Устройство для классификации объектов по п признакал

. : - 1 . и 1 .сОПИСИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ А й%-Е Союз Советских Социалмстицескмх Республикисимый от патентач б 061 00 Заявлено 02.И,1969 ( 1336351/18-24)Приоритет 28.Х 1.1968Р 1811420,0, ФРГОпубликовано 05.И.1973. Бюллетень29Дата опубликования описания 21.Х 1.1973 осударственныи иомитеСовета Министров СССРоо делам иэооретенийи отнрытий УДК 621,391. 9(088.8 Авторизобретени Иностранец Артур Клемтзаявител ТРОЙ СТВО ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ ОБЪЕКТО ПО и ПРИЗНАКАМВ мнозачастмашиньклассуся рядонесеныНапрка пред гочисленных областях техники и науки ю необходимо определить при помощипринадлежность к тому или иному предъявленных объектов, отличающихм признаков, которые могут быть отк п классам,имер, выявление цифр и букв, сортиров- метов по определенной форме, сортиектрических узлов, например транзипо определенным классам качества, фотоматериала, оценка медицинских для диагноза, расшифровка г а ировка элсторов,оценкаданных Р фков и т. д.Относительно трудная задача возникает приклассификации стандартных знаков, местоположение которых твердо задано, напримерцифры, отпечатанные пишущей машинкой взаданных, полях (десяти классов цифр О,1, 9). Кроме того, из-за сложных форм подлежащих различению знаков для классификации требуется большее число признаков, Однако задача в этом случае относительно проста,так как цифры одного класса всегда имеютодну и ту же форму.Значительно сложнее задачи по классификации, когда наряду с большим числом классови сложностью выявляемых фигур значительныдополнительные колебания представителей водном классе, например опознание рукописныхцифр. При опознавании рукописных цифр они классифицируются в 10 классах (т = 10), а именно в классах цифр 09. Подлежащие опознанию представители, т. е. индивидуальные 5 формы выполнения отдельных цифр, характеризуются большим числом признаков, так как почерк у разных людей различен.До того как перейти к описанию известныхметодов опознания рукописных цифр, должен 10 быть пояснен на основе фиг. 1 и 2 принципклассификации и трудности, возникающие при опознании рукописных цифр.На фиг. 1 изсбражсна обобщенная функциональная схема устройства; на фиг. 2 - нахож дение корреляций и тем самым геометрических взаимосвязей на примере цифр 1 и 7.Устройство для классификации содержитпреобразующее устройство 1, в котором применяемые для классификации физические ве личины (в данном случае чернота, выделяющаяся на светлом фоке, на котором написаны цифры) преобразуются в электрические значения. Последние обрабатываются в устройстве 2 таким образом, что их можно сравнивать с 25 величинами, накопленными в запоминающемустройстве (ЗУ) 3. Эти величины получают путем применения процесса обучения с использованием значительного числа известных представителей, подлежащих разделению на 30 классы, в да. ном случае большого числа пробсвойства цифр, пригодные для различения классов.В качестве примера поясняется опознаваниеи различение цифр 1 и 7 (фиг, 2), Если для 5 зондирования подлежащих опознаванию цифрприменяют растровый метод, то в качестве первоначальных признаков используются величины яркости растровых полей заданного разбиения поля изображения (в данном при мере растрирования с 4 р,6=24 растровымиполями). Эти первоначальные признаки независимы один от другого, это значит, что при каком-либо заданном распределении яркости нельзя определять величину яркости одного 15 или нескольких других растровых полей, основываясь на величине яркости одного растрового поля. Если же фигуры на поле изображения относятся к одному оцределенному классу (в избранном примере это классы цифры 1 20 или цифры 7), то величины яркости растровыхполей значительно коррелированы, причем корреляция для этих двух различных классов также различна (корреляции соответствуют геометрическим свойствам этих цифр). У циф ры 1 на правой кромке изображения (принято, что цифра находится в нормальном положении, в котором она соприкасается с правой кромкой изображения) вертикально или примерно вертикальво, последовательно располо женные растровые поля сильно коррелированы.Это значит, что они обладают примерноодинаковой ярко;тью. В равной мере,растровые поля соответствующей косой линии цифры 5 1 имеют примерно ту же яркость. В то времякак в цифре 7 растровые поля, расположенные у верхней кромки последовательно горизонтально, сильно коррелированы, за исключением тех, что проходят с правого верхнего 0 угла и до самого низа, в разной мере как имежду зачерненными полями имеют место сильные корреляции между полями, на которых не производится запись, и благодаря этому светлыми полями, а также между полями, 5 на которых производится запись, т. е. зачерненными полями с одной стороны и большей частью светлыми полями, на которых запись не производится, с другой стороны. Например, в цифре 1 между полями в левом верхнем углу 0 (на которых нет записи) и полями в правомнижнем углу (записанными), а в цифре 7 между полями в левом верхнем углу (е записью) и полями в правом нижнем углу (без записи), Это как раз те корреляции, которые исполь зует человеческий глаз и мозг при опознавании знаков, а не сами по себе отдельные признаки. В примере с цифрами 1 и 7 правильное опознавание рукописных цифр 1 и 7 только на основе отдельных признаков, т. е. без учета 0 корреляций, проблематично или невозможно.На фиг, 2,а и 2,б,показаны стандартные экземпляры цифр 1 и 7, 1 Цтрих-линии представляют собой определяемые в процессе обучения граничные кривые, до которых доходит 5 почернение в написанных от руки цифрах. почерков, характерных для отдельных классов.Обрабатывающее устройство 2 и ЗУ 3 могутбыть объединены в одном электрическом контуре или схеме. В сравнивающем устройстве4 электрические величины, поступающие изобрабатывающего устройства 2, напримеробычные напряжения (в некоторых случаяхтоки), сравниваются со значениями, накопленными в ЗУ 3 и на основе этого сравненияопределяют принадлежность к классам.Для классификации рукописных цифр (еслине найдены дополнительные средства), в ЗУ 3накапливаются для каждого класса в отдельности значения признаков такого большогочисла представителей, что классы могут бытьхорошо описаны найденным выбором их представителей. Это означает, что в данном случаеследует запоминать практически все возможные формы рукописных цифр ст 0 до 9. Еслидля различия классов используются п признаков, то для каждой формы запоминаемыхцифр запоминаются также значения признаков. При обнаружении незнакомого знакасравнивают все накопленные значения признаков, различных во всех классах, с значениямипризнаков незнакомых знаков.Однако при необходимой емкости запоминания и затратах на,коммутацию схемы в процессе сравнения решение этой задачи можетбыть невозможно при существующем уровнетехники.Для описания классов путем накоплениявсех возможных представителей распознаваемых объектов и для исключения неоправданных затрат, накапливают вместо отдельныхпредставителей средние значения их признаков, применяемых для различения, вместе сфункциями, расстояния и используют их дляоценки отклонений от средних значений,Обычно функции расстояния представляют 4собой данные об интервалах, в пределах которых должны находиться значения признаковдля отдельных классов. Интервалы, т. е, отклонения от средних значений, могут быть получены таким образом, что подлежащие прочтению цифры не удерживают во время зон.дирования в постоянном положении, а смещают их в определенном интервале относительно среднего положения,Для каждого класса необходимо запоминать 5только 2 и значений для каждого из и признаков, т. е. верхнюю и нижнюю границу интервала, Таким образом, запоминается значительно меньше величьи, чем до сих пор. Однакоэто не улучшает разрешающей способности и 5не снижает технические затраты для осуществления такого способа. Возможность улучшения разрешающей способности и снижениетехнических затрат могут быть достигнуты,если в обрабатывающем устройстве 2 создавать новые признаки путем образования комбинаций признаков, полученных выделениемиз первоначальных признаков, выдаваемыхпреобразующим устройством 1, и если эти новые признаки воспроизводят характерные 6Естественно, что почернение вблизи от граничных кривых значительно слабее, чем в пределах самой цифры, однако они существуют. Фиг, 2, в и 2, г показывают возможное написание в пределах граничных кривых цифры 1, цифры, на которую мы бесспорно должны реагировать как на цифру 7, а в гпределах граничных кривых цифры 7 можно написать цифру, которая будет представляться .в виде цифры 1. Это значит, что,рукописная цифра 1 может иметь те же признаки, что и цифра 7, написанная от руки другим человеком, а также наоборот, но с меньшей вероятностью. Правильно различаются эти,цифры только с учетом различных корреляций отдельных признаков.Для опознавания принадлежности к классам с сильно отличающимися представителями необходимо нахождение соответствующим образом корреляций и тем самым геометрических взаимосвязей представителей, подлежащих классификации, при условии, что для этого е потребуются неоправданные затраты на запоминающее и сравнительное устройства,Известные устройства для классификации рукописных цифр, обеспечивающие нахождение геометрической взаимосвязи цифр, в которых допускаются достаточно большие колебания представителей, работают по принципу контурного слежения. При этом управляемый фотоэлементами и управлгпощей схемой световой луч перемещается вдоль распознаваемых рукописных цифр, Световой луч автоматически прослеживает контур цифр и из налравления этого луча отбираются признаки опознаваемых цифр, величины которых сравниваются с накопленными величинами.При таком слежении по контуру возможна классификация и при значительных колебаниях представителей одного класса или при значительном различии мжду внешне одинаковыми представителями различных классов, так как с одной стороны внешне значительно различные представители одного и того же класса (например, цифры 1) дают сильно совпадающие признаки, в то время как представители другого класса (например, цифры 7), особенно, когда имеет место большое подобие их отдельных признаков с отдельными признаками другого класса (цифра 1), выделяют значительно отличающиеся признаки.Одвако устройства, основанные на принципе контурного слежения, требуют больших технических затрат, так как управление слежением и устройства для сравнения выделенных признаков очень сложны. Кроме того, эти устройства чувствительны к нарушениям (прерываниям) контура.Цель изобретения - уменьшить технические затраты и повысить надежность устройства для классификации объектов по и признакам, величины которых подвергаются значительным колебаниям и которые представлены в виде и электрических величин. При этом каждой из и электрических величин отводят два пропор 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 циопальных им противофазных электрических напрякепия, которые подводят к и мпогополюсникам на резисторах для каждого подле. жащего индентификации класса, а в этих многополюсниках путем образования комбинаций признаков получают выделенные признаки, Причем величина отдельных сопротивлений многополюсников подобрана в соответствии с данными процесса обучения так, что выделенные признаки независимы один от другого и колебания их значений минимальны для представителей соответствующих классов, применяемых в процессе обучения, и эти сопротивления определяют, что значения выделенных признаков находятся в пределах границ, выявленных в процессе обучения,Предложено устройство, отличающееся от известных тем, что оно содержит и источников противофазных напряжений, входы которых подключены к выходам преобразователей физических параметров в электрические сигналы, и и резисторных многополюсников, соответствующие входы которых подключены к выходам источников противофазных напряжений, а выходы - ко входам логической схемы, Каждый многополюсник состоит из и комбинирующих резисторов, одни выводы которых объединены в общую точку, соединенную с выходом многополюспика, а вторые подключены к соответствующим входам многополюсника,Б каждом многополюснике общая точка, с которой соединены одни пз выводов комбинирующих резисторов и один вывод суммирующего резистора, соединена через дополнительный резистор с одним из полюсов дополни- тельного источника напряжения, второй полюс которого соединен со всеми взаимосоединенными полюсами всех источников противофазных напряжений. Причем дополнительные резистор и источник напряжения подобраны так, что напряжения, возникающие в суммирующих резисторах, отклоняются от нуля для представителей соответствующих классов, используемых при обучении.Дополнительный источник напряжения может быть вьпголнен в виде источника постоянного или переменного тока.Кроме того, источники противофазных напряжений могут быть выполнены в виде источников переменного тока, изменяющегося во времени с частотой, преимущественно боль- шей, чем 1000 периодов в секунду.Если отводят напряжение дополнительного ,источника от и противофазных напряжений (например, путем суммирования), то почти полностью исключается влияние абсолютной величины признаков, используемых для классификации, например почернений, и влияние возможных колебаний питающих напряжений.При использовании изобретения можно в случае опознавания геометрических форм, например рукописных цифр, получать применяемые для классификации электрические величины,в соответствии с растровым методом, 3896717В предложенном устройстве из преобразованных в электрические величины признаков, предназначенных для опознавания объектов, образуется максимально возможное число независимых комбинаций. Это число комбинаций равно числу признаков при зондировании представителей в соответствии с растровым методом, т, е. равно числу растровых полей. Значения комбинаций образуют новые выделенные признаки. Для классификации рукописных цифр достаточно применить 24 растровых деления (может быть использован более мелкий растр).Комбинации определяются так, что они независимы одна от другой и колебания их значений оказываются минимальными в процессе обучения применяемых представителей соответствующих классов.Этот вид определения обуславливает последующую проверку отдельных комоинаций с точки зрения наличия корреляций, которые определяются в процессе обучения и которые описывают геометрические взаимосвязи подлежащих опознанию фигур.,На основе того, что колеоания значений сводятся к минимуму, значительно улучшается разрешающая способность. Вследствие этого возможно обходиться при относительно небольшом числе выделенных признаков небольшим числом растровых полей и допускаются неизбежчые в рукописи колебания первоначальных признаков.Образование комбинаций производится при помощи электрических сопротивлений. При счетном определении комбинаций и тем самым величин сопротивлений образование комбинаций происходит как с .положительной, так и с отрицательными величинами сопротивлений. Но так как отрицательных пассивных сопротивлений нет, то необходимо получить из и электрических величин пропорциональные им как положительные +. У , + У, так и отрицательные - У , - ьг - напряжения или протифазные напряжения У, , сги Уг У,На фиг. З.изображена схема многополюсников на резисторах для,одного класса.На фиг. 4 изображен растр с 4 Р,6=24 растровыми полями, используемый для опознания и классификации рукописных цифр; на фиг. 5 - вариант блок-схемы устройства для опознавания рукописных цифр.На фиг. 6 изображены 25 образцов рукописной цифры 1, которые перерабатываются в соответствии с приведенным ниже примером.В преобразователе известного типа лолу- чают из каждой из гг электрических величин, приданных и признакам подлежащих классификации объектов, два противофазных напряжения Уу У 1) Ут У 2 .. ) Ур Оп (см. фиг. 3) . Эти напряжения могут быть также,постоянными напряжениями, в этом случае У, , У,Рположительны, а Уг У - отр ица тел ьн ы. При классификации рукописных цифр элек 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 8трические величины соответствуют почернениям отдельных растровых полей (например, полей 1 - 24 на фиг, 6),ГНапряжения У - Ои Уг - Упреобразуются в параллельно включенных многополюсниках М - Л, причем для каждого класса имеется и многополюсников. Целесообразно, чтобы число многополюсников было равно числу электрических величин (в данном случае числу растровых полей). В случае, когда подлехкащие классифвкации объекты отличаются один от другого и полностью исключено появление знаков, не относящихся к какому-либо классу, может быть использовано небольшое число многополюсников,На фиг. 3 изображены многополюсники для одного класса. Многополюсники для других классов выполняются аналогично, и на все подаются напряжения У, - И, и Уг - У Таким образом, для каждого класса имеются параллельного включенные многополюсники М - Лг, и каждый из них содержит а отдельных резисторов (обозначены как комбинации резисторов). Многополюсник Лгг содержит комбинацию резисторов Рьг - Рь, многополюсник Лг - комбинации резисторов Р,г - Йь Лг - комбинации резисторов Рп - Й,. Если при расчете комбинации резисторов сопротивления положительны, то на них подаются соответствующие напряжения У, - У, если отрицательны, то на них подаются напряжения Уг - У,. Каждый многополюсник содержит суммирующий резистор. Многополюсник Ь, содержит суммирующий резистор Р и т. д, Величины комбинирующих,резисторов Рьг - И, более подробно определяются в процессе обучения. Комбинирующие резисторы представляют собой запоминающие элементы для признаков, характеризующих отдельные классы,В каждом многополюснике одни выводы всех комбинирующих резисторов соединены с одним выводом приданных суммирующих резисторов и сходятся в общих точках Аг - Л,. В каждом мпогополюснике второй вывод суммирующих резисторов связан с одним полюсом всех источников противофазных напряжений У - Уи Уг - У,. Вторые выводы комбини,рующих резисторов каждого многополюсника Лг, - усоединены с каждым вторым полюсом источников противофазных гг электрических напряжений У, - У, и Уг - У. Таким образом, комбинирующий резистор Рог многополюсника У, соединен со вторым полюсом источника напряжения У, или Уг, комбинирующий резистор Я - со вторым полюсом источника напряжения У, или У и т. д. в следующей взаимосвязи: комбинирующий,резистор Ягг, (А - комбинирующий резистор в г-ом многополюснике) соединен с источником напряжения Угесли расчет согласно процессу обучения показал, что Й-й комбинирующий резистор г-го многополюсника положителен, если, наоборот, расчет показывает, что Й-йкомбинирующнй резистор т-го многополюсника отрицателен, то соединение происходит с,исГточником ттапряжеттия УьКом бинирующие резисторы всех многополюсников рассчитывают для какдого класса в соответствии с данными процесса обучения, а затем измеряют так, что напряжения, возникающие на суммирующих резисторах Рт - Р, независимы одно от другого и колебания их для представителей соответствующих классов, применяемьтх в процессе обучения, минимальны.В схеме, изображенной на фиг. 3, все многополюсники Ут - Лтодного класса объединены и содержат и раз столько комбинирующих резисторов Ят,т - Р сколько имеется признаков, и в каждом многополюснике Лтт - М имеется комбинирующий резистор для одногоР из напряжений Ут - У или Ут - Ул. Если различия между подлежащими классификации представителями достаточно велики (т, е. для их рязличеттия требуется меньше признаков), то может быть применено меньцтее число комбинирующих резисторов Йт,т - Р.,В каждом многополюснике происходит на основе измерения комбинирующего резистора автоматическое сравнение поступающих значений объектов, подлежащих классификации, со значениями в форме накопленных величин сопротивлений комбинирующих резисторов, например в т-ом мттогополюсттике, благодаря тому, что определяется будут ли напряжения Ут - Уили Ут - К, приложенные к резисторам Л,;,т - Р;,и отличающие наличие признаков классифицируемых объектов, создавать в суммирующем резисторе Р, ток, который находится в пределах, определенных процессом обучения. Токи в суммирующих резисторах Рт - Лявлятотся мерой для значений выделенных признаков. Если эти токи остаются в заданных пределах в каждом многополюснике одного класса, то данный объект относится к этому классу и принадлежность к классу положительно определяется в последующей схеме.При этом целесообразно использовать не токи, протекающие в суммируютцих резисторах, а полученньте из этих токов в суммирующих резисторах Рт - Рпропорцисттальттьте напсяжения У 5 т - С/5. Эти напряжения подводят ся к схеме логической по соединительным псо водникам Е,т - 1 подключенным к общим точкам Л, - Лкомбинирующих резисторов и суммирующего резистора каждого многопслюсника, Схема б определяет, находятся ли напряжения в суммирующих резисторах Рт - Р в заданных пределах.Выход б схемы 5 каждого класса связан решающей схемой известного типа (на чертеже не показана), которая определяет и пстазьтвает к какому классу относится данный объект (цифра). Если напряжения на суммирующих резисторах многополюсников расположеньт в интервале определенных процессов обучения представителей, не относящихся к какому-ли. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 оо пз этих классов или относящихся к более чем одному классу, то решающая схема отмечает этих представителей как не относящихся к какому-либо из этих классов.Пояспясмое ниже на примере определение комбинирующих резисторов точно устанавли. вает их сопротивление. Так как определение комбинирующих резисторов происходит так, что колебания, возникатощие в суммирующих резисторах Ят - Рнапряжений У 5 т - У 5, минимальны в пределах одного класса, это приводит к тому, что напряжения У 5 т - 1/5 для представителей одного класса в и многополюсниках, относящихся к этому классу, располокеттьт в относительно небольших интервалах, в тс время как для представителей какого-либо другого класса по меньшей мере одно из напряжеттий У 5 т - У 5 в этих же и многополюсниках находится вне интервала, определенного процессом обучения,Целесообразно подводить к каждому многополюснику кроме противофазных напряжений У, - Уи У, - У, еще два дополнительных протттвофазттьтх ттгчряжения УЯ или /У, причем в каждом многополюснике ут - Лт последовательно с дополнительными резисторами РЛт - ЯУподклтсчаются или напряжение С/7 или ттапрякет.тте 7/2. При этом один вывод дополнительного резистора соединен с обшей точкой А, - А, в которой подключеньт одни концы всех комбинирующих резисторов и один конец суммирующего резистора, а второй его конец связан с одним полюсом одного из двух источников дополнительных противофазных ттапрякеттий 07 ттли С/Л, второй тто. люс которых подключен к соединенным между собой полюсам всех источников противофазных напряжетти т Ут - У, и Ут - У, . Дополнительные резисторы РУт - Р 2, и дополнительные противофазные ттаттрякеттия /У н УУ соизмеряются так, что интервалы, в пределах которых проттсхс тит колебание напряжений У 5, - У 5 воат чкаюпцтс в суммирующих резисторах Р, - Р относящиеся к применяемым в гроцессе ссучеттия объектам соответствующих классов, располагаются вокруг нулевой точктт. Нгттряженття У 7 У 7 могут быть постояттттьт.ттт или могут быть отведены из протттвофазттьтх напряжений Ут - Уи Ут - СУ, например, путем суммирования.Получение и подвод напряжений У 7 и УУ наряду с применением дополнительных резисторов РУт - РУдает следующие преимущества:1. Без использования дополнительных протпвсфазных напряжений т,т 7 и У 7 определенные процессом изучения интервалы находятся в положении, отличающемся от нуля, Применяя указанные дополнительные напряжения У 7 и У 7, можно сместить интервал через нулевую точку в качестве средней величины, что более просто с технической точки зрения.2. Классификация огирается на относительные значения используемых признаков, бла50 55 60 65 11годаря чему почти полностью исключается влияние абсолютной величины аочернения, что в большинстве случаев более целесообразно, чем использование абсолютных значений.3. Предотвращается влияние колебаний питающего напряжения на результаты.Поскольку электрические вел)ичины, используемые для классификации, например напряжения, получаемые при зондировании фотоэлементами, могут быть очень малыми (порядка милливольт), в большинстве случаев оказывается необходимо применять усилители, а так как усиление постоянных напряжений, - а при использовании суммированных напряжений необходимость суммирования, особенно постоянных напряжений, представляет значительные трудности, - то целесообразно использовать переменные напряжения преимущественно с частотой, большей чем 1000 периодов в секунду,Ниже приводится пример выполнения и работы устройства, показанного на фиг. 5.П р и м е р. Поставлена задача классифицировать рукописные цифры 09, Таким образом, имеются 1 О классов, Зондирование производится путем освещения опознаваемых цифр )и применения фотоэлементов, Поле, в котором написаны цифры, разделяется на 4 К 6 = 24 растровых поля (фиг. 4). На фиг. 5 изображена общая схема, Имеющиеся в растровых полях соответствующие классифицируемым цифрам почернения преобразуются фотоэлементами в аналоговые электрические напряжения. Усилители Р - 124 служат для усиления напряжений, создаваемых фотоэлементами, которые соответствуют и признакам, названным в описании,Свет, которым освещается поле с записанной цифрой, модулируется вращающимся перфори. рованным диском, прерывающим луч света с частотой, например, в 1000 ги. Поэтому преобразователи физических величин в электрические сигналы (фотоэлементы) Р, - Р 24 создают переменное напряжение, а усилители Г - Ъ 24 представляют собой усилители переменного напряжения.На выходах усилителей- 2), находятся трансформаторы ТР - ТР 24, создающие приведенные в описакии противофазные напряжения У - У 24 и У - У 24 В данном случае переменные напряжения являются напряжениями, которые меняют свою фазу так, что)напряжения У - У 24 и У - У 24 всегда противофазны, и поэтому выполняется требование, заключающееся в том, чтобы из электрических величин выделялись противофазные напряжения.)Напряжения У - У 24 и У 2 - У 24 подводятся ко всем многополюсникам на резисторах ф 1,0 У 23,0) Л) ) - Л 23)1 И т. Д. ДО 1 1)9 - Л 23)9. Все многополюсники класса 0, т, е. Л 0 - ЛЪз,о служат для классификации цифры О, двадцать три многополюсника класса 1, т. е. У, - У 23, - для классификации цифры 1 и т. д, до многапо.чюсников Ю,9 - %3 9 для клас 5 10 15 20 25 30 35 40 45 12сификации цифры 9. Таким образом, здесь применено 10 Х 23 = 230 многополюсников на резисторах. Каждое напряжение У - У 24 и У - У 24 подается на вход каждого многополюсника, т, е, на 230 входов.В об:цем при 24 признаках и 24 измерительных напряжениях требуется для каждого класса 24 многополюсника. В связи с тем, что при применении в описанном примере напряжений УУ и УЛ, полученных суммированием, представляющих собой одну из возможных комбчнаций, для каждого класса требуется 23 многопол ю сника.Многополюсники выполнены таким образом, что при выполнении условий отнесения их к одному классу на выходах всех 23 многополюсников, относящихся к данному классу, например дланя цифры О, т. е, многополюсников г,0 - у 23,0 появляются напряжения, находящиеся в определенных пределах, Напряжения на выходах многополюсников являются напряжениями на суммирующих резисторах (например Р - Р на фиг. 3),Выходы всех многополюсников, относящихся к одному классу, соединены со схемой И. Таким образом выходы многополюсников %)0 - У 3,0 саед)инены со схемой И 50, а выходы многополюсников У, - У 23, - со схемой И Б 3 и т. д. При помощи этих схем И ,90 - б 9 определяется, находятся ли колебания напряжения на общих суммирующих резисторах многополюсников, предусмотренных для данного класса в пределах заданных интервалов, или выходят за эти предельны.Для того чтобы заданные интервалы, в пределах которых могут колебаться напряжения на суммирующих резисторах, располагались вокруг величины, равной нулю, ко всем многополюсникам дополнительно подводят напряжения УУ или И 7, представляощие собой) сумму напряжений У, - У 24 или У - У 24, Напряжения УУ и УЛ получают из противофаз)ных напряжений У, - У 2 У - У 24 при помощи двух дополнительных вторичных обмоток, последовательно соединенных трансформаторов Тр - Тр 24 Для того чтобы сделать эту схему невосприимчивой к различной толщине линий зачернения заданных цифр и изменений питающих напряжений, пределы, в которых элементы И определяют колебания напряженщй на общих суммирующих резисторах, сделаны зависимымч от величины напряжений УЛ и УУ. Это достигается путем подвода дополнительного напряжения УУ, которое отводится из суммированного напряжения У 7 через трансформатор Тр 23, а также путем такого коммутирования элементов И, что они производят классификацию только тогда, когда напряжен)ия на суммирующих резисторах меньше, чем дополнительное напряжение УР. Если, например, лавинии зачернения будут слабее или уменьшаются питающие напряжевия, то уменьшаются также противофазные напряже 13ния 01 - У 24 и У 1 - У 24,подводим 11 е к многополюсниками напрягкения Юг на суммирующих резисторах Л.а также напряжение И 1, подводимое к схеме И Б, благодаря чему возникает компенсация.Выходы схем Бо - Б 9 соединены с выходом схемы 7 и блокирующими элементами 80 - 89. Если опознается заданная цифра, т. е. если колебания напряжений на общих суммирующих резисторах находятся в заданных классификацией пределах, то соответствующая схема И (например, Б,) управляет выходом 91 через блокирующий элемент 8,.Схема.И 7 может запирать выходы 9, - 99 через усил 1 итель 10 и блокирующие элементы 8 О - 89, Эта схема построена так, чтобы выходы 90 - 9 г запирались в случае, когда элементы И положительно выделяют больше, чем один класс, например, при очень слабом почернении заданных цифр или 1 пустых полей н тем самым недостаточной надежности выделения, выходы 90 - 9 г, но не запирались, когда схема И Б, - Б, выделяет только один класс, т. е, когда точно опознается только одна яз предъявленных цифр.В противником случае, когда колебания напряжений на общих суммирующих резисторах во всех многополюсниках больше заданных (пределенных) интервалов, классифнкации нет, так как схемы И Б, - Б 9 не выдают управляющие напряжения.Рассмотрим пример процесса изучения с определением величин отдельных сопротивлений многополюсников для случая классификации,рукописных цифр с применением 24 растров. Рассматривается один класс, но все выводы и положения действительны и для остальных классов.Для соответствующих классов цифр взято большое число образцов почерков разных людей (на фиг. 6 25 образцов начеотания цофры 1). Общее число образцов почерков обозначено буквой 5. При помощи зондирующей оптики и фотоэлементов Определяются почернения всех 24,растровых полей (фиг. 4). Для каждого образца почерка принимаются 24 числа х 1 - хг 4, пропорциональные почернениям 24 растровых полей. Индексы (степень в скобках), означают, к какому образцу почерка относится число, напримерх 1,хг. Х 24 обозначают почернения в растровых полях 1,2 2 224 первого образца почерка, а Х 1,хг х 24 - почернения в растровых полях 1, 2 24 гвторого образца почерка.Из замеренных почернений рассчитываются средние значения т 1 - и 24 почернений в,растровых полях - 1 - 24 по следующим формулам:и, = - (х 1+ Х 12 ++ Х),1тг = - (Х 211+ Х 11+,. + Х 1),15ге -- (Х 24 + Х 24+, + Х 24 );.5 38967114С помощью рассчитанных средиих значенийобразуются только выделенные признаки, т. с.комбинации б = А(х 1 - т 1) + нг(хг - тг) +. + + 44(х 24 - т 24) первоначальных признаков, т. е. почернений х, - хгимеющие следующие сгойства: для каждого образца почерка х 1, хг х 24 такого рода комбинация имеет следующее значениеО) = д, (Хц - П 1,)+ дг(Х 1) - И,)+ ++ г, (Х 24 И).При усреднении образцов почерков суммаквадрата Г =-11, т, е. статическое ко 1=.1лебание комбинации вокруг ее нулевой точки, должна достигнуть минимума. Это значит, что колебания значений выделенных признаков должны быть минимальными для представителей класса, примененных в процессе обучения.Исключая тривиальное решение У = А =2 г 2=А 4=0 и заменяя его 111+Й+ +1124=- =Сов 1 фО, получаем следующие минимальные ные условия: функцияР = сУ, (хц - т,) + сУ, (х - т,) + ++ С 8, (Х - т,)+ дг(Х 12 - и,)++должна в зависимости от коэффициентов А,44 стать минимальной.Для осуществления минимума необходимо,чтобы40дР дР 1 Р дРотсюда получается:(,у(2) у(2) у(2)( У(24) (у(24) У(24) ( У(23) у(23) у(23) ( зо1 ф 224матричного уравнения (2) дл 1 я каждой из,полученных 23 независимых комбинаций: Ь, = д (х, - т,) + (У 2 Ц(х, - пг,) + + (У 2 Я 44 (х 24 24) 21 - у," (х, - т,) + (у 223 (х, - т,) + + у,4) (х 44 т 24) рассчитывается макоимум абсолютной величины, что получается, если для хь х х 24 вставляются значения используемых образцов З 5 почерка. Этим определяются границы, в пределах которых колеблются выделенные признаки представителей классов, применяемых в- СУ 1 (Х 1 П 1) + 2 (Х 2 П 1) +,+ У 24 (Х 24 т 34) У) = (у(23) (х - и ) + Н 23) (х - т ) + + су(23) (х - т ) для второго образца почерка индекс (степень в скобках) для хь х 2,х 24 будет 2 и т, д. 40 Таким образом, для образцов почерка получаются 23 группы.Ьможно следующим образом написать упомя. нутые выше условия после умножения квадратных скобок с их множителем, и после суммирования рядом расположенных члено в (Х;, - это элементы ковариантной матрицы)(У) 24 1+ (У)242+ .+ дИ) 24,24 - (У 44 или в виде матричной записи Л(У = о(У с ковар 1 иантной матрицей Матричное уравнение (2) имеет 24 линейных независимых решения(гУ 1) (У(1) (У(1) ( У(2) (У(2) Д(2) ((отличающиеся здесь степенями в скобках), которые определяются одним из известных меиз 5 чисел, из которых выбираются абсолютные величины л соответствии с наибольшим числам. Эти числа задают, интервалы, в предетодов определения собственных векторов матрицы,В описанном здесь примере пр 1 именяютсяХ 1 Х 4 Х 44почернения - , - причем х это суХ Х Хма х 2+х 2+ х 24. Поэтому уже использована линейная комбинация и получаются еще только 23 линейно независимых решения.Для определения решений вначале необходимо рассчитать в соответств 1 ии с определяющим уравнением (1) элементы Х;,1, ковариантной матрицы Л таким образом1+ (х(2) и,) (х 2) т,) + + процессе обучения. Для определения максимума необходимо рассчитать значения комбинаций 61, 62, 623 для каждого образца почерка. Для первого образца почерка получается лах которых должны колебаться напряжения У 5 на общих суммирующих резисторах,Из рассчитанных величин т т т,4 и (У 1, гУ 2, (У 24 получаются следующим образом величины сопротивл 1 ений многополюсников Л 1 2123Обратные значения чисел (У 1, (У 21 (У 12 ф пропорциональны комбинирующим сопротив. лениЯм Р 1,1, Р 12, .Р 1,24 илиР 1,1, Р 1,2 Я 1,2 многополюсников У 1, обратные значения чисел389671 18 Югг 171 4ЙЙ пропорциональны сопротивле(2) (2)НИЯМ Л 2)1, Рр)2Й 2 г 24 ИЛИ Й 2,1 ь Л 2,21з 2,24многополюсников Л 2 и т. д. Обратное значениеуравнения д Рп+д 2 пу +., +44 пт - ) пропорционально дэполнительному сопротивлениюЮ или РЛ в многополюснике Ж и т. д.Если рассчитанные числа с 11 положительны,то на приданные комбинирующие резисторы ввиде Я;,д следует, подать напряжения О У 2,, 04 в другом случае в качестве Й;д наГних подают напряжения О, У 2 У, Еслир; положительное число, то на резистор Юподают дополнительное напряженне УЛ, впротивном случае на резистор РУ; подают дополнительное напряжение УЛ,Используя эти выводы, можно рассчитать величины комбинирующих резисторов многополюсников. Предмет изобретения1. Устройство для классификации объектов по п признакам, содержащее преобразователи физических параметров в электрические сигналы и логическую схему, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства при значительно изменяющихся,признаках классифицируемых объектов, устройство содержит л источников противофазных напряжений, входы которых подключены к выходам преобразователей физических параметров в электрические сигналы, и и резисторных многополюсников,соответствующие входы которых подключенык выходам источников противофазных напря.жений, а выходы - ко входам логической схемы,2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что каждый из и многополюсников состоит изи комбинирующих резисторов и одного суммирующего резистора, одни выводы которыхобъединены в общую точку, соединенную с выходом многополюсника, а вторые выводы резисторов подключены к соответствующим входам многополюсника.3. Устройство по пп, 1, 2, отличающеесятем, что оно содержит дополнительный источник напряжения, один полюс которого соединен с общей точкой всех источников противофазных напряженнй, а второй полюс - черездополнительный резистор с общей точкой соответствующего резисторного многополюсника.20 4, Устройство по пп. 1, 2, 3, отличающеесятем, что дополнительный источник напряжения выполнен в виде источника постоянноготока.5, Устройство по пп. 1, 2, 3, отличающееся25 тем, что дополнительный источннк выполненв виде источника переменного тока.6. Устройство,по и. 1, отличающееся тем,что источники противофазных напряжений выполнены в виде источников переменного тока,30 изменяющегося во времени с частотой препреимущественно большей, чем 1000 периодовв секунду,