Способ и устройство для идентификации и локализации в реальном масштабе времени зоны с относительным перемещением в сцене и для определения скорости и направления перемещения

Способ и устройство для идентификации и локализации в реальном масштабе времени зоны с относительным перемещением в сцене и для определения скорости и направления перемещения

Реферат

 

Изобретения относятся к вычислительной технике и могут быть использованы для обработки цифрового видеосигнала системы наблюдения. Техническим результатом является расширение класса решаемых задач. Изобретения основаны на временной обработке видеосигналов для каждого положения элементов изображения, заключающейся в определении разности между амплитудой сигнала элемента изображения в текущем кадре и амплитудой сигнала элемента изображения в предыдущих кадрах, и пространственной обработке, заключающейся для каждого кадра цифрового видеосигнала в его матричном распределении. При отслеживании состояния бодрствования водителя транспортного средства обрабатывают видеосигнал, представляющий последовательные изображения глаз водителя. 3 с. и 11 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для идентификации и локализации зоны с относительным перемещением в сцене и для определения скорости и ориентированного направления этого относительного перемещения в реальном масштабе времени.

Относительное перемещение означает движение упомянутой зоны (которая может состоять из "объекта" в самом широком смысле этого термина, включая живое существо или часть живого существа, например, руку) в практически неподвижной окружающей среде или более или менее полную неподвижность указанной зоны (или "объекта") в окружающей среде, которая, по меньшей мере, частично находится в движении.

Изобретение относится к обработке цифрового выходного видеосигнала системы наблюдения, содержащей оптическую входную систему (или объектив), выполненную с возможностью формирования изображения наблюдаемой сцены, и оптоэлектронную преобразующую систему или датчик, выполненный с возможностью преобразования принимаемого изображения в цифровой выходной сигнал.

Система наблюдения состоит в основном из видеокамеры (или камескопа), которая наблюдает контролируемую сцену (и тогда указанный цифровой выходной сигнал представляет собой цифровой видеосигнал, выдаваемый камерой с цифровым выходом, или выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом камеры, выдающей аналоговый видеосигнал).

Система наблюдения может также содержать объектив оптического прибора (бинокль, визирующий преломляющий прибор, видоискатель), из выходного оптического сигнала которого осуществляют выборку и с помощью фотоэлектронного датчика, например, на приборе с зарядовой связью (ПЗС) или на комплементарной структуре "металл-окисел-проводник" (КМОП-структуры) с соответствующей электронной системой осуществляют прием изображения указанной части светового луча и преобразование ее посредством этой электронной системы в цифровой выходной видеосигнал.

Изобретение относится главным образом к обработке цифрового выходного видеосигнала из системы наблюдения, в частности видеокамеры с цифровым выходом для определения сигналов, указывающих наличие и локализацию зоны с относительным движением в указанной сцене, и скорости и ориентированного направления перемещения, если указанная зона действительно перемещается в указанной сцене относительно практически неподвижной окружающей среды, в реальном масштабе времени.

Наилучшей системой для идентификации и локализации объекта, находящегося в относительном движении, и для определения его скорости и ориентированного направления перемещения являются органы зрения животного или человека, например охотника, определяющего из своего укрытия перемещение животного и направление и скорость этого перемещения.

Известны устройства наблюдения типа искусственных сетчаток, либо аналоговые (см. Giocomo Indivery, MicroNeuro'96, p.p. 15-22), либо цифровые (Pierre-Francois Ruedi, MicroNeuro'96, p. р. 23-29). В первой работе речь идет о детекторах и аналоговых модулях со сложными конструкциями, а во второй работе - о средствах идентификации краев объекта.

В описанных известных устройствах используются весьма быстродействующие и обладающие большой емкостью запоминающие устройства для работы в реальном масштабе времени, и получается ограниченная информация о движущихся зонах или объектах.

Было предложено запоминать выходной сигнал кадра видеокамеры или аналогичного прибора, состоящий из последовательности данных, связанных с элементами изображения, представляющими сцену, наблюдаемую камерой в момент t₀, в первой двумерной памяти, а затем - видеосигнал для следующего соответствующего кадра, представляющего указанную сцену в момент t₁, во второй двумерной памяти. Если объект переместился в промежутке между t₀ и t₁, то определяются, с одной стороны, расстояние d, на которое переместился объект в сцене между t₀ и t₁, а с другой стороны - время Т=t₁-t₀ между началами двух последовательных кадров, связанными с одинаковыми элементами изображения. Тогда скорость перемещения равна d/T.

Система этого типа требует памяти очень большой общей емкости, если требуется получить точные данные скорости и ориентированного направления, характеризующие перемещение. Помимо этого, существует некоторая задержка получения данных скорости и направления перемещения; эта информация отсутствует до наступления момента t₁+R, где R - время, необходимое для вычислений на протяжении периода t₁-t₀. Эти два недостатка (необходимость памяти большой емкости и задержка при получении требуемой информации) ограничивают использование системы этого типа.

Кроме того, в патенте Франции 2611063, один из авторов которого является автором настоящего изобретения, описаны способ и устройство для обработки в реальном масштабе времени потока последовательных данных, состоящего, в частности, из выходного сигнала камескопа, для осуществления сжатия данных. Согласно этому известному патенту, формируют гистограмму уровней сигнала с помощью закона классификации для первой последовательности, запоминают характерную функцию Гаусса, связанную с этой гистограммой, и выделяют из нее максимальный и минимальный уровни, сравнивают уровни следующей последовательности или второй последовательности с указанными уровнями сигнала для первой последовательности, запомненной с неизменной постоянной времени, идентичной для каждого элемента изображения, генерируют двоичный сигнал классификации, который характеризует следующую указанную последовательность со ссылкой на закон классификации, генерируют вспомогательный сигнал из этого двоичного сигнала, представляющий длительность и положение диапазона значимых величин, и наконец, используют указанный вспомогательный сигнал для генерирования сигнала, локализующего диапазон с наибольшей длительностью, называемый доминирующим диапазоном, и повторяют эти операции для последующих последовательностей упорядоченного сигнала. Этот способ и это устройство классификации обеспечивают сжатие данных с сохранением только полезных параметров в обрабатываемом потоке упорядоченных данных. В частности, этот способ дает возможность обработки цифрового видеосигнала, представляющего видеоизображение, для выделения и локализации, по меньшей мере, одной характеристики, по меньшей мере, одной зоны в указанном изображении. Таким образом, можно классифицировать уровни яркости и/или цветности сигнала и характеризовать и локализовать объект в изображении.

В патенте США 5488430 раскрыты обнаружение и оценка перемещения путем определения по отдельности горизонтальных и вертикальных изменений в изображении наблюдаемой зоны. Для обнаружения движений справа налево или слева направо в горизонтальном и вертикальном направлениях, соответственно, используют разностные сигналы, во-первых, посредством выполнения логической операции "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" над разностными сигналами вертикальных/горизонтальных изменений и разностными сигналами кадров, а во-вторых - посредством использования отношения сумм сигналов вертикальных/горизонтальных изменений и сумм разностных сигналов кадров применительно к окну Кх3. В этом патенте США 5488430 вычисленные значения изображения вдоль двух ортогональных горизонтального и вертикального направлений используются с идентичной повторяющейся разностью К в этих двух ортогональных направлениях, причем эта разность К определяется как функция определяемых скоростей перемещения.

Устройство, соответствующее этому патенту США, определяет направление движений вдоль каждого из двух ортогональных направлений путем применения набора вычислительных операций, указанных в столбцах 12 (в начале и в конце) и 13 (в начале), к разностным сигналам, что требует очень сложных (а значит - и трудно реализуемых) электронных вычислительных модулей, выполняющих, в частности, деление, умножение и суммирование. Кроме того, необходимы дополнительные сложные вычислительные модули для получения скорости и ориентированного направления перемещения (извлечения квадратного корня для получения амплитуды скорости и вычисления функции арктангенса для получения ориентированного направления), начиная с проекций на горизонтальную и вертикальную оси. И наконец, в патенте США 5488430 отсутствуют средства сглаживания величин элементов изображения с помощью постоянной времени, переменной для каждого элемента изображения, чтобы скомпенсировать излишне быстрые изменения этих величин.

В отличие от этого способ, соответствующий изобретению, осуществляют путем использования устройства цифрового типа, являющегося объектом изобретения, которое имеет относительно простую конструкцию и память относительно малой емкости, с помощью которого можно быстро получить требуемую информацию с широким диапазоном результатов и приложений (соответственно полному полуизображению для кадров с чередованием или полному изображению, в зависимости от конкретных условий применения).

В работе Alberto Tomita (Rokuya Ishii "Hand Shape Extraction from a Sequence of Digitized Gray-Scale Images"), JEEE, vol. 3, 1994, р.р. 1925-1930, описан способ обнаружения движения путем вычитания последовательных изображений с последующим формированием гистограмм, основанных на форме человеческой руки, чтобы выделить форму человеческой руки в сцене, преобразованной в цифровую форму. Анализ гистограмм основан на диапазоне полутонов, присущем человеческой руке. Это не предусматривает применение каких-либо средств формирования гистограмм в координатах плоскости. По существу в указанной работе решается задача обнаружения перемещений человеческой руки, например, для замены обычного манипулятора типа "мышь" рукой, перемещения которой идентифицируются, для ввода данных в компьютер.

В отличие от этого, настоящее изобретение не сводится к обнаружению перемещения руки, а дает возможность обнаружения относительного перемещения любого объекта (в самом широком смысле этого термина) в сцене, и в нем используются не гистограммы, основанные на значениях полутонов руки, а гистограммы некоторых конкретных цифровых переменных, представляющих перемещение (если оно есть), и гистограммы в плоских координатах.

В соответствии с настоящим изобретением: - обрабатывают цифровой выходной видеосигнал системы наблюдения, причем этот сигнал составлен известным способом из последовательности кадров (соответствующей полуизображению в случае двух чередующихся кадров на изображение, или полному изображению в случае одного кадра на изображение), каждый из которых состоит из заданного числа последовательных строк и заданного числа элементов изображения или точек изображения в каждой из этих строк, - для получения с использованием памяти относительно малой емкости сигналов, обеспечивающих указание зоны с относительным перемещением в наблюдаемой сцене, и, при наличии такой зоны, для определения местоположения, скорости и ориентированного направления указанной зоны, если она действительно перемещается относительно окружающей ее среды, - путем генерирования двух цифровых сигналов, один из которых является характеристикой значимого изменения или отсутствия изменения сигнала элемента изображения для местоположения одного и того же элемента изображения соответственно двум последовательным кадрам, а другой является характеристикой амплитуды этого изменения, если оно есть, и путем осуществления матричного распределения этих двух сигналов для элементов изображения в части кадра в тот же момент.

Задачей настоящего изобретения является создание способа идентификации и локализации в реальном масштабе времени зоны с относительным перемещением в сцене, наблюдаемой системой наблюдения с выходным сигналом, состоящим из цифрового видеосигнала такого типа, который содержит последовательность соответствующих кадров, каждый из которых состоит из последовательности строк, каждая из которых состоит из последовательности элементов изображения, и для определения скорости и ориентированного направления перемещения, причем указанный способ отличается тем, что заключается в выполнении следующей последовательности операций над цифровым выходным видеосигналом: - обработки сглаживания указанного цифрового выходного видеосигнала с использованием цифровой постоянной времени, численное значение которой можно изменять независимо для каждого элемента изображения указанного выходного сигнала, - запоминания, с одной стороны, кадра указанного выходного сигнала после сглаживания и, с другой стороны, постоянной времени сглаживания, связанной с указанным кадром, - временной обработки для каждого положения элемента изображения, заключающейся в определении, во-первых, наличия, а во-вторых - амплитуды значимого изменения в амплитуде сигнала элемента изображения между текущим кадром и непосредственно предыдущим сглаженным и запомненным кадром, и в генерировании двух цифровых сигналов, при этом первый сигнал является двоичным, или однобитовым, сигналом с двумя возможными значениями, одно из которых представляет наличие, а другое представляет отсутствие значимого изменения между двумя последовательными кадрами, причем значение указанного двоичного сигнала изменяет запомненное значение указанной постоянной времени, чтобы уменьшить его, если указанный сигнал представляет значимое изменение, и чтобы увеличить его, если указанный сигнал не представляет такое изменение, при этом уменьшение или увеличение осуществляются количественно, тогда как второй цифровой сигнал, т.е. сигнал амплитуды, является многобитовым сигналом с ограниченным числом битов, количественно определяющих амплитуду этого изменения; и - пространственной обработки, состоящей из следующих этапов для каждого кадра цифрового выходного видеосигнала: распределяют только значения части элементов изображения в кадре в заданный момент наблюдения (части, которую сканируют по указанной матрице в течение всей длительности кадра), во-первых, указанного двоичного сигнала, а во-вторых - указанного цифрового сигнала амплитуды, в матрицу с числом рядов и столбцов, которое мало по сравнению с числом строк и числом элементов изображения в строке в видеосигнале, соответственно, чтобы охарактеризовать значения элементов изображения, определяют в этом двойном мгновенном матричном представлении конкретную зону, в которой указанный двоичный сигнал имеет искомое значение, представляющее наличие или отсутствие значимого изменения, а указанный цифровой сигнал амплитуды изменяется или не изменяется на значимую величину для соседних элементов изображения в матрице вдоль ориентированного направления, начиная с исходного элемента изображения, в той же самой части кадра и, следовательно, в тот же самый момент наблюдения, и генерируют сигналы, представляющие наличие и местоположение зоны с относительным перемещением, и относительную межкадровую скорость и ориентированное направление этого перемещения, если оно есть, относительно окружающей ее среды, исходя из мгновенного матричного распределения этих двух цифровых сигналов - двоичного сигнала и сигнала амплитуды.

Способ, соответствующий изобретению, предпочтительно отличается тем, что он также включает: формирование, во-первых, гистограмм значений сигналов, распределенных в матрицах, а во-вторых, гистограмм наклонов двух координатных осей с изменяемым наклоном в плоскости, идентификацию области, в которой происходит значимое изменение обрабатываемых значений в каждой сформированной гистограмме, и для каждой идентифицированной области установление наличия зоны с относительным перемещением и, в случае наличия, ее локализации, скорости и ориентированного направления.

В конкретных вариантах осуществления: - указанная матрица является квадратной матрицей с одинаковым нечетным числом рядов и столбцов (2l+1), причем учитывают вложенные матрицы, содержащие 3х3, 5х5, 7х7,... (2l+1)х(2l+1) элементов, центрированные по центру этой квадратной матрицы, чтобы определить наименьшую вложенную матрицу, в которой указанный цифровой сигнал изменяется вдоль ориентированного направления, начиная от указанного центра, при этом значение указанного двоичного сигнала показывает, что превышен пороговый предел вдоль этого направления, указанная матрица является шестиугольной матрицей, причем учитывают вложенные шестиугольные матрицы увеличивающегося размера, центрированные по центру этой шестиугольной матрицы, чтобы определить наименьшую вложенную матрицу, в которой указанный цифровой сигнал изменяется вдоль ориентированного направления, указанная матрица является инвертированной L-образной матрицей с одним рядом и одним столбцом, причем учитывают вложенные матрицы, содержащие 3х3 элементов изображения, 5х5 элементов изображения, 7х7 элементов изображения, (2l+1)х(2l+1) элементов изображения, для одного ряда и одного столбца, чтобы определить наименьшую вложенную матрицу, в которой указанный цифровой сигнал изменяется вдоль ориентированного направления, а именно - линии с самым большим наклоном и постоянной квантификацией.

Указанную постоянную времени преимущественно представляют в виде 2^p, где р - число меньше 16, и ее, следовательно, можно выразить не более чем в 4-х битах, причем эту постоянную времени можно уменьшать или увеличивать, вычитая или прибавляя одну единицу к р.

В этом случае, если потребуется, рассматривают последовательно уменьшающиеся части полных кадров, используя алгоритм временного масштаба Мэллета (Mallat), и выбирают наибольшую из этих частей, для которой данные перемещения, скорости и ориентации совместимы со значением р.

Другой задачей изобретения является создание устройства для идентификации и локализации в реальном масштабе времени зоны с относительным перемещением в сцене, наблюдаемой системой наблюдения с выходным сигналом, состоящим из цифрового видеосигнала, включающего последовательность соответствующих кадров, последовательные строки в каждом соответствующем кадре и последовательные элементы изображения в каждой строке, и для определения скорости и ориентированного направления перемещения путем использования вышеописанного способа, причем указанное устройство принимает выходной видеосигнал в качестве входного сигнала и отличается тем, что оно содержит: средство для сглаживания цифрового выходного видеосигнала, использующее цифровую постоянную времени, численное значение которой может изменяться независимо для каждого из элементов изображения выходного сигнала; средство для запоминания, во-первых, кадра выходного сигнала после сглаживания и, во-вторых, постоянной времени сглаживания, связанной с указанным кадром, модуль временной обработки для анализа изменений во времени амплитуды сигнала элемента изображения, для положения одного и того же элемента изображения, между текущим кадром и непосредственно предыдущим сглаженным и запомненным кадром цифрового сигнала, при этом указанный модуль содержит запоминающее устройство, выполненное с возможностью приема, хранения и поиска информации о соответствующем предыдущем сглаженном кадре, чтобы вместе со средством сравнения определить, превышает или не превышает абсолютное значение разности между текущим сигналом элемента изображения и характерным значением сигнала элемента изображения для положения одного и того же элемента изображения в предыдущем кадре, хранимом в указанном запоминающем устройстве, порог, для каждого положения элемента изображения в кадре входного видеосигнала, путем генерирования двоичного, или однобитового, сигнала с двумя значениями, причем одно из этих двух значений показывает, что порог превышен, а другое показывает, что он не превышен, и вычислительное средство, выполненное с возможностью определения многобитового цифрового сигнала амплитуды с малым числом битов, значение которого зависит от амплитуды изменения в значении одного и того же элемента изображения между текущим кадром и непосредственно предыдущим, сглаженным и запомненным кадром цифрового видеосигнала; и модуль пространственной обработки, в которой введены выходы указанных последовательных двоичного сигнала и цифрового сигнала амплитуды для элементов изображения в заданном кадре, выработанных модулем временной обработки, при этом указанный модуль пространственной обработки содержит средство для характеристики значений амплитуды элементов изображения, причем это средство распределяет только указанные двоичный сигнал и цифровой сигнал амплитуды, связанные с одним и тем же моментом, т.е. с одним кадром, в матрицу с числом рядов и столбцов, меньшим, чем число строк и число элементов изображения в строке, соответственно, в кадре указанного цифрового видеосигнала, причем этот кадр сканируют по указанной матрице в течение длительности кадра, средство выделения участков для определения зоны элементов изображения в пределах указанной матрицы, в которой в данный момент двоичный сигнал имеет искомое значение, и средство для определения зоны элементов изображения в указанной матрице, в которой в этот же момент цифровой сигнал амплитуды для соседних элементов изображения изменяется на значимую величину, и средство, которое, в ответ на результаты двух предыдущих средств, генерирует сигналы, представляющие данную зону элементов изображения, и, следовательно, наличие и местоположение зоны с относительным перемещением в пределах наблюдаемой сцены и относительную межкадровую скорость и ориентированное направление этой зоны, когда она действительно перемещается относительно окружающей ее среды.

Модуль пространственной обработки предпочтительно включает в себя выход для выдачи задержанного цифрового видеосигнала, состоящего из входного цифрового видеосигнала с задержкой, равной длительности рядов матрицы минус длительность одного ряда, для обеспечения выдачи выходного сигнала одновременно с анализом матрицы в указанном модуле временной обработки.

Модуль пространственной обработки устройства, соответствующего изобретению, предпочтительно включает в себя каскадно соединенные средства задержки, каждое из которых вводит задержку, равную разнице во времени между началом двух последовательных строк, и каскадно соединенные средства задержки для каждой строки, каждое из которых вводит задержку, равную разнице во времени между двумя последовательными элементами изображения в строке, причем выходы всех регистров и вход в первые регистры в каждой строке выдают в заданный момент значения указанного двоичного сигнала и указанного цифрового сигнала амплитуды одновременно в указанное средство идентификации.

Устройство, соответствующее изобретению, предпочтительно содержит также средство для формирования гистограмм выходных значений из модуля пространственной обработки и гистограмм наклонов двух имеющих изменяемый наклон координатных осей в плоскости, средство для идентификации области на каждой гистограмме, в которой имеется значимое изменение в обрабатываемом значении, для подтверждения этой области на его выходе и для определения для всех гистограмм выходных сигналов, которые идентифицируют и локализуют зону относительного перемещения в наблюдаемой сцене, если она есть, и скорость и ориентированное направление этого перемещения, если указанная зона действительно перемещается относительно окружающей ее среды.

Если необходимо обнаружить перемещения объекта в практически неподвижной окружающей среде, то необходимо определить часть матрицы, в которой значение двоичного сигнала показывает, что превышен предел, и в то же время цифровой сигнал амплитуды изменяется на значимую величину между соседними элементами изображения в кадре.

Наоборот, если необходимо обнаружить неподвижный объект в окружающей среде, которая действительно перемещается, то необходимо определить часть матрицы, в которой значение двоичного сигнала показывает, что предел не превышен, и в то же время цифровой сигнал амплитуды не изменяется между соседними элементами изображения в кадре.

Предпочтительно, в устройстве для идентификации, локализации и определения скорости и ориентированного направления перемещения зоны с относительным перемещением в сцене, реализующем вышеупомянутый способ: - указанное средство сглаживания включает в себя вход для приема цифрового видеосигнала и обеспечивает выработку для каждого последующего элемента изображения в кадре указанного видеосигнала сглаженный сигнал, в котором временные изменения входного цифрового видеосигнала уменьшены с использованием порогового сигнала, принимаемого на другой вход, и постоянной времени, связанной с положением каждого элемента изображения в кадре, значение которой изменяется последовательно, так что сглаживание поддерживает, хотя и со снижением, тенденцию в изменениях поступающего цифрового видеосигнала, причем указанное средство сглаживания работает во взаимодействии с запоминающим устройством, которое принимает, хранит и обеспечивает поиск обновленных значений сглаженного сигнала и постоянной времени для каждой части элементов изображения в кадре и выдает для положения каждого элемента изображения, по меньшей мере, последовательность значений обновленной постоянной времени и значений двоичного сигнала, который показывает, превышен ли указанный порог абсолютным значением разности между значением элемента изображения и его сглаженным значением; при этом указанный узел пространственной обработки осуществляет матричное распределение вдоль строк и столбцов в уменьшенном количестве выходных сигналов из средства сглаживания, а именно последовательных значений постоянной времени и двоичного сигнала; - предусмотрено средство для идентификации при указанном матричном распределении зоны элементов изображения, в которой одновременно: либо значение двоичного сигнала соответствует превышенному порогу, и постоянная времени изменяется между соседними элементами изображения на значимую величину в одном направлении и во время получения выходных сигналов, указывающих местоположение указанной зоны и скорость и ориентированное направление перемещения в этой зоне; либо значение двоичного сигнала соответствует непревышенному пределу, и указанная постоянная времени не изменяется между соседними элементами изображения и во время получения выходных сигналов, указывающих местоположение указанной зоны.

В предпочтительных конкретных вариантах осуществления: - указанное средство сглаживания включает в себя, в сочетании с запоминающим устройством для хранения видеоданных или запоминающим устройством с выборкой магнитным полем, которое хранит последовательные значения для каждого элемента изображения в кадре указанной постоянной времени и сглаженного цифрового видеосигнала, средство для вычисления для каждого элемента изображения абсолютного значения разности между значением цифрового видеосигнала с выхода камеры и значением ранее сглаженного цифрового видеосигнала, средство для сравнения указанной разности с порогом и для генерирования двоичного сигнала, одно из двух значений которого указывает, что указанный предел превышен, а другое значение указывает, что он не превышен; средство для обновления постоянной времени, принимающее непосредственно предыдущее значение постоянной времени из указанного запоминающего устройства и уменьшающее его, если оно принимает двоичный сигнал, показывающий, что предел превышен, или увеличивает его, если значение двоичного сигнала указывает, что он (предел) не превышен, причем уменьшение или увеличение, однако, не осуществляется, если оно может привести, соответственно, к отрицательному значению или значению, превышающему пороговое значение, и средство для обновления сглаженного значения цифрового видеосигнала, которое алгебраически суммирует с предыдущим значением сглаженного сигнала, принятого из запоминающего устройства, частное от деления разности между цифровым видеосигналом с выхода камеры и предыдущим сглаженным цифровым видеосигналом из запоминающего устройства на коэффициент, равный значению предыдущей постоянной времени, полученной из запоминающего устройства; - указанная постоянная времени представлена в виде 2^p, где р - целое число меньше 16, и ее, следовательно, можно представить не более чем четырьмя битами, причем уменьшение или увеличение этой постоянной времени можно осуществлять путем вычитания или прибавления одной единицы к р; - указанное средство матричного распределения включает в себя в сочетании со средством задержки, вводящим последовательные задержки, равные длительности одной строки видеосигнала, в цифровой видеосигнал с выхода камеры, для выдачи на последовательные выходы данного видеосигнала, задержанного на один период задержки, два периода задержки и так далее до числа периодов задержки, равного числу рядов в матрице пространственного распределения минус единица, средство для осуществления матричного распределения вдоль соответствующих рядов матрицы, принимающее, во-первых, цифровой видеосигнал с камеры без задержки и этот сигнал с нарастанием задержки, выдаваемый с выходов средств задержки, а во-вторых, значения постоянной времени и указанного двоичного сигнала, принимаемого от средства сглаживания в порядке для получения матричного распределения в рядах и столбцах указанных значений в данный момент постоянной времени и двоичного сигнала для элементов изображения в части кадра цифрового видеосигнала с тем же размером, что и матрица; - средство матричного распределения содержит группу проводников цифрового сигнала по одному на каждый ряд в матрице распределения, каждый - с каскадно соединенными регистрами сдвига, каждый из которых вводит задержку, равную разнице во времени между двумя последовательными элементами изображения в строке цифрового видеосигнала, при этом положение элемента изображения, распределенного в матрице, определяется точкой в матрице, находящейся перед регистром задержки, число которых в строке равно числу столбцов в матрице минус единица, и точкой, находящейся ниже регистра, самого последнего по направлению обхода; - указанное средство обнаружения перемещающейся зоны в указанной матрице путем обнаружения одновременного наличия значения двоичного сигнала, указывающего, что предел превышен, и путем изменения в значении постоянной времени, включает в себя средства для определения вдоль дискретных преобразованных в цифровую форму ориентированных направлений, наклона изменения в значении постоянной времени рядом с элементом изображения в центре указанной матрицы, формирования исходной точки для указанных направлений, и средство для выбора самого большого наклона этого изменения рядом с этим центром - исходной точкой и определения ориентированного направления с учетом критерия выбора для выбора направления, если имеется более одного направления с одинаковым максимальным наклоном этого изменения, причем это последнее средство выдает сигналы, характеризующие скорость и ориентированное направление смещения в перемещающейся зоне, с сигналом подтверждения, указывающим, что эти сигналы скорости и направления действительны, вместе со значением постоянной времени.

Предпочтительно, средство для формирования гистограмм, входящее в состав устройства согласно изобретению, включает в себя: входы для приема сигнала, из которого формируется гистограмма, и сигнала подтверждения от средства матричного распределения, и средство для определения двух линейных одномерных гистограмм для двух плоских координат и для объединения этих двух линейных гистограмм в поверхностную гистограмму, характеризующую зону, в которой имеется значимое изменение во входном сигнале, и выход для выдачи сигнала, представляющего указанную зону.

Кроме того, средство для формирования гистограмм включает в себя: средство для вычисления эталонного изменения, на входы которого подается сигнал последовательности строк, сигнал последовательности столбцов и синхросигнал элемента изображения, а выходной сигнал которого представляет эталонное изменение, два средства для формирования гистограмм для двух осей для приема двух эталонных сигналов и формирования гистограмм этих осей, и средство зоны, в которое вводятся выходные сигналы из двух средств формирования гистограмм для двух осей, и которое выдает сигнал, содержащий глобальную информацию о наклоне для двух осей.

В некоторых применениях указанная постоянная времени может состоять из порядкового числа интервалов в ограниченном количестве и с постепенно возрастающей величиной, на которые делится абсолютное значение разности между значением текущего элемента изображения и непосредственно предыдущим значением этого же элемента изображения после сглаживания, для положения каждого элемента изображения.

Для определения двоичного сигнала при наличии или отсутствии превышения порогового значения абсолютное значение разности между значением текущего входного элемента изображения и непосредственно предыдущим сглаженным значением того же элемента изображения из запоминающего устройства преимущественно сравнивается с пороговым значением для положения каждого элемента изображения.

Что касается цифрового сигнала амплитуды, его предпочтительно формируют в виде целого числа, представляющего тенденцию сближения значения текущего элемента изображения с непосредственно предыдущим сглаженным значением этого элемента изображения, для положения каждого элемента изображения.

Одна из характеристик изобретения заключается в том факте, что для определения двоичного сигнала и цифрового сигнала амплитуды в качестве значения непосредственно предыдущего элемента изображения используют его сохраненное сглаженное значение, чтобы уменьшить любые избыточные изменения сигнала этого элемента изображения во времени, которые могут существовать в цифровом входном видеосигнале с видеокамеры или любого другого устройства наблюдения с цифровым выходом.

Известно, что влияние операции сглаживания заключается в постепенной замене цифрового сигнала с большими изменениями амплитуды во времени сигналом с меньшими изменениями и, следовательно, квантуемым меньшим числом шагов и, следовательно, битов, с получением сглаженного цифрового сигнала амплитуды.

Ниже описан предпочтительный вариант осуществления устройства, соответствующего изобретению, реализующего способ, соответствующий изобретению, со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 - схема системы, соответствующей изобретению, с ее входами и выходами и входной сигнал для этой системы.

Фиг. 2 - представление в виде функциональных блоков основных модулей в устройстве, соответствующем изобретению, образующих узел временной и пространственной обработки.

Фиг. 3 и 4 - функциональные схемы узла временной обработки вычислений и узла пространственной обработки матричного распределения, соответственно, образующих часть устройства, показанного на фиг.2.

Фиг.5 - схематичное представление временной обработки и пространственной обработки в системе, соответствующей изобретению.

Фиг. 6 - числовые значения, соответствующие коду Фримена (Freeman), дискретных направлений, начинающихся из исходного центра в матрице, по