DE3412503C2

DE3412503C2 -

Info

Publication number: DE3412503C2
Application number: DE19843412503
Authority: DE
Inventors: Otmar 7580 Buehl De Katzenberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1990-08-30
Also published as: DE3412503A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Auswertung eines mit einem Bildwandler erfaßten Videobildes und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist aus dem Aufsatz "Vergleich einfacher Verfahren zur Kantenerkennung in Videosignalen" in der Zeitschrift "Techni sches Messen", 48. Jahrgang, 1981, Heft 5, Seiten 165 bis 169 bekannt, bei einem Verfahren zur optischen Kantenerkennung eine Auswertung eines Videosignals vorzunehmen. Diese bekann ten Systeme zur automatischen Sichtkontrolle werten die digi talisierten diskreten Ausgangssignale der Bildpunkte eines Bildwandlers (Fernsehkamera bzw. CCD-Zeilenkamera) mit Hilfe eines digitalen Vergleichs der Helligkeits- oder Farbwerte des Bildpunktes aus. Dabei muß sowohl ein horizontaler als auch ein vertikaler Bildpunktvergleich durchgeführt werden. Mit dem Bildpunktvergleich soll erreicht werden, sprunghafte Änderungen der Signalamplitude benachbarter, diskreter Bildpunkte der Bildmatrix durch Differenzbildung zu erfassen. Diese Auswertung der Bildmatrix sollte auch bei der Kontrolle von bewegten Ob jekten ohne große Verzögerung durchgeführt werden, damit eine sichere Erkennung von Änderungen der Signalamplitude erreicht werden kann.

Ferner ist aus der US-PS 44 32 013 bekannt, einen Bildpunkt vergleich von horizontal benachbarten Bildpunkten über das Videosignal durchzuführen. Hierbei wird jeweils die Differenz zweier aufeinanderfolgender Digitalwerte ermittelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auswertung eines mit einem Bildwandler erfaßten Videobildes zu schaffen, mit dem die Auswertung in Echtzeit, d. h. während des Auslesens der Bildpunkte aus dem Bildwandler (Fernsehkamera), erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das Verfahren der eingangs genannten Art die Merkmale des Kennzeichens des An spruchs 1 auf. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß innerhalb der Dauer eines Auslesetaktes eines Bildpunktes - wobei das Ausle sen in der Reihenfolge der horizontal nebeneinanderlie genden Bildpunkte einer Bildzeile erfolgt - die komplette Auswertung mit horizontalem und vertikalem Bildpunktver gleich durchgeführt wird.

Eine entsprechende Taktzustandssteuerung sorgt in vor teilhafter Weise dafür, daß in der ersten Hälfte der Pe riode des Auslesetaktes die horizontal nebeneinanderlie genden Bildpunkte und in der zweiten Hälfte die vertikal übereinanderliegenden Bildpunkte miteinander verglichen werden.

Mit der im Anspruch 3 angegebenen Anordnung zur Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch Verknüpfung eines Schreib-Lese-Speichers und eines Zwi schenregisters die erforderlichen Bildpunktsignale für den Bildpunktvergleich zur Verfügung gestellt und können in einfacher Weise in einem Subtrahierbaustein ausgewer tet werden. Am Ausgang des Subtrahierbausteins erscheint somit bei Abweichung der miteinander verglichenen Signale aufgrund der Differenzbildung ein Ausgangssignal, mit dem das Videobild ausgewertet werden kann.

Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert, wobei

Fig. 1 eine Bildmatrix der digitalisierten diskreten Bildpunkte des Bildwandlers,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durch führung des Bildpunktvergleichs und

Fig. 3 ein Taktdiagramm der in der Schaltungsanordnung auftretenden Takt- und Bildpunktsignale darstellen.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Bildmatrix sind ins gesamt y _N Bildzeilen und x _M Spalten eines hier nicht ge zeigten Bildwandlers dargestellt. Zur Erläuterung der Funktion des Verfahrens sind in der Zeile y _n jeweils die zu den Spalten x _m-1 und x _m gehörenden Bildpunkte und in der Zeile y _n-1 der Bildpunkt x _m besonders herausgehoben. Die von diesen Bildpunkten abgegebenen Digitalsignale werden in einem Bildpunktvergleich 1 (horizontaler Bild punktvergleich) und in einem Bildpunktvergleich 2 (verti kaler Bildpunktvergleich) ausgewertet. Bei der vollstän digen Auswertung wird jeder aktuelle Bildpunkt des Bild wandlers während des vertikalen Bildpunktvergleichs 2 mit dem entsprechenden Bildpunkt der vorangegangenen Zeile verglichen. Der horizontale Bildpunktvergleich 1 erfor dert die Abspeicherung und Verzögerung des aktuellen Bild punktsignals für die Dauer einer Periode AT eines Auslese taktes für einen Bildpunkt (vergleiche Fig. 3). Der ver tikale Bildpunktvergleich 2 erfordert die zeilenweise Ab speicherung und Verzögerung der ausgelesenen Bildpunkt signale. Der horizontale und der vertikale Bildpunktver gleich 1 bzw. 2 werden nacheinander innerhalb einer Peri ode AT des Auslesetakts durchgeführt.

In der Schaltungsanordnung nach der Fig. 2 liegt an ei nem Eingang 20 eines Schreib-Lese-Speichers RAM das je weilige Bildpunktsignal an. An einem Adreßeingang 21 liegt die zu dem jeweiligen Bildpunkt gehörende Adresse Adr und an einem Takteingang 22 liegt der Schreib-Lese-Takt an, die von einer hier nicht dargestellten Taktzustands steuerung bereitgestellt werden. Die Taktzustandssteue rung an den Eingängen 21 und 22 ermöglicht es, mit Hilfe des Schreib-Lese-Speichers RAM (Speicherkapazität minde stens für eine Bildzeile) die entsprechenden Bildpunkt signale für die Auswertung bereitzustellen. Der Schreib- Lese-Speicher RAM im dargestellten Ausführungsbeispiel hat 2048 · 8 Bit Speicherkapazität, wobei Bildzeilen mit 2048 Bildpunkten, die mit 8 Bit Tiefe digitalisiert sind, verarbeitet werden können. Bei dem Adreßsignal Adr kann es sich beispielsweise um eine 10 Bitadresse handeln. Bei spielsweise ist hier der Bildpunkt x _m, y _n-1 (vergleiche Fig. 1) im Schreib-Lese-Speicher RAM unter dem Adreß signal Adr (m) als Bildpunktsignal der vorherigen Zeile y _n-1 abgespeichert. Das Adreßsignal Adr (m) und der ak tuelle Bildpunkt x _m, y _n sind gleichzeitig für die Dauer einer Periode AT des Auslesetaktes am Schreib-Lese-Spei cher RAM angelegt. Durch den Schreib-Lese-Befehl am Eingang 22 wird während des Anliegens des Adreßsignals Adr (m) das abgespeicherte Bildpunktsignal x _m, y _n-1 aus dem Schreib-Lese-Speicher RAM ausgelesen, das aktuelle Bildpunktsignal x _m, y _n eingeschrieben und anschließend wieder ausgelesen.

Der Ausgang des Schreib-Lese-Speichers RAM ist mit einem Eingang 23 eines Zwischenregisters ZR verbunden, der ei nen Takteingang 24 aufweist, an dem ein Taktsignal T _R anliegt. Das Zwischenregister ZR bewirkt, daß jedesmal, wenn ein Bildpunktsignal aus dem Schreib-Lese-Speicher RAM ausgelesen ist, durch den Takt T _R dieses Bildpunkt signal in das Zwischenregister ZR übernommen wird. Der Ausgang des Zwischenregisters ZR ist mit einem zweiten Eingang B eines Subtrahierbausteins SU verbunden; an ei nem ersten Eingang A liegt das aktuelle Bildpunktsignal an, welches am Eingang 20 des Schreib-Lese-Speichers RAM ansteht. An einem Ausgang 25 des Subtrahierbausteins SU steht das Differenzsignal F aus den Bildpunktsignalen an den Eingängen A und B an, das nach der Beziehung

F = | A - B |

gebildet ist.

Im Signaldiagramm nach der Fig. 3 ist oben der Auslese takt dargestellt, dessen eine Periode AT in eine erste Hälfte AT 1 und in eine zweite Hälfte AT 2 unterteilt ist. Während der jeweiligen Perioden des Auslesetakts liegen die Adreßsignale Adr entsprechend m- 1, m, m+ 1 an. Diesen Adreßsignalen Adr sind jeweils aktuelle Bildpunktsignale x _m-1, y _n; x _m, y _n; x _m+1, y _n jeweils einer Bildzeile y _n zu geordnet. Mit den Schreib-Lese-Befehlen werden die Zu stände "Lesen" und "Schreiben" des Schreib-Lese-Speichers RAM gesteuert, so daß die jeweils darunter gezeigten Bild punktsignale am Ausgang des Schreib-Lese-Speichers RAM an liegen. Beim Auslesen aus dem Schreib-Lese-Speicher RAM wird nach Ablauf der Zeit t _AA bzw. t _WR mit dem Takt T _R das jeweilige Bildpunktsignal in das Zwischenregister ZR übernommen, so daß am Ausgang des Zwischenregisters ZR die in der vorletzten Reihe dargestellten Bildpunktsi gnale erscheinen. Nach dem Vergleich bzw. der Differenz bildung im Subtrahierbaustein SU werden die in der letz ten Reihe dargestellten Horizontal- bzw. Vertikalver gleiche 1 bzw. 2 durchgeführt. Beispielsweise wird in der ersten Hälfte AT 1 der Periode At des Auslesetakts in der Darstellung nach der Fig. 3 der Horizontalvergleich 1 zwischen den Bildpunkten x _m-1, y _n und x _m, y _n durchgeführt. In der zweiten Hälfte AT 2 der Periode AT des Auslesetakts wird der Vertikalvergleich 2 zwischen den Bildpunkten x _m, y _n-1 und x _m, y _n durchgeführt. Somit ist eine Echtzeitaus wertung der Bildpunktsignale mit Horizontal- und Vertikal vergleich während eines Auslesetaktes der Bildpunktsignale mit der dargestellten Schaltungsanordnung und nach dem dar gestellten erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht.

Claims

1. Verfahren zur Auswertung eines mit einem Bildwandler erfaßten Videobildes, bei dem

- das Videobild diskrete Bildpunkte aufweist,
- jeder Bildpunkt ein seinem Helligkeits- und/oder Farb wert entsprechendes Digitalsignal erzeugt
- und ein Vergleich der Digitalsignale der horizontal und/oder vertikal nebeneinanderliegenden Bildpunkte (x _m, y _n; x _m-1, y _n; x _m, y _n-1) durchgeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der horizontale und vertikale Bildpunktvergleich (1, 2) innerhalb der Periode (AT) eines Auslesetaktes für je weils einen in einer Bildzeile liegenden Bildpunkt (x _m, y _n) durchgeführt werden, wobei
- - beim horizontalen Vergleich (1) das Digitalsignal des jeweils ersten Bildpunktes (x _m-1, y _n) bis zum Vergleich mit dem jeweils zweiten Bildpunkt (x _m, y _n) gespeichert wird und
- - beim vertikalen Vergleich (2) die Signale aller hori zontal nebeneinanderliegenden Bildpunkte (y _n-1) einer Bildzeile gespeichert werden und die jeweils vertikal übereinanderliegenden Bildpunkte (x _m, y _n; x _m, y _n-1) miteinander verglichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß

- mit einer Taktzustandssteuerung in der ersten Hälfte (AT 1) der Periode (AT) des Auslesetaktes die horizontal nebeneinanderliegenden Bildpunkte (x _m, y _n; x _m-1, y _n) und in der zweiten Hälfte (AT 2) der Periode (AT) des Auslesetaktes die vertikal übereinanderliegenden Bild punkte (x _m, y _n; x _m, y _n-1) miteinander verglichen werden.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß folgende Bausteine enthalten sind:

- ein Schreib-Lese-Speicher (RAM), in den die Digital signale mindestens einer Bildzeile und ein aktuelles Bildpunktsignal einlesbar sind,
- ein Zwischenregister (ZR), in das während der ersten Hälfte (AT 1) der Periode (AT) des Auslesetaktes ein Bildpunktsignal des im Schreib-Lese-Speicher (RAM) ab gespeicherten (verzögerten) Bildpunktes (x _m-1, y _n) und während der zweiten Hälfte (AT 2) der Periode (AT) des Auslesetaktes das dem aktuellen Bildpunkt (x _m, y _n) ver tikal darüberliegende Bildpunktsignal (x _m, y _n-1) der vorhergehenden Bildzeile (y _n-1) einlesbar sind, und
- ein Subtrahierbaustein (SU), an dessen zweitem Eingang (B) das Signal (y _m-1, y _n bzw. x _m, y _n-1) des Zwischen registers (ZR) und an dessen erstem Eingang (A) das ak tuelle Bildpunktsignal (x _m, y _n) anliegt.