Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungsverfahren,
welches Bilder entsprechend einer Prioritätsrangfolge von Fenstern für
Bildinformation verarbeitet.
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Gibt es in dem gleichen Rahmen zwei oder mehr Gegenstände, oder
existiert ein nicht benötigtes, störendes Bild (im folgenden als
"Gegenstände" bezeichnet), auch wenn es lediglich einen Hauptgegenstand
gibt, so wird in großem Umfang das Fenster-Konzept auf dem Gebiet
der Bildverarbeitung eingesetzt. Wie zum Beispiel in Fig. 1A
dargestellt ist, werden Fenster 100 und 101 definiert, so daß sie Gegenständen
A und B in einer Weise entsprechen, daß in ihnen jeweils nicht mehr als
ein Gegenstand enthalten ist. Während allerdings bei dem Verfahren
nach dem Stand der Technik die Notwendigkeit bestand, die Form der
Fenster derart festzulegen, daß ein Fenster nicht mehr als einen
Gegenstand enthielt, wurde der Algorithmus der Bildverarbeitung
einschließlich der Festlegung der Fenster unvermeidbar kompliziert und erforderte
eine komplexe Hardware. Es war schwierig, die Bilder mit hoher
Geschwindigkeit nach diesem herkömmlichen Verarbeitungsverfahren zu
verarbeiten.
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Die US-A-4 005 261 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines
zusammengesetzten Stehbildes eines sich bewegenden Objekts in
aufeinanderfolgenden Positionen. Eine Aufnehmerröhre mit einem Verschluß und
einer Speichereinrichtung werden synchron betrieben, um ein
zusammengesetztes Videosignal zu erzeugen, welches, wenn es wiederholt auf
einen Videomonitor oder eine andere Bildanzeigeeinrichtung gegeben
wird, ein zusammengesetztes Stehbild eines sich bewegenden Objekts in
einer Anfangsposition liefert und sich aus dieser Position innerhalb einer
Zeitspanne intervallweise ändert.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines
Bildverarbeitungsverfahrens, welches eine effiziente Verarbeitung dadurch
ermöglicht, daß eine Prioritätsrangfolge für die Fenster vergeben wird
und die Verarbeitung der Bilder nach Maßgabe einer solchen
Prioritätsrangfolge stattfindet.
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Erreicht wird dieses Ziel durch das im Anspruch 1 angegebene
Verfahren.
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Die Besonderheit, das Grundprinzip und die Einsatzmöglichkeit der
Erfindung ergeben sich deutlich aus der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen. Es
zeigen:
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Fig. 1A und 1B Ansichten, die das herkömmliche Verfahren und
das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich darstellen;
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Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Schaltung zur
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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Fig. 3 ein Blockdiagramm, welches eine Detailschaltung gemäß
Fig. 2 zeigt;
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Fig. 4A bis 4G und Fig. 5A bis 5F Ansichten, die deren
Betrieb veranschaulichen; und
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Fig. 6 und 7 Schaltungen, die weitere Ausführungsformen
darstellen, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Wenn erfindungsgemäß beispielsweise Gegenstände A und B gemäß
Fig. 1B verarbeitet werden, werden Untersatz-Fenster 100 und 102
eingestellt, die A bzw. B entsprechen, und dem Fenster 100 wird eine
höhere Prioritätsrangfolge zugeteilt als dem Fenster 102. Dies
ermöglicht eine Verarbeitung ähnlich dem Stand der Technik auch dann, wenn
die zwei Gegenstände A und B gleichzeitig in dem Fenster 102 enthalten
sind. In anderen Worten: Die vorliegende Erfindung mildert die
Restriktion bezüglich der Fensterform der niedrigeren Prioritätsrangfolge
vereinfacht das Schaltungssystem und realisiert in einfacher Weise eine
schnellere Bildverarbeitung, indem den Fenstern eine Prioritätsrangfolge
verliehen wird.
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Fig. 2 zeigt ein Schaltungssystem, welches zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens dient, wobei Fenstersignale WS1, WS2, . . . ,
die von Fenstererzeugungsschaltungen 21, 22 . . . ausgegeben werden,
UND-Schaltungen 31, 32 zugeführt werden, außerdem über Negatoren
(NEIN-Schaltungen) 51, 52 . . . UND-Schaltungen 41, 42 . . . zugeführt
werden. Bilddaten PD werden den UND-Schaltungen 31 und 41
zugeführt werden, während die Ausgänge der UND-Schaltungen 41, 42
sequentiell in eine UND-Schaltung 42 eingegeben werden, die geringere
Prioritätsrangfolge besitzen. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 31, 32
. . . werden Positions-Meß/Verarbeitungs-Schaltungen 11, 12 . . . im
Inneren einer Verarbeitungsschaltung 1 eingegeben. Damit werden Bilddaten
PD1, PD2 . . . in den eingestellten Fenstern von den UND-Schaltungen
31, 32 . . . entsprechend der Positionsreihenfolge ausgegeben, und werden
unabhängig in die Positions-Meß/Verarbeitungs-Schaltungen 11, 12 . . .
eingegeben und von diesen verarbeitet. Ein Signal PDA, welches von
dem Fenstersignal WS1 gesiebt wurde, wird von der UND-Schaltung 41
ausgegeben und in die UND-Schaltungen 32 und 42 eingegeben,
während das Signal PDB, welches von dem Fenstersignal WS2 gesiebt
wurde, an die UND-Schaltung 42 weitergegeben wird. In ähnlicher Weise
werden die Signale den stromabwärts gelegenen UND-Schaltungen
nacheinander zugeführt. Dies bedeutet, daß der gesiebte Teil eines Bildes
fortlaufend zunimmt, wenn die Schaltung mit der Verarbeitung von den
UND-Schaltungen 41, 42 . . . und darüber hinaus fortschreitet. Ein
Beispiel für die Verarbeitung binärer Daten von Bildern in zeitserieller
Weise wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein automatisches
Folgesystem erläutert.
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Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt der Steuerschaltung des automatischen
Folgesystems entsprechend Fig. 2. Bilddaten PD gemäß Fig. 4A
werden in die UND-Schaltungen 31 und 41 eingegeben. Eine
Zeitsteuersignalgeneratorschaltung 3, welche Zeitsteuersignale T ausgibt, die zum
Aufzeichnen eines zweidimensionalen Koordinatensystems benötigt
werden, liefert Zeitsteuersignale T1, T2, T3 . . . an
Momentenverarbeitungsschaltungen 111, 112 . . . sowie an die Bilddaten PD. Eine
Adressendatengeneratorschaltung 2 enthält einen Zähler, der Signale von der
Zeitsteuersignalgeneratorschaltung 3 zählt, um ein
X-Y-Koordinatensystem aufzuzeichnen. Die Adressendaten, die in der Generatorschaltung
2 erzeugt werden, werden den Bilddaten PD ebenso wie den
Fenstererzeugungsschaltungen 21, 22 . . . und den
Momentenverarbeitungsschaltungen 121 zugeführt. Die
Fenstererzeugungsschaltung 21, die Momentenverarbeitungsschaltung 111 und die
Steuer/Meß-Einheit 112 sind miteinander über eine Busleitung 113
verbunden, während die Fenstererzeugungsschaltung 22, die
Momentenverarbeitungsschaltung 121 und die Steuer/Meß-Einheit 122 über eine
weitere Busleitung 123 verbunden sind. Die Fenstererzeugungsschaltungen
21 und 22 erzeugen ein binäres Muster aus "1", "0" für die Koordinate
der von der Adressendatengeneratorschaltung 2 ausgegebenen
Adressendaten.
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Wenn bei einem solchen Aufbau das Fenstersignal WS1 gemäß Fig. 4B
von der Fenstererzeugungsschaltung 21 ausgegeben wird, wird das
Ausgangssignal PDA der UND-Schaltung 41 so, wie dies in Fig. 4C
dargestellt ist, während die Ausgangssignale PD1 von der UND-Schaltung
31 das in Fig. 4D dargestellte Aussehen haben. Das Signal PD1 des
von dem Fenstersignal WS1 verarbeiteten Gegenstands wird in die
Momentenverarbeitungsschaltung 111 eingegeben. Wenn ein Fenstersignal
WS2 gemäß Fig. 4E von der Fenstererzeugungsschaltung 22
ausgegeben wird, wird das Ausgangssignal PD2 der UND-Schaltung 32 so, wie
dies in Fig. 4F dargestellt ist, während das Ausgangssignal PDB der
UND-Schaltung 42 das in Fig. 4G dargestellte Aussehen erhält. Damit
wird das Signal PD2 des von dem Fenstersignal WS2 verarbeiteten
Gegenstands in die Momentenverarbeitungsschaltung 121 eingegeben,
und die Momente werden unabhängig im Verein mit den Steuer/Meß-
Einheiten 112 und 120 berechnet.
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Es soll nun die Erläuterung anhand eines speziellen Beispiels gegeben
werden.
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Es sei angenommen, daß an dem Kopf und einem Handgelenk eines
Golfspielers gemäß Fig. 5A Markierungen M1 und M2 angebracht
seien, um mit Hilfe einer Fernsehkamera einen Golfschwung zu
analysieren.
Ausgangssignale der Fernsehkamera werden zu den oben
beschriebenen Bilddaten PD. Die Markierungen M1 und M2 werden heller
als der Hintergrund gemacht und drücken sich durch Daten "1" aus,
indem ein Schwellenwert eingerichtet wird, der geeignet ist, binäre
Bilder gemäß Fig. 5D zu erhalten. Diese binären Bildsignale werden in
UND-Schaltungen 31 und 41 als Bilddaten PD eingegeben. Aufgrund
eines Synchronisationssignals des Bildsignals PD wird ein
Zeitsteuersignal T erzeugt; und in der Adressendatengeneratorschaltung 2 werden
X-Y-Koordinatendaten erzeugt. Das in Fig. 5E gezeigte Fenstersignal
WS wird in dem Fenstererzeuger 21 erzeugt, um die Marke M1
ausschließlich des Kopfs zu verfolgen, wie in Fig. 5B gezeigt ist. Das
Fenstersignal WS2 nach Fig. 5F wird in der
Fenstererzeugungsschaltung 22 erzeugt, um lediglich die in Fig. 5C dargestellte Markierung
M2 des Handgelenks zu verfolgen. Durch Berechnen der Momente bei
den Marken M1 und M2 unter diesen Bedingungen lassen sich
Handgelenk und Kopf gleichzeitig berechnen. Durch aufeinanderfolgendes
Ausführen der obigen Prozedur bezüglich der laufenden Bildsignale können
die Bewegungen des Handgelenks und des Kopfs nacheinander und
kontinuierlich berechnet werden. Wenn das Rechnersystem derart
gesteuert wird, daß es die Bewegungen des Handgelenks und des Kopfs
kontinuierlich steuert, und wenn diese sich chronologisch nicht überlappen,
so läßt sich der Ort von dem Kopf und der des Handgelenks ohne
gegenseitige Überlappung berechnen, da die Fenster getrennt eingestellt
sind.
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Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Schaltung für den Fall, daß
eine größere Anzahl von Fenstern mit der gleichen Prioritätsstufe
vorhanden ist. Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der
Prioritätsrangfolgeschaltung nach Fig. 2. Wenngleich in den oben erläuterten
Beispielen das auf eine bestimmte Priorität einzustellende Fenster und
die Fensterverarbeitung einander vollständig entsprechen, so müssen sie
nicht notwendigerweise identische Ziffern haben.
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Wie oben erläutert wird, erleichtert das erfindungsgemäße Verfahren das
Definieren von Fensterformen, da es eine Prioritätsrangfolge für die
Fenster schafft und den Algorithmus für die Bildverarbeitung
vereinfacht.