RU2024939C1

RU2024939C1 - Method and device for selecting object onto image

Info

Publication number: RU2024939C1
Authority: RU
Inventors: Леонид Иванович Тимченко; Юрий Федорович Кутаев; Сергей Михайлович Марков; Янина Германовна Скорюкова
Original assignee: Винницкий политехнический институт
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-12-15

Abstract

FIELD: automatics; computer technology. SUBSTANCE: method is based upon in-cut and intercut signals contiguity formation after the signals are preliminary treated. Image elements are related to object which have signals being equal to zero in cut with maximal in-cut contiguity and in cuts being adjacent to the cut, when intercut contiguity of the signals is higher than preset one. Device has photodetector array 1, adder 3, storage registers 6, 7, AND gate 9, pulse counter 10, multiplexer 11, univibrator 13, NOT gate 15, clock pulse generator 17 and rejection pulse former 19. Cells 2 for selecting image element are brought additionally, as well as adder 4, sequent access memory unit 5, comparison units 8, 12, counter 14, decoding unit 16, address former 18, parallel access memory unit 20. EFFECT: improved speed of operation; widened functional capabilities. 2 cl, 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для предварительной обработки визуальной информации в системах распознавания. The invention relates to automation and computer technology and can be used for pre-processing visual information in recognition systems.

Известен способ преобразования изображения, заключающийся в формировании из исходного изображения его липпмановского образа и выделении его монохроматических составляющих, при этом выделяют высокочастотные пространственные составляющие изображения, производят последовательную узкополосную фильтрацию пространственных составляющих липпмановского изображения с помощью монохроматора в заданном диапазоне длин волн, а отфильтрованные составляющие липпмановского изображения регистрируют на фотоноситель, передвигая его параллельно липпмановскому изображению [1]. A known method of image conversion, which consists in the formation of the original image of its Lippmann image and the selection of its monochromatic components, in this case, high-frequency spatial components of the image are extracted, sequential narrow-band filtering of the spatial components of the Lippmann image is performed using a monochromator in a given wavelength range, and the filtered components of the Lippmann image register on a photo carrier, moving it in parallel Lippmannian image [1].

Недостатком данного способа является низкая скорость преобразования изображения. The disadvantage of this method is the low speed of image conversion.

Известен способ преобразования оптического изображения, заключающийся в том, что по поверхности каждого из элементов мозаики фотоприемных элементов формируют амплитудное распределение управляющего потенциала в соответствии с распределением амплитуды кодирующей функции в пределах каждого участка определения с одним знаком, выделяют из преобразуемого изображения фрагмент с числом элементов разрешения, по крайней мере на порядок превышающим число элементов мозаики, проецируют этот фрагмент на мозаику, суммируют значения токов от всех элементов мозаики для каждой заданной кодирующей функции, запоминают полученные значения сумм, комбинируют значения сумм для различных кодирующих функций, сравнивают результат с заданным пороговым значением, после чего смещают выделяемый фрагмент относительно преобразуемого изображения на один элемент разрешения и повторяют все перечисленные выше операции [2]. Недостатком данного способа является низкое быстродействие и низкая точность. A known method of converting an optical image is that, on the surface of each of the mosaic elements of the photodetector elements, an amplitude distribution of the control potential is formed in accordance with the distribution of the amplitude of the coding function within each determination region with one sign, a fragment with the number of resolution elements is extracted from the converted image, at least an order of magnitude greater than the number of mosaic elements, project this fragment onto the mosaic, sum the current values from all x mosaic elements for each given coding function, store the obtained sum values, combine the sum values for various coding functions, compare the result with a given threshold value, and then the selected fragment is shifted relative to the converted image by one resolution element and all the above operations are repeated [2] . The disadvantage of this method is the low speed and low accuracy.

Наиболее близким по сущности является способ выделения изображения, реализованный в устройстве выделения изображения, включающий проецирование изображения на фотоприемную матрицу, измерение величины сигнала с каждого элемента фотоприемной матрицы, соответствующего одному элементу изображения, соответствующую обработку полученных величин сигналов и отнесение элемента изображения к объекту или фону по степени его связности с соседними элементами изображения [5]. The closest in essence is the image extraction method implemented in the image extraction device, including projecting the image onto a photodetector matrix, measuring a signal value from each element of the photodetector matrix corresponding to one image element, correspondingly processing the obtained signal values and assigning the image element to an object or background according to the degree of its connectivity with neighboring image elements [5].

Недостатком известного способа является низкое быстродействие и невозможность выделения объекта в полутоновом изображении. The disadvantage of this method is the low speed and the inability to select an object in a grayscale image.

Известно устройство для обработки многотоновых изображений, содержащее блоки памяти, блок управления, блок датчиков изображения, первый и второй мультиплексоры, сумматор, счетчик и дешифратор [3]
Недостатком данного устройства является низкое быстродействие.A device for processing multi-tone images containing memory blocks, a control unit, an image sensor unit, first and second multiplexers, an adder, a counter and a decoder [3]
The disadvantage of this device is the low speed.

Известно устройство для обработки изображений, содержащее телевизионный датчик, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, первый коммутатор, выход которого является выходом устройства, генератор синхроимпульсов, первый и второй блоки определения средней величины сигналов, два квадратора, вычислитель, блок буферной памяти и селектор минимума сигнала [4]. A device for image processing containing a television sensor, the output of which is connected to the input of an analog-to-digital converter, the first switch, the output of which is the output of the device, a clock generator, the first and second blocks for determining the average value of the signals, two quadrants, a calculator, a buffer memory unit, and signal minimum selector [4].

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие. The disadvantage of this device is the low speed.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для выделения фигур на изображении, содержащее фотоприемную матрицу, первый сумматор, первый и второй регистры хранения, первый счетчик импульсов, мультиплексор, одновибратор, генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов сброса, элемент И и элемент НЕ [5]. The closest in technical essence to the proposed one is a device for isolating figures in an image containing a photodetector, a first adder, a first and second storage registers, a first pulse counter, a multiplexer, a single vibrator, a clock pulse generator, a reset pulse shaper, an AND element and a NOT element [ 5].

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, а также тот факт, что выделение изображения происходит в бинарном виде, что исключает возможность выделения полутонового объекта. The disadvantage of this device is the low speed, as well as the fact that the image is extracted in binary form, which excludes the possibility of selecting a grayscale object.

