УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Полезная модель относится к автоматике и вычислительной технике и может быть ионользована в системах распознавания изображений, в частности, в бортовых системах н-аведения летательных аппаратов.
Известны устройства для распознавания отдельных элементов изображений (А.С. СССР N 947882, 1982г, N 1439636, 1886г, N 1716549, 1992Г.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство для распознавания прямого края объекта, описанное в А.С.СССР N 1716549, 199Sr.
Устройство содержит телевизионный датчик, аналого-цифровой преобразователь, блок элементов И, первый сумматор, второй умножитель, второй сумматор, пятый умножитель, первый умножитель, первый вычитатель, первый делитель, блок синхронизации, блок управления, пятый и четвертый сумматоры, третий сумматор, третий умножитель,четвертый умножитель, шестой умножитель, второй делитель, первый квадратор, второй вычитатель, второй квадратор, третий вычитатель, первый, второй и третий регистры, первый, второй и третий блоки сравнения, шестой, седьмой и восьмой сумматоры, четвертый вычитатель, седьмой умножитель, первый и второй ключи. Описание блока синхронизации - см. Кондратьев А.Г., Лукин М.И., Техника прмышленного телевидения. Л., 1970, с. 249, 250.
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет определить геометрический центр распознаваемого объекта в системе координат, связанной с изображением. Информация о координатах центра распознаваемого объекта необходимая, в частности, для осуш,ествления наведения летательного аппарата на распознаваемый в полете объект.
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства, а именно обеспечение возможности определения координат геометрического центра распознаваемого объекта в системе координат, связанной с изображением.
Экз. Mo /
МКИ G 06 К
содержащее телевизионный датчик, аналого-цифровой преобразователь, блок элементов И, первый оумматор, второй умножитель, второй сумматор, пятый умножитель, первый умножитель, первый вычитатель, первый делитель, блок синхронизации, блок управления, пятый и четвертый сумматоры, третий сумматор, третий умножитель,четвертый умножитель, шестой умножитель, второй делитель, первый квадратор, второй вычитатель, второй квадратор, третий вычитатель, первый, второй и третий регистры, первый, второй и третий блоки сравнения, шестой, седьмой и восьмой сумматоры, четвертый вычитатель, седьмой умножитель, первый и второй ключи включены счетчик, два блока элементов И, два сумматора и два делителя, при этом управляюшде входы дополнительных блоков элементов И подключены к выходу блока элементов И, информационные входы первого дополнительного блока элементов И - к восьмому выходу блока управления, информационные входы второго дополнительного блока к первому выходу блока упр-ав.ления через последовательно включенный счетчик, а выходы дополнительных блоков элементов И через cooтвeтcтвyюш e дополнительные сумматоры подключены к входаьл соответствуюш 1х дополнительных делителей, вторые входы которых соединены с выходом второго сумматора, а выходы являются дополнительными выходами устройства.
На чертеже представлена схема предполагаемого устройства содержащего телевизионный датчик 1, аналого-цифровой преобразователь 2, блок элементов И 3, первый сумматор 4, второй умножитель 5, второй сумматор 6, пятый умножитель 7, первый умножитель 8, первый вычитатель 9, первый делитель 10, блок синхронизации 11, блок управления 12, пятый 13 и четвертый 14сумматоры,третий сумматор 15, третий умножитель 16,четвертый умножитель 17, шестой умножитель 18, второй делитель 19, первый квадратор 20, второй вычитатель 21, второй квадратор 22, третий вычитатель 23, первый 24, второй 25 и третий 26 регистры, первый 27, второй 28 и третий 29 блоки сравнения, шестой 30, седьмой 31 и восьмой 32 сумматоры, четвертый вычитатель 33, седьмой умножитель 34, первый 35 и второй 36 ключи, счетчик 37, второй 38 и третий 39 блоки элементов И, девятый 40 и десятый 41 сумматоры, третий 42 и четвертый 43 делители.
- 3
первый выход устройства с помощью второго ключа 36 подключен к выходу первого делителя 10, а второй выход устройства первым ключем 35 подключен к выходу второго делителя 19. В первый регистр 2.4 заносится число 1, во второй регистр 25 - число п+1, где п - размер растра, в третий регистр 26 - число 1.
