УСТРОЙСТВО ВЫДЕЛЕНИЯ КОНТУРОВ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ

Полезная модель относится к устройствам цифровой обработки изображений и может быть использована в системах технического зрения для ввода и обработки информации, передаваемой в ЭВМ.
Известно устройство для считывания и отображения изображений объектов (авторское свидетельство СССР 1583947, кл. G 06 К 9/00, 1990 г., Бюл. №29), содержащее датчик видеосигналов, блоки селекции сигналов считывания, включающие первый видеоусилитель, аналого-цифровой преобразователь, второй видеоусилитель, генератор импульсов, блок формирования адреса, формирователь сигналов записи, мультиплексор, формирователь управляющих сигналов, дешифратор, первый регистр, второй регистр. Недостатком этого устройства является низкое качество обработки изображения.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство выделения контуров изображений объектов (патент Российской Федерации №2185659, кл. G 06 К 9/46, 2002 г., Бюл. №20), содержащее датчик изображения, буферную память, элемент «И», генератор, нейроматричный процессор, аналого-цифровой преобразователь, блок выделения кадрового и строчного импульсов и контроллер. Видеосигнал от датчика изображения поступает на блок выделения кадрового и строчного импульсов и аналого-цифровой преобразователь. Далее с помощью блока выделения кадрового и строчного импульсов, нейроматричного процессора и генератора на выходе элемента «И» появляются синхронизирующие импульсы, поступающие на вход синхронизации аналого-цифрового преобразователя. По каждому синхронизирующему импульсу аналого-цифровой преобразователь осуществляет преобразование входного аналогового сигнала в восьмибитный параллельный информационный код, который затем через
нейроматричный процессор поступает в буферную память. Далее нейроматричный процессор осуществляет обработку изображения по алгоритму выделения контуров объекта изображения, после этого в буферной памяти сформируется бинарный контур изображений объектов. Затем контроллер PCI шины переписывает полученные контуры изображений объектов через PCI шину в память ЭВМ. Недостатком этого устройства является невысокая скорость обработки изображения и большая аппаратная избыточность.
Технической задачей устройства является повышение скорости обработки изображения и устранение аппаратной избыточности.
Техническая задача решается тем, что в устройство выделения контуров изображений объектов, содержащее датчик изображения, блок выделения кадрового и строчного импульсов, аналого-цифровой преобразователь, элемент «И» введены устройство хранения 1, устройство хранения 2, блок вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования, блок обнуления вейвлет коэффициентов, блок определения локальных максимумов, блок управления и генерации адресов и устройство «исключающее ИЛИ», причем выход датчика изображения подключен ко входу блока выделения кадрового и строчного импульсов и к первому входу аналого-цифрового преобразователя, первый выход блока выделения кадрового и строчного импульса (кадровый импульс) соединен с первым входом блока управления и генерации адресов, а второй выход блока выделения кадрового и строчного импульса (строчный импульс) соединен с первым входом элемента «И», второй вход (вход синхронизации) аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом элемента «И», первый выход аналого-цифрового преобразователя соединен со вторым входом блока управления и генерации адресов, второй выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом устройства хранения 1, выход блока управления и генерации адресов соединен со вторым входом элемента «И», выход элемента «И» соединен с синхронизирующими входами
устройства хранения 1, блока вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования, блока обнуления вейвлет коэффициентов, блока определения локальных максимумов, устройства хранения 2, устройства «исключающее ИЛИ», выход устройства хранения 1 соединен с первым входом блока вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования, выход блока вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования соединен с первым входом блока обнуления вейвлет коэффициентов, выход блока обнуления вейвлет коэффициентов соединен с первым входом блока вычисления локальных максимумов, первый выход блока вычисления локальных максимумов соединен с первым входом устройства хранения 2, второй выход блока вычисления локальных максимумов соединен со вторым входом устройства «исключающее ИЛИ», выход устройства хранения 2 (блок 10) соединен с первым входом устройства «исключающее ИЛИ».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена структурная схема устройства выделения контуров изображений объектов, на фиг.2 - структурная схема блока обнуления вейвлет коэффициентов.
Устройство выделения контуров изображений объектов содержит датчик изображения (блок 1), блок выделения кадрового и строчного импульсов (блок 2), аналого-цифровой преобразователь (блок 3), блок управления и генерации адресов (блок 4), элемент «И» (блок 5), устройство хранения 1 (блок 6), блок вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования (блок 7), блок обнуления вейвлет коэффициентов (блок 8), блок определения локальных максимумов (блок 9), устройство хранения 2 (блок 10) и устройство «исключающее ИЛИ» (блок 11), причем выход датчика изображения 1 (блок 1) подключен ко входу блока выделения кадрового и строчного импульсов (блок 2) и к первому входу аналого-цифрового преобразователя (блок 3), первый выход блока выделения кадрового и строчного импульса (блок 2) (кадровый импульс) соединен с
первым входом блока управления и генерации адресов (блок 4), а второй выход блока выделения кадрового и строчного импульса (блок 2) (строчный импульс) соединен с первым входом элемента «И» (блок 5), второй вход (вход синхронизации) аналого-цифрового преобразователя (блок 3) соединен с выходом элемента «И» (блок 5), первый выход аналого-цифрового преобразователя (блок 3) соединен со вторым входом блока управления и генерации адресов (блок 4), второй выход аналого-цифрового преобразователя (блок 3) соединен с первым входом устройства хранения 1 (блок 6), выход блока управления и генерации адресов (блок 4) соединен со вторым входом элемента «И» (блок 5), выход элемента «И» (блок 5) соединен с синхронизирующими входами устройства хранения 1 (блок 6), блока вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования (блок 7), блока обнуления вейвлет коэффициентов (блок 8), блока определения локальных максимумов (блок 9), устройства хранения 2 (блок 10), устройства «исключающее ИЛИ» (блок 11), выход устройства хранения 1 (блок 6) соединен с первым входом блока вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования (блок 7), выход блока вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования (блок 7) соединен с первым входом блока обнуления вейвлет коэффициентов (блок 8), выход блока обнуления вейвлет коэффициентов (блок 8) соединен с первым входом блока вычисления локальных максимумов (блок 9), первый выход блока вычисления локальных максимумов (блок 9) соединен с первым входом устройства хранения 2 (блок 10), второй выход блока вычисления локальных максимумов (блок 9) соединен со вторым входом устройства «исключающее ИЛИ» (блок 11), выход устройства хранения 2 (блок 10) соединен со первым входом устройства «исключающее ИЛИ».
Блок обнуления вейвлет коэффициентов (блок 8) включает в себя блок определения максимального вейвлет коэффициента последовательности (блок 8.1), блок перемножения 1 (блок 8.2), компаратор (блок 8.3), блок перемножения 2 (блок 8.4), причем первый вход блока определения
максимального вейвлет коэффициента последовательности соединен с выходом блока вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования (блок 7), выход блока определения максимального вейвлет коэффициента последовательности (блок 8.1) соединен с первым входом перемножения 1 (блок 8.2), на второй вход блока перемножения (блок 8.2) подается постоянная величина (величина постоянной, подаваемой на вход блока равна 0.3), выход блока перемножения (блок 8.2) соединен с первым входом компаратора (блок 8.3), второй вход компаратора соединен с выходом блока вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования (блок 7), выход компаратора соединен с первым входом блока перемножения 2 (блок 8.4), второй вход блока перемножения 2 (блок 8.4) соединен с выходом блока вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования (блок 7), выход блока перемножения 2 (блок 8.4) соединен с первым входом блока вычисления локальных максимумов (блок 9).
Устройство работает следующим образом.
Видеосигнал от датчика изображения (блок 1) поступает на блок выделения кадрового и строчного импульсов (блок 2) и аналого-цифровой преобразователь (блок 3). После выдачи блоком выделения кадрового и строчного импульсов (блок 2) импульса начала кадра на блок управления и генерации адресов (блок 4), блок управления и генерации адресов (блок 4) начинает генерировать синхронизирующие импульсы, которые поступают на второй вход элемента «И» (блок 5). Затем, когда блок выделения кадрового и строчного импульсов (блок 2) выдаст со второго выхода импульс начала строки на первый вход элемента «И» (блок 5), на выходе элемента «И» (блок 5) появятся синхронизирующие импульсы, поступающие на вход синхронизации аналого-цифрового преобразователя (блок 3) и на вход синхронизации блока управления и генерации адресов (блок 4). После формирования параллельного цифрового кода первой строки изображения аналого-цифровой преобразователь выставляет значения младших бит
