синхронизации подаются на вторые входы первого элемента

ИЛИ 39 и третьего элемента ИЛИ 48.

При этом сигнал с выхода первого элемента ИЛИ 39 идет на установку в нулевое состояние первого триггера

32, на вход сброса счетчика 35, на вход сброса содержимого сумматоров 6, 13, 14, 15 и 25. Сигнал с выхода третьего элемента ИЛИ 48 поступает на вход сброса первого счетчика 49 и через второй элемент ИЛИ 47 — на сброс первого сумматора 4, на установку в нулевое состояние второго триггера 43 и на сброс второго счетчика 44. Первый счетчик 40 сбрасывается непосредственно кадровыми гасящими импульсами блока 11 синхронизации.

В первом сумматоре 4 накапливается сумма У значений сигналов с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 вдоль каждой строки разложения телевизионного растра Х, где Х = 1,2, и в пределах анализируемого фрагмента.

Это выполняется следующим образом.

При равенстве кода сигнала с выхода первого счетчика строчных импульсов 40 с кодом сигнала на выходе регистра 30 на выходе первой схемы 31 сравнения вырабатывается сигнал, который переводит триггер 32 в единичное состояние, при этом сигнал с его выхода будет разрешающим для первого элемента И 34 и третьего

1179391 элемента И 33. Строчные импульсы с выхода блока 11 синхронизации через открытый первый элемент И 34 проходят на первый вход второго счетчика

35 строчных импульсов, на выходе 5 которого будет в двоичном виде код сигнала, соответствующий величине Х, которая последовательно изменяется от 1 до и с частотой строчной развертки. При равенстве кода сигнала 10 на выходе первого счетчика 49 с кодом сигнала на выходе регистра 41 в третьей схеме сравнения 42 вырабатывается импульс, который переводит в единичное состояние триггер 43, 15 сигнал с выхода которого будет разрешающим для третьего элемента И 33.

Третий элемент И 33 выполняет функцию конъюнкции трех сигналов. Поскольку триггер 32 тоже в единичном со- 20 стоянии, т.е. на втором входе третьего элемента И 33 логическая единица, то тактовые импульсы блока 11 синхронизации через третий элемент И 33 проходят на счетный вход второго 25 счетчика 44 тактовых импульсов и на входы стробирования логического элемента И 3 и сумматора 4. При этом сигналы с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 через элемент И 3 про одят на вход сумматора 4. При равенстве кода сигнала с выхода второго счетчика 44 тактовых импульсов с кодом .сигнала на выходе регистра 50 в четвертой схеме 45 сравнения вырабатывается сигнал, который указывает на конец фрагмента по горизонтали. Таким образом, в этот момент времени, соответственно, для Х = 1 в первом сумматоре 4 будет находить- 4О ся накопленный сигнал У„, для Х

2 — сигнал У, и т.д., который за"тем сбрасывается сигналом с выхода второго элемента ИЛИ 47 (этот сигнал образуется по сигналу с выхода 4 четвертой схемы 45 сравнения, задержанному во втором элементе 46 задержки). Сигналом с выхода второго элемента ИЛИ 47 также сбрасывается второй счетчик 44 тактовых импульсов и устанавливается в нулевое состояние второй триггер 43. При этом на первом входе третьего элемента

И 33 логический нуль и тактовые импульсы через него не проходят. Это происходит цо тех пор, пока код сигнала на выходе счетчика 35 не будет равен коду сигнала на выходе регистра 50, т.е. когда Х = n. В этом случае на выходе второй схемы

36 сравнения вырабатывается сигнал, который указывает на конец фрагмента по вертикали. А при совпадении сигналов с выхода схемы 36 сигналом с выхода четвертой схемы 45 сравнения, на выходе второго элемента И 37 появляется сигнал, который указывает на конец фрагмента, т.е. указывает на правый нижний угол анализируемого фрагмента. Этот сигнал после задержки в первом элементе 38 задержки используется для установки устройства в начальное состояние, т.е. он подается на вход первого элемента

ИЛИ 39, а с его выхода — на входы сброса блоков устройства. При этом второй триггер 43 и счетчик 44 устанавливаются в нулевое состояние сигналом с выхода второго элемента

ИЛИ 47, который вырабатывается по сигналу схемы 45 сравнения, задержанному во втором элементе 46 задержки. Следовательно, устройство устанавливается в начальное состояние или по кадровому гасящему импульсу блока 11, или по импульсу конца фрагмента. Эти сигналы собираются по ИЛИ в первом элементе ИЛИ 39.

Первый счетчик тактовых импульсов

49 сбрасывается в нулевое состояние или кадровым гасящим импульсом, или строчным гасящим импульсом. Эти сигналы собираются по ИЛИ в третьем элементе ИЛИ 48. Второй триггер 43, второй счетчик 44 тактовых импульсов и первый сумматор 4 устанавливаются в нулевое состояние или кадровым гасящим, или строчным гасящим,или импульсом конца фрагмента по горизонтали, задержанными во втором элементе 46 задержки. Эти импульсы собираются по ИЛИ в третьем элементе ИЛИ 48 и втором элементе ИЛИ 47. Оценка положения границы объекта в предлагаемом устройстве выражается через параметры К и В прямой регрессии У = КХ + В, которые вычисляются следующим образом, Ъ

Второй блок 5 умножения последовательно выполняет операции перемножения сигналов Х на УХ, где Х = 1, 2,...,n. Эти операции выполняются по сигналу с выхода четвертой схемы 45 сравнения, т.е. по концу суммирования вдоль строки в пределах горизонтального размера фрагмента. Этот сигнал подается на вход синхрониза1179391

X V X х.

К=1 Х=1 ции второго блока 5 умножения с выхода четвертой схемы 45 сравнения °

Четвертый сумматор 15 выполняет операцию суммирования сигналов с выхода второго блока 5 умножения. Суммирование осуществляется по задержанному во втором элементе 46 задержки сигналу четвертой схемы 45 сравнения. Этот сигнал подается на вход стробирова- 1р ния четвертого сумматора 15 со, второго выхода второго элемента 46 задержки. Назначение второго элемента 46 задержки — разнести по времени сигналы синхронизации второго блока 5 умноже- 15 ния, которые определяют начало операции перемножения, и сигналы строби рования четвертого сумматора 15 таким образом, чтобы сигнал стробирования . четвертого сумматора 15 появлялся после 2О выйолнения операции перемножения во втором блоке умножения. Назначение шестого блока 18 умножения — получить сигнал, соответствующий произведению числа и, которое определяет раз-25 мер фрагмента но вертикали в растровых элементах, на накопленную сумму произведений с выхода четвертого сумматора 15, Начало выполнения операции перемножения осуществляется по сигналу с выхода второго элемента

И 37, т.е. сигналу конца фрагмента.

Этот сигнал подается на вход синхронизации блока 18. Во втором сумматоре 6 выполняется суммирование, накопленных значений сигналов У с выхода первого сумматора 4, а в третьем сумматоре формируется сигнал равный и

Х =

Х = 1+2+...+и. Эти операции выпол40

ag яются по сигналу стробирования с выхода четвертой схемы 45 сравнения (по концу фрагмента по горизонтали).

Первый блок 8 умножения выполняет операцию перемножения сигналов с 45 выхода второго сумматора 6 и третьего сумматора 13, т.е. на его выходе будет сигнал, который соответствует ф) величине,) y > y . Операция пере-: .Х=1 х=( множения начинается по сигналу с выхода второго элемента И 37 (сигнал конца фрагмента). Этот сигнал подается на вход синхронизации первого блока 8 умножения. В блоке 9 55 вычитания вычисляется разность сигналов с выхода шестого блока 18 умножения и первого блока 9 вычитаноя для получения сигнала, соответи л ствующего величине, уу — .> Ху

Х--1 хх -=

1ервый квадратор 20 возводит в квадрат сигнал с выхода счетчика 35, т. - Вычисляет Х (X = 1,2,...,B) .

Сумматор 14 суммирует эти сигналы, "П т. е. вычисляет, 0 = 1 + 2 +... + х

+ n2, причем информация с выхода квадратора 20 записывается в сумматор 14 по сигналу стробирования с выхода четвертой схемы 45 сравнения.

В четвертом блоке 17 умножения формируется сигнал, соответствующий веь личине . Х . Иными словами, выполх= няется операция перемножения сигна- лов с выхода регистра 50 и суммато— ра 14. Операция перемножения начинается по сигналу с выхода второго элемента И 37 (сигналу конца фрагмента), который подается на вход синхронизации четвертого блока 17 умножения. Второй квадратор 22 возво-. дит в квадрат сигнал с выхода сумматора 13, т.е. на выходе образуZ ется сигнал равный X . В треть-1 ем блоке 23 вычитания вычисляется разность сигналов с выхода четвертого блока t7 умножения и сигналов с выхода квадратора 22 для получения кода сигнала, соответствующего вели2 чине р,(2,> (. В пятом х блоке 7 умножения выполняется операция перемножения сигналов с выхода сумматора 14 и сумматора 6, .т.е.

n n вычисляется величина (y г

Х=1 Х-1

Х> а в третьем блоке 16 умножения выполняется операция перемножения сигнала с выхода сумматора 13 и сумматора 15, т.е. вычисляется величина

Эти операции начинают выполняться по сигналу с выхода второго элемента И 37 (сигналу конца фрагмента), который подается на входы синхронизации блоков 16 и 7. Второй блок 21 вычитания вычисляет раз1179391 ность сигналов с выходов блока 7 и блока 16 для получения кода сигнала

h соответствующего величине $ Y2$ Y

Х и h

Х=1 Х=1

-7 X Y X Х . Используя сигналы с выХ=1 " Х=1 ходов первого блока 9 вычитания и третьего сигнала блока 23 вычитания в первом блоке 10 деления происходит вычисление сигнала, который соответствует паоаметру К ь и и 껄— Z yX. »„

Х=л Х=1 Х=1

-X.x - X.x и используя сигналы с выходов второго

21 и третьего 23 блоков вычитания во втором блоке 19 деления вычисляет20 ся сигнал, соответствующий параметру В

h n и и л пХХ - XX

Операции деления выполняются по сиг-. налу с второго выхода первого элемента 38 задержки, т.е. задержанному сигналу с выхода второго элемента

И 37, который подается на входы синхронизации первого 10 и второго 19 блоков деления. Задержка между сигна35 лом синхронизации блока 18 умножения в блоке 17 умножения, который определяет начало операции перемножения, и сигналом синхронизации блоков 10 и 19 который определяет начало onet

40 рации деления, осуществляется в первом элементе 38 задержки. Задержка требуется для того, чтобы операция деления начала выполняться после операции умножения и вычитания ° Получен45 ные в устройстве значения К и В минимизируют сумму квадратов отклонений накопленных значений УХ от прямой регрессии. Таким образом, если внутри выбранного фрагмента граница объекта прямолинейная, то прямая регрессия будет наилучшим образом отображать положение этой границы, в случае же криволинейной границы полученные параметры прямой регрессии будут являться параметрами аппроксимирующей прямой этой гранжеры. Для того, чтобы различить прямолинейную границу от криволинейной служат вновь введенные блоки устройства. В третьем квадраторе 24 возводится в квадрат сигнал с выхода первого сумматора 4, т.е. вычисляется У х (Х = 1,2,...,n). Шестой сумматор 25 по сигналу стробирования с выхода четвертой схемы сравнения (по концу фрагмента по горизонтали) суммирует и эти сигналы, т.е. вычисляет )

Х», Х

В седьмом 28 и восьмом 27 блоках умножения вычисляются, соответственh и ио сигналы Ь, »„ и КТ »» Тогда

Х=1 Х=1

Х на выходе четвертого блока 26 вычитания будет сигнал, соответствующий величине суммы квадратов отклонений накопленных значений сигналов УХ от полученной прямой регрессии, т.е. и h

5=с». р »

Х 1 " „, Х Х1 Х1 по сигналу с второго выхода первого элемента 38 задержки сравнивается в пороговом элементе 29 с наперед заданным порогом. Если сумма меньше или равна порогу, то внутри фрагмента находится прямой край, а на выходе блоков 10 и 19 будут коды сигналов, соответствующие оценкам его параметров К и В. Далее по задержанному сигналу конца фрагмента устройство переходит в режим начальной готовности. На э ом процесс распознавания заканчивается.

1179391

1179391

Составитель А. Краснов

Техред М.Кузьма Корректор О.Луговая

Редактор И.Ковальчук

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5679/53 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5