NL8402881A

NL8402881A - FEATURE DETECTOR FOR MACHINE DETECTION.

Info

Publication number: NL8402881A
Application number: NL8402881A
Authority: NL
Original assignee: American Telephone & Telegraph
Priority date: 1983-09-23
Filing date: 1984-09-20
Publication date: 1985-04-16
Also published as: IT8422786A0; SE8404576D0; DE3434624A1; IT8422786A1; JPS6091485A; GB8423693D0; SE8404576L; FR2552608A1; GB2150384A; IT1176771B

Description

VO 6468VO 6468

Titel: Kenmerkdetector voor machinewaarneming.Title: Machine Detection Attribute Detector.

De uitvinding heeft betrekking op rekanmachinewaarneming en teer in het bijzonder op een tijddomein-kenmerkafheemstelsel waarbij gebruik wordt gemaakt van een ampiitudeonafhankelijke filtering.The invention relates to stretching machine sensing and tar in particular to a time-domain feature mapping system using amplitude independent filtering.

Kenmerkafname heeft betrekking op een vroeg stadium bij machine-5 waamemingsstelsels,waarin parameters, dia representatief zijn voor voor werpen binnen een van belang zijnd tafereel, worden bepaald. Kenmerken omvatten bijvoorbeeld de randplaatsen, oppervlakken en zwaartepunten van de objecten. 3ij met een rekenmachine werkende beeldverwerkihgsstelsels zijn kenmerken de elementaire informatie voor objectherkenning. Object-10 herkenning vindt veelbelovende toepassingen op velerlei terreinen bijvoorbeeld de terugkoppeibesturing van robots en de automatische sortering en classificering van objecten bij lopende banden in fabrieken.Feature decline refers to an early stage in machine sensing systems, in which parameters, representative of objects within a scene of interest, are determined. Features include, for example, the edge locations, surfaces, and centers of gravity of the objects. Image processing systems operating on a calculator are features of the basic object recognition information. Object-10 recognition finds promising applications in many areas, such as the feedback control of robots and the automatic sorting and classification of objects at conveyor belts in factories.

Bij een typerend rekenmachinewaarnemingsstelsel levert een videocamera een signaal, dat overeenkomt met het beeld van het werkstuk.In a typical calculator sensing system, a video camera provides a signal that matches the image of the workpiece.

15 De amplitude van het videosignaal varieert met de tijd in evenredigheid met de helderheid van opeenvolgende punten in het tafereel. Ben gemeenschappelijke eerste stap bij kenmerkafname omvat het digitaliseren van het videosignaal, meer in het bijzonder in 256 grijsniveaus van intensiteit, en het opslaan van 'het beeld van het tafereel in een stelsel van 20 512 x 512 pixels, elk van 8 bits, die de locale helderheid van het beeld voorstellen. Daarna worden op dit grote stelsel van digitale informatie snelle rekenkundige algoritmen.-, toegepast voor het afnemer, van object-kenmerken, zoals randen, oppervlakken en zwaartepunten.The amplitude of the video signal varies with time in proportion to the brightness of successive points in the scene. A common first step in feature acquisition involves digitizing the video signal, more particularly in 256 gray levels of intensity, and storing the image of the scene in an array of 512 x 512 pixels, each of 8 bits, which represent the local brightness of the image. Subsequently, fast arithmetic algorithms are applied to this large system of digital information, for the customer, of object characteristics, such as edges, surfaces and centers of gravity.

Het Marr-Hildreth-algoritme is een voorbeeld van een inherent j 25 digitaal proces voor het detecteren van abrupte intensiteitsveranderingen in een videosignaal. In het artikel van E.C. Hildreth, getiteld “EdgeDetection for Computer Vision System", Mechanical Engineering,The Marr-Hildreth algorithm is an example of an inherent digital process for detecting abrupt changes in intensity in a video signal. In the article by E.C. Hildreth, entitled "EdgeDetection for Computer Vision System", Mechanical Engineering,

Augustus 1982, pag. 48-53, worden randen gedetecteerd door het localise-ren van nul doorgangen in het uitgangssignaal van de convolutie van het 30 beeld met een radiaal symmetrische weegfunctie. Deze methode levert bijzonder goede resultaten doch is wat berekeningen betreft intensief; elk van de ruwweg 25Q.QQG pixels in het verwerkte beeld vereist ongeveer 1000 vermeningvuldig- en optelhandeiingen. Het resultaat is een stelsel, dat een kritisch compromis van snelheid tegen complexe bouwkosten met S» ei 2 w ώ 8 l ö ö ΐ· ‘i - 2 - zich medebrengt. Dergelijke compromissen zijn inherent aan stelsels, waarbij wordt uitgegaan van het digitaliseren van het gehele tafreel.August 1982, p. 48-53, edges are detected by locating zero crossings in the output of the convolution of the image with a radially symmetrical weighing function. This method produces particularly good results, but is intensive in calculations; each of the roughly 25Q.QQG pixels in the processed image requires about 1000 multiplication and addition operations. The result is a system that entails a critical compromise of speed against complex construction costs with S »ei 2 w ώ 8 l ö ö ΐ · i i - 2. Such compromises are inherent in systems, based on the digitization of the entire table.

Er zijn ook analoge kenmerkafneemstelsels bekend. Bij een typerende methode voor randdetectie wordt gebruik'gemaakt van een drempelketen.Analog feature retrieval systems are also known. A typical edge detection method uses a threshold chain.

5 In bijvoorbeeld het Amerikaanse octrooischrift 4.017,721 wordt het uitgangssignaal van de camera toegevoerd aan een’keten, welke het passeren van een bepaalde spanning, welke is gekozen als zijnde representatief voor het lichtniveau tussen wit en zwart, door het videosignaal detecteert. Het uitgangssignaal van de drempelketen geeft een overgang aan, 10 overeenkomende met een rand. van een object in het beeld. Dergelijke amplitudedrempelmethoden zijn evenwel onderhevig aan onnauwkeurigheden omdat de helling van het signaal, overeenkomende met een rand, overeenkomstig de maximale amplitude van het signaal verandert. Derhalve kan· de gedetecteerde randplaats variëren of "lopen” wanneer de invallende be-15 lichting, geometrie of reflectantie van het object verandert. Dergelijke veranderingen zijn bij vele reële toepassingen, zoals bij robots, zeer normaal en kunnen ongewenst' zijn wanneer een grote onnauwkeurigheid is vereist.For example, in U.S. Patent 4,017,721, the output signal from the camera is applied to a circuit which detects the passage of a certain voltage selected as being representative of the light level between white and black through the video signal. The output signal from the threshold circuit indicates a transition corresponding to an edge. of an object in the image. However, such amplitude threshold methods are subject to inaccuracies because the slope of the signal corresponding to an edge changes according to the maximum amplitude of the signal. Therefore, the detected edge location can vary or "walk" when the incident illumination, geometry or reflectance of the object changes. Such changes are very common in many real applications, such as robots, and may be undesirable when high inaccuracy is required.

De uitvinding is gericht op een nieuw kenmerkdetectiestelsel voor 20 een beeldverwerkingsstelsel. Een camera wekt een videosignaal op, dat overeenkomt met het beeld van een object in het tafereel. Het videosignaal wordt, toegevoerd aan een kenmerkopzoekfilter.. Het uitgangssignaal van het kenmerkfilter kruist op een bepaald moment, onafhankelijk van de amplitude en helling van het videosignaal een voorafbepaald niveau, 25 overeenkomende met de plaats van het kenmerk in het tafereel.The invention is directed to a new feature detection system for an image processing system. A camera generates a video signal that corresponds to the image of an object in the scene. The video signal is applied to a feature look-up filter. The output of the feature filter crosses a predetermined level, corresponding to the location of the feature in the scene, regardless of the amplitude and slope of the video signal.

Bij een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding wordt het videosignaal toegevoerd aan een randopzoekfilter met een weegfunctie met drie lussen.In one embodiment of the invention, the video signal is applied to an edge lookup filter with a three-loop weighing function.

Het uitgangssignaal van het randzoekfilter kruist een voorafbepaald niveau op een tijdstip, dat is gecorreleerd met' een constante fractie 30 van de videosignaalwaarde.The output of the edge search filter crosses a predetermined level at a time correlated with a constant fraction of the video signal value.

Bij een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding wordt het videosignaal toegevoerd aan een zwaartepuntopzoekfilter met een weegfunctie met twee lussen. Het uitgangssignaal van het zwaartepuntopzoekfilter kruist een voorafbepaald niveau op een tijdstip, dat is gecorre-35 leerd met de plaats van het zwaartepunt van het videosignaal.In another embodiment of the invention, the video signal is fed to a center of gravity lookup filter having a two-loop weighting function. The center of gravity lookup filter output crosses a predetermined level at a time correlated with the center of gravity of the video signal.

