SE445862B - Bildbehandlingsanordning for att leges- och orienteringsbestemma ett objekt med en utformning, som er bestemd atminstone bland ett begrensat antal former - Google Patents

Description

15 20 25 30 DJ Uï 8502342-2 lägesbestäms objekt i bilden liksom objektens orientering i förhållande till någon referensriktning. Konturerna jämförs med data från referensobjekt som tidigare lagrats i utrust- ningens minne.

Andra kända system finns, där sökning sker i ett minne efter i förväg lagrade data om karakteristiska detaljer hos bilden av objekten, dess karakteristiska yta, förhållandet mellan yta och omkrets, ytans tyngdpunkt etc. för att göra motsvarande bestämningar. System av denna typ kräver åtskilligt av den operatör. som "lär" utrustningen dess uppgift med hjälp av typobjekt tagna ur tillverkningen. Exempel på ett dylikt system är “Machin Vision", som ursprungligen utvecklats vid MIT i USA.

De tidigare kända systemen är komplicerade och dyra. Uppgiften för uppfinningen nar främst varit att lösa en klass av ur bildbehandlingssynpunkt enkla verkstadstillämpningar, där ett lågt pris på utrustningen är väsentligt. Trots lågt pris finns önskemål om att ett system av detta slag bör vara lätt att förstå och lätt att hantera för en operatör. som icke givits någon specialutbildning. De ovan ställda uppgifterna löses enligt uppfinningen med en anordning. som erhållit de i patentkravet l angivna kännetecknen. Ytterligare förbättringar och vidareutvecklingar anges i de övriga patentkraven.

En bildskärmsterminal med grafik arbetar oftast numera i s.k. raster-scan-mod. Det betyder att skärmen avsöks med TV-standardteknik linje för linje. Eftersom bildskärms- terminalmarknaden är stor har billiga men avancerade kretsar för generering av bilder styrda från en dator utvecklats.

Enligt uppfinningen tas tekniken från bildskärmar tillvara för att erhålla en kraftfull men billig enhet. Uppfinningen utnyttjar sålunda att det är lätt att generera ett stort antal godtyckligt formade och placerade fönster eller bildutsnitt i en bild med TV-format. Tack vare alla de komponenter för grafisk bildgenerering på TV«skärmar som kommit fram under 10 15 20 25 30 35 8502542-2 senare är, är det också billigt att åstadkomma enheter, som styrda av en míkroprocessor skapar det önskade mönstret av fönster. Dessa fönster utnyttjas för att styra operationer på en digitaliserad videosignal från en vanlig TV-kamera eller annan motsvarande. bildalstrande sensor.

I tidigare kända system. som extraherar konturlinjer, filtre- rar man fram kontrastgradienter i bilden. Därmed blir dessa system bruskänsliga och kan kräva algoritmer för undertryck~ ning av sådana brus-pixels (pixel. dvs. förkortning av picture element. är detsamma som bildpunkt. dvs. den minsta del av en bildskärm. vars färg eller ljusintensitet kan varieras), som inte ger information om konturlinjernas sträckning. Enligt uppfinningen förfogar man över många individuellt formbara mätytor (fönster) i bilden (t.ex. 256 stycken). Bearbetningen sker individuellt för varje mätfönster under en bildavsökning.

Efter bildavsökningen får en dator ta hand om mätfönster- resultaten och ställer samman dessa till ett resultat. som matas ut till omvärlden. Uppfinningen utnyttjar summerande filterfunktíoner, som starkt komprímerar och reducerar in- formationen i bilden, och som är bruskänsliga i långt mindre grad än konventionella system.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till de bifogade ritningarna. där fig. l visar ett blockschema på en första utföringsform av anordningen enligt uppfinningen. fig. 2 visar en första utföringsform på en utformning och inbördes placering av fönster på en TV-bildskärm med ett in- placerat mätohjekt. fig. 3 visar ett stapeldiagram erhållet från det i fig. 2 visade mätobjektet i fönstermönstret. fíg. 4 visar hur man med hjälp av numerisk interpolation kan beräkna ett noggrannare vinkelvärde vid vridning av objektet. fig. 5 visar en utökad variant av det fönstermönster, som visas i fig. 2. fig. Ga och 6b visar stapeldiagram erhållet från ett runt mät- objekt centrerat respektive ocentrerat placerat i ett fönster- 10 15 20 25 30 35 8502342-2 mönster av det i fig. 2 visade slaget. fig. 7 visar ett blockschema på en andra utföringsform av en anordning enligt uppfinningen.