С помощью блока 12 управ.ления выбирается некоторый фрагмент из  растровых элементов в интересующей нас области телевизионного изображения объекта. Для этого в блок 12 управления заносится информация о размерах фрагмента и координаты Хнач и Унач левого верхнего угла объекта относительно системы координат, связанной с телевизионным растром, в которой ось ординат направлена вдоль направления строчной развертки, а ось абсцисс - перпендикулярно направлению строчной развертки. В выбранном фрагменте координаты точек, принадлежащие прямому краю объекта, связ-аны между собою линейной зав.исимостью Y  kX -f В.
В устройстве параьиетры k и В определяются в соответствии с выражениями
п п п
п Е XYx - L X L YX
k ;(1)
n n
n E X - С E X)
n n Г n
E X E YX - E XYy E X
в ,(2)
n n
nvk E X - ( E X)
где X - текущий номер строки в предела ; вертикального размера анализируемого фрагмента, принимающий значения от 1 до п с частотой строчной развертки;
YX - накопленное значение сигналов телевизионного двухградационного изображения в предела: горизонтального размера фрагмента в направлении строчной развертки для каждого значения X  1,п.
При вычислении пара летров k и В происходит определенное взаимодействие блоков, входящих в устройство. Телевизионный датчик 1 в соответствии с синхроимпульсами, поступающими с блока 11 синхронизации, формирует телевизионное изображение объекта.
Аналого-цифровой преобразова,тель 2 квантует сигнал с выхода телевизионного датчика 1 на два уровня О и 1. Одновременно тактовые и строчные синхроимпульсы с блока 11 синхронизации поступают на первый и второй входы соответственно блока 12 управления, в котором производится их подсчет. Kaj только количество строчных импульсов становится р.авным Хнач в блоке 12 управления начинается формирование в двоичном коде сигналов, соответствующих величинам X  1,п. Эти сигналы последовательно с частотой строчной развертки появляются на девятом выходе блока 12 управления до тех пор, пока количество строчных импульсов не превышает величину Хнач+п.
По достижении равенства, количества тактовых импульсов двоичному коду Унач и при наличии нулевого сигнала X тактовые импульсы начинают поступать через первый выход блока 12 управления на входы стробирования блока 3 элементов И и сумматора 4 и на информационный вход сумматора 31. Тактовые импульсы разрешают прохождение сигнала с аналого-цифрового преобразователя 2 через блок 3 элементов И на сумматор 4.
В этот момент времени для определенной строки фрагмента с номером X в первом сумматоре 4 будет находится соответствуюшдй сигнал YX- Первый квадратор 20 возводит в квадрат сигнал X с девятого выхода блока 12 управления, то есть вычисляет  ,п.
По сигналу с второго выхода блока 12 управления второй сумматор 6 вычисляет сумму накопленных значений YX, то есть YX, четвертый сумматор 14 вычисляет L Х, пятый сумматор 13
. сумму значений Х,то есть вычисляет сумму значений X, то есть
YX, TO есть формирует , ,...,  По сигналу с шестого выхода блока 12 управления сбрасывается первый сумматор 4. По сигналу с третьего выхода блока 12 управления третий сумматор 15 вычисляет сумму значений ХУх, то есть Е ХУх- По сигналу с четвертого выхода блока 12 управления первый умножитель выполняет операцию перемножения сигналов с выходов второго сумматора 6 и
пятого сумматора 13 то есть формирует Е X Е УХ, третий умножитель 16 выполняет операцию перемножения сигналов с выходов
третьего 15 и пятого 13 сумматоров то есть формирует Е ХУх Е X,
четвертый умножитель 17 выполняет операцию перемножения сигналов с выхода четвертого сумматора 14 и с восьмого выхода блока 12
управления, то есть формирует п-А:Е Х, пятый умножитель 7 выполняет операцию перемножения сигналов с выходов второго 6 и четвертого 14 сумматоров, то есть формирует Е  Е УХ. шестой умножитель 18 выполняет операидж перемножения сигналов с выхода третьего сумматора 15 и с восьмого выхода блока 12 управления,
ТО есть формирует п-- Е ХУх- Квадратор 22 возводит сигнал с выхода пятого сумматора 13, то есть вычисляет ( Е X ).
Первый вычитатель 9 формирует сигнал, соответствующий числителю
п п п  ХУх - Е X Е УХ выражения для параметра k. Второй вычитатель
PI
п
п п
х-1
п п
п  п
выражения для параметра В. Третий
нал, соответствующий зна1-ленателю п L Х - ( 1 Х) в выраж.ениях для k и В.
