PROCESS AND CIRCUIT FOR EVALUATION OF STATIONARY TELEVISION PICTURES CONSISTING OF LINES AND FRAMES USED FOR DETECTING A BRIGHTNESS VARIATION CANSED BY A MOVING OBJECT

Abstract: 1. Method for evaluating of stationary TV pictures consisting of lines and half-pictures in order to detect a change in the intensity of light on the movement of an object, wherein the video-signal (Vin ) is within an A/D-transmitter (7) digitalized and intermediately stored and a mask signal synchronized to the video-signal is provided, which signal is scanning the TV picture of the TV camera on horizontal and vertical stripes for the provision of defined windows of the picture, wherein the digital video-signals are logically connected to the mask signal and are stored in a store (8) and the content of the store is for evaluation compared within a comparator (9) with a momentary value, characterized in that the picture windows are scanned in half-pictures following timely to one another within vertical stripes corresponding to the vertical decomposition of the horizontal stripes, that by means of the A/D-transmitters (7) for the picture windows within the single vertical stripes digitalized video average values following to one another are provided in the direction of the deflection of the picture, that the digitalized average video values are stored in the store (8) and are delivered to the comparator (9) and that within the comparator the momentary digital average value is compared with the preceeding stored digital average value and is as the case may be indicated as a difference, if the level of the differential value is exceeding an evaluation threshold defined within the comparator (9).

Description: VERFAHREN UND SCHALTUNGSANORDNUNG ZUR DIGITALISIERUNG, SPEICHERUNG, VERGLEICHUNG UND AUSWERTUNG VON FFRNSEH BILDERN ZWECKS DETEKTIERUNG EINER ANDERUNG Die Erfindung betrifft eill Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Digitalisierung, Speicherung, Vergleichung und Auswertung von TV-Bildern zwecks Detektierung einer Anderung und Bewegung. Zur Anzeige einer in statischen Bildern vor sich gehenden Wanderung, Bewegung wird der Video-Durchschnittswert vom ganzen FS-Bild oder Einzelteilen dessen gebildet. gespeichert und von Zeit zu Zeit mit dem Momentanwert ver glichen. Es ist wohlbekannt, dass in dem Video Durchschnittswert eines Teilbildes von gegebener Grösse eine gewisse Bewegung bzw. eine Anderung des Videosignals eine Anderung hervorruft. Die Anzeige dieses Vidoo Durchschnittswerts bildet den Grund der Bewegungsdetektierung. Wenn die Grösse des Teilbildes erhöht wird, vermindert sich die von der Bewegung gegebener GröBe hervorgerufene Anderung des Video-Du rchschnit tswe rtes bzw. bei einer Verminderung des Teilbildes nimmt die Anderung des Video Durchschnittswertes zu. Daraus folgt, dass es zweckmässig ist, die Abmessung des geprüften Teilbildes zu verringern. Das Videosignal der nicht-standardisierten, vereinfachten (freilaufenden) Kameras ändert sich kontinuierlich, so können die Zeilen von gleicher Zahl der einander folgenden Halbbilder auch bei einem statischen Bild unterschiedlich sein. Diese Tatsache erfordert die Vergrösserung der vertikalen Abnessung, da sich die der Anderung einer Zeile entsprechende, auf den Video-Durchschnittswert ausgeübte Wirkung durch die Erhöhung dor Zeilenzahl vermindert. Zur Befriedigung zweier, einander widersprechenden Forderungen ist das Suchen des Optimums unerlässlich1 was jedoch in einer engen Varbindung mit der Auswertungsachwelle d.h. mit dom zulässigen Maximalwert des Video-Durchschnittswertsänderung - ohne eino nützliche Andorung in dem FS-Bild - steht. Bei den gegenwärtig bekannten einfache Lösungen wird der Video-Durchschnittswert des ganzen FS-Bildes, im allgemeinen. analog gebildet, wobei der Vergleich mit dem Momentanwert nach der analogen Speicherung vorgenommen wird. Der Hauptnachteil dieser Lösungen besteht darin1 dass obzwar das ganze FS-Bild beobachtet wird, die Empfindlichkeit infolge der erwähnten Gründe recht gering ist. Bei komplizierten Lösungen werden einige, aus dem FS-Bild entommene, auf beliebige Stelle des Bildes verschiebbere Teilbilder beobachtet. Im.allgemeinen werden bei diesen Lösungen analoge Speicherung (der Video-Durchschnittswert jedes einzelnen Teilbildes wird separat gespeichert), analoger Vergleich und analoge Fehlersignalbildung verwondet. Bei diesen Geräten ist die Empfindlichkeit schon höher, dagegen ist es nicht möglich das ganze FS Bild zu beobachten. Unter Empfindlichkeit wird eine, infolge einer nützlichen Bewegung entstandene, die Aus wertungsschworle übertreffende Anderung des beobachteten Teilbildes verstanden, bei der ein Fehlersignal erzeugt wird. Bei den am meisten entwickelten Lösungen wird das FS-Bild in vertikale und horizontale Streifen zerlegt, wobei der Video-Durchschnittswert dieser Teilbilder in der Richtung der Zeilenablenkung gebildet wird. Die Bildung des Video-Durchschnittswerts je Teilzeile findet auf analoger Weise statt, in dem nächsten Schritt wird die Digitalisierung durchgefohrt, die digitalisierten Durchschnittswerte der untereinander vorhandenen Teilzeile werden addiert und gespeichert. Wird dagegen der Video-Durchschnittswert des FS Teilbildes nicht digitalisiert, sondern analog gespeichert, müssen Speicherelemente in einer1 der Zahl der Einzelbilder entsprechenden Zahl verwendet werden. Der Nachteil dieser Lösungen besteht darin1 dass wegen der horizontalen Abtastung entweder zwei, parallel funktionierende Konverter mit je einem intermedieren Element und Addierer je Spalte erforderlich sind, oder jede Teilzeile gesondert gespeichert wird, das eine grosse Memorienkapazität beansprucht. Auch bei diesen Lösungen wird der Vergleich der gespeicherten und momentanen Informationen analog vorge normen Das Wesentliche des erfindurigsgemässen Verfahrens besteht darin, dass das in horizontale und vertikale Streifen zerlegte FS-Bild als vertikale, zeitlich einander folgenden Halbbildern zugeordnete Streifen - der vertikalen Zerlegung der horizontalen Streifen entsprechend abgetastet wird, und zwar derweise, dass der digitalisierte Video-Durchschnittswert der Teilbilder innerhalb der einzelnen vertikalen Streifen in der Richtung der Bildablenkung einzeln, einander folgend gebildet wird, die Information bis zum Wiederschreiben in dem Speicher gespeichert wird und während dieser Periode der Speicherinhalt wiederholt einmal oder mehrmal mit dem Momentanwert verglichen wird, wonach die Differenz - deren Pegel die Auswertungsschwelle überschreitet - angezeigt wird. Der Zeitbedarf der Einschreibungs- bzw. Vergleichszyklen beträgt T = n x 20 msec (die Zahl der ve'rtikalen Streifen mit der Halbbildzeit multipliziert). Die Prdfung je eines Teilbildes findet je T Basiszykluszeit statt. Der Speicçherinhalt wird nach einem F . N x T Beobachtungszyklus neugeschrieben, wo N die Zahl der Vergleichungszyklen bezeichnet0 Der Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass der Prozess der Bildverarbeitung kontinuierlich, reihenfolgen gemäss und vor sich geht, wodurch die Verarbeitung der Informationen in mehreren Schritten vermieden werden kann. Die für die Digitalisierung, Speichersteuerung und Vergleichung zur Verfügung stehende Zeit ist um eine GroBen ordnung länger, als bei der, in Zeilenrichtung durchge führton Abtastungsmethode, so kann das Verfahren mittels einfacher und billiger Mittel realisiert worden. Die letzte Zeile jedes horizontalen Streifens, oder die zu der letzten Zeile gehörende Zeilenaustastung wird als Operationszeit bezeichnet; so wird während eines Halbbildes in einem vertikalen Streifen der Video Durchschnittswert eines, zwischen zwei, einander folgenden Operationszeiten entstandenen Teilbildes, reihenfolgengs- muss. in der Richtung der Bildablenkung gebildet. Zur Umwandlung der auf derweise gebildeten Durchschnittswerte in digitale Vierbit-Informationen und zur Verarbeitung stehen gleiche Zeiten (1 H oder die Zeilenaustastun) zur Verfügung. Besteht die Absicht die Anderung des Teilbildes anzuzeigen, so ermöglichen die vier Bits nicht die Unterscheidung von 16 Gradationspegeln, sondern des Vielfachen derselben, da die Beobachtung der Bits von den vier lbinsten Steliwerten einer fAnf- oder sechsstelligen Bitzahl genügend ist. In einem FS-Bild ist nämlich die Wahrschain- lichkeit, dass die Änderung des digitalisierten D,urc;'- scnnittswertes eines Teilbildes genau 16 Gradationspegeln oder dem ganzen Vielfachen derselben entspricht1 recht gering. In der ersten Hälfte der Operationszeit findet die Digitalisierung statt, in der zweiten Hälfte erfolgt das Schreiben in den Speicher oder das Lesen und die Auswertung der digitalen Information. Der Zeitbedarf für den Speicherungsvorgang eines ganzen FS-Bildes ist dem Produkt der Anzahl der vertikalen Streifen und der Halbbildzeit gleich. Selbstverständlich ist die zum Lesen erforder derliche Zeit genau so lang. Infolge der Zwischenzeilen Abtastung muss ein derweise gestalteter Zyklus geradzahlige Halbbilder enthalten. Das Neuschreiben des Speichers hängt von der An wetidung ab. Bei einem Bewegungsdetoktor scheint es zwockmässig erst nach mehreren Lese(Vergleichungs)zyklen einen Neuschreibezyklus (periodisch) einzuschalten, während bei einer nicht-periodischen Funktion der Speicher infolge der Wirkung eines für Abweichung oder Bewegung ausgegebenen Signalesneugeschrieben werden kann. Während des Lesezyklus wird der digitalisierte Durchschnittswert des momentanen Teilbildes mit dem Inhalt der entsprechenden Zelle des Speichers verglichen. Bei einer Abweichung wird ein Fehlersignal erzeugt. Der Vorteil der Lösung besteht darin1 dass der Prozess der Bildverarbeitung in Reihenfolge und kontinuierlich stattfindet, wodurch die Verarbeitung der Informationen in mehreren Schritten vermieden werden kann. Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 das Blockschema eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, Figur 2 ein noch detailliertes Blockschema der Schal tungsanordnung nach Figur 1, Figur 3 den zeitlichen Zusammenhang zwischen der Opera tionszeit, der Zeit für die Digitalisierung, der Freigabezeit des Speichers, sowie der Ver gleichungszeit, Figur 4 die Reihenfolge der Schreibe- und Vergleichszyklen sowie des Steuersignal des Schreibens, Lesens des Speichers. Das Eingangs-Videosignal wird von der Eingangseinheit 1 empfangen, die Addierstufe 