Устройство для распознавания контуров изображений объектов

 

-Изобретение относится к устройствам для распознавания контуров изображений объектов. Устройство позволяет существенно повысить достоверность распознавания контуров изображений размерных объектов в условиях низкого контраста изображения и пространственных помех путем введения сумматора, второго вычислительного блока и второго формирователя порога. Решение о наличии или отсутствии элемента контура изображения объекта наблюдения осуществляется вторым пороговым элементом по результатам сравнения вероятности обнаружения корректирующих элементов с вторьм пороговым эталонным сигналом . Оценка этой вероятности для каждого из выделенных элементов контура изображения объекта и фона производится в окрестности .данного элемента внутри анализирующей апертуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„, SU „„12?0? 81

А1 сю 4 Г 06 К 9/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3841197/24-24 (22) 07.01.85

Ф (46) 15.11.86. Бюл. 1Ф 42 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) В.В.Гладков, Б.О.Кашин . и Б.А.Павлов (53) 681:327.12 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 760133, кл. G 06 К 9/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N 1156103, кл.G 06 К 9/36, 26.06.84. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ

КОНТУРОВ ИЗОБРАЖЕНИИ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к устройствам для распознавания контуров изображений объектов. Устройство позволяет существенно повысить достоверность распознавания контуров изображений размерных объектов в условиях низкого контраста изображения и пространственных помех путем введения сумматора, второго вычислительного блока и второго формирователя порога. Решение о наличии или отсутствии элемента контура изображения объекта наблюдения осуществляется вторым пороговым элементом по результатам сравнения вероятности обнаружения корректирующих элементов с вторым пороговым эталонным сигналом. Оценка этой вероятности для каждого из выделенных элементов контура иэображения объекта и фона производится в окрестности, данного элемента внутри анализирующей апертуры (8 х х 8 эл.р.) путем вычисления отношения числа корректирующих элементов к общему числу всех выделенных элементов контура при уменьшенном 1-м эталонном пороговом сигнале. 1.s.n. ф — лы, 2 ил.

1370781

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использонано для автоматизации процесса распознавания изображений размерных объектов по признаку нали- 5 чия заданного числа связных элементон контура изображения объекта.

Цель изобретения — повьш ение достоверности распознавания контуров изображений объектов. 1О

На фиг. 1 представлена блок-схема гстройства; на . фиг.2 — пример конкретного конструктивного выполнения второго вычислительного блока.

Устройство включает датчик 1 видеосигналов, первый счетчик 2, первый вычислительный блок 3, первый блок 4 памяти, блок 5 регистрации, блок 6 дифференцирования, первый формирователь 7 порога, второй 20 счетчик 8, сумматор 9, второй блок

10 памяти, пороговый элемент 11, первый вычитатель 12, второй вычис— лительный блок 13, элемент 14 И и второй формирователь 15 порога.

Второй вычислительный блок (фиг.2) содержит формирователь 16 кода, пер— вый 17 и второй 18 регистры, первый !

9 и второй 20 элементы И-НЕ, второй 21, третий 22 и четвертый 23 вычитатели, третий 24 счетчик, первый 25 и второй 26 триггеры, первый

27 и второй 28 умножители, первый 29 и второй 30 элементы задержки.

Устройство работает следующим об-разом.

С выхода датчика 1 видеосигнала в устройство поступают кадровые синхроимпульсы (КСИ), тактовые импульсы (ТГ), присутстнующие только н 40 активное время строк телевизионного разложения, т.е. но время прямого хода луча, и параллельный двоичный код видеосигнала, формируемый и аналого-цифровом преобразователе дат- 45 чика 1 нидеосигнала.

Блок 6 производит операцию двумерного дифференцирования сигнала яркости, поступающего на первый вход последнего, н апертуре 2х2 растровых элемента и величину оценки двумерного перепада яркости ныдает на выход непрерывно в течение всего эксперимента.

Работа устройства в режиме распоз- >5 навания контуров изображений объектов начинается с момента появления на первом входе устройства сигнал логической единицы Пуск". Первым в работу включается первый формирователь 7 порога,, на выходе которого к концу первого кадра образуется суммарный сигнал., являющийся первым эталонным пороговым сигналом. Величина его такова, что при его наличии на втором входе порогового эле мента 11, на его выходе выделяется часть элементов контура изображения объекта и отсутствуют связные элементы контура изображения фона.

По окончании процесса формирования первого эталонного порогового сигнала на втором выходе формирователя 7 появляется логическая единица (сигнал Конец формирования эталонного порога ), поступающая на соответствующий вход блока 4.

Начинается второй кадр, за время которого производится запись в блок

4 сигналов от элементов контура изображения обьекта и фона, формируемых пороговым элементом 11, реализующим функцию вычитания первого эталонного порогового сигнала из суммарного сигнала двумерного перепада, поступающих соответственно с выходов вычитателя 12 и блока 6, поскольку на второй вход вычитателя 12 поступает нулевой корректирующий пороговый сигнал с выхода блока 13.