Для повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей в способе выделения объекта на изображении, включающем проецирование изображения на фотоприемную матрицу, измерение величины сигнала с каждого элемента фотоприемной матрицы, соответствующего одному элементу изображения, отнесение элемента изображения к объекту или фону по степени его связности с соседними элементами изображения, после измерения величин сигналов со всех элементов фотоприемной матрицы формируют последовательные срезы изображения в виде совокупности величин сигналов путем уменьшения величин сигналов со всех элементов фотоприемной матрицы на первую заданную величину, выделяют в каждом срезе сигналы с нулевой величиной путем сравнения величин всех сигналов среза с нулевым уровнем, формируют для текущего среза сигнал внутрисрезовой связности путем подсчета для каждого элемента изображения с сигналом нулевой величины в текущем срезе числа соседних с ним элементов изображения с сигналами нулевой величины, формируют для текущего среза сигнал межсрезовой связности путем подсчета для каждого элемента изображения с сигналом нулевой величины в текущем срезе числа соседних с ним элементов изображения с сигналом нулевой величины в предыдущем и последующем срезах, выделяют срез с максимальной величиной сигнала внутрисрезовой связности и совокупность соседних с ним срезов, для каждого из которых величина сигнала межсрезовой связности превышает вторую заданную величину, при этом к объекту относят элементы изображения с сигналом нулевой величины как из выделенного среза с максимальной величиной сигнала внутрисрезовой связности, так и из каждого среза выделенной совокупности соседних с ним срезов. To improve performance and expand functionality in a method of isolating an object in an image, including projecting an image onto a photodetector, measuring the magnitude of the signal from each element of the photodetector corresponding to one image element, assigning the image element to an object or background by the degree of its connectivity with neighboring image elements , after measuring the values of the signals from all elements of the photodetector matrix, sequential image slices are formed in the form of the values of the signals by reducing the values of the signals from all elements of the photodetector matrix by the first specified value, select signals with a zero value in each slice by comparing the values of all the slice signals with a zero level, generate an intra-slice connectivity signal for the current slice by counting for each image element with a signal zero value in the current slice of the number of neighboring image elements with signals of zero magnitude, form for the current slice inter-slice connectivity signal by counting for each image element with a signal of zero magnitude in the current slice of the number of neighboring image elements with a signal of zero magnitude in the previous and subsequent slices, select a slice with the maximum value of the signal of intra-slice connectivity and the set of neighboring slices, for each of which the magnitude of the signal of inter-slice connectivity exceeds the second preset value, while the image elements with a signal of zero magnitude are attributed to the object as from a selected slice with a maximum value of the signal in-cut oh connected and each of the selected set of slice neighboring slices.

Для достижения того же технического результата в устройство для выделения объекта на изображении, содержащее фотоприемную матрицу, первый сумматор, первый и второй регистры хранения, первый счетчик импульсов, мультиплексор, одновибратор, генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов сброса, элемент И и элемент НЕ, введены второй сумматор, второй счетчик импульсов, блок дешифрации, первый и второй блоки сравнения, блок памяти с последовательным доступом, блок памяти с параллельным доступом, формирователь адреса, источник порогового сигнала и ячейки выделения элемента изображения, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих элементов фотоприемной матрицы, первый выход (i,j)-ой ячейки выделения элемента изображения (i = i=

, j = j=

mxn - размерность фотоприемной матрицы) соединен с соответствующими установочными входами (i-1, j-1)-ой, (i-1, j)-ой, (i-1, j+1)-ой, (i, j-1)-ой, (i, j+1)-ой, (i+1, j-1)-ой, (I+1, j)-ой и (i+1, j+1)-ой ячеек выделения элемента изображения и соответствующим информационным входом блока памяти с параллельным доступом, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовым входам всех ячеек выделения элемента изображения, первому входу элемента И, входам формирователя адреса и формирователя импульсов сброса, выход которого соединен с входами сброса всех ячеек выделения элемента изображения, второй и третий выходы каждой из которых подключены к соответствующим входам соответственно первого и второго сумматоров, выход второго сумматора соединен с информационным входом блока памяти с последовательным доступом, выход которого и выход источника постоянного сигнала подключены к входам второго блока сравнения, выход которого через одновибратор и через элемент НЕ соединен соответственно с входом первого счетчика импульсов и с входом обнуления второго счетчика импульсов, первый и второй выходы первого счетчика импульсов подключены к одноименным входам блока дешифрации, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом обратного счета второго счетчика импульсов и вторым входом элемента И, выход которого подключен к входу прямого счета второго счетчика импульсов, выход первого сумматора непосредственно и через первый регистр хранения соединен с входами первого блока сравнения, выход которого подключен к входу разрешения записи второго регистра хранения, выход которого соединен с установочным входом второго счетчика импульсов, выход которого подключен к адресному входу мультиплексора, выход формирователя адреса соединен с информационным входом второго регистра хранения и адресным входом мультиплексора, выход которого подключен к адресным входам блока памяти с последовательным доступом и блока памяти с параллельным доступом, выход которого является выходом устройства, старший разряд выхода формирователя адреса соединен с управляющими входами всех ячеек выделения элемента изображения.To achieve the same technical result, a device for isolating an object in an image containing a photodetector array, a first adder, a first and second storage registers, a first pulse counter, a multiplexer, a single vibrator, a clock pulse generator, a reset pulse generator, an AND element and an NOT element are introduced second adder, second pulse counter, decryption block, first and second comparison blocks, memory block with sequential access, memory block with parallel access, address former, threshold source of the signal and the cell of the selection of the image element, the information inputs of which are connected to the outputs of the corresponding elements of the photodetector matrix, the first output of the (i, j) th cell of the selection of the image element (i = i =

, j = j =

mxn is the dimension of the photodetector matrix) is connected to the corresponding installation inputs of the (i-1, j-1) -th, (i-1, j) -th, (i-1, j + 1) -th, (i, j- 1) -th, (i, j + 1) -th, (i + 1, j-1) -th, (I + 1, j) -th and (i + 1, j + 1) -th cells element of the image and the corresponding information input of the memory block with parallel access, the output of the clock pulse generator is connected to the clock inputs of all the cells of the selection of the image element, the first input of the element And, the inputs of the address generator and the pulse generator of the reset, the output of which is connected to the reset inputs of all the cells of the selection of elements that image, the second and third outputs of each of which are connected to the corresponding inputs of the first and second adders respectively, the output of the second adder is connected to the information input of the memory block with sequential access, the output of which and the output of the constant signal source are connected to the inputs of the second comparison unit, the output of which a single vibrator and through the element is NOT connected respectively to the input of the first pulse counter and to the input of zeroing the second pulse counter, the first and second outputs of the first counter and pulses are connected to the same inputs of the decryption unit, the first and second outputs of which are connected respectively to the input of the countdown of the second pulse counter and the second input of the element And, the output of which is connected to the input of the direct count of the second pulse counter, the output of the first adder directly and through the first storage register is connected to the inputs of the first comparison unit, the output of which is connected to the recording permission input of the second storage register, the output of which is connected to the installation input of the second pulse counter the output of which is connected to the address input of the multiplexer, the output of the address generator is connected to the information input of the second storage register and the address input of the multiplexer, the output of which is connected to the address inputs of the memory block with serial access and the memory block with parallel access, the output of which is the output of the device the output of the address former is connected to the control inputs of all cells for selecting an image element.

Еще одним отличием данного устройства является выполнение ячейки выделения элемента изображения на вычитающем счетчике, элемента задержки, первом и втором регистрах сдвига, первом и втором элементах И, первом и втором счетчиках импульсов и аналого-цифровом преобразователе, вход которого является информационным входом ячейки, а выход соединен со счетным входом вычитающего счетчика, управляющий вход которого является управляющим входом ячейки, выход вычитающего счетчика непосредственно и через элемент задержки подключен к входам разрешения записи соответственно первого и второго регистров сдвига и является первым выходом ячейки, тактовые входы регистров сдвига объединены с первыми входами элементов И и является тактовым входом ячейки, первые - восьмые информационные входы первого и второго регистров сдвига соответственно объединены и являются одноименными установочными входами ячейки, выходы первого и второго регистров сдвига подключены к вторым входам одноименных элементов И, выходы которых соединены со счетными входами одноименных счетчиков импульсов, входы обнуления которых объединены и являются входом сброса ячейки, выходы первого и второго счетчиков импульсов являются соответственно вторым и третьим выходами ячейки. Another difference of this device is the implementation of the cell selection of the image element on the subtracting counter, the delay element, the first and second shift registers, the first and second AND elements, the first and second pulse counters and the analog-to-digital converter, the input of which is the information input of the cell, and the output connected to the counting input of the subtracting counter, the control input of which is the control input of the cell, the output of the subtracting counter directly and through the delay element is connected to the inputs of the recording the first and second shift registers, respectively, is the first output of the cell, the clock inputs of the shift registers are combined with the first inputs of the AND elements and is the clock input of the cell, the first and eighth information inputs of the first and second shift registers are respectively combined and are the same installation inputs of the cell, the outputs the first and second shift registers are connected to the second inputs of the elements And of the same name, the outputs of which are connected to the counting inputs of the same pulse counters, the inputs of The blackouts of which are combined and are the input of the cell reset, the outputs of the first and second pulse counters are the second and third outputs of the cell, respectively.

Еще одно отличие данного устройства состоит в том, что блок дешифрации содержит первый-третий элементы И, элемент ИЛИ и первый и второй элементы НЕ, вход первого элемента НЕ объединен с первым входом второго элемента И и является первым входом блока, вход второго элемента НЕ объединен с первым входом третьего элемента И и является вторым входом блока, выход первого элемента НЕ подключен к первому входу первого и второму входу третьего элементов И, выход второго элемента НЕ соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И является первым выходом блока, выходы второго и третьего элементов И подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого является вторым выходом блока. Another difference of this device is that the decryption unit contains the first or third AND elements, the OR element, and the first and second elements NOT, the input of the first element is NOT combined with the first input of the second element And is the first input of the block, the input of the second element is NOT combined with the first input of the third element And is the second input of the block, the output of the first element is NOT connected to the first input of the first and second input of the third elements And the output of the second element is NOT connected to the second inputs of the first and second elements And, the output of the first of the AND element is the first output of the block, the outputs of the second and third AND elements are connected to the inputs of the OR element, the output of which is the second output of the block.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - схема ячейки выделения элемента изображения; на фиг.3 - схема блока дешифрации; на фиг.4 - пример выделения изображения объекта. In FIG. 1 shows a functional diagram of a device that implements the proposed method; figure 2 - cell diagram of the selection of the image element; figure 3 - diagram of the decryption unit; figure 4 is an example of the selection of the image of the object.

Устройство предназначено для выделения объекта на полутоновом изображении. The device is designed to highlight an object in a grayscale image.

Устройство содержит фотоприемную матрицу 1, состоящую из элементов 1₁₁, 1₁₂, . . .,1_ij,...,1_m,n изображения, такое же количество ячеек 2₁₁,2₁₂,..., 2_ij, ...,2_m,n выделения элемента изображения, первый и второй сумматоры 3 и 4, блок 5 памяти с последовательным доступом, первый и второй регистры 6 и 7 хранения, первый блок 8 сравнения, элемент И 9, первый счетчик 10 импульсов, мультиплексор 11, второй блок 12 сравнения, одновибратор 13, счетчик 14, элемент НЕ 15, блок 16 дешифрации, генератор 17 тактовых импульсов, формирователь 18 адреса, формирователь 19 импульсов сброса и блок 20 памяти с параллельным доступом.The device contains a photodetector matrix 1, consisting of elements 1 ₁₁ , 1 _12,. . ., 1 _ij , ..., 1 _{m, n} images, the same number of cells 2 ₁₁ , 2 ₁₂ , ..., 2 _ij , ..., 2 _{m, n} select the image element, the first and second adders 3 and 4, sequential access memory unit 5, first and second storage registers 6 and 7, first comparison unit 8, AND element 9, first pulse counter 10, multiplexer 11, second comparison unit 12, single vibrator 13, counter 14, element NOT 15, a decryption unit 16, a clock generator 17, an address generator 18, a reset generator 19, and a parallel access memory unit 20.

Каждая ячейка 2_ij содержит (фиг.2) аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 21, вычитающий счетчик 22, первый и второй регистры 23 и 24 сдвига, элемент 25 задержки, первый и второй элементы 26, 27 И, первый и второй счетчики 28 и 29 импульсов.Each cell 2 _ij contains (figure 2) an analog-to-digital converter (ADC) 21, subtracting the counter 22, the first and second shift registers 23 and 24, the delay element 25, the first and second elements 26, 27 And, the first and second counters 28 and 29 pulses.

Блок 16 дешифрации состоит из (фиг.3) первого и второго элементов НЕ 30 и 31, первого - третьего элементов И 32, 33 и 34 и элемента ИЛИ 35. The decryption unit 16 consists of (Fig. 3) the first and second elements NOT 30 and 31, the first and third elements AND 32, 33 and 34 and the OR element 35.

При этом выход каждого элемента 1_ij фотоприемной матрицы 1 соединен с информационным входом 36 соответствующей ячейки 2_ij, в которой вход АЦП 21 является входом 36 ячейки 2_ij, а выход АЦП 21 соединен со счетным входом 37 вычитающего счетчика 22, управляющий вход 38 которого является управляющим входом 39 ячейки 2_ij. Этот вход 39 связан с восьмым разрядом выхода формирователя 18 адреса. Выход счетчика 22 соединен с входом 40 регистра 23 сдвига, через элемент 25 задержки - с входом 42 регистра 24 сдвига, и является первым выходом 41 ячейки 2_ij. Входы 43-50 ячейки 2_ij подключены к входам 51-58 регистра 23 и входам 59-66 регистра 24. Выход 41 ячейки 2_ij подключен к одному из входов 43-50 ячеек 2_i-1, _j-1; 2_i-1,j; 2_i-1, _j+1; 2_i,j-1; 2_i,j+1; 2_i+1;j-1; 2_i+1,j; 2_i+1,j+1. Выходы регистров 23 и 24 сдвига соединены с входами элементов И 26 и 27 соответственно, другие входы которых связаны с входом 67 ячейки 2_ij и с тактовыми входами 68 и 69 регистров 23 и 24, соответственно. Вход 67 ячейки 2 подключен к выходу генератора 17 тактовых импульсов. Выходы элементов И 26 и 27 соединены со счетными входами 70 и 71 счетчиков 28 и 29 соответственно, входы 72 и 73, обнуления которых соединены с входом 74 ячейки 2_ij и подключены к выходу формирователя 19 импульсов сброса. Выходы счетчиков 28 и 29 являются выходами 75 и 76 ячейки 2_ij соответственно. Выходы 75 и 76 ячейки 2_ij соединены с одним из входов сумматоров соответственно 3 и 4. Выход сумматора 3 соединен с входом регистра 6 хранения, выход которого подключен к входу 77 блока 8 сравнения, вход 78 которого подключен к выходу сумматора 3, а выход соединен с информационным входом 79 регистра 7 хранения. Выход регистра 7 хранения связан с установочным входом 80 счетчика 14, вход 81 прямого счета которого соединен с выходом элемента И 9, а выход счетчика 14 подключен к информационному входу 82 мультиплексора 11. Выход сумматора 4 соединен с информационным входом 83 блока памяти, адресный вход 84 которого соединен с выходом мультиплексора 11. Адресный вход 85 мультиплексора 11 подключен к выходу формирователя 18 адреса. Выход блока 5 памяти связан с входом 86 блока 12, вход 87 которого заземлен (или на него подается заданное значение U_пор), а выход через одновибратор 13 соединен с входом счетчика 10 и через элемент НЕ 15 - с входом 88 обнуления счетчика 14. Выход 89 счетчика 10 соединен с входом 90 блока 16, а выход 91 счетчика 10 - с его входом 92. Выход 93 блока 16 подключен к входу 94 обратного счета счетчика 14, а выход 95 блока 16 соединен с первым входом элемента И 9, второй вход которого подключен к выходу генератора 17 тактовых импульсов. Выход мультиплексора 11 связан с адресным входом 96 блока 20 памяти, информационные входы 97₁-97_п которого связаны с выходами 41 всех ячеек 2. Выход блока 20 памяти является выходом устройства.The output of each element 1 _{ij of the} photodetector 1 is connected to the information input 36 of the corresponding cell 2 _ij, in which the ADC input 21 is the input 36 of the cell 2 _ij , and the ADC output 21 is connected to the counting input 37 of the subtracting counter 22, the control input 38 of which is control input 39 cells 2 _ij. This input 39 is associated with the eighth bit of the output of the shaper 18 addresses. The output of the counter 22 is connected to the input 40 of the shift register 23, through the delay element 25 to the input 42 of the shift register 24, and is the first output 41 of the cell 2 _ij . The inputs 43-50 of the cell 2 _{ij are} connected to the inputs 51-58 of the register 23 and the inputs 59-66 of the register 24. The output 41 of the cell 2 _{ij is} connected to one of the inputs 43-50 of the cells 2 _i-1, _j-1 ; 2 _{i-1, j} ; 2 _i-1, _{j + 1} ; 2 _{i, j-1} ; 2 _{i, j + 1} ; 2 _{i + 1; j-1} ; 2 _{i + 1, j} ; 2 _{i + 1, j + 1} . The outputs of the shift registers 23 and 24 are connected to the inputs of the elements And 26 and 27, respectively, the other inputs of which are connected to the input 67 of the cell 2 _ij and to the clock inputs 68 and 69 of the registers 23 and 24, respectively. The input 67 of the cell 2 is connected to the output of the generator 17 clock pulses. The outputs of the elements And 26 and 27 are connected to the counting inputs 70 and 71 of the counters 28 and 29, respectively, the inputs 72 and 73, the zeroing of which are connected to the input 74 of the cell 2 _ij and connected to the output of the shaper 19 of the reset pulses. The outputs of the counters 28 and 29 are the outputs 75 and 76 of the cell 2 _ij, respectively. The outputs 75 and 76 of the cell 2 _{ij are} connected to one of the inputs of the adders 3 and 4. The output of the adder 3 is connected to the input of the storage register 6, the output of which is connected to the input 77 of the comparison unit 8, the input 78 of which is connected to the output of the adder 3, and the output is connected with information input 79 storage register 7. The output of the storage register 7 is connected to the installation input 80 of the counter 14, the direct count input 81 of which is connected to the output of the AND element 9, and the output of the counter 14 is connected to the information input 82 of the multiplexer 11. The output of the adder 4 is connected to the information input 83 of the memory block, address input 84 which is connected to the output of the multiplexer 11. The address input 85 of the multiplexer 11 is connected to the output of the shaper 18 addresses. The output of the memory unit 5 is connected to the input 86 of the unit 12, the input 87 of which is grounded (or a predetermined value U _pore is supplied to _it ), and the output through the one-shot 13 is connected to the input of the counter 10 and through the element NOT 15 to the input 88 of resetting the counter 14. The output 89 of the counter 10 is connected to the input 90 of the block 16, and the output 91 of the counter 10 is connected to its input 92. The output 93 of the block 16 is connected to the input 94 of the countdown of the counter 14, and the output 95 of the block 16 is connected to the first input of the And 9 element, the second input of which connected to the output of the generator 17 clock pulses. Output multiplexer 11 is connected to the address input 96 of the storage unit 20, data inputs 97 ₁ -97 _n which are connected to the outputs 41 of all cells 2. The output of the memory 20 is an output device.

Входы 90 и 92 блока 16 соединены с входами элементов НЕ 30 и 31 соответственно. Выход элемента НЕ 30 связан с первыми входами элементов И 32 и 34, а выход элемента 31 - с вторыми входами элементов И 32 и 33. The inputs 90 and 92 of the block 16 are connected to the inputs of the elements NOT 30 and 31, respectively. The output of the element NOT 30 is connected with the first inputs of the elements And 32 and 34, and the output of the element 31 is connected with the second inputs of the elements And 32 and 33.

Выход элемента И 32 является первым выходом 73 блока 16. Выходы элементов И 33 и 34 связаны с первым и вторым входами элемента ИЛИ 35 соответственно, выход которого является вторым выходом 95 блока 16. Информационный вход 98 регистра 7 подключен к выходу формирователя 18 сброса. The output of the And 32 element is the first output 73 of the block 16. The outputs of the And 33 and 34 elements are connected with the first and second inputs of the OR 35 element, respectively, the output of which is the second output 95 of the block 16. The information input 98 of the register 7 is connected to the output of the reset driver 18.

Предлагаемый способ выделения изображения объекта основан на параллельной обработке всех элементов изображения. The proposed method for selecting an image of an object is based on parallel processing of all image elements.

В данном способе изображение рассматривается как матрица A(m,n), где m - число строк, n - число столбцов, элементами которой являются значения интенсивности каждого элемента изображения A(i,j), где i = 1,2,.......,m, j = 1,2,.......,n Из всех значений элементов A(i,j) вычитается заданная дискретная величина ΔА. Полученные новые значения элементов представляют собой новую матрицу A^I (m, n)(срез), некоторые значения элементов которой могут быть равны нулю. Нулевые элементы полученной матрицы анализируют на связность между собой в пределах данного среза. Так, для элемента А(i,j) соседними будут элементы A(i-1, j-1), A(i--1,j), A(i-1,j+1), A(i, j-1), A(i, j+1), A(i+1, j-1), A(i+1, j) и A(i+1, j+1).In this method, the image is considered as a matrix A (m, n), where m is the number of rows, n is the number of columns whose elements are the intensity values of each image element A (i, j), where i = 1,2, ... ...., m, j = 1,2, ......., n From all the values of the elements A (i, j), the given discrete value ΔA is subtracted. The obtained new values of the elements represent a new matrix A ^I (m, n) (slice), some values of the elements of which can be equal to zero. Zero elements of the resulting matrix are analyzed for interconnectedness within a given slice. So, for the element A (i, j), the neighboring elements will be A (i-1, j-1), A (i - 1, j), A (i-1, j + 1), A (i, j -1), A (i, j + 1), A (i + 1, j-1), A (i + 1, j) and A (i + 1, j + 1).

Т. е. нулевой элемент считается связанным, если один из соседних с ним элементов также равен нулю. Таким образом, определяется число связей U_к для каждого К-го среза, где К - номер среза. Полученное число запоминается. Процедура формирования новых срезов и их анализа повторяется до тех пор, пока каждый элемент матрицы A(m,n) в одном из срезов будет равен нулю.That is, a null element is considered connected if one of the elements adjacent to it is also equal to zero. Thus, the number of bonds U _k is determined for each Kth slice, where K is the number of the slice. The received number is remembered. The procedure for the formation of new slices and their analysis is repeated until each element of the matrix A (m, n) in one of the slices is equal to zero.

В процессе обработки изображения определяется также межсрезовая связность, т. е. связность нулевых элементов соседних срезов. Так для К-го среда соседними будут (К-1)-й и (К+1)-й срезы. Соответственно определяется U^I _K,K-1 и U^I _K,K+1 .In the process of image processing, inter-slice connectivity is also determined, i.e., the connectivity of the zero elements of neighboring slices. So for the K-th environment, the (K-1) -th and (K + 1) -th sections will be adjacent. Accordingly, U ^I _{K, K-1} and U ^I _{K, K + 1 are} determined.

Среди полученного набора значений срезовой связности U выбирают максимальное. Нули среза К, для которого значение связности максимально, относятся к изображению объекта. Затем, рассматриваются значения связности с соседними срезами U^I _K, _K+1 и U^I _K,K-1 . Если они не равны нулю или больше заданного значения U_пор, то нулевые элементы этих срезов также относятся к изображению объекта.Among the obtained set of values of shear connectivity U choose the maximum. Zeros of the slice K, for which the value of connectivity is maximum, refer to the image of the object. Then, connectivity values with adjacent slices U ^I _K, _{K + 1} and U ^I _{K, K-1 are considered} . If they are not equal to zero or greater than the specified value of U _then , the zero elements of these slices also apply to the image of the object.

Анализ на связность со следующими срезами производится до тех пор, пока не появится значение межсрезовой связности, равное нулю или меньшее установленного U_пор. Это свидетельствует о наличии перепада яркости, т.е. границы "объект-фон". Все остальные элементы, не вошедшие в изображение объекта, относятся к фону.A connectivity analysis with the following sections is performed until an inter-slice connectivity value equal to zero or less than the established U _then appears. This indicates the presence of a difference in brightness, i.e. object-background borders. All other elements that are not included in the image of the object belong to the background.

Пример выделения изображения объекта, представленный на фиг.4, поясняет предложенный алгоритм. В результате дискретизации получается 11 срезов. Максимальной связностью обладают нули среза 10 (U₁₀=5). Значение межсрезовой связности U^I _9,10 = 5, U^I _8,9 = 0, U^I _10,11 = 3. Следовательно, к изображению относятся нули срезов 9, 10, 11. Устройство, реализующее данный способ, pаботает следующим образом.An example of the selection of the image of the object, presented in figure 4, explains the proposed algorithm. As a result of sampling, 11 slices are obtained. The zeros of slice 10 have the maximum connectivity (U ₁₀ = 5). The value of inter-slice connectivity U ^I _9.10 = 5, U ^I _8.9 = 0, U ^I _10.11 = 3. Therefore, the zeros of the slices 9, 10, 11 belong to the image. The device that implements this method works as follows.

Изображение подается на фотоприемную матрицу 1, каждый элемент 1_ij которой можно рассматривать как элемент изображения. С выхода каждого элемента 1_ij матрицы 1 сигнал поступает на вход 36 соответствующей ячейки 2_ij. Ячейки 2 осуществляют дискретизацию сигнала по уровню и выполнение нулевых элементов на каждом "срезе".The image is fed to a photodetector matrix 1, each element 1 _{ij of} which can be considered as an image element. From the output of each element 1 _{ij of} matrix 1, the signal is fed to input 36 of the corresponding cell 2 _ij . Cells 2 carry out the sampling of the signal by level and the implementation of zero elements on each "slice".

Ячейка 2_ij работает следующим образом.Cell 2 _ij works as follows.

Сигнал, поступивший на вход 36 ячейки 2_ij, подается на вход АЦП 21, на выходе которого формируется соответствующий аналоговому сигналу цифровой код, который по импульсу с восьмого разряда выхода формирователя 18 адреса, поступающему на вход 38 счетчика 22, установится на входе 37 этого счетчика. На каждом такте счетчик 22 вычитает единицу из имеющегося в нем значения. Как только это значение будет соответствовать нулю, на выходе счетчика 22 возникает сигнал логической единицы. Он поступает на вход 40 регистра 23 и через элемент 25 задержки - на вход 42 регистра 24, а также на выход 41 ячейки. С выхода 41 сигнал поступает на один из входов 43-50 каждой из соседних восьми ячеек 2_i-1,j-1; 2_i-1,_j; 2_i-1,j+1; 2_i,j-1; 2_i,j+1; 2_i+1,j-1; 2_i+1,j; 2_i+1,j-1.The signal received at the input 36 of cell 2 _ij is fed to the input of the ADC 21, at the output of which a digital code corresponding to the analog signal is generated, which is set at the input 37 of this counter by the pulse from the eighth bit of the output of the output driver 18 to the input 38 of the counter 22 . At each measure, counter 22 subtracts one from its value. As soon as this value corresponds to zero, a logic unit signal appears at the output of counter 22. It enters the input 40 of the register 23 and through the delay element 25 - to the input 42 of the register 24, as well as to the output 41 of the cell. From the output 41, the signal is supplied to one of the inputs 43-50 of each of the neighboring eight cells 2 _{i-1, j-1;} 2 _i-1 , _j ; 2 _{i-1, j + 1;} 2 _{i, j-1} ; 2 _{i, j + 1} ; 2 _{i + 1, j-1} ; 2 _{i + 1, j;} 2 _{i + 1, j-1} .

Сигналы с выходов 41 ячеек после каждого вычитания в счетчике 22 также записываются через входы 94 блока 20 памяти. Одновременно с этим на входы 43-50 ячейки 2_ij поступают сигналы с выходов 41 ячеек 2_i-1,j-1; 2_i-1,j; 2_i-1,j+1; 2_i,j-1; 2_i,j+1; 2_i+1,j-1; 2_i+1,j; 2_i+1,j-1.The signals from the outputs of 41 cells after each subtraction in the counter 22 are also recorded through the inputs 94 of the memory block 20. At the same time, signals from the outputs of 41 cells 2 _{i-1, j-1} are received at the inputs 43-50 of cell 2 _ij ; 2 _{i-1, j} ; 2 _{i-1, j + 1} ; 2 _{i, j-1} ; 2 _{i, j + 1} ; 2 _{i + 1, j-1} ; 2 _{i + 1, j} ; 2 _{i + 1, j-1} .

Таким образом, на входах 51-58 регистра 23 и входах 59-66 регистра 24 присутствует столько единиц, сколько их в данный момент на входах 43-50 ячейки 2_ij. Сигнал на входе 40 регистра 23 разрешает запись присутствующей на его входах 51-58 комбинации нулей и единиц. Импульсы с выхода регистра 23 поступают последовательно на вход элемента И 26, на второй вход которого поступают импульсы с генератора 17 тактовых импульсов. В результате с выхода элемента И 26 поступает последовательность импульсов, число которых соответствует числу единиц на входе 51-58 регистра 23. Данные импульсы подсчитываются счетчиком 28 и с его выхода поступают в виде кода на выход 75 ячейки 2_ij. Аналогичным образом происходит работа регистра 24, элемента И 27, и счетчика 29. Однако, сигнал с выхода счетчика 22 поступает на вход 42 регистра 24 через элемент 25 задержки. Время задержки составляет один тактовый импульс. Таким образом, счетчик 29 подсчитывает число импульсов, соответствующее числу единиц на входах 43-50 ячейки на следующем такте. Каждый импульс, подсчитываемый счетчиками 28 и 29, означает наличие связи элемента 1_ij с одним из соседних ему элементов 1_i-1,j-1; 1_i-1,j,...,1_i+1,j+1.Thus, at the inputs 51-58 of the register 23 and the inputs 59-66 of the register 24 there are as many units as there are currently at the inputs 43-50 of the cell 2 _ij . The signal at input 40 of register 23 permits the combination of zeros and ones present at its inputs 51-58 to be recorded. The pulses from the output of the register 23 are supplied sequentially to the input of the element And 26, the second input of which receives pulses from the generator 17 clock pulses. As a result, the output of element And 26 receives a sequence of pulses, the number of which corresponds to the number of units at the input 51-58 of register 23. These pulses are counted by the counter 28 and from its output they are sent in the form of a code to the output 75 of cell 2 _ij . Similarly, the operation of the register 24, the And element 27, and the counter 29 occurs. However, the signal from the output of the counter 22 is fed to the input 42 of the register 24 through the delay element 25. The delay time is one clock pulse. Thus, the counter 29 counts the number of pulses corresponding to the number of units at the inputs 43-50 cells in the next clock cycle. Each pulse counted by counters 28 and 29 means that there is a connection between element 1 _ij and one of its neighboring elements 1 _{i-1, j-1} ; 1 _{i-1, j} , ..., 1 _{i + 1, j + 1} .

При этом на выход 75 поступает значение, соответствующее числу связей для данной ячейки 2_ij на каждом такте, а на выход 76 поступают значения, соответствующие числу связей для данной ячейки 2_ij с соседними ячейками на последующем такте.In this case, output 75 receives a value corresponding to the number of connections for a given cell 2 _ij at each clock cycle, and output 76 receives values corresponding to the number of bonds for a given cell 2 _ij to neighboring cells at a subsequent clock cycle.

Сумматор 4 осуществляет суммирование всех чисел, поступающих на его входы с выходов 76 всех ячеек 2. Аналогичным образом сумматор 3 осуществляет суммирование значений с выходов 75 ячеек 2. Полученное на каждом такте число в сумматоре 4 поступает на вход 63 блока 5 памяти и последовательно туда заносится. Полученное на каждом такте число в сумматоре 3 подается на вход регистра 6 хранения и на вход 78 блока 8 сравнения, где происходит сравнение этого значения со значением на входе 77 блока 8 сравнения, т.е. предыдущего с последующим. Одновременно с этим, на вход 96 регистра 7 хранения подается значение адреса с выхода формирователя 18 адреса. Если значение на входе 77 блока 8 сравнения превышает значение на его входе 78, то на выходе блока 8 появится сигнал, который при поступлении на вход 79 регистра 7 хранения разрешит запись присутствующего на его информационном входе 98 значения адреса. Если значение на входе 77 блока 8 сравнения меньше значения на его входе 78, то сигнал на выходе блока 8 отсутствует, и записи адреса в регистр 7 хранения не происходит. The adder 4 sums all the numbers entering its inputs from the outputs 76 of all cells 2. Similarly, the adder 3 sums the values from the outputs of 75 cells 2. The number obtained at each clock in the adder 4 goes to the input 63 of the memory unit 5 and is sequentially entered there . The number obtained at each clock in the adder 3 is fed to the input of the storage register 6 and to the input 78 of the comparison unit 8, where this value is compared with the value at the input 77 of the comparison unit 8, i.e. previous with subsequent. At the same time, the value of the address from the output of the address generator 18 is supplied to the input 96 of the storage register 7. If the value at the input 77 of the comparison unit 8 exceeds the value at its input 78, then a signal will appear at the output of the unit 8, which, upon entering the input 79 of the storage register 7, will allow the address value present at its information input 98 to be recorded. If the value at the input 77 of the comparison unit 8 is less than the value at its input 78, then there is no signal at the output of the unit 8, and the address is not written to the storage register 7.

Таким образом, в результате сравнения в регистре 7 хранения остается записанным адрес среза с максимальным числом связей. Этот адрес записывается в реверсивный счетчик 14 и через мультиплексор 11 устанавливается на адресном входе 96 блока 20 памяти. С выхода блока 20 памяти на выход устройства поступают нулевые или единичные значения элементов среза, хранящегося по поступающему на вход 96 адресу. Thus, as a result of the comparison, the slice address with the maximum number of links remains recorded in the storage register 7. This address is recorded in the reverse counter 14 and through the multiplexer 11 is installed on the address input 96 of the memory unit 20. From the output of the memory unit 20, the output of the device receives zero or single values of the slice elements stored at the address 96 received at the input.

В блоке 5 памяти по адресу среза с максимальной связностью хранится значение связности между срезами данным и последующим. Например, адрес среза с максимальной связностью равен 10, тогда по адресу 10 в блоке 5 памяти будет храниться значение связности между десятым и одиннадцатым срезами. Поэтому, когда по сигналу с выхода мультиплексора 11 на вход 84 блока 5 памяти поступает этот адрес, на выходе блока 5 памяти появляется значение, хранящееся по этому адресу, которое с выхода блока 5 памяти поступает на вход 86 блока 12 сравнения. Вход 87 блока 12 заземлен или на нем установлено пороговое значение. Адрес среза с максимальным числом связей в счетчике 14 увеличивается на единицу с помощью одновибратора 13, счетчика 10 и блока 16 дешифрации. In block 5, the memory at the address of the slice with maximum connectivity stores the value of the connectivity between the data slices and the subsequent one. For example, the address of the slice with the maximum connectivity is 10, then at the address 10 in the memory block 5, the value of the connectivity between the tenth and eleventh slices will be stored. Therefore, when the signal from the output of the multiplexer 11 to the input 84 of the memory unit 5 receives this address, the value stored at this address appears on the output of the memory unit 5, which from the output of the memory unit 5 goes to the input 86 of the comparison unit 12. The input 87 of block 12 is grounded or a threshold value is set on it. The slice address with the maximum number of links in counter 14 is increased by one using a single vibrator 13, counter 10 and decryption unit 16.

Увеличение адреса на единицу осуществляется с каждым приходом импульса на вход 81 счетчика 14 до тех пор, пока связность между срезами не станет равна нулю или больше порогового значения. При равенстве нулю (пороговому значению) сигнал с выхода блока 12 сравнения через элемент НЕ 15 обнуляет счетчик 14, поступая на его вход 88, и переводит его с помощью одновибратора 13, счетчика 10 и блока 16 в режим вычитания единицы. The address is increased by one with each arrival of the pulse at the input 81 of the counter 14 until the connection between the slices becomes equal to zero or more than the threshold value. If it is equal to zero (threshold value), the signal from the output of the comparison unit 12 through the element 15 does not reset the counter 14 to its input 88 and transfers it using the single-vibrator 13, counter 10, and block 16 to the unit subtraction mode.

Аналогично предыдущим происходит выбор значений из блока 5 памяти по получаемым адресам, сравнение их с нулем блока 12 сравнения и выдача их на вход 96 блока 20 памяти. Similarly to the previous ones, the values are selected from the memory block 5 at the received addresses, compared with the zero of the comparison block 12 and their output to the input 96 of the memory block 20.

В результате на выходе устройства появится последовательность срезов, совокупность элементов которых представляет собой изображение. As a result, a sequence of slices appears on the output of the device, the set of elements of which is an image.

Преимущества данного способа и устройства по сравнению с существующими заключаются в увеличении быстродействия и расширении функциональных возможностей. Увеличение быстродействия достигается за счет организации параллельной обработки сигналов на всех элементах изображения фотоприемной матрицы, а также за счет одновременного определения двух параметров изображения (внутри- и межсрезовой связности). The advantages of this method and device compared to existing ones are to increase speed and expand functionality. The increase in speed is achieved by organizing parallel processing of signals on all image elements of the photodetector matrix, as well as by simultaneously determining two image parameters (intra- and inter-slice connectivity).

Расширение функциональных возможностей обеспечивается благодаря тому, что данный способ и реализующее его устройство позволяют производить выделение объектов на изображениях с большим диапазоном различных уровней интенсивности. The expansion of functionality is provided due to the fact that this method and the device implementing it allow the selection of objects in images with a wide range of different intensity levels.

Claims

1. A method of isolating an object in an image, including projecting an image onto a photodetector matrix, measuring a signal from each element of the photodetector matrix corresponding to one image element, assigning the image element to an object or background in terms of its connectivity with neighboring image elements, characterized in that after measuring signal values from all elements of the photodetector matrix form sequential image slices in the form of a set of signal values by reducing the signal All the elements from the photodetector matrix by the first preset value, signals with a zero value are selected in each slice by comparing the values of all slice signals with a zero level, an intra-slice connectivity signal is generated for the current slice by counting for each image element with a zero-value signal in the current slice the number neighboring image elements with signals of zero magnitude form an interslice connectivity signal for the current slice by counting for each image element with a zero signal th value in the current slice of the number of neighboring image elements with a signal of zero magnitude in the previous and subsequent slices, select the slice with the maximum value of the intra-slice connectivity signal and the set of neighboring slices, for each of which the magnitude of the inter-slice connectivity signal exceeds the second specified value, to the object includes image elements with a signal of zero magnitude both from the selected slice with the maximum value of the intra-slice connectivity signal, and from each slice of the selected set neighboring sections.

2. A device for highlighting an object in an image containing a photodetector, a first adder, a first and second storage registers, a first pulse counter, a multiplexer, a single vibrator, a clock pulse generator, a reset pulse shaper, an AND element, and an NOT element, characterized in that the second adder, the second pulse counter, the decryption unit, the first and second comparison units, the memory block with sequential access, the memory block with parallel access, the address generator, the source of the threshold signal and cells are introduced allocating picture element data inputs of which are connected to the outputs of photodetector array elements corresponding to the first output (i, j) -th picture element cell isolation i =

; j =

; m · n is the dimension of the photodetector matrix) is connected to the corresponding installation inputs (i - 1, j - 1) -, (i - 1, j) -, (i - 1, j + 1) -, (i, j - 1 ) -, (i, j + 1) -, (i + 1, j - 1) -, (i + 1, j + 1) - and the (i + 1, j + 1) th cells of the image element selection and corresponding information the input of the memory block with parallel access, the output of the clock generator is connected to the clock inputs of all the cells of the selection of the image element, the first input of the element And, the inputs of the address generator and the pulse generator of the reset, the output of which is connected to the reset inputs of all the cells of the selection of the element images, the second and third outputs of each of which are connected to the corresponding inputs of the first and second adders respectively, the output of the second adder is connected to the information input of the memory block with sequential access, the output of which and the output of the constant signal source are connected to the inputs of the second comparison unit, the output of which is through a single-shot and through the element is NOT connected respectively to the input of the first pulse counter and to the input of zeroing the second pulse counter, the first and second outputs of the first counter impu LSS are connected to the same inputs of the decryption unit, the first and second outputs of which are connected respectively to the input of the countdown of the second pulse counter and the second input of the element And, the output of which is connected to the input of the direct count of the second pulse counter, the output of the first adder directly and through the first storage register is connected to the inputs of the first comparison unit, the output of which is connected to the recording permission input of the second storage register, the output of which is connected to the installation input of the second pulse counter, the stroke of which is connected to the address input of the multiplexer, the output of the address generator is connected to the information input of the second storage register and the address input of the multiplexer, the output of which is connected to the address inputs of the memory block with serial access and the memory block with parallel access, the output of which is the output of the device, the highest bit of the output the address generator is connected to the control inputs of all cells for selecting an image element.

3. The device according to claim 2, characterized in that the cell for selecting an image element contains a subtracting counter, a delay element, the first and second shift registers, the first and second I elements, the first and second pulse counters, and an analog-to-digital converter, the input of which is information the input of the cell, and the output is connected to the counting input of the subtracting counter, the control input of which is the control input of the cell, the output of the subtracting counter is directly and through a delay element connected to the recording permission inputs Accordingly, the first and second shift registers is the first output of the cell, the clock inputs of the shift registers are combined with the first inputs of the AND elements and are the clock input of the cell, the first and eighth information inputs of the first and second shift registers are respectively combined and are the same installation inputs of the cell, the outputs of the first and the second shift registers are connected to the second inputs of the elements And of the same name, the outputs of which are connected to the counting inputs of the same pulse counters, the zeroing inputs of which are combined and are the input of the cell reset, the outputs of the first and second pulse counters are, respectively, the second and third outputs of the cell.

4. The device according to claim 2, characterized in that the decryption unit contains the first - third AND elements, the OR element and the first and second elements NOT, the input of the first element is NOT combined with the first input of the second AND element and is the first input of the block, the input of the second element NOT combined with the first input of the third AND element and is the second input of the block, the output of the first element is NOT connected to the first input of the first and second input of the third AND element, the output of the second element is NOT connected to the second inputs of the first and second AND elements, the output of the first element And is the first output of the block, the outputs of the second and third elements AND are connected to the inputs of the OR element, the output of which is the second output of the block.