Устройство для распознавания прямолинейных элементов изображения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 06 К 9 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ИЗОБРЕТЕНИдЕТЕЛЬСТВУ ИСА Н АВТОРСКОМ 4 24547/18-2 .04.82 ,01,84, Б .Я. Супин ститут эво кологии жи л9 ионной ных им орфолоеВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАЭЛЕМЕНТОВ ИЗОБРА(21) 34(54)(57) УСТРОЙНИЯ ПРЯМОЛИНЕЙН 088. 8)е свидетельство СССР06 К 9/00, 1978.свидетельство СССР06 К 9/00, 1980.свидетельство .СССРОб К 9/00, 1965 ЖЕНИЯ, содержащее матрицу фотоприем ников, выходы которых подключены к входам линейного сумматора, и последовательно соединенные дифференциальный усилитель и пороговый элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью его упрощения, оно содержит я +1 нелинейных сумматоров, где п -раэмерность матрицы, выходы фотоприемников, расположенных в столбцах матрицы, подключены к входам П нелинейных сумматоров, выходы которых соединены с входами (П+1)-го нелинейного сумматора, выход которого и выход линейного сумматора подключены к входам дифференциального усилителя, ЮИзобретение относится к автомати ке и вычислительной технике, а именно к устройствам для распознавания иэображений, и может быть использовано в системах автоматического анализа изображений - системах зрения роботов, классификации различных структур (геологических, биомедицинских и др. препаратов), для выявления гротяженных объектов на аэроФотоснимках и др.Известны устройства для распознавания прямолинейных элементов изображения, содержащие матрицу светочувствительных элементов, на которую проецируется изображение, и 15 блоки сравнения, которые .сравнивают распределение яркостей на матрице с эталоном. Эталоном может служить щелевая апертура, произвольное изображение или набор проводимостей, 20 подключенных к определенным элементам матрицы 1 и 2 .Недостатком таких устройств янляется то, что для распознавания нужного элемента требуется точное его совмещение с эталоном (отсутствует иннариантность распознавания к смещению иэображения). Для компенсации этого недостатка применяется сканиронание изображейия движением изображения или эталона .(щелевой апертуры), что усложняет устройство из-за введения механических сканирующих блоков и снижает его быстродействие из-за необходимости последовательного сканирования участков иэображения.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для разпознава" ния прямолинейных элементов изображения, содержащее матрицу фотоприем ников, выходы которых подключены к входам линейного сумматора, и последовательно соединенные,дифференциальный усилитель и пороговый элемент 3 . 45Недостатком известного устройства является его сложность и отсутствие инвариантности к смещению изображений при их распознавании.Цель изобретения - упрощение устройства, обеспечивающего инвариант- ность распознавания к смещению изображения. Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее матрицу 55 фотоприемников, выходы которых подключены к нходам линейного сумматора, и последовательно соединенные дифференциальный усилитель и пороговый элемент, содержит также ) +1 60 нелинейных сумматоров, где П - размерность матрицы, выходы фотоприемников, расположенных в столбцах матрицы,подключены к входам и нелинейных сумматоров, выходы которых соединены с входами (0 +1)-го нелинеиного сумматора, ныход которого ивыход линейного сумматора подключенык входам дифференциального усилителя,На Фиг.1 представлена блок-схемаустройства; на фиг,2 - зависимостьвыходного сигнала от параметров матрицы.Устройство состоит иэ матрицы 1Фотоприемников, нелинейных сумматоров 2 для каждого из рядов фотоприемников, общего сумматора 3, линейного сумматора 4 (сигнала площади),сое,циненного со всеми элементамифотоприемной матрицы 1, дифференциального (разностного) усилителя 5и порогового элемента 6.Устройство работает следующимобразом.Вследствие нелинейности характеристик сумматоров сигнал на выходекаждого из них растет не пропорционально числу освещенных фотоприемников, а асимптотически приближаясь кнекоторому уровню насыщения, например, по законуХььк "эх -Х+ОгдЕ алых - выходной сигнал;О вх - входной сигнал;х - количество освещенныхФотоприемников;а - константа, определяющаякрутизну нелинейной характеристики сумматора.Если на матрицу 1 Фотоприемникон(проецируется светлый элемент изображения, вызывающий освещение участкаиз П рядов по П элементов, то навыходе каждого из сумматоров 2 появится выходной сигнал0=0 -т.аа на выходе сумматора 3 - сигналП й,=О, =Ои+Ъта юЬгде , О, 03 - сигналы на выходематрицы 1 фотоприемников и сумматоров 2и Зри " количество освещенныхрядон Фотоприемников;)и - количестно оснещенных фотоприемников вряду;Ь - константы.Сигнал площади, возникающий на выхоце линейного сумматора 4, пропорционален числу освещенных фотоприем-. никовгде 0, 04 - сигналы на выходе фотоприемников и сумматора 4. Сигнал на выходе разностного усилителя 5 имеет величину5( т пснапеа п+Ьгде О), 04, - сигналы на выходесумматоров 3 и 4 и разностного усилителя 5,Зависимость этого выходного сигнала от размеров освещенного участкафотоприемной матрицы, т.е, от величин т и и , имеет вид, показанныйна трехмерном графике фиг.2, где величины Ф и И отложены по двум осямкоординат, а величины выходногосигнала (третья координата) обозначены эквипотенциальными линиямиграфик построен для значений констант а=0,5; Ь = 10 .; с=0,01, Видно,что выходной сигнал максимален приопределенных значениях,Ф и И , в данном случае при В=1, и В=16, т.е.тогда, когда освещенный участок фо-.топриемной матрицы имеет вид удлиненной полоски размером 16 1 ед. Если форма и размер освещенного участка иные, то выходной сигнал падает;в частности, полоска такого же размера, но ориентированная перпендикулярно к оптимальной (В=16, и = 1) создает намного меньший (менее нуля)сигнал. Константы а, в и с определяют, при какой форме (степени удли- З 5ненности) и размере освещенногоучастка выходной сигнал будет макси"мальным: чем больше отношение в/а,тем большее удлинение освещенногоучастка создает максимальный выход ной сигнал. В пределе суммированиепо одной иэ осей может быть линейным, тогда выходной сигнал максимален при неограниченной (в пределах фотоприемной матрицы) длине освещенной полосы. Пороговый элемент6 пропускает сигнал, превышающийзаданную величину. Например, еслипорог установлен на уровне 0,25 усл.ед. (фиг.2), то сигнал на выходепорогового элемента возникает тогда,когда освещенный участок имеет длину 13,1 - 18 и ширину 0,8 - 1,3 ед.;при более низком пороговом уровне,например 0,2 ед. сигнал на выходевозникает при длине освещенногоучастка от 7 ед,и более и ширине от0,5 до 2 ед. Таким образом, изменением порогового уровня регулируетсяострота избирательности устройства.Поскольку сигнал на выходе дифференциального усилителя 5 зависит только от размеров и формы освещенногоучастка и не зависит от его положе"ния, распознавание удлиненных прямолинейных элементов изображенияпроисходит инвариантно к смещениюизображения на фотоприемной матрице.Зависимость выходного сигналадифференциального усилителя от длины;и ширины освещенного участка показана на Фиг.2,Предлагаемое устройство характеризуется простотой, не содержит механических или иных сканирующихблоков, имеет высокое быстродействие,ограничиваемое лишь постоянной времени фотоприемников и усилителей ипозволяет распознавать удлиненные,в .том числе прямолинейные элементыизображения инвариантно к смещениюизображения на входной матрице.1055863 Составитель Т. НичипоровичТехред Т, Маточка Корректор А Тяско Ре Фи акаэ 11047/50В иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 706ИПИ Государс по делам изо 5, Иосква, Ж Подпнсвенного комитета СССРретений и открытий35, Раушская наб., д.