Устройство для распознавания прямолинейных элементов изображений

Устройство для распознавания прямолинейных элементов изображений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

<о873252

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 070979 (21) 2815580/18-24

<з )м. к. с присоединением заявки Нов (23) Г3риоритет—

G Об К 9/00

Государствеииый комитет

СССР

ho делам изобретеиий и открытий

Опубликовано .1510.81.6юллетемь No 38 (53) УДК б81. 327.. 12 (088. 8) Дата опубликования описания 1510.81 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частнос- ти, к устройствам для раэпознавания образов,; и может использоваться в . системах автоматического анализа изображений, в телевизионном зрении робо тов, для обработки биомедицинских препаратов, при анализе и классификации почвенных структур, для обмейа геологических карт, для раэпознава-. ния линейных элементов треков.

Известны устройства дпя раэпоэнавания прямолинейных элементов изображений, действие которых основано на анализе сигналов, формируемых на выходе .телевизионного датчика при помощи совокупности электронных блоков 1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсяустройство для распознавания прямолинейных элементов. изображений, содержащее телевизионный датчик, блок вы читания, элемент эадер кки, первый пороговый элемент, первый . сумматор, подключенный к его выходу второй по» роговый элемент и блок синхронизации, выход сннхроимпульсов которого подключен ко входу синхронизации телевизионного датчика, выход телевизиоина го датчика подключен к первому входу блока вычитания, элемент задержки включен между выходом телевизионного датчика и вторым входом блока вычитания, а выход блока вычитания подклю.— .чен ко входу первого порогового элемента (2).

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие,. о6условленное необходимостью последовательного анализа поля изображений по различным углам наклона и отсутствием автоматического определения начальной точки сканирования.

Цель изобретения — повьыение быст" родействия устройства.

Поставленная цель достигается тем за счет того, что в состав устройства введены блок памяти, элемент И, первый вход которого подключен к выходу первого порогового. элемента, а выход- коо входу первого сумматора, схема сравнения, выход которой подключен ко -второму входу элемента И, последовательно соединенные счетчик тактовых импульсов, первый блок элементов И и регистр координаты X„ вто-. рой сумматор, -первый вход которого

:подключен к выходу регистра координаты Х, а выход - к первому входу схемы сравнения, последовательно соедй873252 ненные счетчик строчных импульсов, вторбй блок элементов И и регистр координаты У, третий сумматор, первый вход которого подключен к выходу регистра координаты Y а выход - ко второму входу схеьы сравнения, выход первого порогового элемента подключен к первым управляющим входам первого и второго блоков элементов И, выходы тактовых и строчных импульсов блока синхронизации подключены соответственно ко входу счетчика тактовых импульсов и входу счетчика строчных импульсов, выходы которых подключены соответственно к третьему и четвертому входам схемы сравнения, а также к адресным входам координат Х и Y блока памяти> выход которого подключен ко вторым управляющим входам первого и второго блоков элементов И, выход сигнала приращений координаты Х блока памяти подключен ко второму входу второго 20 сумматора, выход сигнала приращения координаты Y блока памяти — ко второму входу третьего сумматора, управляющий вход блока памяти подключен к . выходу схема сравнения, а вход записи 35 блока памяти — к выходу второго порогового элемента.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит телевизионный датчик 1, блок вычитания 2, элемент задержки 3, первый пороговый элемент 4, первый блок элементов И 5, второй блок элементов И 6, элемент

И 7, первый сумматор 8, второй поро- З5 говый элемент 9, блок синхронизации

10, счетчик тактовых импульсов 11, счетчик строчных импульсов 12, схему

13 сравнения, блок памяти 14, регистр

15 .координаты Х, второй сумматор 16, регистр 17 координаты Y и третий сумматор 18.

3а счет введения новых блоков и связей повышается оперативность распознавания пряьых линий и краев объек-<> тов произвольных направлений, т.е. уменьшается время распознавания, повышается производительность работы устройства, упрощается его эксплуатация, поскольку в устройстве производится О проверка на прямую линию или край объекта только в том месте, 1 де встречается контурная точка и пропускаются участки, свободные от них. Не требуется априорной информации о направлении прямого края илк прямой линии, устройство автоматически перестраивается по всему полю изобретения. Устраняется повторное распознавание ранее выделенных пряьых линий и краев объектов. Исключается участие 6(» оператора — вывод в начальную точку суммирования происходит в результате поиска. Кроме того, упрощается структура устройства для выделения и распознавания прямых линий и краев объек-65 тов произвольных направлений в изображении.

