Novo equipamento eletrônico, portátil, alimentado preferencialmente por bateria, utilizado para medir a variação entre pontos de maior contraste em um trecho de uma linha do sinal de vídeo que compõe a imagem na tela, o qual permite medir ou detectar o movimento de um objeto, cuja imagem em vídeo apresente bordas em contraste, como, por exemplo, medir o comprimento ou o tamanho de células durante sua contração em estudos fisiológicos.BR0300834 (A)G06T7/20G06T7/20BR20030300834G06T7/20G06T7/2

Bassani Jose Wilson Magalhaes

Godoy Carlos Marcelo Gurjao De

Portuguese

Repositorio da Producao Cientifica e Intelectual da Unicamp

"DETECTOR ANALÓGICO DE BORDA DE IMAGEM EM VÍDEO"
Trata o presente relatório da descrição detalhada acompanhada
de desenhos elucidativos de um novo equipamento eletrônico, portátil, utilizado
para medir a variação entre pontos de maior contraste em um trecho de uma
5 linha do sinal de vídeo que compõe a imagem na tela, o qual permite medir ou
detectar o movimento de um objeto, cuja imagem em vídeo apresente bordas
em contraste, como, por exemplo, medir o comprimento ou o tamanho de
células durante sua contração em estudos fisiológicos.
Atualmente, excluindo o equipamento aqui descrito, o único
10 instrumento, ou equipamento, conhecido e já desenvolvido para este fim é
baseado em circuitos digitais e denomina-se "vídeo edge detector" (Crescent
Electronics, Sandy, UT, USA). Contudo, além deste instrumento não estar
disponível no mercado nacional, o mesmo não é portátil de fácil transpo rte e
utilização, e não é alimentado por uma bateria, e seus circuitos eletrônicos
15 digitais são mais complexos que o analógico e muitos de seus componentes
importados são de difícil aquisição no mercado nacional.
A seguir faz-se referência às figuras que acompanham este
relatório descritivo, para melhor ilustração e entendimento do mesmo, onde se
vê:
20 A Figura 1 mostra um esquema da vista em perspectiva frontal do
equipamento detector analógico de borda de imagem em vídeo, objeto da
presente patente.
A Figura 2 mostra um esquema da vista em perspectiva posterior
do equipamento, objeto da presente patente.
A Figura 3 mostra o esquema do diagrama de blocos do circuito e
funcionamento do equipamento, objeto da presente patente.
As Figuras 4 a 8 mostram os esquemas eletro/eletrônicos de uma
possível forma de realização do diagrama de blocos do equipamento, objeto da
5 presente patente; onde 4 é o circuito de seleção de linha controle de posição e
largura das janelas; 5 é o circuito integrador de canal 1; 6 é o circuito
amplificador diferencial e somador de vídeo; 7 é o circuito integrador de canal
2; e 8 é o circuito de detecção de borda do canal 1 e 2.
O princípio básico de funcionamento do detector analógico de
10 borda de imagem em vídeo consiste na detecção do ponto de maior contraste
em um trecho de uma linha do sinal de vídeo que compõe a imagem na tela.
Para isto, o equipamento efetua três operações: 1 - discriminação de uma linha
do sinal de vídeo, 2 - detecção do contraste em trechos delimitados desta
linha, 3 - geração do sinal de tensão proporcional à posição (na linha) do
15 contraste detectado. O que basicamente difere este instrumento de outro
similar é a maneira pela qual os circuitos eletrônicos efetuam estas operações.
O invento aqui descrito é portátil e possui alimentação por bateria,
com opção para ser alimentado também por corrente alternada, apresentando
as seguintes características principais de funcionamento: permitir a seleção da
20 linha na qual se deseja detectar a borda, permitir o posicionamento de duas
"janelas de leitura", na linha de borda selecionada no vídeo, de modo a
selecionar simultaneamente duas bordas para detecção, designadas como
posição 1 (um) e/ou posição 2 (dois), permitir o ajuste de limiar de detecção
para geração de ponto luminoso (dot) da borda, e permitir a seleção de bordas
25 que vão de preto para branco ou branco para preto.
O equipamento, detector analógico de borda de imagem em
vídeo, objeto da presente patente, funciona transformando um sinal de entrada
que é um sinal de vídeo composto, podendo ser em preto e branco ou colorido,
proveniente da câmera de vídeo ou do vídeo cassete, em um sinal de vídeo
5 composto, podendo ser um preto e branco ou colorido, da entrada somado a
sinais geradores das "janelas de leitura" e "dots", ou em dois sinais de tensão
proporcionais às posições dos "dots" (posição 1 e 2) em relação a margem
esquerda do vídeo, ou ainda em um sinal de tensão diferencial (posiçãol -
posição2, ou seja, distância entre os "dots'). Onde se aplica, na entrada do
lo equipamento, um sinal de vídeo (preto e branco ou colorido), e liga-se na saída
preferivelmente um monitor de vídeo preto e branco, para melhor visualização
das bordas, janelas e "dots".
A alimentação do equipamento, objeto da presente patente, como
já foi dito antes é feita através de bateria, podendo ser por duas baterias de 9
15 V, e ainda tendo a possibilidade de possuir alimentação por via rede elétrica
(127V, 60Hz), desta forma tornando o equipamento, com facilidade de
transporte e utilização em lugares diversos.
Todo o circuito é baseado em amplificadores operacionais do tipo
LF, TL e LM, osciladores monoestáveis, um flip-flop e portas lógicas,
20 facilmente encontrados no mercado nacional.
Os amplificadores operacionais foram utilizados para implementar
os circuitos somadores, integradores, "sample and hold", "buffers" e filtros
ativos mencionados neste relatório descritivo. Os outros componentes foram
utilizados para implementar lógicas seqüenciais para geração de sinais de
25	 controle.
4/8
O funcionamento interno do circuito e do equipamento na
descriminação de uma linha de sinal de vídeo se dá da seguinte forma:
O sinal de vídeo (SV) proveniente de uma câmara de vídeo (ou
vídeo cassete) é aplicado ao circuito de "seleção de linha" que gera um pulso
5 quadrado (IL) o qual, por sua vez, indica o início de uma linha da imagem.
Neste circuito, o SV passa por um filtro passa baixas ativo (Butterwo rth de 22
ordem) cuja saída fornece somente o sinal de sincronismo de início de quadro
do SV. O sincronismo de quadro, que é essencialmente uma seqüência de
pulsos retangulares, é utilizado para disparar outro pulso retangular com
io duração ajustável pelo operador no painel de controle, em um oscilador
monoestável. Devido a seu sincronismo com o início do quadro, a borda de
descida deste pulso se dá sempre durante a ocorrência do sinal de uma das
linhas que compõe a imagem de vídeo na tela. Esta borda de descida, aplicada
a um circuito lógico (baseado em po rtas "OU" e "E" o qual, por sua vez, usa o
15 SV como uma das entradas), habilita o disparo de um oscilador monoestável
pela borda positiva do pulso que inicia a próxima linha da imagem. Deste
modo, este oscilador monoestável gera um pulso retangular (IL) que indica o
início da próxima linha da imagem. Tendo em vista que este processo esta
sincronizado com o início do quadro, se a duração do pulso deste último
20 monoestável não for mudada, o IL será referente sempre ao início da mesma
linha da imagem na tela.
Uma vez gerado o IL, este é utilizado para disparar um par de
circuitos para "ajuste de posição e largura da janela". Foram implementados
dois circuitos, sendo um para cada janela. Quando acionado, um desses
25 circuitos dispara um oscilador monoestável em cascata com outro oscilador
Uw
monoestável. O primeiro monoestável irá ajustar a posição da janela na linha.
O monoestável em cascata produz os pulsos quadrados (111 ou LJ2
ajustáveis) que, somados ao SV, definem as larguras das "janelas de leitura" 1
ou 2 na linha selecionada por IL. Os pulsos 111 e LJ2 são somados ao SV e
5 aparecem sobre a linha selecionada, como um traço horizontal que brilha na
tela. O pulso 111 habilita um circuito comparador (detector de contraste) que
efetua a comparação de um sinal DC (ajustável pelo operador no painel de
controle) com o SV. Pulsos retangulares (DOTI) são disparados em um
oscilador monoestável toda vez que o SV fica maior que o sinal DC. Este
to mesmo circuito foi implementado para o pulso LJ2, gerando o DOT2. Assim,
ajustando-se apropriadamente os níveis dos sinais DC, os pulsos DOTI e
DOT2 representam os pontos de maior contraste do SV dentro das "janelas"
definidas por 111 LJ2. Os pulsos DOTI e DOT2 são somados ao SV e
aparecem na tela como pontos ainda mais brilhantes que o traço horizontal
15 gerado por 111 ou LJ2.
O sinal IL também é utilizado para disparar um par de circuitos
"integradores" que geram, cada um deles, uma rampa de tensão que atinge
seu máximo no final de uma linha da imagem. Estes circuitos são desabilitados
pelos sinais DOTI ou DOT2, sendo que o último valor de tensão da rampa (V1
20 ou V2) fica armazenado em um circuito de "sample and hold". Para cada janela
temos um circuito integrador com seu respectivo "sample and hold". A tensão
apresentada em cada circuito de "sample and hold" (V1 ou V2) é proporcional,
portanto, à posição do DOTI (ou DOT2) em relação ao início da linha (IL).
Circuitos somadores foram utilizados para fazer a operação V1-V2. Para isto, a
25 tensão V2 passa por um amplificador inversor antes de ser somada a V1. As
ti/t3
tensões V1, V2 e V1-V2 passam por um "buffer" antes de serem
disponibilizadas em saídas (conectores BNC) na caixa de contenção do
circuito.
O funcionamento do circuito ocorre da seguinte maneira de
s acordo com o diagrama de blocos mostrado na figura 3: o sinal de vídeo,
proveniente de uma câmara de vídeo ou vídeo cassete, é aplicado ao bloco
selecionador de linha, que gera um pulso digital (IL) indicando o início de uma
linha. Este pulso é utilizado no acionamento de dois blocos, a seguir:
- O ajuste de posição e tamanho da janela que, quando
10	 acionado, produz dois pulsos digitais (LJ1 e LJ2). Estes pulsos definem a
largura das janelas de leitura 1 e 2 na linha indicada por IL.
- E o integrador que utiliza IL para iniciar um sinal em rampa
que indica a posição dos dois "dots" em relação ao início da linha.
Os pulsos LJ1 e LJ2 são utilizados para acionar dois blocos, a
15	 seguir:
- O bloco detector de limiar que efetua a detecção da borda do
sinal de vídeo dentro das janelas definidas por LJ1 E LJ2, produzindo os
pulsos digitais DOTI e DOT2.
- E o bloco somador, que adiciona as janelas LJ1 e LJ2 ao sinal
20	 de vídeo.
O equipamento, detector analógico de borda de imagem em
vídeo, objeto da presente patente, possui: um controle de posição de linha, que
permite a seleção da posição das janelas de leitura em uma linha do monitor
de vídeo; controles de operação dos canais 1, 2 e diferencial; potenciômetros
25 de: posição dos canais 1 e 2, que determinam a posição das janelas de leitura
1 e 2 dentro da linha selecionada do monitor de vídeo; largura dos canais 1 e
2, que determinam a largura das janelas de leitura 1 e 2; limiar dos canais 1 e
2, que determinam a intensidade do contraste, ou borda, a ser detectado pelo
instrumento, dentro das janelas de leitura; offset dos canais 1, 2 e diferencial,
5 que permite o ajuste de offset do sinal de tensão presente nas saídas 1, 2 e
diferencial.
O equipamento possui uma Chave de Borda, de forma que com a
chave Borda na posição indicada preferencialmente por Branco, ou outra cor
em destaque, posicionar a janela de leitura 1, correspondente ao canal 1, em
lo um contraste branco/preto (borda branca) qualquer da imagem e variar o
Limiarl até que Doti acompanhe o movimento da borda. O mesmo
procedimento deve ser efetuado para o canal 2. Com a chave Borda na
posição indicada preferencialmente por preto, ou outra cor em destaque,
posicionar a janela de leitura 1, referente ao canal 1, em um contraste
15 preto/branco (borda preta) qualquer da imagem e variar Limiarl até que Doti
acompanhe o movimento da borda. O mesmo procedimento deve ser efetuado
para o canal 2.
Possui também outras chaves como: Chave Offset dos canais 1,
2 e diferencial: habilita ou não o ajuste de offset das saídas 1, 2 e diferencial;
20 Chave de inversão dos canais 1, 2 e diferencial, que permite a inversão da
polaridade do sinal presente nas saídas 1, 2 e diferencial.
Os Conectores de saída, são apresentados em duas saídas,
sendo a Saída 1 e Saída 2, que correspondem às saídas dos canais 1 e 2.
Estes conectores apresentam sinal de tensão proporcional à posição dos "dots"
25 no monitor de vídeo, respectivamente. A tensão máxima destas saídas é 5 v. A
relação entre a tensão da saída e a posição do "dot" é 0,35 V/14im, na
imagem obtida de um microscópio com aumento de 400 vezes. O conector de
saída diferencial apresenta sinal de tensão correspondente à diferença das
tensões de saída dos canais 1 e 2.
5 Para a conexão com o vídeo são apresentados dois Conectores
de vídeo, um conector de Entrada, que permite acoplar ao instrumento
qualquer de fonte de sinal de vídeo em preto e branco ou colorido; e um
conector de Saída, que apresenta o sinal de vídeo acoplado à entrada somado
aos sinais correspondentes às janelas e "dots", gerados pelo instrumento. Este
to sinal deve ser aplicado a monitores de vídeo com impedância de entrada igual
a 75 O.
Assim, pelas características de funcionamento e aplicação acima
descritas, podemos notar claramente que o "DETECTOR ANALÓGICO DE
BORDA DE IMAGEM EM VÍDEO", trata-se de um objeto novo para o Estado
15 da Técnica, reunindo condições para merecer o Privilégio de Patente de
Invenção.
1 I:3
REIVINDICAÇÕES
1 - "DETECTOR ANALÓGICO DE BORDA DE IMAGEM EM
VÍDEO", equipamento eletrônico, portátil, alimentando preferencialmente por
bateria, caracterizado por ser composto de circuitos eletrônicos que medem a
5 variação entre pontos de maior contraste em um trecho de uma linha do sinal
de vídeo que compõe a imagem na tela, medindo ou detectando o movimento
de um objeto, cuja imagem em vídeo apresente bordas em contraste, através
de três operações principais, sendo: 1 - discriminação de uma linha do sinal de
vídeo, 2 - detecção do contraste em trechos delimitados desta linha, 3 -
lo geração do sinal de tensão proporcional à posição, na linha, do contraste
detectado; transformando um sinal de entrada que é um sinal de vídeo
composto, podendo ser em preto e branco ou colorido, proveniente da camera
de vídeo ou do vídeo cassete, em um sinal de vídeo composto, podendo ser
um preto e branco ou colorido, da entrada somado a sinais geradores das
15 "janelas de leitura" e "dots", ou em dois sinais de tensão proporcionais às
posições dos "dots" , posição 1 e 2, em relação a margem esquerda do vídeo,
ou ainda em um sinal de tensão diferencial, posiçãol - posição2, ou, distância
entre os "dots); onde, na entrada do equipamento se aplica, um sinal de vídeo,
preto e branco ou colorido, e liga-se na saída preferivelmente um monitor de
20 vídeo preto e branco, para melhor visualização das bordas, janelas e "dots".
2 - "DETECTOR ANALÓGICO DE BORDA DE IMAGEM EM
VÍDEO", equipamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por
permitir a seleção da linha na qual se deseja detectar a borda, permitir o
posicionamento de duas "janelas de leitura", na linha de borda selecionada no
25 vídeo, de modo a selecionar simultaneamente duas bordas para detecção,
2/3
designadas como posição 1 (um) e/ou posição 2 (dois), permitir o ajuste de
limiar de detecção para geração de ponto luminoso (dot) da borda, e permitir a
seleção de bordas que vão de preto para branco ou branco para preto.
3 - "DETECTOR ANALÓGICO DE BORDA DE IMAGEM EM
5 VÍDEO", equipamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo
sinal de vídeo, proveniente de uma câmara de vídeo ou vídeo cassete, ser
aplicado ao bloco selecionador de linha, que gera um pulso digital (IL)
indicando o início de uma linha, onde este pulso é utilizado no acionamento de
dois blocos:um de ajuste de posição e tamanho da janela, que produz dois
io pulsos digitais (LJ1 e LJ2), que definem a largura das janelas de leitura 1 e 2
na linha indicada por IL, e outro integrador que utiliza IL para iniciar um sinal
em rampa que indica a posição dos dois "dots" em relação ao início da linha;
onde os pulsos 111 e LJ2 são utilizados para acionar dois blocos: um bloco
detector de limiar que efetua a detecção da borda do sinal de vídeo dentro das
is janelas definidas por LJ1 E LJ2, produzindo os pulsos digitais DOT1 e DOT2, e
outro bloco somador, que adiciona as janelas 111 e LJ2 ao sinal de vídeo.
4 - "DETECTOR ANALÓGICO DE BORDA DE IMAGEM EM
VÍDEO", equipamento de acordo com a reivindicação 1, 2 e 3, caracterizado
por possuir pelo menos: um Controle de posição de linha, que permite a
20 seleção da posição das janelas de leitura em uma linha do monitor de vídeo;
Controles de operação dos canais 1, 2 e diferencial; Potenciômetros: de
Posição dos canais 1 e 2, que determinam a posição das janelas de leitura 1 e
2 dentro da linha selecionada do monitor de vídeo; de Largura dos canais 1 e
2, que determinam a largura das janelas de leitura 1 e 2; de Limiar dos canais
25	 1 e 2:, que determinam a intensidade do contraste, ou borda, a ser detectado
3is
pelo instrumento, dentro das janelas de leitura; de Offset dos canais 1, 2 e
diferencial, que permite o ajuste de offset do sinal de tensão presente nas
saídas 1, 2 e diferencial; e chaves de Borda de posicionamento das janelas
correspondentes a cada canal.
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FIG. 1
FIG. 2
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SINAL
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DETECTOR
DE
BORDA
(Preta ou Branca)
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SAIDA 1Pl	 P2 o
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►
SAIDA
D1^'ERENCIAL
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FIG. 3
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SELECIONADOR
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LINHA
IL
SOMADOR
POSIÇÃO & TAMANHO
DA
JANELA NA LINHA
FIG. 4
4
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FIG. 5
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FIG. 7
FIG. 8
1/1
RESUMO
"DETECTOR ANALÓGICO DE BORDA DE IMAGEM EM VÍDEO".
Novo equipamento eletrônico, portátil, alimentado preferencialmente por
bateria, utilizado para medir a variação entre pontos de maior contraste em um
5 trecho de uma linha do sinal de vídeo que compõe a imagem na tela, o qual
permite medir ou detectar o movimento de um objeto, cuja imagem em vídeo
apresente bordas em contraste, como, por exemplo, medir o comprimento ou o
tamanho de células durante sua contração em estudos fisiológicos.


Detector Analógico De Borda De Imagem Em Video

http://repositorio.unicamp.br/jspui/bitstream/REPOSIP/84446/1/pat_BR0300834.pdf

Detector Analógico De Borda De Imagem Em Video

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