Способ опознавания изображения эталонного объекта

) 9.11,8 Комитет Российской Федерац по патентам и товарным знака) ОПИСАНИЕ ИЗО авторскому свидетельству(56) Авторское свидетельство СССР М326678, кл. б 03 Н 1/00, 1958. Колфилд Г.Оптическая голография, - М.: Мир, 1982,т,2, с,553-556.(54) СПОСОБ ОПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ЭТАЛОННОГО ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование в системахраспознавания эталонных изображений позволяет повысить точность способа. Эта цель достигается благодаря тому, что опознование эталонного изображения осуи,еггвляется путем сравнения с порогом вслнч:п 1 взаимно корреляционных пиков з палс функции взаимной корреляпин между пзображением эталонного объекта и совокупностью фрагментов анализируемого изображения вблизи локальных максимумов в поле функции взаимной корреляции между изображением эталонного объекта н анализируемым изображением, Такое сравнение дает результат, не зависящий от интенсивности анализируемого изображения.2 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах распознавания эталонных изображений,Цель изобретения - повышение точности способа.На фиг.1 приведена блок-схема устройства, осуществляющего данный способ; на фиг,2 - процесс обработки изображений,Устройство для осуществления способа содержит источник 1 когерентного излучения, блок 2 формирования изображения эталонного объекта, блок 3 формирования когерентного анализируемого изображения, блок 4 формирования анализируемого изображения, блок 5 формирования взаимно корреляционных функций (ВКФ), блок 6 регистрации поля ВКФ, первый и второй регистраторы 7 и 8 светового потока, блок 9 выделения фрагментов анализируемого изображения, блок 10 пороговой обработки, блок 11 управления и обработки.На фиг.1 двойными линиями обозначены когерентные оптические связи, а одинарными - электрические связи; на фиг.2 обозначено; 12 - изображение эталонного объекта в анализируемом изображении; 13 - изображения фоновых образцов в анализируемом изображении; 14 - локальные максимумы поля ВКФ; 15 - . границы фрага энтое анализируемого изображения; 16 - опорная точка )-го фрагмента анализируемого изображения; 17 - максимум автокорреляционной функции изображения эталонного объекта,Способ включает следующие операции; формирование первого когерентного оптического сигнала, соответствующего изображению эталонного объекта;формирование первой совокупности когерентных оптических сигналов, соответствующих анализируемому изображению;осуществление оптической корреляции между первым когерентным оптическим сигналом и первой совокупностью когерентных оптических сигналов;формирование сигнала первого светового поля, пропорционального ВКФ анализируемого изображения и изображения эталонного объекта;выделение локальных максимумов сигнала первого светового поля путем сравнения с первым пороговым уровнем;формирование сигналов положения локальных максимумов, пропорциональных координатам локальных максимумов,преобразование сигналов положения локальных максимумов в опорные сигналы, пропорциональные координатам опорнцх точек анализируемого изображения; однозначно связанных с координатами локальных максимумов:формирование второй совокупности когерентных оптических сигналов путем раз 5 деления первой совокупное ги когерентныхоптических сигналов на отдельные фрагменты, каждый из которых представляет собой фрагмент первой совокупностикогерентных оптических сигналов, совпада 1 О ющий по форме, размерам и ориентации сизображением эталонного объекта, а положение его центра опр деляется опорнымисигналами;формирование третьей совокупности15 когерентнцх оптических сигналов путеммодуляции светового потока в поеделахкаждого из отдельных фрагментов в отношении Ф, / ч 1 . где Ф - световой потоксигнала отдельного фрагмента; Ф, - световой поток первого когерентного оптического сигнала;осуществление дополнительной оптической корреляции между первым когерентным оптическим сигналом и третьейсовокупностью когерентных оптическихсигналов;формирование сигнала второго светового поля, пропорционального ВКФ изображения эталонного объекта и совокупностифрагментов анализируемого изображения;выделение локальных максимумов второго светового поля путем сравнения с вторым пороговым уровнем.При этом операцию формирования первой совокупности когерентных оптическихсигналов осуществляют непрерывно доокончания операции формирования сигналавторого светового поля,Способ реализуется устройством следу 4 О ющим образом.Когерентное излучение источника 1,представляющего собой лазер с системойрасширения лазерного излучения, поступает на блоки 2 и 3, представляющие собой,например, пространственно-временные модуляторы света (ПВМС), в которых происходит преобразование некогерентныхиэображений в когерентные. Вид когерентного анализируемого изображения показан5 О на фиг.2 а, Полученные когерентные изображения эталонного обьекта и анализируемоепоступают в блок 5, представляющий собой,например, когерентный оптический коррелятор, На этом этапе работы устройства55 блок 4 отключен, Формируемое в блоке 5световое поле ВКФ регистрируют в блоке 6,которцй представляет собой, например,многоэлементный фотоприемник на базематрицы ПЗС-структур,Регистрируемое первое световое поле ГДЕ Л 1;(, у) ,ГХ Г 1 И 1(Е-х, 1-Х) 411 55 1ана- Г(х, у) = 5(х, у)+ ; и (х,у)) - -1 лиэируемое иэображение; 5(х,у) - иэображение эталонного объекизображение, представляющее собой сумму пространственно разнесенных фоновых образов;855(х;у) - автокорреляционная функция изображения эталонного обьекта;В (х,у) = П и (,т 1) Я (-х,т)-у)с(сЬ 5 П) )- ЕКФ иэображений эталонного объекта и )-го фонового образа анализируемого изображения;- операция комплексного сопряжения.Вид зарегистрированного первого поля ВКФ представлен на фиг,2 б. По сигналу с блока 11 устанавливают величину С 1 порога, выбранную таким образом, чтобы отсечь только шумовую составляющую поля ВКФ.В блоке 11 определяют координаты локальных максимумов первого поля ВКФ. Существует взаимное однозначное соответствие между точками поля ВКФ, имеющими координаты найденных локальных максимумов ВКФ, и точками анализируемого изображения (назовем их опорными точками), имеющими соответствующие найденным локальным максимумам координаты, Используя априорную информацию о форме, размерах и ориентации иэображения эталонного объекта, в блоке 11 формируют управляющие сигналы для блока 8, представляющего собой, например, электрически управляемую диафрагму на базе просветного варианта ПВМС типа "ТТОЗ".По управляющим сигналам блока 11 в блоке 9 последовательно выделяют)-й фрагмент Я) когерентного анализируемого иэображения, центрированный относительно )-ой опорной точки и совпадающий по форме, размерам и ориентации с когерентным иэображением эталонного объекта, СветоВКФ описывается следующим выражением вой поток Ф) когерентного анализируемого иэображения в пределах выделяемого фрагмента регистрируют в блоке 8, представляющем собой интегральный фотоприемник. Вид когерентного анализируемого изображения с наложенными на него границами 15 формируемых фрагментов и опорными точками 16 показан на фиг,2 в, С выхода блока 8 сигналы, соответствующие величине зарегистрированного светового потока 6, поступают на блок 11.После формирования когерентного изображения эталонного объекта регистрируют световой поток Ф соответствующий когерентному изображению эталонного объекта, блоком 7, а сигнал с его выхода, соответствующий величине Ф подают на блок 11. В блоке 11 вырабатывают сигнал нормирования)-го фрагмента Я) анализируемого изображения (ч)= Ф, / Ф) и и реобразу-: ют когерентное анализируемое иэображение путем модуля ции инте нсивности светового потока в пределах каждого из фрагментов Б) в отношении И; к первоначальной его интенсивности, Блок 4 может быть выполнен также на базе электрически управляемой диафрагмы, например, просветного варианта ПВМС типа "ТТОЯ". При этом формируют области прозрачности, соответствующие фрагментам Я), а пропускание т в пределах каждого иэ фрагментов Я равно М), т.е. 45При этом когерентное анализируемоеизображение 1(х,у) преобразуется в иэображение р(х,у) по закону1у(, у) - Ях у)+и (х у) Т (х, у)Или, предполагая Т) =1, имеем х)", у)" - координаты )-ой опорной точки когерентного анализируемого изображения.На фиг,2 г представлен вид преобразованного анализируемого когерентного изображения. Это изображение подают на блок 5, где осуществляют дополнительную опти 1 15В (х,у) = В (х,у)+ Я У й (х,у)гвв 3 вп 3(3) Т.