устройство для выделения подвижных объектов на изображении

Формула изобретения

1. Устройство для выделения подвижных объектов на изображении, содержащее блок формирования видеосигнала и межкадровой разности, информационный выход которого соединен с одноименным входом блока сравнения с эталоном, выход которого подключен к информационному входу блока измерения, синхровыход блока формирования видеосигнала и межкадровой разности соединен с синхровходами блока сравнения с эталоном и блока измерения, отличающееся тем, что в него введены первый и второй триггеры и элемент И, первый вход которого объединен с первыми установочными входами триггеров и подключен к синхровыходу блока формирования видеосигнала и межкадровой разности, управляющий выход которого соединен со вторым установочным входом первого триггера, выход которого подключен ко второму входу элемента И, выход которого соединен с синхровходом второго триггера, выход которого подключен к управляющему входу блока сравнения с эталоном.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок формирования видеосигнала и межкадровой разности содержит телевизионный датчик, запоминающий узел текущего изображения, запоминающий узел опорного изображения, вычитатель, компаратор и задатчик порога, информационный выход телевизионного датчика соединен с одноименным входом запоминающего узла текущего изображения, выход которого подключен к информационному входу запоминающего узла опорного изображения и первому входу вычитателя, синхровыход телевизионного датчика соединен с синхровходами запоминающих узлов текущего и опорного изображений и является синхровыходом блока, выход запоминающего узла опорного изображения подключен ко второму входу вычитателя и является информационным выходом блока, выходы вычитателя и задатчика порога соединены с соответствующими входами компаратора, выход которого является управляющим выходом блока.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок сравнения с эталоном содержит запоминающий узел эталонного изображения и вычитатель, первый вход которого объединен с информационным входом запоминающего узла эталонного изображения и является информационным входом блока, синхровход и управляющий вход запоминающего узла эталонного изображения является одноименными входами блока, выход запоминающего узла эталонного изображения соединен со вторым входом вычитателя, выход которого является выходом блока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к телевизионно-вычислительной технике и может быть использовано для автоматического обнаружения и регистрации параметров движущихся объектов, например, транспортных средств в системах управления движением, на транспортных предприятиях, в системах контроля за движением карьерного транспорта и т.д.

Одним из известных устройств, обеспечивающих селекцию движущихся объектов, является телевизионное устройство, описанное в авт. св. 1385331, кл. Н 04 N 7/18. Оно содержит ТВ-камеру, синхрогенератор, пороговый блок, элементы И, ИЛИ, блок памяти, три D-триггера.

Недостатком данного устройства является низкая точность обнаружения объектов, отсутствие возможности измерения величины перемещения и геометрических параметров объектов.

Наиболее близким из известных устройств, обеспечивающих селекцию и регистрацию движущихся объектов, является устройство для контроля движущегося объекта (патент ФРГ N 3814387, G 01 P 13/00, G 08 B 13/18, G 01 B 11/03, G 01 V 9/04, G 01 C 11/00).

Оно содержит блок формирования видеосигнала и межкадровой разности, состоящий из ТВ-датчика, блок памяти для запоминания текущего изображения, блока памяти для запоминания опорного изображения, блока формирования бинарного изображения объекта, систему построения графика расстояний, блок памяти для запоминания расстояний, приемный блок, дальномер, детектор сигнала опасности, блок измерения размеров объекта, сигнализатор, блок управления.

Сущность работы рассматриваемого устройства заключается в том, что в нем производится сравнение текущего и опорного изображений, записываемых в блоки ОЗУ, выделение (или исключение) изображения движущегося объекта в приемном блоке и его запоминание в блоке изображений объекта, а также измерение размеров объектов и дальности в блоке измерения.

В качестве опорного изображения может быть использовано либо задержанное на несколько кадров текущее изображение, либо введенное в некоторый момент времени эталонное изображение неподвижной сцены.

В первом случае получаемая межкадровая разности (МКР) от текущего и задержанного изображений не точно соответствует движущемуся объекту, т.к. из-за смещения во времени происходит "раздвоение" изображения объекта, выделяемого в разностном сигнале.

Во втором случае сигнал МКР от текущего и эталонного изображений точно соответствует движущемуся объекту, однако, при изменении сюжета (например, изменение освещенности сцены) выделяются неподвижные участки изображения, отличающиеся от эталонного.

В первом случае медленные изменения сюжета компенсируются за счет постоянного автоматического обновления опорного изображения. Во втором случае неменяющиеся эталонные изображения не позволяют отследить эти изменения.

Таким образом, недостатком устройства является его низкая точность в случае использования задержанного изображения в качестве опорного, а также недостаточные функциональные возможности при использовании в качестве опорного эталонного изображения неподвижной сцены.

Задача изобретения повышение точности за счет введения режима автоматического обновления эталонного изображения.

Для этого в устройстве для выделения подвижных объектов на изображении (содержащее блок формирования видеосигнала и межкадровой разности, информационный выход которого соединен с одноименным входом блока сравнения с эталоном, выход которого подключен к информационному входу блока измерения, синхровыход блока формирования видеосигнала и межкадровой разности соединен с синхровходами блока сравнения с эталоном и блока измерения) введены первый и второй триггеры и элемент И, первый вход которого объединен с первыми установочными входами триггеров и подключен к синхровыходу блока формирования видеосигнала и межкадровой разности, управляющий вход которого соединен со вторым установочным входом первого триггера, выход которого подключен ко второму входу элемента И, выход которого соединен с синхровходом второго триггера, выход которого подключен к управляющему входу блока сравнения с эталоном.

При этом блок формирования видеосигнала и межкадровой разности содержит телевизионный датчик, запоминающий узел текущего изображения, запоминающий узел опорного изображения, вычитатель, компаратор и задатчик порога, информационный выход телевизионного датчика соединен с одноименным входом запоминающего узла текущего изображения, выход которого подключен к информационному входу запоминающего узла опорного изображения и первому входу вычитателя, синхровыход телевизионного датчика соединен с синхровходами запоминающих узлов текущего и опорного изображений и является синхровыходом блока, выход запоминающего узла опорного изображения подключен ко второму входу вычитателя и является информационным выходом блока, выходы вычитателя и задатчика порога соединены с соответствующими входами компаратора, выход которого является управляющим выходом блока.

Блок сравнения с эталоном содержит запоминающий узел эталонного изображения и вычитатель, первый вход которого объединен с информационным входом запоминающего узла эталонного изображения и является информационным входом блока, синхровход и управляющий вход запоминающего узла эталонного изображения являются одноименными входами блока, выход запоминающего узла эталонного изображения соединен со вторым входом вычитателя, выход которого является выходом блока.

Устройство может быть использовано в системах управления движением, в автоматизированных системах на транспортных предприятиях (в автобусных парках, трамвайных и троллейбусных депо), автостоянка, гаражах, системах контроля за движением карьерного транспорта и т.д.

Структурная схема устройства изображена на фиг.1

Устройство содержит блок 1 формирования видеосигнала и МКР, блок 2 сравнения с эталоном, блок 3 измерения. Первый 4 и второй 6 триггеры, элемент 5 И через блок 2 соединен с блоком 3. Второй выход блока 1 соединен через триггер 4 со вторым входом элемента 5, выход которого соединен со входом триггера 6. Выход триггера 6 подключен к третьему входу блока 2. Синхровыход блока 1 соединен с синхровходами блоков 2 и 3, установочными входами триггеров 4 и 6 и вторым входом элемента 5.

На фиг.2 приведена структурная схема блока 1.

Блок 1 содержит ТВ-датчик 7 с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), запоминающее устройство (ЗУ) 8 для опорного изображения, ЗУ 9 для текущего изображения, блок 10 вычитания, компаратор 11, задатчик порога 12. Выход ЗУ 8 является первым выходом блока 1, а выход компаратора 11 вторым выходом блока 1.

Синхровыход ТВ-датчика 7 является синхровыходом блока 1.

На фиг.3 приведена структурная схема блока 2.

Блок 2 содержит ЗУ 13 для эталонного изображения и блок 14 вычитания. Первые входы ЗУ 13 и блока 17 являются первым входом блока 2. Управляющий вход ЗУ 13 является вторым входом блока 2.

Синхровход ЗУ 13 является синхровходом блока 2.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал изображения в цифровой форме поступает от датчика 7 и записывается в ЗУ 9.

ЗУ 9 и 8 работают в режиме чтение-модификация-запись, при котором с каждой выбранной ячейки памяти предыдущая информация считывается, а на ее место заносится текущая информация. Таким образом, считываемая информация задержана относительно текущей на время одного кадра. Адресные сигналы в ЗУ 12, 13 и 21 вырабатываются в виде матрицы (адрес строки, адрес столбца) с помощью счетчиков, производящих счет импульсов синхронизации вдоль строки и вдоль кадра.

Сигнал текущего изображения, считываемый в ЗУ 9, поступает на первый вход блока 10 вычитания и на вход ЗУ 8. ЗУ 8 производит задержку текущего изображения на время одного кадра.

Считываемый с ЗУ 8 сигнал используется в качестве опорного изображения и поступает на второй вход блока 10. Полученный в блоке 10 сигнал сравнивается компаратором 11 с заданным кодом порога в задатчике 12. Бинарный сигнал с выхода компаратора 11 поступает на управляющий выход блока 1, соединенный с триггером 4.

Сигнал опорного изображения с выхода ЗУ 8 поступает также на информационный выход блока 1, соединенный с блоком 2.

Триггеры 4 и 6 устанавливаются в исходное состояние кадровыми синхроимпульсами, поступающими от блока 1. При отсутствии сигнала от блока 1 триггер 4 разрешает прохождение через элемент 5 кадровых синхроимпульсов. В результате, по окончании кадровых синхроимпульсов, (задний фронт) триггер 6 переключается. В исходное состояние триггер 6 возвращается по переднему фронту кадровых синхроимпульсов. При появлении сигнала от блока 1 триггер 4 запрещает прохождение синхроимпульсов через элемент И 5 и переключение триггера 6. Сигнал с выхода триггера 6 поступает на вход блока 2 для управления режимов работы ЗУ эталонного изображения 13.

В результате при отсутствии быстрых изменений в сюжете, обнаруживаемых блоков 1, ЗУ 13 переводится в режим считывание-модификация-запись, и эталонное изображение, хранящееся в ЗУ 13, обновляется.

При появлении изменений (обнаружении движущегося объекта блоком 1) обновление эталонного изображения прекращается, т.к. ЗУ 13 переводится в режим чтения.

Формирование сигнала движущегося объекта производится в блоке 2 с помощью вычитателя 14. Вычитатель 14 производит вычитание из сигнала изображения, поступающего на его первый вход от блока 1, эталонного изображения, хранящегося в ЗУ 13.

Кроме этого, вычитатель 14 производит сравнение полученной разности с кодом порога и формирование бинарного сигнала.

Полученный бинарный сигнал с выхода вычитателя 14 поступает на выход блока 2 и на вход блока 3 измерения для измерения параметров подвижного объекта.