SU1711206A1 - Устройство дл коррекции изображений объектов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам дл  предварительной обработки изображений объектов, и может быть использовано при необходимости выделени  малоразмерных тонкоструктурных объектов . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем обеспечени  выделени  малоразмерных трнкоструктур ых объектов за счет линейного раст жени  локального диапазона  ркости изображени  объектов. Значени  верхней и нижней границ этого диапазона определ ютс  на основе анализа значений элементов предшествующего кадра. Цель достигаетс  введением двух компараторов, блока сглаживани , двух вычитателей, элемента пам ти, умножител  и мультиплексора , при этом блок сглаживани  содержит группу сдвиговых регистров, вычитатель, накапливающий сумматор и блок делени . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам дл  предварительной обработки изображений объектов, и может быть Ис-/ пользовано при необходимости выделени  малоразмерных тонкоструктурных объектов .

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем обеспечени  выделени  малоразмерных тонкоструктурных объектов за счет линейного раст жени  локального диапазона  ркости изображени  объектов. Значени - верхней и нижней границ этого диапазона определ ютс  на основе анализа значений элементов предшествующего кадра.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - схема блока сглаживани .

Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 регистры, первый 5 и второй 6 компараторы, блок 7 сглаживани , первый 8 и второй 9 вычитатели, элемент 10 пам ти, умножитель 11, мультиплексор 12, первый 13, второй 14 и третий 15 информационные входы устройства, первый 16, второй 17 и третий 18 синхронизирующие входы устройства, вход Сброс 19 устройства , выход 20 устройства.

Блок сглаживани  (фиг.2) содержит группу 21 сдвиговых регистров, вычитатель 22, накапливающий сумматор 23, де- . литель 24.

Устройство работает следующим образом .

Устройство реализует операцию перераспределени  уровней  ркости исходного изображени  X {xi} путем линейного расю о

О

т жени  диапазона  ркости, содержащего объекты и фон, и сжати  других уровней  ркости, которые не несут информацию об объектах на изображении. Определение значений mln и max нижней и верхней границ данного диапазона  ркости осуществл етс  адаптивно путем определени  минимального и максимального значени , которые принимает оператор g{xi) на элементах изображени  xi г-Х. Если объект Z имеет  ркость Xz, то mln SXz max. Диапазон  ркости «,/ подвергаетс  линейному раст жению за счет сжати  диапазонов О, mln и max, М  ркости, которые не содержат уровней, соответствующих объектам и фону, где М 2к-1 - максимально возможное значение  ркости изображени ; К- количество разр дов на входе 15 устройства. Значени  mln и max определ ютс  как минимальное и максимальное значени  локального сглаживающего оператора g(xi) на изображении . Линейное раст жение сигнала, лежащего в диапазоне min, max, осуществл етс  при помощи вычитател  8, элемента 10 пам ти, вычитател  9, умножител  11 и мультиплексора 12 согласно выражению

ОприХ| mln Yi 2k-1 приХ| тэх

/ (2k-1) -(xi) - mln) -(max - mln) 1

при mln Xi max,

где Xi, Yi - текущее значение исходного и преобразованного изображени .

При этом размер локальной окрестности точки I, на основе анализа элементов которой определ етс  значение оператора g(xi), выбираетс  таким образом, чтобы не превышать размеров интересующих нас объектов на изображении. В качестве локального оператора g(xi) предполагаетс  использовать оператор линейной фильтрации, обладающий высокой эффективностью при сглаживании шума в сигнале. Локальный оператор g(xi) обеспечивает сглаживание исходного изображени  по некоторой локальной окрестности текущей точки с целью снижени  уровн  шума в сигнале.

Устройство реализует вычисление функции

О при Xi mln

Yt 2k-1 при Xi max

{ 2k-1 -(Xi) - mln) -(max - mln) 1 при mln : Xi max, XiC7X,

где

max

max {g (X)},

mln mln { g (X) }.

X - множество отсчетов текущего кадра на изображении;

X - множество отсчетов предыдущего

кадра изображени ;

Xi, YI - значение 1-х отсчетов исходного X и преобразованного Y изображений;

К - количество разр дов на входе уст- ройства;

g(xi) - значение локального оператора в точке I изображени ,

15

g(xi) - Si-N/a;

Xi

где Si - локальное среднее значение элементов текущей апертуры длины N.

Значение величин max и mln с выходов регистров 1 и 2 поступают на соответствующие входы вычитател  8, значение () с которого поступает на вход

элемента 10 пам ти, значение (2K-1) ( mln)1 с выхода которого записываетс  в регистр 3. В регистре 4 записано значение mln. Код текущего отсчета X сигнала поступает на соответствующий вход вычитател  9, значение величины Xrmln с выхода которого поступает на вход умножител  11, на выходе которого формируетс  значение (2K-1) (xi-mln) ()1, которое поступает на третий вход мультиплексора 12.

Таким образом, в каждом такте работы параллельно с формированием в регистрах 1 и 2 новых значений max и mln осуществл етс  преобразование текущего значени  xt сигнала и результат YI поступает на первый вход мультиплексора 12.

При этом цифровой многоразр дный телевизионный сигнал по окончании гас щего импульса, приход щего в наборе сигналов, поступает на второй вход вычитател  9 и еход блока 7 сглаживани . Пусть в текущем 1-м такте значение xi текущего 1-го отсчета сигнала поступает на вход блока 7 сглаживани , а затем с его выхода - на второй вход вычитател  22 и вход группы 21 сдвиговых регистров. На выходе группы сдвиговых регистров на прот жении первых N тактов работы (где N - длина блока 21) будут формироватьс  нулевые значени  (при i N, так как группа 21

обнул етс  перед окончанием гас щего импульса ), а в последующих тактах работы (I N) на его выходе будет формироватьс  код отсчета XI-N, задержанного на N тактов работы . Значение отсчетов Xi и XI-N поступают на соответствующие входы вычитател  22,

на выходе которого формируетс  код величины XI-XI-N. который затем поступает на вход накапливающего сумматора 23. При этом сформировавшеес  ранее содержимое аи накапливающего сумматора 23 суммируетс ,со значением на его входе, т.е. в накапливающем сумматоре 23 формируетс  код величины ai - ai-1 + XI-XI-N (где ао m 0, xj 0 при a S 0). Значение величины с выхода накапливающего сумматора 24 поступает на вход делител  24, в  чейках которого осуществл етс  вычисление результатов функции делени  на константу

1 N. Код величины Si - ai с выхода делиN

тел  24 поступает на вход блока 7 сглаживани , а затем - на входы селекторов максимума (блоки 5,1) и минимума (блоки 6,2). Значение Si в селекторе максимума (блоки 5,1) поступает на вход регистра 1 и на второй вход компаратора 5, на первый вход которого поступает код величины ZM. сформированной в предыдущем (1-1)-м такте работы устройства. Если Si Zi-i, то код логической единицы с выхода Меньше компаратора 5 поступает на вход разрешени  записи регистра 1 и в него записываетс  значение Si, в противном случае значение регистра 1 не измен етс , т.е. 2 max {Zi-i, Si} (i N. ZN 0). Аналогично в селекторе минимума (блоки 6,2) в регистре 2 формируетс  значение величины Pi mln {Рм, $|}.При этом, если Si PI-I, то код логической единицы с выхода Больше компаратора 6 поступает на вход разрешени  записи регистра 2 и в него записываетс  значение Si, в противном случае значение регистра 2 не измен етс .

Таким образом, перед началом гас щего импульса в регистрах 1 и 2 сформируютс  значени  max и mln соответственно. С началом гас щего импульса код величины mln поступает на вход регистра 4 и второй вход вычитател  8, на первый вход которого поступает значение величины max с выхода регистра 1, Код величины с выхода вычитател  8 поступает на вход элемента 10 посто нной пам ти, в  чейках которого реализовано вычисление функ2К -1

ции (&).---Z-(где а-количество разр дов на входе устройства). Код величины

р () - L JL.. с выхода элетах - mm мента 10 пам ти поступает на входрегист- ра 4. При поступлении синхронизирующего импульса с третьего синхронизирующего входа 18 устройства на входы синхронизации регистров 3 и 4 в них записываютс 

значени  величин (р () и mln, сформировавшиес  на их входе ранее. Затем импульс Сброс с входа 19 устройства устанавливает регистр 1 в нулевое состо - 5 ние (на выходе всех разр дов регистра нули ), а регистр 2 устанавливает в единичное состо ние (на выходах всех разр дов регистра единицы).

Сжатие уровней  ркости оеуществл ет0 с  при помощи мультиплексора 12, умножител  11 i вычитател  9, на первый - третий входы которого поступают значени  yi, 2K-1 и 0 соответственно. Если xi mln, то значение 1 с выхода Переполнение умно5 жител  11 поступает на соответствующий вход мультиплексора 12 и формируетс  код 2-1. В случае, если на управл ющих входах мультиплексора сформированы нули, на его выходе формируетс  код YI преоб0 разованного текущего отсчета изображени . Необходимо отметить, что величина N выбираетс  равной геометрическим размерам минимальных наблюдаемых объектов на изображении. Дл  систем технического

5 зрени  при наблюдении объектов размерами 5-10 м на дальности до 6 км и при матрице изображени  512 х 512 отсчетов N принимаетс  равным 6-8.

Параллельно с рекурсивным формирова0 нием в селекторе максимума и в селекторе минимума значений величин Zi и PI значение Xi текущего отсчета сигнала поступает на второй вход вычитател  9. На выходах регистров 3 и 4 формируютс  значени  #()

5 и mln, сформированные на основе анализа предыдущего кадра изображени  и записанные в них во врем  предшествующего гас щего импульса. Значение mln с выхода регистра 4 поступает на первый вход

0 вычитател  9, значение величины X|-mln с выхода которого поступает на второй вход умножител  11, на первый вход которого поступает значение р() с выхода

5 регистра 3. Код величины

2 -1

/ (xi

max - mm - mln) с выхода умножител  11 поступает на первый вход мультиплексора 12, на второй и третий входы которого поступают величины (2К-1) и 0 соответственно. Выход

0 Переполнение умножител  11 и выход знакового разр да вычитател  9 соединены с управл ющими входами мультиплексора 12, т.е в случае, если (2K-1) (Xi-mln)x x()2K-1 приXi max. на выходе

5 мультиплексора 12 формируетс  значение 2-1, если Xi.min (значение знакового разр да на выходе вычитател  9 будет равно единице), то на выходе мультиплексора 12 формируетс  значение нул , если же эти

услови  не выполн ютс , то на выходе мультиплексора 12 формируетс  код величины (2K-1)()(max -irHn)1. Этозначит, что в i-м такте работы на выходе мультиплексора 12 будет формироватьс  значение yl, которое затем поступает на выход 20 устройства.

Таким образом, в промежутке между кадровыми гас щими импульсами устройство параллельно осуществл ет сглаживание исходного сигнала и рекурсивное формирование его максимального и минимального значений и параллельно осуществл ет преобразование текущего значени  сигнала путем линейного раст жени  диапазона  ркости, границы max и которого были определены на основе анализа значений сигнала в предыдущем кадре изображени . Затем на прот жении кадрового гас щего импульса новые значени  max и min будут сформированы по элементам текущего кадра изображени  в регистрах 1 и 2 и на их основе корректируютс  значени , содержащиес  в регистрах 3 и 4. Затем производитс  установка регистра 1, группы 21 сдвиговых регистров и накапливающего сумматора 23 в нуль (производитс  обнуление), а регистр 2 устанавливаетс  в единичное состо ние (значени  всех разр дов регистра равны единице). По окончании текущего гас щего импульса начинаетс  следующий цикл работы устройства .

Параллельно-конвейерна  организаци  вычислений в устройстве дает возможность осуществить нормировку текущего кадра телевизионного изображени  в реальном масштабе времени.

Claims (2)

1. Формула изобретени  Устройство дл  коррекции изображений объектов., содержащее четыре регистра , отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем обеспечени  выделени  малоразмерных тонкоструктурных объектов, в него введены первый и второй компараторы, блок сглаживани , первый и второй вычи- татели, элемент пам ти, умножитель и мультиплексор, вход блока сглаживани  объединен с первым входом первого вычитател  и  вл етс  информационным входом устройства, выход блока сглаживани  соединен с информационными входами первого и второго регистров и с первыми информационными входами первого и второго компараторов, вторые информационные входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго регистров и объединены соответственно с первым и вторым информационными входами второго вычитател , выход которого соединен с входом элемента пам ти, входы

   Разрешение записи первого и второго регистров подключены к выходам соответственно первого и второго компараторов, выходы элемента пам ти и второго регистра соединены с входами соответственно

   третьего и четвертого регистров, выходы которых соединены соответственно с первым информационным входом умножител  и вторым информационным входом первого вычитател , информационный выход кото

   рого подключен ко второму информационному входу умножител , выход которого соединен с первым информационным входом мультиплексора, второй и третий информационные входы которого  вл ютс 

   вторым и третьим информационными входами устройства, выход Переполнение умножител  соединен с первым управл ющим входом мультиплексора, второй управл ющий вход которого подключен к

   знаковому выходу вычитател , выход мультиплексора  вл етс  выходом устройства, входы Синхронизаци  блока сглаживани  и умножител  объединены и  вл ютс  первым синхронизирующим входом устройства , входы Синхронизаци  первого и второго регистров обьединены и  вл ютс  вторым синхронизирующим входом устройства , входы Синхронизаци  третьего и четвертого регистров объединены и  вл ютс  третьим синхронизирукж1им входом устройства, входы Сброс первого-и второго регистров и блока сглаживани  объединены и  вл ютс  входом Сброс устройства.
2. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что блок сглаживани  содержит группу сдвиговых регистров, вычитатель, накапливающий сумматор и делитель, информационный вход группы сдвиговых регистров и первый информационный вход вычитател  объединены и  вл ютс  информационным входом блока, выход группы сдвиговых регистров соединен с вторым информационным входом вычитател , выход

   которого соединен с входом накапливающего сумматора, выход которого соединен с входом делител , выход которого  вл етс  выходом блока, вход Синхронизаци  группы сдвиговых регистров и накапливающего

   сумматора объединены и  вл ютс  входом Синхронизаци  блока, входы Сброс группы сдвиговых регистров и накапливающего сумматора объединены и  вл ютс  входом Сброс блока.

   IS

   ,..

   L

   Фиг. 2