Устройство работает следующим образом.

Поле анализируемого изображения просматривается в соответствии с законом телевизионной развертки — слева направо, сверху вниз. Параллельно просматривается и блок памяти 14, адреса считывания которого задаются счетчиком тактовых импульсов 11 и счетчиком строчных импульсов 12. В исходном положении часть блока памяти

14, которая соответствует полю изображения, свободна. В блоке вычитания

2 последовательно вычисляется разность амплитуд задержанных сигналов в элементе задержки 3 и незадержанных сигналов с выхода телевизионного датчика 1. Эта разность затем подается в первый пороговый элемент 4, и

B случае превышения установленного порога, на его выходе появляются импульсы, которые соответствуют контуриым элементам. Первый этап — процесс поиска. контурного элемента. В момент времени, когда электронный луч пересекает перепад яркости, соответствующий контурному элементу,на выходе первого порогового элемента 4 появляется сигнал, который является разрешающим на первых управляющих входах блоков элементов И 5 и 6. Вторым управляющим сигналом для блоков элементов И 5 и

6 является сигнап состояния с выхода блока памяти 14, но поскольку память в начальный момент свободна, то он также разрешающий. Таким ббразом, сигнал с выхода счетчика тактовых импульсов 11 и счетчика строчных импульсов 12, которые в данный момент времени определяют координату Х и координату Y контурного элемента соответственно через открытые блоки элементов И 5 и 6 записываются в регистр

15 координаты Х и регистр 17 координаты Y и далее — во второй сумматор

16 и в третий сумматор 18. Так как в этот момент времени сигнал на выходе счетчика тактовых импульсов 11 равен сигналу на выходе второго сумматора 16,. а сигнал на выходе счетчика строчных импульсов 12 равен сигналу на выходе третьего сумматора 18, в схеме сравнения 13 формируется импульс, который открывает элемент И 7, и сигнал контурного элемента с выхода первого порогового элемента 4 поступает на вход первого сумматора 8. Втоюй этап — собствекио процесс распознавания пряных линий к краев объектов, используя пространственное накопление по направлениям с(,o(g, ...аС .

Поскольку растр дискретный, то количество направлений не так велико. Формирование направлений суммирования, т.е. интерполирование линейной функции Х K-Y, где К - коэффициент, за87. 3252 дающий наклон линии, осуществляется вторым и третьим сумматорами 16 и 18 совместно с блоком памяти 14. Часть блока памяти отведена под хранение приращений координат Х и Ч, которые соответствуют различным значениям коэффициента К. За счет считывания

1 каждом кадре из блока памяти 14 под действием управляющего сигнала с вы хода схемы сравнения 13 различных

1приращений координат Х и Y во второй и третий сумматоры 16 и 18 обеспечивается изменение наклона интерполи- руемой линии с заданным дискретом (Оо gC 1800) . Например, при считывании из блока памяти. 14 во второй сумматор 16 кода сигнала единичного приращения координаты Х, а в третий сумматор 18 — сигнала нулевого прира- щения Ч, код сигнала на выходе второго сумматора 16 с каждым сигналом с выхода схема сравнения 13 увеличива-20 ется на единицу. Схема сравнения 13 при равенстве кодов сигналов с выхода счетчика тактовых импульсов 11 и счетчика строчных импульсов 12 соответственно с кодами сигналов на Q5 выходах второго и третьего сумматоров 16 и 18 формирует импульсы, которые управляют считыванием приращений координат Х и Y из блока памяти

14, а также открывают элемент И 7.

Если в этот момент времени присутствует сигнал на выходе первого порогового элемента 4,т.е. имеется контурный элемент, то этот сигнал через открытый элемент И 7 поступает на вход первого сумматора 8. Таким образом, последовательно просматривается направление вдоль оси Х . Если в данном направлении находится прямая линия или край объекта, то в первом сумматоре 8 будет сигнал, достаточ- gp ный для срабатывания второго порогового элемента 9. Если прямой линии или края нет, накопленный сигнал в первом сумматоре 8 сбрасывается, и устройство переходит к суммиРованию в следующем направлении относительно начальнЫх зафиксированных координат

Х и Y в регистрах 15 и 17 Х и Y.

При считывании из блока памяти 14, например кодов сигналов, соответству- О ющих едиНичным приращениям координат

X и Ч, суммирование проходит под углом 45 . Если накопленный сигнал в первом сумматоре 8 превышает порог, установленный во втором пороговом элементе 9, т.е. в данном направлении находится прямая линия или край, то с выхода второго порогового элемента 9 на вход записи блока памяти

14 подается сигнал. По этому сигналу и сигналу с выхода схемы сравнения . . 13 записывается положение линии s блок памяти 14 (по начальным координатам Х и Y и с данными приращени;.ми).

Затем суммирование происходит в следующем направлении и т.д. После про- 55 смотра всех направлений относительно фиксированных координат в регистрах

15 и 17 координат Х и Y осуществляется поиск нового контурного элемента, при этом устройство не обращает внимания на контурные элементы ранее выделенных линий, поскольку, как указывалось, параллельно с просмотром поля анализируемого изображения просматривается блок памяти 14. C тех мест, где была записана ранее выделенная линия, на вторые управляющие входы блоков элементов И 5 и 6 с выхода сигнала состояний блока памяти 14 подается запрещающий сигнал и коды сигналов, соответствующие координатам Х н Y с выхода счетчика тактовых импульсов 11 и счетчика строчных импульсов 12, не проходят через блоки элементов И 5 и 6, несмотря на то, что на первых управляющих входах этих блоков имеется разрешающий сигнал. Если сигнал состояния блока памяти 14 — разрешающий и имеется сигнал на выходе первого порогового элемента 4, координаты контурного элемента через блоки открытых элементов

И 5 и 6 записываются в регистр координаты Х 15 и регистр координаты Y

17 и далее во второй и третий сумматоры 16 и 18. Затем осуществляется процесс накопления по направлениям относительно уже этого элемента.Таким образом, процесс поиска и разпознавания происходит до тех пор, пока не будут выделены все пряьые линии и края объектов в изображении.Включение новых блоков и связей в схему выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа. Во-первых, для распознавания пряьых линий и краев объектов произвольных. направлений не требуется вручную каждый раз подстраивать время запаздывания во второй линии задержки или создавать большое количество устройств, каждое из которых настроено на прямую линию или край определенного направления. Процесс Распознавания прямых линий и .краев произвольных направлений осуществляется одним предлагаемым устройством, автоматически перестраивающимся по всему полю изображения, причем за счет просмотра блока памяти 14 параллельно с просмотром поля анализируемого изображения исключается .повторное . Распознавание ранее выделенных прямых линий и краев объектов.

При этом в значительной степени сокращается время распознавания, повыаается производительность работы устройства, а также упрощается структура устройства для распознавания прямых линий и краев объектов произвольных направлений. Во- вторых, не требуется участия оператора для вывода устройства в начальную точку суммирования.

За счет организации двухстадийной процедуры — поиск контурного элемента

873252

Формула изобретения устройство для распознавания прямо2О линейных элементов иэображений, содержащее телевизионный датчик, блок вычитания, элемент задержки, первый пороговый элемент, первый сумматор, подключенный к его выходу второй поро-. говый элемент и блок синхронизации, выход синхроимпульсов которого подключен ко входу синхронизации телевизионного датчика, выход телевизионного датчика подключен к первому входу блока вычитания, элемент задержки

ЗО включен между выходом телевизионного датчика и вторым входом блока вычитания, а выход блока вычитания подключен ко входу первого порогового

Ф элемента, о т л и ч а ю щ е е с я

N тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит блок памяти, элемент И, первый вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, а выход - ко

40 входу первого сумматора, схему сравнения, выход которой подключен ко второму входу элемента И, последовательно соединенные счетчик тактовых импульсов, первый блок элементов И

4 и регистр координаты Х,. второй сумматор, первый вход которого подключен к выходу регистра координаты Х, а выход - к первому входу схема сравнения, последовательно соединенные счетчик строчных импульсов, второй блок элементов И и регистр координаты

У, третий суьматор, первый вход которого подключен к выходу регистра координаты У, а выход - ко второму входу схеьы сравнения, выход первого по55 рогового элемента подключен к первым управляющим входам первого и второго, блоков элементов И, выходы тактовых

-и строчных импульсов блока синхронизации подключены соответственно ко

4О входу счетчика тактовых импульсов и входу счетчика строчных импульсов, выходы которых подключены.соответственно к третьему и четвертому входам схемы сравнения, а также к адресным д входам координат Х и V блока памяти, и распознавание, используя накопление по направлениям, обеспечивается возможность автоматического вывода в начальную точку суммирования и распознавание пряьых линий и краев объектов, при этом также повыаается оперативность распознавания, поскольку в устройстве производится проверка на прямую линию или край объекта только в том месте, где встречается контурная точка и пропускаются участки, не содержащие их,. и процесс поиска автоматизирован. В-третьих, устройство может оперативно перестраиваться под любую конкретную задачу за счет изменения приращений координат Х и У, храниьих в блоке памяти. При этом можно выбрать наилучший режим работы. устройства и повысить производительность его работы. В-чет вертых, в предлагаемом устройстве исключен тракт задержки.

Суммирование по различным направлениям осуществляется управляемым эле ментом И -7, который открывается в нужный, момент импульсом с выхода схеьы сравнения 13,при равенстве кодов сигналов с выхода счетчика тактовых импульсов 11 и счетчика строчных импульсов 12 соответственно с кодами сигналов с выхода второго и третьего суьесаторов 16 и 18. Интерполирование координат линейной функции Х К Y обеспечивается вторым и третьим сумматорами 16 и 18 сов-, местно с блоком памяти 14, откуда считываются приращения кодов сигналов, соответствующие различным коэффициентам К. Код на выходе второго сумматора 16 изменяется по закону

Р-к х. - з (х„.+ ьх), 1+" =к а .код иа выходе третьего сумматора

18— 2 (Y ° +gY), 4+1 1 к 1 где X — значение координаты Х на

1-ой строке раэложенияз X> — приращение, определяющее наклон линии п 1,2,...;

Y . .— значение координаты У,соот1 ветствующее i-ой строке. разложения;

AV - приращение координаты Y„ которое равно нулю при интерполировании горизонтальной линии или единице в остальных случаях;

К - номер строки, на которой в режиме поиска выделен контурный элемент, Р вЂ, число строк разложения.

Кроме того, данным устройством можно параллельно с распознаванием производить также и измерение длины линий. В этом случае во втором пороговом элементе 9 устанавливается небольшой порог, повышение, которого указывает на присутствие в данном направлении линии, а не шумовых элементов, то по величине накопленного сигнала можно судить о длНне линии.

Таким образом, включение новых блоков и связей позволяет в значительной степени повысить оперативность распознавания - сокращение времени распознавания H повышение производительности работы устройства, упрощение эксплуатации, за счет автоматизации процесса поиска и распознавания, при исключении повторного распознавания

"ранее выделенных линий и пряьых краев объектов, за счет обеспечения возможности гибкой перестройки устройства под конкретную задачу.

873252

Составитель B. Верховский

ТеХред М. Рейв ес Корректор M- Демчик

Редактор К. Волощук

Заказ 9050/76 Тирам 748 Подписное

ВНИИПК Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Уигород, ул. Проектная, 4 выход которого подключен ко вторым управлякщим входам первого и второго блоков элементов И, выход сигнала приращений координаты Х блока памяти подключен ко второму входу второго сумматора, выход сигнала приращения координаты у блока памяти - ко второму входу третьего сумматора, управляющий вход блока памяти подключен к выходу схемы сравнения, а вход записи блока памяти — к выходу второго пороговогО

Ьлемент а.

Источники ннформадии, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

У 548873, кл. G 06 К 9/00, 1975.

2. Авдеев В.Il. и др. Прямой край как признак для выделения Фигуры.

"Техника средств связи". Сер. "Техника телевидения", 1977, вып.1, с.96, рис. 9 (прототип).