Спосіб та пристрій, що діють у реальному часі, для виявлення, визначення місця знаходження, швидкості та напряму руху ділянки відносного переміщення в сцені

1 Спосіб здійснення у реальному часі виявлення и визначення місцеположення ділянки, що здійснює відносне переміщення у межах зони спостереження, за якою спостерігають за допомогою системи спостереження, що має на виході цифровий відеосигнал такого типу, що включає ПОСЛІДОВНІСТЬ ВІДПОВІДНИХ кадрів, кожний з яких складається з ПОСЛІДОВНОСТІ рядків, кожний з яких складається з ПОСЛІДОВНОСТІ пікселів, а також визначення швидкості й орієнтованого напряму переміщення, який відрізняється тим, що полягає у здійсненні з вихідним цифровим відеосигналом такої ПОСЛІДОВНОСТІ операцій згладжувальна обробка згаданого вихідного цифрового відеосигналу з використанням цифрової константи, чисельне значення якої може змінюватися незалежно для кожного піксела згаданого вихідного сигналу, введення в ЗП, по-перше, кадру згаданого вихідного сигналу, що зазнав згладжування, і, по-друге, константи згладжування, що відповідає даному кадру, часова обробка, яка включає, для кожної піксельноі позиції, визначення, по-перше, наявності і, подруге, величини значущої зміни рівня піксельного сигналу при переході до поточного кадру від безпосередньо попереднього згладженого й введеного у ЗП кадру, і генерування двох цифрових сигналів, перший з яких є двійковим однобітовим сигналом із двома можливими значеннями, одне з яких вказує на наявність, а інше вказує на відсутність значущої зміни при переході між двома послідовними кадрами, причому значення згаданого двійкового сигналу змінює значення згаданої введеної в ЗП константи шляхом и зменшення, якщо згаданий сигнал вказує на наявність значущої змі ни, або збільшення - якщо згаданий сигнал вказує на відсутність такої зміни, причому зменшення або збільшення здійснюють покроково, тоді як другий цифровий сигнал, тобто сигнал, що характеризує величину зміни, є багатобітовим сигналом з певною обмеженою КІЛЬКІСТЮ бітів, що КІЛЬКІСНО ви значають величину даної зміни, і просторова обробка, що включає виконання таких операцій для кожного кадру вхідного цифрового відеосигналу розподілення піксельних значень лише для частини з пікселів кадру, що відповідають певному моменту спостереження (частини, що сканується через згадану матрицю, впродовж інтервалу часу, що відповідає тривалості кадру), поперше, згаданого двійкового сигналу і, по-друге, згаданого цифрового сигналу, що характеризує величину зміни, по матриці, в якій КІЛЬКІСТЬ рядків і стовпців є незначною у порівнянні, ВІДПОВІДНО, З КІЛЬКІСТЮ рядків і КІЛЬКІСТЮ пікселів у рядку у відео сигналі, для отримання характеристик піксельних значень, визначення у цій двомиттєвій матричній формі такої ділянки, в якій згаданий двійковий сигнал має певне конкретне значення, вказуючи на наявність або відсутність значущої зміни, і згаданий цифровий сигнал, що характеризує величину зміни, змінюється (або не змінюється) на значущу величину по пікселах згаданої матриці, які є суміжними вздовж певного напряму, починаючи від початкового піксела, в межах тієї саме ділянки кадру і, ВІДПОВІДНО, в той саме момент спостереження, і генерування сигналів, що вказують на наявність і місцеположення ділянки, що здійснює відносне переміщення, і також указують відносну швидкість при переході від кадру до кадру, а також напрям цього переміщення, якщо воно відбувається, відносно оточення, причому ці сигнали визначаються за згаданим миттєвим матричним розподілом згаданих двох цифрових сигналів, двійкового сигналу й сигналу, що характеризує величину зміни 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що він також включає формування, по-перше, гістограм значень сигналу, розподілених по матрицях, і, подруге, гістограм кутів нахилу двох координатних осей із змінним в площині кутом нахилу, виявлення області, в якій спостерігається значуща зміна значень, що обробляються, в кожній зі сформова О (О (О со о> ю 59366 них гістограм, для кожної виявленої області, визмінюватися незалежно для кожного піксела згазначення наявності або відсутності ділянки, що даного вихідного сигналу, здійснює відносне переміщення, і, якщо вона є засіб (16) для введення в ЗП, по-перше, кадру зганаявною - визначення и місцеположення, швидкоданого вихідного сигналу (LI), що зазнав згладжусті й напряму переміщення вання, і, по-друге, константи згладжування (СІ), що 3 Спосіб за п 1 або п 2, який відрізняється тим, відповідає даному кадру, що згадана матриця є квадратною матрицею з блок часової обробки (15) для аналізування, для однаковою непарною КІЛЬКІСТЮ рядків і стовпців кожної піксельної позиції у кадрі вхідного відеосиг(21+1), що має вкладені матриці, що містять 3x3, налу, змінювання із плином часу значень піксель5x5, 7x7, , (2І+1)х(2І+1) елементів, розташовані ного сигналу для тієї саме піксельної позиції при по центру згаданої квадратної матриці, причому ці переході до поточного кадру від безпосередньо матриці аналізують для визначення найменшої переднього згладженого й введеного у ЗП кадру вкладеної матриці, в якій згаданий цифровий сигзгаданого цифрового сигналу, причому цей блок нал змінюється у певному орієнтованому напрямі, включає в себе ЗП, виконаний із можливістю припочинаючи від згаданого центра, причому значенймати, зберігати й видавати інформацію про ВІДня згаданого двійкового сигналу вказує на переПОВІДНИЙ попередній згладжений кадр, засіб поріввищення порогового значення для даного напряняння (15а), призначений для визначення, чи не му перевищує абсолютне значення різниці між піксельним сигналом поточного піксела і величиною, 4 Спосіб за п 1 або п 2, який відрізняється тим, що характеризує піксельний сигнал у цій самій що згадана матриця є гексагональною матрицею і піксельній позиції у попередньому кадрі, що зберімістить вкладені гексагональні матриці, розміри гається у згаданому ЗП, певне порогове значення, яких поступово збільшуються, розташовані по шляхом генерування двійкового, або однобітового, центру згаданої гексагональної матриці, причому сигналу (DP) з двома значеннями, одне з яких вкаці матриці аналізують для визначення найменшої зує на перевищення порогового значення, а інше вкладеної матриці, в якій згаданий цифровий сигвказує на відсутність такого перевищення, а також нал змінюється у певному орієнтованому напрямі обчислювальний засіб (15с), виконаний з можливі5 Спосіб за п 1 або п 2, який відрізняється тим, стю визначати багатобітовий цифровий сигнал, що що згадана матриця є Г-подібною матрицею з одхарактеризує величину зміни, з невеликою КІЛЬКІСним рядком і одним стовпцем, причому вкладені ТЮ бітів, значення якого залежить від величини матриці, що містять 3x3 пікселів, 5x5 пікселів, 7x7 зміни значення того саме піксела при переході до пікселів, , (2І+1)х(2І+1) пікселів, аналізують за поточного кадру від безпосередньо попереднього згаданими одним рядком і одним стовпцем для згладженого і введеного в ЗП кадру цифрового визначення найменшої матриці, в якій сигнал змівідеосигналу, і нюється у певному орієнтованому напрямі, а саме - лінії, що має найбільший кут нахилу і постійну блок (11) просторової обробки, на вхід якого покількісну характеристику даються згадані ПОСЛІДОВНІ ДВІЙКОВИЙ цифровий сигнал і цифровий сигнал, що характеризує вели6 Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який чину зміни, що генеруються блоком часової обровідрізняється тим, що згадана константа має фобки для пікселів певного кадру, причому згаданий рму 2Р, де р - число, що не перевищує 16, отже блок просторової обробки включає в себе засіб, яке може бути виражено не більш ніж чотирма що характеризує значення пікселів, який здійснює бітами, причому цю константу зменшують або збірозподілення лише двійкового сигналу й сигналу, льшують шляхом віднімання або додавання одищо характеризує величину зміни, що відповідають ниці від/до р тому саме моменту часу, тобто одному кадру, по 7 Спосіб за п 6, який відрізняється тим, що за матриці (21), в якій КІЛЬКІСТЬ рядків і КІЛЬКІСТЬ СТОВдопомогою алгоритму Малла аналізують ПОСЛІДОПЦІВ є меншими, ніж, ВІДПОВІДНО, КІЛЬКІСТЬ рядків і ВНІ ДІЛЯНКИ, що зменшуються, повних кадрів, і виКІЛЬКІСТЬ пікселів у рядку в кадрі згаданого цифробирається найбільша з цих ділянок, яка дає хараквого відеосигналу, причому кадр сканується через теристики переміщення, швидкості й напряму, що згадану матрицю впродовж інтервалу часу, що відповідають значенню р відповідає тривалості кадру, локалізувальний засіб 8 Пристрій для здійснення у реальному часі виявдля визначення ділянки-сукупності пікселів в мелення й визначення місцеположення ділянки, що жах згаданої матриці, в якій у певний конкретний здійснює відносне переміщення у межах зони спомомент часу згаданий двійковий сигнал має певне стереження, за якою спостерігають за допомогою конкретне значення, і засіб для визначення у згасистеми спостереження, що має на виході цифроданій матриці ділянки-сукупності пікселів, в якій у вий відеосигнал такого типу, що містить ПОСЛІДОВтой саме момент часу цифровий сигнал, що хараНІСТЬ ВІДПОВІДНИХ кадрів, кожний з яких складаєтьктеризує величину зміни, змінюється для суміжних ся з ПОСЛІДОВНОСТІ рядків, кожний з яких пікселів на значущу величину, а також засіб, який у складається з ПОСЛІДОВНОСТІ пікселів, а також виВІДПОВІДЬ на вказівки від двох попередніх засобів значення швидкості й орієнтованого напряму пегенерує сигнали, що визначають згадану ділянкуреміщення, із використанням описаного вище спосукупність пікселів, і, отже, вказують на наявність і собу, причому цей пристрій приймає на своєму місцеположення ділянки, що здійснює відносне вході згаданий вихідний відеосигнал, який відрізпереміщення у межах зони спостереження, а таняється тим, що включає в себе кож на відносну швидкість при переході від кадру засіб (15) для згладжування згаданого вихідного до кадру і орієнтований напрям переміщення згацифрового відеосигналу з використанням цифрової константи (СО), чисельне значення якої може 59366 даної ділянки, коли вона дійсно переміщається ла і його згладженим значенням, причому згадавідносно оточення ний блок просторової обробки здійснює 9 Пристрій за п 8, який відрізняється тим, що розподілення по матриці із зменшеною КІЛЬКІСТЮ згаданий блок просторової обробки включає в серядків і стовпців інформації з виходів згаданого бе каскад перших засобів затримки (г), причому засобу для згладжування, а саме послідовних знакожний із цих засобів зумовлює затримку, тривачень згаданої константи і згаданого однобітового лість якої дорівнює інтервалу часу між початками сигналу двох послідовних рядків, і каскад других засобів 12 Пристрій за будь-яким із пп 8-11, який відріззатримки (d), для кожного рядка, причому кожний няється тим, що згаданий блок просторової оброіз цих засобів зумовлює затримку, тривалість якої бки (17, 18), що здійснює розподілення по матриці дорівнює інтервалу часу між двома послідовними зі зменшеною КІЛЬКІСТЮ рядків і стовпців інформапікселами в рядку, при цьому на виходах з усіх ції з виходів згаданого засобу для згладжування, а других засобів затримки (d) і на вході каскаду друсаме - послідовних значень згаданої константи гих засобів затримки (d) кожного рядка в певний (СО) і згаданого двійкового сигналу, включає в конкретний момент часу на згаданий засіб (17а) себе засіб (17а) для виявлення у згаданому матдля виявлення одночасно видаються значення ричному розподілі ділянки-сукупності пікселів, в згаданого двійкового сигналу і згаданого цифровоякій водночас або значення згаданого двійкового го сигналу, що характеризує величину зміни сигналу відповідає випадку перевищення порогового значення і значення згаданої константи для 10 Пристрій за п 8 або п 9, який відрізняється пікселів, які є суміжними вздовж певного напряму, тим, що він додатково включає в себе засіб (24-29) відрізняються на значущу величину, а також для для формування гістограм за значеннями на вихогенерування вихідних сигналів, що вказують місді згаданого блока просторової обробки й гістоцезнаходження згаданої ділянки, а також швидграм за кутами нахилу двох координатних осей із кість і орієнтований напрям переміщення у цій ДІзмінним в площині кутом нахилу, а також засіб для ЛЯНЦІ, або ж значення згаданого двійкового виявлення в кожній гістограмі області, в якій спосигналу відповідає випадку, коли порогове значенстерігається значуща зміна оброблюваних знаня не перевищено і значення згаданої константи чень, так що ця область визначається на виході для суміжних пікселів не відрізняються цього засобу, і визначення за всіма гістограмами вихідних сигналів, які ідентифікують ділянку, що 13 Пристрій, який допомагає при ВОДІННІ наземноздійснює відносне переміщення у межах зони спого транспортного засобу по дорозі або при керустереження, якщо таке переміщення відбувається, ванні літальним апаратом поблизу злітноі визначають місцеположення цієї ділянки, а також посадочної смуги (ЗПС) аеропорту, який відрізняшвидкість і напрям орієнтованого переміщення, ється тим, що він включає в себе пристрій за п якщо згадана ділянка переміщується відносно її 10, п 11 або п 12, а також засіб для відображення оточення правого й лівого узбіч дороги або сторін ЗПС, Bd і Вд ВІДПОВІДНО, і засіб для орієнтування принаймні 11 Пристрій за пп 8, 9 або 10, який відрізняється однієї з осей координат за змінним кутом нахилу тим, що згаданий засіб (15с, 15d) для згладжувантаким чином, щоб вона залишалася практично ня має вхід для приймання згаданого цифрового ортогональною відносно ВІДПОВІДНОГО узбіччя або відеосигналу S(PI) і визначає для кожного послісторони (положення Ро) довного піксела кадру згаданого відеосигналу згладжений сигнал (LO), який характеризується 14 Спосіб контролювання пильності водія автотим, що зміни з плином часу вхідного цифрового мобіля для виявлення можливого засинання водія, відеосигналу зменшуються шляхом використання який включає такі стадії порогового сигналу, що приймається на іншому (a) генерування відеосигналу, що первісно відповході, і константи (СО), співвіднесеної з кожною відає послідовним зображенням обличчя водія, а піксельною позицією кадру, значення якої змінюпотім - безперервно, в реальному часі, послідовється послідовно таким чином, що згладжування ним зображенням тільки очей водія, залишає незмінним, хоча і робить його слабкішим, (b) обробка згаданого відеосигналу лише щодо характер змін вхідного цифрового відеосигналу, згаданих очей для того, щоб послідовно, в реальпричому згаданий засіб для згладжування функціному часі, виявляти у згаданому зображенні очей онує у взаємодії із згаданим ЗП (16), який служить вертикальні переміщення повік, що відповідає модля приймання, зберігання і видавання значень рганню, визначати швидкість цих переміщень і згладженого сигналу і згаданої константи, що оновиявляти значення швидкості, що не перевищують влюються, для кожної ділянки-сукупності пікселів порогової швидкості моргання, що практично відкадру, а також видає для кожної піксельної позиції повідає стану водія, проміжному між станом пильпринаймні ПОСЛІДОВНІСТЬ значень оновленої конснування й станом засинання, і танти і значень двійкового сигналу, які вказують, (c) ініціювання сигналу попередження, що чи перевищується згадане порогове значення абповідомляє водія про небезпеку, тільки-но згадана солютним значенням різниці між значенням піксепорогова швидкість моргання перевищується Призначенням цього винаходу є надати спосіб і пристрій для виявлення й локалізації ділянки, що здійснює відносне переміщення в межах зони спостереження, і для визначення швидкості й орієнто 59366 8 блоки зі складними конструкціями, а у другій опиваного напряму цього відносного переміщення, в саний засіб для виявлення обрисів об'єкта Крім реальному часі того, в описаних пристроях використовуються дуВідносне переміщення означає переміщення же ШВИДКОДІЮЧІ й МІСТКІ ЗП для уможливлення розгаданої ділянки (що може бути "об'єктом" у наботи в реальному часі, а про ділянки або об'єкти, йширшому значенні цього слова, включаючи живу що переміщаються, може бути отримана лише істоту або частину живої істоти, наприклад, руку) у обмежена інформація практично нерухомому оточенні, і більш-менш повну нерухомість згаданої ділянки (або "об'єкта") у Тому було запропоновано запам'ятовувати в оточенні, що рухається, принаймні частково першому двовимірному ЗП кадровий вихідний сигнал від відеокамери або подібного приладу, що Винахід відноситься до обробки вихідного цискладається з послідовних даних, які характерифрового відеосигналу від системи спостереження, зують піксели, що відповідають зоні спостереженяка складається з оптичної системи введення, або ня, за якою спостерігають за допомогою камери у об'єктива, виконаної з можливістю формування момент часу to, і потім запам'ятовувати відеосигзображення зони спостереження, і оптоелектроннал ВІДПОВІДНОГО наступного кадру, що відповідає ноі системи перетворення, або утворювача сигнацій зоні спостереження у момент часу ti, у другому лу зображення (сенсора), виконаного з можливісдвовимірному ЗП Якщо об'єкт перемістився в чатю перетворювання згаданого зображення, совому інтервалі між моментами часу to і t-і, то поодержаного нею, у вихідний цифровий сигнал перше, визначають відстань d, на яку об'єкт переЗагалом, система спостереження може бути містився в межах зони спостереження між моменвідеокамерою або камескопом, яка/який спостерітами часу ti і to, і, по-друге, визначають часовий гає за зоною спостереження, моніторинг якої здійінтервал T=t-i-to між початками двох послідовних снюють, причому в цьому випадку згаданий вихідВІДПОВІДНИХ кадрів, для одних і тих же пікселів При ний цифровий сигнал буде цифровим цьому швидкість переміщення становить d/T При відеосигналом, одержаним на виході камери з цинеобхідності отримання точних показників швидкофровим виходом, або на виході аналоговості й напряму, що характеризують переміщення, цифрового перетворювача, вхід якого підключено система такого типу вимагає дуже великої загальдо виходу камери, що видає на виході аналоговий ної МІСТКОСТІ ЗП Крім того, отримання показників відеосигнал швидкості й напряму відбувається із затримкою, ця Система спостереження може також складаінформація може бути отримана тільки після мотися з об'єктива якого-небудь оптичного приладу менту часу ti+R, де R - час, необхідний для здійс(бінокля, візуального рефракторного приладу, винення обчислень для часового інтервалу to-t-i Ці дошукача), принаймні частина вихідного пучка два недоліки (потреба у великій МІСТКОСТІ ЗП і засвітла від якого обробляється за допомогою фототримка в отриманні необхідної інформації) обмеелектронного перетворювача, наприклад, ПЗЗжують застосування системи такого типу або КМОН-типу, зі звичайною підключеною до нього електронною системою, причому перетворювач Далі, в патенті Франції №2611063, одним з авприймає зображення, утворене згаданою частиторів винаходу за яким є автор винаходу за даною ною пучка світла, і за допомогою згаданої електзаявкою (Патрік Пірім), описані спосіб і пристрій ронної системи його перетворюють у вихідний цидля обробки в реальному часі потоку послідовних фровий відеосигнал даних, що складається, зокрема, з вихідного сигналу від камескопа, для здійснення ущільнення Винахід полягає здебільшого в обробці вихід(компресії) даних Згідно з цим патентом, із виконого цифрового відеосигналу системи спостереристанням певного закону класифікації для першої ження, зокрема - відеокамери з цифровим вихоПОСЛІДОВНОСТІ формується гістограма рівнів сигнадом, для визначення сигналів, що повідомляють лу, в ЗП вводиться представницька функція Гауса, про існування й місцеположення ділянки, що здійщо відповідає цій гістограмі, і з неї вибираються снює відносне переміщення у межах згаданої зони максимальний і мінімальний рівні, рівні наступної спостереження, а також про швидкість і напрям або другої ПОСЛІДОВНОСТІ порівнюються із згаданим переміщення, якщо згадана ділянка дійсно пересигналом, вводиться в ЗП рівень першої ПОСЛІДОВміщається у межах згаданої зони спостереження НОСТІ з константною, ідентичною для кожного піквідносно практично нерухомого оточення, в реасела, генерується двійковий класифікаційний сигльному часі нал, який характеризує наступну згадану Найкраща створена до цього часу система для ПОСЛІДОВНІСТЬ відносно закону класифікації, із згавиявлення й локалізації об'єкта, що здійснює відданого двійкового сигналу генерується допоміжний носне переміщення, і для визначення його швидсигнал, що представляє тривалість і положення кості й напряму переміщення — це зір тварин або діапазону значущих величин, і, нарешті, згаданий людини, і прикладом цього є мисливець у сховку, допоміжний сигнал використовується для генеруякий локалізує переміщення звіра (визначає його вання сигналу, що локалізує діапазон максимальмісцеположення), і визначає напрям і швидкість ної тривалості, званий домінантним діапазоном, і переміщення дані операції повторюються для чергових послідоРаніше вже пропонувалися технічні рішення вностей упорядкованого сигналу Ці спосіб і клапристроїв для спостереження, подібні штучним сифікаційний пристрій забезпечують можливість сітківкам, як аналогові (Джокомо Індівері та ІНШІ у ущільнення даних, утримуючи тільки ті характерижурналі "Proceedings of MicroNeuro" '96, crop 15стики послідовних даних потоку даних, що оброб22), так і цифрові (П'єр-Франсуа Реді в журналі ляється, які становлять інтерес Зокрема, цей спо"Proceedings of MicroNeuro" '96, crop 23-29), однак сіб дозволяє проводити обробку цифрового у першій статті розглянуті детектори й аналогові 59366 10 ми з подальшим формуванням гістограм, побудованих на формі руки людини для отримання її на цифровій зоні спостереження Аналіз гістограми базується на шкалі яскравості, що притаманна руці людини При цьому не передбачено якогонебудь засобу для формування гістограм площинних координат Єдиною метою авторів цієї статті є виявлення переміщення руки людини, наприклад, при оперуванні звичайною мишею, причому це переміщення виявляють при введенні даних у комп'ютер Натомість цей винахід не обмежений лише виявленням переміщення руки, а забезпечує можливість виявлення відносного переміщення будьякого об'єкта (у найширшому значенні цього терміну) у межах зони спостереження, і не використовує гістограм, побудованих на півтонових рівнях, що характеризують руку, а використовує натомість гістограми певних конкретних цифрових змінних, що характеризують переміщення (якщо воно відбувається), і гістограми площинних координат Суть винаходу Згідно З ЦИМ винаходом - відомим способом обробляють вихідний цифровий відеосигнал системи спостереження, який складається з ПОСЛІДОВНОСТІ кадрів (що відповідають половинному зображенню у випадку, коли "картинці" відповідають два черезрядкові кадри, або повному зображенню — коли "картинці" відповідає один кадр), кожний з яких складається з певної КІЛЬКОСТІ послідовних рядків і певної КІЛЬКОСТІ пікселів, або елементів зображення, в кожному із згаданих рядків, - для того, щоб отримати, використовуючи ЗП із відносно малою МІСТКІСТЮ, сигнали, які б указували, чи існує в межах зони спостереження ділянка, що здійснює відносне переміщення, і, якщо вона існує, визначали б місцеположення, швидкість і напрям переміщення згаданої ділянки, якщо остання дійсно переміщається відносно оточення, - шляхом генерування двох цифрових сигналів, один з яких характеризує значущу зміну або відсутність значущої зміни сигналу піксела для пікселів, розташованих в одному й тому ж МІСЦІ двох послідовних ВІДПОВІДНИХ кадрів, а інший характеризує величину згаданої зміни, якщо вона має місце, і виконання матричного розподілення цих двох сигналів для пікселів певної ділянки кадру в один і той саме момент часу Першою метою винаходу є надати спосіб здійснення у реальному часі виявлення й визначення Навпаки, спосіб за цим винаходом здійснюєтьмісцеположення ділянки, що здійснює відносне ся за допомогою пристрою цифрового типу, що переміщення в межах зони спостереження, за становить об'єкт винаходу і має відносно просту якою спостерігають за допомогою системи спостеконструкцію і відносно малу МІСТКІСТЬ ЗП, завдяки реження, що має на виході цифровий відеосигнал чому необхідну інформацію можна отримувати такого типу, що містить ПОСЛІДОВНІСТЬ ВІДПОВІДНИХ швидко із широким спектром результатів і застокадрів, кожний з яких складається з ПОСЛІДОВНОСТІ сувань (ВІДПОВІДНО ДО закінченого половинного рядків, кожний з яких складається з ПОСЛІДОВНОСТІ зображення для черезрядкових кадрів або повного пікселів, а також визначення швидкості й орієнтозображення, в залежності від конкретного застосуваного напряму переміщення, який відрізняється вання) тим, що полягає у здійсненні з вихідним цифровим У статті Альберто Томіта Ст і Рокуя Ішиї відеосигналом такої ПОСЛІДОВНОСТІ операцій "Отримання форми руки з ПОСЛІДОВНОСТІ цифрових півтонових зображень" у трудах Інституту інжене- згладжувальна обробка згаданого вихідного рів електротехніки й електроніки, т 3, 1994, цифрового відеосигналу з використанням цифростор 1925-1930, реалізується виявлення перемівої константи, чисельне значення якої може зміщення за різницею між послідовними зображеннянюватися незалежно для кожного піксела згадано відеосигналу, що характеризує відеозображення, для того, щоб виділяти й локалізувати щонайменше одну характеристику з щонайменше однієї ділянки у згаданому зображенні Таким чином, стає можливим класифікувати яскравість і/або кольоровість сигналу і характеризувати й локалізувати об'єкт на зображенні У патенті США №5488430 описано виявлення й оцінювання переміщення шляхом окремого визначення горизонтальної й вертикальної змін у зображенні ділянки, за якою спостерігають Для виявлення переміщень справа наліво або зліва направо, або згори вниз або знизу вгору, у, ВІДПОВІДНО, горизонтальному або вертикальному напрямі, використовують різницеві сигнали, спочатку здійснюють операцію XOR із горизонтальними/вертикальними різницевими сигналами і кадровими різницевими сигналами, і, по-друге, використовують відношення сум горизонтального/вертикального сигналів і сум кадрових різницевих сигналів відносно вікна КхЗ У згаданому патенті США №5488430 обчислені величини зображення у двох ортогональних напрямах, горизонтальному й вертикальному, використовуються з ідентичною різницею К, що повторюється у згаданих двох ортогональних напрямах, причому згадана різниця К визначається як функція швидкостей переміщення, що визначаються Пристрій за згаданим патентом США визначає напрям переміщення за кожним із двох ортогональних напрямків шляхом застосування сукупності обчислювальних операцій, вказаних у стовпцях 12 (на початку і в КІНЦІ) І 13 (на початку), з різницевими сигналами, що зв'язано з використанням дуже складних (і тому складних у реалізації) електронних обчислювальних блоків, які виконують, зокрема, операції ділення, множення й додавання, крім того, необхідні додаткові складні обчислювальні блоки для визначення швидкості й орієнтованого напрямку переміщення (добування квадратного кореня для одержання значення швидкості й обчислення функції арктангенсу для отримання орієнтованого напряму), починаючи від проекцій на дві (горизонтальну та вертикальну) осі Нарешті, в патенті №5488430 не передбачено ніякого засобу для згладжування величини пікселів за допомогою константи, яка змінюється в залежності від конкретного піксела, для компенсування занадто швидких коливань згаданих величин 11 59366 12 го вихідного сигналу, грам кутів нахилу двох координатних осей з кутом - уведення в ЗП, по-перше, кадру згаданого нахилу, що змінюється в площині, вихідного сигналу, що зазнав згладжування, і, по- виявлення області, в якій спостерігається друге, константи згладжування, що відповідає дазначуща зміна оброблюваних значень в кожній зі ному кадру, сформованих гістограм, - часова обробка, яка включає, для кожної пік- для кожної виявленої області, визначення сельної позиції, визначення, по-перше, наявності і, наявності або відсутності ділянки, що здійснює по-друге, величини значущої зміни рівня піксельвідносне переміщення, і, якщо вона є наявною ного сигналу при переході до поточного кадру від визначення її місцеположення, швидкості й напрябезпосередньо попереднього згладженого й ввему переміщення деного у ЗП кадру, й генерування двох цифрових У конкретних варіантах здійснення сигналів, перший з яких є двійковим однобітовим - згадана матриця є квадратною матрицею з сигналом із двома можливими значеннями, одне з однаковою непарною КІЛЬКІСТЮ рядків і стовпців яких указує на наявність, а інше вказує на відсут(21+1), що має вкладені матриці, що містять 3x3, ність значущої зміни при переході між двома по5x5, 7x7, , (2І+1)х(2І+1) елементів, розташовані слідовними кадрами, причому значення згаданого по центру згаданої квадратної матриці, причому ці двійкового сигналу змінює значення згаданої ввематриці аналізують для визначення найменшої деної в ЗП константи шляхом и зменшення, якщо вкладеної матриці, в якій згаданий цифровий сигзгаданий сигнал указує на наявність значущої змінал змінюється у певному орієнтованому напрямі, ни, або збільшення - якщо згаданий сигнал указує починаючи від згаданого центра, причому значенна відсутність такої зміни, причому зменшення або ня згаданого двійкового сигналу вказує на перезбільшення здійснюють покроково, тоді як другий вищення порогового значення для даного напряцифровий сигнал, тобто сигнал, що характеризує му, величину зміни, є багатобітовим сигналом із пев- згадана матриця є гексагональною матрицею ною обмеженою КІЛЬКІСТЮ бітів, що КІЛЬКІСНО виі містить вкладені гексагональні матриці, розміри значають величину даної зміни, і яких поступово збільшуються, розташовані по центру згаданої гексагональної матриці, причому - просторова обробка, що включає виконання ці матриці аналізують для визначення найменшої таких операцій для кожного кадру вхідного цифровкладеної матриці, в якій згаданий цифровий сигвого відеосигналу нал змінюється у певному орієнтованому напрямі, - розподілення піксельних значень лише для частини з пікселів кадру, що відповідають певному - згадана матриця є Г-подібною матрицею з моменту спостереження (частини, що сканується одним рядком і одним стовпцем, причому вкладені через згадану матрицю, впродовж інтервалу часу, матриці, що містять 3x3 пікселів, 5x5 пікселів, 7x7 що відповідає тривалості даного кадру), по-перше, пікселів, , , (2І+1)х(2І+1) пікселів, аналізують за згаданого двійкового сигналу і, по-друге, згаданого згаданими одним рядком і одним стовпцем для цифрового сигналу, що характеризує величину визначення найменшої матриці, в якій сигнал змізміни, по матриці, в якій КІЛЬКІСТЬ рядків і стовпців нюється у певному орієнтованому напрямі, а саме є незначною у порівнянні, ВІДПОВІДНО, З КІЛЬКІСТЮ - лінії, що має найбільший кут нахилу і постійну рядків і КІЛЬКІСТЮ пікселів у рядку у відеосигналі, кількісну характеристику для отримання характеристик піксельних значень, У варіанті, якому віддається перевага, згадана константа має форму 2Р, де р - число, що не пере- визначення у цій двомиттєвій матричній фовищує 16, отже - яке може бути виражено не більш рмі такої ділянки, в якій згаданий двійковий сигнал ніж чотирма бітами, причому цю константу зменмає певне конкретне значення, вказуючи на наявшують або збільшують шляхом віднімання або ність або відсутність значущої зміни, і згаданий додавання одиниці від/до р цифровий сигнал, що характеризує величину зміни, змінюється (або не змінюється) на значущу У цьому випадку, якщо необхідно, за допомовеличину по пікселах згаданої матриці, які є сумігою алгоритму Малла аналізують ПОСЛІДОВНІ ДІЛЯНжними вздовж певного напряму, починаючи від КИ, що зменшуються, повних кадрів, і вибирається початкового піксела, в межах однієї і тієї ж ділянки найбільша з цих ділянок, яка дає характеристики кадру і, ВІДПОВІДНО, в один і той же момент спостепереміщення, швидкості й напряму, що відповідареження, І ють значенню р - генерування сигналів, що вказують на наявІншою метою винаходу є надати пристрій для ність і місцеположення ділянки, що здійснює відздійснення у реальному часі виявлення й визнаносне переміщення, і також указують відносну чення місцеположення ділянки, що здійснює відшвидкість при переході від кадру до кадру, а також носне переміщення у межах зони спостереження, напрям цього переміщення, якщо воно відбуваєтьза якою спостерігають за допомогою системи спося, відносно оточення, причому ці сигнали визнастереження, що має на виході цифровий відеосигчаються за згаданим миттєвим матричним розпонал такого типу, що включає ПОСЛІДОВНІСТЬ ВІДПОділом згаданих двох цифрових сигналів, ВІДНИХ кадрів, кожний з яких складається з двійкового сигналу й сигналу, що характеризує ПОСЛІДОВНОСТІ рядків, кожний з яких складається з величину зміни ПОСЛІДОВНОСТІ пікселів, а також визначення швидкості й орієнтованого напряму переміщення, з виУ варіанті здійснення, якому віддається перекористанням описаного вище способу, причому вага, запропонований спосіб відрізняється тим, що цей пристрій приймає на своєму вході згаданий він також включає вихідний відеосигнал і відрізняється тим, що вклю- формування, по-перше, гістограм значень сичає в себе гналу, розподілених по матрицях, і, по-друге, гісто 14 13 59366 - засіб (15) для згладжування згаданого вихідспостереження, а також на відносну швидкість при ного цифрового відеосигналу з використанням переході від кадру до кадру і орієнтований напрям цифрової константи, чисельне значення якої може переміщення згаданої ділянки, коли вона дійсно змінюватися незалежно для кожного піксела згапереміщається відносно оточення даного вихідного сигналу, У варіанті здійснення, якому віддається перевага, блок просторової обробки має також вихід, з - засіб для введення в ЗП, по-перше, кадру якого видається затриманий цифровий видеосигзгаданого вихідного сигналу, що зазнав згладжунал, який являє собою вхідний цифровий відеосивання, і, по-друге, константи згладжування, що гнал із затримкою, що дорівнює тривалості рядків відповідає даному кадру, матриці за вирахуванням тривалості одного рядка, - блок часової обробки для аналізування, для для того щоб видавати вихідний сигнал у синхрокожної піксельної позиції у кадрі вхідного відеосигнізмі з аналізом матриці у згаданому блоці часової налу, змінювання з плином часу значень піксельобробки ного сигналу для однієї й тієї ж піксельної позиції при переході до поточного кадру від безпосередУ варіанті здійснення, якому віддається переньо переднього згладженого й введеного у ЗП кавага, блок просторової обробки запропонованого дру згаданого цифрового сигналу, причому цей згідно з цим винаходом пристрою включає в себе блок включає в себе ЗП, виконаний з можливістю каскадний засіб затримки, причому кожний з елеприймати, зберігати й видавати інформацію про ментів каскаду зумовлює затримку, тривалість якої ВІДПОВІДНИЙ попередній згладжений кадр, засіб дорівнює інтервалу часу між початками двох попорівняння, призначений для визначення, чи не слідовних рядків, і каскадний засіб затримки для перевищує абсолютне значення різниці між піксекожного рядка, причому кожний з елементів цього льним сигналом поточного піксела і величиною, каскаду зумовлює затримку, тривалість якої дорівщо характеризує піксельний сигнал у цій саме пікнює інтервалу часу між двома послідовними піксесельній позиції у попередньому кадрі, що зберігалами в рядку, причому на виходах з усіх регістрів і ється у згаданому ЗП, певне порогове значення, на входах перших регістрів кожного рядка в певшляхом генерування двійкового, або однобітового, ний конкретний момент часу на згаданий засіб для сигналу із двома значеннями, одне з яких вказує виявлення одночасно видаються значення згадана перевищення порогового значення, а інше вканого двійкового сигналу і згаданого цифрового зує на відсутність такого перевищення, а також сигналу, що характеризує величину зміни обчислювальний засіб, виконаний з можливістю У варіанті здійснення, якому віддається перевизначати багатобітовий цифровий сигнал, що вага, запропонований згідно з цим винаходом прихарактеризує величину зміни, з невеликою КІЛЬКІСстрій додатково включає в себе засіб для формуТЮ бітів, значення якого залежить від величини вання гістограм за значеннями на виході згаданого зміни значення одного і того ж піксела при перехоблоку просторової обробки й гістограм за кутами ді до поточного кадру від безпосередньо поперенахилу двох координатних осей із змінним в плоднього згладженого і введеного в ЗП кадру цифщині кутом нахилу, а також засіб для виявлення в рового відеосигналу, і кожній гістограмі області, в якій спостерігається значуща зміна оброблюваних значень, так що ця - блок просторової обробки, на вхід якого пообласть визначається на виході цього засобу, і даються згадані ПОСЛІДОВНІ ДВІЙКОВИЙ цифровий визначення за всіма гістограмами вихідних сигнасигнал і цифровий сигнал, що характеризує велилів, які ідентифікують ділянку, що здійснює відносчину зміни, що генеруються блоком часової оброне переміщення у межах зони спостереження, якбки для пікселів певного кадру, причому згаданий що таке переміщення відбувається, і визначають блок просторової обробки включає в себе засіб, місцеположення цієї ділянки, а також швидкість і що характеризує значення пікселів, який здійснює напрям орієнтованого переміщення, якщо згадана розподілення лише двійкового сигналу й сигналу, ділянка переміщується відносно її оточення що характеризує величину зміни, що відповідають одному й тому саме моменту часу, тобто одному Якщо необхідно виявляти переміщення об'єкта кадру, по матриці (21), в якій КІЛЬКІСТЬ рядків і КІЛЬв практично нерухомому оточенні, то потрібно виКІСТЬ СТОВПЦІВ є меншими, ніж, ВІДПОВІДНО, КІЛЬКІСТЬ значити ту частину матриці, в якій значення однорядків і КІЛЬКІСТЬ пікселів у рядку в кадрі згаданого бітового сигналу вказує на перевищення межі і цифрового відеосигналу, причому кадр сканується водночас цифровий сигнал, що характеризує вечерез згадану матрицю впродовж інтервалу часу, личину зміни, має істотно різні значення для сусідщо відповідає тривалості кадру, локалізувальний ніх пікселів одного кадру засіб для визначення ділянки-сукупності пікселів у Навпаки, якщо необхідно виявляти нерухомий межах згаданої матриці, в якій у певний конкретоб'єкт у оточенні, що рухається, то потрібно визнаний момент часу згаданий двійковий сигнал має чити ту частину матриці, в якій значення однобітопевне конкретне значення, і засіб для визначення вого сигналу вказує на те, що межа не перевищеу межах згаданої матриці ділянки-сукупності піксена, і водночас цифровий сигнал, що характеризує лів, в якій у той саме момент часу цифровий сигвеличину зміни, має практично однакові значення нал, що характеризує величину зміни, змінюється для сусідніх пікселів одного кадру для суміжних пікселів на значущу величину, а таУ варіанті здійснення, якому віддається перекож засіб, який у ВІДПОВІДЬ на вказівки від двох вага, у згаданому пристрої для виявлення ділянки, попередніх засобів генерує сигнали, що визначащо здійснює відносне переміщення в межах зони ють згадану ділянку-сукупність пікселів, і, отже, спостереження, і для визначення місцеположення вказують на наявність і місцеположення ділянки, цієї ділянки й швидкості й напряму згаданого пещо здійснює відносне переміщення у межах зони реміщення, що здійснює згаданий вище спосіб 16 15 59366 - згаданий засіб для згладжування має вхід вищення межі, або збільшує його, якщо він отридля приймання згаданого цифрового видеосигнамує двійковий сигнал зі значенням, що вказує на лу S(PI) і визначає для кожного послідовного піквідсутність перевищення, причому зменшення або села кадру згаданого відеосигналу згладжений збільшення не здійснюють, якщо це може призвессигнал (LO), який характеризується тим, що зміни ти до, ВІДПОВІДНО, від'ємного значення або до зназ часом вхідного цифрового відеосигналу зменчення, що перевищує певне порогове значення, і шуються шляхом використання порогового сигназасіб для оновлення згладженого значення цифлу, що приймається на іншому вході, і константи рового відеосигналу, що здійснює алгебраїчне (СО), співвіднесеної з кожною піксельною позицією додавання до попереднього значення цього зглакадру, значення якої змінюється послідовно таким дженого сигналу, отриманого із згаданого ЗП, відчином, що згладжування залишає незмінним, хоча