Устройство для селекции изображений объектов
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в составе специализированных систем с техническим зрением. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет возможности определения координат центров тяжести изображений множества объектов. Устройство содержит телевизионный датчик, блок квантования, блок задержки, два элемента И, блок формирования кода изобрежения, блок управления, блок выдачи, блок арифметический, блок измерения длин контуров, блок селекции, блок памяти, блок сравнения, блок суммирования, регистр, дешифратор, три коммутатора. 2 ил.
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в составе специализированных и робототизированных систем с техническим зрением.
Известно устройство для определения координат центра тяжести изображения, содержащее четыре счетчика, два арифметико-логических блока, два генератора импульсов, компаратор, телевизионный датчик и триггер [1]. Известно также устройство для определения угла поворота изображения объекта, содержащее телевизионную камеру, схему двоичного кодирования, схему делителя пространства, ЗУ изображений, цепь переключения, цепь выбора полярности, переключательные схемы, схемы выделения площади, линейного момента, квадротичного момента и геометрического момента, центральный процессор, генератор адресов, стандартную схему ЗУ области поиска, схему коррекции смещения, схему генератора области поиска и схему И. Однако эти устройства не позволяют определять координаты центров тяжести изображения, содержащих множество объектов, и координаты центров тяжести отверстий, которые могут входить в изображение объектов. Наиболее близким к предлагаемому является устройство селекции изображений объектов, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик и блок квантования, блок задержки, выход которого соединен с информационным входом блока формирования кода изображения, выход которого соединен с суммирующим входом счетчика, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактирующими входами блока задержки, блока формирования кода изображения, блока управления, блока измерения длин контуров, блока селекции контуров, блока анализа кодов, блока суммирования и с первым входом элемента И, дешифратор, выход которого соединен с управляющим входом регистра, выход которого соединен с первым информационным входом первого коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, вход пуска блока управления является входом пуска устройства, вход сброса блока управления и управляющий вход блока формирования кода изображения соединены с выходом реверсивного счетчика, первый выход блока управления соединен с управляющими входами блока измерения длин контуров, блока селекции контуров, блока суммирования, с вторым входом элемента И, с первым управляющим входом второго коммутатора и с входом элемента НЕ, выход которого соединен с вторым управляющим входом первого коммутатора, выход которого соединен с первым управляющим входом блока селекции контуров, первый выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой является первым информационным входом устройства, а выход соединен с управляющим входом блока анализа кодов, выход которого соединен с первым информационным входом блока суммирования, информационный вход блока анализа соединен с первым информационным входом блока суммирования, информационный вход блока анализа соединен с выходом дешифратора, первый выход блока измерения длин контуров, второй выход является выходом устройства, выход блока суммирования является вторым выходом устройства, второй выход блока формирования кода изображения соединен с входом дешифратора и с информационным входом регистра, выход блока квантования соединен с информационным входом блока измерения длин контуров, блок выдачи данных, второй и третий коммутаторы и блок памяти, вход данных которого соединен с выходом схемы сравнения, первый управляющий вход блока памяти соединен с выходом дешифратора, второй управляющий вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый и второй адресные входы блока памяти соединены с первым выходом блока селекции контуров и с первым информационным входом блока выдачи данных, информационный вход которого соединен с вторым выходом блока управления, тактовый вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый выход блока выдачи данных соединен с первыми информационными входами второго и третьего коммутаторов, второй информационный вход второго и третьего коммутаторов соединены с первым выходом блока селекции контуров и с выходом блока памяти, третьи - соединены с выходом первого коммутатора, а управляющие входы соединены с первым выходом блока управления, выход второго коммутатора соединен с вторым управляющим входом блока измерения длин контуров, третий управляющий вход которого является выходом логической единицы устройства, выход третьего коммутатора соединен с вторым информационным входом блока суммирования и является четвертым выходом устройства, второй выход блока выдачи данных соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, второй информационный вход блока анализа кодов соединен с входом логической единицы устройства, второй управляющий вход блока суммирования соединен с шиной логического нуля устройства [3]. Сущность изобретения состоит в том, что при построчном считывании изображений формируется бинарное изображение. Структура матрицы, представляющая бинарное изображение, такова, что темным элементам изображения объектов соответствуют отсчеты аij, равные единице, а светлым - равные нулю, где i - текущий номер элемента в строке, j - текущий номер строки. Связанным темным элементам изображения объектов с отсчетами аij, равными единице, присваиваются одинаковые номера, соответствующие условному номеру объекта. Граничные связанные элементы изображения образуют контур с отсчетами аijk, равными единице. Для изображения объекта можно указать внешний контур и несколько контуров, каждый из которых ограничивает соответствующие отверстия. Для каждого из изображений объектов, связанных контурным элементом, присваиваются также одинаковые номера, соответствующие его условному номеру. Описание объекта с отверстиями состоит из двух частей: условного номера объекта и условного номера контура. При этом, если условный номер контура равен единице, то подсчитываются для данного объекта длина внешнего контура и площадь объекта. Если условные номера контуров отличны от единицы, то подсчитываются для данного объекта длина соответствующего контура отверстия и его площадь. При этом вычисление площадей и значений длин контуров для всех объектов происходит за один кадр считывания независимо от числа объектов, отверстий в них. Цель предлагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности определить координаты центров тяжести изображений, содержащий множество объектов, и координаты центров тяжести отверстий, которые могут входить в изображение объектов. Для этого в устройство, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик и блок квантования, блок задержки, выход которого соединен с информационным входом блока формирования кода изображения, выход которого соединен с суммирующим входом счетчика, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактирующими входами блока задержки, блока формирования кода изображения, блока управления, блока измерения длин контуров, блока селекции контуров, блока анализа кодов, блока суммирования, блока памяти, блока выдачи данных и с первым входом элемента И, дешифратор, выход которого соединен с управляющим входом регистра, выход которого соединен с первым информационным входом первого коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, вход пуска блока управления является входом пуска устройства, вход сброса блока управления и управляющий вход блока формирования кода изображения соединены с выходом реверсивного счетчика, первый выход блока управления соединен с вторым входом элемента И, с первым управляющим входом первого коммутатора, с входом элемента НЕ и с управляющими входами второго и третьего коммутаторов, управляющие входы блока измерения длин контуров, блока селекции контуров, блока суммирования связаны между собой, выход элемента НЕ соединен с вторым управляющим входом первого коммутатора, выход которого соединен с первым управляющим входом блока селекции контуров и с третьими информационными входами второго и третьего коммутаторов, первый выход блока селекции контуров соединен с первым входом блока сравнения, с первым адресным входом блока памяти и с вторым информационным входом второго коммутатора, второй вход блока сравнения и второй адресный вход блока памяти объединены и являются первым информационным входом устройства, выход блока сравнения соединен с управляющим входом блока анализа кодов и с входом данных блока памяти, выход которого соединен с вторым информационным входом третьего коммутатора, информационный вход блока анализа соединен с выходом дешифратора и с управляющим входом блока памяти, первый выход блока измерения длин контуров соединен с информационным входом блока селекции контуров, а вход соединен с входом блока задержки, второй выход блока формирования кода изображения соединен с входом дешифратора и с информационным входом регистра, второй выход блока селекции контуров соединен с первым управляющим входом блока выдачи данных, информационный вход которого соединен с вторым выходом блока управления, первый выход блока выдачи данных соединен с первыми информационными входами второго и третьего коммутаторов, выход второго коммутатора соединен с вторым управляющим входом блока измерения длин контуров, третий управляющий вход которого является входом логической единицы устройства, выход третьего коммутатора соединен с вторым информационным входом блока суммирования, второй выход блока выдачи данных соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, второй информационный вход блока анализа является входом установки в единицу устройства, вторые управляющие входы блока суммирования и блока формирования кода изображения объединены и являются входом установки в ноль устройства, выходы третьего коммутатора, блока суммирования, элемента И и второй выход блока измерения длин контуров являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым информационными выходами устройства, согласно предлагаемому изобретению дополнительно введены второй элемент И и арифметический блок, содержащий два узла деления и два узла суммирования, каждый из которых содержит сумматор, регистр, оперативную память, коммутатор, элемент задержки и элементы И, НЕ, ИЛИ, при этом выход сумматора соединен с информационным входом регистра, выход которого подключен к информационному входу коммутатора, выход которого соединен с адресным входом оперативной памяти, выход которого подключен к первым входам сумматора и узла деления, выход элемента задержки соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом оперативной памяти, выход элемента НЕ подключен к управляющему входу коммутатора, первый и второй входы второго элемента И устройства соединены соответственно с выходом блока квантования и с третьим выходом блока управления, а выход - с входом элемента задержки устройства, вторые входы первого и второго сумматоров, и первого и второго элементов И арифметического блока подключены соответственно к четвертому и пятому выходам блока управления, выходу блока анализа и выходу блока суммирования, управляющий вход регистра и вход элемента задержки арифметического блока соединены с выходом генератора тактовых импульсов, входы элементов И и вторые входы элементов ИЛИ арифметического блока подключены к шестому выходу блока управления и управляющему входу блока суммирования, информационные входы оперативной памяти подключены к выходу третьего коммутатора, выходы узлов деления арифметического блока являются пятым и шестым информационными выходами устройства. Сущность изобретения состоит в том, что при строчном считывании изображений формируется бинарное изображение. Структура матрицы, представляющей бинарное изображение, такова, что темным элементам изображения объектов соответствуют отсчеты аij, равные единице, а светлым - равные нулю, где i - текущий номер элемента в строке, который может меняться от 0 до n; j - текущий номер строки, который может меняться от 0 до m. Связным элементам изображения объектов с отсчетами, равными единице, присваиваются одинаковые номера, соответствующие условному номеру объекта. Граничные связные элементы изображения образуют контур с отсчетами аij, равными единице. Для изображения объекта можно указать внешний контур и несколько контуров, каждый из которых ограничивает соответствующие отверстия. Для каждого из изображений объектов, связанных контурными элементами, присваиваются также одинаковые номера, соответствующие его условному номеру. Для определения координат центра тяжести используют формулы Xck =

Формула изобретения
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик и блок квантования, блок задержки, выход которого соединен с информационным входом блока формирования кода изображения, выход которого соединен с суммирующим входом счетчика, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактирующими входами блока задержки, блока формирования кода изображения, блока управления, блока измерения длин контуров, блока селекции контуров, блока анализа кодов, блока суммирования, блока питания, блока памяти, блока выдачи данных и с первым входом первого элемента И, дешифратор, выход которого соединен с информационным входом блока анализа кодов, с управляющими входами блока памяти и регистра, выход которого соединен с первым информационным входом первого коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, вход пуск блока управления является входом пуск устройства, вход сброс блока управления и управляющий вход блока формирования кода изображения объединены и подключены к выходу реверсивного счетчика, первый выход блока управления соединен с вторым входом первого элемента И, с первым управляющим входом первого коммутатора, с входом элемента НЕ и с управляющими входами второго и третьего коммутаторов, управляющие входы блока измерения длин контуров, блока селекции контуров и блока суммирования объединены, выход элемента НЕ соединен с вторым управляющим входом первого коммутатора, выход которого соединен с первым управляющим входом блока селекции контуров и с третьими информационными входами второго и третьего коммутаторов, первый выход блока селекции контуров соединен с первым входом блока сравнения, с первым адресным входом блока памяти и с вторым информационным входом второго коммутатора, второй вход блока сравнения и второй адресный вход блока памяти объединены и являются первым информационным входом устройства, выход блока сравнения соединен с управляющим входом блока анализа кодов и с входом данных блока памяти, выход которого соединен с вторым информационным входом третьего коммутатора, выход блока кодов соединен с первым информационным входом блока суммирования, информационный вход - с выходом дешифратора и с управляющим входом блока памяти, первый выход блока измерения длин контуров соединен с информационным входом блока селекции контуров, а вход - с входом блока задержки, второй выход блока формирования кода изображения соединен с входом дешифратора и с информационным входом регистра, второй выход блока селекции контуров соединен с первым управляющим входом блока выдачи данных, информационный вход которого соединен с вторым выходом блока управления, первый выход блока выдачи данных соединен с первыми информационными входами второго и третьего коммутаторов, выход второго коммутатора соединен с вторым управляющим входом блока измерения длин контуров, третий управляющий вход которого является входом логической единицы устройства, выход третьего коммутатора, соединен с вторым информационным входом блока суммирования, второй выход блока выдачи данных соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, второй информационный вход блока анализа является входом установки в "1" устройства, вторые управляющие входы блока суммирования и блока формирования кода изображения объединены и являются входом установки в "0" устройства, выходы третьего коммутатора, блока суммирования, первого элемента И и второй выход блока измерения длин контуров являются соответственно первым - четвертым информационными выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения координат центров тяжести изображений, в него введены второй элемент И и арифметический блок, содержащий два узла деления и два узла суммирования, каждый из которых содержит сумматор, регистр, оперативную память, коммутатор, элемент задержки и элементы И, НЕ и ИЛИ, при этом выход сумматора соединен с информационным входом регистра, выход которого подключен к информационному входу коммутатора, выход которого соединен с адресным входом оперативной памяти, выход которой подключен к первым входам сумматора и узла деления, выход элемента задержки соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом оперативной памяти, выход элемента НЕ подключен к управляющему входу коммутатора, первый и второй входы второго элемента И устройства соединены соответственно с выходом блока квантования и с третьим выходом блока управления, а выход - с входом элемента задержки устройства, вторые входы первого и второго сумматоров и первого и второго элементов И арифметического блока подключены соответственно к четвертому и пятому выходам блока управления, выходам блока анализа и блока суммирования, управляющий вход регистра и вход элемента задержки арифметического блока соединены с выходом генератора тактовых импульсов, входы элементов И и вторые входы элементов ИЛИ арифметического блока подключены к шестому выходу блока управления и управляющему входу блока суммирования, информационные входы оперативной памяти подключены к выходу третьего коммутатора, выходы узлов деления арифметического блока являются пятым и шестым информационными выходами устройства.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2