Способ распознавания элементов изображений

ОПИСАНИЙ ИЗОБРЕТЕНИЯ Соизэ Советских Социалистимеских Республикж 4 ГЯ 053 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС вт. свид.ву -М. Кл.6 06 К 9/00 312670/24 присоединением заявкиГееудеретеенньЮ немтат СССР ее делам зебретенетРыгайата опубликования описания 15,07.7 72) Автор изобретения М, Кисилев аявитель(54) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ЭЛЕМЕНТО ИЗОБРАЖЕНИЙ в.10(6) Дополнительное к (22) Заявлено 12.01.76 Изобретение относится к распознаванию о 1 эразов и может быть использовано в оптикозлектронных устройствах для автоматическогосчитывания и распознавания элементов контур.ных изображений, например чертежей, а такжеалфавитных и цифровых символов,Известны способы распознавания элементовизображений 11 фиксированных прямоуголь-ной зоной, т.е, вписанных в прямоугольную об.пасть, например метод зондов, метод маркироки изображений, квазитопологический метод,корреляционный метод и др.Известные способы сложны в техническойреализации и не всегда дают достоверный резутат при распознавании. Известен также способ, реализованный в уст. ройстве и основанный на пространственной модуляции светового потока, фотоэлектрическом пре. образовании светового потока в электрический сигнал в фокальной плоскости изображения и формйрований сигналов взаимной корреляции с эталонами 2,Известный способ тоже обладает низкой до.стоверностью распознавания элементов изображений.Целью изобретения является повышение достоверности распознавания,Цель достигается тем, что в предлагаемомспособе одновременно с пространственной модуляцией световой поток модулируют во временис постоянной частотой, преобразуют промодулированный световой поток в электрический сиг.нал в фокальной плоскости изображения с пере.менной чувствительностью, частота изменения которой кратна частоте временной модуляции све.тового потока и,фазы временного фотоэлектри.ческого преобразования формируют сигнал усреднения, по которому производят амплитуднуюнормализацию электрического сигнала,На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемья .способ распоэна.вания элемеитов изображений; на фиг. 2 а, б, в,г, д - графики изменения функций прозрачности т (х,у) в соответствующих точках прямоуголь.ной зоны, фиксирующей изображение элемента;на фиг. 3 - эпюры изменения функции прозрач.4интенсивности светового промодулированногоизображения потока ло линейной зависимостив направлении одного из векторов, компланар.ных фокальной плоскости изображения Р.Р, после чего линейно распределенный и промодулированный изображением световой поток посту.пает на поверхность фотоприемника 7 в прямоугольную зону А В С Д, где он преобразуетсяв электрический функциональный сигнал О0 = ф (х,у)х(х,у) у(к,у)рхдд,9 где Фо - начальный световой поток, посту.пьющий на носитель 4 информации;т(х у) - модулирующая функция элементаизображения,г (х,у) - функция прозрачности диска 6;и (х,у) - функция фотоэлектрической чув 20 ствительности фотоприемника 7;8 - площадь прямоугольной зоныА В С Д, по которой производитсяинтегрирование.Одновременно с приведенными операциями2 Л в способе производится временная модуляцияс постоянной частотой путем равномерного вра.щения вектора распределения интенсивности сво"тбвого потока-и вектора изменения фотоэлект.рической чувствительности вокруг оси, перпенди 30 кулярной фокальной плоскости изображения Р.Р,в геометрическом центре О (О) прямоугольной, зойы АВСД (А В С Д) во взаимно противоположных направлениях"с кратным отношением угловыхскоростей вращениясо и пю )ЗБ "., .Вращениепроизводйтся с помощью электромеханического привода 9, механически связанногос дисками 6 и 8,При этом световой луч от каждой точки изоб.40 ражения будет проходить через точку диска 6,в которой прбзрачность меняется по пернодичесФкой зависимости:т (х,у,т) с периодом ТДля точек М, Й, 1-, Е прямоугольной зоны4 АВСД измейение функции прозрачности г (х,у,т)во"времени представлено йа фиг. 2 а, б, в, г, д," -изкоторйхвидно, что между этими зависимое.тями существует отличие в амплитуде и фазе,причем наибольшей амплитуды функция т (х,у,т)достйгает в наиболее удаленной от центра О точ.ке изображения. Значения глох тоЪьг , ит характеризуют максимальные, ми.тд 2 срнймальные и среднее значение прозрачностей длясоответствующих точек, причем для центральнойточки О значение фуикции прозрачности не меняется и равно тПоскольку чувствительность фотоприемника7 также меняется во времени по периодическомузакону и (х, у, т) с периодом Т, то функциональ. 15 674053ности т (х, у) вдоть вектбра-расйредеейя иь" -" тенсивности светового потока и чувствительности фотоприемника вдоль вектора изменения фотоэлектрической чувствительности при совпадении направлений обоих векторов (фиг,За) и приих максимальном расхождении (фиг,Зб),Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит источник 1 света с конденсорнойлинзой 2 и рассеивателем 3, перемещаемый но.ситель 4 информации, например фотопленку ссинхродорожкой .( на фиг. не показана) для точной установки распознаваемого элемента, знакаили символа в прямоугольную зону АВСД, оптическую систему 5 для фокусировки изображения через диск б переменной прозрачности наплоский фотонриемник 7,Функция прозрачности г (х, у) диска 6вдоль начального.вектора а фиг,1 изображенстрелкой) компланарного фокальной плоскостиизобраЖения и расположенного в плоскости Р,-Р,имеет линейный характер,Функция фотоэлектрической чувствительности(х, у) фотоприемника 7, расположенного в фо- .кальиой плоскости Рз-Рэ также является линейной в. одном направлении, показанного вектором,что может быль обеспечено использованием в качестве фотоприемника 7, функционального фотореэистора, который расположен на диске 8.Диски 6 и 8 мехайически связаны с электроприводом 9 и при работе устройства вращают-.ся" в" йротивоположные стороны с угловыми скоростями со и пса,где и - целое число.Диски 6 и 8 на своей внешней окружностиимеют синхронизируюшие выступы 10, предназйаченйь 1 е длм периодического замыкания контак.тов 11 синхронизаций, подключенных к формирователю 12 управляющего импульса.Фотоприемник 7: окантован линейными контактными шинами 13, соединенйыми через скользящеекойтактйое соединение 14 склеммой источникапитагня и нагрузочным резйстором, под-ключейным соответственно ко входам уйравля.ютцего усилйтеля 15 и аналогового запоминатощего узла 16, управляющий вход которого соединеи с выходом формирователя 12 управляющего импульса, а выход- "со входом"управлейияусилителя 15.Предлагаемый способ распознавания элемен.тов изображений заклйчается в следующем,Наповерхности носителя 4 распознаваемыйэлемент изображения фиксируется в прямоугольной зоне АВСД-о "не" (в данном случае изобра-жена буква "н"), равномерный по ийтенсивности световой поток, поступающий от источника1 через конденсорную линзу 2 и рассеиватель 3на "окно" .пространственно модулируется йзображением элемента и поступает на фокусирующую.. оптическую систему 5 и далее через диск 6, смышью которого производится распределение674053 ц ( ) ф у (у у),(х).(хтЯхф5Заключительные операции в предлагаемом способе состоят в следующем.Так как полученный функциональный сигналЦ 1,(т) зависит от начального значения световогопотока и параметров элементов изображения(тол. 0шины контурных линий или прозрачности самого носителя), то это влияет на достоверностьраспознавания при последующем сравнении с эта. лонными сигналами. Поэтому в предлагаемом .способе осуществляется нормализация выходно. го сигнала.На фиг. За показаны эйюры распределения интенсивности б (х, у) светового потока и фотоэлектрической чувствительности фотоприемни- .ка прн совпадении направлений обоих векторов; В этом случае верхним точкам изображения при формировании функционального сигнала йрневаивается большой "вес" и они вносят более су. щественную часть в интегральное напряжение,25 При противоположном вращении векторэв с кратными угловыми скоростями происходит измене. нне взаимного положения векторов н различным точкам изображения последовательно присваивается максимальный вес, а диаметральнопротиво30 положным точкам - минимальный вес.Прн максимальном расхождении векторов илн.