SU1325539A1 - Устройство дл селекции и счета объектов,расположенных беспор дочно - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к телевизион- но-вычислительной автоматике и -может быть использовано дл  автоматического анализа изображений объектов, наход щихс  в поле зрени  телевизионного датчика, в частности дл  автоматизации счета и измерени  размеров объектов, например кров ных телец, деталей на конвейере, клеток ткани, дл  анализа чистоты жидкостей, распределени  объектов по размерным градаци м и т. д. Целью изобретени   вл етс  повышение точности устройства. Устройство содержит датчик 1, блок 2 квантовани , элемент 3 задержки, блок 4 выделени  характерных точек видеосигнала, блок 5 селекции видеосигнала, формирователь 6 команд , программно-временной блок 7, блок 8 микропрограммного управлени , задатчик 9 режимов работы, счетчик 10, блок II вывода , блок 12 оперативной пам ти, арифметический блок 13 и блок 14 управл ющей пам ти. 2 з.п. ф-лы. 4 ил. (О 00 1чЭ сл ел 00 ;о

Description

Изобретение относитс  к телевизионно- вычислительной автоматике и может быть использовано дл  автоматического анализа изображений объектов, наход щихс  в ноле зрени  телевизионного датчика, в частности дл  автоматизации счета и измерени  размеров объектов, нанример кров ных телец, деталей на конвейере, клеток ткани, анализа чистоты жидкостей, распределени  объектов по размерным градаци м и т. д.

Цель изобретени  - повышение точности устройства.

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг. 2- - участок телевизионного растра с трем  объектами; на фиг. 3 - структурна  схема задатчика режимов работы; на фиг. 4 - структурна  схема формировани  команд.

Устройство содержит телевизионный датчик 1, блок 2 квантовани , элемент 3 задержки, блок 4 выделени  характерных точек видеосигнала, блок 5 селекции видеосигнала , формирователь 6 команд, программно-временной блок 7, блок 8 микропрограммного управлени , задатчик 9 режимов работы, счетчик 10, блок 11 вывода, блок 12 оперативной пам ти, арифметический блок 13, блок 14 управл ющей пам ти.

Блок-схема задатчика 9 режимов работы содержит первый Р-триггер 15, элементы И 16 и 17, первый D-триггер 18, второй Р-триггер 19, второй D-триггер 20, элементы И 21 и 22. Третий управл ющий вход задатчика 9 соответствует входу 23 первый управл ющий входу 24. На вход 25 поступает сигнал «Нуск, на вход 26 - «Сброс. Второй управл ющий вход задатчика 9 соответствует входу 27. Выходы 28- 31 соответствуют выходу задатчика 9.

Блок-схема формировател  6 команды содержит элементы И 32-44, триггер (делитель на 2) 45, формирователь 46 переднего и заднего фронтов строчного синхроимпульса , шифратор 47, элементы ИЛИ 48 и 49. Входы 50-53 соответствуют информационному , 54 и 55 - первому управл ющему , 56-59 - второму управл ющему, вход 60 - третьему управл ющему входам блока 6. Выход 61 соответствует информационному , выход 62 - второму управл ю- ще.му, 63 - первому yпpaвv  ющeмy выходам блока 6.

Блок 4 выделени  характерных точек видеосигнала служит дл  формировани  следующих сигналов: XI - сигналы задних фронтов первых хорд (пересечений объектов), Х2 - сигналы передних фронтов импульсов совпадени  сигналов текущей строки и задержанных хорд, ХЗ - сигналы задних фронтов дизъюнкции текущей и задержанной хорд, Х4 - сигналы задержанных хорд при объединении верхних ответвлений объектов.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

На фиг. 2 показан участок растра, включающий в себ  три объекта разной формы, пересекаемый строками. Показаны также хорды (утолщенными лини ми), номера хорд и местоположение сигналов XI-Х4. Сигналы XI-Х4 по длительности равны и всегда посто нны. Это достигаетс  прив зкой к тактовым импульсам, подаваемым на управл ющий вход блока 5 с программно-временного блока 7.

