SU926691A1 - Устройство дл распознавани пр мого кра объекта - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении зрительных анализаторов роботов.

Известны устройства для распознавания прямого края объекта, содержащие телевизионные датчики и электронные блоки, обеспечивающие выделение полезной информации из совокупности сигналов, поступающих с выходов телевизионных датчиков El I.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для распознавания прямого края объекта.

Это устройство содержит телевизионный датчик, выход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователяj блок вычитания, к первому входу которого подключен регистр числа, и пороговый элемент, подключенный к выходу блока вычитания (21 .

Недостатком устройства является низкая достоверность распознавания произвольно ориентированного прямого края объекта.

Цель изобретения - повышение дос⁵ товерности распознавания.

Поставленная цель достигается тем,что в устройство для распознавания прямого края объекта вве10 дены группа счетчиков, первый коммутатор, вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а выходы - ко входам соответствующих счетчиков, второй коммутатор, входы которого подключены к выходам соответствующих счетчиков группы, фильтр низких частот, вход которого подключен к выходу втоjq рого коммутатора, а выход - ко входу регистра числа и второму входу блока вычитания, и блок управ- / ления, вход которого соединен с вы-’ ходом блока вычитания, а выходы - с

926691 4 управляющими входами первого и второго коммутаторов.

Блок управления содержит последовательно соединенные первый счетчик, схему совпадения, первый j триггер, элемент И и второй счетчик, соединенный с первым триггером, и последовательно соединенные элемент памяти, сумматор, вторую схему совпадения, второй 10 триггер, второй элемент И и третий счетчик, подключенный ко второму триггеру, генератор тактовых импульсов, вход которого подключен к первому счетчику и элементу И, 15 четвертый счетчик, вход которого подключен ко второму элементу И и генератору тактовых импульсов, а выход - ко второй схеме совпадения, выход элемента памяти подключен к nep-jg вой схеме совпадения, а вход - ко второму счетчику, выход первого триггера подключен ко входу второго эле- . мента И._

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для распознавания прямого края объекта; на фиг.2структурная схема блока управления; на фиг. 3 - временные диаграммы фор- ₃₀ мирования импульсов для управления коммутаторами; на фиг. 4 - фрагмент изображения на первом этапе распознавания (а) и гистограмма распределения сигналов при суммировании вдоль строк (б); на фиг. 5 ~ фрагмент изображения на втором этапе распознавания (а) и разность амплитуд накопленных сигналов в смежных счетчиках (б) ₄₀

Устройство для распознавания прямого края объекта содержит телевизионный датчик 1, аналого-цифровой ' , преобразователь 2, первый коммутатор з, группу счетчиков 4, второй ⁴⁵ коммутатор 5, фильтр 6 низких частот, блок 7 вычитания, регистр 8 числа, пороговый элемент 9 и блок 10 управления. Блок 10 управления содержит первый счетчик 11, первую схе-⁵⁰ му 12 совпадения , первый триггер 13, второй элемент И 14, первый элемент И 15, элемент 16 памяти, второй счетчик 17, сумматор Ί8, вторую схему 19 совпадения, второй триггер 20, 55 третий счетчик 21, генератор 22 тактовых импульсов, четвертый счетчик 23.

Устройство работает следующим образом.

Изображение анализируется пофрагмеитно. Пусть в некотором фрагменте изображения размером η на m растровых элементов под каким-то произвольным углом расположен прямой край объекта. Процесс распознавания осуществляется в два этапа. Первый этап - приблизительное определение направления прямого .края. При этом в пределах фрагмента вдоль строки разложения выполняется параллельное пространственное суммирование сигналов с выхода преобразователя 2 в соответствующих счетчиках 4. По распределению накопленных сигналов в счетчиках 4 можно сделать вывод о расположении прямого края внутри фрагментов-изображения. Если прямой край расположен вдоль направления суммирования, то распределение сигнала характеризуется минимальной шириной и максимальной амплитудой перехода. Если прямой край расположен перпендикулярно, распределение сигнала равномерное. При промежуточных положениях ширина и ампли-’ туда перехода в распределении сигнала определяет соответственно, наклон прямого края внутри фрагмента (фиг. 4 б), В связи с тем, что суммирование выполняется по выборке конечной длины и яркость объекта . может быть неравномерной, то возможны некоторые отклонения в распределении сигнала от идеального, поэтому для дальнейшей работы его необходимо сгладить. Это осуществляется фильтром 6 с помощью коммутатора 5, который последовательно подключает на вход фильтра 6 выходы счетчиков 4. После фильтра 6 сигналы подаются на второй вход блока 7 и через регистр 8 на первый вход блока 7. Время задержки в регистре 8 определяется периодом следования тактовых импульсов. Таким образом, в блоке 7 вычисляется разность накопленных сигналов по амплитуде между смежными счетчиками 4, которая в случае двухградационных изображений соответствует тангенсу угла наклона прямого края объекта. Если эта разность превышает предварительно установленный порог в элементе 9, то на этом процесс распознаваний заканчивается, если не превышает:, устройство перехо5 дит ко второму этапу распознавания. Второй этап распознавания уточнение найденного'направления прямого края. При этом обеспечивается изменение направления суммирования сигналов с выхода преобразователя 2 (фиг. 5 а). Сначала суммирование выполняется вдоль направления, определенного на первом этапе, а затем оно уточняется,т.е. направле ние суммирования сдвигается с небольшим дискретом по обе стороны от найденного для нахождения наилучшего ,направления, при котором разность ; амплитуд накопленных - сигналов в смежных счетчиках 4 превысит предварительно установленный порог в эле-, менте 9.

На данном этапе блок 10. формирует m сдвинутых относительно друг друга •серий по η управляющих импульсов в каждой. Это достигается следующим образом. Код-сигнала на выходе сумматора 18 изменяется с частотой строчных импульсов по линейному закону

Μ

Ito

Χθ“

При где ^χί^{= х}о-(11)ах (i=1,2,...,ш), где х[- координата крайней левой точки фрагмента на 1-ой строке;

опорная координата левого верхнего угла фрагмента; приращение координаты х на каждом шаге;

размер фрагмента в строках по вертикали.

этом &х⁼Хопр+ ^хХ(л)М£'J ⁼ хопр- определенное значение при ращения координаты, т.е. тангенс угла наклона прямого края на первом этапе распознавания;

Ххром£ Р^ЯД дискретных приращений координаты, предварительно записанных в элемент 16;

к - число сдвинутых направлений относительно определенI ного на первом этапе.

Значение Хопр с выхода блока 7 записывается в элемент 16. С каждым импульсом, поступающим на управляющий вход элемента 16 с выхода первого элемента И 15, считываются в сумматор 18 коды сигналов, соответствующие Хопр. При равенстве кодов, сигналов на выходе счетчика 23 с кодами сигналов на выходе сумматора 18 во

926691 6 второй схеме 19 формируется импульс, переводящий триггер 20 в единичное состояние, сигнал с выхода которого будет разрешающим для второго элемента И 14. Если на втором управляющем входе второго элемента И 14 будет также разрешающий сигнал, то на его выходе формируется серия из η импульсов. Под действием импульсов блока 10 коммутатор 3 коммутирует сигналы с выхода преобразователя 2 на входы счетчиков 4 таким образом, чтобы из каждой серии ш каждый η-ый сигнал направлялся в η-ый счетчик.4.

Как и на первом этапе, коммутатор 5 последовательно подключа—' ет выходы счетчиков 4 ко входу фильтра 6. При превышении разности амплитуд накопленных сигналов от смежных счетчиков 4 порога ограничения, установленного в элементе 9 (фиг. 5 б), на его выходе формирует-, ся импульс, указывающий на то, что в данном направлении расположен прямой край объекта. Таким образом, за счет реализации двухэтапной процедуры распознавания выбирается то направление, которое наиболее достоверно отражает истинное направление прямого края объекта.

Claims (2)

1. I

   Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении зрительных анализаторов роботов.

   Известны устройства дл  распознавани  пр мого кра  объекта, содержащие телевизионные датчики и электронные блоки, обеспечивающие выделение полезной информации из совокупности сигналов, поступающих с выходов телевизионных датчиков tl.

   Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  распознавани  пр мого кра  объекта.

   Это устройство содержит телевизионный датчик, выход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразовател j блок вычитани , к первому входу которого подключен регистр числа, и пороговый элемент, подключенный к выходу блока вычитани  21 .

   Недостатком устройства  вл етс  низка  достоверность распознавани  произвольно ориентированного пр мого кра  объекта.

   Цель изобретени  - повышение достоверности распознавани .

   Поставленна  цель достигаетс  тем,что в устройство дл  распознавани  пр мого кра  объекта введены группа счетчиков, первый коммутатор , вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразовател , а выходы - ко входам соответствующих счетчиков, второй коммутатор, входы которого подключены к выходам соответствующих счетчиков группы, фильтр низких частот, вход которого подключен к выходу второго коммутатора, а выход - ко входу регистра числа и второму входу блока вычитани , и блок управ- / лени , вход которого соединен с выходом блока вычитани , а выходы - с рого коммутаторов. Блок управлени  содержит последовательно соединенные первый счетчик, схему совпадени , первый триггер, элемент И и второй счетчик , соединенный с первым триггером , и последовательно соединенные элемент пам ти, сумматор, вторую схему совпадени , второй триггер, второй элемент И и третий триггеру, генератор TaKtosux импульсов , вход которого подключен . к первому сметчику и элементу И, четвертый счетчик, вход которого подключен ко второму элементу И и генератору тактовых импульсов, а выход - ко второй схеме совпадени , выход элемента пам ти подключен к n вой схеме совпадени , а вход - ко второму счетчику, выход первого три гера подключен ко входу второго эле мента И. На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства дл  распознавани  пр мого кра  объекта; на фиг. структурна  схема блока управлени ; на фиг. 3 - временнь1е диаграммы фор мировани  импульсов дл  управлени  коммутаторами; на фиг, Ц - фрагмент изображени  на первом этапе распознавани  (а) и гистограмма распределени  сигналов при суммировании вдо строк (б); на фиг, 5 - фрагмент изо ражени  на втором этапе распознавани  (а) и разность амплитуд Haiconленных сигналов в смежных счетчиках (б) . Устройство дл  распознавани  пр  мого кра  объекта содержит телевизионный датчик Т, аналого-цифровой преобразователь 2, первый коммутатор 3. группу счетчиков 4, второй коммутатор 5| фильтр 6 низких частот , блок 7 вычитани , регистр 8 чи ла, пороговый элемент 9 и блок 10 управлени . Блок 10 управлени  содержит первый счетчик 11, первую схе ных сигналов по амплитуде между смежму 12 совпадени  , первый триггер ными счетчиками , котора  в случае 13| второй элемент И И, первый эле- ,двухградационнь1х изображений соответмент И 15 элемент 16 пам ти, второй счетчик 17, сумматор 18, вторую схему

   19 совпадени , второй триггер 20, третий счетчик 21, генератор 22 тактовых импульсов, четвертый счетчик 23.

   сУвует тангенсу угла наклона пр мого кра  объекта. Если эта разность

   55 превышает предварительно установленный порог в элементе 9, то на этом процесс распознаваний заканчиваетс , если не превышает; устройство перехоразом . Изображение анализируетс  пофрагмеитно . Пусть в некотором фрагменте изображени  размером п на m растровых элементов под каким-то произвольным углом расположен пр мой край объекта. Процесс распознавани  осуществл етс  в два этапа. Первый этап - при лизительное определение направлени  пр мого .кра . При этом в пределах фрагмента вдоль строки разложени  выполн етс  параллельное пространственное суммирование сигналов с выхода преобразовател  2 в соответствущих счетчиках 4. По распределению накопленных сигналов в счетчиках k можно сделать вывод о расположении пр мого кра  внутри фрагментов-изображени . Если пр мой край расположен вдоль направлени  суммировани , то распределение сигнала характеризуетс  минимальной шириной и максимальной амплитудой перехода. Если пр мой край расположен перпендикул рноj распределение сигнала равномерное. При промежуточных положени х ширина и амплитуда перехода в распределении сигнала определ ет соответственно, наклон пр мого кра  внутри фрагмента (фиг. б), 8 св зи с тем, что суммирование выполн етс  по выборке конечной длины и  ркость объекта , может быть неравномерной, то возмож « некоторые отклонени  в распреде« « сигнала от идеального, поэтому дл  дальнейшей работы его необходимо сгладить. Это осуществл етс  фильтром 6 с помощью коммутатора 5, который последовательно подключает на вход фильтра 6 выходы счетчикОв . После фильтра 6 сигналы подаютс  на второй вход блока 7 и через регистр 8 на первый вход блока 7. Врем  задержки в регистре 8 определ етс  периодом следовани  тактовых импульсов. Таким образом, в блоке 7 вычисл етс  разность накоплендит ко второму этапу распознавани . Второй этап распознавани  уточнение найденного направлени  п|3 мого кра . При этом обеспечивает с  изменение направлени  суммирова ни  сигналов с выхода преобразовате л  2 (фиг. 5 а). Сначала суммирование выполн етс  вдоль направлейи , определенного на первом этапе, а за тем оно уточн етс ,т.8. направле ние суммировани  сдвигаетс  с небол шим дискретом по обе стороны от на денного дл  нахождени  наилучшего направлени , при котором разность : амплитуд накопленных - сигналов в смежных счетчиках k превысит предварительно установленный порог в эл менте 9. На данном этапе блок 10. формируе m сдвинутых относительно друг другл серий по п управл ющих импульсов в каждой. Это достигаетс  следующим образом. Код-сигнала на выходе сумм тора 18 измен етс  с частотой строч ных импульсов по линейному закону Ч Хо (,2,... ,m). где координата крайней левой точки фрагмента на i-ой строке; ,хо- опорна  координата левого верхнего угла фрагмента; 4 X - приращение координаты х на каждом шаге; m - размер фрагмента в строках по вертикали. При этом 4х хопр± Ххрв„р 1,2,. .. ,k), где хопр- определенное значение при ращени  координаты, т.е. тангенс угла наклона пр мого кра на первом этапе распознавани ; ХквочГ р д дискретных приращений координаты, предварительно записанных в элемент 16; к - число сдвинутых направлений относительно определе i ного на первом -этапе. Значение Хопр с выхода блока 7 записываетс  в элемент 16. С каждым импульсом , поступающим на управл ющий вход элемента 16 с выхода первого элемента И 15, считываютс  в сумма . тор 18 коды сигналов, соответс.твующие Хопр. При равенстве кодов, сигна лов на выходе счетчика 23 с кодами сигналов на выходе сумматора 18 во второй схеме 19 формируетс  импульс, перевод щий триггер 20 в единичное состо ние, сигнал с выхода которого будет разрешающим дл  второго элемента И 1. Если на втором управл ющем входе второго элемента И Т будет также разрешающий сигнал, то на его выходе формируетс  сери  из п импульсов. Под действием импульсов блока 10 коммутатсЗр 3 коммутирует сигналы с выхода преобразовател  2 на входы счетчиков j таким образом, чтобы из каждой серии m .-. каждый п-ый сигнал направл лс  в п-ый счетчик, l. Как и на первом этапе, коммутатор 5 последовательно подключа-. ет выходы счетчиков k ко входу фильтра 6. При превышении разности амплитуд накопленных сигналов от смежных счетчиков k порога ограничени , установленного в элементе 9 (фиг. 5 б), на его выходе формирует-, с  импульс, указывающий на то, что в данном направлении расположен пр мой край объекта. Таким образом, за счет реализации двухэтапной процедуры распознавани  выбираетс  то направление , которое наиболее достоверно отражает истинное направление пр мого кра  объекта. Формула -изобретени  1. Устройство дл  разпознавани  пр мого кра  объекта, .содержащее телевизионный датчик, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразовател , блок вычитани , к первому входу которого подключен регистр числа, пороговый элемент, под1ключенный к выходу блока вычитани , отличающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности распознавани , оно содержит группу счетчиков , первый коммутатор, вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразовател , а выходы - к входам соответствующих счетчиков, второй коммутатор ,входы которого подключены к рыходам соответствующих счетчиков,группы, фильтр низких частот, вход которого подключен к выходу второго коммутатора, а выход - к входу /регистра числа и второму входу блока вычитани , и блок управлени , вход которого соединен с выходом блока вычитани , а выходы - с управл ющими входами первого и второго коммутаторов.
2. 2. Устройство по п. 1. о т л ич а ю щ е е с   тем, что блок управ пени  содержит последовательно соединенные первый счетчик, схему совпадени , первый триггер, элемент И и второй счетчик, соединенный с первым триггером, и последовательно соединенные элемент пам ти, сумматор , вторую схему совпадени , второй триггер, второй элемент И и третий счетчик, подключенный ко второ му триггеру, генератор тактовых импульсов , вход которого подключен к первому счетчику и элементу И, четвер тый счетчик, вход которого подключен 9 18 ко второму элементу И и генератору тактовых импульсов, а выход - ко второй схеме совпадени , выход элемента пам ти подключен к первой схеме совпадени , а вход - ко второму счетчику, выход первого триггера подключен ко входу второго элемента И. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ,№ , кл. G 06 К 9/00, 19752 .Авдеев В. П. и др. Пр мой край как признак дл  выделени  фигуры. Техника средств св зи. Сер. Техника телевидени , 1977, вып. 1, с. 9б, рис. 9 (прототип).

   Т.

   фуг, / Ге/ffflafnofl ппрппппп Cveimw I I Ml I I I П ПН 1 ;. Ct. cofno onup ппппппп , I M I i ini H t III nn . .

   Mo

   фуг.

   0ifi,5