Телевизионное устройство для измерения координат изображения объекта

Заявляемая полезная модель относится к прикладному телевидению и может быть использована для построения телевизионных измерителей координат.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для измерения координат центра тяжести изображения объекта, описанное в патенте РФ №2040120, Н04N 7/18, б.и. №20 от 20.07.95 г. Данное устройство содержит датчик бинарного телевизионного сигнала, первый и второй счетчики, формирователь импульсов, первый и второй блоки сравнения, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой регистры, первый и второй сумматоры.
При этом выход датчика бинарного телевизионного сигнала, соединен с входами записи первого и второго регистров и первым входом формирователя импульсов, второй вход которого соединен с входом строчных синхроимпульсов (ССИ) устройства, входом сброса в ноль первого счетчика и счетным входом второго счетчика, а третий вход формирователя импульсов соединен со входом кадровых синхроимпульсов (КСИ) устройства, входом сброса в ноль второго счетчика, а также со входом установки в единицу первого регистра и входом установки в ноль второго регистра. Тактовый вход устройства подключен к счетному входу первого счетчика, выход которого соединен с информационными входами первого и второго регистров, выходы которых подключены, соответственно, к информационным входам третьего и четвертого регистров и к первым входам первого и второго блоков сравнения, вторые входы которых, соответственно, соединены с выходами третьего и четвертого регистров. Выходы первого и второго блоков сравнения соединены, соответственно, со входами записи третьего и четвертого регистров, выходы которых, соответственно, соединены с первым и вторым входами сумматора, выход которого является выходом координаты X устройства. Первый и второй выходы формирователя импульсов подключены, соответственно, ко входам записи пятого и шестого регистров, информационные входы которых соединены между собой и подключены к выходу второго счетчика, а выходы пятого и шестого регистров соединены, соответственно, с первым и вторым входами второго сумматора, выход которого является выходом координаты Y устройства.
Формирователь импульсов содержит первый, второй и третий триггеры и схему И. При этом первый вход формирователя импульсов соединен с первыми установочными входами первого и второго триггеров, выходы которых, соответственно, подключены к первому и второму входам схемы И. Второй вход формирователя импульсов подключен ко второму установочному входу первого триггера и третьему входу схемы И, выход которой подключен к первому установочному входу третьего триггера. Третий вход формирователя импульсов соединен со вторыми установочными входами второго и третьего триггера, выходы которых являются, соответственно, первым и вторым выходами формирователя импульсов.
Сущность работы устройства заключается в следующем. Первый счетчик производит счет тактовых импульсов от 1 до m в каждой строке (дискретизация по строке), второй счетчик производит счет ССИ от 1 до n в каждом кадре (дискретизация по кадру), где m - число элементов в строке, n - число строк в кадре. По положительным фронтам (соответствуют началу импульса) бинарного сигнала, поступающего с выхода датчика, данные с первого счетчика заносятся в первый регистр, а по отрицательным фронтам (соответствуют окончанию импульса в строке) бинарного сигнала, поступающего с выхода датчика, данные с первого счетчика заносятся во второй регистр.
min
Данные первого регистра сравниваются в первом блоке сравнения с данными третьего регистра, в который при поступлении КСИ предварительно заносится максимальное значение кода (единицы). При появлении сигнала на выходе «˂» первого блока сравнения данные первого регистра переносятся в третий регистр. Данный процесс производится на каждой строке кадра, в результате чего в третьем регистре к окончанию кадра оказываются записаны данные о координате крайней левой точки изображения объекта – X, поступающие на первый вход первого сумматора.
max
Данные второго регистра сравниваются во втором блоке сравнения с данными четвертого регистра, в который при поступлении КСИ предварительно заносится минимальное значение кода (нули). При появлении сигнала на выходе «˃» второго блока сравнения данные второго регистра переносятся в четвертый регистр. Данный процесс производится на каждой строке кадра, в результате чего в четвертом регистре к окончанию кадра оказываются записаны данные о координате крайней правой точки изображения объекта – X, поступающие на второй вход первого сумматора.
max
min
Первый сумматор формирует на выходе координату X=(X+X)/2, причем операция деления на 2 осуществляется отбрасыванием младшего разряда кода.
max
min
min
max
min
Второй сумматор аналогичным образом формирует на выходе координату Y=(Y+Y)/2, где Y и Y координаты, соответственно, крайней верхней и нижней точки изображения объекта. При этом координата Y формируется при записи в пятый регистр данных, поступающих со второго счетчика при появлении сигнала объекта в кадре. Этот момент времени фиксируется в формирователе импульсов путем включения второго триггера, сброс которого осуществляется при поступлении КСИ.
max
Координата Y формируется при записи в шестой регистр данных, поступающих со второго счетчика при появлении первой «пустой» строки по окончании сигнала объекта в кадре. Этот момент времени фиксируется в формирователе импульсов путем включения третьего триггера, сброс которого осуществляется при поступлении КСИ. При этом третий триггер включается ССИ, поступающими на него через схему И при наличии на ее входах разрешающих сигналов, формируемых на выходе первого и второго триггеров формирователя импульсов.
max
Однако в рассматриваемом устройстве отсутствует возможность правильного измерения координаты объекта, если бинарный сигнал от него имеет «разрывы» по кадру, что часто бывает в реальных условиях видеонаблюдения. В результате таких разрывов координата Y определяется не как самая нижняя точка объекта, а как точка разрыва по кадру в его сигнале.
Таким образом, недостатком известного устройства является его недостаточные функциональные возможности и низкая точность.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства и повышение его точности.
Для достижения поставленной задачи в устройство, содержащее датчик бинарного телевизионного сигнала, соединенный со входами записи первого и второго регистров и первым входом формирователя импульсов, второй вход которого соединен с входом ССИ устройства, установочным входом первого счетчика и счетным входом второго счетчика, установочный вход которого является входом КСИ устройства и соединен с установочными входами третьего и четвертого регистров и третьим входом формирователя импульсов, первый и второй выходы которого подключены, соответственно, ко входам записи пятого и шестого регистров, информационные входы которых соединены между собой и подключены к выходу второго счетчика, а выходы пятого и шестого регистров соединены, соответственно, с первым и вторым входами второго сумматора, выход которого является выходом координаты Y устройства, при этом тактовый вход устройства подключен к счетному входу первого счетчика, выход которого соединен с информационными входами первого и второго регистров, выходы который подключены, соответственно, к информационным входам третьего и четвертого регистров и к первым входам первого и второго блоков сравнения, вторые входы которых, соответственно, соединены с выходами третьего и четвертого регистров, а выходы первого и второго блоков сравнения соединены, соответственно, со входами записи третьего и четвертого регистров, выходы которых, соответственно, соединены с первым и вторым входами первого сумматора, выход которого является выходом координаты X устройства, введен блок выбора режима работы, подключенный к четвертому входу формирователя импульсов. При этом в формирователь импульсов введена схема И, первый вход которой подключен к блоку выбора режима работы, причем, второй вход схемы И подключен к первому входу формирователя импульсов, а выход соединен со счетным входом третьего триггера формирователя импульсов.
Технический результат, достигнутый при решении поставленной задачи, заключается в расширении функциональных возможностей устройства и повышении его точности.
На фиг.1 приведена структурная схема заявляемого устройства.
На фиг. 2 приведена структурная схема формирователя импульсов.
На фиг. 3 приведены временные диаграммы работы формирователя импульсов.
Устройство содержит датчик бинарного телевизионного сигнала 1, первый 2 и второй 3 счетчики, первый 4 и второй 5 регистры, формирователь импульсов 6, третий регистр 7, первый блок сравнения 8, четвертый регистр 9, второй блок сравнения 10, пятый 11 и шестой 12 регистры, первый 13 и второй 14 сумматоры, блок выбора режима работы 15.
Формирователь 6 (фиг.2) содержит первый 16 и второй 17 триггеры, первую схему И 18, третий триггер 19 и вторую схему И 20. Временные диаграммы, поясняющие работу формирователя 6, приведены на фиг.3.
