DE3038195C2

DE3038195C2 - Vorrichtung zur Verarbeitung von visueller Information

Info

Publication number: DE3038195C2
Application number: DE3038195A
Authority: DE
Inventors: Jun Hachioji Tokio/Tokyo Motoike; Haruo Tokio/Tokyo Yoda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-10-12
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1984-12-13
Also published as: JPS628072B2; DE3038195A1; US4346405A; JPS5654479A

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung (4—11)

eine Detektorvorrichtung (7,8), die eine Koinzidenz der horizontalen Abtastkoordinate X mit einem besonderen Wert Xi. feststellt, der einer horizontalen Abtastkoordinate von einer vertikalen Begrenzung des Teilgebietes entspricht,

eine arithmetische Einheit (6), die sequentiell verschiedene Operationen ausführt und die eine Speichervorrichtung (29) enthält, die mit der ersten Einrichtung (2,3) verbunden ist, sowie eine Vorrichtung (33) aufweist, die arithmetische und logische Operationen mit den in der Speichervorrichtung (29) gespeicherten Daten ausführt,

eine Ablaufsteuervorrichtung (4, 5) zur Steuerung der arithmetischen Einheit (6), wobei die Ablauf-Steuerung (4, 5) eine Einrichtung (21, 22) aufweist, um in Abhängigkeit von der vertikalen Abtastkoordinate Y aus einer Anzahl von Operationsfolgen eine Folge auszuwählen, ferner eine Einrichtung (23, 24, 25), die entsprechend dieser Auswahl eine Sequenz von Steuersignalen erzeugt, um die arithmetische Einheit (6) anzuweisen, diese Folge von Operationen auszuführen,

wobei die Folge der Steuersignale wenigstens ein erstes Signal enthält, das die Speichervorrichtung (29) anweist, die von der ersten Einrichtung (2, 3) gelieferten Daten zu speichern, und ein zweites Signal, das die Vorrichtung (33) anweist, eine spezifische arithmetische bzw. logische Operation mit den in der Speichervorrichtung (29) enthaltenen Daten auszuführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorvorrichtung (7, 8) einen Komparator (7) aufweist, dessen einem Eingang der Ausgang eines Registers (8) zugeführt ist, in dem der von einem Hilfsrechner (11) der Verarbeitungseinrichtung eingegebene besondere Wert (Xi) abgespeichert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (21, 22) zur bo Auswahl einer Operationsfolge ein Flip-Flop (21) und einen Festwertspeicher (22) aufweist, dessen Ausgang der Einrichtung (23—25) zur Auswahl einer Sequenz von Steuersignalen zugeführt wird, wobei die Einrichtung (23-25) eine Wählsehaliung (23) t>5 aufweist, deren einer Eingang f<41)mit dem Ausgang des Festwertspeichers (22) und deren anderer Eingang (B 1) mit dem Ausgang eines Registers (25) verbunden ist. sowie eine Addierschaltung (24) aufweist, welche mit dem Ausgang der Wählschaltung (23) verbunden ist und welche dem Register (25) den um 1 erhöhten Ausgangswert der Wählschaltung (23) zuführt.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung von visueller Information, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches I.

Eine Vorrichtung, die ein bestimmtes Gesichtsfeld mit einer Fernsehkamera aufnimmt und die automatisch unterscheidet, ob irgendeine Änderung im Bild stattgefunden hat oder in welchem Bereich des Gesichtsfeldes die Änderung des Bildes erfolgt ist, kann in zweckmäßiger Weise für eine automatische Abtasteinrichtung verwendet werden, welche eine Anzahl von Benutzern beispielsweise in einer Aufzugshalle abtastet, oder für ein Gruppensteuersystem für Aufzüge unter Verwendung der Abtasteinrichtung.

Das Grundsystem zum Abtasten von Änderungen bei einem Bild besteht darin, die Bilddaten, die einem vorher gespeicherten Hintergrundbild entsprechen, mit den Bilddaten zu vergleichen, die von einer Videovorrichtung durch Rasterabtastung geliefert werden, um den Unterschied festzustellen.

Die Menge an digital dargestellten Daten, welche das gesamte, von der Fernsehkamera aufgenommene Bild überdecken, ist jedoch so groß, daß der Vergleich der beiden Bilder durch direkte Speicherung eine sehr große Vorrichtung erfordert, um die Bilddaten zu speichern; ferner erfordert dies eine extrem hohe Geschwindigkeit der Datenverarbeitung, um die Daten zu behandeln, was zu einer teuren und platzraubenden Vorrichtung führt.

Selbst wenn der gleiche Gegenstand aufgenommen wird, so unterliegen die von der Fernsehkamera erhaltenen Bilddaten leicht Schwankungen, was von der Lichtintensität, mit der der Gegenstand beleuchtet wird, oder von der Richtung abhängt, aus der der Gegenstand beleuchtet wird. Wenn daher die beiden Bilder direkt unter Zugrundelegung der einzelnen Bilddaten verglichen werden, so liefert die Datenverarbeitungsvorrichtung oft irrtümlich eine Entscheidung, auch wenn der gleiche Gegenstand aufgenommen wird.

Zur Lösung dieses Problems ist bereits eine Vorrichtung zu Verarbeitung von visueller Information bekanntgeworden. bei der der gesamte Bildschirm in eine Vielzahl von Blöcken unterteilt und das dem Hintergrund entsprechende, vorher gespeicherte Bild mit dem Eingangsbild für jeden der Blöcke verglichen wird (US-PS 39 3b 800, JP-OS 93 059/75 und JP-OS 1 53 142/78).

In diesem Falle bestehen die einzelnen Blöcke aus einer Vielzahl von Bildelementen, die Bildelementinformation wird für jeden Block gemäß einer Rasterabtastung verarbeitet, und die Daten werden berechnet und enthalten Merkmale oder Eigenschaften, die mit der Richtung totaler Helligkeit der Blöcke übereinstimmen oder mit dem Grad an Helligkeit der Blöcke übereinstimmen, um die Datenmenge zu komprimieren, die mit dem Hintergrund zu vergleichen ist. Hinsichtlich des Bildes, das den Hintergrund darstellt, werden die Merkmale für jeden Block in gleicher Weise der oben beschriebenen Art codiert, und die Daten werden in einer Speicheranordnung gespeichert.

Hei dem bekannten System werden die zu verarbei-

tenden Blöcke für jedes Videovollbild bestimmt, und das Eingangsbild wird mit dem Hindergrundbild verglichen, indem man eine freie Zeit während der Rasterabtastung verwendet. Somit ist es möglich, für jede Gruppe von Vollbildern, innerhalb derer die gesamte Datenverarbeitung beendet ist, die Gesamtzahl von Blöcken zu kennen, bei denen eine Änderung stattgefunden hat, oder die Verteilung von Änderungen im Gesichtsfeld zu kennen und damit z. B. automatisch die Anzahl von Benutzern abzutasten, wobei man sich auf die obige Information verläßt

Nach der DE-OS 27 03 158 wird bei der Mustererkennung vorgesehen, zunächst eine Groberfassung und dann eine Feinerfassung durchzuführen, weil eine Steigerung in der Genauigkeit der Lageerkennung durch Verkleinerung des Abtastintervalls zur Folge hat, daß der gewählte Bildausschnitt des Musters nicht nur bei dem aufzusuchenden Muster vorkommt, sondern auch bei enderen Bildteilen. Bei der Groberfassung wird der gesamte Bildausschnitt in Intervallen von »iner bestimmten Zahl von Bildelementen vertikal und horizontal abgetastet und in die Auswertungsschaitung eingegeben. Durch einen ständigen Vergleich mit einem Standardmuster wird die am besten übereinstimmende Koordinatenposition ermittelt. Danach wird die Feinerfassung durchgeführt. Hierzu wird der von der Groberfassung ausgesuchte Bildabschnitt in einzelne Teilgebiete aufgeteilt Diese Teilgebiete werden mit abgespeicherten Mustern verglichen. Die Mikroprogramme, die für das Aufsuchen dieser Einzelmuster eingesetzt werden, sind wegen der unterschiedlichen Mustergestalt voneinander verschieden. Damit werden mehrere Sätze von Mikroprogrammen notwendig, die sich für das jeweilige Bildgebiet voneinander unterscheiden.

In der US-PS 37 81 799 ist ein Gerät zur Bildverarbeitung beschrieben, bei dem die Bilddaten mit einem Satz von Mikroprogrammen verarbeitet werden. Zum Lesen eines Zeichens wird die Adresse des Mikroprogrammes, das jeweils durchgeführt werden soll, von einem Hauptrechner unabhängig von der Koordinate des Ablastpunktes in dem Eingangsbild adressiert. Bei diesem Gerät wird ferner keine blockweise Verarbeitung des Eingangsbildes durchgeführt.

Bei einem aus der DE-OS 24 14 809 bekannten Mustererkenner wird das Bild in Mikrobereiche aufgeteilt. Zur Komprimierung der Information werden Helligkeitsänderungsvektoren bezüglich der Mikrobereiche bestimmt, und es wird für diese Vektoren Betrag und Phase ermittelt. ZLr Auswertung gelangt ein Ausgangssignal, das im wesentlichen die Phase der Helligkeitsänderungsvektoren angibt. In jeder Halbbildperiodc wird ein Satz von in senkrechter (V-)Richtung aneinander angrenzender Mikrobereiche ausgewählt und verarbeitet.

Bei den bekannten Vorrichtungen ist nachteilig, daß eine große Zahl von logischen Schaltungen notwendig ist, die jeweils nur eine bestimmte Informationsverarbeitung ausführen.

Dementsprechend ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gegenüber den bekannten Informationsverarbeitungsvorrichtungen den Schaltungsaufbau zu vereinfachen und zu ermöglichen, daß dann, wenn die Information blockweisc verarbeitet wird, sowohl die Anzahl von Blöcken als auch die Art der Komprimierung der Daten geändert werden kann, ohne daß Schaltungsanderungen notwendig sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Verarbeitung visueller Information nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit den in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmalen gelöst

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die vorliegende Erfindung nützt die Zeit, die zwischen der Abiastzeit für ein zu einem Teilgebiet gehörendes Zeilensegment und der Abtastzeh für ein Zeilensegment der nächsten Zeile vergeht, für die Informationsverarbeitung aus, indem die Informationsverarbeitung sequentiell durchgeführt wird. Die Verarbeitungsvorrichtung wendet einen Satz von Mikroprogrammen periodisch für jedes Bildgebiet entsprechend dem Wert der V-Koordinate an.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verarbeitung von visueller Information kann in großem Umfang bei einer Vielzahl von industriellen Gebieten zum Einsatz gelangen, z. B. beim Zählen von Artikeln bei verschiedenen Herstellungsschritten, Überwachung von Restbeträgen, Zählen von Blutzellen von Mikrobildern, Abtasten von Eindringlingen in Sicherheitssysteme usw. Die Vorrichtung zur Verarbeitung von visueller Information kann auch eingesetzt werden, um nicht nur von Fernsehkameras augenblicklich gelieferte Videosignale zu verarbeiten, sondern auch Videosignale, die im Wege der Rasterabtastung aus einem Speicher ausgelesen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

F i g. 1 und 2 schematische Darstellungen zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verarbeitung von visueller Information zugrundeliegenden Prinzips;

F i g. 3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des gesamten Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig.4 ein Blockschaltbild zur näheren Erläuterung der Blöcke 4 und 5 in F i g. 3;
F i g. 5 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Blokkcs6in Fig.3;

F i g. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels für einen Datenbereich, der einem Speicher 29 in F i g. 5 entspricht;

Fig. 7 bis 9 l'lußdiagramme von Mikroprogrammen, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung einsetzbar sind; und in

Fig. 10 und U schematische Darstellungen zur Erläuterung der Komprimierung von Bilddaten.
Bei der Darstellung gemäß F i g. 1 ist der Bildschirm

so 100 in /»-Einheiten in X-Richtung und in η-Einheiten in K-Richiung, also insgesamt in m χ n-Blöcke £00 bis Emn unterteilt, und das dem Hintergrund entsprechende Bild, das vorher im Speicher abgespeichert worden ist, wird mit einem Eingangsbild für jeden Block Everglichen.

Wie aus Fig.2 ersichtlich, besteht jeder Block £00 bis Emn aus einer Vielzahl von Bildelementen eOO bis epg. Die Information der einzelnen Bildelemente wird rastermäßig abgetastet und nacheinander von einer Vi-

M) deoeingabeeinrichtung einer Datenverarbeitungsvorrichtung zugeführt.

Blöcke in einer Anzahl von π werden von der Informationsverarbeitungsvorrichtung während einer Vollbildabtastung verarbeitet, wie es mit dem schraffierten

h^ri Bereich angedeutet ist, der in Form eines Bandes in F i g. 1 vertikal verläuft. Die Informationsverarbeitungsvorrichtung speichert die Bildclementinformation, die während einer Periode eingegeben wird, in der ein Ab-

tastpunkt des Bildes auf dem bandförmigen oder streifenförmigen Bereich bleibt, und verarbeitet die so gespeicherte Bildelementinformation, bevor der Abtastpunkt, der sich aus dem streifenförmigen Bereich bewegt hat, wieder in den streifenförmigen Bereich eintritt. Somit verarbeitet die Informationsverarbeitungsvorrichtung Bilddaten für n-Blöcke (EIO-l:ln)\n komprimierter Weise während der Abtastung von einem Vollbild. Die Position des streifenförmigen Bereiches wird für jedes Vollbild verschoben. Die Verarbeitung der Daten wird für sämtliche Blöcke auf dem Bildschirm während der n-maligen Vollbildabtastung vollständig durchgeführt. In Abhängigkeit von der Fähigkeit der Informationsverarbcilungsvorrichtung können zwei oder mehr streifenförmige Bereiche während der Abtastung von einem Vollbild verarbeitet werden.