фаз (см. фиг, Зб) происходит взаимная ком- пенсация операиИй лйнейного распределения нитенсивностй светового потока н линейного изменения фоточувствнтельности фотоприемника 7, в результате чего уровень фуйкционального. на. пряжения прйнимает некоторое среднее зиаче ние О , пропорциональное отношению освещен.срных и неосвещенньв частей прямоугольной зо.40 ны дпя конкретного элемента изображейия. Ярн этом синхронизирующие выступы 10 дисков б н 8 одновременно замыкают контакты 11 синхронизации и с выхода формирователя 12 управляющего импульса на управляющий вход анало 45 , гового запоминающего узла 16 поступит сигнал; ло которому запоминается значение уровня О поступающего науправляющий вход усилителя 15, йроизводящего амплитудную нормализацию функционального напряжения Ор(т), в результа. те которой на въгходе устройства формируется,50 фуйкциональный сигнал, не зависящий.от началь ного значения светового потока Ф и толщины контурных линий изображения:О "(1,)=Па Ь у)Жх,у,И Ях,ц,Осад ф О Формула изобретения Способ распознавания элементов изображе ний, основанный на пространственной модуляции светового потока, фотоэлектрическом преобразовании пространственно промодулированнаго сво.голого потока в электрический сигнал в фокальиой плоскости изображения и формирования снг. налов взаимной корреляции с эталонами, о т л и. . ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьштения достоверности распознавания, одновременно с пространственной модуляцией световой поток моделируют во времени с постоянной частотой, пре. . образуют промодулированный световой поток в электрический сигнал в фокальной плоскости ное напряжение Оф (т) на выходе фотоприемни.ка 7 определяется из следующего выражения:,где гфьф - нормализационная модулирующая функция элемента изображения. 6Периодически меняющийся сложный по фор)ме функциональный сигнал содержит наиболееполную и достоверную информацию об изобра.женин по отношейию к функциональным сигналам, полученным в известных способах распоз.навания, так как различные точки изображениянаходятся в переменных условиях распространония светового потока и им последовательно присваивается различный "вес" с помощью перемесьной фотоэлектрической чувствительности в прямоугольной зоне.Дальнейшая операция по распознаванию заключается в определении сигналов взаимной корреляции с эталонными сигналами, по которымпроизводят идентификацию изображения (техни.ческие средства, производящие операцию карре.ляцин на блок. схеме фиг.1 ле изображены).Таким образом, в предложенном способеповышается достоверность распознавания за счетформирования развернутого во времени нормализованногоо функционального сигнала.Технико-экономический эффект обусловли.вается упрощением используемых техническихсредств (фильтр в виде диска с переменной ли.яейной прозрачностью гораздо дешевле и прощев изготовлении, чем специальные маски-трафаре.ты) н, кроме того, повьштается достоверность распознавания,Для технической реалйзацни предложенногоспособа можно использовать недорогие и несложные оптические узлы: конденсор, рассенватель,оптическую систему в виде двух линз, диск переменной прозрачности, например в виде опти.ческого клина, функциональный фоторезистор(в настоящее время такие фоторезисторы находятся в серийном производстве) и микроэлект.ровные элементъьПри наличии соответствующей технологической базы устройство по предлагаемому способуможно выполнить и отладить, (без большихзатрат) за несколько месяцев,изображения с переменной чувствительностью,частота изменения которой кратна частоте временной модуляции и, в момент максимальногорасхождения фазы временной модуляции свето.вого потока и фазы временного фотоэлектрического преобразователя формируют сигнал ус.реднения, по которому производят амплитуднуюнормализацию электрического сигнала,Источники информации, принятые во внима.ние при экспертизе1. Васильев В. И, Распознающие системы,Киев, "Наукова думка", 1969, с,46-49, 57-67,2. Авторское свидетельство СССР Мо 230507. Верховскийемеш Корректор Н.Стец ставителхредМ,Редактор Л. Баглай Заказ 40 Филиал ППЛ "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 сс ср Тираж 779 ЦНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская на