Устройство для выделения сигнала движущегося объекта

 

Изобретение может применяться в системах автоматического анализа двухмерных сигналов. Цель - повышение вероятности обнаружения Устройство для выделения сигнала движущегося объекта содержит умножитель 1, сумматор 2, блоки 3 и 12 оперативной па

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1628222 (51) 5 Н 04 N 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ .

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4342840/09 (22) 14.12.87 (46) 15 ° 02.91. Бюл. № 6 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) Б.А.Алпатов, K.К.Клочко и А.И.Степашкин (53) 621.397.132(088.8) (56) Патент CIIIA ¹- 4350998, кл. H 04 N 7/18, 1982.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛА

ДВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение может применяться в системах автоматического анализа двухмерных сигналов. Цель — повышение вероятности обнаружения. Устройство для выделения сигнала движущегося объекта содержит умножитель 1, сумматор 2, блоки 3 и 12 оперативной па1628222 мяти, регистры 4, 9, 10, 25 и 26, умножитель 5, блоки 6, 7, 18 и 28 постоянной памяти вычитатель 8, блоки 11, 14, 17 и 29 сравнения, элементы И 13, 15 и 19, счетчики 16 и 20, 5 сумматоры-накопители 21 и 22, делители 23 и 24 и блок 27 управления.

Текущее значение кадра после умножения в умножителе 1. прибавляется к значению предыдущего кадра. Получен- . ные значения записываются в блоки

6 и 7 постоянной памяти. Значения элементов текущего изображения поступают на вход устройства построчно в шестой элемент И 39, пятый счетчик

40, пятый 41 БПП, мультиплексор 42, элемент ИЛИ 43, шестой 44 БПП, мультиплексор 45, дешифратор 46, седьмой и восьмой 47 и 48 БПП.

Устройство работает следующим образом.

На информационный вход устройства в моменты времени t., ц =0,1... поступа "й, Ц ют в виде двоичных кодов элементы

30 матрицы изображения m (i j)=1 N Ра(Ц У 9 боту устройства можно условно разбить на два режима.

В первом текущее значение ш (i j)

У умножается на умножителе 1 на величину g (0(М<1) и прибавляется в пер35 вом сумматоре 2 к значению элемента предыдущего кадра с теми же координатами i,j, умноженному на втором умножителе 5 на величину (1-2). Значения 2 и (1-2) записаны в первом и

40 втором БПП 7 и 8 соответственно. Полученное значение вычитается на вычитателе 8 из текущего значения

m<(i,j) таким образом, .на выходе вычйтателя 8 формируется величина

45 .. л

Е (з,))=ш1(, j)-ш (х, j), (1) л где ш„(х, j)=фш„(д, j)+(1-g)n (i, j).(2)

Текущее значение разностного изображения Zy(i,j) записывается в вто, рой блок 12 оперативной памяти. Одновременно величина Z (i,j) сравнивается в первом блоке 11 сравнения со значением элемента разностного изображения того же Я-го кадра, записанного в третий регистр 10. Если величина Z (i j) больше величины, записанной в третьем регистре 10, то на выходе схемы сравнения устанавУстройство для выделения сигнала движущегося объекта относится к средствам цифровой обработки изображений и может применяться в системах автоматического анализа двухмерных сигналов.

Целью изобретения является повышение вероятности обнаружения.

На фиг. 1 изображена структурнологическая схема устройства для вьщеления сигнала движущегося объекта; на фиг, 2 — блок-схема блока управления.

Устройство для вьщеления сигнала движущегося объекта (фиг. 1) содержит первый умножитель 1, первый сумматор 2, первый блок 3 оперативной памяти, первый регистр 4, второй умножитель 5, первый блок 6 и второй 7 блоки оперативной памяти. (БПП), вычитатель 8, второй регистр

9, третий регистр 10 первый блок 11 сравнения, второй блок 12 оперативной памяти„ первый элемент И 13, второй блок 14 сравнения, второй элемент И 15, первый счетчик 16, третий блок 17 сравнения, третий

БПП 18, третий элемент И 19, второй счетчик 20, сумматоры-накопители 21 и 22, делители 23, 24, четвертый и пятый регистры 25 и 26, блок 27 управления, 28 .БПП, четвертый блок 29 сравнения..

На фиг. 2 представлена блок-схема блока 27 управления, включающего первый триггер 30, четвертый элемент

И 31, второй триггер 32, пятый элемент И 33, инвертор 34,шестой элемент И 35, третий и четвертый счетчики 36 и 37, третий триггер 38, порядке расположения элементов в строках матрицы изображения. Элементы матрицы разностного изображения снимаются из блока 12 оперативной памяти. Порядок считывания определяется скользящей апертурой, координаты центра которой изменяются. Отсутствие или наличие движущегося объекта в исследуемом участке пространства определяется по величине содержимого регистра 10 путем сравнения с величиной минимального контраста, считываемой из блока 28 постоянной памяти. 2 ил.

5 16282 ливается уровень напряжения "1", разрешающий прохождение сигнала записи на вход управления третьего регистра

10, значение Z (i j) записывается в третий регистр 10. В противном случае в третьем регистре 10 сохраняется ранее записанное значение элемента разностного изображения того же кадра.

Вычислительные операции и порядок их следования повторяются для всех

i,j=1,N. Зна,ения элементов текущего изображения m (i,j), i,j=1,N поступают на вход устройства построчно, в порядке расположения элементов в строках матрицы изображения„

Таким образом, после обработки всех значений m (i,j) во втором блоке 12 оперативной памяти записывает- 20 ся разностное изображение с элементами 1,(i j), а в третьем регистре 10 валииииа а =тах(Е,(х, j)) i, j=1,N.

Во втором режиме элементы матрицы разностного изображения Z (,j) считываются в определенном порядке из второго блока 12 оперативной памяти.

Порядок считывания определяется скользящей аппертурой размерностью

3 Х 3 3 ээллееммееннттаа, координаты центра которой изменяются в интервале 2, N-1.

Каждое значение Z (i,j), считываемое из второго блока 12 оперативной памяти, сравнивается в блоке 11 сравнения с величиной а /2, поступающей в первый блок 11 сравнения из третьего регистра 10 (деление на 2 осуществляется простым сдвигом на один разряд в сторону младших разрядов) .

Результат сравнения (1 0" или "1 ) яв40 ляется сигналом запрета или разрешения прохождения управляющего сигнала у на вход первого счетчика 16, являющегося "счетчиком на 9" (число элементов скользящей аппертуры) .Пер- 45 . вый счетчик 16 считает количество элементов разностного изображения, считываемых из окна скользящей аппертуры, значение которых превышает уровень а /2, Если их количество (в текущей аппертуре) превышает определенное число (например, 6), задаваемое третьим БПП 18, то на ьыходе третьего блока 17 сравнения устанав-. ливается уровень напряжения, соответствующий " 1", который разрешает прохождение управляющего сигнала у7 на вход второго счетчика 20 и одновременно на вход записи сумматоров22 6 накопителей 21 и 22, на входы А и

А которых поступают значения координат i u j соответственно, элемента

Z@(i,j) являющегося в текущий момент центральным элементом в скользящей аппертуре 3 К 3. Таким образом, в сумматорах-накопителях 21 и 22 накапливаются суммы координат по тех элементов изображения m (i,j), для которых выполняются два условия. данньпr элемент является центральным в сканирующей аппертуре 3 K 3; число элементов в данной аппертуре превы шает порог заданного числа.

Во втором счетчике 20 фиксируется количество элементов, удовлетворяющих указанным условиям, данная величина является делителем для величин, накапливаемых в сумматорах» накопителях 21 и 22, результаты деления записываются в регистры 25 и

26 в моменты времени, определяемые управляющим сигналом у, и принимаются за оценку координат. центра формы движущегося протяженного объекта.

При реализации предлагаемого устройства необходимо учитывать следующие обстоятельства. Запись информации в регистры 4, 25 и 26 осуществляется уровнем напряжения, соответствующим " 1", а запись информации в регистры 9 и 10 осуществляется передним фронтом положительного импульса. Сумматор-накопитель реализуется путем последовательного соединения сумматора и регистра, причем один вход сумматора является входом сумматора-накопителя, а второй вход соединен с выходом регистра, являю— щимся выходом сумматора-накопителя, управляющие сигналы поступают на установочный вход и вход управления записью регистра.

При обработке начальных кадров

Мо, И, „...М g выходные данные могут искажаться. Величина g зависит от коэффициента сглаживания О(и от скорости перемещения иэображения объекта в кадре.

Отсутствие или наличие движущегося объекта в исследуемом участке пространства определяется по величине содержимого регистра 10 а ïóòåì сравнения последнего в блоке 29 сравнения с величиной минимального контраста /min, считываемой с БПП 28.

На выходе четвертого блока 29 сравнения устанавливается уровень "1", i628222 что свидетельствует о наличии движущегося объекта, в противном случае на выходе четвертого блока 29 сравнения — уровень "О".

Обычно устроиства цифровой обра5 ботки сигналов принято характеризовать двумя параметрами: объемом оперативной памяти Q и числом арифметических операций P. Для предлагаемого устройства эти показатели таковы.

Объем оперативной памяти (в битах)

Q=2N, число приведенных арифметических операций для обработки одного кадра (с учетом распараллеливания) 15

24,5 N . Большинство устройств для оценок координат протяженных объектов на телевизионном изображении основано на корреляционно-экстремальных алгоритмах совмещения двух изображе- 20 ний 1,2, требующих для реализации ми-! нимального объема памяти (=N +М и минимального количества приведенных арифметических операций для обработки одного кадра Ч = (N-М) ° М где М К M— р-.çìåðíîñòü эталона. Для N=32 и М=16, Q !tQ 2,5 „

Таким образом, при некотором увеличении объема оперативной памяти предлагаемое устройство характеризу- 30 ется меньшим числом арифметических операций, необходимых для обработки одного кадра изображения, по сравнению с известными аналогами, 35

Формула изобретения

Устройство для выделения сигнала движущегося объекта, содержащее умножитель, первый вход которого является информационным входом устрой- 40 ства, второй вход подключен к выходу первого блоха постоянной памяти (БПП), а выход соединен с первым входом пер вого сумматора, выход которого соединен с входом первого блока оперативной памяти (БОП), второй умножитель, второй вход которого соединен с выходом второго БПП, а выход второго умножителя - с вторым входом сумматора, вычитатель, первый вход которого

50 соединен с информационным входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения вероятности обнаружения, введены первый регистр, вход которого соединен с выходом первого БОП, вход БОП соединен с первым входом вычитателя, а выход первого регистра соединен с первым входом второго умножителя, блок управления (БУ), выходы которого являются управляющими входами устройства, второй регистр, вход которого соединен с выходом вь1читателя, вход управления записью которого соединен с первым выходом БУ, а выход — с входом третьего регистра, первым входом первого блока сравнения и входом второго БОП, выход которого соеди-! нен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которой соединен с вторым входом первого блока сравнения и выходом третьего регистра, выход первого блока сравнения соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с входом управления записью первого регистра и вторым выходом

БУ, а выход — с входом управления записью третьего регистра, установочный вход которого соединен с первым входом БУ, управляющие входы первого и второго БОП соединены с первым выходом БУ, а их адресные входыс третьим выходом БУ, второй элемент

И, первый вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, второй вход — с третьим входом БУ, а выход — с вхоцом первого счетчика, установочный вход которого соединен с шестым выходом БУ, а выход — с первым входом третьей схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом третьего БПП, а выход — с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с седьмым выходом БУ, а выход — с входами управления записью сумматоров-накопителей и входом второго счетчика, установочный вход которого соединен с первым входом БУ, а выход — с первыми входами делителей, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих сумматоров-накопителей а выходы — с входами четвертого и пятого регистров соответственно, выходы которых. являются информационными выходами устройства, а входы управления записью соединены с восьмым выходом БУ, установочные входы сумматоров-накопителей соединены с первым входом БУ, четвертый блок постоянной памяти, выход которого соединен с первым входом четвертого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом третьего регистра, а выход является информационным выходом устройства.

1628222

Фиг.2

С ос та ви тель Г. Княз ева

T exp ед Л. Олийнык Корректор Л. Патай

Редактор О.Спесивых

Заказ 349 Тираж 388 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям .и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101