SU1462373A1 - Устройство дл выделени изображений подвижных объектов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автома-, тике, в частности к устройствам дл  выделени  изображений подвижных объектов. Цель изобретени  состоит в повьш1ении надежности выделени  изображений подвижных объектов. Пот ставленна  цель достигаетс  путем смещени  исходного изображени  на заданное число элементов влево и вправо вдоль строки и на заданное число строк вверх и вниз по кадру, что обеспечиваетс  введением сумматоров , вычитателей, формировател  кодов смещени , коммутатора, второго блока пам ти, элементов И и ИЛИ. 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к автомати- ке и вычислительной технике, в частности к устройствам дл  вьщелени  изображений подвижных объектов.

Цель изобретени  - повышение надежности выделени  изображений под-. . вижных объектов.

На. фиг.1 изображена структурна  схема устройства; на фиг.2 - структурна  схема датчика видеосигнала; на фиг.З - структурна  схема формировател  управл ющих сигналов; на фиг.4 - структурна  схема вычислительного устройства блока фильтрации; на фиг.5 - структурна  схема формировател  порога.

Устройство (фиг.1) содержит датчик 1 видеосигнала, формирователь 2 управл ющих сигналов, счетчик 3, первый сумматор 4, первый вычитатель 5, второй сумматор 6, второй вычитатель 7, формирователь 8 кодов (задатчик

сигналов смещени ), блок 9 фильтрации , формирователь 10 порога, первьй блок 11 пам ти, коммутатор 12, блок 13 вычитани , второй блок 14 пам ти, элемент И 15, блок 16 сравнени  и элемент ИЛИ 17. На фиг.1 также показан блок 18 регистрации. ,

Датчик 1 видеосигнала (фиг.2) образуют камера 19, аналого-цифровой преобразователь 20 и генератор 21. Первый выход камеры 19 подключен к входу генератора 21 и  вл етс  строчным синхронизирующим выходом датчика 1. Второй выход камеры 19 подключен к первому входу преобразовател  20, а третий выход  вл етс  кадровым синхронизирующим выходом датчика 1. Вы-. ход генератора 21 подключен к второму . входу преобразовател  20 и  вл етс  тактовым выходом датчика 1, выходом видеосигнала которого  вл етс  . выход преобразовател  20.

й

о

N9

ICA9 «Ч СО

1462373

Формирователь 2 управл ющих сигна-ССИ) и тактовые импульсы (ТИ) Форлов (фиг.З) включает элемент 22 за-мирователь 10 вырабатывает переменньй

держки, элемент НЕ 23, элемент И-НЕпороговый сигнал, мен ющейс  в ходе

24, элемент 25 задержки, счетчик 26развертки в зависимости от изменени 

строк, триггер 27. элемент НЕ 28,5 градиента  ркости в окрестноссчетчик 29 элементов строки, элементти каждого анализируемого элемента

И НЬ 30 элемент Ш1И 3 элементыизображени . При этом формирователь

И 32 и 33. элемент НЕ 34 элемент40 вычисл ет значени  изменений  рИ 35. элементы НЕ 36 и 37, элементы, кости при переходе от элемента к

И 38-41. триггеры 42 и 43 элементэлементу. Полученные значени  модул 

И 44. элементы ШШ 45 и 46.градиента усредн ютс  внутри окрестФормирователь 8 кодов, пред назна-ности либо находитс  их максимум. Вычённьш дл  задани  сигналов смещени .численньй таким образом пороговьй

реализован с помощью двух групп пе-, уровень на простых равномерных фонах

: реключателей. число которых в кавдойпонижаетс , а на сложньпс по структуj группе, например, четыре при макси-ре фонах (контуры, текстуры) noLJмальном смещении исходного изображе-етс . Дп  вьщелени  изoбpLeни 

i ни  на 15 элементов по строке и пообъекта по отношению к фону и исклю кадру. На первые объединенные входы 0 чени  вли ни  выбросов  ркости а; переключателей подаетс  сигнал . порогового сигнала ограничены

