Устройство для выделения признаков при распознавании образов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУоо делам нзабретеннй н отнрытнй(72) Авторы изобретения В,Н.Ляхов и А.И.Самарин стовский ордена Трудового Красн государственный университ(54 ТРОИСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИЗНАКО ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ОБРАЗОВиненчесИзобретение относится к распознаванию образов, а именно к разделу выделения и кодирования признаков образа, и может быть использовано в системах зрительного восприятия адаптивных роботов.Известно устройство для выделения признаков при распознавании образов, содержащее матрицу фотоприемников и нескольких слоев аналоговых нейроноподобных элементов с латеральным (боковым) торможением. Элементы в каждом слое группируются таким образом, что каждому из множества их входов соответствует определенный коэффициент связи с другим элементом. Слои соединены между собой на основании заранее заданных характерных зависимостей, Выходы каждого слоя соединены с выходами устройства 11.Недостаток этого устройства заключается в его конструктивной сложности.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее блок фотоэлектрического преобразования, приводы которого соединены с блоком управления, а выходы через усилители- ограничители и дифференцирующие элементы подключены к сумматору, датчики сигналов синхронизации, соединенные с блоком управления, компараторы, подключенные к соответствующим регис" трам, и логический блок 2.Однако устройство характеризуется невысокой надежностью.Цель изобретения - повышение надежности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее усилители-ограничители, соединенные с блоком фотоэлектрического преобразования, приводы которого подключены к блоку управления, сумматор, входы которого соединены с дифферен" цирующими элементами, подключенными к соответствующим усилителям-ограничителям, датчик сигналов, соед ный с приводом блока фотоэлектри40 кого преобразования,. компараторы,подключенные к соответствующим регистрам, выходы которых являютсявыходом устройства, введены счетчикподключенный к датчику сигналов,и последовательно соединенные элемент задержки, запоминающий элементи вычитающий элемент, другой входкоторого подключен к сумматору, авыход соединен со входами соответст Овующих компараторов.На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит блок 1 управления, приводы 2 и 3, блок 4 фото- Бэлектрического преобразования, выполненный в виде матрицы фотоприемников, усилители-ограничители 5,дифференцирующие элементы 6, сумматор 7, элемент 8 задержки, запоминающий элемент 9, выцитающий элемент 10,компараторы 11, регистры 12, датчик 13 сигналов (угла)и счетчик 14,Устройство работает следующимобразом,25Блок 1 управления осуществляетоперации управления приводами 2 и 3,установки в исходное состояние исинхронизацию работы регистров 12и счетчика 14, пуск и остановкуустройства. С помощью привода 3 матрицы 4 фотоприемников совершает микроколебательные движения (по аналогии с физиологическим тремором глазчеловека и высших животных) в плос 35кости, параллельной плоскости распознаваемога изображения, в различныхнаправлениях. Изменение направленияколебательных движений матрицы 4осуществляется с помощью привода 2по командам с блока 1 управленияповоротом матрицы 4 как по часовой,так и против часовой стрелки, дискретно с шагом 5 ц . Колебательныедвижения матрицы 4 фотоприемников45приводят к периодическим микроперемещениям изображения на ее элементах. При этом в тех элементах матрицы 4, которые пересекают контурные линии изображения, формируютсяпериодически изменяющиеся электрические сигналы, которые усиливаютсяи ограничиваются усилителями-ограничителями 5. Уровень ограниченияусилителей-ограничителей выбран таким, что ширина диаграммы направлен- яности каждого элемента матрицы составляет около 10 . Сигналы с выхода усилителей-ограничителей 5 дифференцируются соответствующими эле" ментами 6, Таким образом, элементы 6 пропускают сигналы только с тех элементов матрицы 4, которые пересекают при своих микроперемещениях контурные линии изображения. Эти сигналы суммируются в сумматоре 7 и через элемент 8 задержки поступают на запоминающий элемент 9, где запоминается значение суммарного сигна" ла при данном направлении микроперемещений матрицы 4 фотоприемников, В выцитающем элементе 10 из суммарно" го сигнала, полученного на данном направлении микроперемещений матрицы 4, выцитается суммарный сигнал, полученный на предыдущем направлении микроперемещений, Время задержки, формируемое ь элементе 8 задержки, служит для осуществления устойчивой операции вычитания именно последующего суммарного сигнала из предыдущего и определяется суммарным временем срабатывания выцитающего элемента, компаратора и регистра, Разностный сигнал с вычитающего элемента 10 поступает на входы компараторов 11, где сравнивается с эталонными сигналами.В зависимости от его величины срабатывает компаратор, соответствующий наличию определенного признака в иэображении на данном направлении микроперемещений матрицы 4 (т,е. с соответствующим эталонным сигналом). Так различным значениям разности соответствуют признаки прямой, дуги окружности и кривой, аналогичной спирали Архимеда, и т,п. Задавая различные пороги срабатывания компараторов, можно настроить устройство на выделение самых разнообразных признаков зрительных образов, Срабатывание каждого компаратора 11 фиксируется соответствующим регистром 12. Одновременно регистрами 12 фиксируется и направление микроперемещений матрицы 4, при котором выделен соответствующий признак образа (т,е. код угла, формируемый в счетчике 14 импульсов по сигналам с датчика 13).Кодирование направления колебательных движений матрицы фотоприемников с шагом 5 позволило определять 72 градации направления ориентации линий, что дает возможность выделять признаки кривизны линий (углы, дуги) в широком диапазоне их значений (относительное изменение радиуса кривизны дуг 1-30). Так как признаки зрительного образа кодируются величинами приращений сигналов, получаемых при разных направлениях колебательных движений матрицы фотоэлементов, то предлагаемое устройство 5 позволяет осуществлять выделение сложных признаков, каждый из которых имеет свае отличное от других распределение приращений сигналов по пространственным координатам образа. Это дает возможность объединить любую комбинацию элементарных признаков в некоторый обобщенный признак, характеризующий тот или иной фрагмент зрительного образа, Предварительное парал-лельное суммированы сигналов по всем элементам матрицы Фотоприемников дает интегральную оценку приращений сигналов, что повышает надеж" ность выделения признаков. 20Использование предлагаемого устройства обеспечивает увеличение надежности выделения более широкого класса признаков как статических, так и движущихся образов, инвариант- ность выделения признаков к размерам и пространственному расположению образа, упрощение процесса распознавания по выделенным признакам.Формула изобретенияУстройство для выделения признаков при распознавании образов, содержащее усилители-ограничители; соединенные с блоком фотоэлектрического преобразования, приводы которого подключены к блоку управления, сумматор, входы которого соединены с диф-, Ференцирующими элементами, подключенными к соответствующим усилителям- ограничителям, датчик сигналов, сое" диненный с приводом блока фотоэлектрического преобразования, компараторы, подключенные к соответствующим регистрам, выходы которых являются выходом устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит счетчик, подключенный к датчику сигналов, и последовательно соединенные элемент задержки, запоминающий элемент и вычитающий элемент, другой вход которого подключен к сумматору, а выход соединен со входами соответствующих компараторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент СШР 11 3701095,кл. 340-146.3, опублик. 1970,"2. Патент СЮВ М 4173015,кл. 340" 146.3, опублик. 1979898464Составитель Т.НичипоровичРедактор В.Бобков Техред Е,Харитончик Корректор М.ДемчикШЗаказ 11952/67 Тираж 731 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий11303, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4/5филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,