RU2187904C1 - Способ и устройство преобразования изображения - Google Patents

Способ и устройство преобразования изображения Download PDF

Info

Publication number
RU2187904C1
RU2187904C1 RU2000132334/09A RU2000132334A RU2187904C1 RU 2187904 C1 RU2187904 C1 RU 2187904C1 RU 2000132334/09 A RU2000132334/09 A RU 2000132334/09A RU 2000132334 A RU2000132334 A RU 2000132334A RU 2187904 C1 RU2187904 C1 RU 2187904C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
image
frame
frames
signal
difference
Prior art date
Application number
RU2000132334/09A
Other languages
English (en)
Inventor
В.А. Минкин
А.И. Штам
Original Assignee
Многопрофильное предприятие ООО "Элсис"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Многопрофильное предприятие ООО "Элсис" filed Critical Многопрофильное предприятие ООО "Элсис"
Priority to RU2000132334/09A priority Critical patent/RU2187904C1/ru
Priority to PCT/RU2001/000545 priority patent/WO2002051154A1/ru
Priority to US10/450,897 priority patent/US7346227B2/en
Priority to AU2002219737A priority patent/AU2002219737A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2187904C1 publication Critical patent/RU2187904C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/20—Analysis of motion
    • G06T7/254—Analysis of motion involving subtraction of images
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/16—Human faces, e.g. facial parts, sketches or expressions
    • G06V40/161—Detection; Localisation; Normalisation
    • G06V40/167—Detection; Localisation; Normalisation using comparisons between temporally consecutive images
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/194—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems
    • G08B13/196—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems using television cameras
    • G08B13/19602—Image analysis to detect motion of the intruder, e.g. by frame subtraction
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/194—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems
    • G08B13/196—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems using television cameras
    • G08B13/19602—Image analysis to detect motion of the intruder, e.g. by frame subtraction
    • G08B13/19604—Image analysis to detect motion of the intruder, e.g. by frame subtraction involving reference image or background adaptation with time to compensate for changing conditions, e.g. reference image update on detection of light level change
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/194—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems
    • G08B13/196—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems using television cameras
    • G08B13/19678—User interface
    • G08B13/1968—Interfaces for setting up or customising the system
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/194—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems
    • G08B13/196—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems using television cameras
    • G08B13/19678—User interface
    • G08B13/19691—Signalling events for better perception by user, e.g. indicating alarms by making display brighter, adding text, creating a sound

Abstract

Изобретение относится к области биометрии и может быть использовано для преобразования, получения, обработки и анализа электронных изображений живых биологических объектов. Техническим результатом является возможность выявлять объекты (прежде всего живые), совершающие незначительные, практически невидимые глазом, периодические колебания, получать и анализировать изображения таких объектов на фоне как стационарных, так и движущихся объектов. Технический результат достигается тем, что получают последовательные кадры изображения объекта, находят межкадровую разность изображений и при обработке изображения накапливают сумму разностей из не менее двух выбранных последовательных кадров изображения, причем устройство преобразования изображения объекта выполнено в виде КМОП датчика изображения, содержащего фоточувствительный многоэлементный преобразователь и средство для обработки изображения межкадровой разности, выполняющее операцию накопления суммы разностей кадров изображения, полученных фоточувствительным многоэлементным преобразователем. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к области биометрии и может быть использовано для преобразования, получения, обработки и анализа электронных изображений живых биологических объектов, совершающих периодические колебательные перемещения различной частоты и амплитуды, а также может быть применено и в отношении неживых объектов, совершающих периодические колебательные движения.
Известен ряд различных применений, в которых при преобразовании и анализе изображения используется межкадровая разность как один из основных параметров, несущих информацию об объекте.
Многие программы, алгоритмы видеотехники, видеоэффектов, передачи изображения и способы сжатия изображения основаны на фиксации и добавлении межкадровой разности к уже имеющемуся изображению [1, 2], Эти программные или аппаратные средства позволяют обычно передавать и/или восстанавливать требуемое качество изображения с минимальными затратами при передаче информации, однако указанные средства одинаково чувствительны как к периодическому, так и непериодическому перемещению живых или неживых объектов, что не позволяет выявлять и получать изображения объектов, совершающих незначительное периодическое перемещение на фоне стационарных или движущихся предметов.
Другое направление видеонаблюдения за объектом - так называемые детекторы движения, использующее межкадровую разность, имеет цель - создание охранных систем или систем наблюдения, регистрирующих определенные изменения на объекте [3, 4, 5]. Если изменение на объекте превышает определенную величину, то есть разница между двумя кадрами становится больше порогового значения, тогда система переходит в другой режим работы, например, фиксируя изображение транспортного средства после превышения им установленного порога скорости.
Известны способ и устройство преобразования изображения, позволяющие выделять и распознавать человеческое лицо в последовательности видеокадров.
Способ состоит из получения последовательных кадров изображения объекта, вычитания двух последовательных кадров и последующей обработки межкадровой разности. При обработке те места на кадре, которые относятся к движению объекта, отмечаются двоичной единицей, а остальные - как двоичные нули. Затем изображение обрабатывают специальным образом, используя специальные признаки, позволяющие получить изображение человеческого лица (выявить его) на фоне других объектов.
Устройство содержит фоточувствительный многоэлементный преобразователь - средство вычитания двух последовательных кадров и средство для последующей обработки межкадровой разности. А также специальные средства сложной свертки изображения, которые позволяют выявлять человеческое лицо на фоне других объектов, используя специальные признаки, присущие только человеческому лицу.
Данные способ и устройство [6] взяты нами за прототип. Прототип позволяет выявлять движущееся человеческое лицо на фоне других предметов, однако отличается аппаратной и программной сложностью, не применим для регистрации других частей тела человека, например руки, ноги, не позволяет получать изображение других биологических объектов, например животных, а также не позволяет выявлять изображение лица, движения которого незначительны.
Заявляемые способ и устройство обладают повышенной чувствительностью к выявлению объектов, совершающих незначительные, практически невидимые глазом периодические колебания, т.е. позволяют решать задачу выявления прежде всего живых объектов, которым свойственны данные виды движения, что в свою очередь позволяет решать задачу получения и анализа изображения живых объектов на фоне как стационарных, так и движущихся объектов.
Достигается это тем, что в известном способе преобразования изображения объекта, включающем получение последовательных кадров изображения объекта, нахождение межкадровой разности изображений, обработку изображения и вывод обработанного изображения, обработка изображения включает накопление суммы разностей из не менее двух выбранных последовательных кадров изображения.
В другом варианте предлагаемого способа выводимое обработанное изображение модулируется цветовой шкалой, при этом, как вариант, полученное псевдоцветное изображение при выводе накладывают на реальное.
В другом варианте изобретения накопление суммы разностей выходных сигналов каждого элемента последовательных кадров осуществляют по формуле
Figure 00000002

где Ri ≥ 0 - результирующий сигнал i-гo элемента обработанного изображения, который принимается равным нулю при получении отрицательного значения Ri в приведенной выше формуле. Таким образом Ri = 0 для всех Ri ≤ 0;
xi,k - реальный сигнал i-гo элемента в кадре с номером k;
Xi, k+1 - реальный сигнал i-гo элемента в кадре с номером k+1;
М - количество обрабатываемых кадров в последовательности кадров;
L - степенной коэффициент выявляемого процесса;
N - коэффициент усреднения;
D - пороговое значение уровня шума изображения.
В еще одном варианте способа преобразования изображения обработанные изображения используют для получения информации о физиологическом или психофизическом состоянии живого объекта и при этом, как вариант, получают изображение, интенсивность которого пропорциональна изменению исследуемых параметров объекта.
Задача решается также тем, что в известном устройстве преобразования изображения объекта, включающем фоточувствительный многоэлементный преобразователь и средство обработки межкадровой разницы, подключенное к блоку вывода обработанного сигнала, фоточувствительный многоэлементный преобразователь и средство обработки выполнены на одном кристалле в виде КМОП датчика изображения, причем средство обработки выполнено таким образом, что способно производить накопление суммы разностей кадров изображения, полученных фоточувствительным многоэлементным преобразователем.
В последнем предлагаемом варианте способа учитывают, что интенсивность изображения пропорциональна изменению исследуемых параметров объекта.
В предлагаемом устройстве преобразования изображения фоточувствительный многоэлементный преобразователь и средство обработки и накопления межкадровой разницы представляет собой КМОП датчик изображения.
Известно, что в любом биологическом организме протекает ряд периодических процессов. Наиболее известными из них для человека являются периодические процессы, связанные с деятельностью сердца (пульс) и дыхания. Возможно применение доплеровского локатора для регистрации указанных процессов [7]. Оба эти процесса вызывают определенные незначительные механические перемещения всех частей тела, причем частота перемещения частей тела включает в себя колебания, совпадающие с частотой указанных процессов. Однако даже телевизионная камера с высоким пространственным разрешением и известные способы получения изображений не могут непосредственно зарегистрировать данные перемещения, т.к. они слишком незначительны в пространстве (доли миллиметров) и растянуты во времени.
Авторы экспериментально установили, что применение телевизионных камер с высоким пространственным разрешением и относительно длительное накопление межкадровой разности позволяют устойчиво регистрировать периодические колебательные процессы, проходящие в человеческом организме.
Вероятным объяснением устойчивости изображений, выявляемых согласно предлагаемому изобретению, могут быть следующие причины.
Накопление межкадровой разности способствует выделению только периодических процессов. Если движение не является периодическим, то оно не будет накапливаться и усиливаться за время накопления межкадровой разности, однако периодическое движение усилится приблизительно в такое количество раз, сколько периодов процесса приходится на время накопления межкадровой разности.
В высших биологических организмах происходит процесс мышечных периодических сокращений (дрожь, тремор, изучаемые наукой о мышечных тканях - миаграфией), которые достаточно устойчивы и зависят от физиологического и психофизического состояния организма (человека), причем средняя частота таких колебаний у человека составляет несколько герц. Так как процесс мышечных сокращений является более высокочастотным, чем пульс и дыхание, то он вносит и более значительный вклад в регистрируемое изображение.
Таким образом, длительное (более секунды) накопление межкадровой разности позволяет статистически регистрировать достаточно мелкие перемещения биологического организма, которые практически невозможно наблюдать глазом и которые, как считалось, невозможно наблюдать с помощью телевизионной техники.
Рассмотрим стандартную ситуацию получения изображения человеческой руки с помощью телевизионной камеры с хорошим объективом и высокой разрешающей способностью 600 ТВЛ по горизонтали. При фокусировке на руку полная горизонталь изображения составит примерно 30 мм, следовательно, мельчайшее, регистрируемое обычным образом перемещение составит не менее 0,5 мм, однако, накопление межкадровой разности в соответствии с предложенным изобретением позволяет устойчиво регистрировать периодические перемещения руки в пять раз меньшей величины, например 0,1 мм.
Качество получаемого изображения во многом зависит от контролируемого объекта, от качества применяемой телевизионной техники, контрастных перепадов между объектами и от условий съемки. Как и при получении обычного телевизионного изображения, для получения качественного изображения согласно изобретению необходима определенная настройка параметров, которую следует проводить, учитывая следующие соображения.
