Телевизионное устройство для измерения угла на изображении

 

Изобретение относится к прикладному телевидению. Цель изобретения - повышение точности и достоверности измерения угла на изображении. Устройство содержит телевизионную камеру 1, АЦП 2, цифровые фильтры 3 и 4, блок 5 определения наличия контура на изображении, блок 6 усреднения, блок 7 определения наличия угла на изображении, элемент И 8 и генератор 9 тактовых импульсов. Видеосигнал с камеры 1 преобразуется в АЦП 2 в цифровую форму. Полученные проквантованные элементы изображения затем последовательно поступают на блок 5 и на фильтры 3 и 4, осуществляющие анализ изображения с помощью кругов разного радиуса с центром в данной анализируемой точке изображения. Далее сигналы преобразуются в блоках 5 - 7, введение которых позволяет с заданной точностью однозначно определить углы на изображении. Устройство по п. 2 ф-лы отличается выполнением фильтров 3 и 4. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННЪ|Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4476971/09 (22) 11,08.88 (46) 30.06.91. Бюл. М 24 (71) Физико-механический институт им. Г.В.

Карпенко (72) В.В. Грицык, В.Я, Мыхальчишин и P.Ì.

Паленичка (53) 621.397 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1182551, кл. G 06 К 9/36, 1983.

Патент Японии М 56 37588, кл. G 06 К 9/46, 1981. (54) ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НА ИЗОБРАЖЕНИИ (57) Изобретение относится к прикладному телевидению. Цель изобретения — повыше ние точности и достоверности измерения угла на изображении, Устройство содержит,,!Ж „, 1660207 А1 (з1)з Н 04 N 7/18, С 06 К 9/46 телевизионную камеру 1, АЦП 2, цифровые фильтры 3 и 4, блок 5 определения наличия контура на изображении, блок 6 усреднения, блок 7 определения наличия угла на изображении, элемент И 8 и генератор 9 тактовых импульсов. Видеосигнал с камеры

1 преобразуется в АЦП 2 в цифровую форму, Полученные проквантованные элементы изображения затем последовательно поступают на блок 5 и на фильтры 3 и 4, осуществляющие анализ изображения с помощью кругов разного радиуса с центром в данной анализируемой точке изображения. Далее сигналы преобразуются в блоках 5, введение которых позволяет с заданной точностью однозначно определить углы на, изображении. Устройство по п.2 ф-лы отличается выполнением фильтров 3 и 4. 1 з.п,флы,4 ил, 1660207

Изобретение относится к прикладному телевидению и может быть использовано в системах цифровой обработки и распознавания телевизионных изображений.

Цель изобретения — повышение точно- 5 сти и достоверности измерения угла на изображении.

На фиг,1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — структурная электрическая схема 10 цифрового фильтра; на фиг.3 — структурная электрическая схема блока отделения наличия контура на изображении; на фиг.4— пояснения работы цифровых фильтров.

Устройство содержит телевизионную 15 камеру 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, первый 3 и второй 4 цифровые фильтры, блок 5 определения наличия контура на иэображении, блок 6 усредения, блок 7 определения наличия угла на изобра- 20 жении, элемент И 8 и генератор 9 тактовых импульсов, Блок 6 состоит из сумматора 10 и преобразователя 11 кода. Блок 7 состоит из вычитателя 12, регистра 13 порогового значения и компаратора 14. 25

Первый 3 и второй 4 цифровые фильтры состоят из блока 15 выделения локальной области изображения размерностью пхп, выполненного в виде регистра сдвига; блока 16 элементов И, первого 17 и второго 18 30 регистров памяти, параллельного счетчика

19 и делителя 20, Блок 5 определения наличия контура на изображении выполнен из блока 21 выделе-. ния локальной области изображения раэ- 35 мерностью, например, Зх3, и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 22.

Устройство работает следующим образом.

В устройстве реализуется алгоритм, ос- 40 нованный на том, что при совпадении центра круга радиуса Я с вершиной угла изображения, отношение площади сектора круга, вырезанного этим углом, к площади круга равно величине 45

А — л В ю 360 — /360o г где а — величина центрального угла (угла изображения) не зависит от величины ради- 50 уса круга.

Построим вокруг каждой точки контура изображения два круга разных радиусов (R > г); Рассмотрим множество точек контура изображения, для KGTopblx выполняется равенство

А -Аг=А,(2) где А — величина, однозначно определяющая, величинуугла на изображении (например, если А - 0,25, то а = 45 ).

В это множество не войдут те точки контура изображения, расстояние от которых до ближайшей вершины угла изображения меньше величины R. Также выключим из множества точек контура изображения, для которых выполняется равенство (2), те точки, для которых А = 0,5 (при а= 180 ).

В результате получим только угловые точки изображения.

Таким образом, вышеизложенный алгоритм позволяет с необходимой точностью обнаруживать углы на изображениях и определять их величину. При этом надо учитывать, что вершины углов изображения соединены отрезками прямых, при этом R < Ь. где Ь вЂ” наименьшее расстояние между двумя вершинами углов иэображения.

Реализация алгоритма осуществляется следующим образом.

Видеосигнал, получаемый при сканировании изображения телевизионной камерой 1, поступает на вход АЦП 2, который выполняет преобразование видеосигнала в цифровую форму. Так, элементам изображения присваивается значение "1", а прочим элементам поля — "0", т.е. АЦП 2 выполняет функцию порогового бинарного квантования видеосигнала. С выхода АЦП 2 проквантованные элементы изображения последовательно поступают на входы цифровых фильтров 3 и 4, Цифровые фильтры 3 и 4 осуществляют анализ изображения с помощью кругов разного радиуса с центром в данной анализируемой точке.изображения. Точка, в которой отношение площади исследуемого участка изображения к площади круга равны для кругов разных радиусов, принимается за вершину угла на изображении.

Рассмотрим работу цифрового фильтра

3. Блок 15 выделения локальной области изображения предназначен для выделения и временного хранения локальной области изображения размером пхп элементов и состоит из регистра сдвига, который имеет (n-1) . 1+ п двоичных разрядов, где! — количество элементов в однбй строке поля.

Сдвиг в регистре сдвига происходит под воздействием тактовых импульсов, поступающих с генератора 9 тактовых импульсов.

Блок 15 выделения локальной области изображения имеет пхп выходов, каждый из которых соответствует элементу иэображения иэ локальной области размером пхп, которая представляет собой окрестность текущего элемента изображения. С выхода блока 15 коды элементов изображения текущей локальной области параллельно поступают на вход блока 16 элементов И.

1660207 г

К

A,= —, Sr где Кг — площадь изображения, принадлежащей кругу радиуса r с центром в текущей точке изобоажения; 4

Sr — площадь круга радиуса r.

Числа AR и А; с выходов цифровых фильтров 3.и 4 соответственно поступают в вычитатель 12. Величина М = t AR — ArI, получаемая на выходе вычитэтеля 12, анализируется в кампараторе 14 на близость к

"О" с точностью, заданной в регистре 13 порогового значения, Если число M близко к "О" с заданной точностью, то на выходе компаратора 14 будем иметь "1" и в противоположном случае — "0". 55

Значение 1 1" или "0" с выхода компаратора 14 поступает на второй вход элемента

И 8, на первый вход которого поступает значение "О" или "1" с выхода блока 5.

Цифровой фильтр 3 содержит первый регистр памяти 17 размерностью п двоичных разрядов. Значения двоичных разрядов определяют площадь круга радиуса R, вписанного в квадрат со стороной, равной и (фиг,4а). Например, точки квадрата пхп, принадлежащие кругу радиуса R, имеют значение "1", а остальные — "0"..В блоке 16 элементов И перемножаются соответствующие значения двоичных разрядов, поступающие с блока 15 и с первого регистра 17 памяти. Результат перемножения в виде и— разрядного двоичного кода поступает в параллельный счетчик 19. Число KR нэ выходе параллельного счетчика 19 будет равно количеству точек изображения, принадлежащих кругу радиуса R с центром в текущей точке изображения, Делитель 20 формирует отношение числа KR к количеству точек круга радиуса Я (SR), поступающему в делитель

20 с второго регистра 18 памяти.

Таким образом, на выходе цифрового фильтра 3 получаем число

Кр

AR =—

SR характеризующее отношение площади изображения, принадлежащей кругу радиуса R с центром в текущей точке изображения, к площади круга радиуса R, Второй цифровой фильтр 4 рабогает так же, кэк и первый цифровой фильтр 3, с тай лишь разницей, чта двоичные разряды первого регистра 17 памяти определяют круг радиуса r (r

4 получим число

На блок 5 с выхода АцП 2 последовательно поступают элеменТы изображения, Блок 21 выделения локальной области изо5 бражения имеет в общем случае такую же разрядность, как и блок 15, а в частном случае (при наличии соответствующей линии задержки на входе) имеет разрядность

2(+ 3 и служит для выделения и временного

10 хранения локальной области изображения размером Зх3 элемента, которая представляет собой окрестность текущего элемента изображения, На адресный вход ПЗУ 22 поступает девятиразрядный код с выхода бло15 ка 2 1 выделения локальной области изображения. На информационном выходе

ПЗУ 22 получаем "1", если текущий элемент изображения принадлежит контуру изображения, в противном случае — "О". Зависи20 масть значения кода на выходе ПЗУ 22 ат входного кода задано таблично, Таким образом, старший разряд кода нэ выходе устройства. который формируется элементом И 8, равен "1", если текущая точ25 ка изображения является угловой (лежит на контуре иэображения), и "О" — в противном случае.

Числа AR и А, поступающие с выходов

30 цифровых фильтров 3 и 4 соответственна, усредняются, для чего поступают нэ вход сумма ара 10, который вычисляет сумму входи ь х кодов. П реабра зава тел ь 11 кода осуществляет сдвиг вправо на один разряд

35 двоичного числа с выхода сумматора 10, чта тождественна делению этого числа на два.

На выходе преобразователя 11 кода, образующего (n-1) выходных разрядов устройст ва, будет среднее арифметическое зйачение

40 чисел AR и Аг, характеризующее величину обнаруженного угла изображения при условии, чта старший разряд выходного кода равен в этом случае единице.

Таким образом, за счет введения блоков

5 5 — 7, выполненных соответствующим образом, предлагаемое устройство может с заданной точностью однозначно определить углы на изображении.

Формула изобретения

1, Телевизионное устройства для изме0 рения угла на изображении, содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру, аналого-цифровой преобразователь и первый цифровой фильтр, э также второй цифровой фильтр, вход которого подключен к входу первого цифрового фильтра, элема т И и генератор TBKToBblx импульсов. выход которого подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя и первого и второго цифровых фильтров, о т л и ч а ю щ е е с я -eM, чта, с

1660207 целью повышения точности и достоверности измерения угла на изображении, в него введены блок усреднения, первый и второй входы которого подключены к выходу соответствующего цифрового фильтра, блок определения наличия угла на изображении, первый и второй входы которого подключе ны к выходу соответствующего цифрового фильтра, а выход подключен к первому входу элемента И, а также блок определения наличия контура на изображе;,ии, Bxoö которого подключен к входу первого и второго цифровых фильтров, а выход — к второму входу элемента И, причем выход элемента

И является старшим m-м разрядом, а выходы блока усреднения являются младшими (m-1)-ми разрядами выхода устройства, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу блока усреднения, блока. определения наличия угла на иэображении и блока определения наличия контура на иэображении.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что первый и второй цифровые

5 фильтры идентичны и выполнены из блока выделения локальной области изображения, вход которого является входом цифрового фильтра, первого и второго регистров памяти, делителя, блока элементов И, пер10 вые и входы которого подключены к соответствующим выходам блока выделения локальной области изображения, а вторые и входы — к соответствующим выходам пер2 вого регистра памяти и параллельного счет15 чика, п входов которого подключены к соответствующим выходам блока элементов

И, а выход — к первому входу делителя, второй вход которого подключен к выходу второго регистра памяти, а выход является

20 выходом цифрового фильтра.

1660207

Составитель Н.Сорокопуд

Техред M.Mîðãåíòàë . Корректор Т.Палий

Редактор А.Ревин

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

Заказ 1S57 Тираж 409 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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