устройство для селекции изображений и измерения размеров объектов

Формула изобретения

Устройство для селекции изображений и измерения размеров объектов, содержащее телевизионный датчик, блок квантования и первый элемент задержки, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, устройство дополнительно содержит блок анализа варианта связанности, первый вход которого объединен с информационными входами первого элемента задержки, выход которого подключен ко второму входу блока анализа варианта связанности и блока памяти строчных элементов и подключен к выходу блока квантования, а шестой, седьмой, восьмой и девятый входы объединены с четвертым, третьим, вторым и первым информационными входами мультиплексора номера объекта соответственно и подключены к выходу четвертого элемента задержки, третьему, второму и первому выходу третьего элемента задержки соответственно, причем выход телевизионного датчика соединен со входом селектора синхроимпульсов, выход которого соединен с первым входом синхрогенератора, второй вход которого является первым входом устройства, видеоусилитель, вход которого объединен со входом селектора синхроимпульсов и подключен к выходу телевизионного датчика, а выход соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым информационным входом блока квантования, второй информационный вход которого является вторым входом устройства, второй элемент задержки, информационный вход которого соединен с выходом блока памяти строчных элементов, а первый, второй и третий выходы подключены к третьему, четвертому и пятому входу блока анализа варианта связанности соответственно, блок памяти строчных номеров, информационный вход которого объединен с первым входом мультиплексора адреса памяти окончания объекта, четвертым входом блока формирования адреса памяти координат и соединен с первым выходом мультиплексора номера объекта, а адресный вход объединен с адресным входом блока памяти строчных элементов и подключен к выходу блока формирования адреса памяти строчных номеров и элементов, вход управления которого подключен к седьмому выходу синхрогенератора, мультиплексор адреса памяти переименований на предыдущей строке, первый информационный вход которого соединен с выходом блока памяти строчных номеров, а выход соединен с адресным входом памяти переименований на предыдущей строке, выход которой соединен с информационным входом третьего элемента задержки, а вход разрешения записи которой соединен с пятым выходом синхрогенератора, шестой выход которого объединен с первыми входами блока формирования геометрических размеров и блока формирования координат, и с тактовыми входами четырех элементов задержки, блока памяти строчных элементов, блока памяти строчных номеров и блока формирования адресов памяти строчных элементов и номеров, мультиплексор адреса памяти переименований на текущей строке, первый информационный вход которого соединен со вторым выходом мультиплексора номера объекта, а выход соединен с адресным входом памяти переименований на текущей строке, выход которой подключен ко входу данных памяти переименований на предыдущей строке, информационному входу четвертого элемента задержки и пятому информационному входу блока формирования адресов памятей координат, третий вход которого объединен с первым входом управления блока формирования номеров объектов на обратном ходе по строке и кадру, третьим входом блока памяти окончания объекта, входом разрешения записи памяти переименований на текущей строке и соединен со вторым выходом синхрогенератора, третий выход которого соединен с управляющими входами мультиплексоров адреса памяти переименований на текущей строке, памяти переименований на предыдущей строке, памяти окончания объекта и вторыми информационными входами блоков формирования адресов памятей координат, формирования координат, формирования геометрических размеров, памяти окончания объекта, формирования номеров объектов на обратном ходе по строке и кадру, выход которого соединен с первым входом блока формирования адресов памятей координат и вторыми информационными входами мультиплексоров адреса памяти переименований на предыдущей строке, памяти переименований на текущей строке и памяти окончания объектов, блок памяти освободившихся номеров, третий информационный вход которого объединен с пятым входом блока памяти окончания объекта, четвертый информационный вход которого объединен со входом данных памяти переименований на текущей строке и соединен с выходом мультиплексора адреса памяти окончания объекта, и с третьим входом блока формирования координат и соединен с первым выходом синхрогенератора, четвертый выход которого соединен с пятым входом блока формирования геометрических размеров, третий вход которого соединен с выходом блока формирования координат, четвертый вход - с выходом блока формирования адресов памятей координат, седьмой вход подключен к выходу блока анализа вариантов связанности и объединен с первыми информационными входами блоков памяти окончания объекта, памяти освободившихся номеров и управляющим входом мультиплексора номеров объектов, пятый вход которого подключен к выходу блока памяти освободившихся номеров, второй вход которого подключен к выходу блока памяти окончания объектов и объединен с шестым входом блока формирования координат, восьмой выход которого является выходом устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для анализа геометрических параметров изображений объектов в специализированных системах технического зрения.