Fig. 3 zeigt den gesamten Aufbau der neuartigen Vorrichtung zur Verarbeitung von visueller Information, wobei das Bezugszeichen 1 einen Synchronsignal-Generator, das Bezugszeichen 2 eine Fernsehkamera, das Bezugszeichen 3 einen Analog-Digital-Wandler, der ein von der Fernsehkamera geliefertes Bildsignal in ein digitales Signal umwandelt, das in Abhängigkeit von der Helligkeit z. B. aus vier Bits besteht, das Bezugszeichen 4 einen Programmgeber, um nacheinander Adressen eines Mikroprogramms zu erzeugen, das Bezugszeichen 5 einen Speicher zum Speichern von Mikroprogrammen, das Bezugszeichen 6 eine Recheneinheit, die von einem aus dem Speicher 5 ausgelesenen Mikroprogramm gesteuert wird und ein vom Analog-Digital-Wandler 3 geliefertes Digitalsignal SO verarbeitet, die Bezugs^ikhen 7, 8, 9 und 10 einen Komparator, ein RegisterSein Durchlauf-Flip-Flop und ein UND-Glied bezeichnen, welche eine Schaltung zum Starten und Anhalten der Bildsignal-Verarbeitungseinheit bilden, die aus dem Programmgeber 4, dem Speicher 5 und der Recheneinheit 6 besteht. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet schließlich einen Hilfsrechner, der diese Start-Anhalte-Schaltung steuert und die verarbeiteten Ergebnisse verarbeitet, die durch die Verarbeitung der Bildsignale erhalten werden.

Der Synchron-Signal-Generator 1 liefert ein Synchron-Abtastsignal S 1, das der Fernsehkamera 2 zugeführt wird, ein Synchronsignal 52. das dem Analog-Digital-Wandler 3 zugeführt wird, Signale λ' und V, welche eine Position des von der Fernsehkamera gelieferten Bildsignals auf dem Bildschirm angeben, sowie ein Taktsignal S3 zur Verarbeitung der Bildsignale.

Hierbei wird angenommen, daß eine vom Synchron-Signal-Generator 1 erzeugte horizontale Abtastkoordinate X sich mit einem Wert A^-/deckt, der vom Register 8 vorgegeben ist. Wenn in diesem Falle das Durchlauf-Flip-Flop 9 den Wert »1« hat, liefert der Komparator 7 einen Impuls S 4 über das UND-Gatter 10 an den Programmgeber 4, so daß der Programmgeber 4 zu arbeiten beginnt. Der Programmgeber 4 ist mit einer vertikalen Abtastkoordinate Y der Fernsehkamera versorgt worden, die von dem Synchron-Signal-Generator 1 geliefert wird, und erzeugt ein Signal S 5, das eines der Mikroprogramme im Speicher 5 adressiert, und zwar in Abhängigkeit von einem Wert Y zu dem Zeitpunkt, wo der Programmgeber 4 gestartet wird.

Das Mikroprogramm besteht aus einer Reihe von Mikrobefehlen, welche Signale zur Steuerung der gesamten Schaltungsanordnung erzeugen, nämlich ein Anhalte-Steuersignal STOP für den Programmgeber 4, ein Rechen-Steuersignal CNT(Ut die Recheneinheit 6, und ein Unterbrechungssignal //VT für den Hilfsrechner 11.

Diese Mikrobefehle werden in Abhängigkeit von den Taktsignalen S3 nacheinander aus dem Speicher 5 ausgelesen.

Nachstehend wird der Arbeitsablauf näher erläutert, •i wenn die Vorrichtung gemäß F i g. 3 bei einer Vorrichtung zur Bestimmung der Benutzeranzahl verwendet wird. Bei der Vorrichtung zur Bestimmung der Benutzeranzahl wird der Bildschirm der Fernsehkamera in Form eines Gitters unterteilt, wie es in Fig. 1 darge-

Ki stellt ist, und es wird die gleiche Verarbeitung durchgeführt, d. h. die Daten werden in komprimierter Weise für sämtliche Blöcke des Gilters oder Rasters verarbeitet und die komprimierten Daten werden mit den früheren Daten verglichen, die durch die entsprechende Verarbeitung gespeichert worden sind.

Bei der Anordnung gemäß F i g. 3 wird eine Koordinate Xl zum Starten der Verarbeitung in horizontaler Richtung vom Hilfsrechner 11 in das Register 8 eingegeben und das Durchlauf-Flip-Flop 9 auf den Wert »1« gesetzt. Sobald die horizontale Abtastkoordinate der Fernsehkamera bei der Koordinate Xl angekommen ist, wird somit ein Zug von Mikrobefehlen eines Mikroprogramms, das der Koordinate /entspricht, nacheinander aus dem Speicher 5 ausgelesen, und die entsprechende Rechenoperation wird von der Recheneinheit 6 durchgeführt. Bei der V-Koordinate, entsprechend /0 in F i g. 2, die der ersten Zeile im Block entspricht, wird ein Digitalsignal SO vom Analog-Digital-Wandler 3. entsprechend einem Bildsignal während der Abtastung, dem Speicher in der Recheneinheit 6 zugeführt, und die dem Speicher zugeordneten Register und Arbeitsbereiche in der Recheneinheit 6 werden gelöscht. Bei den /-Koordinaten in den zweiten und folgenden Zeilen werden die Digitalsignale SO zugeführt, während der Block abgetastet wird, um die Bilddaten zu komprimieren. Bei der /-Koordinate, entsprechend yq in Fig. 2, die der letzten Zeile im Block entspricht, werden sämtliche komprimierten Daten im Block weiter komprimiert, um schließlich den Hilfsrechner 11 zu unterbrechen.

Beim Empfang eines Unterbrechungssignals INT führt der Hilfsrechner 11 die komprimierten Daten von der Recheneinheit 6 ein und vergleicht die Daten des Blokkes mit den Hintergrunddaten, bis die Unterbrechung des nächsten Blockes erfolgt, und nimmt Rechenoperationen höherer Ordnung vor, wie z. B. die Berechnung der Benutzeranzahl.

Bei dem hier beschriebenen Verarbeitungssystem muß der Programmgeber 4 den Betrieb zur Datenverarbeitung beginnen, nachdem die X- Koordinate mit dem

Wert X/zur Deckung gekommen ist, und muß eine Reihe von Datenverarbeitungsvorgängen beenden, die von einem Mikroprogramm vorgegeben werden, bevor die Koordinate mit dem Wert Xl in der nächsten Zeile zur Deckung kommt, während die X- Koordinate durch den

Block läuft. Üblicherweise können jedoch die Bilddaten der Menge von einer Zeile in einem Block in ausreichender Weise innerhalb dieser Zeitspanne verarbeitet werden. Dabei können die Bildblöcke £70 bis Ein von einer Spalte bei der Position Xlfür jede Abtastung eines BiId-

schirmes durch die Fernsehkamera verarbeitet werden.

Wenn daher der Wert Xl in geeigneter Weise für

jedes Feld vom Hilfsrechner 11 geändert wird, ist es möglich, die Benutzeranzahl über den gesamten Schirmbereich abzutasten und zu bestimmen, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die im Hilfsrechner 11 gespeicherten früheren Daten sämtlicher Blöcke mit den neu eingegebenen Daten sämtlicher Blöcke in Übereinstimmung sind oder nicht.

Zusätzlich zur Behandlung der Bilddaten von zwei Zeilen, die dem Speicher zugeführt werden, können die Bilddaten von der Recheneinheit 6 komprimiert werden, indem man nacheinander der die Datenmenge unter einer Vielzahl von Bildelement-Sätzen vergleicht, die spezielle Relationen in zweidimensionaler Anordnung haben, um die Anzahl des Auftretens von Helligkeit und Dunkelheit in jeder Richtung zu zählen, oder indem man die gezählten Werte einer Fourier-Transformation in der letzten Zeile jedes Blockes unterwirft. Ferner wird jeder Block periodisch relativ zur Y- Koordinate erzeugt. Wenn beispielsweise die Periode mit 16 Zeilen vorgegeben wird, d. h. mit dem Wert q = 15 in F i g. 2, so kann der Programmgeber 4 eine Mikroprogrammadresse bezüglich eines numerischen Wertes erzeugen, der aus den weniger wichtigen vier Bits der Eingangskoordinate Y bestehen, welche in binärer Schreibweise angegeben wird.

Der Programmgeber 4 und die Recheneinheit 6 werden nachstehend näher erläutert.

F i g. 4 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaus des Programmgebers 4 und des Mikroprogramm-Speichers 5, wobei das Bezugszeichen 21 ein Flip-Flop bezeichnet, das von einem Signal 54 gesetzt wird. Das Bezugszeichen 22 bezeichnet einen Festwertspeicher ROM, der eine vorgegebene Mikroprogrammadressc in Abhängigkeit von einem Signal Y liefert, wenn das Flip-Flop 21 gesetzt wird. Das Bezugszeichen

23 bezeichnet eine Wählschaltung, die eines der beiden Ausgangssignale liefert, die vom ROM 22 geliefert und einem Anschluß A 1 zugeführt bzw. von einem Register

25 geliefert und einem Anschluß B1 zugeführt werden, und zwar in Abhängigkeit von einem Wählsignal 510. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet einen Festwertspeicher oder ROM zum Speichern von Mikrobefehlen, der die Ausgangssignale der Wählschaltung 23 als Adresse eingibt und der Mikrobefehle liefert, welche ein Mikroprogramm bilden. Das Bezugszeichen 27 bezeichnet ein Register, das zeitweilig die aus dem ROM 26 ausgelesenen Mikrobefehle für die Dauer eines Taktes speichert, und in Abhängigkeit vom Mikrobefehl Steuersignale CNT. INT. S10 oder STOPerzeugt. Das Bezugszeichen

24 bezeichnet eine Addierschaltung, die den Wert 1 zu den Ausgangsdaten der Wählschaltung 23 hinzuaddiert, und das Bezugszeichen 25 bezeichnet ein Register, um zeitweilig das Ausgangssignal der Addierschaltung 24 für die Dauer eines Taktes zu speichern.

Während das Flip-Flop 21 in zurückgesetztem Zustand ist, wählt die Wählschaltung 23 ein bestimmtes Adressensignal, das vom Speicher 22 an den Anschluß A 1 angelegt wird. Aufgrund des Adressensignals wird in diesem Falle ein Mikrobefehl für Nicht-Betrieb aus dem ROM 26 ausgelesen, so daß ein Signal 510 erzeugt und der Anschluß A 1 der Wählschaltung 23 gewählt wird. Während der genannten Zeitspanne, in der das Flip-Flop 21 zurückgesetzt wird, wird nur das Steuersignal CNT für Nicht-Betrieb für die externen Einheiten geliefert, unabhängig davon, wie oft das Taktsignal 53 eingegeben wird, und die Recheneinheit 6 bleibt in einem STOP-Zustand.

Wenn das STAÄT-Signal S4 vom UND-Glied 10 eingegeben wird, nimmt das Flip-Flop den Zustand »1« an, und der ROM 22 liefert eine Anfangsadresse eines Mikroprogramms, das von der Y- Koordinate bestimmt wird.

Die Mikrobefehle, die ein Mikroprogramm im ROM

26 bilden, erzeugen ein Signal 510, das dafür sorgt, daß die Wählschaltung 23 den Anschluß B1 wählt Somit ist der Mikrobefehl, der beim nächsten Mal auszulesen ist, derjenige, der in der Anfangsadressc gespeichert ist, vermehrt um den Wert +1. Sobald also einmal eine Anfangsadresse eines Mikroprogramms angegeben ist,

*, wird die Adresse +1 anschließend synchron mit dem Taktsignal 53 gewählt, und die Mikrobefehle im Mikroprogramm werden nacheinander in das Register 27 eingelesen.

Der letzte Befehl bei jedem der Mikroprogramme

ίο liefert ein Signal S10, das für die Wahl des Anschlusses A 1 durch die Wählschaltung 23 sorgt, sowie ein STOP-Signal, welches das Flip-Flop 21 auf den Wert »0« zurück setzt. Nachdem der letzte Befehl ausgeführt ist, wird somit der Programmgeber 4 wieder angehalten.

Wenn das Mikroprogramm in dieser Weise aufgebaut ist, kann das Mikroprogramm in Abhängigkeit von der K-Koordinatc bei jeder Erzeugung des 5TA/?T-Signals 54 ausgeführt werden, und das vom Mikrobefehl spezifizierte Steuersignal kann nacheinander geliefert werden. Durch die Erzeugung eines Unterbrechungssignals INT beim letzten Mikrobefehl des Mikroprogramms, der bei der letzten Abtastzeile jedes Blockes gelesen wird, kann außerdem die Beendigung der Bilddatenverarbeitung jedes Blockes als Information dem Hilfsrechner 11 übermittelt werden.

F i g. 5 zeigt in näheren Einzelheiten den Schaltungsaufbau der Recheneinheit 6, wobei die Bezugszeichen 28 und 30 Wählschaltungen bezeichnen, die von Steuersignalen 512 und 514 geschaltet werden. Das Bezugszeichen 29 bezeichnet einen Speicher mit direktem Zugriff oder einem RAM mit zwei Eingängen, wobei dieser RAM 29 über Ausgänge D 1 und D 2 den Inhalt liefert, der den über die Anschlüsse A 2 und Bl gelieferten Adressensignalen entspricht. Das Bezugszeichen 33 bezeichnet eine Recheneinheit für allgemeine Zwecke, die von einem Steuersignal 515 gesteuert wird. Die Recheneinheit 33 führt Additionen, Subtraktionen, Vergleiche und Verschiebungsoperationen der beiden Signale aus, die über die Anschlüsse A 3 und B 3 zugeführt v/erden, und zwar in Abhängigkeit vom Zustand des Steuersignals 515. Der Ausgang der Recheneinheit 33 wird auf die Adresse des Anschlusses B2 des RAM 29 gegeben. Das Signal 50 ist ein digital dargestelltes Bildsignal, das von dem Analog-Digital-Wandler 3 in F i g. 3 geliefert wird, und die Signale 511 bis 514 sind in die Mikrobefehle eingebettet, um ein Steuersignal CNTzu bilden, das vom Register 27 in Fig.4 geliefert wird. Wenn somit der Zug dieser Steuersignale vorher im Mikroprogramm als Zug von Mikrobefehlen gespeichert wird, kann jede beliebige Operation zur Verarbeitung von Bilddaten von der Recheneinheit 6 durchgeführt werden.

Beispielsweise wird das dem Anschluß A 4 zugeführte Videosignal SO von der Wählschaltung 30 in Abhängigkeit von dem Steuersignal 514 gewählt, und das am Anschluß A 3 eingegebene Eingangssignal wird direkt von der Recheneinheit 33 geliefert, und zwar in Abhängigkeit vom Steuersignal 515. Damit ist es möglich, daß das vom Analog-Digital-Wandler 3 gelieferte Videosi-

bo gnal 50 in der Adresse gespeichert wird, die von der Eingangsadressc 513 bestimmt wird, welche am Anschluß B2 des RAM 29 eingegeben wird. Außerdem ist einsichtig, daß jede Rechenoperation für den Inhalt des RAM 29 durchgeführt werden kann.

h5 Wenn das so verarbeitete Ergebnis im RAM 29 mit seinen zwei Eingängen gespeichert ist. wird ein Adressensignal 56 vom Hilfsrechner 11 geliefert, und das Ausgangssignal des RAM 29 wird zu diesem Zeitpunkt

io

20

21

in

als Signal 57 über die Wählschaltung 34 dem Hilfsrechner 11 zugeführt. Wenn in diesem Falle die Rechenoperation beendet ist. der Programmgeber 4 sich im STOP-Zustand befindet, und vom Mikroprogrammspeichcr der Mikrobefehl für Nicht-Betrieb geliefert wird, sollten die Steuersignale 512 und 516 den Eingang des Anschlusses A 5 der Wählschaltung 28 und den Eingang des Anschlusses A 6 der Wählschaltung 34 wählen.

Nachstehend ist eine konkrete Ausführungsform eines Mikroprogramms näher erläutert, das für die hier beschriebene Vorrichtung zur Verarbeitung von visueller Information ausgelegt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht ein Bildblock F. der in F i g. 2 dargestellten Art aus acht horizontalen Bildelementen und 16 vertikalen Bildelementen, d. h. es gelten die Werte ρ = 0 bis 7 und q = 0 bis !5 für die Indizes, und es ergibt sich eine Gesamtzahl von 128 Bildelcmenten.

Mit Bezug auf den RAM 29 mit zwei Eingängen gemäß F i g. 6 bilden die Adressen 0 bis 7 einen Datenpufferbereich »A«, die Adressen 8 bis 15 einen Datenpufferbereich »B«, die Adressen 16 bis 23 Codezählberciche /"0 bis /7. die Adressen 24 bis 27 Fourier-Koeffizienten-Bereiche FO bis F3 und die Adressen 28, 29 und 30 Arbeitsbereiche Work-0, WORK-X bzw. WORK-2.

Fig.7 zeigt ein Flußdiagramm eines ersten Mikroprogramms, das abläuft, wenn ein Wert einer K-Koordinate einer ersten Zeile des Bildblocks E entspricht. Dieses Mikroprogramm startet von einer Adresse N 1 des ROM 26 und besteht aus einer Routine oder einem Programm 71, bei dem die Eingangsbilddaten eOO bis e70 nacheinander in den Datenpufferbercich »A« eingespeichert werden, sowie einer Routine oder einem Programm 72, das die Adressen 16 bis 27 löscht, welche Codczählbereichc im RAM 29sind.

Fig.8 zeigt ein Flußdiagramm eines /weiten Mikroprogramms, das abläuft, wenn ein Wert der V-Koordinate den zweiten bis fünfzehnten Zeilen des Bildblocks £ entspricht. Dieses Mikroprogramm startet von einer Adresse N 2 im ROM 26 und besteht aus einer Routine oder einem Programm 81, das nacheinander die Eingangsbilddaten, z. B. c 01 bis t'71 in den Datenpufferbcreich »B« einspeichert, einer Routine oder einem Programm 82, das diese Daten und die im Datcnpuffcrbcreich »A« gespeicherten Bilddaten verarbeitet, um die Richtung der Helligkeit zu bestimmen, und einer Routine oder einem Programm 83, das die Daten im Datenpufferbereich »B« in den Datenpufferbcreich »A« überträgt.

Die Routine 82 wird nachstehend näher erläutert. Wenn die Routine 81 beendet ist, speichern die Daten- w pufferbereiche »A« und »B«die Daten der Bildclcmente der beiden Abtastzeile;;, die in der Bildebene gemäß Fig. 10 nebeneinander liegen. Nachstehend werden vier benachbarte Bildelcmcnte näher untersucht, z. B. soll der Bereich näher betrachtet werden, der aus den von einer gestrichelten Linie umgebenen Bildclementen eOO, elO, eOl u«d eil besteht Wenn die Intensität hinsichtlich der Relationen e 00 > e 10. e 01 > e eOl > eOO. ell>e00, e10>e00. el0>e01. e 00 > e 01 und e 00 > eil untersucht wird, ist es mög- w> Hch, eine der Helligkeitsrichtungen η 0 bis η 7 gemäß F i g. 11 für diesen Bereich festzustellen. Die Codezählbereiche /Ό bis /7, die dem RAM 29 zugeordnet sind, entsprechen den genannten Helligkeitsrichtungen /1O bis π 7. und die Routine 82 verschiebt den aus vier Bild- bs elementen bestehenden Untersuchungsbercich jeweils nacheinander um ein Bildelement um die Intcnsilätsrclation for jeden Satz

[e00.e10.e01,eil],

[cl0.e20.el1.e21],

[e 60, e 70. c 61, e 71],

zu untersuchen, so daß die Abtastzahl den Codezählbcreichcn AO bis /7 für jede Hclligkcitsrichtung gezählt wird.

Wenn das zweite Programm wiederholt bis zur fünfzehnten Zeile im Bildblock Eabläuft, erhalten die Codezählberciche Information, in denen die Bildeigenschaften des Blockes Eauf acht Byte komprimiert ist.

Fig.9 zeigt ein Flußdiagramm eines dritten Programms, das abläuft, wenn ein Wert der K-Koordinate der letzten Zeile im Block E entspricht. Dieses Programm startet von einer Adresse Λ/3 des ROM 26 und besteht aus einer Routine oder einem Programm 91, das eine !-Ourkr-Transformation zur weiteren Komprimierung der Daten der Codezählbereiche /Ό bis /7 durchführt, und einer Routine oder einem Programm 92, das eine Unterbrechung des Hilfsrechncrs 11 fordert.

Die Fourier-Transformation wird beispielsweise mit der folgenden Operation durchgeführt, und die gefundenen Fouricr-Kocffizienten FO, Fi, F2 und F3 werden in den entsprechenden Bereichen FO bis F3 des RAM 29 gespeichert. Die Fourier-Koeffizicnten lauten:

Fo = 2Vi + 3V₂ + 2Vj - 2V₅ - 3V„ - 2V₇ (1)

Fi = 3Vo + 2V, - 2Vj - 3V< - 2V₅ + 2V₇ (2)

F- = 3V, - 3Vj + 3V₅ - 3V₇ (3)

F) = 3V₀ - 3V₂ + 3V< - 3Ve, (4)

Die Wählschaltungen 23 und 28 arbeiten so. daß die Eingänge der Anschlüsse A 1 und A 5 gewählt werden, wenn die Steuersignale 510 und 512 den Wert »1« haben, und daß die Eingänge der Anschlüsse B 1 und B 5 gewählt werden, wenn die Steuersignale 510 und 512 den Wert »0« haben.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, besitzt die neuartige Vorrichtung zur Verarbeitung von visueller Information die folgenden Vorteile:

40

(1) Die Steuerung zur Verarbeitung des Bildschirmes, der in kleine Blöcke unterteilt ist, kann mit Mikroprogrammen betrieben werden, so daß die Vorrichtung mit geringer Größe herstellbar ist (2) Da das Bild unter Zugrundelegung von Mikroprogrammen verarbeitet wird, kann die Vorrichtung nicht nur mit kleineren Abmessungen aufgebaut, sondern durch Auswechseln der Mikroprogramme eine Vielzahl von komplexen Inhalten mit derselben Hardware verarbeitet werden.

(3) Die Recheneinheit 6, die direkt die Bilddaten behandelt, und der Hüfsrechner 1!. der den Vergleich, die Identifizierung und die Steuerung unter Verwendung der verarbeiteten

Ergebnisse durchführt, nehmen eine Teilung und Ausführung der Verarbeitung parallel innerhalb desselben Zeitintervalles vor, so daß die Bilddaten bei hoher Geschwindigkeit verarbeitet werden.

Aufgrund der angegebenen Vorteile ist es möglich, die Bilddaten wirtschaftlich bei hoher Geschwindigkeit und in praxisorientierter Weise zu verarbeiten.

Bei der hier beschriebenen Vorrichtung zur Verarbeitung von visueller Information kann außerdem die Funktion des Hilfsrcchners 11 in Abhängigkeit von den Mikroprogrammen durch die Recheneinheit 6 ersetzt werden. In diesem Falle ist es möglich, ein einfach aufgebautes System zur Verarbeitung von visueller Informa-

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tion zu realisieren, ohne einen Hilfsrechner 11 vorzusehen, obwohl die Verarbeitungsgeschwindigkeit dann abnimmt.

Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Bilddaten eines Blockes während jeder Periode der horizontalen Abtastung verarbeitet wurden, ist es auch möglich, die Bilddaten von zwei oder mehr Blökken während jeder Periode der horizontalen Abtastung unter der Voraussetzung zu verarbeiten, daß die Recheneinheit 6 eine ausreichend hohe Datenverarbei- πι tungsgeschwindigkeit besitzt, um die Anzahl von BiIdranmen zu verringern, die für die Verarbeitung der Daten des gesamten Bildes erforderlich sind.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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bO

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Verarbeitung visueller Information, die in einem zweidimensionalen Teilgebiet eines Eingangsvollbildes enthalten ist, mit

(a) einer ersten Einrichtung (2,3), die nacheinander Bilddaten des Eingangsvollbildes in digitaler Darstellung durch Rasterabtastung liefert,

(b) einer zweiten Einrichtung (1), die horizontale und vertikale Abtastkoordinaten eines Abtastpunktes des Eingangsvollbildes erzeugt und

(c) mit einer Verarbeitungseinrichtung (4—11), die die von der ersten Einrichtung (2,3) erzeugten Daten nach Maßgabe des Ausganges der zweiten Einrichtung (1) verarbeitet,