Способ преобразования телевизионных изображений"

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»>737966

I (, « !, е М " j, j: 1:, ««« цр (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (5))pA. Кл,2 (22) Заявлено 2 L1175 (21) 21 94 3 95/18-24 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

G 06 К 9/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК б21 ° 397 (088,8) Опубликовано 300580 Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 30.05.80 (72) Авторы. изобретения

C.Ñ.Çàäoðîæíûé и Е.Н.Терентьев

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени государственный университет им. М. B. Ломоносова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ

ИЗОБРАЖЕНИЙ

Изобретение относится к. вычис.лительной технике и может быть использовано в производстве для контро,ля качества интегральных схем и печатных плат пр их изображениям, в криминалистике для отождествления отпечатков пальцев с целью опознания, в аэрофотосъемке для сличения., анализа. и интерпретации аэрофотоснимков.

Известны телевизионные способы преобразования изображений, оснОванные на сканировании изображения с последующей обработкой видеосигнала (1), (2) и (3)

Недостаток известных способов преобразования иэображений - необходимость использования универсаль-. ной цифровой вычислительной машины (ЦВМ).

Наиболее близким к предлагаемому техническим ранением является способ преобразования телевизионных изображений путем сравнения двух последовательных кадров телевизионных изображений с целью выделения изображения новых значений (4), В этом способе не решается задача выделения изображения дефекта и сходных участков во входном изобра2 женин, устойчивых по отношению к коррелированной помехе.

Методом выделения новых значений, применяя его к анализу двух .телеви- зионных изобрежений, не- являющихся .последовательными кадрами, нельзя устойчиво выделить дефект. Любая коррелированная помеха типа сезонных окрасок участков земной поверхности, всегда присутствующая на аэрофотоснимках и т.п., попадает в новые значения - дефект.

Прос.той пример коррелированной помехи: позитивное изображение искажено по значенияМ яркбстей так, чтобы

,получилось негативное плюс дефект.

В этом случае методом выделения новых значений выделить дефект невозможно так как разностное изображение превышает порог по всему экрану, т.е. на экране появляется изображение новых значений, соответствующее изображению . с удвоенной яркостью с учетом привязки нулевой яркости на уровень серого. . Цель изобретения - повыаение.различимости сходных и дефектных областей. иэображений в условиях коррелирован, ной помехи.

737966

Для достижения поставленной цели, эталонное иэображение разделяют на области по градациям яркости, затем, суммируя развертки этих областей, находят их площади раздельно по каждо му значению градации яркости, одно- . временно суммируют развертки входного иэображения по каждой области эталонного изображения, после чего, используя межкадровый промежуток, определяют величины средних яркостей входного иэображения по областям эталонного изображения путем деления полученных просуммированных .разверток входного изображения на площади соответствующих эталонных областей, в последующем цикле сканирования путем развертки средних яркостей по областям эталонного изображения ойре-. деляют результирующее изображение с областями, сходными с эталонными, а путем развертки яркостей, полученных вычитанием из яркостей входного изображения средних яркостей, выде- ляют дефект входного иэображения.

С точки зрения вычислительной техники способ реализует вычисления и синтез операторов: у. J $(x)dv, !

Ч; - объем яркости иэображения

f(х) по области А;;

1 ((С; — средняя яркость по области A-.

Р „, () )-Д„)> () ) С, (1)

1 (" ())>(x)=ò к, (к)(((к)-C.) (Л) где поле зрения Х = И- Л; разбито на непересекающиеся эталонные области

A;R Ад а i7Г j, i,j а 1,,,п их индикаторные функции >(„, (х) и S(Aj) - площади эталонных областей.

Операторы (1) и (2) предложены в ра боте (51, Все достоинства способа заключены в простой интерпретации операторов (1) и (2) с точки зрения обработки изображений и s их свойствах, как, например любое входное изображение, сходное с эталоном, можно представить н ни@е,выражения,Й c., x (х ) . OneА; ратор (>1) оставляет его без изменения, а оператор (2) дает изображение с У левой яркостью при любых яркостях С, входного изображения.

Изображение на части поля зрения, несходное с эталонными областями дефект, устраняется оператором (1), а оператором (2) выделяется так, что яркости на сходных участках вычитают сами себя, т.е. нулевые.

Коррелированная йомеха, снязанная с изменением яркости областей С.„ таким образом на результатах дейстния опеРаторов (1) и (2) не сказы.вается, Сущность способа преобразования телевизионных иэображений поясняется на примере работы аналогового устройства.

На фиг.1 изображена.функциональная схема аналогоного устройства; на фиг.2 а - напряжение видеосигнала эталонного иэображения; на фиг.2б, 2в и 2г — единичные импульсы напряжения соответственно по каналам

1 — 1, 1, i + 1; на фиг.3 показан кадровый бланк, селекторные импульс.),, (, ф °

Аналоговое устройство (фиг. 1) содержит видеомагнитофон 1, хранящий > эталонные изображения и используемый в качестве синхронизатора всех бло ков устройства; к нему подключен блок 2 выделения эталонных областей

20 амплитудный анализатор, с которым связан блок 3 интеграторов, К телевизионной камере 4,с помощью которой снимается входное изображение через блок селекторов 5 подключен блок 6 интеграторов. Блоки интеграторов 3 и б соединены с блоком 7 элементов деления, которые в свою очередь через аналоговые запоминающие элементы 8 и блок 9 селекторов подключены к элементу 10 вычитания, связанному также с блоком 5 селекторов и подключенному к телевизионному экрану 11 для представления результирующего изображення через ключ 12 режима работы устрой .тва. Блок 13 селективных бланков м, Р и связан с видеомагнитофоном 1 и соединен с блоками элементов 3, 7 и 8 и экраном 11.

Видеомагнитофон 1 своими бланками строк и кадра синхронизует работу всего устройства.

Во время кадрового бланка необходимо осуществить следующий порядок. операций: обнулить. элементы деления

45 и запоминающие элементы 8, передать результаты деления в элементы 8 н обнулить интеграторы 3 и б.

Работа устройства описывается в моменты развертки строк, соответствующие идентификаторы помечены чер-той сверху (например, видеосигнал эталонного изображения g(t) а в моменты бланка кадра работают только элементы 7 деления, запоминающие элементы 8 совместно с блоком селектинных бланков 13, идентификаторы А>

С; чертой сверху не помечены.

Сигнал с эталонного изображения

g(t), записанный на видеомагнитофон, б() поступает на .вход блока 2 выделения эталонных областей, выход которого п-канальный.

На фиг.1 показаны 1-ый, i-ый и и-ый каналы.

737966

30 х (x)I" " д; )оxeA

1= 1,,А

С выхода блока 2 прямоугольные импульсы К,,(), i 1, ..., n попадают через и каналов на блок интеграторов 3. На каждом интеграторе канала построчно 30 интегрируются с накоплением площади соответствующих эталонных областей

5(А,,)=з (А; ь(А;) S(A;)=)Xт Я 1 4- "

1ф» где S (A;) — накопленное значение площади А, до сканируе- ц» мой строки развертки.

Синхронизованно с разверткой эталонà с телевизионной камеры 4 снимается видеосигнал f(t) входного изображения,который поступает на вход блока селекторов Б.В этом блоке видеосигнал f(t) входного изображения селектируется прямоугольными импульсами Х„1().

На каждом интеграторе канала построчно интегрируются с накоплением объемы входного иэображения по соответствующим эталонным областям где Ч (А;) — накопленное значение объема f(х) по множеству

A до сканируемой строки развертки. 60

Интеграторы 3 и 6 до .первой строки развертки эталонного изображения и синхронизованного входного изображения обнулены во время бланка кадра С, поступающего из блока-H. Таким обра- 65

Блок 2 реализует от входа к выходу преобразование яЬ)- P (tl) (3) видеосигнала в пределах строки развертки g (t) в последовательность единичных по амплитуде импульсов по каналам. По каналу i отправляется единичный импульс напряжения, если напряжение видеосигнала д(О .попадает в 1-ûé выставленный перепад напряжений (фиг. 2) . Количество выставленных перепадов напряжений определяет количество используемых каналов. Практически количество каналов и должно быть не менее 15 для того, чтобы на результирующем телевизионном изображении не просматривалнсь ложные контуры.

Таким образом,во время развертки всех строк эталонного изображения

g(х), х е Х блоком 2 реализуются индикаторные функции областей в операторах

V(А; )=Ч (ЬД+Ч{A., ) Ч(А;)-=5 х.-„(1)3 (a )М, зом, к моменту окончания развертки кадра на интеграторах 3 и 6 накопле" ны соответственно площади S IA;), а по областям А, - объемы Ч (А1) входного иэображения.

5 Далее, во время бланка кадра С, поступающего из блока 13, по .порядку во времени срабатывают элементы 7 деления (фиг.З, бланк сА ), обнупяются запоминающие элементы 8 (фиг.3, бланк В ) и происходит обнуление интеграторов 3 и 6 для интегрирования во время следующего сканирования эталона (фиг.3, бланк ) . Предполагается, что входное изображение

f(x) в момент сканирования следующего кадра не сильно сдвинулось относительно экрана передающей телевизион,ной трубки. В последующем акте ска-. нирования производится построчное повторение преобразования вида (3) блоком 2 с выделением эталонных областей. Индикаторными функциями

1, (A — (t)) управляется блок селекторов

9, который построчным областям А ., 1,..., n сопоставляет хранимые в запоминающих элементах 8 яркости

С;, 1 = 1, . ° ., n. С этими яркостями синхронным сканированием на экране 11 выделяются сходные участки р (t) (оператор (1) и фиг.1), ключ

12 в положении 12 .

В положении 12" ключа выделяется дефект D(t) — разностный сигнал входного изображения f(1) и С 1,, i = 1 ...,п в моменты Х„-., (t), i = 1,...,и (оператор (2) ) .

АналоговОе устройство можно реализовать со второй передающей телевизионной камерой вместо видеомагнитофона 1. В таком случае изображения можно хранить в виде фотографий, слайдов и т.п.

При даьном способе Физический но. ситель. изображения является памятью для входного изображения f (x) и в конечном счете памятью областей эталона g(x). Аналоговые средства обеспечивают во время развертки одного кадра качественное выделение интере- сующих областей во входном изображе« нии.

1Оператор (1) работает качественно, т.е. в результирующем изображении выделяет только сходные участки, а .-участки, несходные эталонным областям, преобразовываются s однородный фон вне зависимости от распределе.ния яркости входного изображения °

-Аналогично оператор (2) в результирующем изображении выделяет только дефект, а участки, сходные с эталоном, представляют как однородный фон вне зависимости от распределения яркости ,входного изображения. .Операторы (1) и (2) для своей нормальной работы требуют совмещения входного изображения и эталонных

737966 областей . С этой целью входное изображение f(x) перед объективом передающей телевизионной камеры необходимо настроить по положению.

Формула изобретения

Способ преобразования телевизионных изображений путем сканирования входного изображения и сравнения с эталонным, отличающийся тем, что, с целью повыиения различности сходных и дефектных областей изображений в условиях коррелированной помехи„эталонное изображение разделяют на области по градациям яркости,затем, суммируя развертки этих областей,находят их площади раздельно по каждому значению градации яркбсти, одновременно суммируют развертки входйого изображения по каждой . области эталонного изображения> после чего, используя межкадровый промежуток, определяют величины средних яркостей входного изображенйя по областям эталонного изображения путем деления полученных просуммированных разверток входного изображения на площади соответствующих эталонных областей, s последующем цикле сканирования путем развертки средних яркостей по областям эталонного изображения определяют результирующее изображенйе с областями, сходными с эталон$ ными, а путем развертки яркостей, полученных вычитанием из яркостей входного изображения. средних яркостей, выделяют дефект входного изображения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Ярославский Л.П. Устройство ввода-вывода изображений для ЦВМ, М., Энергия, 1968.

2. Патент Англйи 91117131 кл. G 4 F, G 06 к 9/00, 19.06.68.

3. Патент Японии 950-15626, 20 кл. 97/7/ В 62 от 06.06.75.

4. Арбузов В.В. и др. Межкадровые разностные изображения в телевидении. Техника кино и телевидения, 1959, Р 4

25 5. Пытьев Ю.Н. Проекционный анализ . изображений. Кибернетика, 1975, Р 3.

737966 у И) Фее. .: Составитель: И. ГореЛОва" . Техред O.Ëåãåýà корректор г ° вмаьтиик

Редактор И.Нанкина

Тираи 751

ЦНИИПИ ГосударственногО комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2566/8

Подлисиое

Филиал ППП Патент Ужгород, ул, Проектная, 4

$A") И) 4

1

1..!!