Известно устройство для кодирования видеосигнала [1], содержащее генератор развертки, телевизионный датчик видеосигнала, пороговый блок, генератор тактовых импульсов, счетчик номера текущей строки, счетчик размера горизонтальной хорды объекта, счетчик вертикального размера объекта, делитель тактовой частоты на два, счетчик центра тяжести хорды, сумматор центра тяжести хорд, первый и второй мультиплексоры, первый и второй триггеры, коммутатор, блок ОЗУ. Для определения геометрических параметров объекта из телевизионного изображения видеосигнал с телекамеры пороговым блоком преобразуется в двухградационный, количество переходов "0" - "1" (точек начал хорд) которого фиксируется счетчиком вертикального размера объекта, а высокий уровень - разрешает подсчет тактовых импульсов счетчиком размера горизонтальной хорды. Делитель частоты тактовых импульсов на два, счетчик центра тяжести хорды, сумматор и блок ОЗУ осуществляют определения центра тяжести изображения объекта. Началу изображения объекта соответствует первый переход с низкого на высокий уровень - точка начала объекта. Выдача результата происходит по завершению кадра.

Указанное устройство обладает недостаточными функциональными возможностями, в частности, не может определять геометрические параметры изображений нескольких объектов.

Известно также устройство для селекции изображений [2], содержащее телевизионный датчик, блок квантования, блок задержки, блок формирования кода изображения, счетчик количества объектов, блок управления, блок выдачи, блок арифметический, блок измерения длин контуров, блок селекции, блок памяти, блок сравнения, блок суммирования, регистр, дешифратор, три коммутатора, два элемента И. В результате преобразования сигнала в двухградационный в блоке измерения длин контуров происходит выделение граничных элементов объекта (точек начал и концов хорд), коды которых поступают в блок селекции контуров, формирующих коды отверстий в объекте, причем адресные входы обоих блоков подключены к регистру, хранящему номер текущего объекта. Номер текущего объекта формируется счетчиком количества объектов, а факт принадлежности анализируемого элемента к объекту определяется блоком формирования кода изображения на основе анализа задержанного входного бинарного сигнала, причем блок формирования кода изображения увеличивает на единицу код счетчика в случае начала нового объекта. Выдача информации производится по окончании кадра по всем номерам объектов.

Недостатком этого устройства является также недостаточная функциональная возможность, так как оно не позволяет определять геометрические параметры изображений нескольких объектов, расположенных в направлении строчной развертки, а также объектов, имеющих вогнутости в направлении кадровой развертки.

Отмеченные недостатки могут быть устранены путем выделения на бинарном изображении, помимо указанных характерных точек начала объекта, точек начал и концов горизонтальных хорд объекта, ряда дополнительных точек - объединения верхних ответвлений объекта и окончания объекта.

Из таких устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению является устройство для счета и измерения размеров объектов [3], содержащее телевизионный датчик, блок квантования, блок памяти кадра, элемент задержки, делитель частоты, блок индексации, блок выделения характерных точек, первый, второй, третий, четвертый и пятый мультиплексоры, первый, второй и третий блоки памяти, синхрогенератор, блок регистрации, счетчик и элемент И. Запомненный в блоке памяти кадра и задержанный на период строчной развертки бинаризированный входной телевизионный сигнал поступает на вход блока выделения характерных точек, который вырабатывает сигналы от характерных точек начала и окончания объекта, начала и окончания хорды объекта и объединения верхних ответвлений объектов. Блок индексации осуществляет присвоение индекса (номера) начальным хордам объектов в соответствии с порядковыми номерами начальных точек и передачи индекса (номера) от одной связанной хорды к другой, причем, в случае соединения двух ответвлений, текущей хорде присваивается индекс (номер) левого из ответвлений. Сигналы характерных точек управляют работой первого блока памяти, формирующего массив пар номеров, отражающих связанность ответвлений объектов, и работой счетчика и третьего блока памяти, формирующих по окончании кадра размеры объектов, причем формирование геометрических параметров осуществляется на основе обработки блоком управления массива пар номеров ответвлений из первого блока памяти.