ношення різниці між цифровим відеосигналом із і робить його слабкішим, характер змін вхідного виходу відеокамери і попереднім значенням зглацифрового відеосигналу, причому згаданий засіб дженого цифрового відеосигналу із згаданого ЗП, для згладжування функціонує у взаємодії із згададо значення попередньої константи, отриманої із ним ЗП(16), який служить для приймання, зберізгаданого ЗП, Р гання і видавання оновлюваних значень згладже- згадана константа має форму 2 , де р - ціле ного сигналу і згаданої константи, для кожної число, що не перевищує 16, яке, отже, може бути ділянки-сукупності пікселів кадру, а також видає виражене не більше ніж 4 бітами, причому змендля кожної піксельної позиції принаймні ПОСЛІДОВшення або збільшення константи здійснюють шляНІСТЬ значень оновленої константи і значень двійхом віднімання або додавання однієї одиниці з/до кового сигналу, які вказують, чи перевищується Р, згадане порогове значення абсолютним значен- згаданий засіб для матричного розподілення ням різниці між значенням піксела і його згладжескомбінований із засобом затримки, що зумовлює ним значенням, причому згаданий блок простороПОСЛІДОВНІ затримки, тривалість яких дорівнює вої обробки здійснює розподілення по матриці із тривалості одного рядка відеосигналу, цифрового зменшеною КІЛЬКІСТЮ рядків і стовпців інформації з відеосигналу з відеокамери, так щоб видавати на виходів згаданого засобу для згладжування, а саПОСЛІДОВНІ виходи цей відеосигнал, затриманий на ме послідовних значень згаданої константи і згаодин період затримки, два періоди затримки тощо, даного двійкового сигналу, до КІЛЬКОСТІ періодів затримки, що на одиницю менше ніж КІЛЬКІСТЬ рядків у згаданій просторовій - передбачено засіб для виявлення у згаданоматриці розподілення, засіб для здійснення матму матричному розподілі ділянки-сукупності піксеричного розподілення по послідовних рядках згалів, в якій водночас даної матриці, що приймає, по-перше, цифровий або значення згаданого двійкового сигналу відеосигнал із відеокамери без затримки і згадавідповідає випадку перевищення порогового знаний сигнал, що послідовно затримується, з виходів чення й значення згаданої константи для пікселів, засобу затримки і, по-друге, значення згаданої які є суміжними вздовж певного напряму, відрізняконстанти і згаданого двійкового сигналу, що ються на значущу величину, причому в цьому виотримується із згаданого засобу для згладжуванпадку цей засіб генерує ВИХІДНІ сигнали, що вказуня, для здійснення матричного розподілення по ють місцезнаходження згаданої ділянки, а також рядках і стовпцях згаданих значень константи і швидкість і орієнтований напрям переміщення в двійкового сигналу, що відповідають певному моцій ДІЛЯНЦІ, або менту часу, для пікселів частини кадру цифрового значення згаданого двійкового сигналу відповідеосигналу, яка має такий саме розмір, що й відає випадку, коли межу не перевищено і значенрозмір згаданої матриці, ня згаданої константи для суміжних пікселів не відрізняються, причому в цьому випадку цей засіб генерує ВИХІДНІ сигнали, що вказують місцезнаходження згаданої ділянки У варіантах здійснення, яким віддається перевага - згаданий засіб для згладжування включає в себе, у поєднанні з відео ЗП або робочим ЗП, де для кожного піксела кадру зберігаються ПОСЛІДОВНІ значення згаданої константи й згладженого цифрового видеосигналу, засіб для обчислення для кожного піксела абсолютного значення різниці між значенням цифрового відеосигналу з виходу відеокамери й значенням заздалегідь згладженого цифрового відеосигналу, засіб для порівняння згаданої різниці з пороговим значенням і генерування двійкового сигналу, одне з двох значень якого вказує на перевищення згаданої межі, а інше значення — на відсутність її перевищення, засіб для оновлення згаданої константи, який одержує безпосередньо попереднє значення константи із згаданого ЗП і зменшує його, якщо він отримує двійковий сигнал зі значенням, що вказує на пере - засіб матричного розподілення включає в себе ряд провідників цифрового сигналу, а саме по одному для кожного рядка матриці, кожний з послідовно підключеними зсувовими регістрами, кожний з яких зумовлює затримку, тривалість якої дорівнює інтервалу часу між двома послідовними пікселами в рядку цифрового відеосигналу, причому положення піксела, розподіленого у матрицю, визначається точкою в матриці, розташованою нижче ніж регістр затримки, а їхня КІЛЬКІСТЬ ДЛЯ одного рядка на одиницю менше КІЛЬКОСТІ СТОВПЦІВ у матриці, і точкою, яка розташована нижче ніж найнижчий регістр, - згаданий засіб для виявлення ділянки, що здійснює переміщення, у згаданій матриці, шляхом виявлення водночас значення двійкового сигналу, що вказує на перевищення межі, і зміни значення константи, включає в себе засіб для визначення, для дискретних цифрових напрямів, кута нахилу зміни значення константи, близько до піксела в центрі згаданої матриці, формування початкової точки згаданих напрямів, і засіб для вибору най 18 17 59366 більш крутого кута нахилу згаданої зміни близько ється в ЗП, для того щоб зробити меншими великі до згаданої центральної початкової точки і для значення різниці між значеннями даного піксельвизначення орієнтованого напряму з урахуванням ного сигналу у різні моменти часу, які можуть спокритерію вибору для вибору напряму у разі наявстерігатися у вхідному цифровому відеосигналі з ності більш ніж одного напряму з одним і тим саме відеокамери або з будь-якого іншого пристрою максимальним кутом нахилу згаданої зміни, приспостереження з цифровим виходом чому останній із згаданих засобів видає на виході Відомо, ЩО результат операції згладжування сигнали, що відображають швидкість і орієнтоваполягає в поступовій заміні цифрового сигналу з ний напрям переміщення ділянки, що здійснює великими значеннями різниці між значеннями цьопереміщення, з контрольним сигналом, який вкаго сигналу у різні моменти часу сигналом із мензує, що згадані сигнали швидкості і напряму є підшими значеннями такої різниці, отже - сигналом, дані контролю, разом із значенням константи що легше піддається квантуванню, потребуючи для цього меншої КІЛЬКОСТІ кроків квантування, і У варіанті здійснення, якому віддається перетаким чином — потребуючи меншої КІЛЬКОСТІ бітів вага, засіб для формування гістограм, якщо він для згладженого цифрового сигналу, що характенаявний, включає в себе ризує величину зміни - входи для приймання сигналу, за яким формується гістограма, і сигналу для перевірки із заНижче буде описано, з посиланням на фігури, собу для матричного розподілення, і варіант утілення запропонованого цим винаходом пристрою, що здійснює запропонований цим вина- засіб для формування двох ЛІНІЙНИХ ОДНОВИходом спосіб Опис цього варіанта надається як мірних гістограм для двох площинних координат і опис ілюстративного прикладу, він не має розглядля поєднування цих двох ЛІНІЙНИХ гістограм, з датися як такий, що обмежує обсяг винаходу, який одержанням двовимірної гістограми, що відповідає визначається формулою винаходу ДІЛЯНЦІ, в якій є значуща зміна вхідного сигналу, і - вихід, що видає сигнал, який характеризує Стислий опис фігур згадану ділянку Крім того, у варіанті, якому віддаФіг 1 ілюструє в дуже загальному вигляді зається перевага, засіб для формування гістограм пропоновану цим винаходом систему з її входами включає в себе й виходами, а також вхідний сигнал для цієї системи - засіб для обчислення еталонної зміни, вхід якого отримує сигнал ПОСЛІДОВНОСТІ рядків, сигнал Фіг 2 зображує у вигляді функціональних блоПОСЛІДОВНОСТІ стовпців і сигнал піксельної синхроків основні складові пристрою, запропонованого нізації, а вихід якого представляє еталонну зміну, цим винаходом, які утворюють вузол, що здійснює часову й просторову обробку - два засоби для формування гістограм для двох осей, які приймають два еталонних сигнали і Фіг 3 і Фіг 4 ілюструють функціональні схеми, формують гістограми згаданих осей, і ВІДПОВІДНО, обчислювального вузла часової обробки й обчислювального вузла просторового матри- засіб ділянки, в який поступають виходи двох чного розподілення, які є складовою частиною засобів для формування гістограм для двох осей, пристрою за фіг 2 а на виході з якого виходить сигнал, що містить загальну інформацію про нахил двох осей Фіг 5 показує схематично часову обробку і просторову обробку в системі за цим винаходом В певних застосуваннях згадана константа може бути побудована з обмеженого порядкового Фіг 6 показує чисельні значення, згідно з кодом числа інтервалів із поступово зростаючою величиФрімана, дискретних напрямів, що починаються у ною, на яке ділиться абсолютне значення різниці вихідному центрі в матриці за фіг 4 між значенням поточного піксела і безпосередньо Фіг 7 ілюструє дві малі вкладені матриці всепопереднім значенням того ж піксела після згларедині матриці часового розподілу джування, для кожної піксельної позиції Фіг 8 і фіг 9 описують два інших типи матриць, а саме гексагональну й Г-подібну матрицю, ВІДПОВ одному з варіантів, яким віддається переваВІДНО га, для визначення війкового сигналу перевищення або відсутності перевищення порогового значення ФІГ 10 показує схематично вузол пристрою за для кожної піксельної позиції абсолютне значення фіг 2 вздовж лінії Z-Z1 із додатковим вузлом згідно різниці між значенням поточного вхідного піксела і з варіантом здійснення винаходу, якому віддаєтьбезпосередньо попереднім згладженим значенням ся перевага того саме піксела, що поступає із ЗП, порівнюється Фіг 11 показує згаданий додатковий вузол за з пороговим значенням фіг 10 у вигляді функціональної схеми, фіг 2 і фіг 11 складаються вздовж лінії Z-Z1, позначеної У варіанті, якому віддається перевага, цифроштрих-пунктирними ЛІНІЯМИ на фіг 2 і фіг 10 вий сигнал, що характеризує величину зміни, генерується у вигляді цілого числа, що характеризує Фіг 12 показує формування для вхідного сигтенденцію до наближення значення поточного налу двох одновимірних гістограм і, на основі цих піксела до безпосередньо попереднього згладжегістограм, двовимірної гістограми ділянки, що здійного значення даного піксела - для кожної піксельснює переміщення ної позиції Фіг 13 показує докладніше блок обробки й формування гістограми, а також блок ЛІНІЙНОГО комбіОдна з ВІДМІТНИХ особливостей даного винанування, що використовується разом із ним ходу полягає в тому, що для визначення як згаданого двійкового сигналу, так і згаданого цифрового Фіг 14 ілюструє одновимірну гістограму сигналу, що характеризує величину зміни, як знаФіг 15 і Фіг 16 ілюструють використання зміни чення безпосередньо попереднього піксела викокута нахилу зони спостереження ристовують його згладжене значення, що зберігаФіг 17, фіг 18 і фіг 19 ілюструють ІНШІ МОЖЛИВІ 19 способи застосування пристрою за цим винаходом, на фіг 17 і фіг 18 — у вигляді функціональних схем, причому фіг 17 ілюструє застосування при проведенні відеоконференцій, фіг 18 ілюструє застосування при контролюванні руху по автомобільних шляхах різних класів, а фіг 19 ілюструє застосування, при якому оператор керує якоюсь машиною за допомогою рухів руки Фіг 20 і фіг 21 схематично представляють застосування винаходу для виявлення ситуації засинання водія автомобіля Фіг 22 показує перетворене зображення за діаграмою Малла Перш за все, звернемось до фіг 1 У варіанті здійснення, якому віддається перевага, запропонований цим винаходом пристрій 11 передусім включає в себе вхід 12, що одержує цифровий відеосигнал S із відеокамери або камескопа 13 з одним або декількома ПЗЗ-датчиками КМОН-типу, що мають прямий цифровий вихід або аналоговий вихід, що перетворюється аналогово-цифровим перетворювачем у цифровий вихід Сигнал S, як відомо із рівня техніки, складається з ПОСЛІДОВНОСТІ пар черезрядкових кадрів, такої як TRi і TR'i, TR2 і TR'2, кожний з яких складається з ПОСЛІДОВНОСТІ горизонтальних рядків розгортки, а кожний рядок (такий як h 1, h 2, , h 17 У TRi і І21 у TR2) складається з ПОСЛІДОВНОСТІ елементарних сигналів-пікселів, або елементів зображення, РІ, що відповідають точкам (таким як а-і-і, а-і 2 і а-і з для рядка h 1, а 2 і , а 2 2 для рядка h 2 , a l i 7 i і а і 7 2 для рядка h 17, ah 1 і аі_2 для рядка Ьі) зони спостереження 13а, за якою спостерігають за допомогою камери 13, з цієї причини на фігурі показане S(PI) сигнал S, який складається з пікселів РІ Як відомо з рівня техніки, S(PI) містить сигнали кадрової синхронізації (ST) на початку кожного кадру, і сигнали рядкової синхронізації (SL) на початку кожного рядка Таким чином, можна бачити, що сигнал S(PI) складається з - ряду послідовностей (послідовних кадрів) у межах певної часової області, і - в кожній ПОСЛІДОВНОСТІ (у кожному кадрі) є ряд підпослідовностей (рядків, пікселів) у межах певної просторової області У часовій області термін "ПОСЛІДОВНІ кадри" буде використовуватися для визначення послідовних кадрів того саме типу (наприклад, непарних кадрів, таких як TR-i, або парних кадрів, таких як TR'i) у парах кадрів, таких як TR-I-TR'-I, що формують ПОСЛІДОВНІ зображення у цифровому відеосигналі S(PI), а термін "ПОСЛІДОВНІ піксели в тій саме позиції" буде означати ПОСЛІДОВНІ значення пікселів (РІ), розташованих в тому саме МІСЦІ у послідовних кадрах того саме типу, наприклад, аі і у рядку h 1 у кадрі TRi і а-і 1 у рядку Ь і у наступному відповідному кадрі TR2 Крім того, пристрій 11 має виходи 14 для декількох цифрових сигналів, генерованих ним, які використовуються для вказування на наявність ділянки або "об'єкта" (у загальному сенсі, як визначено вище), що здійснює відносне переміщення, і для визначення її місцеположення, а також и швидкості й напряму переміщення, у разі його значущості, в ефективно нерухомому оточенні, зок 59366 20 рема, складеного сигналу ZH, що схематично поєднує сигнали, які вказують на існування згаданої ділянки або об'єкта й визначають місцеположення згаданої ділянки або об'єкта, швидкість V і напрям переміщення DI, а також, можливо, вхідного цифрового відеосигналу SR, що затримується для його синхронізації з попередніми сигналами, з урахуванням часу їхньої обробки, причому цей затриманий сигнал SR використовують для візуалізацм зображення, що сприймається камерою 13, на моніторі або телевізійному екрані 10, у той момент часу, коли поступає інформація, що характеризує ділянку, що здійснює відносне переміщення (якщо така ділянка існує), зокрема - сигнал ZH(V, DI), який може бути використаний у вузлі 10а обробки і перевірки Звернемося тепер до фіг 2 і розглянемо конструкцію першої частини пристрою 1 1 , показаного на ф і г 1 , позначеної штриховими ЛІНІЯМИ блока 11а на фіг 2 Головними складовими вузла 11а є, по-перше, блок 15 часової обробки з підключеним до нього ЗП16, і, по-друге, блок просторової обробки 17 із підключеним до нього блоком 18 затримки й блоком 19 встановлення ПОСЛІДОВНОСТІ Й генератором 20 синхроімпульсів, що генерує синхроімпульси для блока часової обробки 15 і блока встановлення ПОСЛІДОВНОСТІ 19 Блок часової обробки 15, який, окрім виконання інших функцій, здійснює згладжування відеосигналу - використовує цифровий відеосигаал S із відеокамери 13, який складається з ПОСЛІДОВНОСТІ значень пікселів РІ, і імпульси HP, що генеруються генератором 20 синхроімпульсів (що ініціалізується сигналом S) із частотою проходження пікселів у кадрі (зокрема 13,5МГц), для генерування кількох сигналів, як описується нижче з посиланнями на фіг 3, і обмінюється значеннями двох із цих сигналів із ЗП16, а саме згладженим значенням L цифрового відеосигналу й значенням С згладжувальноі константи, причому після значень L і С згадана літера О для значень, що передаються із блока 15 у ЗП16 для зберігання, тоді як для значень, що передаються із ЗП16 у блок 15, згадана літера І, і - генерує вихідний двійковий сигнал DP, що вказує на наявність або відсутність перевищення певної межі, і цифровий сигнал CO, що визначає оновлене обчислене значення згаданої константи (значення CO), що поступає в ЗП16 Блоки обчислення і/або порівняння, що утворюють блок часової обробки 15, показані детальніше на фіг 3, блок 15 включає в себе чотири блоки 15а, 15Ь, 15с і 15d Перший блок 15а блока 15, що використовує вхідний цифровий відеосигнал S, який складається з ПОСЛІДОВНОСТІ піксельних сигналів РІ, і згладжене значення LI сигналу S для безпосередньо попереднього ВІДПОВІДНОГО кадру, раніше обчислене блоком 15 як LO і тимчасово введене в ЗП16 (як пояснено нижче), обчислює абсолютне значення АВ різниці між вхідними значеннями РІ і LI для тієї саме піксельної позиції (наприклад, аі •] у рядку h і y T R i і у рядку І21 yTR 2 ) АВ=|РІ-І_І|, з частотою, що задається синхроімпульсами 22 21 59366 HP генератора 20 синхроімпульсів вати границю N (CO де р — невелике ціле число, яке залежить від і, j та t і може бути виражено невеликою КІЛЬКІСТЮ бітів Застосування такої умови забезпечує додаткові переваги, зазначені вище - закон збіжності згладжування аналогічний фізіологічним законам людського зору, - електронна структура блоків 15с і 15d спрощується, зокрема, в блоці 15d, призначеному для визначення змін у значенні згаданої константи, обчислення для кожної пари і, j за формулою І_О=І_І+(РІ-І_І)/СО спрощуються, якщо CO виражене у вигляді 2 Р (де р - невелике ціле число), причому порогове значення п для р є невеликим цілим числом, що виражається обмеженою КІЛЬКІСТЮ бітів У всіх випадках нове згладжене значення LO вхідного цифрового видеосигналу S вводиться у ЗП16, де воно замінює LI (для кожної пари індексів U) При розгляді фіг 2 і фіг 3 можна побачити, що блок часової обробки 15, який включає в себе блоки 15а, 15Ь, 15с і 15d і, можливо, блок 15е і/або блок 15f і взаємодіє із ЗП16, визначає й видає на виходи, як було пояснено вище, такі значення (для кожної трійки індексів і, j , f) - по-перше, оновлене згладжене значення LO, яке передається в ЗП16 для заміни попереднього згладженого значення LI, - по-друге, два цифрові сигнали, а саме - двійковий сигнал DP, що вказує на наявність або відсутність перевищення заданого порогового значення (DP=1 при перевищенні, DP=0 при відсутності перевищення) при ЗМІНІ абсолютного значення вхідного піксельного сигналу з відеокамери, у порівнянні з попереднім згладженим піксельним сигналом для тієї саме точки, і - цифровий сигнал, що характеризує величину зміни, який складається зі значення оновленої константи CO, причому ці цифрові сигнали DP і CO приймаються через блок затримки 18 блоком просторової обробки 17, який буде описаний нижче, причому сигнал CO поступає також у ЗП16, де значення CO замінює попереднє значення СІ для того саме піксела Таким чином, як можна бачити, МІСТКІСТЬ ЗП16 для зберігання, по-перше, послідовних значень згладженого піксельного сигналу і, по-друге, згаданої константи, якщо КІЛЬКІСТЬ пікселів у кадрі становить R (отже, КІЛЬКІСТЬ пікселів у повному зображенні становить 2R), становитиме щонайменше 2R(e+f) бітів, де є і f— розрядність (тобто КІЛЬКІСТЬ бітів) піксельного сигналу і згаданої константи, ВІДПОВІДНО На практиці МІСТКІСТЬ ЗП не повинна бути набагато більшою, його МІСТКІСТЬ повинна лише перевищувати 2R(e+f) бітів на КІЛЬКІСТЬ бітів, 59366 26 необхідну для її нормальної роботи, зокрема, для адресації й звернення до бітів згладжених піксельних сигналів і бітів згаданих констант, в залежності від індексів і та j Якщо кожне відеозображення складається з одного кадру прогресивної розгортки, досить використати R(e+f) бітів замість 2R(e+f) бітів ВИХІДНІ сигнали DP,, і CO,, із блоку часової обробки 15, що відповідають моменту часу t, аналізуються й використовуються у вузлі просторової обробки, показаному на фіг 4, причому об'єднання зображеного на фіг 3 і фіг 4 показано на фіг 2 Фактично блок часової обробки 15 обробляє сигнали кадрів, тоді як блок просторової обробки 17, показаний на фіг 4, обробляє ПІДПОСЛІДОВНОСТІ рядків і пікселів кадру На фіг 5 схематично показана часова обробка послідовних ВІДПОВІДНИХ кадрів TR-i, TR2, TR3, зображених один над іншим, і просторова обробка, що здійснюється над першим із цих кадрів, тобто TRi В цьому кадрі показані декартові координати х та у і піксел РІ із координатами у, х, іншими словами -індексами і, j у момент часу t i ПОСЛІДОВНІ піксели з однаковими індексами IJ у трьох кадрах TR-i, TR2, TR 3 проіндексовані ijt-i, ijt^ і ijt3, ВІДПОВІДНО, І вони мають значення Plyti, Р\цп і РІ.дз ВІДПОВІДНО Площина на фіг 5 відповідає просторовій обробці кадру, в той час як стіс кадрів відповідає часовій обробці (із ПЛИНОМ 4acyt) Блок просторової обробки 17, до якого підключений блок затримки 18 (який також показаний на фіг 4), взаємодіє із блоком керування 19, робота якого керується генератором 20 синхроімпульсів, що передає синхроімпульс HP для кожного з послідовних піксельних сигналів (дивись фіг 2, де показана складена схема) ВИХІДНІ сигнали DP,, і CO,, із блоку часової обробки 15 розподіляються блоком 17 по матриці 21 зменшеного розміру, КІЛЬКІСТЬ рядків і стовпців у якій є набагато меншою, ніж КІЛЬКІСТЬ рядків L і КІЛЬКІСТЬ пікселів М в одному рядку, ВІДПОВІДНО, для DP,, і СО,, у даний момент часу t Зокрема, матриця може містити 21+1 рядків по осі у і 2 т + 1 рядків по осі х (у декартових координатах), де І і m невеликі ЦІЛІ числа У варіанті, якому віддається перевага, І і m вибирають як степені двійки, наприклад, І=2 а і m=2 b , де а і b - ЦІЛІ числа (наприклад, приблизно, від 2 до 5) Для спрощення фігур і опису, як приклад, приймемо m=l (хоч вони можуть бути різні) і m=l=2 =8, в цьому випадку матриця 21 повинна мати 2x8+1=17 рядків і 17 стовпців Фіг 4 показує декілька з 17 рядків Yo, Y-i, , Y15, Y16 і декілька з 17 стовпців Х о , Х і , Х і 5 , Х і 6 , що утворюють матрицю блока 17 Задача полягає в розподіленні по матриці 21 із КІЛЬКІСТЮ рядків 1+1, зокрема з 17 рядками, і з КІЛЬКІСТЮ СТОВПЦІВ m+l, зокрема, з 17 стовпцями, вхідних потоків DPijt і COijt, іншими словами, двійкових сигналів DP перевищення порогового значення і цифрових сигналів, що характеризують величину зміни, що відповідають константі СО, які надходять із блока часової обробки 15 і розподілені по більшій матриці, матриці кадру з L (зокрема, 312,5) рядками і М пікселами в кожному рядку, зокрема, від 250 до 800, в залежності від використовуваного телевізійного стандарту 27 59366 Для того щоб розрізняти ці дві матриці, тобто матрицю відеосигналу І_хМ і матрицю І х т блока 17, позначену позицією 2 1 , будемо використовувати індекси і та j для двох координат першої матриці (яку буде видно тільки при виведенні цифрового відеосигналу на телевізійний екран або на монітор) і індекси X і Y для двох координат другої матриці (показаної на фіг 4), у кожний момент часу піксел із миттєвим значенням РІ,д характеризується, на вході блока просторової обробки 17, двома цифровими сигналами DP,,t і CO,,t Матриця І_хМ із цих двох сигналів пересилається шляхом сканування через меншу матрицю 21 (2І+1)х(2т+1), як пояснюється з посиланнями на фіг 4, причому матриця 21 матеріалізує (2І+1)х(2т+1) пікселів, що належать тому саме кадру У матриці 21 кожний піксел визначається порядковим номером рядка - від 0 до 16 включно, рядки Yo-Yi6, і порядковим номером стовпця - від 0 до 16 включно, стовпці Хо-Хіб у випадку, коли l=m=8, отже, 2І+1=2т+1=17 У цьому випадку матриця 21 являтиме собою площинне представлення 17x17=289 пікселів, тоді як матриця відеосигналу включатиме декілька десятків або сотень тисяч пікселів, або навіть більше На фіг 4 використані довгі горизонтальні прямокутники Yo-Yi6 (з яких показані лише чотири, а саме Yo, Yi Y-I5 і Yi6) і вертикальні лінії Хо-Хіє (з яких показані лише чотири, а саме Хо, Х і Х|5 і Хіє) для того щоб показати цю матрицю 21 (блока 17) з елементами зображення, або пікселами, які мають індекси, визначені за місцем перетину рядкаординати і стовпця-абсциси, і КІЛЬКІСТЬ ЯКИХ становить 17x17 Наприклад, піксельна позиція Pss — це місце перетину стовпця 8 і рядка 8, як показано на фіг 4 літерою є, ця піксельна позиція є центром матриці 21 Для того щоб здійснювати послідовне просторове розподілення ділянок матриці І_хМ по матриці 21 (2І+1)х(2т+1), блок 17 з'єднаний із блоком затримки 18, який приймає, по-перше, сигнали DP і CO (з індексами ijt) і, по-друге, вхідний піксельний сигнал S, або РІ (також з індексами ijf), а також сигнал HP із генератора 20 синхроімпульсів і сигнали SL рядкової синхронізації і сигнали SC стовпцевої синхронізації (фіг 2, фіг 4) Як показано на ф і г 1 , сигнал S(PI) містить не лише сигнали, що вказують значення пікселів, такі як аі і, аі 2, які утворюють ПОСЛІДОВНОСТІ у часі (ПОСЛІДОВНІ кадри) і просторові ПІДПОСЛІДОВНОСТІ (пік сели в рядках кожного кадру), але також сигнали синхронізації ST, SL, на основі яких генератор 20 синхроімпульсів генерує тактовий сигнал, наприклад, із частотою 13,5МГц, тобто один синхроімпульс на кожний піксел відеокадру, а також сигнали гасіння BL, які переводять блок 19 у неробочий режим в інтервали часу, що відповідають згаданим сигналам синхронізації У ВІДПОВІДЬ на згадані сигнали HP і BL із генератора 20 синхроімпульсів (фіг 2) блок керування 19 видає сигнал SL рядкової синхронізації з частотою, що дорівнює відношенню частоти 13,5МГц до КІЛЬКОСТІ стовпців у кадрі (наприклад, 400), у блок затримки 18, разом із сигналом SC кадрової синхронізації, частота якого дорівнює відношенню вищезгаданого відношення 13,5/400МГц до кілько 28 сті рядків у відеозображенні, наприклад, 312,5, і сигналом HP Блок 18 використовує згадані сигнали SL і SC і синхроімпульси HP для керування відрядковим просторовим розподіленням по матриці 21 Отже, ПОСЛІДОВНІ рядки Y0-Yi6 отримують сигнали DP і CO - без затримки (рядок Yo), - із затримкою на один інтервал часу ТР, що дорівнює тривалості рядка кадру (рядок Yi), - із затримкою на 2ТР (рядок Y2), - із затримкою на 16ТР (рядок Yi6) ПОСЛІДОВНІ затримки, що мають тривалість рядка кадру, а саме ТР, вносяться у каскаді з 16 схем затримки п, гг, , Пє, які обслуговують рядки, ВІДПОВІДНО, Y-і, Y2 Y-іб, причому рядок Yo обслуговується безпосередньо сигналами DP і СО, без якоі-небудь затримки після надходження із блока 15 Усі схеми г-і, Г , Пє можуть бути представлені 2 ЛІНІЄЮ затримки з 16 виходами, причому затримка, що вноситься будь-яким з и елементів між двома послідовними виходами, є сталою і дорівнює ТР Блок керування 19 керує почерговим, для послідовних рядків послідовних кадрів, скануванням усієї матриці кадру розміром І_хМ через матрицю розміром (2І+1)(2т+1), використовуючи для цього сигнали SL відрядкової синхронізації, за допомогою описаної нижче процедури Кругове переміщення пікселів, що належать певному рядку матриці кадру, по матриці 17x17, наприклад, пікселам Хо-Хіє рядка Yo, здійснюється каскадом із 16 зсувових регістрів d на кожному з 17 рядків Yo-Yi6 (загалом 16x17=272 зсувових регістрів), розташованих у кожному рядку між двома сусідніми піксельними позиціями, наприклад, регістр doi розташовано між позиціями РІоо і РІоі регістр do2 - МІЖ ПОЗИЦІЯМИ РІ01 І РІ02 ТОЩО КОЖНИЙ регістр вносить затримку TS, що дорівнює інтервалу часу між двома сусідніми пікселами одного рядка, використовуючи сигнали SC стовпцевої синхронізації Відзначимо, що, завдяки тій обставині, що рядки h, І2, , І17 У кадрі TRi (фіг 1) для S(PI) і для DP і CO, досягають блока 18 зміщеними на ТР (повна тривалість рядка) один за іншим, а також завдяки тому, що блок 18 розподіляє їх із поступовим збільшенням затримок ТР на рядках Yo, Y1 , Y17, ці рядки у кожний конкретний момент часу відображають сигнали DP і CO для рядків h, Ь, , І17 тієї саме ділянки кадру Аналогічно, для певного конкретного рядка, такого як h, сигнали аі і, аі 2, послідовних пікселів надходять із зсувом на TS, і зсувові регістри d вносять затримку, яка також дорівнює TS, результатом цього є те, що сигнали DP і СО для пікселів певного з рядків Yo-Yi6 матриці 2 1 , наявні в даному ряду, виявляються синхронізованими, або, іншими словами, вони відповідають тій саме ДІЛЯНЦІ кадру Таким чином, як для рядків, так і для пікселів цих рядків, що належать до певної ділянки кадру, необхідно здійснювати суто просторову обробку, оскільки матриця 21 містить у своїх 17x17 піксельних позиціях значення DP і СО для 17 пікселів кожного з 17 рядків матриці того саме цифрового видеосигналу S(PI), хоч згадані піксели, такі як аі і, ЗО 29 59366 поступають послідовно, рядок за рядком і піксел за точці якої DP=1 пікселем із послідовних рядків (фиг 1), у блок 18, Фактично обчислювальний блок 17а викорисразом із ВІДПОВІДНИМИ сигналами DP і CO товується для одночасного аналізування різних вкладених квадратних матриць із центрами в точці Сигнали, що відповідають синхронізованим сиє з розмірами 15x15, 13x13, 11x11, 9x9, 7x7, 5x5 і гналам DP і CO матриці 21, є наявними у ВІДПОВІД3x3 у межах матриці 21 з 17x17 позиціями (елемеНИЙ момент часу на 16x17=272 виходах зсувових нтами), матриця з розміром 3x3 — це матриця МЗ, регістрів, а також перед цими регістрами попереду яка розглянута вище Пристрій визначає, яка з 17 рядків, а саме регістрів do 1, di і, d-ie 1, внасліматриць є найменшою при DP=1 і орієнтованою док чого разом виходить 16x17+17=17x17 виходів вздовж прямої лінії, що визначає напрям переміДЛЯ 1 7 x 1 7 ПІКСеЛЬНИХ ПОЗИЦІЙ Роо, Р о ї , , Р88, , щення ділянки й зміну CO на +1 до — 1 При такій Р1616 ЗМІНІ DP повинне дорівнювати одиниці при будьУсередині матриці 21 навколо її центра є, що якому значенні, якщо повинна бути задоволена має координати х=8, у=8 (саме тому КІЛЬКІСТЬ рядвимога Проводиться вибір найменшої матриці з ків і КІЛЬКІСТЬ стовпців в матриці 21 у варіанті, якотих, що аналізувалися, з встановленням головної му віддається перевага, обираються непарними, 21+1 і 2 т + 1 , ВІДПОВІДНО), можна розглянути, зокреЛІНИ ма, малу матрицю, що має 3 рядки і 3 стовпці, в Далі, в межах цієї ділянки, що здійснює переякій центральний з її 9 елементів є пікселем є з міщення, в одній із вкладених матриць, наприклад, координатами х=8, у=8 Нехай ця мала матриця у малій матриці МЗ із КІЛЬКІСТЮ елементів 3x3, МЗ має вигляд пристрій визначає наявність зміни СО по кожному із боків від центральної позиції в даному напрямі, abс від +1 у відповідному напрямі до -1 у протилежноd e f (МЗ), му напрямі Наприклад, якщо в напрямі 1 (орієнтоg h і ваному) є -1, 0, +1 (у випадку матриці МЗ - полоде центральний елемент підкреслено ження д, є, с, ВІДПОВІДНО), ТО переміщення в цій Цій матриці з КІЛЬКІСТЮ елементів 3x3, що місматриці відбувається справа наліво в (орієнтоватить 8 позицій а, Ь, с, d, f, g, h, і навколо центральному) напрямі 1 за кодом Фрімана (фіг 6) Цілком ного елемента або позиції є, відповідає ВІСІМ наочевидно, що в той саме час у даному напрямі в прямів, кожний з яких виходить із центральної малій матриці DP=1 Швидкість переміщення випозиції є і йде до однієї з решти восьми позицій ще, коли одна із вкладених матриць розмірами від Для цього ВІДПОВІДНІ ВІСІМ напрямів можуть 3x3 до 15x15 при ЗМІНІ CO від +1 або -1 між двома ідентифікуватися за допомогою коду Фрімана, посуміжними позиціями в певному напрямі є більше казаного на фіг 6, причому ці напрями кодуються Наприклад, якщо ми маємо -1, 0, +1 в орієнтовацифрами 07, починаючи від осі х, із кутовим кроному напрямі 1 (у випадку матриці розміром 9x9, ком 45° У коді Фрімана ВІСІМ МОЖЛИВИХ напрямів, М9, позиції д, є, с), то переміщення буде більш пронумерованих цифрами від 0 до 7, можуть бути 3 швидким, ніж при -1, 0, +1 у матриці МЗ, тобто 3x3 виражені 3-розрядним числом, оскільки 2 =8, за(фіг 7) безпечуючи 8 можливостей При розгляді згаданої вище малої матриці МЗ Оскільки CO є степенем двійки й у варіанті, можна, згідно з кодом Фрімана, спостерігати ВІСІМ якому віддається перевага, виражаються як показтаких напрямів, що виходять із центральної позиції ник степеня двійки, може бути виявленим широкий є діапазон значень швидкості при використанні лише декількох бітів для показника степеня двійки, в 321 той час як виявлення відносно малої швидкості 4еО (яка може бути вибрана шляхом збільшення зміни 567 або запасу регулювання для перевірки, наприклад як показано на фіг 6 -2, 0, +2 у позиціях д, є, с матриці МЗ, тобто 3x3, Повертаючись до матриці 21 на фіг 4 з 17x17 вказувало б на ШВИДКІСТЬ ВДВІЧІ меншу, ніж ШВИДелементами зображення або пікселами, нижче КІСТЬ, що відповідає -1, 0, +1 для тих саме позицій буде описано, як можна виявити ділянку, що здійматриці МЗ) снює переміщення відносно практично нерухомого оточення у межах зони спостереження, за якою Для зняття невизначеностей необхідно також спостерігають за допомогою відеокамери 13 і тому передбачити такі дві перевірки відображеної відеосигналом S, що складається з - при здійсненні першої перевірки вибирають пікселів Plijt, і як можна визначати швидкість і нанайбільшу зміну, тобто найбільшу константу, якщо прям ефективного переміщення відносно практичспостерігають змінювання СО за декількома нано нерухомого оточення прямами в одній із вкладених матриць, наприклад, у малій матриці МЗ, що містить 3x3 елементів, Між двома послідовними кадрами, такими як TRi і TF?2 (фіг 5), піксели РІУ сигналу S будуть оха- при здійсненні другої перевірки довільно вирактеризовані за їхніми змінами між моментом бирають один із двох (або більшої КІЛЬКОСТІ) начасу ti (перший кадр) і моментом часу Ь (другий прямів, вздовж яких СО змінюється однаково, накадр) за допомогою двох сигналів DP,, і CO,, (розприклад, шляхом вибору найменшого значення поділених скануванням у матриці 21) коду Фрімана, такий випадок, як правило, спостерігають тоді, коли фактичний напрям переміщення Якщо значення DP у певному елементі матризнаходиться приблизно посередині між двома суці дорівнює одиниці, це означає, що в ньому спосідніми представленими кодами Фрімана напрястерігається істотна зміна піксельного значення мами, наприклад, між напрямами 1 і 2, відповідаТому ділянку, що здійснює ефективне переміщенючи напряму, який може бути позначено як 1,5 ня, виявляють за тією частиною матриці, в кожній 32 31 59366 (фіг 6), утворюючи кут, який дорівнює приблизно якого відповідає тривалості розподілення сигналу 67,5° відносно напряму осі X (напряму 0 за кодом S по матриці 21 розміром 17x17, так що одержаФрімана) ний цифровий відеосигнал є синхронізованим із Описане вище визначення напряму й швидко- відображенням у матриці 21, причому вміст сті ділянки, що здійснює ефективне переміщення, даного сигналу може бути безпосередньо візуаліздійснюється обчислювальним блоком 17а (фіг 4), зований на екрані телевізора або монітора, який з'єднаний із блоком 17 і приймає 17x17 вихо- усі три сигнали, що видаються на вихід блока дів із вищезгаданої матриці 21, як для СО, так і 19, а саме синхроімпульси HP, сигнал SL рядкової для DP (на схемі показані два виходи з 21, а саме синхронізації й сигнал SC стовпцевої синхронізаSo і і So іє) Блок 17а обробляє значення CO і DP із ції послідовних вкладених матриць і використовує ці Замість вкладених прямокутних матриць (фіг 4 значення для визначення напряму (за кодом Фріі фіг 7) можуть бути використані вкладені гексагомана) і швидкості переміщення (в залежності від нальні матриці (фіг 8) або Г-подібна (фіг 9) того, яка із вкладених матриць обирається), можУ випадку, показаному на фіг 8, всі вкладені ливо - із застосуванням згаданих вище перевірок матриці (з яких показані тільки центральні матриці MR1 і MR2) мають центр у точці MR0, яка відповіСканування повного кадру цифрового видеодає центральній точці (в якій двійковий сигнал досигналу через матрицю 21 відбувається рівнює 0) матриць МЗ, М9 на фіг 7 Перевага сис- спочатку по групі перших 17 рядків кадру, теми гексагональних матриць полягає в тому, що тобто з 1-го по 17-й, зліва направо, з урахуванням ця система уможливлює, по-перше, використання відносного переміщення, як показано для кадру осей ха, уа косокутних координат і, по-друге, роздіTF?2 на фіг 5, тобто від ділянки ТМі у крайньому лення на трикутники з рівними сторонами для облівому положенні, потім TlVb із зміщенням на 1 числення ізотропної швидкості стовпець відносно ТМ-і, до ТМм до (де М означає КІЛЬКІСТЬ пікселів у рядку кадру) в крайньому праМатриця на фіг 9 складається з одного рядка вому положенні, (І_и) і одного стовпця (Си), які починаються від центральної позиції MRu, в якій сигнал DP=1 і сиг- потім, аналогічним чином, зліва направо, нал CO збільшується або зменшується на одиничстовпець за стовпцем, по рядках кадру з 2-го по не значення, якщо відбувається переміщення 18-й тощо, кожний раз спускаючись вниз на один рядок, із 3-го рядка по 19-й тощо, до останньої Таким чином, визначається, чи відбувається групи в нижній частині кадру, а саме рядків із (L(відносне) переміщення 16)-го по І_-й (де L означає КІЛЬКІСТЬ рядків у кадрі) - у напрямі координати х сигнал CO є однакоРозглядаючи фіг 2 і фіг 4, можна побачити такі вим у всіх позиціях (комірках) стовпця Си, а двійсигнали, що передаються блоками 17, 18 і 19, тобковий сигнал DP=1 у всіх позиціях рядка І_и, від то вузлом просторової обробки початкового положення MRu, із значенням СОи до положення, в якому CO дорівнює СОи +1 або -1 - сигнал V, що характеризує швидкість перевключно, міщення, визначений виходячи з величини максимальної зміни СО у виявленій ДІЛЯНЦІ, величина - у напрямі координати у сигнал CO є однакоцього сигналу може бути, наприклад, виражена вим у всіх позиціях (комірках) рядка Іи, а двійковий ВІДПОВІДНО до шкали з 8 цілих чисел, від 0 до 7, сигнал DP=1 у всіх позиціях стовпця Си, від початякщо швидкість виражена у формі показника стекового положення MRu із значенням СОи до полопеня двійки, ВІДПОВІДНО, сигнал буде 3-бітовий, ження, в якому CO дорівнює СОи+1 або -1 включно, - сигнал DI, що характеризує напрям переміщення, визначений за напрямом згаданої макси- або, нарешті, під кутом до х і у двійковий симальної зміни, причому значення цього сигналу гнал DP=1, a CO дорівнює СОи У позиціях (коміртакож може бути виражене одним із восьми знаках) І_и і в позиціях (комірках) Си при цьому кут чень від 0 до 7 у коді Фрімана і тому буде 3нахилу визначається за перпендикуляром до лінії, бітовим, що проходить через дві позиції, в яких сигнал СОи змінюється на одиничне значення, а сигнал DP - сигнал вірогідності VL, який указує на вірогідзавжди дорівнює 1 ність результату щодо швидкості і (орієнтованого) напряму, що дозволяє розрізняти вірогідні ВИХІДНІ Фіг 9 ілюструє випадок, коли DP=1, а значення сигнали V=0 та DI=0 і випадок відсутності вихідних СОи змінюється на одиничну величину у двох консигналів через якісь проблемні обставини, цей кретних позиціях І_из і Си5, визначаючи тим самим сигнал може мати значення або 1 (вірогідний вихіВІДПОВІДНИЙ кут нахилу Рр дний сигнал), або 0 (відсутність вихідного сигналу), У всіх випадках швидкість переміщення залетому для VL необхідний лише один біт, жить від позиції, в якій значення CO змінюється на одиничну величину - у варіанті, якому віддається перевага, сигнал константи CO, наприклад, 3-бітовий, Якщо значення CO змінюється на одиничну величину лише в І_и або лише в Си, вона відпові(згадані 3 або 4 сигнали V, DI, VL і, можливо, дає значенню з цієї позиції, в якій значення СО CO видаються на вихід блоком просторової оброзмінилося бки 17 і пов'язаними з ним електронними засобами), Якщо значення СО змінюється на одиничну величину в певній позиції в І_и і в певній позиції в - затриманий відеосигнал SR, що складається Си, то швидкість буде пропорційна відстані від із вхідного відеосигналу S, що зазнав затримуванMRu до Ех (місця перетину ЛІНІЇ, перпендикулярної ня в блоці затримки 18 на інтервал часу, тривадо Cu-Lu, що проходить через MRu) лість якого дорівнює шістнадцятьом послідовним рядкам TR, і, отже, на інтервал часу, тривалість Система, описана вище з посиланнями на 33 фіг 1-9, у варіанті втілення, якому віддається перевага, доповнюється додатковою системою, яку буде описано нижче з посиланнями на фіг 11-16, з утворенням загальної системи 22, показаної на фіг 10 На фіг 10 зображені, передусім, вузол На із фіг 2, що видає сигнали V, Dl, VL, С і SR і складений сигнал F (сигнали HP, SL, SC), які спрямовуються вузлом 11 (що одержує вхідний цифровий відеосигнал S) у вузол 22а (що видає складений вихідний сигнал ZH) На фіг 2, фіг 10 і фиг 11 між вузлами На і 22а показана ЛІНІЯ з'єднання Z-Zi Виходи вузла 11а підключаються до входів вузла 22а для передавання вищезгаданих сигналів вздовж лінії Z-Zi Вихідний сигнал блока 22а (отже - загального пристрою 22) являє собою складений сигнал ZH, що надає необхідну інформацію про ділянку, що здійснює