гическои единицы, на вторые объеди-по минимуму и по максимуму. Ограничиi ненные входы - сигнал логическогонающие сигналы  вл ютс  тренн

i т,° о .сигналами формировател  и задаютс 

: Блок 9 фипьтрации состоит из25 исход  из априорных сведений об изобдвух вычислительнь,х устройств, вторыеражении и фоне/ Формироват ь 2 в т2и кадровые синхронизирующие входычение каждого телевизионного кадра

которьпс Объединены и  вл ютс  одно-производит стробирование послед ваименными входами блока 9, первый и ,тельности ТИ с целью ограничени  зотретии входы которого  вл ютс  первы-зо нь вьщелени  элементов изображени 

ми входами соответственно первогоподвижного объекта. Кроме того, в

и второго вычислительньпс устройств,„ем из стробированной поспедов ат ьПервое и второе вычислительные устрой-ности ТИ формируютс  вспомогате ства реализова ш аналогично. Каждое«,,е сигналы, обеспечивающие реж

вычислительное устройство ,(фйг,4)записи и считывани  блоков П и U.

содержит программируемое запоминаю- сигнал разрешени  и противофазные

щее устройство 47 формирователь 48сигналы записи-считывани  дл  первой

за епж: элементы 50-53и второй групп запоминаюпщх устройс

--«- 54. ре-СЗУ) блоков 11 и 14. Использование

топ Г8 °ПГ ° пР°™вофазш;.с сигналов записи-счи™бГи эАе ГбТз д:й;и ™ « «- - -«- ™«

Формирователь ,S вкачаетiL ::: ; 1Г

-:s,..

-,S- Lra::.T:- ит.

Lc::-:r ва Г78 код; -ДР Функци  ЗУ мен етс . Формироv ,-i ватель 2 формирует также сигнал

раз1м Работает следующим об-управлени  коммутатором 12. благодат ,р  которому в каждом кадре запись

В процессе сканировани  изображе.вс в блок 14 прои ходиГв одну групни  с соответствующих выходов датчикапу ЗУ по смещенным адресам, а считы1 с пр молинейной прогрессивной раз-вание из другой группы ЗУ - по адреверткои поступают параллельный, дно,- :сам, поступающим без смещени  непоичныи код видеосигнала (ВСО, кадро-средственно с выхода двоичного счет-

вые и строчные синхроимпульсы (КСИ 3, Така  адресаци  групп ЗУ

позвол ет блоку 14 одновременно записывать и считывать сигналы смещённых изображений.

Счетчик 3 подсчитывает число ТИ внутри зоны стробировани , в каждом телевизионном кадре и сбрасьшаетс  : с приходом очередного КСИ. Сигнал иа выходе счетчика 3 определ ет положение элемента разложени  внутри строба по строке и по кадру,.поэтому, изменив этот сигнал, можно записать изображение объекта наблюдени  со смещением, т.е. выше, ниже, левее или правее. Дл  записи в блок 14 смещенных изображений сигнал с выхода счетчика 3 суммируетс  с сигналами , вырабатываемыми задатчиком 8 сигналов смещени , с помощью сумматоров 4 и 6 и вычитателей 5 и 7. Код, поступающий с первого выхода за датчика 8 HJI вторые входы сумматора 4 и вычитател  5, приводит к смеще- ни м изображени  на одинаковое число растровых элементов влево и вправо-, Код, поступающий со второго выхода задатчика 8 на входы вторых сумматора 6 и вычитател  7, приводит к смещени м изображени  на одинаковое число строк вверх и вниз. Значени  сигналов смещени  определ ютс  информацией о предлагаемых перемещени х изображени  объекта вдоль и .поперек строк. Смещенные значени  адресов через коммутатор 12 поступают на первую или вторую (в следующем кадре) группу ЗУ блока 14. Такой режим работы коммута- тора 12 обеспечиваетс  тем, что селекторы 12 также разбиты на две группы, причем в первой группе селекторов адресный выход счетчика 3 подключен к первым информационным входам селекторов , а во второй группе - к вторым информационным входам селекторов, на другие входы селекторов подаютс  смещенные адресные сигналы. Сигналы записи-считывани , поступающие на управл ющий вход блока 14,должны быть фазированы с сигналом управлени  коммутатором 12 так, чтобы считывание с соответствующей группы ЗУ происходило по адресам, поступаклцим без смещени  .с выхода счетчика 3, Задержка видеосигнала на входах блоков 11 и 14 обеспечивает установку информации на адресных входах ЗУ до прихода ВС и соответствующих сигналов считывани - записи. Сигналы изображени , записанные в блоках П и 14 в предыдущем

кадре, считываютс  в последующем и с выходов указанных блоков 11 и 14 . поступают на соответствующие входы блока 13 вычитани . Дл  обеспечени  синхронного вычитани  значений  ркости в каждом из элементов изображени  ВС задерживаетс  на врем  формировани  адреса считывани  и считывани 

Q информации из ЗУ блоков 11 и 14, Дл  вычислени  модул  разности текущего ВС с исходным несмещенным и каждым из сигналов смещенных изображений в блоке 13 используетс  п ть вычис-

5 лительных элементов, каждый из которых с помощью одного вычитател  вычитает из ВС сигнал, считываемый из соответствующего ЗУ, а с помощью другого из указанного сигнала вычитает

0 ВС. Полученные модули разности сигналов  ркости элементов текущего и предьщущего кадров сравниваютс  с пороговым эталонным сигналом, сформированным формирователем 10, В слу-

5 чае превышени  разностным сигналом порогового сигнала на соответствующем выходе блока 16 по вл етс  сигнал логической единицы. Таким образом , на выходах блока 16 по вл ютс 

0 сигналы, характеризующие изменени   ркости элементов изображени  и вызванные как движением объекта наблюдени , так и дополнительными смещени ми изображени . С первого выхода

g блока 16 сигнал сравнени  ВС и несмещенного изображени  поступает непосредственно на первый вход блока 9 фильтрации, на третий вход которого поступает сигнал с выхода элемента

0 ИЛИ 17, осу1 5ествл ющего логическое сложение сигналов ВС с четырьм  сигналами смещенных изображений. Каждый из этих двух сигналов обра- батьшаетс  в блоке 9 своим вьгаисли-

5 тельным устройством, которые аналогичны . Каждое вычислительное устройство блока 9 подсчитывает в окрестности текущего элемента разложени  число вьщеленных сверхпороговых эле- Q ментов изображени . Если это нисло больше заданного эталонного порогового числа, то принимаетс  решение о обнаружении очередного элемента изображени . При этом в первом вычисли- 5 тельном устройстве блока 9 в формирователе кода устанавливаетс  такое пониженное эталонное пороговое число, которое позвол ет выделить практически все элементы вдоль кра  изображен

1йиЯ( подвижного объекта. Однако при йтом при низких отношени х сигнал/шум происходит вьщелейие большо- vo числа ложных элементов. С другой (STOpOHbi, вьоделение дополнительных Элементов, накопление их вдоль кра  изображени  объекта позвол ют уста- йовить в формирователе кода второго вычислительного устройства повышен- гЬвй порог, что также позвол ет выде- 4ить практически все элементы вдоль йра  изображени  подвижного объекта. С|днако элементы, вьщеленные вторььм

1462373

10

по влени  до окончани  строки. При этом на выходе элемента НЕ ЗА устанавливаетс  логический ноль и с приходом ТИ триггер 42 не перебрасываетс . Формирование строба по кадру происходит аналогичным образом с использованием счетчика 26 строк, сброс ко- toporo происходит очередным КСИ, элемента И 35, элемента НЕ 36 и триггера 43. Через элемент И 44 во врем  действи  стробов проходит последовательность ТИ, используема  далее в предлагаемом устройстве и внутри Wji.iUii . Ji Ч- 4. JfTVJjT. 1 о с in ОПу VfWlJ