М - количество обрабатываемых кадров в полученной последовательности кадров зависит от времени накопления межкадровой разности (которое должно быть достаточным для регистрации нескольких циклов периодических перемещений) и от быстродействия используемого оборудования. Причем, безусловно, М включает в себя только то количество кадров, по которым определяется межкадровая разность. Если, например, полное количество полученных кадров в последовательности составляет 100, а обрабатывается каждый 10, то, естественно, М равно 10, а не 100. Если мы хотим наблюдать накопленное разностное изображение объекта (руки) в условиях реального времени, без учета влияния дыхания, то следует выбрать время накопления примерно в два раза меньше обычного периода дыхательного процесса, т.е. примерно Т=5 с. В этом случае количество кадров определится скоростью передачи цифрового изображения и быстродействием нахождения межкадровой разности, которое составляет, например, для Р2-400 и размера изображения 600х400 элементов, примерно 2 кадра в 1 с. Следовательно, за 5 с будет найдено 10 межкадровых разниц, что достаточно для восстановления процесса с периодом порядка 1 с (пульс), т.к. по теореме академика В.А. Котельникова [8] любая функция времени со спектром, ограниченным частотой fc, может быть задана на интервале t дискретными значениями в n ≥ 2fc t точках. Если же быстродействие нахождения межкадровой разности недостаточно, например обработка осуществляется на Р-166 и составляет 0,5 кадра в 1 с, то за 5 с произойдет всего 2-3 сложения разности, что явно недостаточно для выделения процесса с частотой 1 Гц. В этом случае можно увеличить время накопления (но тогда на процесс будут влиять и более низкочастотные явления) или все-таки использовать более быстродействующую технику для обработки, или отказаться от наблюдения за процессом в реальном времени.
N - коэффициент усреднения, который следует вводить, если сумма разностного сигнала превышает телевизионный сигнал.
D - пороговое значение уровня шума обычно определяют, экспериментально устанавливая его таким образом, чтобы объекты, не совершающие периодические колебания, стали бы практически невидимы, т.е. сигнал Ri (результирующий сигнал i-гo элемента обработанного изображения) для них должен быть Riфона ≤ 0. Если значение Ri отрицательно (шум больше накопленной разности кадров), то следует принять Ri = 0 при выводе и обработке изображения.
После установления определенного значения D происходит практически уменьшение диапазона выходного сигнала, например, при выводе псевдоцветного изображения происходит замена одним цветом части выбранной цветовой шкалы от 0 до значения D.
L - показатель степени (степенной коэффициент выявляемого процесса) обычно выбирают 1 или 2, но для лучшей визуализации отдельных сложных колебательных процессов или уменьшения влияния фона может быть выбран равным 3 или 4.
Вывод обработанного изображения может осуществляться как в виде изображения, так и в другом виде, например как числовой коэффициент, равный Ri и несущий интегральную информацию о новом преобразованном изображении.
Для более явного избавления выводимого изображения от изображений объектов, совершающих значительные непериодические перемещения, следует учитывать при выводе межкадровую разницу только в тех элементах изображения, где она существует неоднократно.
Модулирование накопленной суммы межкадровой разности цветовой шкалой при выводе преобразованного изображения в виде изображения т.е. передача амплитуды сигнала изменением цветовой гаммы, позволяет контрастно выделять те места на изображении, где большая амплитуда колебаний.
Авторы используют термин псевдоцветное изображение для выводимого обработанного изображения в отличие от обычного цветного изображения, получаемого с телевизионной камеры, т.к. цвет в обработанном изображении несет информацию о величине (амплитуде) суммы межкадровой разности.
Возможно использовать монохромную или стандартную цветовую шкалу для выводимого обработанного изображения, соответствующую, например, видимому световому диапазону от фиолетового до ИК, или другую цветовую шкалу с произвольным цветовым переходом, причем диапазон от нуля до порогового значения величины шума в изображении следует отображать одним цветом, например, черным или белым. Использование единой цветовой шкалы позволяет легко и наглядно сравнивать изображения, полученные в одинаковых условиях.
Реализацию предлагаемых способов можно осуществлять, используя стандартную телевизионную камеру и стандартное устройство обработки (например, PC), программно осуществляющее вычисление и визуализацию межкадровой разности.
Предлагаемое устройство состоит из фоточувствительного многоэлементного датчика и устройства обработки на одном кристалле КМОП прибора, что позволяет значительно повысить быстродействие при вычислении межкадровой разности, а значит добиться значительно большей чувствительности к выявлению периодических колебаний. Обычный датчик изображения на КМОП, преобразующий изображение в аналоговый или цифровой телевизионный сигнал, может содержать средства для получения межкадрового разностного сигнала, однако в реализации подобных КМОП датчиков изображения до настоящего времени не было необходимости и потребности.
Средства получения межкадрового разностного сигнала на КМОП датчике изображения могут быть как аппаратными, так и программными, т.к. современная технология изготовления КМОП приборов позволяет решать вопросы, практически, любой обработки сигнала, а значит и накопление межкадровой разности непосредственно на кристалле. Устройство, предлагаемое по данному изобретению, отличается от обычного КМОП датчика изображения тем, что при его работе выходной сигнал с него пропорционален не свету, падающему от объекта, а интенсивности периодического перемещения объекта.
Следует подчеркнуть, что неподвижные объекты оказываются невидимыми при преобразовании изображений в соответствии с предлагаемым способом, как это и отражено на приведенных фиг.1а и 1b. С другой стороны, практически ни один живой объект не может стать невидимым при длительном накоплении межкадровой разности, как бы человек (или животное) ни старался "замереть", он не может остановить периодические процессы, протекающие в его организме. Это свойство предлагаемого изобретения может быть использовано в различных системах охраны и безопасности для защиты от подделок путем разделения живых и неживых объектов, например, в дактилоскопии с помощью предлагаемого изобретения возможно выявление поддельных носителей дактилоскопической информации.
Применение предлагаемого устройства и способа может позволить решать различные практические задачи. Например, исследования, проведенные авторами, установили, что получаемое согласно предложенному изобретению изображение человека значительно зависит от его нервно-психологического состояния. Насыщенность изображения человека, находящегося в состоянии нервного возбуждения, под действием алкоголя или наркотика, значительно больше (т.е. интенсивность колебаний больше), чем у человека, находящегося в спокойном состоянии, а значит полученное изображение может быть использовано для выявления лиц, страдающих алкоголизмом, наркоманией, нервными и/или другими заболеваниями, а также как бесконтактный "детектор лжи".
На фиг. 1а приведено обычное изображение руки человека на фоне телевизионной тестовой таблицы, представляющее собой один кадр в полученной последовательности кадров.
На фиг. 1b приведено преобразованное из полученной последовательности кадров согласно предлагаемому изобретению изображение руки человека, представляющее собой один кадр в преобразованной последовательности кадров.
На фиг.2 представлен вариант структурной схемы предлагаемого устройства.
На фиг. 3 приведено преобразование из полученной последовательности кадров псевдоцветного изображения лица человека.
Предлагаемое устройство состоит из следующих основных составляющих: фоточувствительный многоэлементный преобразователь 1; кадровая память 2, 3; блок нахождения межкадровой разности 4; сумматор межкадровой разности 5; управляющие регистры 6, расположенные на едином КМОП кристалле 7 и блок вывода обработанного сигнала 8.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Оптическое изображение объекта, проецируемое на многоэлементный фоточувствительный преобразователь 1, преобразуется им в электрический сигнал, который под управлением регистров 6 покадрово считывается поочередно в блоки кадровой памяти 2 и 3. Из блоков кадровой памяти кадровые сигналы, синхронизированные до элемента изображения, подаются на блок нахождения межкадровой разности, сигнал с которого подается на блок накопления, в котором происходит накопление (суммирование) межкадровой разницы до момента получения сигнала запуска с управляющего регистра. После получения сигнала запуска происходит передача выходного преобразованного сигнала на блок вывода обработанного сигнала и его отображение, например, в виде псевдоцветного изображения объекта.
Естественно, что конструкция заявляемого устройства не ограничивается приведенной структурной схемой. Возможно выполнение заявляемого устройства с применением логичных решений, вытекающих из существующего уровня техники, например, использование в блоках 2 и 3 не кадровой, а строчной памяти, первоначальной оцифровки сигнала и т.д.
Приведем пример конкретного выполнения заявляемого изобретения при получении суммы кадровой разности изображений руки человека (нового изображения) на основе последовательности телевизионных кадров (старого) изображения.
В качестве телевизионной камеры используем цветную цифровую телевизионную камеру типа AverCam с фоточувствительным КМОП прибором и выходным сигналом, подаваемым на USB порт компьютера. Для осуществления предлагаемого способа возможно использование и черно-белой телевизионной камеры, т.к. для получения межкадровой разности обычно используют интегральный яркостный сигнал, хотя можно находить разность в любом одном поле из сигналов RGB.