Устройство работает следующим образом. Датчик 1 формирует бинарный сигнал изображения объекта, поступающий на входы записи регистров 4 и 5, а также на формирователь 6. Счетчик 2 производит счет импульсов тактовой частоты в каждой телевизионной строке. Данные с выхода счетчика поступают на информационные входы регистров 4 и 5. Счетчик 3 производит счет ССИ в каждом телевизионном кадре. Данные с выхода счетчика поступают на информационные входы регистров 11 и 12. В регистр 4 в каждой строке записывается информация при поступлении на вход записи передних фронтов бинарного сигнала объекта. В регистр 5 в каждой строке записывается информация при поступлении на вход записи задних фронтов бинарного сигнала объекта.
min
Данные с выхода регистра 4 сравниваются в блоке 8 с данными с выхода регистра 7, в который изначально при поступлении КСИ заносится максимальное значение кода (единицы). При появлении в результате сравнения на выходе блока 8 сигнала «˂» данные с выхода регистра 4 переносятся в регистр 7. Таким образом, в регистре 7 к окончанию кадра оказываются данные о координате крайней левой точки изображения объекта – X, поступающие на первый вход сумматора 13.
max
Данные с выхода регистра 5 сравниваются в блоке 10 с данными регистра 9, в который изначально при поступлении КСИ заносится минимальное значение кода (нули). При появлении в результате сравнения на выходе блока 10 сигнала «˃» данные с выхода регистра 5 переносятся в регистр 9, в результате чего в регистре 9 к окончанию кадра оказываются данные о координате крайней правой точки изображения объекта – X, поступающие на первый вход сумматора 13.
max
min
max
min
min
max
min
Сумматор 13 к окончанию кадра формирует на выходе координату X=(X+X)/2, причем операция деления на 2 осуществляется отбрасыванием младшего разряда кода. Сумматор 14 аналогичным образом формирует на выходе координату Y=(Y+Y)/2, где Y и Y координаты, соответственно, крайней верхней и нижней точки изображения объекта. При этом координата Y формируется при записи в регистр 11 данных, поступающих со счетчика 3 при появлении сигнала объекта (диаграмма 3) в кадре. Этот момент времени фиксируется в формирователе 6 путем включения триггера 17, сброс которого осуществляется при поступлении КСИ (диаграмма 1). Выход триггера 17 является первым выходом формирователя 6 (диаграмма 4).
max
Координата Y формируется при записи в регистр 12 данных, поступающих со счетчика 3 при появлении первой «пустой» строки по окончании сигнала объекта в кадре. Этот момент времени фиксируется в формирователе 6 путем включения триггера 19 (диаграмма 7), сброс которого осуществляется при поступлении КСИ. При этом триггер 19 включается ССИ (диаграмма 2), поступающими на него через схему 18 И (диаграмма 6) при наличии на ее входах разрешающих сигналов, формируемых на выходе триггера 16 (диаграмма 5) и выходе триггера 17 формирователя 6.
Описанная выше работа устройства осуществляется в режиме «объект без разрывов», который задается блоком 15 путем подачи запрещающего сигнала (лог.0) на вход схемы 20 И.
max
В режиме работы «объект с разрывами» блоком 15 вырабатывается сигнал лог.1, разрешающий прохождение бинарного сигнала с первого входа формирователя 6 на счетный вход триггера 19 через схему 20 И. В результате триггер 19 (диаграмма 8) при повторном появлении сигнала объекта после «пустой» строки вновь устанавливается в исходное (нулевое) и повторно срабатывает после появления новой «пустой» строки. Таким образом, координата Y будет соответствовать в этом случае номеру строки по окончанию последнего сигнала объекта в кадре.
Блок 15 выбора режима работы в простейшем случае может представлять собой переключатель, коммутирующий на выход блока либо уровень лог. 0 (земля), либо уровень лог. 1 (например, напряжение +5В).
Наличие двух режимов работы расширяет функциональные возможности устройства, а также повышает его точность в случае наличия «разрывов» сигнала объекта в кадре.