вычислительным устройством, в резуль- д мировател  2 дл  формировани  сигнатгате искусственных смещений исходно- ifo изображени  могут относитьс  и 4 неподвижным,изображени м. Дл  исключени  как ложных, так и неподвиж- -4ък элементов сигналы с выходов бло- 9 подаютс  на вход элемента Е 15, 1-:а вькоде которого по вл етс  сигнал х;огической единицы только в том слу- -:ае, когда первое вычислительное

лов дл  запоминающих устройств блоков 11 и 14. Дл  формировани  сигналов управлени  Коммутатором 12 КСИ поступают fia счетный вход D-триггера 27, 2Q выход которого соединен с входом D, что обеспечивает счетный режим работы триггера 27..Сигналы триггера 27 И аналогичные инвертированные с выхода элемента НЕ 37 используютс 

ЗГстройство вьщелило пйдвижньй элемент 25 также при формировании служебных сигг

Изображени  объекта, а второе вычис- налов. Первый из этих сигналов постуJjитeльнoe устройство вьщелило элемент пает на входы элементов И 38 и 40, а

изображени , существенно превышающий

уровень шумового фона.

Работа датчика 1 видеосигнала

(фиг.2) происходит следующим образом,

Телевизионна  камера 19 работает в

режиме прогрессивной развертки с частотой кадров 25 Гц. Число строк 625,

Оси с выхода камеры 19 запускают гег ератор 21 ТИ. ТИ необходимы дл  par

Йоты аналого-цифрового преобразоватеjte 20, с выхода которого в устройство

Поступает параллельньй шестиразр дцьш код  ркости каждого элемента

Р1азложени .

Формирователь 2 управл ющих сигналов (фиг.З) работает следующим образом. Счетчик 29 элементов строки

устанавливаетс  в О с приходом

очередного ССИ. В исходном состо нии

на его выходе присутствует сигнал

.Логического нул , который инвертиру- . етс  элементом НЕ 34 и поступает на

один вход, элемента И 33, на другой

вход которого поступают ТИ, Первый

из ТИ строки проходит в этом случае

через элемент И 33 и устанавливает

триггер 42 в исходное состо ние,

Сброс триггера 42 осуществл етс 

при по влении сигнала логической еди40

ницы на выходе счетчика 29, Сигнал логической единицы присутствует на выходе счетчика 29 с момента его

второй (инвертированный) - на входы элементов И 39 и 40, В результате

30 логического умножени  и сложени  указанных управл ющих сигналов с последовательностью ТИ и аналогичной инг.. вертированной элементом НЕ 28 последовательностью на выходе элемента

gg ШШ 45 в течение одного кадра формируютс  сигналы записи, а в течение последующего - сигналы считывани . Аналогично элементы И 40 и 45 и элемент ШШ 46 осуществл ют формирование сигналов, но-в обратной последовательности от кадра к кадру, Эле.-v мент 22 задержки обеспечивает за- дрржку последовательности ТИ на вре- .м  около 20 НС, что позвшт ет логи4g ческому устройству на элементах

НЕ 28 и 23, элементах И-НЕ 24 и 30 и элементе И 32 .сформировать последовательность импульсов с частотой 25 МГц, В результате логического умг ножени , вьтолненного элементом И 32, последовате-пьности ТИ и полученной г высокочастотной последовательности формируетс  сигнал, задержка отрицательного переднего фронта которого

gg осуществл етс  элементом 25 задержки на величину около 4-10 не.

50

Вычислительное устройство блока 9 фильтрации (фиг.4)} работает следующим образом. Элементы 50-53

по влени  до окончани  строки. При этом на выходе элемента НЕ ЗА устанавливаетс  логический ноль и с приходом ТИ триггер 42 не перебрасываетс . Формирование строба по кадру происходит аналогичным образом с использованием счетчика 26 строк, сброс ко- toporo происходит очередным КСИ, эле. мента И 35, элемента НЕ 36 и триггера 43. Через элемент И 44 во врем  действи  стробов проходит последовательность ТИ, используема  далее в предлагаемом устройстве и внутри форл Wji.iUii . Ji Ч- 4. JfTVJjT. 1 о с in ОПу VfWlJ

мировател  2 дл  формировани  сигналов дл  запоминающих устройств блоков 11 и 14. Дл  формировани  сигналов управлени  Коммутатором 12 КСИ поступают fia счетный вход D-триггера 27, Q выход которого соединен с входом D, что обеспечивает счетный режим работы триггера 27..Сигналы триггера 27 И аналогичные инвертированные с выхода элемента НЕ 37 используютс 

25 также при формировании служебных сигг

пает на входы элементов И 38 и 40, а

второй (инвертированный) - на входы элементов И 39 и 40, В результате

логического умножени  и сложени  указанных управл ющих сигналов с последовательностью ТИ и аналогичной инг.. вертированной элементом НЕ 28 последовательностью на выходе элемента

ШШ 45 в течение одного кадра формируютс  сигналы записи, а в течение последующего - сигналы считывани . Аналогично элементы И 40 и 45 и элемент ШШ 46 осуществл ют формирование сигналов, но-в обратной последовательности от кадра к кадру, Эле.-v мент 22 задержки обеспечивает за- дрржку последовательности ТИ на вре- .м  около 20 НС, что позвшт ет логическому устройству на элементах

НЕ 28 и 23, элементах И-НЕ 24 и 30 и элементе И 32 .сформировать последовательность импульсов с частотой 25 МГц, В результате логического умг ножени , вьтолненного элементом И 32, последовате-пьности ТИ и полученной г высокочастотной последовательности формируетс  сигнал, задержка отрицательного переднего фронта которого

осуществл етс  элементом 25 задержки на величину около 4-10 не.

Вычислительное устройство блока 9 фильтрации (фиг.4)} работает следующим образом. Элементы 50-53

задержки осуществл ют задержку бинарного сигнала превьшени  порога каждый соответственно на строку телевизионного разложени . Незадержанный бинарный сигнал на первом входе блока и сигналы, задержанные на одну-четыре строки, образуют столбец из п ти элементов анализирующей апертуры . В зависимости от этих сигналов столбца на выходе программируемого запоминающего устройс гва 47 формируетс  двоичный 3-разр дньй сигнал числа единичных элементов в столбце. Числа, определ ющие число элементов в столбцах апертуры, записываютс  в регистр 55 и проталкиваютс  через последовательность регистров 60-63, причем перезапись осуществл етс  по фронту ТИ. Таким образом, в регистрог вой пам ти хранитс  информацие о числе вьщеленных сверхпороговых элементов в п ти столбцах, составл ющих . анализирующую апертуру. Вычитатель 64 сравнивает число элементов в каждом вход щем столбце с числом элементов в выталкиваемом столбце и записывает полученную разность и ее знак в регистр 56. При положительной разности ее значение проходит через коммутатор 57 и суммируетс  в сумматоре 58 с числом, хран щимс  в регистре 59, выполн ющем функцию аккумул тора. При отрицательной разности инвертор 49 формирует обратный код ее значени ,.. Он проходит коммутатор 57, преобразуетс  в дополнительный код, и значение разности вычитаетс  из со-. дрржимого регистра 59. Таким образом, регистр 59 подсчитывает число вьще- ленных сверхпороговых элементов изображени  внутри апертуры 3x4 элементов разложени , движущегос  по полю изображени  синхронно с разверткой. Элемент 65 задержки компенсирует за,-держку прохождени  сигналов внутри

.блока, начина  с вычитател  64 и далее до растра 59. Он обеспечивает синхронную передачу сигналов и считывание результатов сравнени  числа выделенных элементов с эталонным чисг. . лом, задаваемым формирователем 48 кадров. Сравнение осуществл етс  по. роговым элементом 54, сигнал с выхода которого подаетс  на выход блока совместно со стробированной последовательностью ТИ.

Формирователь 10 порога (фиг.5) работает следуюпщм образом. Шестираз0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

р дный код ВС подаетс  на вход блока, записываетс  в регистр 66 и последовательно каждым ТИ переписываетс  в регистры 73-77. Программируемые запоминающие устройства 68 и 74 преобраг, зуют коды  ркости соседних трех бегущих элементов строки в значени  абсолютных величин разностей первого- вторЬго и второго-третьего элементов. С помощью вычитататт  69 по знаку разности определ ют большее из двух значений абсолюгных величин, которое по сигналу с выхода переноса вычитател  69 передаетс  на выход коммутатора 70. Аналогичным образом вычитатели 71 и 75 сравнивают разностный сигнал на выходе коммутатора 70 сначапА с максимальным, а затем с минимальньм пороговыми эталонными сигналами, вы- рабатьшаемыми соответственно на выходах формирователей 66 и 78 .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  выделени  изображений подвижных объектов, содержащее формирователь управл ющих сигналов, синхронизирующие входы которого подключены к nepBOMj, второму и третьему выходам датчика видеосигнала, четвертый выход которого соединен с информационным входом формировател  порога,синхронизирующий вход которого подключен к первому выходу датчика видеосигнала, а выход соединен с одним информационным входом блока сравнени , счетчик, счетный вход ко- торого подключен к первому выходу формировател  управл ющих сигналов, а нулевой вход соединен с третьим выходом датчика видеосигнала, первый блок пам ти, информационный вход которого подключен к четвертому выходу датчика видеосигнала, адресньп вход соединен с выходом счетчика, управл ющий вход подключен к второму вькоду формировател  управл ющих сигналов, а выход соединен с первым информационным входом блока вычитани , другой информационный вход которого подключен к выходу датчика видеосигнала , а выход соединен с другим информационным входом блока срайне- ни , первый выход которого подключен к первому синхронизирующему входу блока фильтрации, второй синхронизи- руюп{нй вход которого соединен с первым выходом формировател  управл ю-

   ищх сигналов, третий синхронизирующи вход подключен к третьему выходу датчика видеосигнала, отличающеес  тем, что, с целью повьппе- ни  надежности вьщелени  изображений подвижных объектов, в него введены сумматоры, один информационный вход Каждого из которых соединен с выходом Ьчетчика, вычитатели, один информа- щонный вход ка иого из которых подключен к выходу счетчика, формирова- телуь кодов смещени  изображение, вы- Ноды которого соединены с другими информационными.входами соответствую- Йих сумматоров и вычитателей, комму- Ытор, информационные входы которого Соединены с выходами сумматоров и вычитателей, адресный вход подключен

   0

   к выходу счетчика, а 5травл ющий вход соединен с третьим выходом формировател  управл ющих сигналов, второй блок пам ти, информационные входы которого подключены к выходам коммутатора и датчика видеосигнала, управл ющий вход соединен с вторым выходом формировател  управл ющих сигналов, а выходы подключены к информационным входам группы блока вычитани , элемент ИЛИ, входы которого соединены с вторым, третьим, четвертым и п тым выходами блока сравнени , выход которого подключен к управл ют. щему входу блока фильтрации, и элемент И, входы которого соединены с выходами блока фильтрации, а выход  вл етс  выходом устройства.

   W

   20

   21

   Bxodtf блока

   3

   ТИ

   ecu

   25

   КСН

   гг

   55

   26

   1

   27

   37

   28

   U

   Bc

   TU КС и

   Фиб.2

   42

   h4

   i

   ж

   КынА Илока,

   35

   5

   ад

   фиг.З

   Второй вход

   Фи.

   Фие.$