Выбирают режим работы телевизионной камеры 600 х 400 элементов изображения. Получают изображение, состоящее из последовательных кадров руки на фоне телевизионной тестовой таблицы, которое через USB порт передают на компьютер, который визуализирует данную картину на мониторе. Производят вычисление и накопление межкадровой разности по разработанной авторами программе в соответствии с предлагаемым изобретением, а также выводят как новое, так и старое изображение на экране компьютера в режиме нескольких кадров в секунду. Полученное старое и новое изображения руки человека приведены на фиг. 1а и lb соответственно. Освещенность на объекте составляла 300 лк. Были заданы следующие параметры в программе: М = 10; L = 1, N = 1: D = 20.
При изменении программных установок вывод преобразованного (нового) изображения осуществляется в следующих режимах:
a) псевдоцветном с выводом только изображения накопленной суммы межкадровой разности в виде изображения, амплитуда которого промодулирована цветовой шкалой (фиг.3);
b) монохроматическом с выводом только изображения накопленной суммы межкадровой разности, причем величина полученной суммы каждого элемента изображения пропорциональна интенсивности монохроматического цвета. Цвет может быть, в принципе, любым, однако авторы предпочитали выбор серого цвета для монохроматического режима;
c) псевдоцветной с наложением изображения, полученного при суммировании межкадровой разности, на реальное изображение.
Каждый из использованных режимов вывода изображения имеет свои преимущества. Псевдоцветной режим позволяет получать новое преобразованное изображение в наиболее ярком и контрастном виде и применим для регистрации малозаметных изменений.
Монохроматический режим наиболее подходит для измерений и позволяет регистрировать значительные колебания.
Псевдоцветной режим с наложением не требует вывода второй обычной картинки на экране, что может быть удобно при настройке на объект.
При изменении параметра М происходят следующие изменения в наблюдаемой картине нового изображения. При уменьшении М ≤ 50 цельный контур руки разрывается и остается изображение только в отдельных более ярких местах. Если при М ≤ 50 уменьшить пороговое значение для уровня шума изображения, то изображение контура руки восстановится, но при этом появятся видимые шумы по всему изображению, яркость которых будет сравнима с изображением руки, а также начнут "проявляться" неподвижные предметы.
При увеличении М ≥ 20 происходит соответственно увеличение и накопление уровня шумов, причем из-за влияния других низкочастотных процессов (дыхания, низкочастотных мышечных перемещений), изображение руки размывается и становится менее контрастным даже при увеличении порогового уровня, настраиваемого на устранение шумов изображения.
Авторами было установлено, что интенсивность получаемого согласно изобретению изображения человека в нормальном спокойном состоянии представляет собой примерно постоянную величину, естественно, при наблюдении за ним в фиксированных условиях. При изменении состояния человека: повышение температуры при заболевании, интенсивность получаемого нового изображения возрастает. Также возрастает интенсивность нового изображения после приема алкогольных напитков. С другой стороны, после приема некоторых успокоительных препаратов, тормозящих жизнедеятельность организма, наблюдалось уменьшение интенсивности изображения.
Было установлено отсутствие зависимости качества нового изображения от частоты обновления изображения, т.е. его визуализации после всей выборки или каждой обработанной разности. Увеличение или уменьшение количества обрабатываемых кадров может приводить к ухудшению качества нового изображения, аналогично соответственно недоэкспозиции или передержке при обычной съемке. Количество кадров в выборке и количество обработанных кадров (т.е. кадров, по которым определяется разность) могут различаться, т.к. необходимо определенное время на обработку, причем, чем меньше эта разница, тем лучше может быть чувствительность.
Проведенные эксперименты показали возможность получения предлагаемым способом и устройством принципиально новых фото и видеоизображений, (удивительно напоминающих изображение древней ауры или свечения) высших живых организмов (человека, собаки и т.д.), отражающих определенные параметры организма, изучение и использование которых может дать новые возможности медицине и биометрии. Приведенное изобретение не ограничивается возможностью получения изображения только живых объектов и может быть использовано для выявления и других периодических процессов, например технологии 25 кадра или механически вибрирующих предметов.
Список литературы
1. US 5047854, MKИ H 04 N 7/12, oп. 10.09.91.
2. ЕР 0465375, МКИ H 04 N 5/14, oп. 8.01.92.
3. ЕР 0472806, МКИ G 06 F 15/70, oп. 4.03.92.
4. ЕР 0492724, МКИ G 06 F 15/70, oп. 1.07.92.
5. ЕР 0488721, МКИ H 04 N 5/14, oп. 3.06.92.
6. ЕР 0474304, MKИ H 04 N 7/137, oп. 11.03.92, (прототип).
7. RU 2053706, МКИ А 61 В 5/02, oп. 10.02.96.
8. "Электрические измерения неэлектрических величин" под ред. проф. П.В. Новицкого, Изд. "Энергия", Ленинград, 1975 г., стр. 202.

