Способ распознавания геометрических фигур

СОЮЗ СОВЕТСНИХО ИЭВЛНПИеСЮКРЕСПУБЛИК 09) 06 К СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС(71) фиэйко-механический институтАН украинской ССР(56) 1. Шибанов Г. П. Распознаваниев системах автокоитроля. И., ПИашиностроениеф, 1972, .с. 424;2. Патент СЗШ В 2787188,кл. 235-181, 1964.3. Авторское свидетельство СССРВ 446087, кл. О 06 К 9/ОО, 1974(54)(57) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ГЕОИЕТ"РИЧЕСКИХ ФИГУР, основанный на скани-,ровании и преобразовании изображения Фигуры в последовательности широтно- модулированных импульсов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с.целью расширения области применения за счет обеспечения инвариантности при аффинных преобразованиях распознаваемой фигуры, сканируют изображение фигуры при непрерывном изменении угла сканирования, преобразуют для каждого угла сканирования последователь ность широтно-импульсных сигналов в интегральные сигналы, выделяют в ин.тегральных сигналах последовательность экстремальных уровней, Фиксируют количество экстремальных уров,ней и глобальный экстремальный уровень в выделенной последовательности,Я по которым судят о распознаваемой фигуре.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение при распознавании плоских геометрических фигур произвольной конфигурации, при анализе микробиологических препаратов и рент генограммы, в установках неразрушающего контрсля и роботехнике.Известны способы распознавания образов, основанные на формировании сигналов корреляции либо автокорре О ляционных функций между объектом и эталонами. При этом необходимо проводить трудоемкий процесс вращения иэображения образа относительно набора эталонов или наоборот 1.1 1 и 2 3. 15Наиболее близким к предлагаемому является способ распознавания геомет рических фигур, основанный на сканировании и преобразовании изображения фигуры в последовательность широтно- модулированных импульсов, Распознавание проводится путем построчного сканирования участка изображения объ. екта с последующим преобразованием в видеосигналы с одновременным формированием суммарных сигналов и сравнением с эталонными сигналами 1 3Недостатком известных способов является ограниченная область применения иэ-за неинвариантности или частичной инвариантности к аффинным преоб- ЗО разоваяиям (масштабированию, параллельному переносу и повороту) исследу,емых образов в поле анализа. Это требу-ет, во-первых, проведения технически сложной операции вращения иэображения 35 образа относительно набора эталонов или наоборот, во-вторых, нормирования образа по масштабу, в-третьих, устранения зависимости способов ат параллельного переноса образа, т.е. изме О нения местоположения в поле анализа. Все в целом приводит к усложнению технической реализации способов, а значит к значительныи временным затратам на распозиаванйе. 45Так, согласно прототипу, для принятия решения о распознавании в нем2 Б необходимо сформировать цсигаЧ налов-образов, число которыХ зависит от а Р-шага сканирования образа, и сравнить их с эталойными сигналами, для этого в изобретении предложена операция ц-разового вращения изображения образа (фигуры) с одновременным Формированием ц суммарных сигналов, что увеличивает время распознавания.Цель изобретениярасширение области применения за счет обеспечений инвариантности .при аффиияых преобразованиях распознаеаемой фигуры, 60Указанная цель достигается тем, что согласно способу распознавания геометрических фигур, основанном на сканировании и преобразовании изображения фигуры в последовательности 65широтно-модулированных импульсов, сканируют изображение фигуры при непрерывном изменении угла сканирования, преобразуют для каждого угла сканирования последовательность широтно"импульсных сигналов в интегральные сигналы, выделяют в интегральных сигналах последовательность экстремальных уровней, фиксируют количество экстремальных уровней и глобальный экстремальный уровень в выделенной последовательности, по которым судят о распознаваемой фигуре.На Фиг. 1 приведены изображения геометрических Фигур 1 на фиг. 2 сигналы-образы этих фигур, на фиг.З- эталонные последовательности сигналов, которые соответствуют распознаваемым образам, на Фиг. 4 - одно из возможных устройств, реализующее предлагаемый способ распознавания.Пусть исследуемые образы отражаются рецепторным полем, состоящим из Мхй элементов. Причем рецепторный элемент принимает значение единицы, если он лежит внутри или пересекает образ, и нуль, когда лежит извне. Тогда, если, например, в каждой из строк рецепторяого поля определить вуммарное количество единиц и постро. ить во времени распределения суммарных отсчетов, то получим сигнал-образ О(с), характеризующий структуру изобрйжения вдоль строк рецепторного поля, т.е. в направлении 9 . Аналогичный сигнал-образ определен и в другом произвольном направлении сканирования Ч . Полученные в результате операцйи суммирования импульсы- образы для разных классов изображе,ний, передающие структуру образа в направлениях сканирования 91 и Ч 2 приведены на Фиг. 2Изменениеместоположения и размеров изображения образа в поле анализа характеризуются соответственно коэффициентами р и г . Исходя из построения сигналов-образов, запишем, что О(х, у, й) щ О(м 1 р,э+у,1)сопьйОй) 1 О,у(й) 1 УМ 0231, (1) где х и у - координаты образа,с " вре мя.Из (1) следует, что принятые за основу признаки фигуры (сигналы-образы) не изменяют своей Формы при гомотетиях, т.е. инварианты относительно двух аффинных преобраэованийпараллельного переноса и изменения мааатаба.Сущность данного способа заключается в определении для каждого сигнала-образа количества 1 амплитудных значений уровней О импульсов. это приводится с целью сокращения30 На фиг. 4 изображена блок-схема одного из возможных устройств, ре.ализующего,предлагаемый способ распознавания.Устройство содержит первый блок 1 памяти, первый и второй блоки 2 5 и 3 формирования сигналов-образов, первый и второй блоки 4 и 5 определения амплитудных .значений уровней, блок б управления, блок 7 нормирова- . ния, блок 8 определения максималь ного количества уровней, первый и второй блоки 9 и 10 сравнения, второй блок 11 памяти, блок 12 обучения.Устройство работает следующим об. разом. 15По команде из блоха б управления. входная информация, т.е. бинарное иэображение образа, записывается в первый блок 1 памяти, который представляет собой оперативно-запоминающее устройство. Окончив запись, по20 команде из блока б в блоках 2 и 3 формируется суммарное количество единиц в двух произвольных направлениях рецепторного поля (например, вдоль строк Ч., и столбцов Ч). Тогда на выходе каждого из них получаем два сигнала Ои Оц (с), передающие структуру образа в направлениях У. и 2 . Затем в блоках 4 и 5 определяем амплитудные значения уровней (с;, О,р и с;, О у сигналов-образов, маЪсимальное количество которых формируем при сравнении 1 р и 1 в блоке, 8.Для "грубого" распознавания обра зов предназначен первый блок 9 срав нения, на первый вход которого поступает щах 1 л 1 р 1 а на второй -1 2 первая эталонная посЛедовательность 1 Чтобы разбить класс распознанно- А образа на подклассы, т,е, для детального распознавания, предназначен второй блок 10 сравнения, на пер. вый вход которого подаются амплитудные значения уровней, а на второй - вторая эталонная последовательность. Блоки 9 и 10 реализуют операции (3) и (5). В том случае, когда не совпадают масштабы исследуемого и эталонного образа, применяется блок 7 нормирования, в котором происходит нормирование по масштабу амплитудных значений уровнейБлок 12 обучения предназначен для формирования первой и второй эталонных последовательностей и записи их во второй блок 11 памяти, когда заранее неизвестны классы распознаваемых образов. Результаты распознавания получаем на выходах блоков 9 и 10.Таким образом предлагаемый способ распознавания и устройство, реализующее его, по сравнению с прототипом позволяет расширить область применения, а также позволяет при дискретности сканирования аЧ= 5повысить быстродействие распознавания в 36 раэ,. на порядок уменьшить объем памяти на хранение эталонных последовательностей, Уменьшение числа операций поворота образа и объема памяти на хранение эталонных характеристик позволяет не только улучшить технические характеристики предлагаемого способа (повысить быстродействие) но и уменьшить аппаратурные затраты на реализацию способа распознавания образов.Составитель Т, Ничипоровиедактор С. Квятковская Техред Т.фанта Корректор А. ференц одписно 4/5 тф ктн ужгород, ул ПП "Па каз 3899/42 Тираж 7 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауы