Устройство формирования признаков при распознавании образов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ Ю ПУБЛ 9/(51) 5 6 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 723610, кл. 6 06 К 9/00, 1973.(54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ОБРАЗОВ,57) Изобретение относится к автоматике ивычислительной технике, .является составной частью устоойств распознавания образов и может быть использовано в системах,обеспечивающих распознавание печатныхи рукописных текстов, отдельных объектовили участков местности (звездного неба) по их изображениям (телевизионным, тепловизионным, радиолокационным, фотографическим), Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства. Это достигается благодаря обеспечению возможности автофокусировки объектива 1 на распознаваемый объект, обладающий повышенной помехоустойчивостью, эквимасштабной инвариантностью к преобразованиям обьекта, не связанной с изменением его расстояния от объектива и.реализуемой более простыми средствами за счет совмещения блоков формирован 1 ля сигналов управления приводом 15 подвижных элементов объектива и блоков формирования информативных признаков для распознавания. 1 з, п. ф-лы, 1 ил,Изобретение Относится к автоматике и вычислительной технике, является состав" ной частью устройств распознавания Образов и мох(ег быть использовано в системах, обеспечивающих распознавание печатныхи рукописных текстов, отдельных обьектов или участков местности (звездного неба) псих телевизионным, теплсвизиснным, радиолокационным, Аотсгсзфическим и т, и, изображениям,Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства.Нз чертеже представлена функциональная схема цстссйствзУстройство содержит объектив 1, имео. щий подвих(ые элементы, испол ьзуемыепри его наводке нз резкость, разделитель 2 лучисгого потока на 2 И+1 лучистых потока, блок 3 приемников излучения, имеощий в каждом из 2 И каналов матрицу изчувствительных элементов и (онденсатор. а в каждом из 2 (И) каналов - функЦиональные 10 15 20 маски, размещаемые в плоскости анализа,блок 4 усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления в 2 И каналах и инверти рованием сигналов в И каналах, сумматор ,з, предназначенный для попарногс суммирования сигналов нз соответствующих один другому И прямых и И инвертирующих вьгходзх блока усилителей, первый 30 функциональный преобразователь 6 К рззностных сигналов начальных моментов изображения в Иразностных сигналов его центральных моментов, второй функциональный преобразователь 7 К35 рззностных сигналов центральных моментов изображения в И -Р сигналов его инвариантных признаков, используемых при распознавании, л в И -ю сигналов инвзриантных признаков, используемь 1 х при авто фСКУСИРОВКЕУстройство содержит также блок 8 рассеивателей лучистого потока для И каналов, привод 9 настройки рассеивателей на текущие знз ения характеристик фонов, иумсв, 45 регулярных помех и алфавита подлежащих распознзвзнио Образов, блок 10 последовательного выделения фрагментов в плоскости анализа блока 3, соответствующих проекциям распсзнаваемых обьектов, при вод 11 дизфрзгмь, Обьектива 1, диафрагму 12 обьектива 1, блок 13 весового суммирования и блок 14 дифференцирования сигналов и ризнаков, инвариантных к преобразованиям проекций распознавав мого сбьек 1 а в плоскости анализа без изменения мзситзбз и снимаемых с соответствующих И -о выходов блока 7., а также сигналов компенсации помех при звтофокусировке, снимаемых с выходов блоков 11 и 9, привод 15 подвижных элементов объектива 1, используемых при его наводке на резкость(фокусировке),Устсойство работает следующим образом,Наведенный на резкость обьектив 1 при помощи разделителя 2 лучистого потока строит изображение распознаваемого обьек-.а в Й основных и К дополнительных плоскостях анализа, в которых размещены по Ифункциональных масок блока 3 приемников излучения. Между выходом И дополнительных каналов разделителя 2 и соответствующими плоскостями анализа блока 3 приемников излучения размещен И-канальный блок 8 рассеивателей лучистых потоков с изменяемыми при помощи привода 9 настройки характеристиками рассеивания рассеивателей от плоскостей анализа вдоль оптической осл,Размещенный на выходе оптической системы многоканальный блок 3 приемников излучения формирует 2 К сигналов, пропорциональных начальным моментам тря различного порядка (рс = 00; 10, 01; 20, 11, 02; ), от функции распределения облучен- ности по прямоугольной области в плоскостях анализа блока 3, которая выписывается в поле иэображения объектива 1, или по задаваемому блоком 10 фрагменту прямоугольной области в плоскостях анализа блока 3. Сигналы на вь,ходе К основных каналов блока 3, пропорциональные моментам резкого изображения, усиливаются в блоке 4 усилителей и попарно суммируются в сумматоре 5 с аналогичными сигналами на выходе И дополнительных каналов блока 3, усиленными с инвертированием (изменением знака на обратный) в блоке 4 и пропорциональными моментам рассеянного изображения.И разностных сигналов на выходе сумматора 5 через первый функциональный преобразователь начальных моментов изображения в Ксигнала центральных моментов поступают на второй функциональный преобразователь 7 И" сигналов центральных моментов в И - сигналов основных инвариантных признаков, используемых при распознавании, и в И -гсигналов дополнительных инвариантных признаков, используемых при автофокусировке, Величины "основных" инвариантных признаков не изменяются при преобразованиях изображений распознаваемых обьектов (типа замены аргументов функции распределения облученности) в пределах и -параметрической группы линейных (дробно-линейных)5 10 15 20 25 30 35 40 50 распознаваемых объектов. Блок 10 имеет 55Х Й выходов, управляющих в каждом из 2 й каналов блока 3 последовательным заданием текущего подмножества 1 в составе матрицы изчувствительнцх элементов. преобразований на плоскости( у =. 4, б, 8 для подобных, аффиннцх, проективнцх преобразований соответственно), Допустимые значение числа Й (числа каналов уи и+1 блоков 2-6, 8, 10) равны где и = = 2, 3, 4,оо Величины "дополнительных" инвариантных признаков не изменяются при преобразованиях иэображений распознаваемых обьектов в пределах упараметрических подгрупп т -параметрической группы преобразований, сохраняющих неизменным масштаб изображений распознаваемых объектов (например, ортогональная, эквиаффинная, эквипроективная подгруппы). Величины дополнительных инвариантных признаков пропорциональны степени рассогласования плоскостей наибольшей резкости объектива 1 и плоскостей анализа блока 3 приемников излучений, они также косвенно обеспечивают нелинейную (гомоморфную) фильтрацию от помех, комбинируемых с сигналом с помощью операции "Свертка" и вызванных изменением действующего отверстия диаграммы 12 объектива 1 и степени рассеивания лучистого потока блоком 8, Блок 3 приемников излучения в каждом из 2 Й каналов содержит матрицу изчувствительных элементов с общим выходом, суммирующим сигнал по задаваемому блоком 10 текущему множеству из 1 элементов матрицы, и расположенный перед матрицей чувствительных элементов конденсор, проектирующий входное отверстие объектива 1 на чувствительные элементы, а также в каждом из 2 (й) каналов - функциональные маски, расположенные в плоскости анализа, совпадающей с плоскостью наибольшей резкости иэображения распознаваемого объекта для сфокусированного объектива 1,Для обеспечения последовательного по времени формирования сигналов инвариантных признаков проекций отдельных объектов в случае наличия на входе устройства сложного изображения (совокупности объектов, знаков), изменения которого выходят зз рамки ю-параметрической группы дробно-линейных преобразований на плоскости, к дополнительному 28+1-му выходу разделителя 2 лучистого потока присоединен блок 10 последовательного выделения фрагментов в плоскости анализа блока 3, соответствующих проекциям отдельных Для ограничения динамического диапазона сигналов в блоках 3 - 7, 10, 11 и, соответственно, снижения уровня собственных шумов (включая шумц нелинейности блоков при больших динамических диапазонах) апертурная диафрагма 12 обьектива 1 соединена через управляемый привод 11 с выходом канала блока 4 усилителей, соответствующего каналу блока 3 приемников излучения, в котором отсутствуют функциональные маски и который формирует сигнал, пропорциональный суммарной облученности чувствительных элементов.Настройка устройства с целью повышения информативности (дискриминзнтной эффективности) формируемых признаков в условиях изменения характеристик фонов, шумов, регулярных помех и алфавита подлежащих распознаванию объектов, т, е. регулировка его сквозной пространственно- частотной передзточной функции, производится блоками 6, 9 и 4, в том числе путем изменения степени нерезкости изображения объекта и дополнительных Й каналах приемника 3 излучения с помощью перемещения вдоль оптической оси и вращения рассеивателей 8 излучения, изменения рассеивающих свойств рассеивзтелей и комбинацией этих способов, з также путем регулирования коэффициентов усления соответствующих один другою основных и дополнительных инвертируемых кзнагос блока 4 усилителей.Для обеспечения воэможности ав 1 офокусировки К - и сигналов эквимасштабно-инвзоиантных признаков с выходов преобразователя 7 через последовательно соединенные блок 13 весового суммирования и блок 14 дифференцирования подаются на вход блока 15 г оивода подвижных элементов объектива 1 используемых при его наводке на резкость.Для компенсации влияния на качество автофокусировки не отфильтрованных блокоы 7 "остаточных" сос 1 звляюы.;их помех, вызванных изменено м диаметра действующего отверстия апертурной диафрагмы 12 объектива 1 или положения воганов регулировки привсда 9 настройки блока 3 рассеивателей лучистого потоке, сигналы с выходов функционал ьн ых и реобрззователей в составе схем формирования сигналов обратной связи привода 11 диафрагмы 12 и привода 9 настройки подаются на инвертирующие входы блока 13 весового суммирования,Поедлзгземое устройство по сравнению с известным обладает возможностью помехоустойчивости и зквимасштабно;ин1702398 вариантной автофокусировки, повышающей дискриминантную эффективность формируемых признаков и снижающей затраты на проектирование и зксплуатацию систем распознавания образов,Составитель В,МакаренковТехоед М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Редактор М.Петоова Заказ 4545 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская -,аб 45 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ."л,Гагарина, 101 Формула изооретения 1, Устройство формирования признаков пои расг.ознавании образов, содержащее последовательно расположенные и оптически связанные управляемую диафрагму с приводом диафрагмы, объектив и разделитель лучистоо потока, первая группа Выходов которого оптически связана с первой гоуппой оптич 8 ских Входов блока приемни" ков излучения, вторая группа выходов разделителя лучистого потока оптически связана с второй группой оптических входов блока приемников излучения через блок рассеивателей лучистых пОтоков с приВО- дом настройки рассеивателей, выход разделителя лучистого потока оптически связан с Входом блока выделенич фрагментов изображения, блок усилителей, сумматор, два функциональных преобразователя, причем вход привода настройки рассеивателей является первым управляющим входом устро.1 тва выходы блока Вь 1 деления фрагментов изсбражения подключены к управляющим входам блока приемников излучения, первая и Вторая группы выходов которого соединены соответственно с первой и второй группами информационных входов блока усилителей, управляющие входы которого являются соответственно вторым и третьим управляющими входами устройства, первая и вторая группы выходовблока усилителей подклочены соответст 5 венно к первой и второй группам входовсумматора, выходы которого соединены свходами первого функционального преобразователя, выходы первого функционального преобразователя подключены к входам10 второго функционального преобразователя,первая группа выходов которого являетсяинформационными выходами устройства,вторая группа выходов блока усилителей соединена с входами привода диафрагмы, о т 15 лича ющееся тем,что,с целью повышения помехоустойчивости устройства за счетобеспечения эквимасштабчо инвариантнойавтофокусировки объектива, в устройствовведены привод подвижных компонентов20 объектива, блок весового суммирования иблок дифференцирования, вход привода подвижных компонентов объектива подключен к выходу блока дифференцирования,вхг д которого соединен с выходом блока25 весового суммирования, группа входов которого подключена к второй группе выходоввторого преобразователя,2. Устройство по и. 1, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью уменьшения погреш 30 ностей автофокусировки, информационныевыходы привода диафрагмы и привода настройки рассеивателей соединены соответственно с первым и вторым входами блокавесового суммирования,