Блок 8 микропрограммного управлени  предназначен дл  определени  последовательности микрокоманд, выбираемых из блока 14 управл ющей пам ти, и анализа сигналов переноса из арифметического блока 13 дл  прин ти  решени  о переходах в микропрограмме.

Задатчик 9 режимов работы предназначен дл  выработки управл ющих сигналов: режим исходного состо ни  - (когда система находитс  в режиме ожидани ), режим записи, режим обработки информации и режим селекции. Необходимость указанных режимов вызвана тем, что принцип работы устройства основан на записи в блок 12 оперативной пам ти 12 сжатой информации о видеосигнале, но достаточной дл  выделени  любого объекта любой сложности из совокупности объектов: определение признаков объекта, подлежащего селекции , селекци  данного объекта, определение признаков следующего объекта и т. д. Признаками объекта служат номера начал ответвлений .

Формирователь 6 команд служит дл  выработки адреса первых микрокоманд следующих подпрограмм, «зашитых в блоке 14 управл ющей пам ти: в режиме исходного состо ни  - подпрограмма обнулени  блока 12 оперативной пам ти, в режиме записи - присвоение каждому ответвлению объектов своего номера и передача этого номера от хорды к хорде, а по Х4 запись в блок 12 пар св зных номеров. В соответствии с приведенным на фиг. 2 участком растра с трем  объектами в конце режима записи в блоке 12 будут записаны следующие пары чисел 1-2, 5-6, 1-4, 1-3, 7-1, 7-8, 10-7.

В режиме обработки информации по найденным св зным парам путем поиска одинаковых номеров, вход щих в состав разных пар, определ ютс  номера всех верхних ответвлений (св зных частей) очередного объекта, подлежащего измерению. В режиме «селекци  по найденным номерам выполн етс  подпрограмма формировани  импульсов запуска селекции видеосигнала каждого очередного объекта, подлежащего анализу.

Блок 14 управл ющей пам ти предназначен дл  хранени  и выдачи в каждый момент времени новой микрокоманды. Адрес новой микрокоманды определ ет блок 8.

Кажда  микрокоманда содержит поле адреса новой микропрограммы, пол  управлени  посто нными признаками микрофункций , по одному разр ду используетс  дл  разрешени  выбора адреса блока 12 пам ти и вывода информации на него, записи или считывани  в блок 12, выработки признака селекции дл  блока 4.

Арифметический блок 13 включает в себ  (не показаны) сверхоперативное запоминающее устройство, состо щее из дев ти регистров, аккумул тор, регистры адреса и данных, арифметико-логическое устройство , дешифратор микрофункций. Арифметический блок в зависимости от поступающего кода микрофункций производит арифметические действи , определ ет адрес блока 12 производит перепись из одного регистра в другой, запись в блок 12 или принимает с него информацию и т. п.

Программно-временной блок 7 предназначен дл  формировани  серии импульсов, которыми синхронизируетс  работа всего устройства.

Принцип действи  предлагаемого устройства заключаетс  в том, что в процессе сканировани  первого телевизионного кадра (режим записи) каждому из верхних ответвлений присваиваетс  свой номер. В ходе сканировани  этот номер передаетс  от хорды к хорде по критерию св зности. Когда на предыдущей строке имеетс  более одной хорды, св зной с текущей (объединение верхних ответвлений объекта), текущей хорде присваиваетс  номер первой по ходу сканировани  св зной хорды на предыдущей строке. Когда хорда на предыдущей строке  вл етс  св зной с двум  и более хордами на текущей строке (по вление нижних ответвлений объекта)., этим хордам присваиваетс  номер хорды предыдущей строки. Номера верхних ответвлений на каждой точке объединены (по Х4) и запоминаютс  в блоке 12.

В следующем кадре (режиме обработки информации) по номеру первого верхнего ответвлени , вход щего в состав очередного сложного объекта, подлежащего измерению , определ етс  второй номер пары (или вторые номера пар, если на один номер приходитс  несколько Х4, т. е. один номер входит в состав нескольких пар). По вы вленному второму номеру первой пары определ ютс  вторые номера, образующие с вторым номером первой пары другие пары, и т. д. до вы влени  всех номеров, св зных через пары чисел с первым номером первой пары.

Выделение числа однозначно соответствует номерам верхних ответвлений, образующих сложный объект, подлежащий селекции и измерению.

В процессе сканировани  изображений объектов в следующем кадре по каждому

р ду чисел, соответствующих номерам верхних ответвлений объекта, подлежащего селекции , выдел ют его с помощью селектора видеосигнала из множества объектов, наход щихс  в поле анализа, производ т измерение параметров объекта и переход т к определению номеров верхних ответвлений и селекции следующего объекта и так далее до выделени  последнего объекта в заданQ ном поле анализа.

Таким образом, на измерение параметров п объектов требуетс  один кадр на режим записи и п кадров на режимы определени  признаков объекта (обработки информации ) и селекции. С небольшими измене ни ми схемы задатчика режимов режим определени  признаков объекта можно производить за врем  образного хода кадровой развертки. Вопрос выбора времени выполнени  режима определени  признаков объек0 та зависит от сложности и количества анализируемых объектов и быстродействи  системы в целом.

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии задатчик 9 режимов выдает на блок 6 сигнал «Режима исходного состо ни , который разрещает прохождение каждого кадрового синхроимпульса через элемент И 42 на вход шифратора 47. Шифратор 47 на своем выходе

0 выдает код, соответствующий коду адреса микрокоманды программы обнулени  блока 12. Данный код поступает на вход команды блока 8, а с выхода элемента ИЛИ 49 поступает сигнал на вход управлени  адресом следующей микрокоманды блока 8.

5 При наличии сигнала управлени  адресом следующей микрокоманды блок 8 с приходом очередного синхроимпульса выдает на своем выходе адреса код адреса первой микрокоманды, «зашитый в блоке 14. С

выхода блока 14 выдаетс  код выбранной микрокоманды.

Первой микрокомандой должна быть микрокоманда обнулени , например, блока 13. В этом случае часть кода микрокоманды подаетс  на блок 13, часть на

5 вход блока 8, который сформирует код адреса следующей микрокоманды обнулени . Далее блок.8 формирует адрес микрокоманды , по которому производитс  запись в блок 12 по нулевому адресу. Так как в первой микрокоманде в блоке 12 записано «О,

0 произойдет обнуление нулевой  чейки бло- ,ка 12.

По команде записи произойдет обнуление  чеек блока 12. При переполнении регистров (не показаны) блока 12 с блока 13

г на блок 8 выдаетс  признак переполнени ,

по которому блок 8 сформирует переход

на микрокоманду окончани  программы.

С подачей оператором сигнала «Пуск

в задатчике 9 RS-триггер 19 установитс  в

«1 и на выход 30 будет выдаватьс  сигнал «Режим записи. По данному сигналу в формирователе 6 по каждому переднему фронту строчного синхроимпульса сформируетс  код адреса перЕюй микрокоманды подпрограммы записи в регистры (не показаны) блока 13.

При каждом пересечении объектов сканирующим лучом телевизионного датчика 1 на выходе блока 2 квантовани  по вл етс  сигнал логической единицы, поступающий на второй информационный вход блока 5, на первый вход которого поступает задержанный на период строки видеосигнал с блока 3 задержки.

Блок 5, как описано выше, формирует сигналы XI, Х2, ХЗ, и Х4, которые подаютс  на информационный вход формировател  6 команд, а сигналы XI « Х4 также на информационный вход счетчика 10. Блок 6 с приходом сигнала XI (первое пересечение объекта, ответвлени  объекта) в зависимости от состо ни  делител  45 на два (триггера четности строки) через элементы И 32 или 36 на выходе шифратора 47 формирует код адреса микропрограммы.

По сигналу ХЗ или по заднему фронту импульса формировател  6 суммирование импульсов производитс  на элементе ИЛИ 48, через элементы И 34 или 38 с выхода 55 формировател  6 команд выдаетс  код адреса первой микрокоманды.

По сигналу Х2 формирователь 6 команды на элементе И 33 (дл  нечетной строки) или элементе 37 (дл  четной строки) и шифраторе 47 формирует код адреса первой микрокоманды подпрограммы.

По сигналу Х4 блок 6 на элементах 35 или 39, шифраторе 47 сформирует код адреса , который блок 8, как и ранее выдаст на блок 14 управл ющей пам ти дл  выбора соответствующих микрокоманд.

Принцип записи пар чисел на примере участка растра фиг. 2 следующий.

На первой строке нет пересечений, поэтому будут выполн тьс  только подпрограммы по переднему и заднему фронтам импульсов блока 46. На второй строке есть пересечение и притом все три первые пересечени  ответвлений объекта, т. е. с блока 5 на блок 6 будут поступать последовательно сигналы XI. По первому XI в блок 13 за- пищетс  1, и затем в первые  чейки блока 12 запишетс  2 (так как четна  строка). По второму XI по адресу tiTopbix  чеек блока 12 запишетс  число 2 и по следующему XI - число 3.

На третьей строке по переднему фронту синхроимпульсов регистры блока 13 установ тс  в соответствующее состо ние, а по заднему фронту из первых  чеек блока 12 в R6 запишетс  число 1. По первому Х2 это число через аккумул тор (не показан)

запишетс  в первые  чейки блока 12 (нечетна  строка), благодар  чему номер, присвоенный ранее предыдущей хорде, передаетс  к св зной с ней текущей хорде,

от ХЗ первого ответвлени  из блока 12 запишетс  число 2 и т. д.

На п той строке по Х4 в блок 12 будет записано число 1, затем, как и по ХЗ или заднему фронту строчного синхроимпульса , будет считано число 2, а затем считано число 3. Таким образом, будет записана пара чисел, соответствующа  номерам верхних ответвлений объекта в точке их объединени . На фиг. 2 в соответствии с рассмотренным процессом указаны номера всех

хорд изображений объектов.

В конце кадра (полукадра при через- строчном разложении) в блоке 12 будет записано количество пар чисел, равное количеству сигналов Х4, т. е. количеству точек объединени  верхних ответвлений объектов . Дл  нашего примера (дл  объектов, изображенных на фиг. 2) будут записаны следующие пары чисел: 1 и 2, I и 4, 5 и 6, 1 и 3, 7 и 1, 7 и 8, 10 и 7.

Третий объект не имеет точек объединени  верхних ответвлений и поэтому номер его в блок 12 не записываетс . С приходом следующего кадрового синхроимпульса в блоке 9 D-триггер 18 установитс  в «1, выдава  тем самым на выход 28 сигнал «Режим обработки информации. Выдача сигнала «Режим записи на выход 30 прекращаетс  и значение счетчика (по заднему фронту сигнала «Режим записи) выдаетс  на блок 11.

С приходом сигнала «Режим обработки информации на формирователь 6 команд с шифратора 47 выдаетс  через блок 8 на блок 14 код адреса первой микрокоманды программы определени  признаков объекта , подлежащего селекции и измерению, а

также номер ответвлени  следующего объекта . На щифратор 47 при этом подаетс  импульс через элемент И 40.

С приходом следующего кадрового синхроимпульса на задатчик 9 (полпервому

управл ющему входу) D-триггер 18 (фиг. 3) установитс  в «О, а D-триггер 20 в единичное состо ние и на выход 29 выдаетс  сигнал «Режим селекции, который подаетс  на вход 59 блока 6 (фиг. 4). С выхода элемента И 41 через шифратор 47 на выход 61

выдаетс  код адреса первой микрокоманды подгруппы селекции и счета объекта.

В процессе сканировани  изображений объектов с блока 5 на блок 6 подаютс  сигналы XI (призна1ш первого пересечени  сканирующим лучом изображений объектов),

по каждому из которых с шифратора 47 снимаетс  код .адреса микрокоманды сложени  одного из регистров. В результате блок 8 сформирует код адреса, по которому блок 14

пам ти выдаст код микрокоманды считывани  очередного числа.

Дл  примера в случае селекции первого объекта на фиг. 2 импульсы селекции формируютс  дл  верхних ответвлений, имеющих номера 1, 2, 3, 4, 7, 8 и 10. Поступа  на управл ющий вход блока 4, эти импульсы запускают процесс селекции в блоке 4 всех хорд, св занных (по известному критерию перекрыти  текущих и задержанных на период строки хорд) с начальными хордами , имеющими перечисленные выше номера .

Таким образом, (фиг. 2), в данном кадре осуществл етс  селекци  всех хорд, принадлежащих только первому объекту, включа  нижние его ответвлени .

Видеосигнал от селектированных хорд поступает на первый информационный вход блока 11, где производитс  регистраци  (индикаци ) геометрических параметров каждого объекта.

С приходом следующего кадрового синхроимпульса D-триггер 18 (фиг. 3) устанавливаетс  в «1, а D-триггер 20 - в «О. В результате сигнал «Режим селекции снимаетс  и задним фронтом его показание счетчика 10 уменьщаетс  на «1. Если его состо ние не становитс  равным «О, формирователь 9 выдает на блок 6 сигнал «Режим определени  признаков. Блок 6 формирует код адреса первой микрокоманды программы определени  признаков объекта , подлежащего селекции и измерению, а также номер ответвлени  следующего объект- та.

Устройство ь соответствии с описанным выще принципом работы обеспечивает по номеру, который хранитс  в блоке 13, определение всех номеров ответвлений следующего объекта, производит ранжировку р да чисел, соответствующих номерам ответвлений объекта, подлежащего селекции, переписывает полученный р д в общий р д номеров ответвлений выделенных объектов, производит ранжировку общего р да, определ ет номер ответвлени  следующего объекта.

Дл  примера по фиг. 2 после селекции третьего объекта счетчик 10 устанавливаетс  в «О на управл ющем выходе сформируетс  импульс, которым через элемент И 17 блока 9 (фиг. 3) триггеры 19 и 15 установ тс  в исходное состо ние, а они, в свою очередь, запрет т выработку любого из режимов, кроме режима «Исходное состо ние , работа устройства в котором описана выще.

Использование блока селекции видеосигнала , задатчика режимов работы, формировател  команд, блока микропрограммного управлени , арифметического блока и блока управл ющей пам ти позвол ет увеличить точность счета и селекции сложных фигур, а также расширить функциональные возможности устройства за счет возможности детального анализа изображени  объектов, использовани  устройства дл  технологического контрол  изготовл емой продукции .

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   . Устройство дл  селекции и счета объектов, расположенных беспор дочно, содержащее телевизионный датчик, выход

   которого соединен со входом блока квантовани , выход которого непосредственно и через элемент задержки подключен соответственно к первому и второму входам блока выделени  характерных точек видео0 сигнала, выход которого соединен с первым входом счетчика, блок оперативной пам ти, программно-временной блок, первый выход которого подключен к третьему входу блока выделени  характерных точек видеосигнала , и блок вывода, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности устройства, в него введены блок селекции видеосигнала , задатчик режимов работы, формирователь команд, блок микропрограммного управлени , арифметический блок и блок

   0 управл ющей пам ти, второй выход телевизионного датчика подключен к первому входу задатчика режимов работы программно-временного блока и к первому управл ющему входу формировател  команд, второй управл ющий вход которого объединен с

   5 вторым входом счетчика и с первым входом блока вывода и подключен к выходу задатчика режимов работы, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика, второй выход которого подключен к второму

   5

   0

   входу блока вывода, третий вход которого

   соединен с выходом блока селекции видеосигнала , первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам элемента задержки и блока квантовани , выход блока выделени  характерных точек

   5 соединен с информационным входом формировател  команд, первый управл ющий выход которого подключен к третьему входу задатчика режимов работы, а вход синхронизации - к первому выходу программно- временного блока, который соединен с вхо0 дом синхронизации блока микропрограммного управлени , установочный и адресные входы которого подключены соответственно к информационному и второму управл ющему выходам формировател  команд, ад ресный выход блока микропрограммного управлени  соединен с первым входом блока управл ющей пам ти, первые и вторые выходы которого подключены соответственно к первому и второму управл ющим входам блока микропрограммного управлени , четвертый управл ющий вход и информационный выход которого соединены соответственно с первыми входом и выходом арифметического блока, вторЪй вход которого подключен к третьему выходу блока управл ющей пам ти, четвертый, п тый и шестой выходы которого соединены соответственно с третьим, четвертым и п тым входами арифметического блока, шестой вход которого подключен к первому выходу программно-временного блока, седьмой и восьмой выходы блока управл ющей пам ти соединены соответственно с первым управл ющим входом блока селекции видеосигнала и с первым входом оперативного блока пам ти , второй и третий входы которого подключены к одноименным выходам арифметического блока, а выход - к седьмому входу арифметического блока.
2. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что задатчик режимов работы содержит элементы И, D-триггеры и RS-тригге- ры, первые входы D-триггеров и первого элемента И  вл ютс  первым входом задат- чика режимов работы, первый вход второго элемента И  вл етс  вторым входом задат- чика режимов работы, выход второго элемента И соединен с первыми входами RS-триггеров, второй вход первого из которых  вл етс  третьим входом задатчика режимов работы, выход первого элемента И подключен к второму входу второго RS-триг- гера, выходы которого соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И, второй вход последнего из которых подключен к первому выходу первого RS-триггера, второй выход которого соединен с вторыми входами D-триггеров, первый выход первого из которых подключен к третьему входу второго D-триггера, а второй выход - к второму входу третьего элемента И, третий вход которого соединен с первым выходом второго D-триггера, выходы третьего и четвертого элементов И и первый выход первого р-триггера и второй выход второго D-триггера  вл ютс  выходом задатчика режимов работы.
3. 3. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что формирователь команд содержит с

   первого по тринадцатый элементы И, элементы ИЛИ, шифратор, триггер и формирователь переднего и заднего фронтов строчного синхроимпульса, первый и второй выходы которого подключены соответственно к пер0 вому входу двенадцатого элемента И и к первому входу первого элемента ИЛИ, первый и второй выходы триггера подключены соответственно к первому входу с первого по четвертый элемент Ник первому входу с п того по восьмой элементы И, выходы

   всех элементов И соединены с соответствующими входами дешифратора, выходы которого  вл ютс  информационными выходами формировател  команд и подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход две0 надцатого элемента И  вл етс  первым управл ющим выходом формировател  команд выход второго элемента ИЛИ - вторым управл ющим выходом формировател  команд , первый вход формировател  перед- него и заднего фронтов строчных синхроимпульсов  вл ютс  входом синхронизации блока формировани  команд, второй вход переднего и заднего фронтов формировател  строчных синхроимпульсов, вход триггера и первые входы дев того, дес того и

   0 одиннадцатого элементов И объединены и  вл ютс  первым управл ющим входом блока формировани  команд, первый вход тринадцатого элемента И и вторые входы остальных элементов И объединены и  вл ютс  вторым управл ющим входом бло5 ка формировани  команд, выход первого элемента ИЛИ подключен к третьим входам третьего и седьмого элементов И, вторые входы первого элемента ИЛИ и тринадцатого элемента И и третьи входы пер« вого, второго, четвертого, п того, щестого и восьмого элементов И объединены и  вл ютс  информационным входом блока формировани  команд.

   8,

   фцг.2

   Фиг.д

   ФигМ