відносне переміщення в межах зони спостереження 13а, за якою спостерігають за допомогою відеокамери 13 Додатковий блок 22а, підключений до виходів блока 11а, зображено на фіг 11, у формі функціональних блоків Як згадано вище, ця фігура з'єднується вздовж лінії Z-Zi (показана у верхній частині фіг 11) із фіг 2 вздовж лінії Z-Zi (показана в нижній частині фіг 2) Блок, показаний на фіг 11, складається, в принципі, із пристрою для формування й використання гістограм, і включає в себе - шину 23, якою передаються декілька цифрових сигналів, докладно описаних нижче, - шість блоків 24, 25, 26, 27, 28, 29 формування й обробки гістограм таких сигналів затриманого цифрового видеосигналу SR, сигналу швидкості V, сигналу напрямів (за кодом Фрімана) D1, сигналу константи, сигналів перших осей х ( т ) і других осей у(т), ВІДПОВІДНО, - ШІСТЬ блоків лінійної комбінації ЗО, 3 1 , 32, 33, 34, 35, що комбінують свої ВХІДНІ сигнали, що одержуються від шини 23, кожний з яких призначений для формування контрольного сигналу V-i, V2, V3, V4, V5, V 6 для шести блоків 24, 25, 26 27, 28, 29, ВІДПОВІДНО, причому блок ЗО з'єднано із блоком 24, блок 31 з'єднано із блоком 25, блок 32 з'єднано із блоком 26, блок 33 з'єднано із блоком 27 блок 34 з'єднано із блоком 28 і блок 35 з'єднано із блоком 29, - блок 36 ділянки, що здійснює переміщення, який координує виходи із блоків 28 і 29 для осей х(т) і у(т), і - блок 37 зміни лінії початку відліку, що приймає сигнали орієнтації х ( т ) о і у(т)о для осей х ( т ) і у ( т ) , а також сигнали HP піксельної синхронізації, сигнали SL рядкової синхронізації й сигнали SC стовпцевої синхронізації (ці три сигнали згруповані разом і позначені на фіг 2, фіг 4, фіг 10 і фіг 11 літерою F) із блока 19 (дивись фіг 2 і фіг 4), і формує сигнали х ( т ) і і у ( т ) і , що передаються у блоки 28 і 29, ВІДПОВІДНО Кожний із блоків 24, 25, 26 і 27 передає свої ВИХІДНІ сигнали SSR, SV, SDI, SDO на шину 23, в той час як кожний із блоків 28 і 29 видає сигнал x ( m h , y(m)2 на два входи блоку 36 ділянки, що здійснює переміщення, який комбінує ці два сигнали із блоків 28 і 29 і видає складений сигнал х у ( т ) на шину 23 59366 34 Блоки 24-29 формування й обробки гістограм, які приймають на своїх входах, по-перше, контрольні сигнали V-i, V2, V3, V4, Vs або \/§ від підключених до них блоків лінійної комбінації 30-35 і, подруге, сигнали SR, V, Dl, CO, x(m)i або y(m)i для обробки, працюють однаково, тому надається опис роботи тільки одного із згаданих блоків, а саме блока 25 формування і обробки гістограм швидкості V, взятого як приклад, єдиною ВІДМІННІСТЮ КОЖНОГО з решти аналогічних блоків 24, 26, 27, 28 і 29 є та змінна, що ним обробляється,, при цьому відзначимо, що всі ВХІДНІ сигнали для шести блоків 24-29 є цифровими сигналами, що уможливлює уніфікацію конструкції і режимів роботи цих шести блоків На фіг 12 схематично представлені обвідні 38 і 39 гістограм, ВІДПОВІДНО, по х І у (осях декартових координат матриці 21 із КІЛЬКІСТЮ елементів 17x17, показаної на фіг 4), для значень швидкості У ділянки, що здійснює переміщення (на фіг 14 показані стовпці-елементи обвідної 38, такі як Сі Сг), х н і у н представляють х- і у-координати максимумів двох обвідних 38 і 39, ВІДПОВІДНО, в той час як Іа і І ь для осі х та Іс і Id для осі у представляють границі діапазону значущих або таких, що становлять інтерес, ШВИДКОСТеЙ, ПрИЧОМу Іа І Іс Є НИЖНІМИ фЗНИЦЯми, а Іь і Id є верхніми границями значущих ділянок гістограм Вертикальні лінії І_а і Ц абсцис Іа і Іь і горизонтальні лінії Ц і Ld ординат Іс і Id утворюють прямокутник, який обмежує позначену перехресною штриховкою область 40 значущих швидкостей (для всіх напрямів х і у), причому поблизу головної області 40 розташовані декілька мікрообластеи 41 малих швидкостей, якими можна знехтувати Таким чином, для того, щоб визначити область найбільших змін певного параметра, що відображається гістограмою, в даному конкретному випадку -швидкості V, необхідно лише визначити координати чотирьох границь Іа, Іь, Іс і Id і двох максимумів хм і ум- Блок 25 безперервно подає цю інформацію, що стосується швидкості V, на мікрошину 23 Аналогічні блоки 24, 26 і 27 безперервно подібним же чином подають інформацію, що стосується області максимальних значень для, ВІДПОВІДНО, SR, DI і СО, на мікрошину 23 Нарешті, аналогічні блоки 28 і 29 безперервно видають інформацію, що стосується, ВІДПОВІДНО, області максимальних значень х ( т ) і і у ( т ) і , у блок 36, який комбінує цю інформацію за абсцисою й ординатою, позначену, ВІДПОВІДНО, х(т)2 і у(т)2, У складений сигнал ху(т), який передається через вихід блока 36 на шину 23 Як результат, шиною 23 передається інформація, що стосується області, що характеризується максимальними значеннями SR, V, Dl, CO і ху(т), тобто х ( т ) і і х(т)2, для визначення того, чи існує ділянка, що здійснює переміщення, у межах зони спостереження, за якою спостерігають за допомогою відеокамери 13, для встановлення місцеположення цієї ділянки і для визначення швидкості і (орієнтованого) напряму переміщення На фіг 11 повний складений вихідний сигнал із шини 23 позначений ZH Згадані вище складові сигналу ZH, зокрема V і DI, тобто швидкість і оріє 36 35 59366 нтований напрям переміщення ділянки, що здійсі Bd праворуч ВІД дороги R, а також кути нахилу нює переміщення, можуть візуалізуватися в цифпроекції Рх відносно х(т), що визначаються блоровій або аналоговій формах, можуть зумовлюваком 28, і проекції Ру відносно у(т), що визначаютьти світловий сигнал і/або звуковий зумерний ся блоком 29, причому згадані кути нахилу пронусигнал, зокрема, якщо швидкість V перевищує пемеровані, наприклад, від 0 до 7 (за правилами, що вне граничне значення, а також можуть передававідрізняються від кодуФрімана) тися по кабелю, оптоволокну або радіорелейній Для того щоб забезпечити максимальну точлінії (у випадку застосувань, що передбачають ність щодо правого узбіччя Bd, тобто максимальну наявність віддалених об'єктів) у блок керування, чутливість визначення, наприклад, швидкості відтакий як блок 10а (фиг 1), розташований поблизу носно цього узбіччя, проекція Рх повинна мати кут пристрою 11, що відповідає даному винаходу, або нахилу, значення якого буде якомога ближчим до віддалений від згаданого пристрою оптимального кута нахилу Ро, яким є перпендикуляр до Bd, у випадку, показаному на фіг 15, таким Ті блоки на фіг 12, які показані над шиною 23, кутом нахилу є кут нахилу 5 Отже, максимальне визначають, обробляючи попіксельно весь кадр значення гістограми швидкості буде отримане для або обробляючи сукупності пікселів кадру, зовнішкута нахилу 5, визначеного блоком 28 (фіг 11) нє глобальне значення, що вказує, чи існує у межах зони спостереження ділянка, що здійснює відАналогічні міркування будуть застосовними до носне переміщення, і, у разі її наявності, лівого узбіччя Вд і кута нахилу проекції Ру, а, отже, визначають и місцеположення, а у разі и фактиччастини, що аналізується блоком 29 ного переміщення - визначають швидкість і орієнБлок 36, що комбінує два оптимальних знатований напрям переміщення Цю ділянку, що чення кута нахилу, видає оптимізовану інформаздійснює відносне переміщення, виявляють у цію для двох узбіч Bd І Вд площині спостереження, визначену напрямами х і На фіг 16 ілюструється застосування винаходу у, які не обов'язково є ортогональними (наприклад, для визначення оптимального кута нахилу Ро продля випадку застосування, показаного на фіг 15 і екції Рх для успішного водіння наземного транспофіг 16), причому згаданий процес здійснюють за ртного засобу Vh у континентальній Європі при допомогою блоків, які показані на фіг 12 під шиправосторонньому русі (випадок а) або у Великоною 23 британії при лівосторонньому русі (випадок Ь), і, нарешті, для успішного керування літальним апаНижче з посиланнями на фіг 12, фіг 13 і фіг 14 ратом Va для забезпечення правильної посадки наводиться докладний опис конструкції й принципосередині злітно-посадочної смуги (ЗПС) (випапів роботи блока формування й обробки гістограм, док с) такого як 25, і ВІДПОВІДНОГО блока лінійної комбінації, такого як 31 Отже, для допомоги при ВОДІННІ наземного транспортного засобу (легкового або вантажного Блок 25 (фіг 13) має секцію 25а, що формує гіавтомобіля) по дорозі або при керуванні літальним стограму, і секцію 25Ь, що формує класифікатор апаратом (літаком, космічним човником) при ПІДдля гістограми, причому ці дві секції працюють під ЛЬОТІ до ЗПС аеродрому пристрій за цим винахокеруванням програмного забезпечення, матеріалідом додатково споряджають засобом для відстезованого як частина інтегральної схеми 25с, що ження правого й лівого (Всі і Вд, ВІДПОВІДНО) узбіч визначає границі Іа, Іь, Іс, Id гістограми (фіг 11) дороги або правої й лівої сторін ЗПС і засобом для Класифікатор 25Ь, як і класифікатори інших орієнтування принаймні однієї з осей координат за блоків 24, 26, 27, 28, 29 формування й обробки змінним кутом нахилу таким чином, щоб вона загістограм (для двох останніх - за допомогою блока лишалася практично ортогональною відносно ВІД36, що комбінує х(т) і у(т)), передає інформацію зі ПОВІДНОГО узбіччя або сторони (положення Ро) своїх виходів на шину 23 і, через цю шину, на блок лінійної комбінації 31, який, ВІДПОВІДНО, паралельДо даного моменту опис винаходу зосереджуно приймає інформацію від усіх класифікаторів вався на засобі для визначення ділянки, що здійсблоків 24, 25, 26, 27, 28, 29 і, в залежності від цієї нює ефективне переміщення в практично нерухоінформації, видає або не видає контрольний сигмому оточенні, шляхом виявлення ділянки, для нал V2 у блок 25 якої DP=1 Для того щоб визначити ділянку, яка не рухається у оточенні, яке здійснює переміщення Використовуючи програмне забезпечення 25с, (наприклад, розбитий транспортний засіб або міскласифікатор 26Ь визначає різні класи (кожний з це аварії на шосе), доводиться мати справу із прояких містить однакову КІЛЬКІСТЬ значень швидкості тилежною ситуацією, коли має бути визначено для випадку, що розглядається), які визначатимуть місцеположення ділянок, в яких DP=0, на відміну обвідну, таку як 38 або 39 (фіг 12) від оточення, в якому DP=1 Очевидно, в такій ДІФіг 14 показує, для швидкості V, ПОСЛІДОВНІ ЛЯНЦІ ШВИДКІСТЬ дорівнює нулю, а поняття напряму класи Сі Сг , С п і С п вздовж осі х, а також їхню втрачає значення Тому обчислення в блоці 17а обвідну 38, які визначаються в класифікаторі 25Ь здійснюються по-іншому Фіг 15 і фіг 16 показують частину, зайняту гістограмами для х(т) і у(т), сформованими блокаПристрій за винаходом, призначений для вими 28 і 29 і скомбінованими в блоці 36 для визнакористання лише для визначення нерухомої ділянчення куга нахилу ки, може бути спрощений шляхом випущення блоків для обробки швидкостей і напрямів, зокрема, Розглянемо як приклад випадок спостереженблоків 25, 26, 31, 32, а КІЛЬКІСТЬ ВИХОДІВ блока На і ня за дорогою за допомогою відеокамери з цифвходів блока 17 може бути скорочена ровим виходом, що розташована на транспортному засобі, так само як і пристрій за цим винаходом У робочому блоці 10а пристрою за цим винаходом може бути передбачений засіб для візуаліФіг 15 показує два дорожні узбіччя, Вд ліворуч 38 37 59366 зацм гістограм і/або значень сигналів DP або CO товолокну або радіорелейній лінії на телевізійний на екрані монітора екран або екран монітора ЮЬ, а також приймається пристроєм 11, виконаним згідно з цим винахоСигнал SR, тобто затриманий цифровий віддом, вихід ZH цього пристрою підключений до еосигнал, як правило, подається на екран 10 телеблока 42, який, у ВІДПОВІДЬ на сигнали щодо половізора або монітора для візуалізацм сигналу на ження та переміщень людини Р, що приймаються екрані, розташованому в цьому ж або у віддалевід пристрою 11, керує двигуном 43 згаданої каменому МІСЦІ, водночас із повідомленням про відносри 13, щоб скеровувати оптичну вісь камери на не переміщення, так щоб можна було проконтролюдину і, зокрема, на її обличчя, в залежності від лювати характер відносного переміщення Таким и положення та швидкості і напряму и переміщенчином, необхідно подивитися на телевізійний екня, можливо -зі змінюванням параметрів масштаран або монітор 10 лише тоді, коли повідомляєтьбування, фокусної відстані, і/або з фокусуванням ся про відносне переміщення, наприклад, за докамери при переміщенні людини Р уперед і назад помогою візуального і/або звукового повідомлення Можна також керувати переміщенням одного або декількох прожекторів, направлених на людиБуде ефективним полегшити виявлення ділянну (артиста, співака) на сцені, при цьому пристрій ки з відносним переміщенням на екрані, застосоза цим винаходом утримує людину в центрі зовуючи різні кольори при візуалізацм затриманого браження шляхом змінювання положення відеоцифрового видеосигналу SR таким чином, щоб камери й регулювання напряму променя прожеккожний колір або ВІДТІНОК кольору характеризуватора, наприклад, за допомогою одного або двох ли швидкість і/або напрям руху обертових дзеркал для кожного прожектора Кожний із блоків, описаних вище з посиланнями на фіг 2, фіг 3, фіг 4, фіг 11 і фіг 13, утворений Інший приклад застосування пристрою, запроелектронною схемою відомого типу, зокрема, мікпонованого цим винаходом, показаний на фіг 18, ропроцесорами, що виконують обчислення і/або на якій зображено камеру 13 або інший пристрій порівняння, або використовують сигнали скануспостереження, вихідний відеосигнал S з якого вання, ЗП, блоками затримки, зсувовими регістрапоступає у