Устройство для преобразования изображений при распознавании образов

Союз Советских Социелистицеских Республик(51) М, Кл. С 061 9/04 с присоединением заявки ЛЪ -Государственный комитет Соввта Миниетров СССР по делам изобретений и открытий(32) Приоритет -Опубликовано 05.05.74, Бюллетень Ж 17 Дата опубликования описания О.01,75.(72) Авторы изобретения П. Путятин, В, П, Юрченко и О, М. Абрам Харьковский институт радиоэлектроники) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИ РАСОБРАЗОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИАВАНИИ ОБРАЗОВ стн распо ройствам ображени ащие поворот. ;ми на ней перой с блоком ими катушка- тельным уст- отоэлектрическоординат свыходы которопривода пота растра, соетушками, блоккоторого прона телевизионл ения.н ких устроиств и выполненияческих операций.Целью изобретения является разработка устройства для нормализации изображений в группе метрических преобразований, проводящего меньшее количество более простых математических операций, выполняемых с большей скоростью за счет применения оптического интегрирования и следящих систем,Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок извлечения квадратИзобретение относится к обла вания образов, в частности к ус автоматического приведения из эталонному виду,Известны устройства, содерж ную платформу с расположеннь редающей телевизионной каме масштабирования и отклоняющ ми, фотообьективом, светодели ройством, фотоприемником, ф ким блоком совмещения начала центром тяжести изображения, рого подключены к блоку элект ворота платформы, блок поворо диненный с отклоняющими ка сравнения с эталонами, на вход ектируется изображение с экра ной трубки, и устройство управОднако скорость работы та невысока из-за необходимост большого количества математи ного корня, вход которого соединен с фотоприемником, а выход - со входом блока масштабирования, логический блок, вход которого соединен с выходом блока вычисления центро бежного момента, блок памяти, вход которогогодключен к выходу логического блока, а выход - ко входу блока поворота растра.В устройстве блок вычисления центробежного момента выполнен в виде фотоприемни- О ков в каждом из четырех квадрантов поля зрения, свотофильтров, оптически связанных с фотоприемниками, причем коэффициенты пропускания светофильтров пропорциональны произведению координат, двух инверторов и 5 сумматора, два входа которого через инверторы подключены к соответствующим фотоприемникам, а два других входа соединены с другими фотоприемниками непосредственно.Логический блок выполнен в виде схемы вы деления модуля, схемы определения градиента, компаратора, вентиля и двух триггеров, нричем вход первого триггера соединен через вентиль и схему определения градиента, а вход второго - через компаратор с выходом 25 схемы выделения модуля, генератора линейноизменяющегося напряжения, двух схем совпадения, первые входы которых соединены с выходом первого триггера, вторые - с выходами 1 и О второго триггера, третьи - с 30 выходами генератора линейно изменяющегосянапряжения, и инвертора, вход которого подключен к выходу первой схемы совпадения.Это повышает скорость работы устройства, так как в нем применены фотоэлектрические и функциональные блоки, выполняющие лишь вычисление квадратного корня из величины суммарной энергии изображения и вычисление центробежного момента, а также следящие блоки преобразования координат.Блок-схема устройства представлена на чертеже, где обозначено: передающая телевизионная камера 1 с блоком масштабирования 2 и отклоняющими катушками 3, соединенными с блоком поворота растра 4, с фотообъективом и светоделительпым блоком 5, логический блок б, фотоприемцик 7, блок извлечения квадратного корпя 8, фотоэлектрический блок 9 совмещения начала координат с центром тяжести изображения. поворотную платформу 10, блок электропривода П поворота платформы, приемную телевизионную трубку 12 с фотообъективом и светоделительным блоком 13, блок вычисления центробежного момента 14, фотоприемники 15 - 18, светофильтр 19, цнверторы 20, 21, сумматор 22, схему выделения модуля 23, схему определения градиента 24, вентиль 25, триггеры 2 б, 27, компаратор 28, схемы совпадения 29, 30, генератор линейно изменяющегося напряжения 31, ицвертор 32, блок памяти 33, блок сравнения с эталонами 34 и блок управления 35.