к. фрагменты Я) не пересекаются, то все 20максимумы функции 82(х,у) будут простран ственно разнесены. Поэтому для однозначного опознавания изображения достаточновыполнение неравенства видай(х,у)йп)(х,у) О), которое в выражении (3) 25выполняется автоматически из-за нормирующего множителя О),Таким образом, максимум второго светового поля ВКФ однозначно связан с изображением эталонного обьекта в 30анализируемом изображении,По сигналу с блока 11 в блоке 10 устанавливают порог С 2, величина которогоблизка к величине сигнала автокорреляцииФормула изобретения35 СПОСОБ ОПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРА-, ЖЕНИЯ ЭТАЛОННОГО. ОБЪЕКТА заключающийся в формировании первого когерентного оптического сигнала, 40 соответствующего изображению эталонного обьекта и первой совокупности когерентных оптических сигналов, соответствующих анализируемому иэображению, осуществлении оптической корреляции 45 между первым когерентным оптическим сигналом и первой совокупностью когерентных оптических сигналов, формировании сигнала первого светового поля, пропорционального взаимно корреляционной функции анализируемого изображения и изображения эталонного объекта, выделении локальных максимумов сигнала первого светового поля путем 55 сравнения с первым пороговым уровнем, отличэющийся тем, что, с целью повышения точности способа, после выделения локальных максимумов сигнала первого светового поля формируют сигческую корреляцию между преобразованным когерентным анализируемым изображением и когерентным иэображением эталонного обьекта. В блоке б регистрируют второе световое поле ВКФ, которое по аналогии с выражением (1) с учетом (2) может быть записано в виде иэображения эталонного объекта гпахй 4 х,у).При этом с выхода блока 10 на блок 11 поступают лишь те значения зарегистрированного поля ВКФ, которые превышаютустановленный порог С 2. Вид второго зарегистрированного светового поля ВКФ после прохождения блока 10 с величиной порога С 2 приведен на фиг.2 д. Это соответствует наличию в анализируемом иэображении изображения Я(х,у) эталонного объекта, В блоке 11 при этом формируют сигналы наличия опознаваемого изображения эталонного объекта в анализируемом изображении,Данный способ имеет более высокую точность по сравнению с известным, т.к. величина взаимно корреляционных пиков во втором зарегистрированном поле ВКФ не зависит от интенсивности анализируемого иэображения и, следовательно, опознавание. изображения эталонного обьекта будет однозначным. налы положения локальных максимумов, пропорциональные координатам локальных максимумов, преобразуют их в опорные сигналы, пропорциональные координатам опорных точек анализируемого изображения, однозначно связанных с координатами локальных максимумов, формируют вторую совокупность когерентных оптических сигналов путем разделения первой совокупности когерентных оптических сигналов на отдельные фрагменты, каждый из которых представляет собой фрагмент первой совокупности когерентных оптических сигналов, совпадающий по форме, размерам и ориентации с иэображением эталонного объекта, а положение центра его определяется опорными сигналами, формируют третью совокупность когерентных оптических сигналов путем модуляции светового потока в пределах каждого из отдельных фрагментов в от ношениифэ/Ф,где Ф - световой поток сигнала отдельного фрагмента;фэ - световой поток первого когерентного оптического сигнала,осуществляют дополнительную оптическую корреляцию между первым когерентным оптическим сигналом и третьей совокупностью когерентных оптических сигналов, формируют сигнал второго светового поля, пропорциональный взаимно корреляционной функции изображения эталонного объекта и совокупности фрагментов анализируемого изображения, и выделяют локальные максимумы второго светового поля путем сравнения с вторым пороговым уровнем, при этом формирование первой совокупности когерентных оптических сигналов осуществляют непрерывно до окончания формирования сигнала второго светового поля,1835949 оставитель В. Кочкинхред М.Моргентал едактор В. Трубчен рректор Н, Ко Заказ 15 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113 О 35, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1