2 mischt das von der fensterbildenden Stufe 6 erzeugte Fenstersignal in das Videosignal0 Der geeignete Videopegel und die Ausgangsimpedanz wird mittels der Ausgangseinheit 3 erreicht. Die Eingangseinheit 1, die Addierstufe 2 und die Ausgangseinheit 3 bilden gemeinsam einen Videokanel. Einer der inter medlären Ausgänge des Videokanais schliesst sich über den Schalter S der Synchrontrennstufe 4 an; die Synchrontrennstufe 4 erzeugt der Stellung des Schalters S entsprechend aus dem Videosignal oder aus einem äusseren Synchronsignalgemisoh die zusammengesetzten Synchronsignale. Die Steuereinheit 5 erzeugt aus dem, von der Synchrontrennstufe 4 erhaltenen Bild- und Zeilensynchronsignal die zu den Halbbildern gehörenden vertikalen Streifen, sowie die Gattersignale des A/D Wandlers und Zwischenspeichere 7, desweiteren die Operationezeit TM, die Zeit TD für die Digitalisierung, die Speicherfreigabezeit TE. und die Vergleichszeit TH (Figur 3. Die Steuerinheit 5 führt die Adressierung des Speichers durch und erzeugt das R/W Lesen-Schreiben-Steuersignal (Figur 4). Der fensterbildenden Stufe 6 wird die Aufgabe zugeteilt, die zu heobachtende beabsichtigte Fläche aus den, von der Steuereinheit 5 erzeugten, vertikalen und horizontalen Streifen zu bestimmen. Die fensterbildende Stufe 6 erzeugt auch das mit dem Austastsignalgemisch versehene Fenstersignal für die Addierstufe 2e Dem auf dem Zdual slope" Prinzip beruhenden A/D Wandler und Zwischenspeicher 7 wird die Aufgabe zugeteilt die analoge Integrierung der Einzelteile, des, zwischen zwei, einander folgenden Operationszeiten der Spalten entstandenen Videosignals auszuführen. im Sinne der Figur 3 das analoge Signal während der Zeit TD für die Digitalisierung in eine digitale Information umzuwandeln und während der Operationszeit TM zu speichern. Seine Gatter- und Steuersignale werden in der Steuereinheit 5 erzeugt. Während der Zeitdauer zwischen den beiden, durch die Steuereinheit 5 bestimmten Schreiben speichert der Speicher 8 die von dem A/D Wandler und Zwischenspeicher 7 gelieferte digitale Informatione Die von dem Speicher 8 abgerufenen, gespeicherten und von dem A/D Wandler und Zwischenspeicher 7 erhaltenen digitalen Informationen werden in der vergleichenden und das Fehlersignal bildenden Einheit 9 verglichen; auch hier wird die Auswertungscchwelle sichergestellt; bei einer den Schwellenwert überschreitenden Abweichung wird an dem Ausgang eine Anzeige abgegeben. In den Vergleichszyklen findet die Fehlersignalbildung während der Vergleichzeit TH statt, bei einer Abweichung wird das Fehlersignal bis zur Löschung gespeichert. Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wurde das FS-Bild in dreizehn vertikale und dreizehn horizontale Streifen zerleyt, so betrug die Zahl der Teilbilder einhundertneunundsechzig. Das Gerat ist zur Verorbeitung des Videosignals von Kameras mit standardisierton und vereinfachten Synchronsignale geeignet, so wurde die obenbeschriebene Bildzerlegung dementsprechend ausgestaltet. Das Synchronsignal wird von der eingebauten Automatik beobeachtet, bei einem vereinfac.erl Synchronsiqnai arbeitet das Gerät nit einer einfachen, bei einem standardisierten Synchronsignal mit doppelter Empfindlichkeit0 Demnach beträgt die Zahl der innerhalb eines Teilbildes unterscheidbaren Gradationspegels zwanzig bzw. vierzig. Die doppelte Empfindlichkeit kann ausgesshaltet werden. Zur Auswahl der zu überwachen gewünschton Teilbilder sind Mikroschalter vorgesehen. Das eingestellte Feld ist invertibal, d.h. in diesem Fall ist das betreffende Feld von dor Oberwachung ausgeschlossen. Das Fenstersignal des überwachton Teilbildes kann dem Ausgangsvideosignal zugemisch" werden0 Die Einstellung seines Hclligkeitspegals ist möglich. Die Löschung wird entweder manuell, oder automatisch vorgenommen. In der in Figur 2 dargestellten Schaltungsanord nung ist der in Figur 1 als Steuereinheit 5 bezeichnete Block ausführlicher veranschaulicht. Mit Hilfe des von der Synchrontrennstufe 4 erhaltenen, Synchronsignalgemisches erzeugt die Steuerstufe 10 die Taktimpulse und Gattersignale der spaltenbildenden Stufe 11, sowie das Eingangssignal des Halbbildwählers 12; desweiteren erzeugt die Steuerstufe 10 das Signal der Operationezeit tM laut Figur 3 für die Spaltenwähler stufe 13 und für den A/U Wandler und Zwischenspeicher 7. Die Steuerstufe 10 bildet die Hilfsignale des A/D Wandlers und Zwischenspeicher 7 (z.B. das Clamper-Signal tD für die Djgitalisierungszeit und im Bedarfsfall d3s Takt ist signal); zweckmässig/das Taktsignal in dor Phase zu dem Zeilansynchronsignal gebunden. Die Steuerstufe 10 erzeugt auDerdem das tE Signal laut Figur 3 für den Speicher 8, die Adressierungssignale des Speichers, sowie das S/W Lesen- und Schreibensignal laut Figur 3 aus dem Ausgangssignal der Halbbildwählenstufe 12. Oberdies wird der Steuerstufe 10 die Aufgabe zugeteilt mit Hilfe des Ausgangssignals der fensterbilden den Stufe 6 das Signal der Vergleichszeit t laut Figur 3 für die vergleichende und das Fehlersignal bildende Einheit 9, sowie das vertikale Taktsignal der fensterbil- denden Stufe 6 zu erzeugen. Die spaltenbildende Stufe 11 erzeugt aus den Ausgangssignalen der Steuerstufe 10 die den vertikalen Streifen entsprechenden horizontalen Sequenzen für die Spalten wählerstufe 13 und die fensterbildende Stufe 6. Die Halbbildwählerstufe 12 erzeugt aus dem Signal der Steuerstufe 10 die Eingangssignale der Spaltenwählerstufe 13. Die Halbbildwählerstufe 12 erzeugt für die Steuerstufe 10 die Basiszykluszeit T der Figur 4 gemäss. Dio Spaltenwählerstufe 13 erzeugt das Gattersignal des A/D Wandlers und Zwischenspeicher 7 aus den Signalen der spaltenbildenden Stufe 11,' der Halbbildwehlerstufe 12 und der Steuerstufe 10.

Claims: VERFAHREN UND SCHALTUNGSANORDNUNG ZUR DIGITALISIERUNG, SPEICHERUNG, VERGLEICHUNG UND AUSWERTUNG VON FERNSEH BILDERN ZWECKS DETEKTIERUNG EINER ÄNDERUNG PATE NTAN PS ROCHE t. Verfahren zur Digitalisierung, Speicherung, Vergleichung und Auswertung von FS-Bildern zwecks Detektierung einer Anderung und Bewegung, dadurch g e k e n n z e i- c h n e t , dass das in horizontale und vertikale Streifen zerlegte FS-Bild als zeitlich einander folgenden Halbbildern zugeordnete vertikale Streifen - der vertikalen Zerlegung der horizontalen Streifen entsprechend abgetastet wird, und zwar derweise, dass der digitalisierte Video-Durchschnittswert der Teilbilder innerhalb der einzelnen vertikalen Streifen in der Richtung der Bildablenkung einzelnaaufeinanclerfolcend abgebildet wird, die Information bis zum Neuschreiben in einem Speicher oespeichert wird und innerhalb dieser Zeit der Speicherinhalt einmal oder mehrmal mit dem MOmentanwert verglichen wird, wonach die Differenz, deren Pegel die Auswertungsechwelle überschreitet, angezeigt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch g e k e n n z e i c h n e t a dass die Information zyklisch in dem Speicher neu geschrieben wird0 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Information bis zum Erscheinen eines, die Auswertungsachwelle überschreitenden Fehlersignals in dem Speicher gespeichert wird0 4. Schaltungsanordnung zur Digitalisierung, Speicherung, Vergleichung und Auswertung von FS-Bildern zwecks Detektierung einer Anderung und Bewegung, in der die Eingangseinheit direkt oder indirekt an eine Ausgangseinheit angeschlossen ist und die Eingangseinheit mit der Ausgangseinheit einen Videokanal bildet und einer der intermediaren Ausgänge des genannten Videokanals über einen Schalter an eine Synchrontrennstufe angeschlossen ist, die eine Steuerstufe ist, deren einer Ausgang an dem einen Eingang eines A/D Wandlers und Zwischenspeichers angeschlossen ist, und der Ausgang der Eingangseinheit an den anderen Eingang des A/D Wandlers und Zwischenspeichers angeschlossen ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der zweite Ausgang der Steuerstufe (10) an den Eingang einer spaltenbildenden Stufe (11) und der dritte Ausgang der Steuerstufe (10) an den Eingang einer Halbbildwählerstufe (12) angeschlossen sind, während die Ausgänge der spaltenbildenden Stufe (11) und der eine Ausgang der Halbbildwählerstufe (12) an die Eingänge einer Spaltenwählerstufe (13) angeschlossen sind, und der andere Ausgang der Halbbildwählerstufe (12) an den anderen Eingang der Steuerstufe (10) angeschlossen ist, während der vierte Ausgang der Steuerstufe (10) an einen weiteren Eingang der Spaltenwählerstufe (13) ange- schlossen ist und der Ausgang der Spaltenwählerstufe (13) an dem dritten Eingang des A/D Wandlers und Zwischenspeichers (7) angeschlossen ist. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Halbbildwählerstufe (12) eine je Zyklus geradezahlige Halbbilder enthaltende Halbbildwählerstufe bildet. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch," g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ausgänge des A/D Wandlers und Zwischenspeichers (7) einerseits an die Eingänge des Speichers (8), andererseits an die Eingänge der vergleichenden und das Fehlersignal bildenden Einheit (9) angeschlossen sind, während die fünften Ausgänge der Steuerstufe (lO) an die weiteren Eingänge des Speichers (8) angeschlossen sind. 7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch 9 e k e n n z e i c h n e t dass die Ausgänge des Speichers (8) an die weiteren Eingänge der vergleichenden und das Fehlersignal bildenden Einheit (9) angeschlossen sind, während der sechste Ausgang der Steuerstufe (10) an die weiteren Eingänqe der vergleichenden und das Fehlersignal erzeugenden Einheit (9) angeschlossen ist. 8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass in dem Videokanal zwischen der Eingangseinheit (1) und der Ausgangseinheit (3) eine Addierstufe (2) vorgesehen ist, und die Ausgänge der spaltenbildenden Stufe (11) auch an die Eingänge der fensterbildenden Stufe (6) angeschlossen sind, der eine Ausgang der fensterbildenden Stufe (6) an den anderen Eingang der Addierstufe (2) angeschlossen ist, und dass der andere Ausgang der fensterbildenden Stufe (6) an den dritten Eingang der Steuerstufe (10) und der siebente Ausgang der Steuerstufe (10) an den weiteren Eingang der fensterbildenden Stufe (6) angeschlossen sind.

Inventors: VEISZ, LASZLO, DIPL.-ELECTROING., WALDMANN, SANDOR, DIPL.-ING., Veisz, Lászlo, Dipl.-Electroing.
Applicants: HIRADASTECHNIKA SZOVETKEZET
Application year: 1980
Main classification: G08B13
IPC codes: G08B13