Способ распознавания изображений

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам к авторскому свидетельству(56) Авторское свидетельство СССР М324678, кл. б ОЗН 1/00, 1967, ПатентФранции Х 2145826, кл. б 09 К 9/00, 1979.(54) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ(19) 313 (11) 183595 О (1 З) А 1 оптической обработки информации позволяет повысить точность способа. Эта цель достигается благодаря тому, что распознавание текущего изображения осуществляется путем сравне.ия с порогом величин взаимно-корреляционных максимумов в поле функции взаимной корреляции между автокорреляционной функцией (АКФ) эта лонного преображения и совокупностью АКФ фрагментов текущего изображения. 2Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано всистемах оптической обработки информации, например, для распознавания образовв лазерной локации. 5Цель изобретения - повышение точности способа,На фиг,1 приведена блок-схема устройства, реализующего данный способ; нафиг,2 - появляется принцип действия блока 10регистрации координат границы,Устройство для реализации способа содержит блок 1 формирования эталонногоизображения, блок 2 формирования текущего изображения, блок 3 формирования нолей корреляционных функций, блок 4регистрации этих полей, блок 5 определения максимумов полей корреляционныхфункций, блок б регистрации координат границы Ь, блок 7 выбора фрагментов текущего 20изображения, блок 8 преобразования координат и управления.На фиг,2 обозначено: 9 - эталонное изображение, спроецированное на вход блока6; 10 - видеосигнал шума, характеризуемый 25средним напряжением 1-щср шумов; 11 - видеосигнал эталонного изображения; 12 - видеосигнал после пороговой обработки.Способ включает следующие операции:формирование совокупности сигналов 30автокорреляционной функции (АКФ) светового поля эталонного изображения;формирование совокупности сигналоввзаимной корреляции световых полей эталонного и текущего изображений; 35выделение первого сигнала максимальной интенсивности путем сравнения междусобой интенсивностей сигналов в совокуп-ности сигналов АКФ светового поля эталон ного изображения; 40формирование первого и второго эталонных сигналов интенсивности;формирование первой дополнительнойсовокупности сигналов путем уменьшенияинтенсивности каждого из сигналов в совокупности сигналов взаимной корреляциисветовых полей эталонного и текущего изображений на величину, обратно пропорциональную интенсивности, первого сигналамаксимальной интенсивности; 50 формирование совокупности сигналов локальных максимумов путем сравнения интенсивностей сигналов первой дополнительной совокупности с первым эталонным сигналом интенсивности для каждого из сигналов светового поля текущего изображения, совпадающего по фазе с соответствующим сигналом локального максимума совокупности; формирование сигнала АКФ светового поля фрагмента текущего изображения;выделение второго сигнала максимальной интенсивности путем сравнения между собой интенсивностей сигналов АКФ световых полей фрагментов текущего иэображения;формирование второй дополнительной совокупности сигналов путем уменьшения интенсивности каждого из сигналов локального максимума совокупности на величину, обратно пропорциональную интенсивности второго сигнала максимальной интенсивности;формирование совокупности сигналов распознавания путем сравнения интенсивностей сигналов второй дополнительной совокупности с вторым эталонным сигналом интенсивности, означающую наличие эталонного иэображения в составе текущего изображения,Способ реализуется устройством следующим образом,Эталонное и текущее изображения формируют в блоке 1 и блоке 2 соответственно. Эти блоки представляют собой например, пространственно-временные модуляторы света (ПВМС),Сформированное в блоке 1 эталонное иэображение проецируют на вход блока 3, представляющего собой, например, когерентный оптический коррелятор, В блоке 3 формируют поле АКФ, записывая согласованный фильтр на эталонное изображение:к (х, у) щ ХХ 5 ) х,уф ) Ях-х,у-уИхпуфгде Я(х,у) - эталонное изображение;- знак комплексного сопряжения.Полученное поле АКФ регистрируют в блоке 4, реализованном, например, на базе передающей телевизионной камеры.Зарегистрированное поле АКФ анализируют в блоке 5, реализованном, например, на базе порогового устройства, имеющего порог Р 1 срабатывания, аналогоцифрового преобразователя (АЦП) и логических элементов. Порог Р 1 устанавливается так, чтобы отсечь шумовые составляющие АКФ, В блоке 5 определяют величину максимума а поля АКФ эталонного изображения, По свойству АКФа д аахК (х,у) = К (0,0) ю ХХ 1 Ях,у)дну65 г.юОпределенное в блоке 5 значение а выдают на блок 8, реализованный, например, на базе микропроцессора, где запоминают значение а.Одновременно с величиной а в блоке 5 определяют координаты х а, у а максимума поля АКФ эталонного изображения в системе координат в блоке 5,В блоке 6, реализованном, например, на базе передающей телевизионной камеры, порогового устройства, АЦП и логических элементов. определяют область, занимаемую эталонным изобоажениям, и опр".деляют координаты х( , у(ц ее границыПринцип действия блока 6 поясняется фиг,2. Эта(тонное изображение 9 преобразуют в видеосигнал 11 в передающей телевизионной камере. Иэ-эа наличия внешних и внутренних шумов существует ненулевой видеосигнал 10 шума, который отсекают в пороговом устройстве, устанавливая Олор= =К Ошср, где К 1 - коэффициент запаса.Преобразование видеосигнала 12 после пооговй обработки в значения координат х 1 , у 1( границы ( области, занимаемой эталонным изображением, осуществляют, например, запоминая значения 11 и 12 для каждой ненулевой области видеосигнала 12 (см. фиг.2 в),Опре(деленные в блоке 5 координаты х 1(ц и у 1 Р подают в блок 8, где определяют и регистрируют значения х(, у(границыобласти, занимаемой эталонным изображением, взятые относительно координат х а, у а максимума поля АКФ:Х =Х 1 -ХаУ(Ц=У 1(- У аНайденные значения запоминают в запоминающем устройстве микропроцессора блока 8,Далее формируют поле взаимно корреляционных функций (ВКФ) текущего и эталонного изображений. Для этого текущее изображение проецируют на вход блока 3. Так как ранее в блоке 3 уже был записан согласованный фильтр на эталонное изображение 3(х,у), то на выходе блока 3 формируют поле ВКФ, описываемое выражением видак (х,у) =,ГХ Б (х,у) (х-х, у-у)схсувогде п(х,у) - текущее изображение.В блоке 4 регистрируют поле ВКФ Кзл(х,у) и анализируют зарегистрированное поле ВКФ в блоке 5, где определяют величину р 1 и координаты х 1, у 1 максимумов поля ВКФ, превышающих порог Р 1 срабатывания, выбираемый так, чтобы отсечь шумовые составляющие.Поскольку каждому максимуму поля ВКФ соответствует образ р текущего изо бражения, для поля максимумов поляКзл(х.у) можно записать: Данная операция возможна потому, что существует взаимно однозначное соответствие между координатами входа и выхода блока 3 (текущим иэображением и полем ВКФ).В блоке 8 формируютуправляющие сигналы для формирования в текущем изображении фрагментов Оь ограниченнь 1 х координатами х , у границы (, взятыми относительно координат х , у( . Для формирования фрагментов Ь определяют коор 15 20 динаты границы 1 фрагмента Ь путем суммирования взятых из запоминающего у(стройства блока 8 значений координат х( , у с координатами х, у т 1, т.е.и формируют фрагмент Ь как область текущего иэображения, ограниченную границей 1.ьУправляющие сигналы поступают на блок 7, который реализуется на базе электрически управляемой диафрагмы, представ 25 30 35 ляющей собой, например, магнитооптический ПВМС или ПВМС на основе жидких кристаллов. При этом формируемые фрагменты Ь соответствуют областям прозрачности электрически управляемой 40 диафрагмы,Формируя совокупность фрагментов Ь, =1,(ч, выбирают из текущего изображения совокупность образов 9(х,у), каждому из которых соответствует максимум В поля ВКФ 45 50 текущего и эталонного изображений. Т.к. каждый из образов р(х,у) соответствует фрагменту Ь, по форме совпадающему с эталонным изображением, то и каждый из образов ц(х,у) совпадает по форме с эталонным изображением,Кроме того, т.к, границы фрагментов Ь определяются относительно координат энергетического центра (совпадающего с максимумом АКФ), то каждый образ 91 центрирован относительно соответствующегомаксимума поля ВКФ.Проецируя совокупность иэображенийобразов 9;(х,у) на вход блока 3, формируют дополнительное поле ВКФ эталонного иэоЧ(м,у) = Я Х м, у )О(х-х, у-у )в5 =где К,(хьу 1)=,81 - величина 1-го максимума поля ВКФ;(ч - количество максимумов поля ВКФ, Полученные значения Д хь у подают в 10 блок 8, где их запоминают, Значения координат х у точек текущего изображения.бражения и совокупности фрагментов текущего изображениянК (х, у) в П Б (х, у ) , К (х-х, у -у)дхду ва5В блоке 4 регистрируют дополнительное поле К 0 х,у) ВКФ и анализируют его в блоке 5, в котором определяют величину В и координаты х, у максимумов дополнительного поля ВКФ, превышающих порог 10 Р.Последний выбирается так, чтобы отсечь шумовые составляющие дополнительного поля ВКФ; Таким образом, для каждого из фрагментов 6 и соответствующего ему образа фх,у) имеем зарегистрированную ВКФ 15 К х,у в П В хф,уфВ х-х, уф-удхфдун(для которой определяют максимум20Н вах ХХ В х,у 8 х-х, у-УИхду1Найденные значения В подают в блок 8, где их запоминают.Для формирования каждого -го фраг мента 6 из И фрагментов текущего иэображения выбирают из текущего изображения образ 9, определяемый как область текущего изображения в пределах фрагмента 6 ь который проецируют на вход блока 3. На 30 образ ц(х,у записывают согласованный фильтр и формируют поле АКФ;(К х, у в П К х,у К х -х, уф -УИх дуф н(д(35Это поле регистрируют в блоке 4 и определяют в блоке 5 величину А максимума поля АКФ)( вахК х,уК 0,0 в ХХ а ху 4 дхду9 О н(а 140Найденное значение А подают на блок 8, где его запоминают.Таким образом, в блоке 8 имеются запомненные наборы величин А. В, а, 1=1,й, причем 45 Формула изобретенияСПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, заключающийся в форми ровании совокупности сигналов автокорреляционной функции светового ,поля эталонного изображения, формировании совокупности сигналов взаимной корреляции световых полей эталонного и те кущего иэображений, выделении первого сигнала максимальной интенсивности путем сравнения межу собой интенсивностей сигналов в совокупности сигналов эвтокорреляционной функции све 2а вах П н (хну )н (хф-х, у-у)дхЬу П (Нх, у)ЬхЬу1(вах П 5 (х, В )В (х-х, у -у)бхдуа В1вах П 5 (хф,у)5(х-х, у-у)дхЬу хх ХХ В (х,у)В (х-х, у-у)дхдуХХ (5(х,у) дхдуХХВ (х,у) Ьхбу в а Л1вах П 5 (к, у )В (х -х, у -у)дх дув1в П (5(х.у) Ьхбу ХХ(В (х,у) дхбуОчевидно, что величины а, А и В связаны между собой неравенством Шварца, т.е. для любых изображений 3(х,у, п(х,у), дх,у) должно выполняться неравенство вида а А й В 2, которое обращается в равенство только при условии рх,у)=Я(х,у).Однако иэ-за наличия шумов и конечного разрешения применяемых для формирования изображений образцов и регистрации полей АКФ и ВКФ приборов и устройств, при условии 8(х,у)-д(х,у) максимум ВКФ будет меньше, чем следует иэ этого неравенства, т,е. а АВ .Поэтому целесообразно ввести меру д несовпадения образцов, выражающуюся, например, в нескольких процентах от величины а А/В . Таким образом, в блоке 8 для каждого -го фрагмента 6 текущего изображения определяют величину ВР/аА и сравнивают ее с величиной 1-д. При выполнении неравенства В 1- д) а А делают вывод о соответствии -го фрагмента 6 текущего изображения эталонному изображению.Поскольку в данном способе формируется поле ВКФ всего текущего изображения и эталонного иэображения, а затем анализируются только те образы, для которых величины максимумов поля ВКФ имеют существенный уровень, удается резко сократить количество анализируемых образов.тового поля эталонного изображения и формировании первого и второго эталонных сигналов интенсивности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, формируют первую дополнительную совокупность сигналов путем уменьшения интенсивности каждого из сигналов в совокупности сигналов взаимной корреляции световых полей эталонного и текущего иэображений на величину, обратно пропорциональную интенсивности первого сигнала максимальной интенсивности, формируют со9 1835950 10вокупность сигналов локальных максиму- полей фрагментов текущего иэображемов путем сравнения интенсивностей ния, формируют вторую дополнительную сигналов перво допй ополнительной сово- совокупность сигналов путем уменьшекупности с первым эталонным сигналом ния интенсивности каждого из сигналов интенсивности для ка ждого из сиал локального максимума совокупности на5светового поля текущего изображения, величину, обратно пропорциональную совпадающего по фго по фазе с соответствую- интенсивности второго сигнала максиигналом локального максимума мальной интенсивности, и формируют щим сигналов ния совокупности, формируют сигнал авто- совокупность сигналов распоэна а корреляционно й функции светового поля 10 путем сравнения интенсивностей сигнафрагмента текущего изображения выде- лов второй дополнительной совокупноФляют второ сигналй ал максимальной ин- сти с вторым эталонным сигналом интенсивности путемти путем сравнения между со- тенсивности, означающую наличие бой интенсивненсивностей сигналов эталонного иэображения в составе текуавтокорреляциреляционной функции световых 15 щего иэображения. Сх,у х,у Составитель Л, ВолковаТехред М.Моргентал Коррект Редактор В. Нази етраа аказ ЙЙО Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага 0