Anordningen enligt uppfinningen arbetar med en uppsättning fönster, där varje fönster har en individuell utformning men är inplacerat i ett mönster tillsammans med de övriga fönstren. Enligt uppfinningen är hela fönstermönstret för- skjutbart över TV-bilden och är vridsymmetriskt utformat. I TV-bilden finns också en bild av det objekt, som skall läges- och orienteringsbestämmas. Även om bilden av fönster- mönstret först rullas (skrollas) på TV-skärmen i x- och y-led till att ha sin mittpunkt sammanfallande med objektets mitt- punkt, kommer först en beskrivning ges av hur anordningen upp- för sig när denna rullning väl är utförd. Först därefter följer en beskrivning av flera utföringsformer på hur rull- ningen i x- och y-led går till.

I blockschemat i fig. 1 är en TV-kamera 1 inriktad att uppta en bild av ett föremål 2, som förs in i kamerans synfält av ett transportband 3 eller dylikt. Kameran 1 är fast inriktad mot föremålen 2 antingen direkt eller via något rörligt spegelsystem som kompenserar för objektets rörelse under mät- tiden på ett i och för sig välkänt sätt, vilket icke närmare beskrivs här eftersom det icke har någon betydelse för uppfin- ningen. Under själva mätförloppet står mätföremålet stilla i kamerans l synfält. Signalen från kameran l förbehandlas i en förbehandlingsennet 4 på gängse sätt och omvandlas till en följd digitala signaler av en analog/digital-omvandlare 5. I ett fönstermínne 6 finns storlek och lägen för de olika fönstren lagrade. I princip utgör ett fönster en definition av en bestämd mängd angivna men godtyckligt placerade pixel- adresser i bilden. Detta minne utläses synkront med samma takt som följden av digitala signaler matas ut från omvandlaren 5.

I minnet 6 tilldelas en operator till varje pixel inom en för- utbestämd rektangulär yta. som uppfyller åtminstone större delen av bilden (eller hela bilden). Varje pixel inom rektangeln har alltså en entydig motsvarighet i ett operator- 10 15 20 25 30 35 8502342-2 minne 7, som är kopplat till en mikrodator 8. Fönster som läggs inom denna yta används för att definiera aktiva opera- tioner på motsvarande pixelvärden. Utgången på fönsterminnet 6 är kopplad till ena ingången på ett summaminne 9. Summaminnet 9 har en minnesarea för varje fönster. En addítionskrets 10 har sin ena ingång kopplad till en utgång på summaminnet 9 och sin andra ingång till analog/digital-omvandlarens 5 utgång. En fönsteroperator tilldelad varje pixel i ett fönster aktiverar en summering av samtliga gråvärden för pixel innefattade av fönstret ifråga. värdena adderas med hjälp av additíonskretsen 10 i tur och ordning i ett ackumulerande register tillordnat fönster i summaminnet 9. Operatorn, som karakteriserar ett fönster, utgörs av adressen till det ackumulerade fönster- register vartill aktuellt pixelvärde skall adderas till före- gående summa.

När videosignalen representerande en TV-bild har bearbetats (i reell tid) av fönsteroperatorerna, finns i registren i summa- minnet 9 en summa lagrad för varje fönster. Dessa summor inne- håller information, objekt och dess läge och orientering. förutsatt att fönstren som är karakteristisk för ett avbildat formats och placerats på något lämpligt vis i bilden. vilken visas på en presentationsenhet 81, som företrädesvis är en TV-skärm.

Ett villkor som kan ställas på utformningen av fönstren är att bilden av objektet genererar snarlika och igenkänningsbara sekvenser av fönstersummor, när objektet flyttas i bilden inom givna gränser. Translation och rotation bör åtminstone vara möjliga att separera genom bildbehandlingen.

Rotation kan separeras genom att fönstren orienteras rota- tionssymmetriskt kring en av operatören bestämd centrumpunkt í bilden.

I fig. 2 visas ett rektangulärt (ljust) objekt M med ett (mörkare) hål borrat'nära ena kortsidan. M är placerad centrerat i en bild av ett fönstermönster. I denna utförings- 10 '15 20 25 30 35 3502542-2 form av fönstermönstret är fönstren utformade som ett antal cirkelsektorer A -A som tillsammans bildar en cirkel l2 med centrumpunktån åzsom medelpunkt. Radien i cirkeln skall väljas så stor att objektets karakteristiska detaljer mer än väl täcks av cirkelytans sektorer. Antalet sektorer väljs så att sektorbredden är ungefär lika stor som måttet på de karakteristiska detaljer. som skall orienteringsbestämmas. För att varje sektor skall innehålla så stor andel karakterístisk information som möjligt avskärs också en inre cirkelyta 13 från sektorerna. Operatören väljer alltså centrumpunkt. inner- och ytterradier samt antal sektorer i det tårtbits- mönster, som formar de fíltrerande fönstren A1-A12 så att delsummorna tillsammans ger karakteristisk information om ett aktuellt objekt, som kan uppställas t.ex. i ett stapeldiagram såsom visas i fig. 3. I stapeldiagrammet normeras lämpligen summorna Ai (samma beteckningar som i fig. 2 används här) genom division med antalet pixel i respektive stympad cirkel- sektor. eventuellt också normerat så att det högsta värdet sätts till något lämpligt värde, t.ex. 32 eller 64. beroende på analog/dígital-omvandlarens 5 upplösning mm.

Om ytterligare en cirkelring Bl-B12 genereras (se fig. 2), vilken är uppdelad av radiella begränsningar som är förläng- ningar av den inre ringens A -A kan denna ytterligare 1 12' uppsättning fönster B användas för att i viss mån -B kompensera för ínhomogeniået i belysning och/eller avbildning.

Om bakgrunden är homogent reflekterande utgör normerade värden på den yttre ringens pixelgråvärdessummor ett mått på i kameran detekterad belysningsnivå inom respektive sektor. En division av summorna Ai med motsvarande (normerade) summor Bi ger en sådan grov kompensation.

Före egentliga mätningar på mätobjekt utförs en mätning på ett referensobjekt placerat i ett noggrant bestämt läge och orientering. Det enligt ovan normerade och eventuellt kompen- serade stapeldiagrammet. såsom visas i Eig. 3. upptaget på referensobjektet lagras i ett minne 14 anslutet till mikro- ÖêïOZfl 8 . 15 20 25 35 8502342-2 Vid de senare mättillfällena avbildar kameran 1 med samma belysning. bakgrund. optik etc. ett nytt snarlikt föremål.

Detta antas först ligga placerat så att centrumpunkten för 12. Bl-B12 ligger ungefär placerade på samma punkt på föremålet i bilden som vid upptag- cirkelringen (ringarna) A1~A ning av stapeldiagrammet för referensobjektet. Dvs. här antar vi att rullning av fönstermönstret på TV-bilden redan har utförts. Föremålet eller mätobjektet är dock på ett icke känt sätt roterat i förhållande till referensbilden. Ett stapel» diagram A'í mäts och beräknas ur denna bild med oförändrade fönster jämfört med referensmätningen. Diagrammet bör då få en liknande form men vara förskjutet i förhållande till det första. Förskjutningens storlek. som är ett direkt mått på den relativa vinkeln mellan objekten i de två bilderna mätt i antalet sektorvinklar, kan beräknas med hjälp av korrelation. dvs. ur läget för maximum för F(k). där F(k) = Al * A'l+k + A2 * A'2+K +...+ AN * A'N+K där k = 0, 1, ..., N - 1 och A'N+m = A'm Genom numerisk interpolerinq. t.ex. med hjälp av andra gradens approximation, kan i gynnsamma fall. dvs. när mätobjektet innehåller flera i förhållande till sektorindelningen lämpligt fördelade karakteristiska detaljer. en bättre vinkelupplösning än en hel sektorvinkel erhållas.

Ett annat mera direkt förfarande för att få bättre vinkelupp- lösning är att utvälja en mindre del av en histogramkurva. visad heldragen i fig. 4, baserad på ett erhållet stapel- diagram. där en mer markant variation finns i referensupptag~ ningen, såsom den del som finns mellan de vertikala linjerna a och b.

Om man flyttar denna del av diagrammet t.ex. ett sampelsteg (= ett vinkelsteg) åt höger (visat streckat i fig. 4) och beräknar ytan mellan dessa två kurvor (skrafferad) får man ett mått på känsligheten'för en vridning uttryckt i ytalvinkel- mått. Vid mätning mot ett nytt objekt fastställer man som van~ 10 15 20 25 30 35 8502342-2 ligt orientering med ett vinkelfel. som svarar mot sektor- vínkeln i aktuella fönsterringar (tårtbitsvinkeln). Sedan väljer man samma utsnitt av histogramkurvan som hos referens- kurvan, skalar om den nya kurvan så att referensutsnittet och det nya kurvutsnittet uppvisar samma amplitudsving och bildar på samma sätt som vid kalibreringen ytan mellan två kurvor.

Ytmåttet är då direkt översättbart till en vinkeldifferens med tecken. Upplösning i vinkel kan härigenom förbättras 2-10 gånger. beroende på gradienterna i histogramkurvan.

Ett alternativt förfarande är att använda numerisk interpole- ring med förutsättning att amplitudförändringen mellan tvâ steg på histogramkurvan är begränsad och kurvan blir kontinu- erlig etc. om antalet (tänkta) sektorer görs tillräckligt stort. med den numeriska interpoleringens hjälp kan beräknade sampelvärden längs cirkelringen införas, vilka svarar mot en uppdelning i flera sektorer av mönstret. Om både referens- kurvan och aktuell kurva utökas på motsvarande vis kan man alltså i gynnsamma fall få en bättre vinkelupplösning.

Metoderna är i princip snarlika. Med ett rimligt antal fönster (N ungefär lika med 30) kan hela den ovan beskrivna bestäm- Foo ningen av två nära lika objekts relativa rotation bestämmas p kortare tid än 20 msek.. vilket är bildväxlingstiden i en TV-kamera (50 Hz-standard). Anordningen bearbetar pixeldata i reell tid och lagrar endast cirkelsektorsummorna Ai och A'í och eventuellt också Bi och B'í. vilket utgör en mycket komprimerad och reducerad information.

En annan utformning av ett fönstermönster visas i fig. 5. I 32 sektorer. Cirkeln 15 är också indelad i åtta ringar, och varje fönster i detta u detta är en cirkel 15 uppdelad 1 fönstermönster är således bildat av en stympad cirkelsektor.

Antalet fönster i fönstermönstret i fig. 5 är sålunda 8 * 32 = 256. För ett speciellt objekt kan operatören vid sin referensmätning på ett referensobjekt välja ut lämpliga ringar i mönstret i fig. 5 att svara mot ringarna Al-A12 och Bl-B12 i fig. 2 för att erhålla stapeldiagram i enlighet med fig. 3. Hela fönstermönstret enligt fig. 5 kan då finnas 10 15 20 25 30 35 8502542-2 fast inskrivet i fönsterminnet 6. Det är mikrodatorn 8 som sammanställer stapeldiagrammet i fig. 3 med ledning av vad som finns inskrivet i de olika mínnescellerna i summaminnet 9 efter en bildupptagning.

Endast fasta störande objekt får finnas avbildade tillsammans med mätobjektet vid mättillfällena. Dessa "inaktiveras" t.ex. genom att cirkelringfönstren läggs och formas så att de ej överlappar störobjekten. Fasta störobjekt kan alternativt subtraheras från summorna Ai respektive A'í genom att en- dast bakgrund inklusíve fasta störobjekt registreras i en upp~ tagning Aoí med i övrigt samma förhållanden. Korrigering med avseende på bakgrund utgör känd teknik och beskrivs därför icke närmare eftersom detta icke utgör någon del av själva uppfinningen.

Ovan har antagits att objektet vid mätningen i stort sett endast har vridits i förhållande till objektet vid referens- upptagningen. Det är emellertid också sannolikt att objektet icke kommer att ligga direkt centrerat i bilden av fönster- mönstret på bildskärmen. I den klass av tillämpningar anord~ ningen är avsedd för ligger emellertid mätobjekten t.ex. genom mekanisk instyrníng och val av lämpliga exponeringstíllfâllen genom yttre triggning av TV-mätsystemet icke translaterade i förhållande till varandra mer än ett mått som är ungefär 0.5-l gånger objektets största mått. som utgörs av en diagonal. dia~ meter eller liknande. Hela mätobjektet måste också antas ligga inom definitíonsrektangeln i TV-bilden vid varje mättillfälle. om objektet icke ligger centrerat såsom ovan beskrivits utan såväl translaterat som roterat i bilden görs bestämningen i tvâ steg. Det sista steget överensstämmer då med det ovan beskrivna.

Det första steget som skall índikera om objektet är translate- rat baseras på följande. Ett církulärt (ljust) objekt M1 mot en (mörk) bakgrund ger ett stapeldiagram Ai 16 som i princip utgörs av N stycken lika höga staplar. om centrumpunkten Cl 10 15 20 25 30 35 8502542-2 10 för fönstermönstret sammanfaller med objektets medelpunkt (se fig. Ga). Om centrum- och medelpunkterna är förskjutna rela- tivt varandra, formar stapeldiagrammet en kurva 19 som liknar en hel sinusperiod (se fig. Gb).

Om ett cirkulärt referensobjekt flyttas ett antal pixel i någon given sektorríktning före det att referenskurvan Ai lagras kan storleken i pixel räknat av en translation av ett senare mätobjekt i förhållande till centrumpunkten approxima- tivt beräknas ur den korrelationskurva, som tas fram såsom beskrivits tidigare. Skillnaden mellan maximi- och minimi- värden i korrelationskurvan utgör ett kvadratiskt mått på objektets förflyttning i förhållande till referensobjektets kalibrerade avvikelse i det ideala fallet (homogent objekt, homogen bakgrund). Summan Ak, om förflyttningsriktningen är in över sektor k. ökar nämligen kvadratiskt med förflytt- ningens storlek. samtidigt som summan i den motstående sektor- riktningen minskar på samma vis.

Approximativt gäller samma förhållande om ett godtyckligt format objekt flyttas i bilden. Ett avlångt objekt. som trans- lateras och vrids samtidigt. kan dock ge en kurva. som dåligt stämmer överens med detta approximativa förhållande.

I det allmänna fallet gäller att ett närmevärde på förflytt- ningen i bildplanet kan beräknas ur en första jämförelse genom korrelation av den mätta sekvensen A'i med en sekvens Ali, som härrör från en mätning med referensobjektet. när dess centrumpunkt är förskjuten en bestämd sträcka i förhållande till sektorríngarnas centrum. (Det är även möjligt att ha lagrade upptagningar av referensobjektet ocentrerat i olika grad). För att spara kostnaden för ett komplett digitalt minne för en Tv-bild görs lämpligen denna beräkning av summorna A'í som förut í reell tid. Till dess följande bild genereras 20 msek. senare, förflyttas cirkelringfönstermönstret till en beräknad ny centrumpnnkt. som ligger nära objektets centrum- punkt genom s.k. skrollning eller rullning av hela fönster- matrisen i riktningar längs med och tvärs mot TV-rastrets L!! 10 15 20 25 30 35 8502342-2 ll linjer. dvs. i x- och y-led. Beräkningarna tillämpas på nytt på de nya summorna A"í i nästa del. som på nytt korreleras med referensdiagrammets Ai liksom tidigare svarar mot en referensmätning där objektets och fönstermönstrets centra sammanfaller. Om fortfarande det sinusliknande mönstret i det resulterande korrelationsdiagrammet överväger görs en extra interpolering för att beräkna ett närmare korrekt centrum- värde. Så snart centrumpunkten ligger ungefär rätt. kan rota- tíonen bestämmas såsom angivits ovan. Bilden på objektet ligger således stilla på bildskärmen under det att fönster- mönstret förflyttas.

Om en mycket exakt vinkel- och positionsbestämning krävs, kan någon detalj i bilden lägesbestämmas med hjälp av en uppsätt- ning sektorfönster (med små radier) skrollade till den beräk- nade centrumpunkten för denna detalj. Denna detaljs trans- laterade läge bestäms med den ovan beskrivna metoden att med successiv interpoleríng bestämma ett objekts centrumpunkt.

Detta senare förutsätter givetvis att operatören gjort mot- svarande inställning manuellt vid inläsning av referensdata.

På detta sätt ger högre precision och säkerhet en fördröjning på ett antal bildväxlingar i TV-kameran. vilket antal är högst fyra och lägst en bildväxlingstíd (20 msek.) beroende på hur stor translationen av objektet varit. eller hur stor precision i mätningen som krävs.

Uppsättningarna av cirkelringsektorer kan genereras på följan- de sätt. De billiga grafiska kretsar som kommer till använd- ning i anordningen laddas med sina fönsterdefinitioner via mikroprocessorn 8 och dess minne. överföringen av fönster- mönstret är icke så snabbt att ett större antal fönster kan överföras på 20 msek.. vilket är önskvärt här. En förflyttning av typ skrollning lämpar sig däremot väl att göra från bild till bild. Ett effektivt sätt att generera sektorfönstren är att bygga upp fönstren med hjälp av ett större antal intilliggande cirkelringar (se fig. 5), vilka alla är uppdela- de med samma radiella snitt. Härigenom uppstår ett slags polärt rutmönster. Ett sådant mönster kan via ett PROM ingå 10 15 20 25 30 35 85Ü2342=2 12 som standardmatris i anordningen. Operatörens uppgift vid anpassning av anordningen till ett nytt referensobjekt blir då att ange vilka cirkelringar, som skall utnyttjas vid exempel- vis bakgrundsmätning, mätning av belysning, mätning av trans- lation och mätning av rotation liksom även precisionsmätning som sista moment i ett komplext fall.

Det är också möjligt att i fönsterminnet 6 na tvâ olika upp- sättningar av fönstermönster lagrade i PROM. av vilka ett är utformat såsom visas i fig. 5 eller i fig. 2 och det andra är utformat som ett vanligt rutmönster. Det andra fönstermönetret kan då användas för att undersöka objektets translation. Dvs. objektets tyngdpunkt beräknas med hjälp av en annan x/y~opera- tor i form av strimlor i x- respektive y-led som en approxima~ tion av Ax och Ay som ingår den matematiska definitionen av tyngdpunkt. Beräkning av tyngdpunkt utförs lämpligen med hjälp av beräkningar på tvâ successiva bilder eller med två parallellarbetande sígnalprocessorer, där man i den ena beräk- nar x-strímlornas summor via ett PROM med x-strimmefönster och i den andra via ett PROM med y-strimmefönster. Fönstren kan nämligen ej överlappa varandra. växlingen till tyngdpunkts~ beräkning, dvs. beräkning av mätobjektets translaterade läge, sker följaktligen genom växling från PROM med det tårtbits- formade cirkelringsmönstret till användning av x-strimlor och därefter av y-strimlor. Först därefter sker växling tillbaka till FROM med “tärtbits"-mönstret, vilket placeras centrerat omkring objektet och objektets vridning i förhållande till referensobjektet indikeras på det sätt. som beskrivits tidigare.

Emellertid är det en fördel. om man kan använda ett och samma fönstermönster både för att undersöka var ohjektets "tyngd- punkt" befinner sig i TV-bilden och för att undersöka mät- objektets vridning i förhållande till referensobjektet, på grund av att i praktiken de olika fönstermönstren i så fall måste finnas lagrade i separata PROM, och en överföring av innehållet i det ägnade av dessa till en speciell minnesarea måste ske före varje bildbehandling med detta fönsterminne. 15 20 25 30 8502342-2 13 överföring av minnesinnehåll tar tid, speciellt om systemet skall hållas billigt. Den blir därför svår att hinna med under en bildväxling hos en TV-kamera. vilket är önskvärt.

I fig. 7 visas ett blockschema på en utföringsform av en krets. som använder det i fig. 5 visade fönstermönstret för att mera direkt än vad som ovan beskrivits indikera både translation och rotation hos mätobjektet i förhållande till referensobjektet. för vilken ju en tidigare upptagning har gjorts och lagrats. fig. 1. adderaren 10. men utformad på ett annat sätt.

I kretsen i fig. 7 visas också den enhet i som innefattar fönsterminnet 6, summaminnet 9 och Videosignalen från TV-kameran. eventuellt behandlad för bort- tagning av signaldelar, som tillhör element i den stationära bakgrunden. matas till en analog/digital-omvandlare 20 för att på i och för sig känt sätt med lämplig samplingsfrekvens om- vandla den inkommande analoga videosignalen till en sekvens av digitala signaler, t.ex. sexbitssignaler. Vilka uppträder på en parallellutgång på omvandlaren 20 kopplad till ingången på en adderare 22. motsvarande adderaren 10 i fíg. 1.

Eftersom en bild av mätobjektet skall visas på en bildskärm 23. matas utsignalen från analog/digital-omvandlaren 20 till en krets 24. som utför en digital/analog-omvandling av signalen från enheten 20 före överföring till bildskärmen 23.

På skärmen 23 skall också det använda fönstermönstret visas.

Digita1/analog-omvandlaren 24 har därför en andra ingång. till vilken matas en signal representerande fönstermönstret med aktuell placering i bilden för att digitalt adderas till sig- nalen från omvandlaren 20 före digital/analog-omvandlingen.

För att icke bilden av fönstermönstret skall bli alltför fram» trädande fungerar kretsen 24 så att den möjliggör att enstaka pixels kan återges med upp till 10% förhöjd intensitet på skärmen 23. vid referensmätningen på ett referensobjekt visas hela fönstermönstret med alla sina ringar i olika gråton. och 10 15 20 25 30 35 8502542-2 14 operatören väljer då via datorn 25 de ringar. som apparaten skall arbeta med. vid varje efterföljande mätförlopp på ett mätobjekt läggs signaler. som markerar de valda ringarna på omvandlarens 24 andra ingång och så att de olika sektorerna markeras, t.ex. genom att varannan sektor är mörkare och var- annan ljusare.

En grafíkkontrollkrets 26 styr dels ett fönsterminne 27 på en första adressbuss. så att den erhåller en adressignal. som anger koordinaterna på bildskärmen men transformerade så att origo ligger i det aktuella centrumet för íönstermönstret i bilden. Varje fönster i fönsterminnet 27 har sitt eget nummer, t.ex. nummer l-256 om det i fig. 5 visade fönstermönstret används. Genom styrning från grafíkkontrollkretsen 26 matas utsignalen från fönsterminnet 27 i en av två parallella grenar till adderar- och digital/analog-omvandlaren 24 för att gra- fiskt generera en bild på bíldskärmen, som kan betraktas som överlagrad den inkommande mätsoenen från TV-kameran.

För varje pixel inom fönstermönstret utmatas således ett fönsternummer representerande det fönster píxlet befinner sig inom. vilket nummer matas som adress till ett fönsterresultat- minne 28. motsvarande summaminnet 9 i fig. l. Genom att på detta vis låta fönsternumret blir adress till ytterligare ett minne 28 kommer en viss minnesposition att tas fram. när TV-kameran avsöker bildpunkterna inom motsvarande fönster.

Denna metod att låta data i fönsterminnet 27 generera adresser till fönsterresultatminnet 28 möjliggör många mätfönster med valfritt individuellt utseende och med signalbehandlin i realtid. dvs. samtidigt med att TV-kameran genererar sin vídeosígnal. Detta innebär att behandlíngstiden blir kort och att inget separat videominne fordras.

Databussen från fönsterresultatminnet 28 är kopplad till adderaren 22. som mottar det ackumulerade värdet R i den av fönsterminnet 27 adresserade minnescellen. adderar det med det värde V, som matas till adderarens andra ingång och lagrar det nya värdet på R såsom ett nytt ackumulerat värde i samma 10 15 20 25 30 35 8502542-2 15 minnescell i minnet 28. Detta styrs under olika sekvenser av datorn 25. De separata styrledningarna för sekventiell styr- ning mellan datorn 25 och de olika i kretsen ingående enheter- na visas icke i figuren för åskâdlighets skull.

När ett nytt mätobjekt har förts på plats för mätning framför TV-kameran, skall dess translaterade läge i förhållande till referensobjektet först mätas.

Detta kan ske på något av de sätt, som beskrivits tidigare. eller enligt den utföringsform, som beskrivs nedan. Fíg. 7 blir den samma vilken ntföringsform för inställning av trans- lation man än väljer.

Datorn 25 indikerar för grafikkontrollkretsen via en ledning 29 vilken mod anordningen arbetar i, dvs. om objektets vrid- ning eller dess translation i y- eller x-led skall undersökas. vid indikering av translation i y-led adresserar grafik- kontrollkretsen 26 så att transformationen av fönstermönstret relaterade till TV-bilden hålls stilla i y-led men flyttas löpande över skärmen i x-led på sådant sätt att fönster- mönstrets centrum i x-led för varje avkänt pixel befinner sig approximativt direkt vid en vertikalinje genom det just avsökta pixlet. Detta syns naturligtvis icke på TV-bilden eftersom mönsterförflyttningen sker i takt med elektron- strålens gång över en bildlinje. På TV-skärmen ser man ett brett. ljust. horisontellt band. Genom denna löpande förflytt- ning i x-led kommer enbart fönster i fönsterresultatminnet 28, vilka befinner sig nära vertikalt, dvs. något till vänster eller till höger om en eventuellt helt vertikal gränslinje. i fönstermönstret att ha ackumulerade värden inskrivna efter en bildupptagning. Därefter utföres en beräkning liknande “tyngd- punktsberäkning" enbart på de celler i fönsterresultatminnet 23, som svarar mot den approximativt vertikala. radiella rad av celler i fönstermönstret och där information har blivit inskriven och ackumulerad, avvikelsen i y-led i förhållande till referensläget beräknas och lagras och fönstermönstret rullas (skrollas) i y-led till det beräknade läget. 8592342-2 16 Under påföljande bílêupptagníng hålls transformationen av fönstermönstret stilla i x-leä men flyttas löpande relaterat till TV-skärmen í y-led på analogt sätt som beskrivits ovan.

Ackumuleraäe värden lagras í de celler i fönsterresultatmínnet 23. som svarar mot en nära horisontell. radíell rad av fönster í fönstermönstret och beräkning av avvikelse í x-led utföres och fönstermönstret rullas i x-led.

Många modifieringar är möjliga inom ramen för uppfinningen.

Claims (7)

1. 0 15 20 25 30 35 8502342-2 17 Patentkrav l. Bildbenandlingsanordning för att läges- och orienteringe- bestämma ett objekt med en utformning. som är bestämd åt- minstone bland ett begränsat antal former. med hjälp av en analog/digital~behandlad vídeosignal erhållen från en TV-kamera fast inriktad mot den plats. där objektet är placer- bart i och för läges- och orienteringsbestämning. k ä n n e - t e c k n a d av ett fönsterminne (6: 27). i vilket är inskrivet ett flertal i förväg valda fönster med i förväg bestämda utformningar. vart och ett täckande en del av den från TV~kameran erhållna bilden. ett fönsterresultatminne (9: 28) försett med åtminstone en minnescell för varje fönster. vilket minne är adresserbart från fönsterminnet, en additionskrets (10: 22). som erhåller en digital signal baserad på Tv~kamerans insignal på en första ingång och inne- hållet i den minnescell i fönsterresultatminnet (9: 28). som hör till det fönster, som omfattar aktuella bildpunkten i sig- nalen frân TV-kameran. på en andra ingång. och som efter adde- ríng är anordnad att lagra resultatet i samma minnescell i fönsterresultatminnet vars innehåll fanns på den andra in- gången. en jämförelseanordning (8: 25). som efter varje bildupptagning av TV~kameran jämför en uppsättning värden i valda celler i fönsterresultatminnet med en uppsättning värden upptagna på ett referensobjekt med helt bestämt läge och orientering och med ledning av resultatet av jämförelsen bestämmer åtminstone en parameter per bildupptagning för skillnad i translaterande placering eller vridning för objektet.

2. Bildbehandlingsanordníng enligt krav l. k ä n n e t e c k - n a d av att under minst en första bildupptagning objektets läge i x- och y~led i förhållande till referensobjektet är anordnad att bestämmas av jämförelseanordningen (8: 25), som med ledning av resultatet av denna bestämning är anordnad att ändra fönsterplacerlngen av hela mönstret av fönetor på den från TV-kameran erhållna bilden så att fönstermönstret är 10 15 20 25 30 35 8502542-2 18 placerat lika i förhållande till objektets centrum som det var placerat i förhållande till referensobjektets centrum vid referensupptagningen, och att objektets vridning i förhållande till referensobjektet är anordnad att utrönas av resultatet av minst en bildupptagning efter fönstermönsterplaceringens ändring.

3. Bildbehandlíngsanordning enligt krav l eller 2. k ä n n e - t e c k n a d av att fönstermönstret är vridsymmetriskt.

4. Bildbehandlingsanordning enligt krav 3. K ä n n e t e c K - n a d av att fönstren är innefattade inom en cirkel. kallad fönstercírkeln, som är indelad i sektorer. och att varje fönster utgörs av en delcirkelring med samma centrum som fönstercirkeln inom en av sektorerna.

5. Bildbenandlingsanordning enligt krav 4. k ä n n e t e c K - n a d av att jämförelseanordningen för att bestämma objektets vridning jämför en sekvens av värden erhållen för en ring inom fönstermönstret med vald inre och yttre diameter upptaget i sekvens över cirkelsektorerna för objektet med en sekvens av värden erhållen under samma betingelser för referensobjektet och bestämmer den förskjutning som måste göras mellan de båda sekvenserna av värden för att de skall vara väsentligen like.

6. Bildbenandlingsanordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att för att utröna den transla- terande placeringen av mätobjektets centrum minst tvâ upptag- ningar av referensobjektet finns lagrade. av vilka en är upp~ tagen med referensobjektet centrerat i förhållande till fönstermönstret och resten är upptagna med referensobjektet ocentrerat i olika grad i förhållande till referensobjektet. samt att jämförelseanordningen är anordnad att efter minst en bildupptagníng i början av en läges- och orienteringsbestäm- ning jämföra mellan uppsättningen av värden vid den aktuella upptagningen av mätobjektet och var och en av uppsättningen värden vid upptagningen av referensobjektet för att finna graden av ocentrering och därigenom mätobjektets förskjutning 10 15 8502342-2 19 av centrum i förhållande till referensobjektet.

7. Bildbehandlingsanordning enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d av att för att utröna den translate- rade placeringen av mätobjektets centrum i endera av de tvâ kartesiska koordinater, som TV-bilden kan uppdelas i, är fönsterminnet anordnat att adresseras så att nämnda ena koordinat har samma koordinattransform under hela bilduppteck- ningen men så att den andra koordinaten har en ändrande koordinattransform. som följer med det aktuella värdet på koordínaten under bíldupptagningen. och jämförelseanordningen (27) utför en beräkning i analogi med tyngdpunktsberäkning av värden i fönsterresultatminnet (28) lagrade i celler svarande mot fönster placerade approximativt i samma riktning som nämnda koordinat (fíg. 7).