Claims (7)

1. Способ получения информации об объекте путем преобразования изображения объекта, включающий проецирование изображения объекта на многоэлементный преобразователь для преобразования изображения объекта в электрический сигнал с последующим получением последовательных кадров изображения, межкадровой разности, обработку межкадровой разности для получения выходного преобразованного сигнала и его информационного отображения, отличающийся тем, что при обработке межкадровой разности производят накопление суммы разностей из не менее двух выбранных последовательностей кадров изображения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение выходного преобразованного сигнала и его информационного отображения осуществляют, модулируя цветовой шкалой накопленную сумму межкадровой разности, получая информационное отображение в виде псевдоцветного изображения.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при получении выходного преобразованного сигнала и его информационного отображения накладывают полученное псевдоцветное изображение на реальное.
4. Способ по п.1 отличающийся тем, что накопление суммы разностей выходных сигналов каждого элемента последовательных кадров осуществляют по формуле
Figure 00000003

где Ri ≥ 0 - результирующий сигнал i-oгo элемента обработанного изображения, который принимают равным 0 при получении отрицательного значения в формуле;
Xi,k - реальный сигнал i-гo элемента в кадре с номером k;
Xi,k+1 - реальный сигнал i-гo элемента в кадре с номером k+1;
М - количество обрабатываемых кадров в последовательности кадров;
L - степенной коэффициент выявляемого процесса;
N - коэффициент усреднения;
D - пороговое значение уровня шума изображения.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученное в результате преобразования изображение живого объекта его информационное отображение используют для получения информации о физиологическом или психофизическом состоянии живого объекта.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что интенсивность полученного информационного отображения живого объекта пропорциональна изменению исследуемых параметров этого объекта.
7. Устройство для получения информации об объекте путем преобразования оптического изображения объекта, включающее фоточувствительный многоэлементный преобразователь и средство для обработки изображения межкадровой разности, подключенное к блоку вывода выходного преобразованного сигнала, отличающееся тем, что фоточувствительный многоэлементный преобразователь и средство обработки выполнены на одном кристалле в виде КМОП датчика изображения, причем средство обработки изображения межкадровой разности выполнено таким образом, что способно производить накопление суммы разностей кадров изображения, полученных фоточувствительным многоэлементным преобразователем.
RU2000132334/09A 2000-12-19 2000-12-19 Способ и устройство преобразования изображения RU2187904C1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000132334/09A RU2187904C1 (ru) 2000-12-19 2000-12-19 Способ и устройство преобразования изображения
PCT/RU2001/000545 WO2002051154A1 (fr) 2000-12-19 2001-12-14 Procede et dispositif de transformation d'images
US10/450,897 US7346227B2 (en) 2000-12-19 2001-12-14 Method and device for image transformation
AU2002219737A AU2002219737A1 (en) 2000-12-19 2001-12-14 Method and device for image transformation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000132334/09A RU2187904C1 (ru) 2000-12-19 2000-12-19 Способ и устройство преобразования изображения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2187904C1 true RU2187904C1 (ru) 2002-08-20

Family

ID=20243831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000132334/09A RU2187904C1 (ru) 2000-12-19 2000-12-19 Способ и устройство преобразования изображения

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7346227B2 (ru)
AU (1) AU2002219737A1 (ru)
RU (1) RU2187904C1 (ru)
WO (1) WO2002051154A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2634907C2 (ru) * 2014-08-29 2017-11-08 Сяоми Инк. Метод и устройство для получения фотографии
RU2688754C1 (ru) * 2018-05-30 2019-05-22 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" Способ контроля телеметрической информации
RU2724969C1 (ru) * 2019-12-23 2020-06-29 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" Способ обнаружения малоразмерных объектов

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI112018B (fi) * 2001-12-18 2003-10-15 Hantro Products Oy Menetelmä ja laite liikkeen tunnistamiseksi
FI112017B (fi) * 2001-12-18 2003-10-15 Hantro Products Oy Menetelmä ja laite automaattiseen zoomaukseen
GB2438449C (en) 2006-05-24 2018-05-30 Sony Computer Entertainment Europe Ltd Control of data processing
US20110184826A1 (en) * 2011-02-03 2011-07-28 InnovatioNet Method and system for selling consumer services
US20110181684A1 (en) * 2011-02-07 2011-07-28 InnovatioNet Method of remote video communication and system of synthesis analysis and protection of user video images
US20110145041A1 (en) * 2011-02-15 2011-06-16 InnovatioNet System for communication between users and global media-communication network
RU2546714C2 (ru) * 2011-08-04 2015-04-10 Максим Анатольевич Конобеевский Способ бесконтактного оптического измерения параметров вибрации механизмов, конструкций и биологических объектов
WO2014168354A1 (ko) * 2013-04-11 2014-10-16 Choi Jin Kwan 동영상 기반 생리 신호 검출 방법 및 이를 적용하는 장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0271690A (ja) * 1988-09-07 1990-03-12 Canon Inc 画像伝送システム
DE4028191A1 (de) * 1990-09-05 1992-03-12 Philips Patentverwaltung Schaltungsanordnung zum erkennen eines menschlichen gesichtes
JPH04207481A (ja) * 1990-11-30 1992-07-29 Canon Inc 動き検出装置
RU2068582C1 (ru) * 1992-08-14 1996-10-27 Научно-исследовательский институт промышленного телевидения "Растр" Устройство для выделения подвижных объектов на изображении
RU2110900C1 (ru) * 1993-11-12 1998-05-10 Волгоградский государственный технический университет Способ кодирования видеосигнала для сужения его полосы частот
US6096510A (en) * 1995-10-04 2000-08-01 Cytoscan Sciences, Llc Methods and systems for assessing biological materials using optical detection techniques
US6084641A (en) * 1997-08-06 2000-07-04 General Instrument Corporation Fade detector for digital video
US6452972B1 (en) * 1997-09-12 2002-09-17 Texas Instruments Incorporated Motion detection using field-difference measurements
US6233368B1 (en) * 1998-03-18 2001-05-15 Agilent Technologies, Inc. CMOS digital optical navigation chip
EP0951181A1 (en) * 1998-04-14 1999-10-20 THOMSON multimedia Method for detecting static areas in a sequence of video pictures
US6163620A (en) * 1998-05-29 2000-12-19 Eastman Kodak Company Automatic process for detecting changes between two images
US6804294B1 (en) * 1998-08-11 2004-10-12 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for video frame selection for improved coding quality at low bit-rates

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2634907C2 (ru) * 2014-08-29 2017-11-08 Сяоми Инк. Метод и устройство для получения фотографии
RU2688754C1 (ru) * 2018-05-30 2019-05-22 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" Способ контроля телеметрической информации
RU2724969C1 (ru) * 2019-12-23 2020-06-29 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" Способ обнаружения малоразмерных объектов

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002051154A1 (fr) 2002-06-27
US20040131275A1 (en) 2004-07-08
AU2002219737A1 (en) 2002-07-01
US7346227B2 (en) 2008-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8542877B2 (en) Processing images of at least one living being
EP2467805B1 (en) Method and system for image analysis
US7380938B2 (en) Apparatus to detect and measure saccade and pupilary changes
US8818041B2 (en) Method of controlling a function of a device and system for detecting the presence of a living being
CN105636506B (zh) 用于远程光体积描记法的自动相机调节
CN106580294B (zh) 基于多模态成像技术的生理信号远程监控系统及应用
EP3247261A1 (en) Device, system and method for skin detection
CN106999116B (zh) 用于皮肤检测的设备和方法
RU2187904C1 (ru) Способ и устройство преобразования изображения
CA2090484A1 (en) Method and apparatus for capturing skin print images
US11213256B2 (en) Biological image processing method and biological information detection device
RU2289310C2 (ru) Способ получения информации о психофизиологическом состоянии живого объекта
JP3563459B2 (ja) 瞬き検出システム
EP4312721A1 (en) Method and system for heart rate extraction from rgb images
Yano et al. Detection of eye blinking from video camera with dynamic ROI fixation
KR100908663B1 (ko) 거짓말 탐지용 동공측정장치를 이용한 거짓말 탐지용 동공측정방법
JP7387802B2 (ja) 検査装置、検査方法及びプログラム
JP6585623B2 (ja) 生体情報計測装置、生体情報計測方法および生体情報計測プログラム
US20190318184A1 (en) Anti-counterfeit method and system for assisting in face recognition
Ravindran et al. Comparing Remote Heart Rate Accuracy Using Different Wavelengths
CN116130079A (zh) 全方位看护的健康云系统
Procka et al. System for contactless monitoring of tissue perfusion
Aquilina et al. Detecting stress from imaging photoplethysmography using high frame rate video and a yellow-green filter: A pilot study
WO2014018102A1 (en) Temporal structured-illumination motion-dectection system
Jobbagy et al. Quantitative evaluation of long-term locomotor activity of rats