После записи начинается цикл кор/ ректировки уменьшения первого порогового эталонного сигнала на втором вхо. де порогового элемента 1!.Первым этапом корректировки является подсчет количества связных элементов контура объекта вдоль строки. Этот подсчет производится счетчиком 2, на первый вход которого поступают сигналы с выхода элемента И 14, который необходим для работы первого счетчика 2, поскольку с выхода элемента поступает сигнал, свидетельствующий лишь о наличии контура, а не о его протяженности.

Появление каждого очередного импульса на выходе счетчика 2 свидетельствует î TQM что обнаружена последовательность связных элементов контура изображения объекта и фона вдоль строки, число которых превышает заданное.

Вторым этапом корректировки (уменьшения,! первого эталонного порогового сигнала является подсчет обжегo H b e eHHb cBR3Hblx эле1270781 ментов контура изображения объекта и фона. Этот подсчет производится счетчиком 8, на первый вход которого поступает сигнал от групп связных элементов вдоль строки. Подсчет числа связных элементов контура изображения объекта и фона с точностью до числа элементов в группе и по группам ведется на протяжении активной части кадра ° По окончании подсчета общего 10 числа выделенных связных элементов контура изображения объекта и фона необходимо переписать состояние счетчика 8 в блок 13. Таким образом, в блоке 13 хранится общее число вы- 15 деленных связных элементов контура изображения объекта, подсчитанное при первом эталонном пороговом сигнале. На третьем этапе работы устройства производится увеличение первого 20 эталонного порогового сигнала, причем значение сигнала положительного"приращения подается с третьего входа устройства одновременно на соответствующие входы сумматора 9 и блока 13. 15

Увеличенный первый пороговый эталонный сигнал с выхода сумматора 9 поступает на вход вычитателя 12, проходит его без изменений и оказывается на втором входе порогового 30 элемента 11.Как и на втором этапе работы устройства первый счетчик 2 и второй счетчик 8 производят подсчет общего числа выделенных связных элементов контура изображения объекта при увеличенном пороговом эталонном сигнале. Результаты подсчета переписываются из счетчика 8 в соответствующий регистр, блока 13. Таким образом, получена необходимая исход-40 ная информация для расчета уменьшенного порогового эталонного сигнала.

Этот расчет осуществляется в блоке

13. Вычисления осуществляют при наличии на втором входе блока 13 стробирующего сигнала, поступающего с выхода счетчика 8 на второй вход рассматриваемого блока. При этом вычитатель 21 вычисляет разность между эталонным числом элемента контура объек- о та наблюдения, считываемым с формирователя 16 кода, где оно записывается при подготовке к эксперименту, и числом, поступающим с инверсного вы-. хода регистра 17. Первый умножитель

27 перемножает полученную разность и положительное приращение порогового эталонного сигнала. Разность вычисляется аналогично предыдущей с помощью вьтчитателя 22. ЗаТем осуществляется деление полученной величины на величину разности. ДЛя этого значение разности подается на второй вход умножителя 28> на первый вход которого поступает значение частного, которое находится путем подсчета счетчиком 24 числа ТИ, поступающих на второй вход элемента И-НЕ 19. Счет

ТИ продолжается до того момента, пока произведение сигналов, поступающих на первый и второй входы умножителя 28, не станет равно делимому.

Для обнаружения этого равенства используется вычитатель 23. При этом запирается элемент И-НЕ 19, счет прекращается и на выходе счетчика 24 устанавливается сигнал частного, который равен значению, определяющему уменьшение исходного порогового эталонного сигнала до уменьшенного порогового эталонного сигнала. Блок

13 позволяет (без подсчета общего числа связных элементов контура изображения объекта наблюдения и фона при пониженных по отношению к исходному первому пороговому эталонному сигналу значениях порога) вычислить по данным, полученным при отсутствии связных элементов контура фона (ложных контуров), уменьшенный пороговый эталонный. сигнал, при котором вероятность обнаружения элементов контура изображейие объекта близка к единице. В течение третьего этапа работы устройства на втором выходе . блока 13 вырабатывается сигнал разрешения записи для блока памяти 10.

Для его формирования используются второй элемент И-HE 20, а также триггеры 25 и 26. При появлении на вто- ром выходе второго триггера 26 логического нуля процесс вычислений завершен. Полученное в блоке 13 значение уменьшения порога используется вычитателем 12 для корректировки (уменьшения) первого эталонного пороУ гового сигнала, поступающего на первый вход последнего.

Когда процесс вычислений завершен, начинается четвертый этап работы устройства, при котором осуществляется выделение корректирующих элементов контура изображения объекта и фона путем сравнения сумм абсолютных значений разностей амплитуд сигналов яркости от элементов изображения объек5 !270 та и фона с. уменьшенным пороговым эта— понным сигналом. Процесс записи массива сигналов от элементов контура при скорректированном пороговом эталонном сигнале в блок памяти 10 происходит аналогично описанному выше процессу записи в первыи блок памяти. По окончании записи в блок памяти 10 на четвертом выходе последнего появляется уровень логической единицы, поступающий на первый вход блока памяти 4 и разрешает считывание из последнего, а также из блока памяти 10, где является внутренним сигналом. Начинается пятый этап работы устройства. 15

Считывание из обоих блоков памяти 4 и 10 производится синхронно.

