SE440718B - Bilddiskriminator - Google Patents

Description

..l5 20 25 30 35 _bildföljare; ~ minatorn enligt fig. en konvergenspunkt uppnås av diskriminatorn enliat fin. 1.

I på skärmen, 899-599-8 ~ '7 i 2 De förutbestämda bakqrundsdata kan härledas från härnpartíer av bilden eller exempelvis från ett medelvärde för hela bilden.

Varje cykel omfattar företrädesvis alstring av tre successiva tvånivåbilder.

Ett utföringsexempel av uppfinningen kommer nu att beskrivas, endast såsom exempel, under hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig. l visar ett blockschema för en bilddiskriminator och en Fig. 2 visar en vy av en TV~skärm, som ingår i diskriminatorn enligt fig. l och som åskådliggör ett speciellt arrangemann av ett målobjekt och dess bakgrund, använd såsom en förinställd första be- räkning vid bilddiskrimineringsberäkningar; Pig. 3, U och 5 visar bildrepresentationer av successiva be- räkningar av en målobjekts- och bakgrundsvy, aom alstrats av diskri- l vid beräkningar av en bild och som visas så- som en tvånivå-ljusintensitetsrepresentation; Fig. 6 visar en kurva av ljusintensitetsfördelningen över en bild, och som endast innefattar bakgrund och utgör en gaussfördelning; Fig. 7 visar en kurva, som åskådliggör det sätt, på vilket .I ritningsfigur l ser en svart/vit-TV-kamera l en scen, som innefattar ett målobjekt och dess bakgrund (inte visat på diagram- met) och representeras på en TV-mottagares l skärm. Det vid denna speciella utföringsform betraktade målobjektet förekommer som en streckad fyrkant 19 i fig. l. Två korsade markeringslinjer 16 visas varvid deras korsningspunkt befinner sig vid mitten av en rektangulärt angiven zon (visad med streckade linjer på rit- ningen), vilken också åskådliggöres på skärmen. Den rektangulärt betecknade zonens läge på skärmen definierar den del av scenen, från vilken bilddiskrimineringsdata härledes. De korsade linjernas 16 läge och följaktligen den rektangulära zonen kan på känt sätt för- skjutas relativt skärmkahterna i beroende av förflyttning av en spak 20, som är ansluten till en operatörstyrkrets 21. I g Kamerasignaldata, som hör samman med zonen för den scen, som definieras av den rektangulära zonen, behandlas i en signalbehand- lingskrets, som finns inom den med streckade linjer åskådlig.jorda rektangeln l fig. l.

Poon A i ,ÛUÅL|TY i 10 15 20 25 30 35 5 7809590-8 Signalbehandlingskretsen innefattar ett videominne 2, som mottager videosignaler, som hör samman med den tilldelade rektan~ gulära zonen av scenen från kameran l och genererar och lagrar mot- svarande digitala bilddata. Den för varje element av den tilldelade zonen genererade digitalsignalen har en styrka, som indikerar "grå- nivån" för scenen över elementets område, varvid grånivån mätes en- ligt ett förutbestämt område av nivåer med svart och vitt vid de mot- satt belägna ytterdelarna.

En tröskelvärdesbildare 6 i signalprocessorn ger en signal S, som indikerar ett gråtröskelvärde, som överföres till en grånivå- bildgenerator 3, vilken anslutes till videominnet 2 via en omkopp- lare S1. Vid drift passerar en gråtröskelvärdessignal S från trös- kelvärdesbildaren 6 till tvånivåbildgeneratorn 3. När omkopplaren Sl är sluten analyserar bildgeneratorn bilddata från minnet 2 och till- delar data från element av bilden såsom antingen målobjektdata eller bakgrundsdata beroende på huruvida de, efter jämförelse med signalen S, visar sig representera en grånivä på den "svarta" sidan av grå- tröskelvärdet eller en grånivå på den "vita" sidan av gråtröskelvärdet (eller vice versa enligt mâlcbjekttypen). På grundval av denna jäm- förelse ger en maskgenerator 8, som är ansluten till tvånivåbildge- m. neratorn 3, en mask i form av signaler vid en av två nivåer, som representerar ljusintensiteterna hos element av scenen, tilldelade av tvånivåbildgeneratorn såsom antingen målobjekt eller bakgrund.

En målobjekt/bakgrund-väljare 10 mottager från videominnet 2 multinivåsignaler, som utgör kamerasignaldata för varje videobild- fält, när en omkopplare S2 är sluten och även mottager maskdata från maskgeneratorn 8. Såsom angivits ovan anger nämda maskdata de om- råden hos varje ram, som på basis av en analys, gjord av tvånivå- bildgeneratorn 3, tilldelas såsom antingen bakgrund eller målohjekt.

Exempelvis kan en speciell grupp maskdata ange att den övre halvan av fältet är mâlobjekt och den undre halvan bakgrund. I exemplet till- delar sålunda målobjekt/bakgrund-väljaren de multinivå-kamerabild- utsignaler, som svarar mot den övre halvan av fältet, till målobjekt- området, under det att de signaler, som svarar mot den undre halvan av fältet, tilldelas till bakgrundsområdet. De tilldelade målobjekt- datasignalerna sändes sedan från vëljaren 10 till en målobjektinte- grator 5 och signalerna integreras först och därefter tages deras medelvärde. Samtidigt sändes de tilldelade bakgrunddatasignalerna från väljaren 10 till en bakgrundintegrator U för att först integreras QUÅLIçY __.....-._.........-_......._.....~ 10' 15 20 25 30 35 7anas9ø-a Q och sedan utsättas.för medelvärdesberäkning. Utsignaler, som re- presenterar de resp. medelvärdena, sändes sedan från integratorerna H och 5 till en tröskelvärdesbildare 6, där ett medelvärde av de tvâ medelvärdena beräknas. Detta medelvärde utgör tröskelvärdet och representeras av tröskelvärdesutsignalen S, vilken användes för att finna maskdata för den efterföljande cykeln.

Signalbehandlingskretsen undergår därför en iterativ process och genererar en reviderad tröskelvärdessignal S under varje cykel.

Det sålunda beräknare gråtröskelvärdet för en speciell via TV ut- sänd scen konvergerar allt eftersom antalet cykler ökas. En appro- ximation av denna konvergens kan göras genom att man exempelvis bringar tre cykler per scen att nå fram vid en slutlig analys av lägena för mål resp. bakgrund i scenen. Fig. 3, U och 5 åskådliggör denna konvergens genom att visa successiva bakgrund/målobjekt-bilder, som härledes vid successiva iterativa cykler hos signalbehandlings- kretsen.

För att initiera beräkningar med avseende på en TV-sänd scen måste en preliminär mask användas, eftersom en första tröskelvärdes- signal S inte är tillgänglig för att åstadkomma en mask förrän en cykel av signalbehandlingskretsen har avslutats. Maskgeneratorn 8 är därför försedd med förinställda maskdata, dvs. data, som repre- senterar en förutbestämd tilldelning av målobjekt- och bakgrunds- lägen. Den vid denna utföringsform använda speciella förinställda masken är âskådliggjord i fig. 2 och består av fyra hörnpartier p, betecknade såsom bakgrundsområden. Nämnda förinställda maskdata mottages av väljaren 10 vid början av den första cykeln av varje iterationsprocess om tre cykler.

Det sätt, på vilket iterationsprocessen konvergerar, åskåd- liggöres under hänvisning till fig. 6 och 7.

Fig. 6 åskådliggör fördelningen av grånivåer över en scen, med en gaussfördelning av grånivåer. Vid betraktande av ekvationen för en dylik fördelning finner man att användningen av signalpro- cessorns iterativa process för en dylik scen alltid kommer att ge ett grånivåtröskelvärde, som konvergerar vid medelvärdet av för~ delningen. Om ett målobjekt sedan införes i bilden, vilket målobjekt själv har en normal fördelning av grånivåer, vilka varierar i överens- stämmelse med grânivåer hos bakgrunden, förskjuter sig nu tröskel- värdet för konvergens alltid från bakgrundsmedelvärdet mot målobjekt- medelvärdet med ett belopp, som beror på en bråkdel av bilden, som 10 15 20 25 }O 35 g vsoøseo-a upptages av målobjektet. För lika stora belopp av målobjekt och bakgrund konvergerar tröskelvärdet alltid mot mittpunkten av de två medelvärdena, vilken är en optimal punkt. Allt eftersom mål- objektdelen ökar ytterligare förflyttar sig konvergenspunkten mot målobjektmedelvärdet till dess tröskelvärdet för konvergens, för en bild, vilken helt består av målobjekt, finns vid medelvärdet av målobjektfördelningen.

Fig. 7 åskådliggör det allmänna fallet för en scen, som be- står av ett målobjekt, vilket är överlagrat på hakgrund, varvid målobjekts- och bakgrundsfördelningarna inte nödvändigtvis är gaus- siska.

Kurvan "a" i fig. 7 åskådliggör det generella beteendet för medelvärdet (utmed y-axeln) av målobjektutsignalerna från integra» torn 5 allt eftersom gråtröskelvärdet S (utmed x-axeln) från trös- kelvärdesbildaren 6 varierar. Kurvan "b" i fig. 7 åskådliggör be- teendet av medelvärdet för bakgrundssignalerna från integratorn A allt eftersom gråtröskelvärdet S från tröskelvärdesbildaren 6 vari- erar. Kurvan "c", vilken ligger utmed mittpunkterna mellan kurvorna "a" och "b", utgör det medelvärde, som representeras av tröskelvär- dessignalen S från tröskelvärdesbildaren 6.

Konvergens för den beräknade tröskelvärdessignalen till värdet vid punkt P, där linjen y = x träffar kurvan "c", kan åskådliggöras under hänvisning till fig. 7.

Om x sålunda representerar en första approximation av tröskel- signalvärdet S ser man av fig. 7 att det resulterande värdet av me- delintensitetutsignalen från tröskelvärdesbildaren 6 utgör värdet yl (y-värdet av korsningen med kurvan "c" yl är detsamma som värdet xg, eftersom x = x2 vid korsningen mellan linjerna y = yl och y = x. X2 är därför värdet av tröskelvärdesut- signalen från tröskelvärdesbildaren 6 efter en cykel, scm börjar med och linjen x = xl). Värdet ett tröskelvärde X1. I den följande cykeln ger då X2 upphov till y2, som är motsvarigheten till xx etc. Iterationerna konvergerar därför till punkt P.

Diskriminatorn enligt fig. l innefattar vidare en manuellt manövrerbar spak 20, som styr läget för de korsade markeringsiinfier- na 16 på skärmen 9 och bestämmer läget (markerat med streckafe lix- jer på ritningen) av den av kameran l betraktade scenen, från vil» ken bilddata behandlas.

En mittpunkts-beräkningskrets 15 møttager tvånivåbilddata 10 15 20 ”som definieras av generatorn 8. En målportgenerator lb 7309590-a 6 från maskgeneratorn 8 och bestämmer mittpunkten av det målobjekt, lokaliserar målobjeketets mittpunkt som därefter är startpunkt för fyra portar, som expanderar utåt från mittpunkten till dess målobjekets konturer har lokaliserats. Målobjektkonturerna, såsom de indikeras av por- tarna, utnyttjas därefter såsom insignal till ett målfelastríngs- organ 15, som beräknar förskjutningen i målobjketets läge. Förskjut- ningen utnyttjas såsom en felsignal för en servoslinga 12, vilken styr TV-kamerans läge, så att rörliga mål kan följas.

Det torde inses att föreliggande uppfinning tillhandahåller medel för åstadkommande av en bild av ett vitt mâlobjekt på en svart bakgrund oavsett om målobjektet är ljusare eller mörkare än dess bakgrund, vilket förenklar de kretsar, som erfordras för mål- konturdetektering och mittpunktbestämning.

Man har för målobjektdiskrimineríng funnit att tre successiva masker alstrade per iterativ process ger acceptabel diskriminering¿ Alstringen av fyra eller flera masker per iterativ process kan er- fordras vid andra tillämpningar. Efter flera cykler eller iterativa steg konvergerar det beräknade tröskelvärdet. güppfinningen kan även utnyttjas inom andra områden än diskri- minering av rörliga målobjekt, såsom exempelvis vid förstoring av fingeravtryck och handstilar.

Claims (3)

'7809590-8 7 Patentkrav

1. Bilddiskriminator k ä n n e t e c k n a d av organ (1, 2) för alstring och lagring av digitala bilddata, som hänför sig till ett objekt och dess bakgrund, av väljarorgan (3, 8, 10) för att cykliskt uppdela nämnda bílddata i två grupper av data, av vilka den ena svarar mot objektet och den andra mot bakgrunden, och av dataintegrerings- och medelvärdesbildningsorgan (H, 5, 6) för be- stämning av medelvärdet av integrerade grupoer av nämnda data och an- vändning av medelvärdet såsom ett tröskelvärde (S) för att härleda tvânivåiga objekt- och bakgrundsdata från nämnda bilddata, varvid nämnda väljarorgan är anordnade att under varje cykel uppdela data i objekt- och bakgrundsdata först i enlighet med förutbestämda bak- grundsdata och därefter i enlighet med successiva tvånivåbilder.

2. Bilddiskriminator enligt.kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att varje cykel omfattar alstring av tre successiva tvânivåbilder.

3. Bílddiskriminator enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda förutbestämda bakgrundsdata är härledda från ett parti eller'f1eTa partier av bilden av objektet och dess bakgrund. H. Bilddiskriminator enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda partier utgör hörnpartier (P) av en rektangulär bild.