По сигналу с пятого выхода блока 12 управления первый делитель 10 выполняет операцию деления кода сигнала с выхода первого вычитателя 9 на код сигнала с выхода третьего вычитателя 23, то есть вычисляет napat eTp k, второй делитель 19 выполняет опер.ацию деления кода сигнала с выхода второго вычитателя 21 на код сигнала с выхода третьего вычитателя 23, то есть вычисляет параметр В, Одновременно со взаимодействием блоков 1-23, вычисляющих параметры k и В,происходит определенное взаимодействие блоков 24-36. Тактовые импульсы, поступающие с первого выхода блока 12 управления, накапливаются в седьмом сумматоре 31. Если их число равно 1, то на выходе первого блока 27 сравнения появляется стробирующий импульс, разрешающий суммирование в сумматоре 30 сигналов,поступивших с блока 3 элементов И.Если число тактовых импульсов, накопленных в сумматоре 31, становится рав.ным п, тс на выходе третьего блока 29 сравнения появляется стробирующий импульс, разрешаюш й суммирование в сумматоре 30 сигналов,поступивших с блока 3 элементов И. Сумматор 31 сбрасывается по окончании р аждой строки по сигналу сброса, поступающему с шестого выхода блока 12 управления.
Так.им образом, к моменту окончания сканирования в телевизионном датчике выбранного фрагмента изображения в сумматоре 30 будет находится число AI отсчетов двухградационного изображения в первом столбце фрагмента, а в сумматоре 32 - число АП отсчетов в последнем стслбце фрагмента. Эти числа сравниваются в блоке 28 сравнения по сигналу стробирования, поступающему с четвертого выхода блока 12 управления. Если , то сигнал управления, появляющийся на выходе блока 28 сравнения, оставляет ключи 35 и 36 в исходном состоянии, то есть на выходах устройства распознав.ания появляются параметры k и В. Если , то сигнал управления, с выхода блока 28 сравнения переводит ключи 35 и 36 в противоположное состояние. В этом случае сигнал с выхода делителя 10 поступает на умножитель 34, вычитатель 2У формирует сигп п
где вычисляется параметр k  -k, сигнал с выхода делителя 19 поступает на вычитатель 33, где вычисляется параметр В-- п+1-В. Таким образом, в зависимости от сигнала управления, появляющегося на выходе блонда 28 сравнения, на выходе устройства появляются либо параметры k и В либо параметры  и В-. Приведение устройства в начальное положение производится по сигналу сброса, формируемому блоком 12 управления на седьмом выходе. Процесс распознавания прямого края оканчивается.
Вычисление координат геометрического центра распознаваемого объекта в системе координат, связанной с изображением, производится по зависимостям
riп
Е  QvY
пГ1
L QxЕ Цу
Y - текущий номер столбца в пределах горизонтального размера анализируемого фрагмента, принимающими значения от 1 до п с частотой горизонтальной развертки;
Оу(х)- накопленное значение сигнала телевизионного двухградационного изображения в пределах столбца (строки) с номером у(х) для каждого значения ,n (,п).
Отметим, что значения Е Q.X и Е Qy совпадают со значением пу
Е YX, ибо равны количеству элементов (пикселов) изображения
относящаяся к ориентиру, то есть количественно выражают площадь ориентира. Это значение вычисляется в блоке б устройства.
Вычисление числителей выра кений (3) и (4) производится по мере формирования телевизионного объекта.
Сигнал телевизионного двухградационного изображения с выхода блока 3 элементов И поступает на входы блоков 39 и 39 элементов И, вторые входы которых поступают номера текущих значений строки и столбца изображения соответственно, при этом номер столбца формируется циклическим счетчиком 37 от 1 до п.
п п
,,1
Таким образом, на выходе блорюв оУ и УУ элементов И формируютоя значения числителей выражений (3) и (4). Суммирование этих значений производится сумматора1у1и 40 и 41, а окончательные значения Хц и Уц вычисляются делителями 42 и 43, на выходах которых по окончании ткла вычисления и формируются значения координат геометрического центра распознаваемого объекта в системе координат, связанной с изображением.
Авторы:
.Б.ГАРИФУЛЖН
.В.БАРАБАНОВ
А.Ю.ГАРЬКУШЕВ
К.А.ЗЛОТНИКОВ
А.В.ПЛОТНИКОВ
А.Б.ХРУСТАЛЕВ
С.В.ЧВАРКОВ