А4...А7 параллельного порта блока управления и генерации адресов (блок 4) в 0001. Блок управления и генерации адресов (блок 4) по синхронизирующим сигналам осуществляет анализ значения порта. Если значения четырех младших бит А4...А7 установлены в 0001, то он посылает аналого-цифровому преобразователю (блок 3) сигнал выдачи цифрового параллельного кода строки изображения на устройство хранения 1 (блок 6) и обнуляет значения младших четырех бит. После этого блок управления и генерации адресов (блок 4) посылает команду выдачи очередной строки цифрового изображения на блок вычисления дискретного одномерного вейвлет преобразования (блок 7). Результат вычисления вейвлет преобразования (высокочастотная составляющая разложения) подается на блок обнуления вейвлет коэффициентов (блок 8), на котором осуществляется обнуление тех вейвлет коэффициентов, величина которых меньше 30% величины максимального вейвлет коэффициента в последовательности вейвлет коэффициентов, поданных на вход блока. После этого последовательность передается на вход блока определения локальных максимумов (блок 9), после чего передается с первого выхода блока определения локальных максимумов (блок 9) на вход устройства хранения 2 (блок 10). После передачи всего изображения в устройство хранения 1 (блок 6) четыре старших бита А0...A3 параллельного порта блока управления и генерации адресов (блок 4) устанавливаются в 0001, а четыре младших бита А4...А7 обнуляются. После обработки всех строк изображения блок управления и генерации адресов (блок 4) устанавливает значение четырех младших бит А4...А7 в 0010. Блок управления и генерации адресов (блок 4) анализирует значение параллельного порта. Если значения четырех младших бит А4...А7 равны 0010, то блок управления и генерации адресов (блок 4) посылает на устройство хранения 1 (блок 6) сигнал выдачи первого столбца изображения на блок вычисления дискретного одномерного вейвлет-преобразования (блок 7). Результат вычисления поступает на блок обнуления тех вейвлет коэффициентов, величина которых меньше 30% величины
максимального вейвлет коэффициента в последовательности вейвлет коэффициентов, поданных на вход блока (блок 8). После этого, результирующая последовательность вейвлет коэффициентов поступает на блок определения локальных максимумов (блок 9). Если значения четырех младших бит А4...А7 равны 0010, то блок управления и генерации адресов (блок 6) посылает на блок определения локальных максимумов (блок 9) синхронизирующий сигнал выдачи вычисленной последовательности локальных максимумов со второго выхода блока определения локальных максимумов (блок 9) на второй вход устройства вычисления операции «исключающее ИЛИ» (блок 11). После этого, по синхронизирующему сигналу выдачи данных на первый вход устройства вычисления операции «исключающее ИЛИ» (блок 11) из устройства хранения 2 (блок 10) поступает первый столбец предварительно сформированного контурного препарата изображения. После передачи синхронизирующего сигнала вычисления поэлементной операции «исключающее ИЛИ» на устройство «исключающее ИЛИ» данная операция выполняется. Данная операция выполняется для всех столбцов контурного препарата изображения, которые хранятся в устройстве хранения 2 (блок 10) с соответствующими столбцами, представляющих собой контурный препарат изображения, которые являются результатом вычисления блока определения локальных максимумов (блок 9). Результат вычисления в блоке 11 является результатом работы устройства.
Рассмотрим подробнее процесс обнуления вейвлет коэффициентов, осуществляемый в блоке обнуления вейвлет коэффициентов (блок 8).
После поступления синхронизирующего сигнала общей инициализации от блока управления и генерации адресов (блок 4) к блоку обнуления вейвлет коэффициентов (блок 8) на входы всех элементов блока обнуления вейвлет коэффициентов (блок 8) подаются нулевые значения. При поступлении синхронизирующего сигнала загрузки последовательности вейвлет коэффициентов в блок определения максимального коэффициента (блок 8.1)
осуществляется передача последовательности вейвлет коэффициентов с выхода блока вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования (блок 7) на вход блока определения максимального коэффициента (блок 8.1). Затем, величина максимального вейвлет коэффициента, подается на вход блока перемножения 1 (блок 8.2), который по синхронизирующему сигналу осуществляет перемножение величин, поступающих на его входы. Величина, на выходе блока перемножения 1 (блок 8.2) является порогом, который подается на первый вход компаратора (блок 8.3). По синхронизирующему сигналу выдачи элемента последовательности вейвлет коэффициентов с выхода блока вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования (блок 7), на второй вход компаратора (блок 8.3) и на второй вход блока перемножения 2 (блок 8.4) осуществляется поэлементная передача вейвлет коэффициентов, после выдачи синхронизирующего сигнала сравнения на компаратор (блок 8.3), осуществляется сравнение величины вейвлет коэффициента, поданного на второй вход компаратора (блок 8.3) с пороговой величиной, поданной на первый вход. В случае, если величина вейвлет коэффициента превышает величину порога, на выходе компаратора (блок 8.3) появляется 1, иначе 0. При подаче синхронизирующего сигнала перемножения на вход блока перемножения 2 (блок 8.4) осуществляется перемножение величин, подаваемых на входы блока. Результат вычисления является результатом работы блока (блока 8).
Таким образом, предложенное решение позволяет увеличить скорость обработки изображения за счет введения высокопроизводительного блока вычисления одномерного дискретного вейвлет-преобразования и высокоскоростного аналого-цифрового преобразователя и использования эффективного подхода к выделению контуров изображений объектов.