Недостатком данного устройства является недостаточное быстродействие, так как оно формирует геометрические параметры после окончания кадра и заполнения блока памяти массива пар номеров.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение быстродействия устройства путем определения геометрических параметров объектов во время формирования кадра бинарного изображения и выдачи их по окончании объекта, не дожидаясь окончания кадра.

Технический результат достигается настоящим изобретением за счет исключения запоминания кадра и построчного формирования геометрических параметров объектов на основе анализа всех вариантов связей известных смежных элементов изображения, причем последнее расширяет функциональную возможность за счет учета изменения геометрических параметров объектов при их слиянии.

Сущность изобретения состоит в том, что при построчном считывании изображения формируется бинарное изображение, причем структура растра, представляющая бинарное изображение, такова, что элементам изображения, превышающим пороговый уровень соответствуют отсчеты a(i,j) равные единице, а в противном случае отсчеты принимают нулевое значение, где i - текущий номер элемента в строке, j - текущий номер строки. Анализируемому текущему элементу изображения a(i,j), равному единице, присваивается номер в зависимости от анализа варианта связанности примыкающих известных элементов.

В формат анализа вариантов связанности входят, помимо текущего элемента разложения a(i,j), также известные примыкающие элементы изображения для предыдущей (j-1)-строки: a(i-1,j-1), a(i,j-1), a(i+1,j-1), а также для текущей j-строки - a(i-1,j). Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена блок-схема устройства для селекции изображений и измерения размеров объектов; на фиг. 2 - таблица формирования назначенного номера объекта на основе анализа всех вариантов связей известных смежных элементов изображения; на фиг. 3 - блок формирования координаты границы объекта; на фиг. 4 - таблица зависимости сигналов на входах блока формирования границы объекта и реализуемой цифровым компаратором функции от вида границы объекта; фиг. 5 - временная диаграмма сигналов на выходах синхрогенератора с привязкой к кадровым синхроимпульсам (КСИ); фиг. 6 - временная диаграмма сигналов на выходах синхрогенератора с привязкой к строчным синхроимпульсам (ССИ); на фиг. 7 - пример анализа изображения.

Устройство (фиг. 1) для селекции изображений и измерения размеров объектов содержит телевизионный датчик 1, видеоусилитель 2, аналого-цифровой преобразователь 3, блок квантования 4, блок анализа варианта связанности 5, мультиплексор номеров объекта 6, первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 элементы задержки, блок памяти окончания объекта 11, блок памяти освободившихся номеров 12, блок памяти строчных элементов 13, память переименований на предыдущей строке 14, память переименований на текущей строке 15, блок формирования адреса памяти строчных номеров и элементов 16, блок памяти строчных номеров 17, мультиплексор адреса памяти переименований на предыдущей строке 18, мультиплексор адреса памяти переименований на текущей строке 19, мультиплексор адреса памяти окончания объекта 20, блок формирования адресов памятей координат 21, селектор синхроимпульсов 22, синхрогенератор 23, блок формирования номеров объектов на обратном ходе по строке и кадру 24, блок формирования координат 25, блок формирования геометрических размеров 26.

Телевизионный датчик 1 представляет собой функциональный модуль, предназначенный для получения стандартного телевизионного сигнала. Видеоусилитель 2 предназначен для усиления видеосигнала до необходимого уровня, селектор синхроимпульсов видеосигнала 22 - для выделения из полного телевизионного сигнала сигналов строчной и кадровой синхронизации и приведения этих сигналов к необходимому логическому уровню.

Блок квантования 4 представляет собой цифровой компаратор, на один вход которого подается код уровня сигнала с аналого-цифрового преобразователя 3, на другой - некоторый код порогового уровня от ЭВМ через вход 2. Компаратор сравнивает эти коды и выдает результат (превышает ли видеосигнал установленный порог) в виде бинарного сигнала.

Блок памяти строчных элементов 13 служит для формирования задержанных на время строки значений текущих отсчетов бинарного изображения, поэтому количество ячеек этой памяти равно числу элементов анализируемой строки, а разрядность равна 1. Эта память разбита на два адресных пространства, из которых одно находится в режиме записи бинарного изображения для текущей j-строки, а другая - в режиме чтения элементов изображения предыдущей (j-1)-строки. Режимы работы этих областей чередуются по строкам в процессе работы устройства. Запись текущего элемента a(i,j) и чтение соответствующего элемента предыдущей строки a(i,j-1) из блока памяти строчных элементов осуществляется по управляющему сигналу с синхрогенератора 23 по адресам, сформированным блоком формирования адреса памяти строчных номеров и элементов 16, представляющих собой счетчики.

Блок памяти строчных номеров 17 предназначен для формирования задержанных на время строки значений номеров объектов размеченных элементов бинарного изображения, следовательно разрядность этой памяти определяется максимально возможным номером объекта, используемым для разметки изображения, а количество ячеек такое же, как и у памяти строчных элементов. Эта память также разбита на два чередующихся адресных пространства. Переключение между режимами и формирование адреса происходит аналогично памяти строчных элементов и управляется также блоком 16.

Память переименований на предыдущей строке 14 и память переименований на текущей строке 15 хранят меньший из номеров двух слившихся объектов для предыдущей и текущей строки соответственно, причем используется косвенная адресация, то есть адресом в этих памятях служит номер объекта. Разрядность определяется также максимально возможным номером объекта.

Функцию формирования адреса памяти переименований объектов на предыдущей строке 14 выполняет мультиплексор адреса памяти переименований на предыдущей строке 18, который во время прямого хода по строке коммутирует на адресный вход памяти 14 с выхода блока памяти строчных номеров 17 номера объектов, присвоенных смежным элементам предыдущей строки. На адресный вход памяти переименований на текущей строке 15 в это время со второго выхода мультиплексора номера объекта 6 через мультиплексор адреса памяти переименования на текущей строке 19 подается больший из анализируемых номеров объектов, присвоенных смежным элементам, а на вход данных, через мультиплексор адреса памяти окончания объектов 20, - присвоенный номер. Таким образом, в случае слияния объектов по адресу, равному большему номеру объекта, записывается меньший номер объекта.

Во время обратного хода по строке адресные входы памятей 14 и 15 и вход данных памяти переименований на текущей строке 15 подключаются через соответствующие мультиплексоры 18, 19 и 20 к выходу блока формирования номеров объектов во время обратного хода по строке и по кадру 24, а вход данных у памяти 14 подключается к выходу памяти 15 и происходит перезапись содержимого памяти переименований на текущей строке 15 в память переименований на предыдущей строке 14, после чего память 15 переводиться в исходное состояние, когда в ячейках этой памяти записаны коды, равные адресу.

Блок памяти окончания объектов 11 служит для хранения состояний номеров объектов, поэтому количество ячеек этой памяти совпадает с количеством максимально возможных номеров объектов для выбранного формата изображения. Количество разрядов памяти определяется количеством возможных состояний этих номеров при назначении номеров для текущей строки изображения: номер не использовался вообще, номер назначался в текущей строке, номер использовался в предыдущей строке и не использовался в текущей. Последнее означает, что если не происходило слияния двух объектов, то объект окончился. Анализируя состояния памяти окончания объектов на основании ранее хранившийся в ней информации и сигнала с блока формирования варианта связанности 5 блок 11 формирует номер окончившегося объекта, который поступает на вход 6 блока формирования геометрических параметров 26, и по которому вычисленные пространственные параметры выдаются из блока, и использованный номер возвращается в блок памяти освободившихся номеров 12.

Блок памяти освободившихся номеров 12 используется в качестве источника номера нового объекта. Эта память разбита на два адресных пространства, из которых одно отведено под память стекового типа для хранения освободившихся номеров объектов, а другое отведено под реализацию счетчика новых номеров, который используется в качестве источника нового номера до тех пор пока не выполнится первый возврат окончившихся номеров. В случае начала нового объекта по управляющему сигналу из блока анализа варианта связанности 5 блок памяти освободившихся номеров 12 выдает номер нового объекта либо из стека, либо из счетчика новых номеров, что определяется состоянием указателя стека, причем указатель стека в блоке 12 находится в нулевом состоянии, если в стек не записывались освободившиеся номера.

Первый элемент задержки 7 является регистром сдвига и задерживает текущий элемент бинарного изображения на один такт, формируя таким образом элемент a(i-1,j) для анализа варианта связанности в блоке 5.

Элементы a(i-1,j-1), a(i,j-1) и a(i+1,j-1) формирует второй элемент задержки 8 из прочитанных из блока памяти строчных элементов 13, где они задерживаются на строку. Параллельные выходы элемента задержки 8 подключены к блоку анализа варианта связанности 5.

Параллельный набор номеров объектов N(i-1,j-1), N(i,j-1) и N(i+1,j-1) соответствующих анализируемым элементам предыдущей строки, формируется из блока памяти строчных номеров 17 через мультиплексор 18 посредством третьего элемента задержки 9, а номер предыдущего строчного элемента для текущей строки N(i-1,j) - через мультиплексор 19 посредством четвертого элемента задержки 10, причем предварительно все эти номера проверяются через памяти переименований на текущей 15 и предыдущей 14 строки на факт переназначения номеров при слиянии двух объектов.

Блок анализа варианта связанности 5 реализует функцию назначения номера объекта текущему элементу изображения на основе анализа сочетаний этого элемента, примыкающих к текущему элементов бинарного изображения и присвоенных им номеров объектов. Работа и конструкция блока 5 однозначно определяется таблицей истинности, представленной на фиг. 2, где Nn - новый номер объекта, N1 - меньший из двух номеров объектов, * - любое значение.

Управляющий вход мультиплексора номеров объектов 6 соединен с выходом блока анализа варианта связанности 5, а информационные входы соединены: 1, 2, 3 - с выходами третьего элемента задержки 9, соответствующим номерам N(i-1,j-1), N(i,j-1), N(i+1,j-1), 4 - с выходом четвертого элемента задержки 10, соответствующего номеру элемента N(i-1,j), 5 - с выходом блока памяти освободившихся номеров 12. Выход 2 для большего номера смежных объектов мультиплексора номера объекта 6 через мультиплексор адреса памяти переименований на текущей строки 19 подключен во время прямого хода по строке к адресному входу памяти переименований на текущей строке 15, а выход 1 назначенного номера мультиплексора 6 - к информационным входам блока памяти строчных номеров 17 и блока формирования геометрических размеров 26, выход которого является выходом устройства, а также через мультиплексор адреса памяти окончания объекта 20 - ко входу блока памяти окончания объекта 11. Таким образом, мультиплексор 6 физически реализует функцию выбора номера объекта текущего элемента бинарного изображения.

Блок формирования координат 25 содержит счетчики (не показаны), на тактовый вход которых подается такты с частотой дискретизации, а на вход разрешения работы управляющие импульсы с выхода синхрогенератора 23, которые обеспечивают формирования координат во время прямого хода по строке, коды которых поступают на вход 3 блока формирования геометрических размеров 26.

Блок формирования памятей координат 21 коммутирует на адресный вход 4 блока формирование геометрических размеров 26 во время прямого хода по строке текущий номер размечаемого объекта с выхода блока 6, а во время обратного хода по строке либо только номера объектов, сформированные блоком формирования номеров объектов во время обратного хода по строке и кадру 24, либо, в случае переименования, и номера и хранящихся по этим номерам в памяти переименований на текущей строке 15 номера слившихся объектов.

Блок формирования геометрических размеров 26 производит вычисление границ объектов (верхней, нижней, левой и правой), результат выдается с выхода 8. Вход 7 блока 26 соединен с выходом блока анализа варианта связности 5, по сигналу с которого начинается определение координат для объекта.

Блок формирования геометрических размеров 26 состоит из четырех однотипных блоков формирования границ объектов (фиг. 3), содержащих первый 27 и второй 32 мультиплексоры данных, первые информационные входы которых соединены с выходом регистра памяти координат 30, вторые информационные входы и вход управления мультиплексора 35 объединены между собой и являются третьим, а входы управления - вторым входом блока формирования геометрических размеров 26, выход первого мультиплексора данных 27 соединен с информационным входом памяти координат 28, адресный вход которой является четвертым входом блока 26, а выход соединен со входом регистра памяти координат 30, с информационным входом блока выходных параметров 34, вход управления которого является шестым входом блока 26, а выход - выходом устройства, и первым информационным входом цифрового компаратора координат 33, второй вход которого соединен с выходом второго мультиплексора данных 32, а выход - с входом элемента ИЛИ 31, другой вход которого является седьмым входом блока 26, выход элемента ИЛИ соединен со входом элементом И 29, другой вход которого соединен с выходом мультиплексора строба записи памяти координат 35, а выход, со входом строба записи памяти координат 28, первый вход мультиплексора 35 объединен с тактовым входом регистра памяти координат 30 и является пятым входом, а второй вход мультиплексора - первым входом блока 26.

Описание сигналов на третьем входе блока 26 и реализуемая цифровым компаратором координат 33 функция в зависимости от типа блока формирования границы объекта представлена в таблице на фиг. 4, где код 1 и код 2 - код, поданный на первый и второй информационный вход цифрового компаратора координат 33 соответственно.

Синхрогенератор 23 (фиг. 1) формирует управляющие сигналы по выходу 1 - разрешение работы по кадру на блоки формирования координат 25, памяти освободившихся номер 12, и памяти окончания объекта 11, по переднему фронту которых происходит установка этих блоков, кроме последнего, в начальное состояние, по выходу 2 - тактовую последовательность с частотой дискретизации для работы во время обратного хода по строке и по кадру на тактовые входы блоков формирования номеров объектов на обратном ходе по кадру и строке 24, памяти окончания объектов 11, формирования адресов памяти координат 21 и вход строба записи памяти переименования объектов на текущей строке 15, по выходу 3 - разрешение работы по строке на управляющие входы мультиплексоров 18, 19, 20 и на блок памяти окончания объектов 11, а также информационные входы блоков формирования координат 25, формирования номеров во время обратного хода по строке и по кадру 24, формирования адреса памяти координат 21, формирования геометрических размеров объектов 26, по переднему фронту которого происходит также начальная установка этих блоков, по выходу 4 - импульсы записи на вход 5 блока формирования геометрических параметров 26, по выходу 5 - импульсы записи памяти переименований объектов на предыдущей строке 14, по выходу 6 - тактовую последовательность с частотой дискретизации входного изображения на элементы задержки 7, 8, 9, 10, тактовые входы блоков формирования геометрических размеров 26, формирования адреса памятей строчных элементов и номеров 16 и памяти строчных номеров 17 и элементов 13, по выходу 7 - управляющие сигналы на блок формирования адресов памяти строчных элементов и номеров 16, которые учитывает четность строки. Синхрогенератор 23 содержит тактовый генератор, счетчики, и распределитель импульсов (не показаны), и может быть выполнен по известным схемам на основе временных диаграмм, представленных на фиг. 5 и фиг. 6, первая из которых показывает сигналы с привязкой к кадровым, а вторая - к строчным синхроимпульсам с блока селекции синхроимпульсов 22.

Устройство работает следующим образом.

Во время обратного хода по кадру выполняется установка в исходное состояние некоторых блоков устройства, для чего тактовая последовательность с выхода 2 синхрогенератора 23 поступает на тактовый вход блока формирования номеров объектов во время обратного хода по кадру и строке 24, с выхода которого номера объектов, начиная с максимального, поступают на входы мультиплексоров адреса памяти переименований номеров на предыдущей 18, текущей 19 строке и окончания объекта 20 и на вход блока 21. На управляющих входах этих мультиплексоров в это время присутствует низкий уровень сигнала разрешения работы по строке с выхода 3 блока 23 и номера с выхода блока 24 коммутируются на адресные входы памятей 14, 15, 11 и вход данных памяти переименований 15. Комбинация сигналов на информационных входах блока памяти окончания объекта 11 соответствует коду неиспользования номера объекта.

Таким образом, за время обратного хода по кадру по всем адресам в памяти переименований 14 и 15 окажутся записанные номера, равные адресу, а в блоке окончания объекта 11 по этим адресам будет записан код неиспользования номера объекта. По окончании интервала обратного хода по кадру счетчики в блоке 25 и указатель стека в блоке 12 будут установлены в нулевое состояние, и номера новых объектов будут извлекаться в блоке 12 из счетчика новых номеров.

В начале прямого хода по кадру для интервалов прямого хода по строкам начинает выполняться разметка бинарного видеосигнала. Если уровень входного бинарного сигнала ниже уровня порога, то блок анализа варианта связанности 5 формирует код, по которому блок 6 выдает нулевой номер (разметка не осуществляется). В случае превышения текущим элементом a(i,j) = 1 порога на основании состояния выходов элементов задержки 7, 8, 9, 10 блоком 5 формируется управляющий код, по которому мультиплексор номера объекта 6 коммутирует на выход 1 присвоенный текущему элементу номер объекта, а на выход 2 - больший из примыкающих номеров. Если слияния объектов не наблюдается, то на втором информационном выходе блока 6 также появляется текущий номер. Выбранный блоком 6 номер текущего элемента через соответствующие мультиплексоры 19, 20 поступает на запись в память переименований на текущей строке 15 по адресу большего номера, на запись в блок памяти строчных номеров 17, на информационный вход блока формирования адреса памяти координат 21 и на адресный вход блока памяти окончания объекта 11, комбинация сигналов на информационных входах которого соответствует коду использования номера в текущей строке. На следующем такте содержимое ячейки памяти переименований на текущей 15 и предыдущей 14 строке и блока строчных элементов 13 записываются в элементы задержки 10, 9, 8 соответственно.

В блоке формирования границы блока формирования геометрических параметров 26 вычисление границ начинается по управляющему коду с блока 5, который в случае начала нового объекта, принудительно заносит коды координат в блок 28. Далее, цифровой компаратор координат 33 (фиг. 3) сравнивает код соответствующей координаты, коммутируемый на его второй информационный вход с блока формирования координат 25 через второй мультиплексор данных 32, с кодом координаты, хранящимся в памяти координат 28 по адресу, соответствующему номеру текущего элемента, и в случае выполнения условия сравнения (фиг. 4) по заднему фронту тактового импульса с выхода мультиплексора строба записи памяти координат 35 текущая координата заносится в память 28, иначе записи не происходит. Таким образом, во время прямого хода по строке в блоке 26 определяются границы каждого объекта.

Во время обратного хода по строке содержимое памяти переименований на текущей строке 15 переписывается в память переименований на предыдущей строке 14, после чего ячейки памяти 15 заполняются кодами, равными адресу, и в блоке памяти окончившихся объектов 11 формируется номер, который поступает в блок формирования геометрических параметров 26, на запись в стек памяти освободившихся номеров 12, а в самом блоке 11 по адресу окончившегося номера записывается код неиспользования номера объекта в текущей строке. Блок 21 формирует адрес памяти координат 28 блока формирования геометрических параметров 26 с учетом факта слияния объектов, поэтому в случае слияния на адресный вход памяти координат 28 поступает сначала номер большего из слившихся объектов, координата границы которого записывается в регистр 30, а затем номер объекта, хранившийся по адресу большего номера в памяти переименований на текущей строке 15, координата границы которого подается на первый информационный вход цифрового компаратора координат 33, на второй вход которого через второй мультиплексор данных 32 скоммутирована координата границы объекта с большим номером. В случае выполнения условия сравнения по адресу меньшего номера записывается координата границы слившегося объекта с большим номером. Одновременно код координаты границы подается на информационный вход блока выдачи 34, запись в который осуществляется только в случае окончания объекта по сигналу с блока памяти окончания объекта 11, поэтому по окончании обратного хода по строке пространственные параметры всех окончившихся на этой строке объектов поступают на выход устройства, причем параметры выдаются начиная с большего номера, поскольку номер объекта блоком 24 формируется начиная с большего. Сигналы записи в регистр 30 и память координат 28 выдаются синхрогенератором 23 с небольшим отставанием по фазе относительно удвоенного тактового сигнала работы на обратном ходе по строке и кадру, с частотой которого формируется адрес памяти координат 28 в случае слияния.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство для селекции изображений и измерения размеров объектов обладает более высоким быстродействием за счет исключения запоминания кадра и построчного формирования геометрических параметров объектов на основе анализа всех вариантов связей известных смежных элементов изображения, имеет более широкую функциональную возможность за счет учета изменения геометрических параметров объектов при их слиянии, а также является более надежным, поскольку исключает блок запоминания кадра, а возвращение номеров окончившихся объектов для назначения номеров новым объектам позволяет уменьшить во всех используемых видах памяти количество ячеек для хранения номеров объектов. Увеличение быстродействия, расширение функциональной возможности и уменьшения количества элементов памяти для хранения номера объекта наглядно иллюстрирует пример анализа изображения, представленный на фиг. 7, где 1 и 2 - назначаемые в процессе работы устройства номера объектов; Nn, N1, O - точки начала, слияния и окончания объекта соответственно.

На фиг. 7 на элементе 11 строки 2 и элементе 4 строки 3 наблюдается начало новых объектов, которым присваивается номер 1 и 2 соответственно, и которые сливаются на элементе 10 строки 4 в объект 1, а освободившийся номер 2 на элементе 2 строки 7 вновь присваивается новому объекту, который на элементе 6 этой же строки сливается с 1, причем левой границей объекта 1 теперь будет левая граница объекта 2 - элемент 2 строки 7. Далее освободившийся номер 2 присваивается новому объекту, который начинается на элементе 10 строки 9, а по окончании строки 10 устройство фиксирует окончание объекта 1 и выдает его геометрические размеры потребителю. Освободившийся номер 1 назначается новому объекту, который начинается на элементе 3 строки 11 и сливается с объектом под номером 2 на элементе 7 строки 12, при этом левой границей объекта 1 будет элемент 3 строки 11, а верхней и правой соответственно верхняя и правая границы слившегося объекта 2. Освободившийся номер 2 вновь назначается элементу 14 строки 13, который рассматривается как начальный элемент нового объекта, а по окончании строки 13 устройство выдает параметры следующего объекта с номером 1. На следующей строке возвращенный номер 1 назначается новому объекту, который начинается с элемента 9 строки 14 и сливается с объектом под номером 2 на следующей строке. Таким образом, для определения геометрических параметров объектов на изображении (фиг. 7) в данном устройстве использовались только два номера объекта, вместо 7 как у прототипа, а параметры первого объекта были доступны потребителю уже по окончании строки 10, а не по окончании кадра, то есть после строки 16.

Источники информации

1. Патент РФ N 2042202, кл. G 06 K 9/00, опубл. 1995.

2. Патент РФ N 2032218, кл. G 06 K 9/00, опубл. 1995.

3. Авторское свидетельство СССР N 1501105, кл. G 06 K 9/00, опубл. 1989 (прототип).