Устройство для распознавания образов

(51) 4 С 06 К 9/00ю ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(7 1) Институт кибернетики АН ГССР(56) Иванов В.А., Рябов Б.А. Адаптивные системы переработки информации.Экспресс-информация ВИНИТИ,сер,Системы автоматического управления,1964, У 4, с. 18-20. Авторское свидетельство СССР(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано при распознаваниислучайных сигналов. Цель изобретенияявляется повышение быстродействияустройства за счет сокращения, времени его обучения. Это достигается тем,что в устройство введены логическиеблоки, блоки задания режима работыустройства, блок задания весовыхкоэффициентов и пороговые элементы.Введение указанных блоков и элементовпозволяет настраивать отклик устройства на эталонные сигналы автоматически путем нелинейного преобразования признаков сигналов и их взвешивания. Переход в режим распознаваниятакже осуществляется автоматически.1 3 и, ф лы 1 ил, 12821675 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к области построения диаголовых человеко-машинных систем, и может быть использовано при распознавании 5 случайных сигналов.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства эа счет сокращения времени его обучения.На чертеже изображена схема устройства.Устройство содержит датчик 1 вход. ного сигнала, полосовые фильтры 2, аналоговые коммутаторы 3, интегрирующие усилители 4, пороговые элементы 5, ключи 6 и 7 разрешения прямого и обратного счета, двоично-десятичные реверсивные счетчики 8, цифроаналоговые преобразователи 9, аналоговые коммутаторы 10, суммирующий усилитель11, компаратор 12, постоянное запоминающее устройство 13, ключи 14-18,выходную шину 19.1(роме того, обозначены логические25 блоки А, блок Б задания режима работы устройства, блок В задания ве-. совых коэффициентов, признак Пц разрешения начала интервала интегрирования, признак П восстановления30 исходного состояния интегрирующего усилителя, признак Псчитывания информации из ПЗУ, признак П, записи информации в ПЗУ, признак Пр разрешения прямого счета, признак П, разрешения обратного счета, признак Поь режима обучения, Элементы 2-5 объединены в измерительные каналы.1Устройство работает следующим об.разом.40Распознаваемый сигнал, например случайная функция времени, поступает с датчика 1 на полосовые Фильтры 2. Выходы полосовых фильтров, представляющие различные частотные компоненты входной Функции, непрерывно поступают на первые входы коммутаторов 3, на вторые выходы которых поступает сигнал, разрешающий поступление частотных компонентов через коммутаторы 3 на первые входы с,ответствующих интегрирующих усилителей 4. Длительность сигнала П = 1 равна длительности интервала интегрирования, по окончании которого (Пцц =О) ком 5 мутаторы 3 прекращают подачу напряжения на входы интегрирующих усилителей 4, на выходах последних устанавливается напряжение, пропорциональное значению интеграла соответствующей частотной компоненты на данном интервале интегрирования. На вторые входы интегрирующих усилителей по мере надобности поступает сигнал восстановления П 6 = О, разряжающий интегрирующие емкости усилителей 4 и восстанавливающий исходное состояние интегрирующих усилителей. Выходы интегрирующих усилителей подключены к пороговым устройствам, 5, значения порогов которых подбираются приблизительно равным средним значением интегралов частотных составляющих, Таким образом, на выходах пороговых устройств имеем либо высокий (1), либо низкий (О) потенциалы, комбинация которых является отображением входной функции на данном интервале времени в двоичный код. Эти двоичные коды представляют входные сигналы для классификации на два класса с помощью блоков А. Соответственно значениям выходов пороговых устройств 5, которые поступают на вторые входы коммутаторов 10, на выходы суммирующего усилителя 11 поступают выходные напряжения преобразователей 9 кода в напряжение, входы которых подключены к выходам реверсивнык счетчиков 8, на последних установлено значение веса соответствующей частотной компоненты.Значения весов на реверсивных счетчиках накапливаются в процессе обучения в результате поступления на его второй и третий входы, через ключи 6 - прямого счета и ключи 7 обратного счета, выходных импульсов ключа 16 разрешения прямого счета и ,ключа 17 разрешения обратного счета Изменения коэффициентов веса разрешаются только в случае наличия выход.ного сигнала "1" пороговых устройств 5, который поступает на первые входы ключей прямого счета 6 и обратного счета 7 и выходного сигнала либо ключа 16 разрешения прямого счета, либо ключа 17 разрешения обратного счета, поступающих на вторые входы ключей 6 прямого счета и ключей 7 обратного счета. Выход суммирующего усилителя представляет сумму взвешенных компонент входной функции, которые представлены двоичным кодом. Знак этой суммы говорит о прийадлежности данной входной функции положительному или1282167 Ключи прямого 6 и обратного 7 сче та, разрешения прямого 16 и обратного 17 счета, ключ 18, ключи считывания 14 и записи 15, реверсивный счетт чик 8 и преобразователи 9 кода в напряжение могут быть реализованы раз личными интегральными схемами. В качестве постоянного запоминающего устройства можно использовать такжеинтегральные схемы. отрицательному классу. Следовательно, выход суммирующего усилителя подключен к входу порогового устройства с порогом, равным нулю, выход которого является общим выходом 19 всей .5 системы.С целью автоматизации подстройкч весовых коэффициентов в процессе обучения сигнал П разрешает поступление выходного сигнала всей системы О через логическую схему к вторым входам ключей разрешения прямого и об-. ратного счета. В режиме экзамена сигнал П отсутствует (П 1= О), что разрывает обратную связь выхода всей 5 системы с устройствами веса - реверсивными счетчиками 8, в результате чего накопление значения весовых коэффициентов сохраняют свои значения до прихода сигнала 11 (П = ). 20аб обВ процессе обучения при соответствии входной случайной Функции знаку выхода усилителя 11 не производится изменение весовых коэффициентов,значения которых обычно накапливаются 25 в реверсивцых счетчиках 8. Если в процессе обучения на датчик 1 поступает случайная функция времени, соответствующая положительному знаку суммарного выходного напряжения усилителя 11 или значению "1" выхода 19 всей системы, однако этот выход имеет значениеО, то на первый вход ключа 16 разрешения прямого счета поступает сигнал П,=1,35 а ца второй вход поступает выход логической схемы, тем самым разрешая образование положительного приращения в реверсивцых счетчйках 8.Если в процессе обучения на дат чик 1 поступает случайная функция времени, соответствующая отрицательному знаку суммарного выходного напряжения усилителя 11 или значению "О" выхода 19 все системы, однако45 этот выход имеет значение "1", то ца первый вход ключа 17 разрешения обратного счета поступает сигнал П 0,=1, а на второй вход поступает вйход логической схемы, тем самым разрешая образование отрицательного приращения в реверсивных счетчиках 8,Таким образом, блок Б обеспечивае автоматическое изменение весовых коэффициентов в процессе обучения и их фиксацию в процессе экзамена.Блок В состоит из постоянного запоминающе о устройства 13, кодовые шины которого подключены к входамсистемы ключей 14 считывания и выходам системы ключей 15 записи. Выходысистемы ключей 14 считывания кодовыми шинами подключены к первому входу реверсивных счетчиков 8, представляющим собой счетные входы триггеров всех разрядов счетчика. На вторые входы системы ключей 14 считывания в процессе считывания поступаетсигнал П= 1. К первым входам системы ключей 15 записи подключены выходы реверсивных счетчиков 8, к вторым входам которых в процессе записи поступает сигнал П= 1.а Таким образом, устройство запоминания выборов оптимальных значений весовых коэффициентов позволяет запомнить наборы весовых коэффициентов, цакапливаемые в результате обучения системы для дискриминации одного класса от всех остальных классов, затем второго класса от всех остальных, третьего класса от остальных и т.д.Для реализации полосового Фильтра 2 могут быть использованы операционные усилители к выходам которых .одключец Т-образцый РС-Фильтр, параметры последнего определяются экспериментально.Коммутаторы 3 и 10 могут быть реализованы интегральными схемами типа прерывателя либо аналоговыми коммутатором, либо аналоговым переключателем. В качестве интегрирующих усилителей 4 можно использовать операционные усилители и усилители с подключенной интегрирующей емкостью.Пороговые устройства также могут быть реализованы интегральными схемами операционных усилителей, либо усилителей включенных по схеме компараторов напряжений, либо могут быть реализованы непосредственным применением компараторов напряжений.12821Формула изобретения 1. Устройство для распознавания образцов, содержащее компаратор,выход которого является выходом устрой ства, а вход подключен к выходу суммирующего усилителя, датчик входного сигнала и несколько измерительных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных полосово го Фильтра, вход которого соединен с выходом датчика входного сигнала,аналогового коммутатора и интегрирующего усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродей 15 ствия, оно содержит логические блоки, блок задания режима работы устройства, блок задания весовых коэффициентов и пороговые элементы, входы которых подключены к соответствующим выходам 20 интегрирующих усилителей, а выходы соединены с информационными входами логических блоков, информационные выходы которых подключены к входу суммирующего усилителя, выход компарато ра соединен с входом блока задания режима работы устройства, выходы которого соединены с первыми и вторыми управляющими входами логических блоков, выход блока задания весовых ко эффициентов подключен к третьим управляющим входам логических блоков, управляющие выходы которых соединены с 676входом блока задания весовых коэффициентов.2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что каждый логический блок содержит двоично-десятичный реверсивный счетчик, ключ разрешения прямого счета, ключ разрешения обратного счета, цифроаналоговый преобразователь, аналоговый компаратор,причем информационные входы ключей и управляющий вход аналогового компаратора объединены и являются информационными входами логического блока, информационные входы ключей разрешения прямого и обратного счета являются первым и вторым управляющими входами логического блока соответственно,управляющий вход двоично-десятичного реверсивного счетчика является третьим управляющим входом логического блока, выходы ключей разрешения прямого и обратного счета соединены с соответствующими информационными входами двоично-десятичного реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя и является управляющим выходом логического блока, выход цифроаналогового преобразователя соединен с информационным входом аналогового компаратора, выход которого является инФормационным выходом логического блока,