Устройство для классификации изображений микрообьектов

 

ОПИСАНИЕ, ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Оома Соеетсккх

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.08.76 (21) 2388892/24 (51) М.«..

6 06К 9/00 с присоединением заявки ¹

Государствекиый комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (53) УДК 621.391.19 (088.8) по делам иэобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения В. С. Гузеев, А. И. Кундин, В. В. Макаренко, В. С. Нощенко, А. И. Офин, И. В. Разин и И. И. Цуккерман (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

МИКРООБЪЕКТОВ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в автоматических системах анализа изображений, например при автоматическом анализе препаратов, биологических микроструктур, шлифов металлов и других структур.

Известно устройство для автоматического анализа изображений (1), содержащее телевизионный датчик, выход которого че- 10 рез детектор соединен с блоком измерительных модулей, выходы которых соединены с входами вычислительного блока.

Благодаря набору различных измерительных модулей и вычислительному блоку с 15 помощью известного устройства можно получать распределения объектов по величине их площади, по размерам хорд, по величине диаметра Фере, по длине периметра или по значению оптической плотности, а 20 также по комбинациям этих параметров.

Однако распределение хорд по размерам измеряется лишь для тех хорд, которые пересекают анализируемый объект в направлении, совпадающем с направлением 25 развертки строк. При случайной ориентации объектов в поле зрения анализатора, например эллипса, ось которого наклонена к линии сканирования под углом 45, такой параметр, как распределение длин хорд, 30 ориентированных в направлении развертки строк, для классификации объектов по форме недостаточен. По этой же причине оказывается малоинформативным и другой параметр — длина вертикальной проекции максимальной хорды объекта, измеряемой с помощью данного устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является известное устройство (2), содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик, низкочастотный фильтр, триггер

Шмидта и логический элемент И, один из входов которого подключен к выходу генератора импульсов, дешифратор, выходы которого соединены через счетчики с входами блока обработки информации.

В состав устройства входит также телевизионный микроскоп с предметным столиком.

Известное устройство обладает низким быстродействием, так как механический поворот предметного столика телевизионного микроскопа значительно увеличивает время, необходимое для получения распределений длин хорд в анализируемых направлениях, и снижает скорость анализа.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается в устройст650086

З0

50 где

60

65 ве тем, что оно содержит подключенные к выходу логического элемента И инвертор и последовательно соединенные узлы временной селекции, выходы инвертора и узлов временной селекции подключены к соответствующим входам дешифратора, а выход блока обработки информации — к управляющим входам узлов временной селекции.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 структурная схема блока анализа длин хорд изображения; на фиг. 3 — объект на анализируемом изображении, строки и измеритсльиый растр; на фиг. 4 — хорды АВ, CD и К1 объекта, длины которых измеряются блоком анализа длин хорд изображения; на фиг. 5 — диаграмма, поясняющая принцип работы блока анализа длин хорд изображения и дешифратора (сигналы от различных хорд условно показаны импульсами разной амплитуды).

Устройство (фиг. 1) для классификации изображений микрообъектов состоит из телевизионного датчика 1, выход которого через низкочастотный фильтр 2 соединен с входом триггера Шмидта 3. Выход последнего соединен с входом логического элемента И 4, другой вход которого подключен к выходу генератора 5 прямоугольных и м пул ьс о в. В ы ход л оги ч еского элем ента И

4 соединен непосредственно с входом блока 6 анализа длин хорд изображения и через инвертор 7 — с управляющим входом дешифратора 8.

Выходы дешифратор а 8 соединены через счетчики 9 с блоком 10 обработки информации.

Блок б анализа длин хорд изображения содержит сумматоры 11, амплитудные дискриминаторы 12 и 13, инверторы 14, логические элементы И 15 и управляемые элементы 16 задержки, повторяющиеся комбинации которых образуют узлы 17 временной селекции (фиг. 2).

Выход блока 10 обработки информации соединен с управляющими входами узлов

17 временной селекции.

Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал, соответствующий исходному изображению (фиг. 3), с выхода телевизионного датчика 1 подается на вход низкочастотного фильтра 2, который осуществляет сглаживание шумов и мелких образований.

Далее видеосигнал поступает на вход триггера Шмидта 3, где происходит разбиение изображений на объекты и фон путем квантования его по яркости на два уровня.

Для примера рассмотрим работу устройства при измерении распределения длин хорд, ориентированных под углом 45 к направлению строчной развертки. Направленис анализа задается по командам блока

10 обработки информации и определяется выбором параметров блока в анализе длин хорд изображения (точнее выбором длительности задержки) элементов 16 в каждом узле 17 временной селекции. После логического элемента И 4, на один вход которого подастся сигнал с триггера Шмидта 3, а на другой поступает сигнал с выхода генератора 5 прямоугольных импульсов, получают сигнал от объекта (фиг. 4) в виде бинарной последовательности, соответствующей хордам объекта, ориентированным под рассматриваемым углом. Последовательность импульсов, соответствующая этим хордам, поступает на сумматор

11 (фиг. 2) первого узла 17 временной селекции и инвертор 7 (фиг. 1). При сканировании «О» строки (фиг. 4) до момента времени 1 (фиг. 5) в узле 17 временной селекции записан нуль, т. е. на выходах всех разрядов имеется потенциал логического нуля, обозначаемый в дальнейшем через Up. В момент времени t> (фиг.5,а)

<О1 при пересечении линией сканирования начала хорды АВ на вход сумматора 11 (фиг. 2) первого узла 17 временной селекции приходит сигнал логической единицы, обозначенный через U>, на второй вход в этот момент времени поступает сигнал Уо.

При этом на выходе сумматора 11 появится сигнал, равный Ui. Импульс с амплитудой, равной U>, одновременно подается на входы амплитудных дискриминаторов 12 и

13 (фиг. 2). Порог амплитудного дискриминатора 13 выбран F>4 —— 0,5, а дискриминатора 12 — з — — 1,5.

Следовательно, в рассмотренной ситуации срабатывает дискриминатор 13. Так как есть разрешение по первому входу логического элемента И 15 с инвертора 14, а также по третьему входу с выхода логического элемента И 4 (фиг. 1), то сигнал с выхода дискриминатора 13 через логический элемент И 15 (фиг. 2) поступает на вход элемента 16 задержки. Время задержки т; определяется направлением анализа и вычисляется для всех направлений, кроме горизонтального, по формуле т,— время задержки элемента 16 задержки; т„р — длительность строки разложения;

q> †уг между направлением анализа и направлением развертки строк, отсчитываемый по часовой стрелке.

Для горизонтального наклона т,=т„ где т — длительность элемента дикретизации. Для рассматриваемого наклона ли650086 ний л/4 при т =0,1 мсек, то,р — — 64 мсек и прогрессивной развертке з — сто å

В момент времени ti на «1» строке пе(1) ресечение хорды АВ с линией сканиров ания приводит к появлению н а первом входе сумматора 11 первого узла 17 временной селекции сигнала Ul. Так как т, выбрано таким образом, что сигнал с элемента

16 задержки от пересечения хорды АВ на

«0» строке появится одновременно с сигналом от пересечения хорд АВ на «1» строке, то в момент времени Й (фиг. 5, б) на (1) втором входе сумматора 11 образуется импульс с амплитудой, равной 2UI (коэффициент передачи сумматора 11 выбран равным единице). При этом срабатывают оба дискриминатора 12 и 13 и сигнал с выхода дискриминатора 12 через инвертор 14 подается на второй вход логического элемента И 15 и запрещает прохождение импульса с выхода дискриминатора 13. Одновременно с выхода дискриминатора 12 сигнал (фиг. 5, в) поступает на вход следующего узла 17 блока 6 анализа длин хорд изображения. В данный момент времени второй узел 17 функционирует аналогично (о) первому в момент времени t(1 . Таким (1) образом, в отсчет времени t > ) на выходе блока 6 анализа длин хорд изображения формируется параллельный код длины (с точностью до постоянного множителя

1 где q> — угол наклона хорды к

СО6 направлению сканирования хорды АВ), так как длина измеряется в числе пересечений хорды АВ линией сканирования, начиная от первого ее пересечения до пересечения на данной строке. В данном случае в момент пересечения хорды АВ на «1» строке в блоке 6 анализа длин хорд изображения будет сформирован код единицы. На «2» строке при пересечении хорды АВ линией (2) сканирования в момент времени (фиг, 5, а) первый узел 17 (фиг. 5, о, в) работает так же, как на «0» строке, а функционирование второго (фиг. 5, г, д) соответствует его же работе на «1» строке. При этом на выходе блока 6 имеется код числа два, на следующей «3» строке — код трех и т. д, При развертке, например, «5» строки в момент 4 пересечение хорды СД (6) запишет в блок 6 очередную единицу, однако она не в состоянии изменить код длины линии АВ, хранящейся в памяти (в элементах 16 задержки каждого узла 17), так как момент измерения каждой хорды строго фиксирован и происходит точно через время 66. Таким образом, с момента времени

t2 начинается независимое от других на(6) копление кода длины хорды СД. По той ке причине в момент времени 4) проис(6) г

65 ходит измерение кода длины хорды АВ (фиг. 5, б, в), которой теперь будет соответствовать число пять.

Таким образом, благодаря наличию элементов 16 задержки происходит селективное п динамическое накопление длины каждой хорды.

На «6» строке функционирование схемы (6) для хорды СД в отсчет времени Й точно такое же. как для хорды АВ на «1» строке, т. е. а выходе схемы будет код единицы и т. д. При сканировании «6» строки одновременно прослеживаются и измеряются длины трех хорд (АВ, СД, К1 ), На

«7» строке в момент времени 4 отсутст(7) вует пер есечение хорды СД с линией скан и р ов ани я и поэтому через и нвертор 7 (фиг. 1) на управляющий вход дешифратора 8 поступает сигнал разрешения, указывающий на окончание хорды СД. Код длины хорды СД дешифрируется (фиг. 5, и) и единицей записывается в счетчик 9, соответствующий данному отсчету гистрограммы. В этот же момент времени, поскольку отсутствует пересечение линии сканирования с какой-либо хордой, на третий вход логического элемента И 15 (фиг. 2) каждого узла 17 приходит сигнал с(о, в результате чего происходит разрыв обратной связи в каждом узле 17 до момента пересечения следующей хорды, в данном случае АВ с линией сканирования. Разрыв цепи обратной связи необходим для того, чтобы измерять длину других хорд данного направления, находягцихся на продолжении хорды СД. Устройство функционир ет аналогичным образом для хорд АВ и

К1 на «9» и «10» строках (фиг. 5) соответ(9) (1О) ственно в моменты времени tl и гз

Однако на «7» строке хорды АВ и К1 имеют пересечение с линией сканирования и поэтому происходит дальнейшее измерение их длины (фиг. 5, а — ж).

В данном устройстве с целью экономии числа отсчетов может быть использован неполный дешифратор, т. с. такой, в котором определенной группе кодов на входе соответствует импульс на одном и том же определенном выходе. Таким образом, устройство позволяет одновременно измерять длину каждой хорды и, следовательно, строить распределение длин хорд в заданном направлсннп за время одного поля разложения. Получснные данные вводятся в блок обработки, после чего происходит автоматическое переключение направления анализа по сигналу от блока обработки.

По окончании анализа изображения во всех направлениях блок обработки реализует одно из решающих правил.

По сравнению с прототипом предложенное устройство для классификации изображений микрообъектов позволяет повыс1(ть скорость анализа изображений.

650086

Формула изобретения

Устройство для классификации изображений микрообъектов, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик, низкочастотный фильтр, триггер

Шмидта и логический элемент И, одна из входов которого подключен к выходу генератора импульсов, дешифратор, выходы которого соединены через счетчики с входами блока обработки информации, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит подключенные к выходу логического элемента И инвертор и последовательно соединенные узлы временной селекции, выходы инвертора и узлов временной селекции подключены к соответствующим входам дешифратора, а выход блока обработки информации — к управляющим входам узлов временной селекции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

10 1. Патент Великобритании № 1264804, кл. G 4D, 1972.

2. Либенсон М. Н. и др. Автоматизация распознавания телевизионных изображений. М., «Энергия», 1975, с. 50 — 61.

650086, Г

Фиг. Ф

4 (о) /

Редактор Н. Суханова

Заказ 90/7 Изд. № 199 Тираж 779 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 о

2

8 t

5 б

8

<о

6

8

)i),) 1

iii i i И Ю Ы r5 Тб! к7 Ч У+7 Ю „(H< iil с i

tzti tztf t tltlt3 " t3 - л

Фиг.5

Составитель В. Киселев

Техред А. Камышникова Корректор Л. Брахнина