SU1566386A1 - Устройство дл коррекции изображений объектов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и может быть использовано в системах цифровой обработки изображений. Цель изобретени  состоит в повышении надежности устройства путем его адаптации к характеру изображени  и адаптивного его квантовани . Это обеспечиваетс  введением группы коммутаторов, вычислительного блока, блоков пам ти, двух коммутаторов и сумматора. 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к автоматике, в частности к устройствам дл  коррекции изображений объектов, и может быть использовано в системах цифровой обработки изображений.

Цель изобретени  - повышение надежности работы устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2-5 - прмеры конкретного конструктивного выполнени  соответственно синхронизатора, детектора , дискриминатора и вычислительного блока.

Устройство (фиг. 1) содержит телевизионный датчик 1, аналого-цифровой преобразователь 2 (АЦП), группу коммутаторов 3 и 4, первый коммутатор 5 и второй коммутатор 6, вычислительный блок 7, первый 8 и второй 9 блоки пам ти , синхронизатор 10, сумматор 11, цифровой фильтр 12, первый 13 и второй 14 элементы задержки, детектор 15 и дискриминатор 16.

Синхронизатор (фиг.1) включает генератор 17 импульсов и распределитель 18 импульсов.

Распределитель импульсов (фиг.2) содержит элемент И-НЕ 19, триггер 20, делитель 21 частоты, триггеры 22 и 23, счетчик 24, элементы И-НЕ 25 и 26, элементы ИЛИ 27 и 28, таймер 29, триггеры 30 и 31, инвертор 32, элемент И-НЕ 33, элемент И 34, счетчик 35, мультиплексор 36, триггер 37.

Детектор кра  (фиг.З) содержит вычитатели 38 и 39, регистр 40, умножители 41 и 42, компараторы 43 и 44 и коммутатор 45.

Дискриминатор (фиг. 4) содержит

сумматоры 46 и 47, вычитатели 48 и 49 и компаратор 50.

Вычислительный блок (фиг.5) содержит микроЭВМ 51 и узел 52 параллель- ого обмена.

Устройство работает следующим образом .

СП

оэ

05

00 00 0$

Отсчеты изображени  в процессе его строчного сканировани  датчиком 1 последовательно поступают с выхода датчика 1 на вход АЦП 2. Темп теле- визионной развертки в датчике 1 определ етс  синхронизирующими сигналами, поступающими на синхронизирующий вход датчика 1 с выхода синхронизатора 10. В АЦП 2 выполн етс  преобра- зование изображени  в цифровую форму в соответствии с частотой синхроимпульсов . Таким образом, в каждый момент времени, отсчиты з2 нй rv: хтюимттульсом, на выходе MITf 2 тат- - .- стзует код, соответствующей  ркости текущего элемента изображени .

Работа устройства в режиме ориен- TaivHH изображений начинаетс  с момента по влени  на входе устройства им- пульс а Пуск. При поступлении этого импульса на вход устройства синхронизатор 10 вырабатывает на первом втором и третьем выходах сигнал лог. О, а на четвертом выходе - сигнал лог. 1.

Лог. О поступает с первого выхода синхронизатора 10 на управл ющий вход коммутатора 3,а с второго выхода - на управл ющий вход коммутатора 4 и переводит эти коммутаторы в состо ние , при котором информаци , присут ствующа  на вторых входах этих коммутаторов , передаетс  на их выходы, а первые входы этих коммутаторов при этом отключены.

Лог. О поступает с третьего выхода синхронизатора 10 на управл ющий вход коммутатора 5 и переводит этот коммутатор в состо ние, при котором информаци , присутствующа  на его входе, передаетс  на первый выход этого коммутатора, а второй его выход при этом отключен.

Лог. 1 поступает с четвертого выхода синхронизатора 10 на управл ющий вход коммутатора 6 и переводит этот коммутатор в состо ние, при котором информаци , присутствующа  на его первом выходе, передаетс  на выход этого коммутатора, а второй вход при этом отключен.

После перевода коммутаторов в описанные состо ни  .синхронизатор 10 вырабатывает на седьмом выходе двоичный код Единица, который посту- пает на вход блока 7.

При получении двоичного кода Единица на свой управл ющий вход елок

;

5

5

0

0

7 выставл ет код Ноль на своем п том выходе и генерирует последовательность двоичных кодов. Темп гене-рации этих кодов задает синхронизатор 10 посредством подачи синхронизи-- рующих сигналов со своего седьмого выхода на управл ющий вход блока 7.

Код Ноль поступает с п того выхода блока 7 через коммутатор 6 на информационный вход блока 9 пам ти. Последовательность кодов поступает с второго :. бг-- ,-. 7 ipes owy татор 4 н- лдр-.скц-,. ход лока 9 гтс- м ткЈ. эн:- о со :гкоч ксдза нз адреском гходг блоки 9 ;:а его управл ющем входе по вл ютс  импульсы Запись , поступающие с шестого выхода синхронизатора 10. Таким образом, .:. производитс  запись кода Ноль в  чейки блока 9 пам ти.

После завершени  процедуры обнулени  блока 9 синхронизатор 10 вырабатывает на третьем-выходе сигнал лог. 1, а на четвертом выходе - сигнал лог. О.

Лог. 1 поступает с третьего вы- v хода синхронизатора 10 на управл ющий вход коммутатора 5 и переводит этот коммутатор в состо ние, при котором информаци , присутствующа  на его входе, передаетс  на второй выход этого коммутатора, а первый выход при этом отключен.

Лог. О поступает с четвертого выхода синхронизатора 10 на управл ющий вход коммутатора 6 и переводит его в состо ние, при котором информаци  с второго входа этого коммутатора передаетс  на его выход, а первый вход при этом отключен.

После переключени  коммутаторов 5 и 6 синхронизатор 10 дожидаетс  прихода на свой синхронизирующий вход сигнала Начало кадра (кадрового импульса ) с выхода генератора 17 и после получени  этого сигнала вырабатывает на втором выходе сигнал лог. 1, который, поступа  на управл ющий вход коммутатора 4, переводит этот коммутатор в состо ние, при котором информаци , присутствующа  на первом входе этого коммутатора, передаетс  на его выход.

После переключени  коммутатора 4 коды, соответствующие  ркост м элементов изображени , поступают с выхода А1Ц1 2 через коммутатор 4 на адресный вход блока 9 пам ти.

При поступлении каждого такого кода на адресный вход блока 9 до момента поступлени  очередного кода происходит следующее. Синхронизатор 10 выставл ет на шестом выходе сигнал Чтение, который поступает на управл ющий вход блока 9. При этом производитс  чтение  чейки и на информационном выходе блока 9 по вл етс  двоичный код, соответствующий содержимому этой  чейки. Код через коммутатор 5 поступает на вход инкрементного сумматора 11. Одновременно на управ

тограмма распределени  элементов изображени  по величине  ркости.

После завершени  процесса записи гистограммы синхронизатор 10 выстав- , л ет на третьем выходе сигнал лог. О, который поступает на управл ющий вход коммутатора 5 и переводит этот коммутатор в состо ние, при котором информаци  с зхода того коммутатора передаетс  на его первый выход.

После переключени  комм татора 5 синхронизатор 10 выставл ет на шестом

20

25

30

л ющий вход этого сумматора поступает 15 выходе сигнала Чтение, который по- эапускающий импульс с восьмого выхода синхронизатора 10, при получении которого инкрементный сумматор 11 добавл ет к коду, присутствующему на его выходе, код Единица, и результат операции по вл етс  на выходе инкрементного сумматора 11. С выхода сумматора код через коммутатор 6 поступает на информационный вход блока 9 пам ти, после чего синхронизатор 10 выставл ет на шестом выходе сигнал Запись, и код, присутствующий на информационном входе блока 9, записываетс  в этот блок. При поступлении на адресный вход блока 9 кода, соответствующего следующему элементу изображени , процесс повтор етс  и т.д.

Так происходит дл  каждого кода, поступающего с А1Щ 2, т.е. в  чейках блока 9 пам ти с адресами 0,1..., К производитс  подсчет количества элементов изображени , имеющих соответственно  ркости 0,1..., К.

Этот процесс длитс  до тех пор, пока с выхода генератора 17 на синхронизирующий вход синхронизатора 10 не поступит сигнал Конец кадра (следующий кадровый импульс), после чего он выставл ет на втором выходе сигнал лог. О, и коммутатор 4 переводитс  в состо ние, при котором информаци  с второго входа передаетс  на выход, а первый вход отключаетс .

35

ступает на упрарлыошгй вход блока 9 и переводит этот блок в состо ние, при котором на информационном выходе этого блока всегда присутствует коп, который соответствует информации, записанной в  чейке по адресу, определ емому кодом, присутствующим на адресном входе этого блока пам ти. Затем синхронизатор 10 выставл ет на седьмом выходе двоичный код Два, который поступает на управл ющий вход блока 7.

При получении двоичного кода Два на свой управл ющий вход блок 7 начинает процесс анализа гистограммы по заданным алгоритмам.

После завершени  процесса анализа гистограммы синхронизатор 10 выставл ет на своем седьмом выходе двоичный код Три, который поступает |на управл ющий вход блока 7.

Ппи получении двоичного кода Три на свой управл кнчий вход блок 7 генерирует на своем выходе последовательность двоичных кодов и в случае, если генерируемый код удовлетвор ет заданному условию, то одновременно с генерацией этого кода на первом выходе блока 7 на его третьем выходе выставл етс  двоичный код, соответствующий определенному значению. Темп генерации этих кодов задаетс  синхронизатором 10 посредством подачи синхронизирующих сигналов со своего седь- 50 мого выхода на управл ющий вход блока 7.

40

45

Таким образом, к этому моменту в  чейке блока 9 с адресом 0 находитс  двоичный код, определ ющий количество элементов изображени  на кадре , которые имеют  ркость 0, в  чейке с адресом 1 - двоичный код, определ ющий количество элементов изображени  в кадре с  ркостью 1 и т.д., т.е. в блоке 9 пам ти находитс  гис0

5

0

5 выходе сигнала Чтение, который по-

5

ступает на упрарлыошгй вход блока 9 и переводит этот блок в состо ние, при котором на информационном выходе этого блока всегда присутствует коп, который соответствует информации, записанной в  чейке по адресу, определ емому кодом, присутствующим на адресном входе этого блока пам ти. Затем синхронизатор 10 выставл ет на седьмом выходе двоичный код Два, который поступает на управл ющий вход блока 7.

При получении двоичного кода Два на свой управл ющий вход блок 7 начинает процесс анализа гистограммы по заданным алгоритмам.

После завершени  процесса анализа гистограммы синхронизатор 10 выставл ет на своем седьмом выходе двоичный код Три, который поступает |на управл ющий вход блока 7.

Ппи получении двоичного кода Три на свой управл кнчий вход блок 7 генерирует на своем выходе последовательность двоичных кодов и в случае, если генерируемый код удовлетвор ет заданному условию, то одновременно с генерацией этого кода на первом выходе блока 7 на его третьем выходе выставл етс  двоичный код, соответствующий определенному значению. Темп генерации этих кодов задаетс  синхронизатором 10 посредством подачи синхронизирующих сигналов со своего седь- 0 мого выхода на управл ющий вход блока 7.

Последовательность кодов поступает с первого выхода блока 7 через коммутатор 3 на адресный вход блока 8 пам ти. Коды, соответствующие заданным значени м, поступают с третьего выхода блока 7 на информационный вход блока 8 пам ти. Синхронно со сменой кодов на адресном входе блока

0

5

5

8 на его управл ющем входе по вл ютс  импульсы Запись, поступающие с п того выхода синхронизатора 10. Таким образом, производитс  запись ко- дов в группу  чеек блока 8 пам ти.

После завершени  процесса записи блока 8 блок 7 выставл ет код, соответствующий величине резкости кра  на четвертый выход, откуда это код поступает на четвертый информационный вход детектора 15 кра . Одновременно на второй управл ющий вход детектора кра  поступает стробируюнднй импульс с дев того выхода синхроьи затора 10. По этому импульсу код фиксируетс  в регистре детектора 15 кра .

После завершени  процедуры записи в блок 8 пам ти и передачи кода в де- тектор 15 кра  синхронизатор 10 выставл ет на п том выходе сигнал Чтение , который поступает на управл ющий вход блока 8, на первом выходе синхронизатора 10 выставл етс  сигнал лог, 1, который поступает на управл ющий вход коммутатора 3 и переводит этот коммутатор в состо ние, при котором информаци  с первого входа этого коммутатора передаетс  на его вы- ход, а второй вход отключаетс .

После переключени  коммутатора 3 коды, соответствующие  ркост м элементов изображени , поступают с выхода АЦП 2 через коммутатор 3 на ад- ресный вход блока 8.

При поступлении каждого такого кода на адресный вход блока 8 производитс  чтение  чейки с заданным адресом и на информационном выходе блока 8 по вл етс  код, соответствующий содержимому этой  чейки. Таким образом , при прохождении элементов изображени  через блок 8 пам ти эти элементы преобразуютс  по следующему правилу: если приход щий на адресный вход первого блока 8 пам ти элемент изображени  с  ркостью, соответствующей заданному коду, попадает в границы моды, то ему присваиваетс  неко- торое значение о

Таким образом, при прохождении через блок 8 производитс  процедура равномерного квантовани  по модам.

С выхода блока 8 коды, соответст- вующие преобразованному изображению, поступают на вход фильтра 12. Медианл ный фильтр 12 реализует удаление импульсных помех в строке изображени р

которые могут быть ошибочно прин ты за объекты.

С выхода медианного фильтра коды, соответствующие преобразованному и отфильтрованому изображению, поступают на вход первого элемента 13 задержки , информационный вход детектора 15 кра  и информационный вход дискриминатора 16. При прохождении первого элемента 13 задержки каждый код, соответствующий  ркости элемента изображени , задерживаетс  на врем , равное периоду синхроимпутъсов, поступающих с выхода генератора 7 на синхронизирующий вход первого элемента 13 задержки.

С выхода первого элемента 13 задержки коды изображени  поступают на вход второго элемента 14 задержки, второй информационный вход детектора 15 кра  и второй информационный вход дискриминатора 16. Второй элемент 14 задержки работает аналогично первому и на его выходе присутствуют коды, задержанные на врем  одного синхроимпульса относительно входа этого элемента задержки.

С выхода второго элемента 14 задержки коды элементов изображени  поступают на третий информационный вход детектора 15 кра  и третий информационный вход дискриминатора 16.

С помощью дискриминатора 16 определ етс , по какую сторону от кра  находитс  текуща  точка строки изображени , при условии, что в данной точке имеетс  резкий перепад  ркости, превышающий заданное значение .

С помощью детектора 15 кра  обнаруживаютс  резкие перепады  ркости строки изображени  на выходе медианного фильтра 12. При этом учитываетс  выходной сигнал дискриминатора 16, который поступает на первый управл ющий вход детектора 15 кра .

Синхронизатор работает следующим образом.

Импульс Пуск сбрасывает триггер 31, счетчик 35 (при этом на его выходе присутствует код Единица), триггер 37 и устанавливает триггер 23. Сигнал с выхода триггера 23, проход  через элемент ИЛИ 28, устанавливает триггер 29 и разрешает работу счетчика 24, который начинает подсчитывать импульсы, поступающие с выхода делител  21 частоты. Делитель 21 используетс  дл  уменьшени  частоты

тактовых импульсов до такой величины чтобы блок 7 успевал обрабатыватьпре- рывани  по таймеру, формируемые этими импульсами. Поскольку триггер 29 установлен, то импульсы с выхода делител  21 частоты проход т через элемент И-НЕ 25. После того, как счетчи 24 отсчитывает заданное количество импульсов, на его выходе по витс  сигнал, сбрасывающий триггер 29, после чего прохождение импульсов через элемент И-НЕ 25 прекращаетс .Сигналом с выхода триггера 29 сбрасываетс  триггер 23 и устанавливаетс  триггер 22. При этом завершаетс  фаза обнулени  блока 9 пам ти.

Кадровый импульс (КИ), приход щий на синхронизирующий вход, проходит через элемент И-НЕ 19, при этом в триггер 20 записываетс  1. По окончании КИ через элемент И-НЕ 26 разрешаетс  прохождение ТИ, которые поступают на восьмой выход и через мультиплексор 36 на шестой выход. По приходу следующего КИ в триггер 20 записываетс  О, по сигналу от которого в триггер 22 записываетс  О и прекращаетс  прохождение ТК через элемент И-НЕ 26. При этом завершаетс  фаза записи гистограммы. ..

Сигналом с триггера 20 запускаетс  таймер 30 и наращиваетс  на единицу счетчик 35 (при этом на его выходе по вл етс  код Два). Таймер 30 отсчитывает врем , необходимое блоку 7 дл  выполенни  операций по анализу гистограммы. По истечении этого времени таймер 30 вырабатывает сигнал, которым устанавливаетс  триггер 29, триггер 31, сбрасываетс  счетчик 24 и наращиваетс  на единицу счетчик 35 (при этом на его выходе по вл етс  код Три).

Пока счетчик 24 считает, импульсы с выхода делител  21 проход т через элемент И-НЕ 25. Как только поступит заданное число импульсов, на выходе счетчика 24 по вл етс  сигнал, сбрасывающий триггер 29 и проход щий через элемент И 34 на дев тый выход.

Таким образом, за счет обеспечени  возможности адаптации устройства к характеру изображени , которое выражаетс  в повышении относительного контраста деталей на изображении и повышении помехозащищенности путем проведени  адаптивного квантовани  изображени  по модам, а так10

5

20

5

0

5

0

5

0

5

же за счет возможности вычислени  предельного коэффициента резкости кра  в зависимости от характера обрабатываемого изображени , устройство обладает повышенной достоверностью сегментации изображений, что приводит к существенному повышению надежности работы устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  коррекции изображений объектов, содержащее телевизионный датчик, выход которого соединен с информационным входом аналоге цифрового преобразовател , синхронизирующий вход которого подключен к первому тактирующему выходу синхронизатора , первый элемент задержки, информационный вход которого соединен с выходом цифрового фильтра, синхронизирующий вход подключен к первому тактирующему выходу синхронизатора , а выход соединен с информационным входом второго элемента задержки , синхронизирующий вход; которого подключен к первому тактирующему ъы- ходу синхронизатора, а выход соединен с одним информационным входом дискриминатора, другие информационные входы которого подключены к выходам цифрового фильтра, первого и второго элементов задержки, синхронизирующий вход соединен с первым тактирующим выходом синхронизатора, в выход  вл етс  первым информационным выходом устройства, детектор, информационные входы которого подключен. к входам цифрового фильтра, первого и второго элементов задержки, первый синхронизирующий вход соединен с первым тактирующим выходом синхронизатора , второй синхронизирующий вход подключен к выходу дискриминатора, а выход  вл етс  вторым информационным выходом устройства, синхронизирующий вход цифрового фильтра соединен с первым тактирующим входом синхронизатора , отличаю щеес  тем, что, с целью повышени  надежности устройства, оно содержит группу коммутаторов , одни информационные входы которых соединены с выходом аналого- цифрового преобразовател , а управл ющие входы подключены к первому и второму управл ющим выходам синхронизатора , вычислительный блок, первый и второй информационные выходы которого подключены к другим информационным входам коммутаторов группы соответственно , синхронизир ппцгий вход соединен с вторым тактирующим выходом синхронизатора, третий информационный выход соединен с управл ющим входом детектора, третий синхронизирующий вход которого подключен к третьему тактирующему выходу синхронизатора , первый блок пам ти, адресный вход которого подключен к выходу первого коммутатора группы, информационный вход соединен с четвертым информационным выходом вычислительного блока, управл ющий вход подключен к четвертому тактирующему выходу синхронизатора , а выход соединен с информационным входом цифрового фильтра , второй блок пам ти, адресный вход которого соединен с выходом второго коммутатора группы, управл ющий вход подключен к п тому тактирующему выходу синхронизатора, первый ком

   мутатор, информационный вход которого подключен к выходу второго блока пам ти , управл ющий вход соединен с третьим управл ющим выходом синхронизатора , а один информационный выход подключен к информационному входу вычислительного блока, второй коммутатор , один информационный вход которого соединен с п тым информационным выходом вычислительного блока, управл ющий вход подключен к четвертому управл ющему выходу синхронизатора, а выход соединен с информационным вхо- 5 дом второго блока пам ти, и сумматор, информационный вход которого подключен к выходу первого коммутатора, управл ющий вход соединен с п тым управл ющим выходом синхронизатора, а выход подключен к другому информационному входу второго коммутатора, при этом синхронизирующий вход телевизионного датчика соединен с первым тактирующим выходом синхронизатора.

   0

   .

   Д

   15

   11

   19

   u

   №л 2з

   г

   -

   25

   ti

   ,с 20

   gfo

   10

   4й мер- Синхр Вход Вход

   . Вход

   2йинф. вход

   Зиинф. 0x0 J оФиг .З

   5-tf

   4-tf

   36

   и/ И

   Л

   dk

   /I

   S-u

   л 7-Л

   J

   &

   0

   35

   г-(

   г

   ОТ--- 34

   L2L

   Lf

   J7

   ,

   7-tf

   V

   Фиг 2

   jo

   . вход

   .

   ffxoB

   2й мф. faffd

   3й инф. 8хвд

   (риг. 4 Си Р-8хо

   X

   Выход