RU2389153C1 - Image formation device - Google Patents

Image formation device Download PDF

Info

Publication number
RU2389153C1
RU2389153C1 RU2008143871/09A RU2008143871A RU2389153C1 RU 2389153 C1 RU2389153 C1 RU 2389153C1 RU 2008143871/09 A RU2008143871/09 A RU 2008143871/09A RU 2008143871 A RU2008143871 A RU 2008143871A RU 2389153 C1 RU2389153 C1 RU 2389153C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
image
output
input
image memory
unit
Prior art date
Application number
RU2008143871/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Викторович Багров (RU)
Вадим Викторович Багров
Андрей Евгеньевич Рычажников (RU)
Андрей Евгеньевич Рычажников
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НПК "ЕС-Экспертс" (ООО "НПК "ЕС-Экспертс")
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 Общество с ограниченной ответственностью "НПК "ЕС-Экспертс" (ООО "НПК "ЕС-Экспертс") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НПК "ЕС-Экспертс" (ООО "НПК "ЕС-Экспертс")
Priority to RU2008143871/09A priority Critical patent/RU2389153C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2389153C1 publication Critical patent/RU2389153C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: device has an optical image reception unit (OIRU) fitted with photoelectric converters (PEC), a controller, first and second image memory units (MU), a multiple-channel correlation analyser (CA), a computer processor and a background frame storage unit. The optical image reception unit is based on a CMOS photoelectric converter with running electronic shutter with possibility of synchronous formation of frames with oppositely directed reference and base image scans. The computer processor is made with possibility of sorting pixels background images and moving objects under control of the correlation analyser, as well as conversion of pixel coordinates of moving objects. The principle of operation of the device lies in formation and analysis of reference and correction images with subsequent calculation of coordinates of image elements, in which there are no geometric distortions of moving objects, wherein the technical result lies.
EFFECT: increased accuracy of formation of images of moving objects.
3 dwg

Description

Изобретение относится к телевизионной технике. Наиболее эффективно его использовать в составе телевизионных систем охранного наблюдения, а также мониторинга движущихся объектов в различных технологических процессах.The invention relates to television technology. It is most effective to use it as part of television surveillance systems, as well as monitoring moving objects in various technological processes.

Известен формирователь изображения, содержащий источник светового излучения, сканирующее устройство, выполненное с возможностью отклонения светового излучения и считывания оптического сигнала для поочередной съемки участков исследуемого объекта, и блок индикации. Для увеличения площади сканирования узел отклонения светового излучения и считывания оптического сигнала выполнен многолучевым (US 20050094234, G02B 26/08, 2005; US 20050018268, G02B 26/08, 2005).Known imaging device containing a source of light radiation, a scanning device configured to deflect light radiation and read an optical signal for alternately shooting portions of a test object, and an indication unit. To increase the scanning area, the node deflecting light radiation and reading the optical signal is made multipath (US 20050094234, G02B 26/08, 2005; US 20050018268, G02B 26/08, 2005).

Однако данное устройство не позволяет осуществлять наружное наблюдение объектов без их подсветки, что ограничивает его область применения.However, this device does not allow external monitoring of objects without their illumination, which limits its scope.

Известен также формирователь изображения, содержащий блок оптического приема изображения, оснащенный КМОП фотоэлектрическим преобразователем (ФЭП) с бегущим затвором, подключенный к модулю обработки и формирования изображения, включающему блок памяти (БП) изображений, БП координат участков изображения и вычислительный узел, выполненный с возможностью преобразования координат участков изображения в зависимости от рассогласования координат участков текущего и ранее отснятого базового изображений (JP 2006058945, G06T 3/00, H04N 1/04, H04N 1/40, 2006). Для повышения точности формирования изображения движущегося объекта блок памяти выполнен с возможностью хранения большого массива участков последовательно захваченных кадров, а вычислительный узел выполнен с возможностью расчета и усреднения векторов движения участков изображения (JP 2007180734, H04N 5/232, H04N 101/00, 2007).Also known is an image shaper comprising an optical image pickup unit equipped with a CMOS photoelectric converter (PEC) with a traveling shutter connected to an image processing and imaging module including an image memory unit (PSU), an image unit PS coordinate, and a computing unit configured to convert the coordinates of the image sections depending on the mismatch of the coordinates of the sections of the current and previously captured basic images (JP 2006058945, G06T 3/00, H04N 1/04, H04N 1/40, 2006). To increase the accuracy of imaging of a moving object, the memory unit is capable of storing a large array of portions of sequentially captured frames, and the computing unit is capable of calculating and averaging the motion vectors of image regions (JP 2007180734, H04N 5/232, H04N 101/00, 2007).

Недостаток таких устройств заключается в низкой точности формирования изображения из-за необходимости длительного удержания объекта в поле зрения для отснятия большого массива запоминаемых кадров. Поэтому данные устройства не могут работать в режиме реального времени, особенно при высокой скорости движения наблюдаемого объекта.The disadvantage of such devices is the low accuracy of image formation due to the need for long-term retention of the object in the field of view to capture a large array of memorized frames. Therefore, these devices cannot work in real time, especially at a high speed of movement of the observed object.

Наиболее близким к заявляемому является формирователь изображения, содержащий блок оптического приема изображения, выполненный на базе оптического микроскопа и оснащенный ФЭП, встроенным в цифровую фотокамеру, контроллер, БП изображения, первый выход которого связан с первым входом корреляционного анализатора (КА). Информационный выход прямой развертки блока оптического приема изображения связан с первым входом БП изображения. Выход контроллера соединен с управляющим входом БП изображения, используемым для хранения участков изображения, а также с исполнительным механизмом перемещения блока оптического приема изображения (RU 2304807, G06K 9/36, 2007).Closest to the claimed one is an image shaper containing an optical image pickup unit based on an optical microscope and equipped with a photomultiplier integrated in a digital camera, a controller, an image PSU, the first output of which is connected to the first input of a correlation analyzer (KA). The direct scan information output of the optical image pickup unit is connected to the first input of the image BP. The controller output is connected to the control input of the image BP used for storing image areas, as well as with the actuator for moving the optical image receiving unit (RU 2304807, G06K 9/36, 2007).

Однако данное устройство не позволяет корректно формировать изображения, в которых присутствуют отдельные движущиеся объекты, особенно при движении с различными скоростями. Кроме того, выполнение блока оптического приема изображения на базе сканирующего микроскопа ограничивает область применения устройства. По этой причине оно принципиально неприемлемо в системах охранного наблюдения.However, this device does not allow to correctly form images in which there are separate moving objects, especially when moving at different speeds. In addition, the implementation of the block optical image reception based on a scanning microscope limits the scope of the device. For this reason, it is fundamentally unacceptable in surveillance systems.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение точности формирования изображения движущихся объектов.The technical task of the invention is to increase the accuracy of imaging of moving objects.

Новый принцип действия предлагаемых технических решений заключается в синхронном формировании опорного и корректирующего изображений одного и того же кадра с противоположно направленными развертками с последующим их анализом с помощью корреляционного анализатора для выявления изменения координат движущихся объектов с последующим расчетом и формированием передаваемого изображения без геометрических искажений движущихся объектов. Здесь и далее под опорным изображением понимается изображение движущегося объекта, сформированное из расчета совпадения направления вертикальной развертки с направлением вертикальной составляющей вектора скорости наблюдаемого объекта. Под корректирующим изображением понимается изображение движущегося объекта, сформированное из расчета направления вертикальной развертки противоположно направлению вертикальной составляющей вектора скорости наблюдаемого объекта.A new principle of operation of the proposed technical solutions consists in the synchronous formation of the reference and corrective images of the same frame with oppositely directed sweeps with their subsequent analysis using a correlation analyzer to detect changes in the coordinates of moving objects with subsequent calculation and formation of a transmitted image without geometric distortions of moving objects. Hereinafter, the reference image refers to the image of a moving object formed from the calculation of the coincidence of the vertical direction with the direction of the vertical component of the velocity vector of the observed object. A corrective image is understood as an image of a moving object formed from the calculation of the vertical direction of rotation opposite to the direction of the vertical component of the velocity vector of the observed object.

Указанный принцип действия реализует установленное автором наблюдение: при совпадении направления вертикальной составляющей вектора скорости движущегося объекта и направления вертикальной развертки изображение движущегося объекта будет более растянутым по вертикали по сравнению с изображением при их противоположной направленности. (Пилипко Н.Е., Рычажников А.Е. Особенности работы КМОП фотоприемника в режиме бегущего затвора. Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ», Изд. СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2008, №1, с.40-54). Алгоритм определения, какой из каналов содержит опорное, а какой - корректирующее изображение заключается в сравнении максимальных размеров по вертикали выделенных с помощью КА движущихся объектов. При этом канал, в котором максимальный размер движущегося объекта по вертикали будет наибольшим, является опорным для данного объекта.The indicated principle of action implements the observation established by the author: if the direction of the vertical component of the velocity vector of the moving object coincides with the direction of the vertical scan, the image of the moving object will be more vertically stretched compared to the image when they are in the opposite direction. (Pilipko N.E., Rychazhnikov AE. Features of the CMOS photodetector in the running shutter mode. News of St. Petersburg Electrotechnical University "LETI", Publishing House of St. Petersburg Electrotechnical University "LETI", 2008, No. 1, pp. 40-54). The algorithm for determining which of the channels contains the reference and which is the corrective image consists in comparing the maximum vertical sizes of moving objects selected by the spacecraft. Moreover, the channel in which the maximum size of the moving object vertically will be the largest is the reference for this object.

Решение указанной технической задачи заключается в том, что в конструкцию формирователя изображения, содержащего блок оптического приема изображения, оснащенный фотоэлектрическим преобразователем, контроллер, первый блок памяти изображения, первый выход которого связан с первым входом корреляционного анализатора, при этом информационный выход прямой развертки блока оптического приема изображения связан с первым входом первого блока памяти изображения, а первый выход контроллера соединен с управляющим входом первого блока памяти изображения, вносятся следующие изменения:The solution to this technical problem lies in the fact that the design of the image former containing the optical image pickup unit equipped with a photoelectric converter, a controller, a first image memory unit, the first output of which is connected to the first input of the correlation analyzer, while the information output is a direct scan of the optical reception unit image is connected to the first input of the first image memory block, and the first output of the controller is connected to the control input of the first memory block and siderations, is amended as follows:

1) формирователь изображения дополнительно содержит вычислительный процессор, второй БП изображения и блок хранения фонового кадра;1) the imager further comprises a computing processor, a second image BP, and a background frame storage unit;

2) блок оптического приема изображения выполнен на основе КМОП ФЭП с бегущим электронным затвором с возможностью синхронного формирования кадров с противоположно направленными развертками;2) the optical image receiving unit is based on a CMOS FEP with a traveling electronic shutter with the possibility of synchronous formation of frames with oppositely directed sweeps;

3) КА выполнен многоканальным с возможностью синхронного сравнения сигналов по его первому и третьему входам с сигналом, поданным на второй вход корреляционного анализатора, а также сравнения между собой сигналов, поступивших на первый и третий входы корреляционного анализатора;3) The SC is multichannel with the possibility of synchronous comparison of signals at its first and third inputs with a signal applied to the second input of the correlation analyzer, as well as comparing signals received at the first and third inputs of the correlation analyzer;

4) второй выход контроллера подключен к управляющему входу блока оптического приема изображения непосредственно или через задатчик адресов считываемых пикселей ФЭП;4) the second output of the controller is connected to the control input of the optical image receiving unit directly or through the address picker of the read pixels of the photocell;

5) второй выход первого БП изображения подключен к первому информационному входу вычислительного процессора;5) the second output of the first image BP is connected to the first information input of the computing processor;

6) второй вход первого БП изображения подключен к первому выходу вычислительного процессора;6) the second input of the first image BP is connected to the first output of the computing processor;

7) третий выход первого БП изображения подключен к информационному входу блока хранения фонового кадра;7) the third output of the first image BP is connected to the information input of the background frame storage unit;

8) второй вход КА связан с первым выходом блока хранения фонового кадра;8) the second input of the spacecraft is connected with the first output of the background frame storage unit;

9) третий вход КА связан с первым выходом второго БП изображения;9) the third input of the spacecraft is connected with the first output of the second PSU image;

10) первый выход КА связан с третьим входом первого БП изображения;10) the first output of the spacecraft is connected with the third input of the first PSU image;

11) второй выход КА связан со вторым входом второго БП изображения;11) the second output of the spacecraft is connected with the second input of the second PSU image;

12) выход встречной развертки блока оптического приема изображения подключен к первому входу второго БП изображения;12) the counter-scan output of the optical image receiving unit is connected to the first input of the second image BP;

13) второй выход блока хранения фонового кадра связан с третьим входом второго БП изображения;13) the second output of the background frame storage unit is connected to the third input of the second image BP;

14) управляющий вход блока хранения фонового кадра подключен к третьему выходу контроллера;14) the control input of the background frame storage unit is connected to the third controller output;

15) управляющий вход второго БП изображения соединен с четвертым выходом контроллера;15) the control input of the second image BP is connected to the fourth controller output;

16) пятый выход контроллера подключен к управляющему входу вычислительного процессора;16) the fifth controller output is connected to the control input of the computing processor;

17) второй информационный вход вычислительного процессора подключен ко второму выходу второго БП изображения;17) the second information input of the computing processor is connected to the second output of the second image BP;

18) второй выход вычислительного процессора связан с четвертым входом второго БП изображения;18) the second output of the computing processor is connected to the fourth input of the second image BP;

19) вычислительный процессор выполнен с возможностью сортировки пикселей изображений фона и движущихся объектов под управлением корреляционного анализатора, а также преобразования координат пикселей движущихся объектов согласно формулам:19) the computing processor is configured to sort the pixels of images of the background and moving objects under the control of a correlation analyzer, as well as transforming the coordinates of the pixels of moving objects according to the formulas:

Figure 00000001
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000002
(1)(one)

где x и y - координаты точки формируемого изображения по горизонтали и по вертикали соответственно, пиксель;where x and y are the coordinates of the point of the formed image horizontally and vertically, respectively, a pixel;

x1 и y1 - соответствующие координаты той же точки изображения, в котором вертикальная составляющая вектора скорости движущегося объекта совпадает с направлением вертикальной развертки, пиксель;x 1 and y 1 are the corresponding coordinates of the same point in the image at which the vertical component of the velocity vector of a moving object coincides with the vertical direction, pixel;

x2 и y2 - соответствующие координаты той же точки изображения, в котором вертикальная составляющая вектора скорости движущегося объекта противоположна направлению вертикальной развертки, пиксель;x 2 and y 2 are the corresponding coordinates of the same point in the image at which the vertical component of the velocity vector of a moving object is opposite to the vertical direction, pixel;

L' - максимальный размер по вертикали движущегося объекта в изображении, направление вертикальной развертки которого совпадает с вертикальной составляющей вектора скорости движущегося объекта, пиксель;L 'is the maximum vertical size of a moving object in the image, the vertical direction of which coincides with the vertical component of the velocity vector of the moving object, pixel;

L” - максимальный размер по вертикали движущегося объекта в изображении, направление вертикальной развертки которого противоположно вертикальной составляющей вектора скорости движущегося объекта, пиксель;L ”is the maximum vertical size of a moving object in the image, the vertical direction of which is opposite to the vertical component of the velocity vector of the moving object, pixel;

h - высота объекта в скорректированном изображении, пиксель, определяемая по формулеh - height of the object in the adjusted image, pixel, determined by the formula

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где Н - высота активной светочувствительной области фотоэлектрического преобразователя, пиксель.where H is the height of the active photosensitive region of the photoelectric transducer, pixel.

Многоканальный корреляционный анализатор для предлагаемого устройства может быть выполнен на базе двух микросхем GP1020 (Zarlink). Однако наиболее целесообразна техническая реализация корреляционного анализатора, вычислительного процессора и контроллера на базе одной программируемой логической интегральной схемы, например ЕР3С10АТС144 (Altera Corp.).The multichannel correlation analyzer for the proposed device can be performed on the basis of two GP1020 microcircuits (Zarlink). However, the technical implementation of the correlation analyzer, computing processor, and controller based on one programmable logic integrated circuit, for example ЕР3С10АТС144 (Altera Corp.), is most appropriate.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого формирователя изображения; на фиг.2 и 3 приведены блок-схемы возможных вариантов выполнения блока оптического приема изображения.Figure 1 shows a block diagram of the proposed imaging device; figure 2 and 3 shows a block diagram of possible embodiments of the block optical image reception.

Формирователь изображения (фиг.1) содержит блок 1 оптического приема изображения, оснащенный фотоэлектрическим преобразователем, контроллер 2, первый БП 3 изображения, первый выход которого связан с первым входом многоканального КА 4. Информационный выход прямой развертки блока 1 оптического приема изображения связан с первым входом первого БП 3 изображения. Первый выход контроллера 2 соединен с управляющим входом первого БП 3 изображения. Формирователь изображения дополнительно содержит вычислительный процессор 5, второй БП 6 изображения и блок 7 хранения фонового кадра. При этом блок 1 оптического приема изображения выполнен на основе КМОП ФЭП с бегущим электронным затвором с возможностью синхронного формирования кадров с противоположно направленными развертками; второй выход контроллера 2 подключен к управляющему входу блока 1 оптического приема изображения; второй выход первого БП 3 изображения подключен к первому информационному входу вычислительного процессора 5; второй вход первого БП 3 изображения подключен к первому выходу вычислительного процессора 5; третий выход первого БП 3 изображения подключен к информационному входу блока 7 хранения фонового кадра; второй вход многоканального КА 4 связан с первым выходом блока 7 хранения фонового кадра, третий вход многоканального КА 4 связан с первым выходом второго БП 6 изображения; первый выход многоканального КА 4 связан с третьим входом первого БП 3 изображения; второй выход многоканального КА 4 связан со вторым входом второго БП 6 изображения; выход встречной развертки блока 1 оптического приема изображения подключен к первому входу второго БП 6 изображения, второй выход блока 7 хранения фонового кадра связан с третьим входом второго БП 6 изображения; управляющий вход блока 7 хранения фонового кадра подключен к третьему выходу контроллера 2; управляющий вход второго БП 6 изображения соединен с четвертым выходом контроллера 2; пятый выход контроллера 2 подключен к управляющему входу вычислительного процессора 5; второй информационный вход вычислительного процессора 5 подключен ко второму выходу второго БП 6 изображения; второй выход вычислительного процессора 5 связан с четвертым входом второго БП 6 изображения. Многоканальный КА 4 выполнен с возможностью синхронного сравнения сигналов по его первому и третьему входам с сигналом, поданным на второй вход КА 4 (на первом и втором каналах соответственно), а также сравнения между собой сигналов, поступивших на первый и третий входы (третий канал) КА 4. Вычислительный процессор 5 выполнен с возможностью сортировки пикселей изображений фона и движущихся объектов под управлением КА 4, а также преобразования координат пикселей движущихся объектов согласно формулам (1).The imager (Fig. 1) contains an optical image pickup unit 1 equipped with a photoelectric converter, a controller 2, a first image BP 3, the first output of which is connected to the first input of the multi-channel spacecraft 4. The direct scan information output of the optical image pickup unit 1 is connected to the first input first PSU 3 images. The first output of the controller 2 is connected to the control input of the first PSU 3 image. The imager further comprises a computing processor 5, a second image BP 6 and a background frame storage unit 7. In this case, the optical image receiving unit 1 is made on the basis of a CMOS FEP with a traveling electronic shutter with the possibility of synchronous formation of frames with oppositely directed sweeps; the second output of the controller 2 is connected to the control input of the optical image receiving unit 1; the second output of the first image BP 3 is connected to the first information input of the computing processor 5; the second input of the first image BP 3 is connected to the first output of the computing processor 5; the third output of the first image BP 3 is connected to the information input of the background frame storage unit 7; the second input of the multi-channel spacecraft 4 is connected to the first output of the background frame storage unit 7, the third input of the multi-channel spacecraft 4 is connected to the first output of the second image BP 6; the first output of the multi-channel spacecraft 4 is connected with the third input of the first PSU 3 image; the second output of the multi-channel spacecraft 4 is connected to the second input of the second PSU 6 image; the counter-scan output of the optical image receiving unit 1 is connected to the first input of the second image BP 6; the second output of the background frame storage unit 7 is connected to the third input of the second image BP 6; the control input of the background frame storage unit 7 is connected to the third output of the controller 2; the control input of the second PSU 6 image is connected to the fourth output of the controller 2; the fifth output of the controller 2 is connected to the control input of the computing processor 5; the second information input of the computing processor 5 is connected to the second output of the second PSU 6 image; the second output of the computing processor 5 is connected with the fourth input of the second PSU 6 image. Multichannel KA 4 is made with the possibility of synchronous comparison of signals at its first and third inputs with a signal supplied to the second input of KA 4 (on the first and second channels, respectively), as well as comparing between themselves the signals received at the first and third inputs (third channel) KA 4. Computing processor 5 is configured to sort the pixels of images of the background and moving objects under the control of KA 4, as well as transform the coordinates of the pixels of moving objects according to formulas (1).

Второй выход контроллера может быть подключен к управляющему входу блока оптического приема изображения непосредственно (фиг.2) или через задатчик адресов считываемых пикселей ФЭП (фиг.3).The second controller output can be connected to the control input of the optical image receiving unit directly (Fig. 2) or through the address picker of readable pixels of the photomultiplier (Fig. 3).

В варианте фиг.2 блок 1 оптического приема изображения включает последовательно соединенные объектив 8, светоделитель 9 и подключенные к его выходам два параллельных канала фотоэлектрического преобразования светового потока в изображения с противоположно направленными развертками. В каждом из этих каналов последовательно включены КМОП ФЭП (поз.10 и 10'), стек FIFO (поз.11 и 11') и усилитель-преобразователь (поз.12 и 12').In the embodiment of FIG. 2, the optical image receiving unit 1 includes a lens 8 connected in series, a beam splitter 9, and two parallel channels of photoelectric conversion of the light flux into images with oppositely directed sweeps connected to its outputs. In each of these channels, a CMOS FEP (pos. 10 and 10 '), a FIFO stack (pos. 11 and 11') and an amplifier-converter (pos. 12 and 12 ') are connected in series.

Информационный световой поток изображения, пройдя через объектив 8 и светоделитель 9, попадая на ФЭП 10 и 10', преобразуется ими в электрический сигнал пропорционально интенсивности данного светового потока. При этом аналого-цифровые преобразователи, встроенные в ФЭП 10 и 10', передают для запоминания в стеки 11 и 11' FIFO последовательность цифровых данных, соответствующих отсчетам сигналов от элементарных ячеек фоточувствительных областей ФЭП 10 и 10'. Организация стеков 11 и 11' в виде FIFO позволяет хранить в них принятое изображение построчно с выталкиванием наиболее ранних из принятых данных для обновления информации и согласования скорости ее поступления со скоростью дальнейшей обработки. При этом противоположная направленность разверток в каналах обеспечивается соответствующим взаиморасположением КМОП ФЭП 10 и 10', а синхронность формирования кадров обеспечивается синхронизирующим импульсом, поступающим на управляющие входы указанных ФЭП с выхода 2 контроллера 2. Усилители-преобразователи 12 и 12' выполняют фильтрацию и нормирование выходных сигналов блока 1 оптического приема изображения. При формировании КМОП ФЭП 10 и 10' совместно с возможностью их освещения от одного источника необходимость включения светоделителя 9 отпадает.The information luminous flux of the image, passing through the lens 8 and the beam splitter 9, falling on the photomultiplier tubes 10 and 10 ', is converted by them into an electrical signal in proportion to the intensity of this light flux. In this case, the analog-to-digital converters built into the photovoltaic cells 10 and 10 'transmit for storing into the FIFO stacks 11 and 11' a sequence of digital data corresponding to the samples of signals from the unit cells of the photosensitive regions of the photovoltaic cells 10 and 10 '. The organization of stacks 11 and 11 'in the form of FIFO allows you to store in them the received image line by line with popping the earliest of the received data to update the information and match the speed of its receipt with the speed of further processing. In this case, the opposite directionality of the sweeps in the channels is ensured by the corresponding relative position of the CMOS FEP 10 and 10 ', and the synchronization of the frame formation is provided by the synchronizing pulse supplied to the control inputs of the said FEP from the output 2 of the controller 2. The amplifiers-converters 12 and 12' filter and normalize the output signals unit 1 of the optical image reception. When forming CMOS FEP 10 and 10 'together with the possibility of their illumination from one source, the need to turn on the beam splitter 9 disappears.

В варианте фиг.3 каналы прямой и встречной развертки выполнены с использованием одного КМОП ФЭП, адресный вход которого соединен с задатчиком 13 адресов пикселей, управляемым синхронизирующими импульсами с выхода 2 контроллера 2. При этом противоположная направленность разверток в каналах обеспечивается заданием соответствующих адресов синхронно считываемых пикселей ФЭП 10.In the embodiment of FIG. 3, the forward and onward scan channels are made using one CMOS FEP, the address input of which is connected to a pixel address generator 13 controlled by clock pulses from the output 2 of controller 2. Moreover, the opposite direction of the scan in the channels is ensured by setting the corresponding synchronously read pixel addresses FEP 10.

Формирователь изображения (фиг.1) работает следующим образом. Контроллер 2 задает циклограмму работы устройства. По сигналу со второго выхода («α») контроллера 2 блок 1 оптического приема изображения формирует два изображения с противоположно направленными развертками. Данные этих изображений синхронно поступают в первый БП 3 изображения и второй БП 6 изображения соответственно. При этом переключением адресов (пикселей) первого БП 3 изображения и второго БП 6 изображения контроллер 2 управляет по своим первому и четвертому выходам соответственно, причем каждому элементу изображений выделяется память для хранения информации о яркости и цвете, а также для нижеуказанной служебной информации, используемой в процессе формирования итогового изображения с устраненными геометрическими искажениями движущихся объектов. После сохранения исходных изображений в блоках 3 и 6 они с помощью многоканального КА 4 сравниваются с соответствующими элементами фонового изображения, захваченного ранее и хранящегося в блоке 7. Переключение адресов блока 7 осуществляется сигналом с третьего выхода контроллера 2. Пиксели изображений, не совпадающие с соответствующими пикселями фонового кадра, отмечаются как принадлежащие движущемуся объекту. Одновременно происходит корреляционное сравнение данных изображений, хранящихся в блоках 3 и 6, между собой для определения нового кадра фона.The imaging device (figure 1) works as follows. Controller 2 sets the sequence diagram of the device. According to the signal from the second output (“α”) of the controller 2, the optical image receiving unit 1 generates two images with oppositely directed sweeps. The data of these images synchronously arrive in the first BP 3 images and the second BP 6 images, respectively. In this case, by switching the addresses (pixels) of the first BP 3 of the image and the second BP 6 of the image, the controller 2 controls its first and fourth outputs, respectively, with each image element being allocated memory for storing information about brightness and color, as well as for the following service information used in the process of forming the final image with eliminated geometric distortions of moving objects. After saving the original images in blocks 3 and 6, they are compared using the multi-channel KA 4 with the corresponding elements of the background image captured earlier and stored in block 7. The addresses of block 7 are switched by the signal from the third output of controller 2. Image pixels that do not match the corresponding pixels background frame are marked as belonging to a moving object. At the same time, there is a correlation comparison of the image data stored in blocks 3 and 6 with each other to determine a new background frame.

После завершения корреляционного анализа данных изображений контролер 2 по пятому выходу инициирует работу вычислительного процессора 5, который последовательно для каждого текущего пикселя производит анализ всех соседних ему пикселей. Вычислительный процессор 5 производит операции селекции разных движущихся объектов, определения точек, лежащих внутри объекта или на его границе, и определения максимальных вертикальных размеров обнаруженных движущихся объектов. Правила интерпретации связности соседних пикселей, например по вертикали, горизонтали и/или диагонали, задаются контроллером 2 и могут быть изменены путем изменения соответствующих настроек.After the correlation analysis of the image data is completed, the controller 2 in the fifth output initiates the operation of the computing processor 5, which sequentially for each current pixel analyzes all its neighboring pixels. Computing processor 5 performs operations of selection of different moving objects, determining points lying inside the object or on its border, and determining the maximum vertical sizes of detected moving objects. The rules for interpreting the connectivity of neighboring pixels, for example, vertically, horizontally and / or diagonally, are set by controller 2 and can be changed by changing the corresponding settings.

Пиксели, отмеченные КА 4 как принадлежащие движущемуся объекту и находящиеся непосредственно рядом друг с другом, маркируются вычислительным процессором 5 как принадлежащие одному и тому же объекту.Pixels marked by spacecraft 4 as belonging to a moving object and located directly next to each other are marked by computing processor 5 as belonging to the same object.

Пиксели, принадлежащие движущемуся объекту и граничащие только с пикселями, принадлежащими тому же объекту, маркируются им как внутренние пиксели данного объекта.Pixels belonging to a moving object and bordering only pixels belonging to the same object are marked by them as internal pixels of this object.

Пиксели, принадлежащие движущемуся объекту и граничащие с фоновыми пикселями, маркируются как принадлежащие границе объекта.Pixels belonging to a moving object and bordering background pixels are marked as belonging to the boundary of the object.

Вычислительный процессор 5 определяет также максимальные вертикальные размеры движущихся объектов в изображениях, сформированных с противоположными развертками, и сравнивает их для установления, каким именно для каждого из обнаруженных движущихся объектов является изображение, хранящееся в первом БП 3 изображения - опорным или корректирующим.Computing processor 5 also determines the maximum vertical dimensions of moving objects in images formed with opposite scans, and compares them to determine which image stored in the first image BP 3 is reference or corrective for each of the detected moving objects.

Затем контроллер 2 выполняет операцию переноса фонового кадра из блока 7 хранения фонового кадра во второй БП 6 изображения с заменой хранящегося там изображения на фоновое. Если вычислительный процессор 5 при анализе кадра не обнаружил отличий между изображениями, сформированными с противоположными развертками, он выдает по своему первому выходу разрешение на перенос изображения из блока 3 в блок 7. Этот перенос происходит по команде контроллера 2 синхронно с переносом предыдущего кадра фона из блока 7 в блок 6.Then, the controller 2 performs the operation of transferring the background frame from the background frame storage unit 7 to the second image BP 6, replacing the image stored there with the background. If the computational processor 5, when analyzing the frame, does not find differences between images formed with opposite scans, it issues at its first output permission to transfer the image from block 3 to block 7. This transfer occurs at the command of controller 2 synchronously with the transfer of the previous background frame from the block 7 to block 6.

Затем вычислительный процессор 5 по формулам (1) преобразует координаты пикселей, принадлежащих движущимся объектам в изображении, хранящимся в блоке 3, и формирует в блоке 6 скорректированные изображения движущихся объектов на находящемся в нем к этому моменту изображении фона. При этом итоговое изображение может быть считано с выхода блока 6, являющегося выходом всего устройства.Then, the computing processor 5 by formulas (1) converts the coordinates of the pixels belonging to moving objects in the image stored in block 3, and generates in block 6 the corrected images of moving objects in the background image located at that moment. In this case, the final image can be read from the output of block 6, which is the output of the entire device.

Далее циклы работы устройства повторяются.Further cycles of the device are repeated.

Использование изобретения позволяет повысить точности формирования изображения движущихся объектов за счет передачи их формы без искажения, что подтверждено математическим моделированием работы устройства в условиях перемещения движущихся объектов со скоростями, не превышающими скоростей горизонтальной и вертикальной разверток ФЭП.The use of the invention allows to increase the accuracy of imaging of moving objects by transmitting their shape without distortion, which is confirmed by mathematical modeling of the device under the conditions of moving moving objects with speeds not exceeding the speeds of horizontal and vertical scan of photomultiplier.

Claims (1)

Формирователь изображения, содержащий блок оптического приема изображения, оснащенный фотоэлектрическим преобразователем, контроллер, первый блок памяти изображения, первый выход которого связан с первым входом корреляционного анализатора, при этом информационный выход прямой развертки блока оптического приема изображения связан с первым входом первого блока памяти изображения, а первый выход контроллера соединен с управляющим входом первого блока памяти изображения, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вычислительный процессор, второй блок памяти изображения и блок хранения фонового кадра, при этом блок оптического приема изображения выполнен на основе КМОП фотоэлектрического преобразователя с бегущим электронным затвором с возможностью синхронного формирования кадров с противоположно направленными развертками, корреляционный анализатор выполнен многоканальным с возможностью синхронного сравнения сигналов по его первому и третьему входам с сигналом, поданным на второй вход корреляционного анализатора, а также сравнения между собой сигналов, поступивших на первый и третий входы корреляционного анализатора, причем второй выход контроллера подключен к управляющему входу блока оптического приема изображения непосредственно или через задатчик адресов считываемых пикселей фотоэлектрического преобразователя, второй выход первого блока памяти изображения подключен к первому информационному входу вычислительного процессора, второй вход первого блока памяти изображения подключен к первому выходу вычислительного процессора, третий выход первого блока памяти изображения подключен к информационному входу блока хранения фонового кадра, второй вход корреляционного анализатора связан с первым выходом блока хранения фонового кадра, третий вход корреляционного анализатора связан с первым выходом второго блока памяти изображения, первый выход корреляционного анализатора связан с третьим входом первого блока памяти изображения, второй выход корреляционного анализатора связан со вторым входом второго блока памяти изображения, выход встречной развертки блока оптического приема изображения подключен к первому входу второго блока памяти изображения, второй выход блока хранения фонового кадра связан с третьим входом второго блока памяти изображения, управляющий вход блока хранения фонового кадра подключен к третьему выходу контроллера, управляющий вход второго блока памяти изображения соединен с четвертым выходом контроллера, пятый выход контроллера подключен к управляющему входу вычислительного процессора, второй информационный вход вычислительного процессора подключен ко второму выходу второго блока памяти изображения, а второй выход вычислительного процессора связан с четвертым входом второго блока памяти изображения, при этом вычислительный процессор выполнен с возможностью сортировки пикселей изображений фона и движущихся объектов под управлением корреляционного анализатора, а также преобразования координат пикселей движущихся объектов согласно формулам
Figure 00000004
Figure 00000005

где х и у - координаты точки формируемого изображения по горизонтали и по вертикали соответственно, пиксель;
x1 и у1 - соответствующие координаты той же точки изображения, в котором вертикальная составляющая вектора скорости движущегося объекта совпадает с направлением вертикальной развертки, пиксель;
х2 и у2 - соответствующие координаты той же точки изображения, в котором вертикальная составляющая вектора скорости движущегося объекта противоположна направлению вертикальной развертки, пиксель;
L' - максимальный размер по вертикали движущегося объекта в изображении, направление вертикальной развертки которого совпадает с вертикальной составляющей вектора скорости движущегося объекта, пиксель;
L” - максимальный размер по вертикали движущегося объекта в изображении, направление вертикальной развертки которого противоположно вертикальной составляющей вектора скорости движущегося объекта, пиксель;
h - высота объекта в скорректированном изображении, пиксель, определяемая по формуле
Figure 00000006

где H - высота активной светочувствительной области фотоэлектрического преобразователя, пиксель.
An image forming apparatus comprising an optical image pickup unit equipped with a photoelectric converter, a controller, a first image memory unit, the first output of which is connected to a first input of a correlation analyzer, wherein a direct scan information output of an optical image pickup unit is connected to a first input of a first image memory unit, and the first output of the controller is connected to the control input of the first block of image memory, characterized in that it further comprises a computing a processor, a second image memory unit and a background frame storage unit, while the optical image receiving unit is made on the basis of a CMOS photoelectric converter with a running electronic shutter with the possibility of synchronous formation of frames with oppositely directed sweeps, the correlation analyzer is multi-channel with the possibility of synchronous comparison of signals from its first and third inputs with a signal applied to the second input of the correlation analyzer, as well as comparing the signals to each other, p stumbled onto the first and third inputs of the correlation analyzer, the second controller output connected to the control input of the optical image pickup unit directly or via the address picker of the read pixels of the photoelectric converter, the second output of the first image memory block connected to the first information input of the computing processor, the second input of the first memory block image is connected to the first output of the computing processor, the third output of the first block of image memory is connected is accessed to the information input of the background frame storage unit, the second input of the correlation analyzer is connected to the first output of the background frame storage unit, the third input of the correlation analyzer is connected to the first output of the second image memory unit, the first output of the correlation analyzer is connected to the third input of the first image memory unit, second output the correlation analyzer is connected to the second input of the second image memory unit, the on-off output of the optical image receiving unit is connected to the first one of the second image memory unit, the second output of the background frame storage unit is connected to the third input of the second image memory unit, the control input of the background frame storage unit is connected to the third controller output, the control input of the second image memory unit is connected to the fourth controller output, the fifth controller output is connected to the control input of the computing processor, the second information input of the computing processor is connected to the second output of the second image memory unit, and the second output is islitelnogo processor connected to a fourth input of the second memory block of the image, wherein the computer processor is operative to sort pixels background image and moving objects under control of the correlation analyzer and the coordinate conversion of pixels of moving objects according to the formulas
Figure 00000004
Figure 00000005

where x and y are the coordinates of the point of the formed image horizontally and vertically, respectively, a pixel;
x 1 and y 1 are the corresponding coordinates of the same point in the image at which the vertical component of the velocity vector of a moving object coincides with the vertical direction, pixel;
x 2 and y 2 are the corresponding coordinates of the same point in the image at which the vertical component of the velocity vector of a moving object is opposite to the vertical direction, pixel;
L 'is the maximum vertical size of a moving object in the image, the vertical direction of which coincides with the vertical component of the velocity vector of the moving object, pixel;
L ”is the maximum vertical size of a moving object in the image, the vertical direction of which is opposite to the vertical component of the velocity vector of the moving object, pixel;
h - height of the object in the adjusted image, pixel, determined by the formula
Figure 00000006

where H is the height of the active photosensitive region of the photoelectric transducer, pixel.
RU2008143871/09A 2008-11-05 2008-11-05 Image formation device RU2389153C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008143871/09A RU2389153C1 (en) 2008-11-05 2008-11-05 Image formation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008143871/09A RU2389153C1 (en) 2008-11-05 2008-11-05 Image formation device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2389153C1 true RU2389153C1 (en) 2010-05-10

Family

ID=42674055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008143871/09A RU2389153C1 (en) 2008-11-05 2008-11-05 Image formation device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2389153C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9088729B2 (en) Imaging apparatus and method of controlling same
US10043290B2 (en) Image processing to enhance distance calculation accuracy
CN105917641B (en) With the slim multiple aperture imaging system focused automatically and its application method
US9191566B2 (en) Image pickup apparatus, method for image pickup and computer-readable recording medium
US9338380B2 (en) Image processing methods for image sensors with phase detection pixels
CN102292974B (en) Image capturing apparatus
CN101971072B (en) Image sensor and focus detection apparatus
US9432568B2 (en) Pixel arrangements for image sensors with phase detection pixels
US20070159535A1 (en) Multi-eye imaging apparatus
JP2013003787A (en) Object detection device
CN111201783B (en) Imaging apparatus and method, and image processing apparatus and method
US20180183998A1 (en) Power reduction and performance improvement through selective sensor image downscaling
US6504574B1 (en) Image sensor with scan direction signal charge transfer parts
JP2017158018A (en) Image processing apparatus, control method of the same, and imaging apparatus
EP3278167B1 (en) High resolution pathology scanner with improved signal to noise ratio
US20240054613A1 (en) Image processing method, imaging processing apparatus, electronic device, and storage medium
CN108802961A (en) Focus detection and imaging system
CN112067125B (en) Dual-channel hyperspectral detection system based on underwater robot
RU2389153C1 (en) Image formation device
JP5520562B2 (en) Three-dimensional shape measuring system and three-dimensional shape measuring method
Riza et al. Data efficient digital micromirror device-based image edge detection sensor using space-time processing
CN105651699A (en) Dynamic focus following method based on area-array camera
CN107152971B (en) A method of improving linear array infrared exoelectron enlarged drawing level detail resolution ratio
CN114859377A (en) Moving target real-time capturing single-pixel imaging method and device
JP2015163915A (en) Image processor, imaging device, image processing method, program, and storage medium

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141106