8402881 ______—^^ * ·Μ - 3 -8402881 ______— ^^ * · Μ - 3 -

Bij elke uitvoeringsvorm wordt het uitgangssignaal van het kenmerk-filter toegevoerd aan een kruisdetectorketen. Het uitgangssignaal van de kruisdetectorketen is een puls, welke is gecorreleerd met de plaats van het kenmerk in het tafereel. De puls wordt toegevoerd aan een verbruiks-5 inrichting, zoals een televisiemonitor of een rekeninrichting.In each embodiment, the output signal from the feature filter is applied to a cross detector circuit. The output of the cross detector circuit is a pulse which is correlated with the location of the feature in the scene. The pulse is applied to a consumption device, such as a television monitor or a computing device.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 een algemeen blokschema van een kenmerkdetector volgens de uitvinding; 10 fig. 2 het gedetailleerde blokschema van een randopzoekfilter tan gebruike bij de kenmerkdetector volgens fig. 1; fig. 3 een gedetailleerd blokschema van een bipolaire'kruisdetector, welke kan worden toegepast bij de kenmerkdetector volgens fig. i; en fig. 4 een gedetailleerd blokschema van een eerste-momentfliter, 15 dat bij de kenmerkdetector volgens fig. 1 kan worden toegepast.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows a general block diagram of a characteristic detector according to the invention; FIG. 2 is the detailed block diagram of an edge lookup filter tan used in the feature detector of FIG. 1; FIG. 3 is a detailed block diagram of a bipolar cross detector which can be used with the feature detector of FIG. i; and FIG. 4 is a detailed block diagram of a first moment fliter which can be used with the feature detector of FIG. 1.

Onder verwijzing naar de kenmerkdetector 100 van fig. 1 is een object 110 binnen het waameemveld van een camera 120 aangegeven. De camera 120 kan bijvoorbeeld een vidiconcamera zijn waarin het van belang zijnde tafereel volgens een rasterpatroon wordt af getast. De grafische 20 voorstelling 125 stelt de golfvorm van het videouitgangssignaal van de camera voor één aftastlijn voor. De grafische voorstelling komt overeen met een aftasting over het object 110 volgens de baan 126. Aangenomen wordt, dat het object 110 licht gekleurd is ten opzichte van de achtergrond. Derhalve ondergaat op het tijdstip t+ het videosignaal een posi-25 tieve overgang vanuit een laag spanningsniveau naar een hoger spanningsniveau overeenkomende met de tijd waarop de aftastlijn 126 de linkerrand van het object 110 kruist. Vanaf het tijdstip t+ tot het tijdstip t-biijft de spanning op het hogere niveau, overeenkomende met de tijd waarop de aftastlijn 126 het object 110 kruist. Op het tijdstip t-, 30 . bij de rechterrand van het object 110, ondergaat het videosignaal een overgang terug naar een lager spanningsniveau, overeenkomend met de donkere achtergrond.With reference to the feature detector 100 of FIG. 1, an object 110 is indicated within the viewing field of a camera 120. For example, the camera 120 may be a video camera in which the scene of interest is scanned in a grid pattern. The graphic 125 represents the waveform of the video output signal from the camera for one scan line. The graphic corresponds to a scan across the object 110 along the path 126. It is assumed that the object 110 is lightly colored with respect to the background. Therefore, at time t + the video signal undergoes a positive transition from a low voltage level to a higher voltage level corresponding to the time at which the scan line 126 crosses the left edge of the object 110. From the time t + to the time t-the voltage is at the higher level, corresponding to the time at which the scan line 126 crosses the object 110. At time t-, 30. at the right edge of the object 110, the video signal transitions back to a lower voltage level, corresponding to the dark background.

Het videosignaal wordt toegevoerd aan kenmerkafneemfliters. In fig. 1 zijn twee bij wijze van voorbeeld gekozen filters aangegeven: 35 een randopzoekfilter 130, en een zwaartepuntopzoèkfilter 140. De puls- 84028 8 1 r 1 - 4 - responsie van de filters bepaalt welk type kanmerkinformatie zal worden afgenomen. Volgens de uitvinding is het uitgangssignaal van een kenmerk-afheemfiltersignaal, dat een nulwaarde passeert op het tijdstip, dat nauwkeurig is gecorreleerd met de plaats van het. kenmerk in het tafereel 5 over een uitgestrekt gebied van : tafereel- en objectbelichting.The video signal is applied to feature capture flashes. In Fig. 1, two exemplary filters are shown: an edge lookup filter 130, and a center of gravity lookup filter 140. The pulse response of the filters determines which type of tagging information will be taken. According to the invention, the output signal is a characteristic extract filter signal that passes a zero value at the time that is accurately correlated with the location of it. feature in scene 5 over a wide area of: scene and object lighting.

Een randopzoekfilter 13Ö, dat aan de bovenstaande criteria voldoet, kan een pulsresponsie h(t) als volgt hebben: -t 0 S t < Tl (1) t - 2T1 Tl S t < 4T1 10 h(t) - -t + 4T1 4T1 £ t < 7T1 t - 8T1 7T1 it< 8T1An edge lookup filter 13Ö, meeting the above criteria, may have a pulse response h (t) as follows: -t 0 S t <Tl (1) t - 2T1 Tl S t <4T1 10 h (t) - -t + 4T1 4T1 £ t <7T1 t - 8T1 7T1 it <8T1

Een filter met deze pulsresponsie levert een nuldoorgangstijdmaat, welke overeenkomt met een vaste fractie van 50% van de lichtintensiteits-verandering bij de rand van het object. Met andere woorden zal het uit-15 gangssignaal van dit filter de nulwaarde passeren op een vast tijdstip ' nè, het tijdstip waarop het ingangssignaal 50% van zijn maximale amplitude bereikt. Dit type filter kan op een gunstige wijze worden gerealiseerd als aangegeven onder verwijzing naar fig. 2.A filter with this pulse response provides a zero crossing time measure, which corresponds to a fixed fraction of 50% of the light intensity change at the edge of the object. In other words, the output signal of this filter will pass the zero value at a fixed time, the time when the input signal reaches 50% of its maximum amplitude. This type of filter can be advantageously realized as indicated with reference to Fig. 2.

In fig. 2 zijn operationele versterkers 210 en 220 voor een nega-20 ttieve terugkoppelwerking met elkaar verbonden over netwerken, welke zijn voorzien van een weerstand 232 en een. condensator 263 en een weerstand 242 en een condensator 264. Het videosignaal, aangegeven bij de grafische voorstelling 225, wordt via de condensator 262, de weerstand 251, da vertragingslijn 250 en de weerstand 252 aan de negatieve ingang van de 25 versterker 210 toegevoerd. Het videosignaal wordt ook via een omkeerver-sterker 230 en een weerstand 231 toegevoerd aan de negatieve ingang van, de versterker 210. Het uitgangssignaal van de versterker 210, aangegeven bij de grafische voorstelling 215, wordt via de weerstand 217, de ver-tragingslijn 260 en de weerstand 261 toegevoerd aan de negatieve ingang 30 van de operationele versterker 220. Het uitgangssignaal van de versterker 210 wordt ook via een omkeerversterker 240 en een weerstand 241 aan de negatieve ingang van de versterker 220 toegevoerd. De versterkers 210 en 220 kunnen operationele versterkers van het type HA-5195 zijn, vervaardigd door Harris Semiconductor Products Division, Harris Corporation, 35 Newport Beach, California’, U.S.A. Het bovenbeschreven filter kan verder 8402881 W '«* - 5 - worden nagegaan uit het artikel van R. Boie e.t al.,: getiteld "HighIn FIG. 2, operational amplifiers 210 and 220 for negative feedback operation are interconnected across networks, which include a resistor 232 and a. capacitor 263 and a resistor 242 and a capacitor 264. The video signal, shown in the graphic representation 225, is applied through the capacitor 262, the resistor 251, the delay line 250 and the resistor 252 to the negative input of the amplifier 210. The video signal is also applied to the negative input of amplifier 210 through a reversing amplifier 230 and a resistor 231. The output signal of amplifier 210, shown in the graphic representation 215, is supplied via the resistor 217, the delay line 260. and the resistor 261 is applied to the negative input 30 of the operational amplifier 220. The output of the amplifier 210 is also applied through a reversing amplifier 240 and a resistor 241 to the negative input of the amplifier 220. Amps 210 and 220 may be HA-5195 operational amplifiers manufactured by Harris Semiconductor Products Division, Harris Corporation, 35 Newport Beach, California, U.S.A. The above-described filter can further be found from the article by R. Boie et al., Entitled "High".

Resolution Proportional Detectors with Delay Line Position Sensing for High Counting Rates", Nuclear Instruments and Methods, 201, 1982, pag. 93-115.Resolution Proportional Detectors with Delay Line Position Sensing for High Counting Rates ", Nuclear Instruments and Methods, 201, 1982, pp. 93-115.

5 De uitgangsgolfvorm van de versterker 220 is weergegeven bij de grafische voorstelling 255. De golfvorm kruist het nulspanningsniveau op een tijdstip t+, overeenkomende met een constante vertragingstijd na het tijdstip waarop de videosignalen bij de grafische voorstelling 225 50% van de totale amplitudezwaai bereiken. Op een soortgelijke wijze 10 kruist de golfvorm in de grafische voorstelling 255 het nulpunt weer op een tijdstip t-, overeenkomende met dezelfde constante vertragingstijd nè. het tijdstip waarop het videosignaal over 50% van de totale amplitudezwaai daarvan terugvalt. Dit uitgangssignaal wordt toegevoerd aan de bipolaire kruisdetector 150 in fig. 1.The output waveform of the amplifier 220 is shown in the graphic 255. The waveform crosses the zero voltage level at a time t +, corresponding to a constant delay time after the time when the video signals in the graphic 225 reach 50% of the total amplitude sweep. Similarly, in the graphic 255, the waveform crosses the zero again at a time t- corresponding to the same constant delay time nè. the time when the video signal falls back by 50% of its total amplitude swing. This output is applied to bipolar cross detector 150 in FIG. 1.

15 De bipolaire kruisdetector is gedetailleerd weergegeven in fig.3.15 The bipolar cross detector is shown in detail in fig. 3.

De detector 300 omvat vier analoge vergelijkingsinrichtingen 310, 320, 330 en 340, welke kunnen bestaan uit ketens van DM361-type, vervaardigd door National Semiconductor, Santa Clara, California, ü.S.A. De vergelijkingsinrichtingen 310 en 320 zijn zodanig verbonden, dat zij een 20 nuldoorgang vanuit de positieve richting detecteren dat wil zeggen een signaal, dat vanaf de positieve zijde begint, de nulwaarde doorloopt en met een negatieve lus eindigt. De vergelijkingsinrichtingen 330 en 340 zijn zodanig verbonden, dat zij een negatieve nuldoorgang detecteren, dat wil zeggen het signaal, dat uit het negatieve gebied begint en met 25 een positieve lus eindigt. Het ingangssignaal wordt via de condensator 322 aan de minus-ingangsklem van de vergelijkingsinrichting 3IQ en via de weerstand 323 aan aarde gelegd. Het condensator-weerstandsnetwerk differentieert het ingangssignaal, als aangegeven in de grafische voorstelling 365.Detector 300 includes four analog comparators 310, 320, 330, and 340, which may include DM361-type chains manufactured by National Semiconductor, Santa Clara, California, U.S.A. The comparators 310 and 320 are connected so that they detect a zero crossing from the positive direction, ie a signal starting from the positive side, going through the zero value and ending with a negative loop. The comparators 330 and 340 are connected to detect a negative zero crossing, ie the signal starting from the negative region and ending with a positive loop. The input signal is applied through capacitor 322 to the minus input terminal of comparator 3IQ and through resistor 323. The capacitor resistor network differentiates the input signal, as shown in graph 365.

30 De vergelijkingsinrichting 310 wordt gebruikt om de helling van het ingangssignaal te testen. De plus-ingang van de, vergelijkingsinrichting 310 is verbonden met een spanningsbron met een spanning-V_. -V is een drempelspanning, welke is ingesteld voor het bepalen van de minimale negatieve ingangssignaalhelling. Wanneer het minus-ingangsknooppunt een 35 lagere spanning heeft dan het -V^-niveau op de plus-ingang, is het uit- 8402881 * ; - 6 - gangssignaal van de vergelijkingsinrichting. 310 geldig. Het geldige uitgangssignaal, aangegeven bij de golfvorm 395, wordt toegevoerd aan één ingang van het EN-poort 311.The comparator 310 is used to test the slope of the input signal. The plus input of the comparator 310 is connected to a voltage source having a voltage V_. -V is a threshold voltage set to determine the minimum negative input signal slope. When the minus input node has a voltage lower than the -V ^ level on the plus input, it is out 8402881 *; - 6 - output signal from the comparator. 310 valid. The valid output signal, indicated at waveform 395, is applied to one input of AND gate 311.

Het ingangssignaal, dat bij de grafische voorstelling 355 is aan- 5 gegeven, wordt eveneens aan de minus-ingang van da vergelijkingsinrich- ting 320 toegevoerd. De plus-ingang van de vergelijkingsinrichting is via een multiplexinrichting 343 aangesloten op een spanning +V wanneer 3 het uitgangssignaal van· de vergelijkingsinrichting 320 geldig is en op aardpotentiaal wanneer het uitgangssignaal onjuist is. +V is'een drem- 3 10 pelwaarde, welke is ingesteld om ontsteking bij ruis uit te sluiten.The input signal shown in the graphical representation 355 is also applied to the minus input of the comparator 320. The plus input of the comparator is connected through a multiplexer 343 to a voltage + V when 3 the output signal of the comparator 320 is valid and to ground potential when the output signal is incorrect. + V is a threshold value set to exclude ignition by noise.

Wanneer het ingangssignaal volgens de grafische voorstelling 355 de nul-waarde doorloopt op het tijdstip t+,· wordt de spanning op de minus-ingang van. de vergelijkingsinrichting 320 kleiner dan die op de plus-ingang '(welke, zich dan op aardpotentiaal bevindt) . Het uitgangssignaal van de 15 vergelijkingsinrichting wordt derhalve geldig op het tijdstip t+, zoals aangegeven in de grafische voorstelling 385. Het uitgangssignaal van de vergelijkingsinrichting 320 wordt toegevoerd aan de ingang van een door een positieve rand getrokken "D" flipflop 342, welke op de voorrand van het signaal uit de vergelijkingsinrichting 320 reageert indien het uit-20 gangssignaal van de EN-poort 311 juist is. Een juist uitgangssignaal van de EN-poort 311 geeft de juiste signaalhelling aan en geeft bovendien aan dat de signalen buiten synchronisatieintervallen liggen. 'Het uitgangssignaal van de flipflop 342 trekt een één-periodemultivibrator 321 waarvan het uitgangssignaal bestaat uit een binaire puls EERST+ op het 25 tijdstip t+, zoals aangegeven in de grafische voorstelling 351.When the input signal according to the graphic 355 shows the zero value at the time t +, the voltage at the minus input of. the comparator 320 is smaller than that on the plus input '(which is then at ground potential). The output of the comparator therefore becomes valid at time t +, as shown in graph 385. The output of comparator 320 is applied to the input of a positive edge "D" flip-flop 342, which is on the leading edge of the signal from comparator 320 responds if the output of AND gate 311 is correct. A correct output from AND gate 311 indicates the correct signal slope and also indicates that the signals are outside synchronization intervals. The output of flip-flop 342 draws a one-period multivibrator 321, the output of which consists of a binary pulse FIRST + at time t +, as shown in graph 351.

Wanneer de in de. grafische voorstelling 355 afgebeelde ingangspuls het nulpunt kruist op het tijdstip t-, wekken de vergelijkingsinrich-tingen 330 en 340, de multiplexinrichting 346, de EN-poort 341, de flipflop 343 en een multivibrator 321 een binaire puls EERST- op het 30 tijdstip t- op en wel op een wijze analoog aan de bovenbeschreven ketens. De uitgangssignalen uit de multivibratoren 321 en 331 kunnen bij een OF-poort 337 worden gecombineerd, welke poort daardoor een pulssignaal op de tijdstippen t+ en t- levert. Onder verwijzing naar fig. 1 wordt dit OF-poortsignaal in de sommeerinrichting 186 met het oorspronkelijke 35 videosignaal gecombineerd voor het vormen van een signaal, aangegeven 8402881 r * bij de grafische voorstelling 185, dat kan worden gebruikt voor het aandrijven van een videomonitor 187. Het oorspronkelijke signaal wordt uit de camera 120 aan de sommeerinrichting 186 toegevoerd via een vertragings-inrichting 121, welke de aan het kenmerkafneemproces inherente vertra-5 ging compenseert.When the in the. graphical representation 355 depicted input pulse crosses the zero point at time t-, comparators 330 and 340, multiplexer 346, AND gate 341, flip-flop 343 and multivibrator 321 generate a binary pulse FIRST at time t - in a manner analogous to the above-described chains. The output signals from multivibrators 321 and 331 can be combined at an OR gate 337, which gate thereby supplies a pulse signal at times t + and t-. Referring to FIG. 1, this OR gate signal in the summing device 186 is combined with the original video signal to form a signal, indicated 8402881 r * at the graphic representation 185, which can be used to drive a video monitor 187. The original signal is fed from the camera 120 to the summing device 186 through a delay device 121, which compensates for the delay inherent in the feature-taking process.

Een zwaartepuntzoekfilter 140 is meer gedetailleerd weergegeven in fig. 4. Het zwaartepuntzoekfilter 400 heeft een hellende pulsrespon-sie g(t), en wel als volgt: 0 t < 0 (2) 10 g(t) = -t + Tl 0 < t < 2T1 t > 2T1A center of gravity search filter 140 is shown in more detail in Figure 4. The center of gravity search filter 400 has an inclined pulse response g (t), as follows: 0 t <0 (2) 10 g (t) = -t + Tl 0 < t <2T1 t> 2T1

