SU1628069A1 - Устройство дл выделени пр молинейных элементов контура изображени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам дл  распознавани  , и может использоватьс  в системах автоматического анализл изображений дл  распознавани  пр молинейных элементов контура выпуклого мэоб- т-аж(..ки . Цепь изобретени  - повышение точности устройстьз за счет устранени  погринчости, обусловленной дискретностью набора углов наклона. Устройство содержит телернзиснньш дгiчнк, элемент задержки, блок вычиташ. , два пороговых элемента, два триггера, два элем( нта И, п ть элементен НЛП, генератор импульсоь, три делител  частоты три счетчика, два блока элементов П, блок пам ти, два регистра, блок формировани  опорных координат, блок Q лени  коэффициентов и группу Злоков вы-й числени  рассто ний. 3 з.п. ф--лы, 5 ил. СЛ С

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам дл  распознавани  образов , и может использоватьс  в системах автоматического анализа изображени  дл  распознавани  пр молинейных элементов контура выпуклого изображени .

Цель изобретени  - повышение точности устройства.

На фиг.1 и 2 представлена функциональна  схема устройства; на фиг.З - схема блока формировани  опорных координат; на фиг.4 - схема блока вычислени  рассто ний; на фиг. 5 - схема блока вычислени  коэффициентов,

Устройство (фиг 1) содержит телевизионный датчик 1, элемент 2 задержки , первый блок 3 вычитани , первьп пороговый элемент 4, второй пороговый элемент 5, первый триггер 6 первый 7 и второй 8 элементы Ч, первый элемент ЧЛИ 9, генератор 10 импульсов, первый П, второй 12 и третий 13 делители частоты, счетчик 1 тактовых

импульсоо, счетчик 15 строчных ИМПУЛЬСОВ , второй элемент ИЛИ 16, счетчик 17 числа точек, первый 18 и второй 19 блоки элементов И, блок 20 пам ти, третий элемент ИЛИ 21, регистр 22 координаты X, регистр 23 координаты Y, второй триггер 24, четвертый элемент

О N3

00

о о

со

ИЛИ 25, блок 26 формировани  опорных координат, блик 27 вычислени  коэффициентов , группу блоков 28 вычислени  рассто ний, п тый элемент ИЛИ 29. 5

Блок Формировани  опорных координат (фиг.З) содержит первую 30 и вторую 31 группы элементов И, первую 32 и вторую 33 группы элементов ИЛИ, регистр 34 координаты X, регистр 35 ко- 10 ординаты Y,

Каждый из группы блок вычислени  рассто ний (фиг.4) содержит первый 36 и второй ЗУ регистры, первый 38 и второй 39 цифроаналоговые преобразо-15 вателн 39, первый 40 и второй 41 умножители , первый 42 и второй 43 вычи- татели, пороговый элемент 44,

Блок вычислени  коэффициентов (фиг.5) содержит первый 45, второй 20 46, третий 47 и четвертый 48 цифроаналоговые преобразователи, первый умножитель 49, первый вычитатель 50, второй умножитель 51, третий вычитатель 52, второй вычитатель 53, первый 25 54 и второй 55 квадраторы, сумматор

56,функциональный преобразователь

57,первый 58, второй 59 и тре-тий 60 (делители, триггер 61, элемент И 62, одновибратор 63,

Работа устройства основана на следующих математических зависимост х. Согласно услови м принадлежности элемента контура изображени  пр молинейному элементу задаютс  координаты элементов контура изображений AJ (X1.Y1), А2 (X2,Y2) и АО (XO.YO), при , причем считают, что элемент АО принадлежит пр молинейному элементу, соедин ющему элементы А1 и А2 в том случае, если рассто ние от этого элемента до пр мой, проведенной через элементы А1 и А2, не превышает некоторого значени  dmax. Уравнение пр мой, проход щей 45 через элементы Al (Xl,Yl) и А2 (X2,Y2) запишетс  следующим образом:

Х-Х1 Y-Y1

Х2-Х1 Y2-Y1

или Y(X2-X1) - X(Y2-Y1) - (Y1-X2- 5Q Y2-Xl)0,

Рассто ние de от точки АО (XO.YO) до этой1, пр мой определ етс  уравнени ми аналитической геометрии следующим образом;55 , , YO(X2-X1)-XO(Y2-Y1)-(Y1X2-Y2X1)

а «-

30

35

10

-(Y2-Y1)4+(X2-X1)2

(О

0

0 5

5

Q

5

Запишем это выражение так:

k. Х2-Х1

d YOp-XOq-k.,

о где р

0

5

0

4J(Y2-Y)4-i-(X2-XI)2 Y2-Y1

(2) (3)

(4)

(У2-У1)г + (Х2-Х1)г Если ,:dmQX, элемент AO(XO,YO) принадлежит пр молинейному элементу, соедин ющему элементы A1(X1,Y1) и А2(Х2, Y2).

Устройство работает следующим образом ,

В начальный момент времени все счетчики обнутены, на пр мых выходах триггеров установлены нулевые сигналы . С началом анализа изображени  генератор 10 импульсов вырабатывает последовательность синхроимпульсов дл  работы телевизионного датчика 1. Попе анализируемого изображени  просматриваетс  Б соответствии с законом телевизионной развертки: слева направо , сверху вниз. В первом блоке 3 вычитани  последовательно вычисл етс  разность амплитуд, задержанных элементом 2 задержки сигналов,и незадержанных сигналов с выхода телевизионного датчика 1. Эта разность затем подаетс  в первый и второй пороговые элементы 4 и 5..Первый пороговый элемент 4 срабатывает в случае превышени  установленного порога при переходе от более  ркого изображени  к более темному , т.е. типа , второй пороговый элемент 4 - при переходе от более темного изображени  к более  ркому, т.е. типа . Таким образом, на выходах пороговых элементоп 4 и 5 по витс  сигналы в моменты пересечени  электронным лучом контурного элемента изображени . Сигналы с выхода генератора 10 импульсов, частота которых первым делителем 11 частоты преобразовываетс  в частоту тактовых импульсов, поступают на счетный вход счетчика 14 тактовых импульсов, который подсчитывает координату X контурного элемента, Кроме того, импульсы с выхода первого делител  11 частоты через второй делитель 12 частоты, имеющий коэффициент делени , равный числу элементов строки кадра, через второй элемент ИЛИ- 16 поступают на вход счетчика 15 строчных импульсов,

J 1

который подсчитывает Koopj,t алту Y контурного элемента, н на вход третье го делител  13 частоты, имеющего чоэф фициент делени , равный количеству строк кадра.

Выделение пр мопин-зйнчх элементов контура выпуклого изображени  осуществл етс  в два этапа На первом этапе выдел ютс  эле °нты левой половины контура, т,--, элементы, ллвые соседние которых нулевые. В момент, когда эл ктрочмын луч пересекает перепад  ркости типа , на выходе первого порогового эчемен- та 4 по вл етс  информационны сигнал . Сигнап уровн  1 на инвеосном выходе первого rpiirrej a 6 цает возможность пройти информационному сигналу через перпый этемен I 7 на выход первого эчемгнт. 1ГТЛ 9, j i jr сигнал разрепенн на запись п регистр 22 координаты X ЗНЛЧРГИН счетчика 14 тактопь х импульсов и в регистр 23 координаты Y зшчочч  счетчика 15 строчных импульств, увечичч- заетс  на ециницу значение счетчика 17 числа точек, устанавливает телеь ;- зиочный датчик 1 в положены шчала следующей строки газгн-рт кн. обнул ет счетчик 14 тактовых импучьсов, увеличивает через второй ЧЛСМРНТ И 1Н 16 на единицу значение счетчина 15 строчных импульсов.

В момент, когда эчектронпый луч прч сканировании впервые пересекает перепад  ркости, второй триггер 24 не измен ет своего состо ни  и через четвертый элемент ИIII 25 на выходах разрешени  записи первого и второго регистров 36 и 37 блока 26 формировани  опорных координат установитс  сигнал разрешени  записи. Сигнал инверсного выхода второго триггера 24 дает возможность пройти информации с регистра 22 координаты X через первую группу элементов П 30 блока 26 формировани  опорных координат и первую группу элементов iOi 32 блока 26 в регистр 34 координат X блока 26, а с регистра 13 координаты Y через вторую группу эгементов Н 31 блока 26 формировани  опорных координат и вторую группу элементов ИЛИ 31 блока 26 - в регистр 35 координат Y блока 26 формировани  опорных координат.

При втором пересечении электронным лучом перепада  ркости на выходе числа 2 счетчика 17 числа точек, соедог

280646

ненном с входом установки 1 второго триггера 24, по вл етс  сигнал, в результате чего на инверсном выходе второго триггера 24 сигнала не будет и информаци  с регистра 22 координаты X и регистра 23 координаты V не перепишетс  соответственно н регистр 34 координаты X п регистр 35 координаты Y

IQ блска 26 формировани  опорных координат .

При третьем пересечении электроным лучом перепада  ркости счетчнк 17 числа точек устанавливает единичный

15 уровень на выходе числа 3, включает этим сигналом триггер 61 блока 27 вычислени  коэффициентов, на обоих входах элемента И 62 блока 27 вычислени  коэффициентов устанавли20 паютс  единичные сигналы, сигнал на его ыходе включает одновибратор 63 блока 27 вычислени  коэффициентов, который, создава  кратковременный импульс , позвол ет переписать координл25 ты предыдущего элемента из регистра 22 координаты X и регистра 23 координаты Y соответственно в первый 36 и второй 37 регистры первого блока 28 вычислени  рассто ний. В регистр 22

30 координаты X и регистр 23 координаты Y -запишутс  координаты третьего элемента . Все регистры выполнены по схеме с буферным регистром, вследствие чего устран етс  возможность потери информации.

Сигналы с выхода регистра 34 координаты Х,р гнстра 35 координаты Y блока 26 Формировать опорных координат , регистра 22 координаты X и ре- до гистра 23 координаты Y поступают на входы соответственно первого 45, второго 46, третьего 47 и четвертого 48 цифроаналоговых преобразователей блока 27 вычислени  коэффициентов,

45 которые преобразуют сигналы в аналоговую форму.

В блоке 27 вычислени  координат в первом вычитателе 50 вычисл етс  ,

50 разность координат X, во втором вычитателе 53 - разность координат Y, Полученные значени  возвод тс  в квадрат соответственно первым 54 и вторым 55 квадраторами, суммируютс  сум55 матором 56 и поступают на вход функционального преобразовател  57, который вычисл ет среднеквадратическое значение, поступающее затем на входы первого 58, второго 59 и третьего 60

35

делителей. На вход делимого первого делител  58 поступает разность координат X с первого вычитател  50. В результате на выходе первого дели- тел  58 определ етс  сигнал значени  р (2), Разность координат Y с выхода второго вычктател  53 поступает на вход делимого второго делител  59, на выходе которого устанавливаетс  сигнал значени  q (3)„ Первый 49 и второй 51 умножители вычисл ют соответственно произведени  и Y2«X1, разность между которыми вычисл етс  в третьем вычитателе 52 и по- ступает на вход Аделимого третьего делител  53. На выходе последнего устанавливаетс  сигнал значени  k (4)

В первом блоке 28 вычислени  рассто ний координаты провер емой точки,

записанные в первом 36 и втором 37 регистрах, преобразовываютс  соответственно первым 38 и вторым 39 циф- роаналоговыми преобразовател ми в аналоговую форму. В первом 40 и втором 41 умножител х происходит умножение соответственно координаты X на коэффициент q, а координаты Y на коэффициент р. Разность между ними определ етс  первым вычнтателем 42. Второй вычитатель 43 вычитает из полученной разности коэффициент k, В результате на входе порогового элемента 44 устанавливаетс  сигнал, эквивалентный значению d (1). Если этот сигнал не превышает величину сигнала, эквивалентного d, в устройство вводитс  следующий элемент контура и повтор ютс  описанные процессы. При этом произойдет последовательный сдвиг ин- формации; во второй блок 28 вычислени  рассто ний перепишутс  координаты второго элемента, а в первый блок вычислени  рассто ний 28 перепишутс  координаты третьего элемента. Ее- ли и Теперь сигналы, эквивалентные рассто ни м d дл  второго и третьего элементов, будут меньше пороговых, в устройство введетс  следующий сигнал , и повтор тс  описанные процес- сы с дальнейшим последовательным сдвигом информации из регистров предыдущего блока 28 вычислени  рассто ний в соответствующие регистры последующего блока 28 вычислени  рассто ний.

Пусть на каком-то шаге работы устройства сигнал, эквивалентный рассто нию от элемента контура до пр молинейного элемента, превысит пороговое значение . При этом на выходе порогового элемента 44 соответствующего блока 28 вычислени  рассто ний по витс  сигнал который пройдет на вход п того элемента ИЛИ 29. Этот сигнал через третий элемент ИЛИ 21 дает разрешение на запись в блок 20 пам ти координат опорной точки из регистра 34 координаты X и регистра 35 координаты Y блока 26 формировани  опорных координат, а также дает разрешение на .запись координат предпоследнего элемента контура из первого 36 и второго регистров 37 первого блока 28 вычислени  рассто ний соответственно через первый 18 и второй 19 блоки элементов И блока 26 формировани  опорных координат, где соответственно через первую 32 и вторую 33 группы элементов ИЛИ координат запишутс -в регистр 34 координаты X и регистр 35 координаты У, установит сигналы на выходе числа 2 счетчика 17 числа точек, установит в нулевое состо ние триггер 61 блока 27 вычислени  коэффициентов, обнулит первые 3 и вторые 37 регистры всех блоков 28 вычислени  рассто ний. После этого в устройство вводитс  новый элемент контура и повтор ютс  описашгые процессы .

Когда телевизионный датчик 1 про- сканирует все поле изображени , на выходе третьего делител  13 частоты по витс  сигнал, который через третий элемент ИЛИ 21 дает разрешение на запись в блок 20 пам ти координат последней опорной точки из регистра 34 координаты X блока 26 формировани  опорных координат и регистра 35 координаты Y этого же блока. Этим Оканчиваетс  процесс выделени  пр молинейных элементов левой части контура изображени . Этот же сигнал перекидывает первый триггер 6, обнул ет счетчик 17 числа точек и устанавливает в исходное состо ние второй триггер 24. Затем начинаетс  выделение пр молинейных элементов первой части изображени , т.е. контурных элементов тип . При этом сигналы на выход первого элемента ИЛИ 9 поступают с второго порогового элемента 5 через второй элемент И 8. После описанных процессов после по влени  сигнала на выходе третьего делител  13 частоты в блоке 20 пам ти оказываютс  записанными координаты всех искомых элементов контура, т.е. вершин пр молинейных элементов.

На этом процесс выделени  пр молинейных элементов заканчиваетс .

Таким образом, введение новых элементов и св зей позвол ет устраните последовательную проверку принадлежности элемента контура пр молинейному элементу при всех возможных значени х его угла наклгч: за счет параллельной проверки принадлежности пр молинейному элементу всех рассматриваемых элементов контура. Устранение последовательной проверки услинч  принадлежности при всех возможных углах наклона позвол ет также устранить погрешность, обусловленную дискретностью набора углов наклона, что поп i шает точность у;тройства.

Формула

з о б р е

е н и  

Claims (1)

1. Устройство дл  выделени  пт Чмоли- нейных элементов контурл въ пуклпго и ю бражени ,содержащие телеин ионный датчик , элемент задержки, бтокгычг- тани , перьын и второй пороговые элементы , счетчик тактовых импульсом, счетчик строчных импульсоч, бпок пам ти, первый и второй блоки элементов II, регистр координаты Х регистр координаты Y, первый элемент i, выход телевизионного датчика соединен г первым входом первого блока вычитани  и входом элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом первого вычитани , выход которого соединен с входом первого и второго пороговых элементов, выход пер- вого порогового элемента соединен с вторым входом первого элемента И, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности устройства,

0

5

0

5 о с 0

го элемента ИЛИ и входом третьего делител  частоты, ьыход котсрого соединен с R-нходом первого триггер входами установки нул  счетчика числа точек, R-входом второго триггера it первым входом четвертого элемента ПлИ, выход которого соединен с входом разрешени  записи блока памттм, пыход первого блока вычитани  соединен с входом второго порогового элемента, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, первый пход которого соединен с пр мым выходом первого триггера, инверсный выход которого соединен с перлым входом первого элемента Н, выход которого cotr дннен с пергым входом первого элзмен- та ИЛИ, второй вход которого соеднне- с выходом второго элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен с пхо- дом установки нул  счетчика тактовых импульсов, счетным входом ечетчнкг чч-ni точек, синчровходом тслсвизион- 4V j датчика, входами разрешени  записи регистра координаты X и регистра , координаты У, с п тым входом блока вычислени  коэффициентов и вт фым входом второго элемент 1. 11ЛН, выход которое соединен со счетным входом счетчика строчных импульсов, выход третьего элемента И ПИ сосцине с установочным входом счетчика числа точгк, третьими входами каждого из iруппы блоков вычислени  рассто ний, первыми входами первого и второго блоков элементов И, вторым входом четвертого элемента ИЛИ, седьмым входон блока вычислени  коэффициентов и пергзым

РХОДОМ п того элемента ИЛИ, выходы счетчика тактовых импульсов и счетчика строчных импульсов соединены соответственно с информационными входами регистра координат X и регист

оно содержит первый и второй триггеры,45 Ра координат Y, первый выход счетчи- счетчик числа точек, второй элемент И, первый - п тый элементы ИЛИ, генератор импульсов, первый, второй и третий делители частоты, блок формировани  . опорных координат, блок вычислени  сп коэффициентов, группу блоков вычислени  рассто ний, выход генератора импульсов соединен с входом синхроимпульсов телевизионного датчика- и входом первого делител  частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика тактовых импульсов и входом второго делител  частоты, выход которого соединен с первым входом второ55

а числа точек соединен с S-входом второ о триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом бло ка Формировани  ОПОРНЫХ координат и вторым входом п того элемег а ИЛИ, второй выход счетчика числа точек сое дине} с шестым входом блока вычислени  коэффисиеитон, рыход п того элемента ИЛИ соединен с п тим входом бло ка формировани  опорных координат, вторые входы первого и второго блоков элементов И соединены соответственно с первым и вторым выходами первого из группы блоков вычислени  рассто ний,

45 Ра координат Y, первый выход счетчи- сп

5

а числа точек соединен с S-входом второ о триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом блока Формировани  ОПОРНЫХ координат и вторым входом п того элемег а ИЛИ, второй выход счетчика числа точек сое- дине} с шестым входом блока вычислени  коэффисиеитон, рыход п того элемента ИЛИ соединен с п тим входом блока формировани  опорных координат, вторые входы первого и второго блоков элементов И соединены соответственно с первым и вторым выходами первого из группы блоков вычислени  рассто ний,

выходы регистра координаты X и регистра координаты Y соединены соответственно с первым и вторым входами первого из группы блоков вычислени  рассто ний , с первым и вторым входами блока вычислени  коэффициентов, с вторым и третьим входами блока формировани  опорных координат, выходы первого и второго блоков элементов И соединены соответственно с четвёр- т.ым и шестым входами блока формировани  опорных координат, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами записи блока па- 15 опорной координаты Y, первые входы

м ти, третьим и четвертым входами блока вычислени  коэффициентов, первый , второй, третий и четвертый выходы блока вычислени  коэффициентов соединены соответственно с четвертым, шестым, п тым и седьмым входами каждого из группы блоков вычислени  рассто ний, первые и вторые выходы каждого из которых, кроме последнего блока группы, соединены соответственно с первым и вторым входами последующих блоков вычислений рассто ний , третьи выходы всех блоков вычислений рассто ний соединены с соответствующими входами третьего элемента ИЛИ,,

2С Устройство по п. отличающеес  тем, что -каждый из блоков вычислени  содержит первый и второй регистры, первый и второй циф- роаналоговые преобразователи, первый и второй умножители, первый и второй вычитатели и пороговый элемент, информационные входы регистров  вл ютс  CO ответственно первым и вторым входами блока, входы разрешени  записи регистров соединены и  вл ютс  третьим вхо- дом блока, входы установки нул  ре- гистров соединены и  вл ютс  четвертым входом блока, выходы первого и второго регистров соединены соответственно с входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей и  вл ютс  первым и вторым выходами блока, выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей соединены с первыми входами соответственно первого и второго умножителей, вторые входы которых  вл ютс  соответственно питым и шестым входами блока, выходы первого и второго умножителей подключены соответственно к первому и второму входам первого вычитател , выход

.

которого соединен с первым входом второго вычитател , второй вход которого  вл етс  седьмым входом блока, выход второго вычитател  соединен с входом порогового элемента, выход которого  вл е тс  третьим выходом блока.

3, Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок формировани  опорных координат содержит первую и вторую группы элементов И, первую и вторую группы элементов ИЛИ, регистр опорной координаты X, регистр

45

Q первой и второй групп элементов И объединены и  вл ютс  первым входом блока, второй вход первой группы элементов И  вл етс  вторым входом блока,

2Q второй вход второй группы элементов И  вл етс  третьим входом блока, второй вход второй группы элементов ИЛИ  вл етс  четвертым вхлдом блока, входы разрешени  записи регистров опорных

25 координат X и Y объединены и  вл ютс  п тым входом блока, второй вход первой группы элементов ИЛИ  вл етс  шестым входом блока, выходы первой и второй групп элементов И подключены соот30 ветственно к первым входам первой,и второй групп элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к информационным входам регистра опорной координаты X и регистра опорной коор ,- динаты Yr выходы регистра опорной

50

5

координаты X и регистра опорной коорг- динаты Y  вл ютс  соответственно первым и вторым выходами .блока.

А. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок вычислени  коэффициентов содержит первый четвертый циФроаналоговые преобразователи , первый, второй и третий вычитатели , первый и второй умножители, первый и второй квадраторы, первый, второй и третий делители, сумматор, функциональный преобразователь, триггер , элемент И и одновибратор, информационные входы первого и второго третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей  вл ютс  соответственно первым, вторым, третьим и четвертым входами блока, первые входы первого вычитател  и первого умножител  объединены и подключены к выходу первого цифроаналогового преобразовател , первые входы второго вычитател  и второго умножител  объединены и подключены к выходу второго

цифроаналогового преобразователе, вторые входы первого зычитател  и второго умножител  объединены и подключены к выходу третьего циррозна- лотового преобразовател , рторые входы второго чычитател  и первого умножител  объединены и подключены к выходу четвертого цисЬроаналогового прэ образовател , выходы первого и пторого умножителей соедине С-i соответственно с первым и вторым входами третьего вычитател , выход которого подключен к первоьгу входу третьего делител , входы первого и второго квадраторов объединены соответственно с первыми входами второго и первого делителей и подключены к выходам соответственно первого и второго пычит.-ге; s;i, выходы первого и второго кчадтатомс подключены соо п тгттж1 - - перг сму и второму входам суммгторл, nv- - .од которого подключен к r,yof / Функционального иреэбрачонл i LJIH, т.и;.од Kcroooio подклк Че к объЈ у неь:гы вторым входам перного, второго ч трг тьего дели гапе), выходы lorjpbx  вл ютс  гоответстиенно вторим, третьи ч и четвертым бтска, S-вход триггера и R-вход триггера  вл ютс  соответсгчелно шесть - и содь.1ым входа. i Олока, выход триггера подключен к первому входу элемента И, второй аход которого  пллитс  г   .-мм входом б., а дыхо, подключен к ьхолу одновмбр;|Торл, выход котрого  вл ете первым выходом блока.

А Ј гпф

1

SЈ

Ј

ЈЈ

ZЈ

/ f

7E--, U

i v

OH

1 гпф

б9опгч|

(2/

Фиг 4

Л Л

rig rag

ItJ И,3 г

г

50

47 Ив

5Z|

-HJL