Процесс вычисления плотностей вероятностей появления корректирующих элементов проводится одновременно со рб считыванием сигналов от элементов контуров изображений объектов и. фона из первого блока памяти 4 и из второго блока памяти 10. Вычисление вероятностей появления корректирую- 25 щих элементов ведется при каждом положении анализирующей апертуры В х х 8 элементов и начинается каждый раз по сигналу, приходящему на тре— тий вход блока 3, на первый и второй входы которого приходят величины суммарных сигналов от элементов контуров соответственно из второго 10 и из первого блоков памяти 4. Нахождение отношения числа корректирующих элеменЗ тов в апертуре к общему числу обнару; женных элементов производится в блоке 3 по стандартной схеме сдвига делимого и проверке разряда переноса при вычислении остатка от деления на каждом шаге.

Формирователь 15 порога представляет собой преобразователь кодов, реализованный с помощью программируемого постоянного запоминающего устройства. На выходе формирователя

15 устанавливается одно из заранее определенных значений второго эталонного порогового сигнала, которое определяется по исходному А® и уменьшенному А пороговым эталонным сигналам и зависит от эталонного числа градиентных элементов. Результат этого сравнения поступает на первый вход блока 5 и записывается там при наличии разрешения, приходящего с соответствующего разряда регистра блока 10, где находятся значения

781 б сигналов от элементов контуров, расположенных в центре апертуры. Только при наличи обоих сигналов принима" ется решение о наличии элемента кон- тура в данном месте.

Таким образом, реализованное в устройстве выделение корректирующих элементов контура изображения объекта и фона и оценка вероятностей обнаружения этих элементов в окрестностях каждого из выделенных элементов контура позволяет без потери элементов зарегистрировать элементы контура изображения объекта и устранить с вероятностью близкой к ) элементы ложных контуров при заданных отношениях сигнал/шум.

Формула и з о б р е т е н и я

I, Устройство для распознавания контуров изображений объектов, содержащее датчик видеосигналов, выходы которого подключены к входам блока дифференцирования, первого формирователя порога, первого счетчика, первого и второго блоков памяти, к одному входу элемента И, к одному входу первого вычислительного блока, другой вход которого является первым входом устройства, и к одному входу блока регистрации, другой вход которого является первым входом устройства, а остальные в::оды соединены с соответствующими выходами первого вычислительного блока и второго блока памяти, один выход которого подключен к соответствующему входу первого блока памяти, а другие подключены к входам первого вычислительного блока, пороговый элемент, входы которого соединены с выходами блока дифференцирования и первого вычитателя, а, выход подключен.к одному входу первого счетчика, другой вход которого соединен с выхоцом элемента И, к одному входу первого блока памяти, другой вход которого соединен с выходом первого формирователя порога, а выход соединен с пятым входом первого вычислительного блока, к соответствующему входу второго блока памяти и к другому входу элемента И, и второй счетчик, входы которого соединены с выходами первого счетчика, датчика видеосигналов и первого блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности распознавания контуров изобра1270781 жений объектов, оно содержит сумма- тор, один вход которого является вторым входом устройства, другие подключены к выходам первого формирователя порога и второго счетчика, а выход соединен с одним входом первого вычитателя, второй вычислительный блок, один вход которого является вторым входом устройства, другие подключены к соответствующим выходам второго счетчика и датчика видеосигналов, а выходы соединены с входами второго блока памяти и первого вычитателя, и второй формирователь порога, один вход которого является пустым треть- <5 им входом устройства, другие подключены к выходам первого вычитателя и первого формирователя порога, а выход соединен с соответствующим входом первого вычислительного блока. 20

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что второй. вычислительный блок содержит второй вычитатель, один вход которого соединен с формирователем кода, другой 25 подключен к одному выходу первого регистра, входы которого являются первым и вторым входами блока, первый умножитель, один вход которого является третьим входом блока, другие 30 подключены к выходам второго вычитателя и первого элемента задержки, вход которого является вторым входом блока, второй регистр, входы которого являются первым и четвертым входами блока, а выход соединен с одним входом третьего вычитателя, другой вход которого подключен К выходу первого регистра, а выход соединен с одним входом второго умножителя, другой вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, а выход соединен с одним входом четвертого вычитателя, другой вход которого подключен к первому умножителю, первый элемент H-HE, один вход которого является пятым входом блока, другой соедийен с выходом четвертого вычитателя, а выход подключен к входу второго элемента задержки и к одному входу третьего счетчика, другой вход которого является шестым входом блока, а выход соединен с третьим входом второго умножителя и является первым выходом блока, и последовательно соединенные второй элемент

И-НЕ, первый и второй входы которого является шестым и седьмым входами блока соответственно, первый триггер, другой вход которого является седьмым входом блока, и второй триггер, другой вход которого соединен с седьмым входом блока, а выход является вторым выходом блока и подключен к третьему входу второго элемента И-НЕ.

1270781 иР, Составител. А. Романов

Редактор В.Ковтун Техред И.Верес Корректор M.Ñàìáoðñêàÿ

Заказ 6245/52 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул. Проектная, 4