пристрій 11, запропонований згідно з ми, блоками формування ЛІНІЙНИХ гістограм і асоцим винаходом У цьому випадку камера 13 здійсціювання цих гістограм на площині, мікрошинами нює відеоконтроль ділянки шосе з метою виявлення несподіваної зупинки транспортного засобу, Комбінування цих електронних схем в окремі зокрема, на узбіччі, або зупинки автомобіля після блоки На або 22а або у вузол 22, що складається зіткнення із блоків На і 22а, може бути здійснене шляхом використання двох дуже малих інтегральних схем Таким чином, у цьому випадку задача полягає або однієї такої схеми розміром приблизно у встановленні наявності або відсутності нерухо10x10мм у разі використання технології 0,7мкм, мого об'єкта (транспортного засобу) у оточенні, що причому вхід такого комплекту із двох інтегральпереміщується (ІНШІ транспортні засоби), тобто в них схем або єдиної інтегральної схеми з'єднуєтьлокалізації ділянки, в якій DP=0 у матриці 21 із ся з цифровим відеовиходом відеокамери або інКІЛЬКІСТЮ елементів 17x17 У нормальних умовах шого пристрою спостереження, а виходи - з одним камера 13 спостерігає транспортний потік, який або декількома пристроями, розташованими поруч дає значення DP=1, із ВІДПОВІДНИМИ значеннями або у віддаленому МІСЦІ В одному варіанті, коли у швидкості й напряму переміщення Однак при зублоці 11а використовується лише спрощений припинці транспортного засобу в зоні спостереження стрій, даний пристрій, у варіанті, якому віддається виникає об'єкт із DP=0 перевага, у формі окремої інтегральної схеми, Блок 44, що приймає сигнали ZH і SR, виявляє розміщається між згаданим цифровим виходом і ділянку, в якій DP=0 у ZH, і видає аварійний сигнал одним або декількома пристроями, розташованиNL, який, по-перше, подає звуковий і/або візуальми поруч або у віддаленому МІСЦІ ний сигнал сповіщення у пристрій 45, і, по-друге, скеровує вимикач 46, який подає відеосигнал S Розглянемо приклади (які не слід сприймати (або, радше, затриманий відеосигнал SR) на екран як такі, що обмежують обсяг винаходу) інших додаткових застосувань пристрою за цим винаходом, 10 телевізора або монітора, що дозволяє диспетзокрема, пристрою за фіг 1 і фіг 10, іншими словачеру, що отримав сигнал сповіщення, вести споми - вузлів, показаних на фіг 2 і фіг 11, які з'єднустереження за шосе у разі зупинки або зіткнення ють вздовж лінії Z-Zi транспортного засобу для вживання необхідних заходів, наприклад, в залежності від реакції водія Перше додаткове застосування, показане на транспортного засобу, що зупинився фіг 17, передбачає автоматичне кадрування людини, що переміщується по приміщенню, наприВикористовуючи цей винахід, диспетчер на клад, при проведенні відеоконференцм Автоматисвоєму робочому МІСЦІ може легко здійснювати чне кадрування виключає рухи людини, що відеоспостереження за значною КІЛЬКІСТЮ ДІЛЯНОК переміщується по приміщенню, завдяки чому підшосе або траси, на кожній з яких є камери 13 і вищується ЧІТКІСТЬ зображення людини, за якою пристрій 11, запропонований цим винаходом, приспостерігають за допомогою відеокапери з цифрочому ВИХІДНІ сигнали ZH і SR від кожного пристрою вим виходом, і, у разі ущільнення цифрового від11 передаються по кабелю, оптоволокну або раеосигналу, спрощує таке ущільнення діорелейній лінії на один диспетчерський пункт, де знаходиться один блок 44, і спостерігачеві необНа фіг 17 зображена відеокамера 13 згаданого хідно дивитись на екран 10 лише якщо аварійний вище типу, яка спостерігає за людиною Р, яка мосигнал повідомляє про інцидент або аварію, одноже рухатись по приміщенню Цифровий відеосигчасне виникнення інцидентів або аварій на декільнал S із відеокамери передається по кабелю, оп 40 39 59366 кох ділянках шосе малоймовірна Фіг 22 показує засіб для обробки обмеженої КІЛЬКОСТІ (р) бітів, що представляють константу СО, Зокрема, на вході блока 44 може бути передколи необхідно врахувати більший діапазон знабачений обертовий комутатор (не показаний), який чень швидкості переміщення послідовно й циклічно спрямовує сигнали ZH (і SR) із різних вузлів 13-11, розміщених уздовж шосе, на Для цієї мети буде використана діаграма Малчастину блока 44, що видає сигнал NL ла (дивись статтю "A theory for multiresolution signal decomposition", S Mallat, IEEE Transactions on PatЗа допомогою цієї саме системи можна виявtern Analysis and Machine Intelligence, липень ляти не тільки зупинки транспортних засобів або 1989p , crop 674-693), передбачає послідовне роззіткнення, що призводять до затримки руху, але ділення повного відеозображення на ПОСЛІДОВНІ також і зниження швидкості руху потоку транспорполовини, позначені 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 При цьому тних засобів (у випадку надто повільного руху), досягається ущільнення, що дозволяє обробляти коли D=l, і навпаки, різке збільшення швидкості у лише ділянки зображення Таким чином, при р=4, зоні спостереження, за якою спостерігають, що Р тобто 2 =16, можна визначити швидкість у межах свідчить про перевищення допустимої швидкості більш широкого діапазону руху Нарешті, на фіг 19 показане ще одне застосуЯкщо спочатку, в межах повного зображення, вання винаходу - взаємодія людина-машина за пристрій, запропонований згідно з цим винаходом, допомогою рухів руки М або, в окремому випадку, визначить, що швидкість об'єкта (у широкому знапальців DG у зоні SF, розбитій на прямокутники ченні даного терміну), що здійснює переміщення, системою координат Сх і Су перевищує максимальну швидкість, якій відповідає константа 2Р=16, то буде необхідно лише розгляВідеокамера 13 із цифровим виходом, підклюдати ділянки 1, 2, 3, 4, зображення, за яким спочена до пристрою 11, запропонованого згідно з стерігають, доти, доки об'єкт, що здійснює переміцим винаходом, як показано на фіг 1, може бути щення, не перевищить максимальну швидкість для використана для виявлення руху руки М і пальців ВІДПОВІДНОГО часткового зображення, після ущільDG для керування комп'ютером (наприклад, подібнення но до "миші") або якимись функціями машини Наприклад, вузол 13-11 може бути використаний глуДля використання композиції Малла за допохонімою людиною, що використовує стандартну могою веивлетів необхідно лише додати блок 13А мову глухонімих, побудовану на рухах рук, для (показаний на фіг 22) у схему на фіг 1, щоб здійсвведення алфавітно-цифрових даних, а отже, - і нювати згадане ущільнення відеосигаалу Напритексту, у комп'ютер, без застосування звичайної клад, цей блок може являти собою "Економічний клавіатури, при цьому цю операцію, звісно ж, може багатоформатний відеокодек DV 601", що виготовиконувати також і людина, що може говорити і вляється американською компанією "ANALOG DEопанувала мову глухонімих, що уможливлює ввеVICES", опис якого наведено у документі "ADV 601 дення тексту в комп'ютер без застосування звиPreliminary Data Sheet", опублікованому цією комчайної клавіатури Така система не є чутливою до панією у СІЧНІ 1996р На фіг 2 показаний необов'язмін із плином часу і не вимагає точного повідомзовий блок ущільнення такого типу 13а лення про початок і кінець жесту Нарешті, на фіг 2 і фіг 3 показана КІЛЬКІСТЬ бітів (1,3 (якщо р=3), 8, 15), що передаються по тим чи На фіг 20 і фіг 21 схематично зображене заіншим мікрошинам, що дозволяє судити про екостосування винаходу для контролю за водієм авномію розмірів для різних функціональних блоків, томобіля, що передбачає генерування повідомоскільки вони обробляють обмежену КІЛЬКІСТЬ бітів лення при засинанні водія У цьому випадку відеокамеру 13 закріплюють Цілком зрозуміло, що цей винахід дозволяє на кузові всередині транспортного засобу, напривиявляти відносне переміщення у межах зони споклад, над дзеркалом заднього виду, звідки вона стереження, за якою спостерігають за допомогою може спостерігати за водієм оптоелектронного пристрою, такого як відеокамера, яка передає сцену, за якою спостерігають, у Перша операція включає кадрування водія, формі цифрового відеосигналу, що складається з аналогічно тому, як це здійснювалося у випадку ПОСЛІДОВНОСТІ кадрів, які, в свою чергу, складаютьзастосування за фіг 17 Фіг 20 схематично показує ся з ПОСЛІДОВНОСТІ рядків, утворених послідовносзображення 1С водія на відеоекрані Спочатку тями пікселів, причому цей цифровий сигнал анаусуваються непотрібні права і ліва ділянки (що лізується для виявлення ділянки, що здійснює показано горизонтальною поперечною штриховвідносне переміщення, з визначенням швидкості і кою цих ділянок зображення), завдяки чому зона (орієнтованого) напряму переміщення, якщо діляобробки обмежується центральною частиною зонка здійснює ефективне переміщення відносно браження між згаданими двома ділянками практично нерухомого оточення Далі, у межах цієї центральної ділянки достатньо здійснювати моніторинг незаштрихованої діУраховуючи, що пристрій за винаходом визналянки АА фіг 21, що кадрує голову чає орієнтований напрям і швидкість переміщення об'єкта (у найширшому значенні цього терміну), з Відносними переміщеннями, що виявляються ним може застосовуватися засіб для використання пристроєм, запропонованим згідно з цим винахозгаданих двох параметрів для визначення очікувадом, є моргання очей водія (які відображаються ного положення об'єкта в заданий момент часу і вертикальними переміщеннями на ДІЛЯНЦІ АА), для випереджаючої орієнтації відеокамери 13 у швидкість моргання у процесі засинання змінюєтьнапрямі цього очікуваного положення ся Якщо швидкість моргання очей водія знижується нижче певного порогового значення, подається Зазначимо, що для одержання результатів, які зумерний сигнал і водій прокидається отримують за допомогою пристрою, запропонова 42 41 59366 ного згідно з цим винаходом, нема потреби жорстваріанті, якому віддається перевага, декілька прико фіксувати камеру, тобто и і цей пристрій, який строїв за цим винаходом, з'єднаних один з одним використовують у парі з камерою, можна розмішуабо, у варіанті, якому віддається перевага, декільвати на наземному, повітряному або морському кома камескопами або відеокамерами з цифровим транспортному засобі (наприклад, для здійснення відеовиходом, розташованим усередині приміспособу, проілюстрованого на фіг 16) щення, з утворенням "розумної кімнати", в якій така система може виявляти й локалізувати приПісля дуже нетривалого початкового періоду сутність і переміщення однієї людини або декільчасу, тривалістю N (порядку 10 ВІДПОВІДНИХ ПОСЛІкох людей, що знаходяться в ній, аналізуючи це ДОВНИХ кадрів), пристрій, запропонований згідно з переміщення з метою забезпечення безпеки або цим винаходом, визначає параметри відносного ідентифікації і/або надання допомоги у виконанні переміщення негайно після кінця кожного кадру, з певних дій, а також може використовуватися для яким здійснюють часову й просторову обробку, з спостереження за дітьми в сусідній кімнаті або за огляду на рекурсивність обчислень, передбачених клієнтами супермаркету цим винаходом Вище були описані один із варіантів виконання Було зроблене припущення, що використовупристрою за цим винаходом, яким віддається певаний видеосигнал включає пари послідовних черевага, і декілька його застосувань Очевидно, що резрядкових кадрів, зокрема, при розгляді МІСТКОСцей варіант виконання і згадані застосування наТІ ЗП16, оскільки в пристрої за цим винаходом ведені як приклади, що не мають розглядатися як здійснюється попарна обробка кадрів Проте можтакі, що мають обмежувальний характер, фахівна використовувати лише один кадр із двох (нацям будуть очевидні численні варіанти виконання приклад, непарний), що дозволяє зменшити МІСТй застосування, що не виходять за обсяг предмета КІСТЬ ЗП, але водночас зумовлює зниження винаходу, визначеного у формулі винаходу швидкості отримання необхідної інформації приблизно ВДВІЧІ Можна також використовувати відНаприклад, можна втілити способи, які викоеокамеру або інший пристрій спостереження, в ристовують сигнали, інакші від сигналів на виходах яких у цифровому виході застосовується один блока 11 із фіг 2, показаних на фіг 11, не виходячи кадр на зображення при цьому за обсяг предмета винаходу, визначеного у формулі винаходу У деяких випадках застосування, разом із пристроєм за цим винаходом можуть використовуваЩо стосується застосування пристрою за витися спеціальні датчики, наприклад, один або денаходом, то воно ні якою мірою не обмежено тими кілька датчиків прискорення, для обробки варіантами застосування, розкритими вище як додаткових параметрів переміщення приклади Так, схема, аналогічна наведеній на фіг 17, може бути безпосередньо з'єднана з камеОчевидно, що винахід не обмежується описаскопом або відеокамерою для зниження її чутлиними конкретними варіантами виконання й спосовості до переміщень, зумовлених випадковими бами застосування, але охоплює всі варіанти й рухами користувача модифікації, що увійшли як частина загального визначення винаходу Можна також використовувати один або, що у 43 44 59366 TRi її 17 FIG 1 —г 46 18 — і S(P1) DP HP BL I I CO DP,CO YO (117) -0,0 Yl SL • (46) 'A SC M3 TRi HP d i6,i5 -\ 19 ГІ6 p • b a b YI5 (12) p a Y16 \ (И) F [ SC Ш VL FIG. 4 DI CO 47 48 59366 (PI ijtl ) тм ТМг Plxyfe TR3 FIG. 5 FIG. 6 FIG.? +1 0 0 +1 0 0 0 -1 - M3 M9 49 50 59366 \ / \ \ FG 8 I DP. U HG.9 51 52 59366 22a 11 22 SR ZH S(PI) YL PL CO 53 54 59366 х М Ш х ПС, 12 FIG. 13 25а 55 59366 FIG. 15 56 57 58 59366 FIG. 18 Су Ш і. J..LU [ L11 і І І! І М 1 І І П И fI F I G . 19 АА FIG.20 MG-21 13A FIG.22 Комп'ютерна верстка М Мацело Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна