Устройство для распознавания изображений

(57) Изобретавтоматики ии может быть ВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАН ластиники тс ие отн ое объе- ований числительнои вано для распо Цель изобреасса распознаустройство, разования изоб рой регистры,польз ажений. ение кл зобр асши навания тения -шаков ии во ССС1979.СССР1984 ок прео йи вт дания пороуля разности, й дешифраток памяти и лок з еления мо ый и втор кации, блсумматор ок элеменлого-цифро з.п. ф-лы,введетипа, б акапливающе ов И, комму тор и атели вые преобразо9 ил,ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-производственндинение космических исследАН АЗССР(56) Авторское свидетельстУ 643918, кл. С 06 К 9/00,Авторское свидетельствоР 1078446, кл. С 06 К 9/00 ваемых изображ содержащее бл ражений, перв блок сравнени гов, блок выд счетчик, перв ры, блок инди блок управлен13396 О 1 оес У 7 л ю .Ю ПЮ Уй. РаслоюИаеюот оооаг Хю еюолж, о аюн. Ыро Юагх б, Я ар оф. Рыла асов. оуро Оагмосс бай о=Х/А х Ьфгх юх Й Йых хй Риг. Составитель Т НичипоровТехред Б.Кадар ктор А. Ворон 4225/4 1 ТиражВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и113035, Москва, Ж, Р 72 писное а омитет ткрыти б д, 4 г шская Ужгород, ул, Проектная,роиэводстненно-полиграфиче предприятие хй 7 бУА 3 реси еарионих споэио 6 оеныо оор д- ь,я Корректор Г 1. Демчи45 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для распозФнавания промышленных изделий робос,тами при автоматизации техническихопераций.Целью изобретения является расширение. класса распознаваемых изображений,о10На фиг. 1 и 2 представлена блоксхема устройства для распознаванияизображений; на фиг. 3 - структурнаясхема блока преобразования изображений; на фиг. 4 - структурная схема 15блока формирования признаков; нафиг. 5 - блок-схема блока управления;на фиг, 6 - вариант реализации блокапамяти; на фиг, 7 - вариант реализации блока центрирования; на Фиг, 8и 9 - временная диаграмма работыустройства.Устройство для распознавания изображений (фиг, 1 и 2) содержит блок 1преобразования изображений, блок 2 25формирования признаков, блок 3 классификации, блок 4 управления, блок 5памяти, счетчик 6, первый дешифратор 7, блок 8 элементов И, второйдешифратор 9 и блок 10 индикации,Информационный выход блока 1 преобразования изображений подключен квходу блока 2 Формирования признаков,выходы которого подключены к первымвходам блока 3 классификации, выход35которого подключен к первому входублока 4 управления, первый выходкоторого подключен к входу счетчика6, второй .выход - к управляющему входу блока 8 элементов И, первые выходы счетчика 6 подключены к первымвходам блока 5 памяти, выходы которого подключены к второму входу блока3 классификацииПервые выходы счетчика 6 подключены также к входамдешифратора 7 и к третьим входамблока 3 классификации Выход дешифратора 7 подключен к четвертому входу блока 3 классификации, Вторыевыходы счетчика 6 подключены к вто 50рым входам блока 5 памяти и входамблока 8 элементов И, выходы которогочерез дешифратор 9 поцключены к блоку 10 индикации, а третьи выходы блока 4 управления подключены к однои 55менным входам блока 5 памяти, управляющий выход блока 1 преобразованияизображений подключен к второму входу блока 4 управления,Блок 3 классификации (фиг, 1) содержит АЦП 11, входы которых являютсяпервыми входами блока 3 классификации, а выходы подключены к первымвходам коммутатора 12, выходы которого подключены к входам регистра13 памяти, регистр 14 памяти, блок 15выделения модуля разности и сумматор 16 накапливающего типа, подключенный к входам блока 17 сравнения,к другим входам которого подключенывыходы блока 18 задания порогов,а выход блока 17 сравнения являетсявыходом блока 3 классификации, вторые входы которого через регистр 14памяти подключены к другим входамблока 15, а вторые входы коммутатора 12 и входы сумматора 16 являютсясоответственно третьим и четвертымвходами блока 3 классификации,Блок 1 преобразования изображений (фиг. 3) содержит блок 19 сканирования, блок 20 центрирования иключ 21, разрешающий вход которогоподключен к первому выходу блока 20центрирования, вторые и третьи выходы которого механически связаны Хи У с блоком 19 сканирования, информационный выход которого подключенк информационному входу блока 20центрирования, к управляющему входукоторого подключен управляющий выходблока 19 сканирования, информационныйвыход которого через ключ 21 подключен к выходу блока 1 преобразованияизображений, к второму выходу которого подключен первый выход блока 20центрирования.Блок 19 сканирования (фиг. 3) содержит блок 22 вращения и фотоэлектрический преобразователь 23, выходкоторого является информационнымвыходом блока 19 сканирования, фотопреобразователь 23 оптически связанс блоком 22 вращения,Блок 22 вращения выполнен, например, на основе призмы Дове 24, служащей для вращения изображения, идатчика 25 для определения периодавращения, выход которого являетсяуправляющим выходом блока 22 вращения и управляющим выходом блока 19сканирования,Блок 2 формирования признаков(фиг, 4) содержит фильтры 26, блок27 выделения максимума и делители 28,информационные входы которых подключены к выходам фильтров 26, обьеди50 3 1339ненные входы которых являются входомблока 2 формирования признаков, выходами которого являются выходы делителей 28, управляющие входы которыхобъединены и подключены к выходу5блока 27 выделения максимума, входыкоторого подключены к выходам фильтров 26,Блок 4 управления (фиг, 5) содержит последовательно соединенные генератор 29 импульсов, элемент И 30,делитель 31 частоты, дешифратор 32,второй вход которого, объединенный:с вторым выходом делителя 31 частоты, 15является первым выходом блока управления, первый вход которого подключен к тактовому входу триггера 33,установочный вход которого подключенк второму входу блока 4 управления,второй выход которого подключен кинверсному выходу триггера 33, прямойвыход которого подключен к второмувходу логического элемента И 30,инФормационный вход триггера 33 подключен к шине логического "0", выходыдешифратора 32 являются третьимивыходами блока 4 управления.Блок 5 памяти (фиг. 6) содержитшесть триггеров 34-39, три элементаИ 40-42 и узел 43 памяти, выходы которого через элемент И 42 подключены квыходу блока 5, к адресным входамузла 43 через элементы И 40 и 41подключены соответственно первые ивторые входы блока 5, третьи входыкоторого подключены к установочными сбросовым входам триггеров 34-39,выходы триггеров 34-37 подключены куправляющим входам узла 43, выходтриггера 38 подключен к стробирующим входам элементов И 40 и 41, выходтриггера 39 подключен к стробирующему входу элемента И 42.Блок 20 центрирования (Фиг. 7)изображения содержит последовательносоединенные коммутатор 44, арифметический узел 45, ключи 46 и формирователь 47 команд управления, синхронизатор 48 и элемент И 49, двавыхода синхронизатора через элементИ 49 подключены к управляющему входукоммутатора 44, второй выход синхронизатора подключен также к управляющему входу ключа 46, а третий выходсинхронизатора подключен к синхронизирующему входу арифметическогоузла 45, первый выход формирователя47 команд управления является ин 601 4формационным выходом блока 20, вторыеи третьи выходы которого подключенык одноименным выходам формирователя47 и являются выходами для сдвигаблока 19 сканирования по Х и У, входкоммутатора 44 является информационным входом блока, а вход синхронизатора 48 является управляющим входомблока.На фиг, 8, позициями 50-73 обозначены сигналы, формируемые устройством.Фотоэлектрический преобразователь23 служит для преобразования оптического изображения в электрическийсигнал.Фильтры 26, служащие для выделениягармонических составляющих дискретного спектра электрического аналогаизображения, настраиваются на частоты, кратные частоте вращения блока 22вращения изображения - и, 2 ь,по,Блок 27 выделения максимума, служащий для выделения максимальнойамплитуды из совокупности гармонических составляющих, может быть выполнен, например, по известной схемеамплитудного детектора, выбирающейиз М входных сигналов максимальный,Делители 28 служат для нормализации гармоник путем деления их намаксимальную гармонику,Устройство для распознаванияизображений работает следующим образом.Изображение распознаваемого объекта, установленного произвольно идвижущегося на конвейерной линии,преобразуется в электрический сигнал с помощью блока 1 преобразованияизображений (фиг, 1 и 2), в которомсканирование осуществляется радиально-круговой разверткой (фиг. 3) блока 19 за счет вращения изображений,например, с помощью призмы Дове 24вокруг оптической оси, перпендикулярной Фотоэлектрическому преобразователю 23 (например, неподвижнойлинейки фотоприемника), Образующаясяна выходе фотоэлектрического преобразователя 23 периодическая последовательность электрических аналоговизображения поступает на первыйвход блока 20 центрирования, гдеона суммируется по квадрантам, накоторые делятся периоды сканирования,сформированные под действием сигнала5 13с датчика 25, Найденные таким образом площади квадрантон изображениясравниваютСя. Равенство противоположных квадрантов определяет совпадениегеометрического центра изображенияс оптической осью вращения.В случае неравенства площадей сформирователя 47 команд управления(фиг, 7) через вторые и третьи выходы блока 20 центрирования передаютсясигналы управления в блок 19 сканирования для перемещения его по асямХ и У до момента совпадения геометрического центра изображения с оптической осью вращения, что означаетнахождение центра тяжести изображения, и на первом выходе блока 20появляется сигнал (50 на фиг, 8).,включающий схему управления и разрешающий прохождение электрическогоаналогового изображения с выходафотоэлектрического преобразователя 23(51 на фиг, 8) через ключ 21 в блок2 формирования признаков (фиг. 1и 2), В блоке 2 (фиг. 4) с помощьюфильтров 26 выделяются гармоническиесоставляющие дискретного спектра электрического аналога изображения, которые поступают на вход блока 27выделения максимума, где из совокупности гармоник выделяется гармоника с максимальной амплитудой, Повыделенному максимуму в делителях28 осуществляется нормализация всехгармоник. Нормализованные гармоники(52-54 фиг, 8), принятые в качествеинформационных признаков, поступаютв блоке 3 классификации (фиг. 1и 2) на вход АЦП 11, Цифровой кодсоставляющих дискретного спектра(55-57 на фиг, 8) поступает на входкоммутатора 12, в котором под действием импульсов (62 на фиг, 9),поступающих с первого выхода счетчика 6, осуществляется их последовательная передача в первый регистр 13памяти (64 на фиг, 9),Разрешающий сигнал, поступающий свторого выхода блока 1 преобразования на второй вход блока 4 управления устанавливает триггер 33 (фиг,5)в положение, при котором на. прямом1 11ег о выходе формируется логическая 1,разрешающая прохождение импульсов сгенератора 2 9 ( 5 8 н а фиг , 8 ) черезэлемент И 30 на делитель 3 1 частотыимпульсов . С второго выхода. делителя3 1 поступает тактовая последователь 396016ность Г = 10 кГц на первый выходблока 6 (60 на фиг, 8). По первомутакту с первого выхода блока 4 навход счетчика 6 поступает импульс, 5формирующий адрес (62 на фиг., 9)первой гармоники эталонного и текущего образов, поступающий соответственно на первые входы блока 5 памяти иадресный вход коммутатора 12, Поступающий адрес первой гармоники (62на фиг, 9) на первые входы блока 5памяти стробируется импульсом с выхода триггера 38 и подается на адресный вход узла 43 памяти, соответствующий адресу первого столбца матрицы43 памяти, На вторые входы блока 5подается адрес первого класса эталонных признаков (63 на фиг, 9), который стробируется сигналом с выходатриггера 38 и поступает на адресныйвход узла 43 памяти, соответствующийадресу строки матрицы 43, Выбраннаягармоника Апод действием сигналов 25 управления, которые формируюгся триггерами 34-39 из поступающих на третьивходы блока 5 последовательностейимпульсов (59 на фиг, 9), выводитсяиз узла 43 памяти и через элементИ 42 с выходов блока 5 подается черезрегистр 14 памяти на первые входыблока 15 выделения модуля разности(67 на фиг. 9), где сравниваетсяс текущей гармоникой А 1, поступившейс коммутатора 12 (64 на фиг, 9) через 35регистр 13 памяти на вторые входыблока 15 (65 на фиг, 9), где определяется разность (Ао - А) (68на фиг, 9). Эта разность поступаетв сумматор 16. Во втором такте осуществляется аналогичное сравнениевторых гармоник распознаваемого иэталонного образов, Процесс автоматически повторяется до сравнения последней гармоники распознаваемогообраза с последней гармоникой первого класса эталонного признака,С адресом последней гармоники вдешифраторе 7 формируется импульс(69 на фиг,9), поступающий на разрешающий вход сумматора 16, Под действием последнего накрплейная суммаразности/ А - А, = р, определяющая расстояние между распознаваемымчи эталонным образами, поступает на".вторые входы блока 17 сравнения (70на фиг, 9), где сравнивается с заданным значением точности распознавания р поданным на первые входы7 133960блока 17 с блока 18 (71 на фиг. 9),Если в результате сравнения оказалось,что р, то с вторых выходовсчетчика 6 на вторые входы блока 5.)памяти подается адрес следующего класса эталонных признаков (63 на фиг, 9),а на первые входы блока 5 памяти иадресные входы коммутатора 12 с каждым тактовым импульсом поступают 10адреса 1,2 , и гармоник (62 нафиг, 9),Таким образом; этап распознаванияповторяется до появления на выходе:блока 17 сравнения импульса Ку, (72 15на фиг, 9), который, поступая черезпервый вход блока 4 управления натактовый вход триггера 33, сбрасывает последний, С прямого выходатриггера 33 снимается логическая "1", 2 Оразрешающая прохождение тактовыхимпульсов от генератора 29. Одновременно на инверсном выходе триггера33 (на втором выходе блока 4) формируется логическая " 1.", соответствующая режиму "Класс найден" (61 нафиг. 8), разрешающая прохождениеинформации с вторых выходов счетчика 6 через блок 8 элементов И на дешифратор 9, где дешифруется номер Эокласса (73 на фиг, 9) и выводится вблок 10 индикации, регистрирующейкласс распознаваемого изображения.Запись эталонных признаков в узел 43памяти (фиг. 6) осуществляется в режиме обучения,Формула изобретения1, Устройство для распознавания изображений, содержащее блок преоб- ф разования иэображений, информационный выход которого подключен к информационному входу блока формирования признаков, первый и второй ре гистры, блок сравнения, первый информационный вход которого соединен с выходом блока задания порогов, . блок выделения модуля разности, первый информационный вход которого подключен к выходу второго регистра, 50 счетчик, первый информационный выход которого подключен к информационному входу первого дешифратора, второй дешифратор, выходы которого соединены с входами блока индикации, блок 55 памяти и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения класса распознаваемых изображений, в него введены сумматорнакапливающего типа, блок элементовИ, коммутатор и аналого-цифровыепреобразователи, информационные. входыкоторых подключены к выходам блокаформирования признаков, а выходы - кинформационным входам коммутатора,адресный вход которого соединен спервым информационным выходом счетчика, а выход - с информационным входам первого регистра, выход которогоподключен к второму информационномувходу блока выделения модуля разнос-ти, выход которого соединен с информационным входом сумматора накапливающего типа, выход которого подключен к второму информационномувходу блока сравнения, а управляющийвход - к выходу первого дешифратора,информационный вход которого соединенс первым информационным выходом первого счетчика, второй информационныйвыход которого подключен к информационному входу блока элементов И,выход которого соединен с информационным входом второго дешифратора,выход блока сравнения и управляющийвыход блока преобразования изображений подключены соответственно кпервому и второму входам блока управления, первый, второй и третийвыходы которого соединены соответственно со счетным входом счетчика,с разрешающим входом блока элементов И и управляющим входом блокапамяти.2, Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержитгенератор импульсов, элемент И, делитель частоты,дешифратор и триггер, тактовый иустановочный входы которого являются соответственно первым и вторымвходами блока, информационный входтриггера подключен к шине нулевогопотенциала устройства, выход генератора импульсов соединен с первымвходом элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходутриггера, а выход - к счетному входуделителя частоты, первый и второйвыходы которого соединены с входамидешифратора, причем второй выходделителя частоты, инверсный выходтриггера и выход дешифратора являются соответственно первьм, вторым итретьим выходами блока,1