Фотоприемццк 7 вместе с блоком извлечения квадратного корня 8 и блоком масштабирования 2 передающей камеры 1 обеспечивают такое преобразование масштаба входного изображения, после которого его размеры соответствуют едищлчной величине Фотоэлектрический блок 9 и электропривод 11 осуществляют ориентацию поворотной платформы 10 таки., образом, что начало коордш)ат совпадает с центром тяжести изображения,Блок поворота растра 4 и отклоняющие катушки Л прсдцазцачены для вращения изображения ца экране приемной телевизионной трубки вокруг начала координат.Фотоприехшики 15 - 18 со светофильтром 19, цнверторы 20, 21 ц сумматор 22 предназначены для определения центробежного момента изображения ц представляют собой в целом фотоэлектрцчсскцц датчик угла поворота изображения относительно начала координат. Центробежный момент пропорционален синусу двойного угла наклона осц инерции изображения. Угол наклона оси инерции равен ну)лю лишь в том случае, если центробежный мо. мент равен нулю, Поле зрения каждого фотоприемника 15 - 18 совпадает с одним из чегырех квадрацтов. Коэффициент пропускания светофильтра пропорционален абсолютной величине произведения координат в каждом квадранте. Инверторы 20 и 21 соответствуют второму и четвертому квадрантам поля зрения и обеспечивают подачу напряжения на сумматор 22 с отрицательным знаком.Блоки 23 - 32 предназначены для управления вращением растра. Блоки 23, 24, 2 б, 29, 30. 10 1:) )О ;);) ,";О ):") О т ) . ;.)О6".) 65 и 32 обеспечивают автоматический выбор такого направления вращения растра, в результате которого величина центробежного момента стремится к нулю кратчайшим путем. Это повышает скорость нормализации изображений. Триггер ц компаратор 27, 28 обеспечивают прекращение вращения растра, если величина центробежного момента достигает нулевого значения.Компаратор 28 выдает сигнал, если напряжение с датчика угла поворота (т. е, напряжение ца выходе сумматора 22) равно эталонному значеншо (в данномслучае - нулю). Блок памяти 33 предназначен для запоминания уровня линецно измецяющсгося напряжения с выхода генератора 31, соответствующего моменту прекращения вращения изображения, Блок управления 35 осуществляет временную синхронизацию работы устройства и выдает четыре команды: команда 1 служит для включения блока центрирования, команда 11 - для осуществления поворота, команда 111 разрешает сравнение с эталоцамц в блоке 34, а команда 1 Ъ служит для повторного вращения изображения,Устройство работает следующим образом.Входные (в общем случае полутоновые) изображения отраженной цли светящейся яркости, предъявляемые ца темном фоне, проектируются одновременно ца телевизионную камеру 1, фотоприемник 7 и фотоэлектрический блок 9 через объектив ц светоделительный блок 6, По команде 1 цз блока управления 35 электропрцвод 11 перемец 1 ает поворотную платформу 10 в горизонтальной и вертикальной плоскостях до тех пор, пока центр тяжести изображения це совпадет с началом коордица. Величина напряжения ца выходе фотоприемника 7 пропорциональна суммарной энергии изображения, которая це зависит от положения изображения в поле зрения 1 т.е. от смегцения и вращения). Значение квадратного корня из этой величины, получающееся на выходе блока 8, равно ооратцому значению параметра масштабного преобразования. В результате цапряженце, поступающее из блока 8 в блок масштабцровацця 9, приводит линейные размеры изображения ца экране приемной телевизионной трубки к некоторым эталонным (слцццчцым) . По окончании центрирования цз блока управления выдается команда ца триггер 27. Триггер устанавливается в такое состояние, прц котором на схемы совпадения 29 и 30 поступает с его выхода высокий потенциал, соответствующий наличию сигнала, Линейно изменяющееся напряжение генератора 31 обя. зательно проходит через схему совпадения 29 цлц 30, так как их третьи входы подключены раздельно к выходам триггера 26 и, следова тельно, на каком-то из входов обязательно есть высокий потенциал. Линейно изменяюцееся напряжение проходит через одну из схем совпадения и с положительным или отрицательным знаком поступает через блок памяти 33 в блок поворота растра 4. Изображение на экране телевизионной трубки начинает вращаться, а величина напряжения на выходе сумматора 22 либо увеличивается, либо уменьшается. При вращении изображения в сторону уменьшения по абсолютной величине напряжения, т.е. величине центробежного момента, для приведения к эталонному положению по углу изображения нужно повернуть (в общем случае) на значительно меньший угол, чем при вращении в сторону увеличения центробежного момента.После подачи из блока управления 3 б команды 11 на вращение растра на выходе схемы определения градиента 24 появляется либо положительный сигнал, если изображение ца экране телевизионной трубки начинает поворачиваться в сторону возрастания центробежного момента, либо отрицательный сигнал (в противном случае), Положительный сигнал на выходе схемы 24, пройдя через вентиль 25, который открыт по второму входу командой 11, перебрасывает триггер 2 б в противоположное состояние, в результате чего та же схема совпадения (29 или 30), которая была открыта для линешго изменяющегося папряжения, поступающего с генератора 31 в период начального пуска, закрывается, а другая открывается. Знак линейно изменяющегося напряжения, поступающего в блок поворота растра 4, изменяется, следовательно, изменяется и направление вращения изображения. Если на выходе блока градиента появляется отрицательный сигнал, то он не изменяет состояния триггера 2 б, в результате чего случайно выбранное правильное направление вращения в период начального пуска сохраняется. Изображение вращается до тех пор, пока компаратор 28 це выдаст сигнал, свидетельствугощий о том, что значение центробежного момента равно эталонному, например нулевому. Прц этом триггер 27 перебрасывается в противоположное состояние, и схемы совпадения 29 и 30 закрываются. Блок памяти 33 фиксирует напряжение, соответствуюгцее моменту прекращения поворота изображения.После приведения к эталонному виду угла поворота изображения из блока управления вьгдастся команда 111 ца блок сравнения 34, В соответствии с которой нормализованные изображения, проектируемые с экрана телевизионной трубки, сравниваются с эталонными,По окончании первой процедуры сравнения с эталонами по сигналу из блока 34 блокуправлеция выдает команду И на тригер 27 повторного Вращения изображения. Это вызвано тем, что совмегценцс главных осей эллипса инерции изображения, осуществляемое при первом вращении, цс однозначно. Прц повторном вращении вентиль 25 закрыт, и поворот изображения происходит до тех пор, пока значение центробежного момента не будет снова равно нулю. При этом максимальная величина пов 5 1015 20 2 а :Л 35 -1015 50 05 60 65 торного угла поворота цс превышает величины прямго угла. По окончании вращения изображение с экрана телевизионной трубки вновь сравнивается с эталонами.Таким образом, решение о принадлежности входного изображения к некоторому классу принимается в результате сравнения с эталонами нормализованных видов входного изображения, отличающихся поворотом на эталонные углы. Предмет изобретения 1. Устройство для преобразования изображений при распознавании образов, содержащее поворотную платформу, на которой расположены передающая телевизионная камера со светоделительным блоком п объективом, а также фотоприемник и фотоэлектрический блок, оптически связанные со светоделительцым блоком, электропривод,соединенный с фотоэлектрическим блоком, блок поворота растра, который подключен к передающей телевизионной камере, приемную телевизионную трубку с фотообъективом и светоделцтельным блоком, которая оптически связана с блоком сравнения ц блоком вычисления центробежного момента. и блок управления, отлггчаюигееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены блок извлечения квадратного корня, вход которого соединен с фотоприемником, а выход - со входом блока масштабирования, логический блок, вход которого соедццсц с выходом блока вычисления центробежного момента, блок памяти, вход которого подключен к выходу логического блока, а выход - ко входу блока поворота растра.2. Устройство по п. 1, отлггчаюгиеегя тем, что блок вычисления центробежного момента Выполнен в виде фотоприемнпков в каждом из четырех квадрантов поля зрения, светофильтров, оптически связанных с фотоприемниками, причем коэффициенты пропускацця светофильтров, пропорциональны произведению координат, двух инверторов и сумматора, два входа которого через иневерторы подключены к соответствующим фотоприемникам, а два других входа соединены с другими фотоприемниками непосредственно.3. Устройство по и. 1, отличаюигееся тем, что логический блок выполнен В виде схемы выделения модуля, схемы определения градиента, компаратора, вентиля ц двух триггеров, причем вход первого триггера соединен через вентиль и схему определения градиента, а вход второго - через компаратор с выходом схемы выделения модуля, генератора линейно изменяющегося напряжения, двух схем совпадения, первые входы которых соединены с выходом первого триггера. вторые - с Выходами 1 и 0 второго триггера, третьи - с выходами генератора линейно изменяющегося напряжения, и иневертора, вход которого подключен к выходу первой схемы совпадения.д797 о делаь наб., д. ушек тищинская типограф к. 2235НИИПИ Государствен ого комитета С но 1 осква, Ж, Тираж б 24овета Мннистров СССткрытий Подписноезобретений