Het videosignaal, weergegeven bij de grafische voorstelling 402, wordt toegevoerd aan de basislijnherstellingsketen, welke is voorzien van een condensator 464, een versterker 462, een analoge multiplex-15 inrichting 461 en een stroombron 460. De basislijn wordt tijdens de syn-chronisatieintêrvallen hersteld. De werking van een basislijnherstelin-richting van dit type is beschreven in het artikel van R. Boieet al.., getiteld "High Precision Readout for Large Area Neutron Detectors", IEEE Transactions of Nuclear Science, NS-27, No. 1, februari 1980. Het 20 signaal uit de omkeerversterker 463 wordt via een weerstand 405 en een vertragingslijn 410 toegevoerd aan de ingang van een omkeerversterker 420. Het videosignaal wordt ook via een weerstand 415 aan de negatieve ingang van de operationele versterker 425 toegevoerd. Het videosignaal wordt verder via een weerstand 417 toegevoerd aan de negatieve ingang 25 van de operationele versterker 427. D.e uitgang van de omkeerversterker 420 is met de negatieve ingang van de versterker 425 verbonden. De versterker 425 is zodanig verbonden, dat de negatieve terugkoppeling over een condensator 431 en een transconductantieversterker 430 optreedt.The video signal, shown at graph 402, is fed to the baseline restore circuit, which includes a capacitor 464, an amplifier 462, an analog multiplexer 461, and a power source 460. The baseline is restored during synchronization intervals. The operation of a baseline repair device of this type is described in the article by R. Boieet al., Entitled "High Precision Readout for Large Area Neutron Detectors", IEEE Transactions of Nuclear Science, NS-27, No. 1, February 1980. The signal from the inverter amplifier 463 is applied through a resistor 405 and a delay line 410 to the input of an inverter amplifier 420. The video signal is also applied through a resistor 415 to the negative input of the operational amplifier 425. The video signal is further supplied through a resistor 417 to the negative input 25 of the operational amplifier 427. The output of the inverter amplifier 420 is connected to the negative input of the amplifier 425. The amplifier 425 is connected such that the negative feedback occurs across a capacitor 431 and a transconductance amplifier 430.

De versterker 430 dient om in combinatie met de multiplexinrichting 451 30 en de stroombron 450 de operationele versterker 425 tijdens het syn- | chronisatieinterval terug te stellen. De uitgang van de versterker 425 en de ingang van de omkeerversterker 420 zijn met de negatieve ingang van de versterker 427 verbonden via respectieve weerstanden 419 en 418.The amplifier 430 serves in combination with the multiplexer 451 and the power source 450 to operate the operational amplifier 425 during the synchronization. reset the chronization interval. The output of the amplifier 425 and the input of the inverter amplifier 420 are connected to the negative input of the amplifier 427 via resistors 419 and 418, respectively.

De versterker 427 is voor een negatieve terugkoppeling via de conden- 8402881 - 8 - sator 428 en de transconductantieversterker 426 verbonden. De operatio-. nele versterker 427 wordt op een wijze, overeenkomende met de versterker 450 tijdens het synchronisatieinterval teruggesteld. Het uitgangssignaal van de versterker 427 is een signaal, dat de waarde nul passeert op een 5 tijdstip, overeenkomende met de plaats van het zwaartepunt van het object in. het camerabeeld. De versterkers 463, 420, 425 en 427 kunnen bestaan uit ketens van het type HA-5195, vervaardigd door Harris Corporation.The amplifier 427 is connected for negative feedback via the capacitor 428 and the transconductance amplifier 426. The operatio-. Main amplifier 427 is reset in a manner similar to amplifier 450 during the synchronization interval. The output of amplifier 427 is a signal that passes the value zero at a time corresponding to the location of the object's center of gravity. the camera image. The amplifiers 463, 420, 425 and 427 may consist of HA-5195 type chains manufactured by Harris Corporation.

De versterkers 462, 430 en 426 kunnen bestaan uit ketens van het type CA-3080, vervaardigd door RCA Incorporated, Somerville, New Jersey, 10 ü.S.A. Zwaartepuntzoekfilterstelsels zijn verder gedetailleerd beschreven in het artikel van V. Radiha et al..,. getiteld "Centroid Finding Method for Position Sensitive Detector, IEEE Transactions of Nuclear Science, NS-27, No. 1, februari 1980.The amplifiers 462, 430 and 426 may consist of CA-3080 type chains manufactured by RCA Incorporated, Somerville, New Jersey, 10 U.S.A. Center of gravity search filtering systems are further detailed in the article by V. Radiha et al.,. entitled "Centroid Finding Method for Position Sensitive Detector, IEEE Transactions of Nuclear Science, NS-27, No. 1, February 1980.

De bipolaire kruisdetector 150 in fig. 1 levert een binair uitgangs-.15 signaal in responsie op het nulovergangssignaal uit. het zwaartepuntzoek-filter op een wijze, overeenkomende met die, welke boven voor het rand- 9 zoekfilter is beschreven. EERST+-signalen zijn zwaartepuntmaten van heldere objecten. EERST- -signalen zijn zwaartepuntmaten voor donkere objecten.The bipolar cross detector 150 in FIG. 1 outputs a binary output .15 signal in response to the zero transition signal. the center of gravity search filter in a manner similar to that described above for the edge search filter. FIRST + signals are measures of center of gravity of bright objects. FIRST signals are center of gravity measures for dark objects.

20 Ofschoon de uitvinding is weergegeven en beschreven onder verwij zing naar een voorkeursuitvoeringsvorm, zijn binnen het kader van de uitvinding vele wijzigingen mogelijk. Men kan andere ketens gebruiken om de vaste-fractiedetectiefunctie van het randzoekfilter te realiseren.Although the invention has been illustrated and described with reference to a preferred embodiment, many modifications are possible within the scope of the invention. Other chains can be used to realize the fixed fraction detection function of the edge search filter.

Zo kan bijvoorbeeld een vertraagde en geïnverteerde versie van een 25 ingangssignaal van een gedempte vorm van het ingangssignaal zelf worden afgetrokken. De resulterende golfvorm kruist het nulpunt op een tijdstip, overeenkomende met een constante fractie van de oorspronkelijke ingangssignaalamplitude. Het tijdstip van kruisen is amplitude-invariant.For example, a delayed and inverted version of an input signal of a damped form can be subtracted from the input signal itself. The resulting waveform crosses the zero point at a time corresponding to a constant fraction of the original input signal amplitude. The time of crossing is amplitude invariant.

84028818402881

Claims

1. Apparatus for locating a feature of an object in a video scene comprising means for generating a video signal representative of the scene and means detecting a prescribed feature of the object in response to the video signal characterized in that the feature detecting means (130 and / or 140) includes means which, in response to the video signal, cause a signal intersection at a predetermined level at a time correlated with the location of the object feature, substantially independently of the slope and magnitude of the video signal corresponding to the characteristic.

Device according to claim 1, characterized in that the feature is an edge of the object and the means (130) for generating the cross signal are provided with means (Fig. 2) for filtering the video signal in order to record an output signal. causing the predetermined level to cross at the time corresponding to the constant fraction of the amplitude sweep of the edge-corresponding video signal.

Device according to claim 2, characterized in that the constant fraction is substantially 50% of the amplitude sweep of the video signal and the filter members provide a three-loop weighing function, which is characterized by a pulse response h (t), given, by the following equations where Tl is a predetermined constant: -t 0 it <Tl t - 2T1 Tl it <4T1 25 h (t) * -t + 4T1 4T1 Ss t <7T1 t - 8T1 7T1 £ t <8T1.

Device according to claim 1, characterized in that the feature is a center of gravity of the object and the means (140) for generating the cross signal are provided with means (Fig. 4) for filtering the video-30 signal in order to to generate an output signal that crosses the predetermined level at a time corresponding to the portion of the video signal representative of the center of gravity. 8402881 / - 10 -

Device according to claim 4, characterized in that the filter members provide a two-loop weighing function, characterized by a pulse response g (t), given by the following equations, wherein T1 is a predetermined constant: 5. t <0 g (t) = -t + Tl 0 5 t S 2T1 0 t> 2T1.

6. Device according to claim 2 or 4, characterized in that the characteristic detecting means are provided with means (300) which in response to the output signal generate a signal indicative of the time at which the output signal crosses the predetermined level.

7. Device as claimed in claim 6, characterized in that the means for generating the indicator signal are provided with means (310, 320) for generating a transition signal with positive front loop 15 at the time that the output signal reaches the predetermined level crosses from a high level to a lower level, and means (330/340) for generating a transition signal having a negative front loop at the time when the output signal crosses the predetermined level from a low level to a higher level.

A method of locating a feature of an object in a video scene, generating a video signal representative of the scene and detecting a prescribed feature of the object in response to the video signal, characterized in that for the feature detection in response to the video signal, a signal 25 is generated which crosses a predetermined level at a time correlated with the location of the object feature, substantially independent of slope and the value of the video feature corresponding to the feature.

9. A method according to claim 8, characterized in that the characteristic is an edge of the object and, when generating the cross signal, the video signal is filtered to provide an output signal which crosses the predetermined level at a time corresponding to a constant fraction of the amplitude sweep of the edge-corresponding video signal. 8402881 -SJ - 11 -

Method according to claim 9, characterized in that the constant fraction is 50% of the amplitude sweep of the video signal and the filtering provides a three-loop weighing function characterized by a pulse response h (t) given by the following equations, 5 where Tl is a predetermined constant: -t OSt ^ Tl t - 2T1 Tl 5 t <4T1 h (t) = -t + 4T1 4T1 it <7T1 t - ST1 7T1 S t <8T1

11. Method according to claim 8, characterized in that the characteristic is a center of gravity of the object and, when generating the cross signal, the video signal is filtered to provide an output signal which crosses the predetermined level at a time corresponding with the portion of the video signal representative of the center of gravity.

A method according to claim 11, characterized in that the filtering provides a two-loop weighing function, characterized by a pulse response g (t) given by the following equations, wherein T1 is a predetermined constant: 20. t <0 g (t} = -t + Tl 0. <ti 2T1 0 t> 2T1 8402881