Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/Siemens/B19800424Elc014.shtml

Процессор, превращающий полутоновое изображение в черно-белое

Оптоэлектронные методы автоматической идентификации знаков, символов и форм объектов оказываются ненадежными, когда знаки или объекты имеют плохо очерченные низкоконтрастные границы или поверхность с неоднородной яркостью. Исследователи фирмы Siemens AG нашли простой способ преодоления этого недостатка.

Метод, разработанный Гюнтером Доеменсом и Ульрихом Хендриксом в лабораториях фирмы Siemens в Мюнхене, позволяет осуществить надежную идентификацию знаков или объектов даже в тех случаях, когда их изображения сильно смазаны. Благодаря использованию аналоговых методов для преобразования полутоновых изображений в черно-белые этот метод, кроме того, заметно уменьшает количество данных, которые впоследствии должны подвергаться обработке.


Дифференцирование. Фирма Siemens использует ПЗС-приборы для преобразования низкокачественного изображения (наверху), показанного с полной контрастностью, сначала в изображение с подчеркнутыми границами и погашенными смазанными внутренними областями (в середине) и затем в изображение, у которого внутренние области сделаны либо только черными, либо только белыми (внизу).

Заимствования. При реализации метода исследователи многое заимствовали из физиологии человеческого восприятия. Согласно их объяснениям, человек различает объекты в основном по их границам, т.е. человек в первую очередь воспринимает изменения интенсивности или переходы между темными и светлыми областями, а не абсолютные уровни яркости светлых и темных областей. Математически этот вид восприятия границ может интерпретироваться как многомерное дифференцирование изображения.

Такая дифференциация может быть осуществлена электронными методами, например с помощью аналоговых сдвиговых регистров, построенных на базе приборов с зарядовой связью. При применении достаточно быстродействующих микроэлектронных компонентов оказывается возможной даже обработка изображений в реальном времени.

Именно эти идеи Доеменс и Хендрикс реализовали в лабораторном образце аналогового процессора изображений, который они собрали на базе серийно выпускаемых компонентов. Устройство работает при тактовой частоте 1 МГц, что соответствует скорости обработки 1 млн. аналоговых элементов изображения в секунду. После завершения система будет первоначально применена для собственных нужд при решении пока еще неточно установленных задач на автоматических производственных линиях фирмы Siemens.

По словам Доеменса, основанные на цифровых компьютерах системы требуют для обработки изображений не секунд, а скорее минут и поэтому малопригодны для автоматического производственного процесса. Система фирмы Siemens имеет высокое быстродействие благодаря использованию аналоговых методов обработки в реальном масштабе времени, что исключает связанные с большими затратами времени операции запоминания и поиска данных, которые необходимы при применении цифровых методов.

Новая система позволяет превратить малоконтрастные рисунки со всеми присущими им полутонами (см. верхнее фото) в высококачественное изображение, содержащее только черные и белые элементы. Сначала низкокачественный рисунок сканируется с помощью телевизионной камеры, использующей ПЗС-фотоприемники, или линейкой фотодиодов. Возникающее аналоговое напряжение, величина которого пропорциональна яркости изображения, непрерывно передается через сдвиговый ПЗС-регистр, выполняющий функции аналоговой буферной памяти. Он может содержать в себе матрицу 6*6 элементов изображения.

Двухступенчатый процесс. Затем элементы изображения дифференцируются во всех четырех направлениях матрицы. Во время этого процесса размытые или недостаточно четкие области площади изображения гасятся, а границы подчеркиваются. Изображение, границы которого уже хорошо очерчены (см. среднее фото), затем передается на следующую буферную аналоговую ПЗС-память, которая содержит матрицу 5*5 элементов изображения. Затем с помощью так называемой логической схемы обнаружения границ в буферной памяти производится оценка параметров изображения во всех точках с максимальной яркостью для того, чтобы сделать границы еще более резкими. Наконец, на последней стадии создается завершенное черно-белое изображение путем заполнения площадей между границами (см. нижнее фото). Это осуществляется приданием значений черного или белого соответствующим точечным областям.

Так как после этого изображение состоит только из черных или белых элементов и не содержит полутонов, то оно образует двоичное представление. Этим обеспечивается заметное уменьшение объема данных, которые необходимо обрабатывать для дальнейшей идентификации объекта [pp.78,80].

Джон Гош

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 53, No.10 (588), 1980г - пер. с англ. М.: Мир, 1980, стр.15

Electronics Vol.53 No.10 April 24, 1980 A McGraw-Hill Publication

Раздел: ЭЛЕКТРОНИКА ЗА РУБЕЖОМ

Тема:     ФРГ





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/Siemens/B19800424Elc014.shtml