Устройство для определения величины линейного сдвига изображения
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
РЕСПУБЛИК.3(Я3 Н 04М 5 14 (21) 29 /б 290/18-09 (22) 15. 08.80 (46) 23. 05. 83. Бтол. 9 19 (72) Г.А.Варенцов (53) 621. 397 (088.8) (56) 1. Сборник "Обработка иэображений при помощи цифровых вычислительных машин". И., "Мир", 1973, с. 143144.
2. Авторское свидетельство СССР
9 462309, кл. Н 04 И 5/14, 1974. ,(прототип).,SU„„1019666 А (54):(57 ) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ВЕЛИЧИНЫ ЛИНЕЯНОГО СДВИГА ИЗОБРАЖЕ
НИЯ, содержащее последовательно соединенные датчик телевизионного сигна. ла и коррелятор, о т л н ч а в щ ее с я тем, что, с целью повьааения точности, в него введены подключенные к выходу коррелятора последовательно соединенные формирователь второй. производной и селектор максимума.
1019666
Изобретение отноаится к.телевиде нию, в частности к контролю качества иэображения, предназначено .для определения величины линейного сдвига, выэв вшего "смаз" анализируемого иэображения, и может быть использовано при анализе качества фотографических и телевизионнцх (ТВ ) изображений.
Известно устройство реалнзующее способ определения величины линей-Я ного сдвига непосредственно -по "смазанному" иэображению, которое содержит последовательно соединенные датчик TB сигнала, осуществляющий сканирование изображения с измереии» 15 ем оптической плотности (или яркос ти), спектроаналиэатор одномерного .сигнала.и логический блок, определяющей величину сдвига по минимальной. частоте нулевых составляющих спектра, образующихся в соответствии с переда-. точной характеристикой "смаза", вызванного равномерным прямолинейным движением объекта относительно съем- ной,системы
К() 91nahJn
l где К . - передаточная характеристика "смаза"; 30 (и — круговая частота; — величина сдвига Ц .
Недостатком данного .устройства
OBBJIHeTcH уменьшение, точности при малых значениях сдвига из-эа влияния шумов (фотографиче ких или тракта передачи сигналов изображения), максирующих характерные минимумы в области высоких частот.
Наиболее близким по технической сущности является устройство, реали- 40 зующее известный способ оценки резкости-изображения, содержащее последовательно соединенные датчик ТВ сигнала,.производящий сканирование .изображения с измерением оптической 45 плотности, коррелятор, определяющий одномерную автокорреляционную функ. цию (АКФ ) анализируемого иэображения, . формирователь первой производной
АКФ и блок сравнения, который 9о 50 величине отклонения значений первой производной от некоторых "оптимальных" значений оценивает резкость . иэображения. Полученная оценка резкости фиксирует результат суммарного действия на изображение различных факторов (сдвиг, дефокусировка и др.), и в случае отсутствия других источников искажений, кроме сдвиГа, она алужит оценкой .величины сдвига изображения ), 2).
Преимущество автокорреляционногО аналнэа перед частотным в решении
Данией задачи состоит в учете специфического характера шумов зернистости фотоизображений, имеющих при- 65 мерно равноэнергетический спектр в широкой полосе частот и соответ.ственно весьма малый интервал корреляции (у современных Фотоматериалов — не более.единиц мкм, что не приводит к искажению .формы АКФ;-. (при достижении на практике величин разрешения оптических систем и систем анализа иэображений), вызывая лишь добавку и дисперсии, т.е. к значению АКФ при нулевом аргументе.
Недостатком .устройства является уменьшение точности при ограничении априорной информацйи об иэобра.жении. и искажающем факторе, íà основе которой.и выбираются или опре-. деляются "оптимальные значения. В случае отсутствия такой априорной информации работа устройства становится невозможной.
Цель изобретения - повышение точности определения величины линейного сдвига в условиях "существенного ограничения априорной. информации, Указанн:1я цель достигается тем, что в устройстве, содержащем последовательно соединенные датчик TB сигнала и коррелятор, введены подключенные к выходу коррелятора последсвательно соединенные формирователь второй производной и селектор максимума»:
СущностЬ предполагаемого изобрете.. ния состоит в следующем;
При сканировании двумерное поле анализируемого изображения преобразуется в одномерный сигнал ч-)v() <: а.. м где N- число элементов разложения.
"Смаэ" иэображения, вызванный линейным сдвигом íà уп элементов, дос. таточно точно описывается операцией сглаживания (усреднения) по окрестности и =в+ 1 элементов Н-1 ч(ю= — х UH; ), м
"Ьо где 0 (+) и ч (+) - одномерные сиг налы исходного и сглаженного изображений.
Если исходное.изображение имеет одномерную нормированную АКФ вида.
R(©), то АКФ сглаженного согласно (1 ) сигнала определится выражением
1,1 И-4
Rc(z)= NR()+ Х (И-1)»
М
"(R(V+e)*R(T )) (ц
Начальный участок АКФ широкого класса ТВ и фотоизображений описывается экспонентной exp +It
При,сдвиге АКФ деформируется, происходит ее характерное упрощение на участке 0+ - 1019666 чина сдвига в. напоавлении сканирова".. ния. Экспериментальные кэмеренкя одно . : мерных АКФ щирокого класса иэображений 5,(текст, пейзаж, портреты средних планов, архитектурный сюжет, аэрофото снимки) с моделированием -на специализированной ЭВИ: "смаэа", вызванно го линейным сдвигом,.подтвердили реп 10 резентатив Фсть ап окс"мацки АКФ исходных (неискаженных) иэображений выоажением (4) с паоаметоами. лежа(M Из выражений, 3 следует, что при увеличении W в интервале Отбсй . величина; Фас(Ю монотонно возрастает, а прк- Д > М моиотонно падает, т.е. вторая разность АКФ "смазанного" изображения (независимо от параметра Ь, характеризующего:индивидуальные. свойстза изображения) имеет положи.тельный, причем единственный, максимум при С"-М для области где Аке исходного изображения описывается экспо . нентной указанного вида. Айалогичная закономерность сцраведдива н для представления началь-ного участка.AKC экспонентной более общего вида 3 выражение для второй-конечной раз.ности АКФ сглаженйого сигнала име,. ет вид — e (М e"") — е к bNг g1 ю к/Рс4,2;М Q 4 (- н) 497„e=н .1». bH к -Ы - Е (<-Е ф, и,,н, ЯЮ- Е Р (-ЬйР), - 5 0;Oco . (4) щкми, В ппеделах О= .0 ° 45-1 р0р в- 0,05-0,5 и показали-соответствие значения аргумента максимума второй конечной разности АкФ "смазанного" изображения размеру области усреднения N= 1 элементов прк моделиро ванни сдвига на ю элементов, т.е. возможность определения величины сдвига по "смазанному" снимку о точностью до элемента разложения. Интервал оцениваевых сдвигов соответствует протяженности .экспоненциального участка АКФ исходных изображеннй и составляет в зависимости от типа изображения от 1-20 до 1-150. элементов. "Смаэ", вызванный линейным сдвигом изображения, является одним из основных и часто встречающИхся видов искажений при фотосъемка.llpehtra- гаемое устройство предназначается для Переходя от дискретного к непре-. ;.. рывному .представлению сигнала, когда размерь| сканирующей апертуры стремятя к нулю число элементов разложенкяЗ5 . -к бесконечности, а конечные разности. к соответственным производным, вели чину линейного сдвига можйо определить. по значению аргумента, соответ. ствующего максимуму второй производ- 4 ) ной АКФ анализйруемрго изображения. На чертеже представлейа структурная электрическая схема устройства для определения линейного сдвига иэображения. - 45 Устройство содержит датчик 1ТВ сигнала, коррелятор 2, формирователь ..Ф второй производной и селек тор 4 максимума, ан@лизируемое изображение 5. 50 - Устройство работает следующим Образом. Аналиэйруемое иэображение 5. с помощью датчика 1 2В еигкала построчно сканируется и преобразуется :в одномерной сигнал, который поступает в коррелятор 2,.определя-. ° ющий одномерную .АКФ изображения. Подле двойного дифференцкрованчя в формирователе 3. сигнал второй производной AKC поступает на вход селек- тора 4 максимума, гдепо положению мак-.. симума второй дроизводкрй АКФ (первого после .перехода второй кроизВОд-кой через ноль кз области отрицательных значений> определяется вели- 65 использования при автоматической классификации потока фотоснимков на два классами - фотоснимки, не содержащие "смаэ" поступающие далее:ка вйзуальное дешифрирование и анализ, . - "смазанные" фотоснимки, которые= либо удаляются кз Процесоа Обработки если величина сдвига превыщает sa; данное значение), либо ност йавт для последующего восстановления различными методами. Определяемая данным устройством величина сдвига является исходным данным для восстановления "смазанного" иэображения, Це.несообразность хотя бы частичной автоматизации сложного, многосту пенчатого процесса обработки потока Фотоизображений обусловлбка резким увеличением .Объема .информации в..виде иэображений, поступающей с различным систем дистанционного исследования земной поверхности )аэрофо тографкческих и др).,Реализация ука эанной ааие автоматической классификации позволит существенно сократи ь количество фотоснимков, подлежащихвизуальному анализу, тем еавнм повысить эффективность и йроцуокнув спо СОбнОсть систеьн .ОбрабОтки В Целому а также освободить операторов от рутинной к малопроизводительной работы ло анализу качества изображений. 1019666 Составитель Г.Росаткевич Редактор Т.Киселева Техред T.Ôàíòà Корректор A.Äçÿòêo Заказ 3728/54 Тираж 677 Подписное Вйиипи Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП Патент", г.ужгород, ул. Проектная,4 Таким образом, применение предполагае"юго изобретения для анализа качества иэображения позволит повысить его точность в широком классе изображений и уменьшить время обработки изображений.
