Устройство для распознаванияизображений

Союз Советскии Социвлистическии республик.твеииый комитетСССРио делам изобретеиийи открмтий Опубликовано 15.0281. Ьюллетень 149 6Дата опубликования описания502,814) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСНОЗНАВАН ИЗОБРАЖЕНИЙого лая Изобретение относится к техничес. кой кибернетике, в частности к устройствам для распознавания изображений, и может быть использовано для распознавания плоских геометрических фигур.Известно устройство для распознавания образцов, содержащее объектив, телевизионную трубку, видеоусилитель, блоки кадровых и строчных ключей, распределители кадров и строк, блок триггеров, классификатор, блок измерения координат, блок, управления, генератор лиейных напряжений и ком" мутатор 1. ИНедостатками такого устройства являются большой объем оборудования, обу 9 овленный наличием в устройстве большого количества сложных блоков низкое быстродействие иэ-за исполь эования механических перемещений передающей телевизионной трубки.,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для 2 распознавания изображений, содержащее оптоэлектронный матричный преобразователь, соединенный с блоком развертки иэображений, первый блок памяти, адресные входы которого под" 36 ключены к выходам первого счетчика,второй блок памяти, адресные входыкоторого соединены с выходами блоказадания адресов эталонов, а информационные выходы - с первыми входамиблока принятия решений, коммутатор,одни нэ выходов которого подключеныко входам записи информации второгоблока памяти, блок синхронизации иуправления, соединенный с соответствующими входами оптоэлектронногоатричного преобразователя, счетчикаи блока задания адресов эталонов,и ключи 21,Недостатки известного устройстваэависимость результата распознавания от аффинных преобразованийизображдния (параллельн переноса,вращения и подобия); ма достоверность распознавания;Цель изобретения - обеспечениефзеэавиаимости результата распознавания от афониных преобразований изображений.Укаэанная цель достигается тем,что устройство содержит блок сравнения экстремальных значений вектораразвертки иэображения, регистр хранения глобального значения вектораразвертки иэображения, блок норма 805365лизации и второй счетчик, разрядныевыходы которого подключены соответственно к управляющим входам блокаразвертки изображения и через ключико входам первого блока памяти,выходы которого .соединены с одними из входов коммутатора и блока нормализации, другие входыкоторого подключены к информационным выходам регистра храненияглобального значения вектора развертки изображения, управляющий иинформационный входы которого соединены соответственно с первым управляющим и одними из информационных выходов блока сравнения экстремальных значений вектора разверткииэображения, второй управляющийвыход которого подключен к одномуиз входов первого счетчика и к управляющим входам ключей, счетный входи выход переполнения второго счетчика соединены с соответствующимвыходом и входом блока синхрониза. ции и управления, причем выходыблока нормализации подключены кдругим входам коммутатора, другиевыходы которого соединены со вторыми информационными входами блокапринятия решений, третьи информационные входы когорого подключенык выходам блока задания адресовэталонов, а информационные входыпервого блока памяти подключены кинФормационным выходам блока сравнения экстремальных значений вектораразвертки изображения.На фиг. 1 представлена блоксхема предлагаемого устройства; наФиг. 2 - способ развертки; на фиг.3 функциональный сигнал изображения.Устройство содержит оптоэлектронный матричный преобразователь 1,на входе которого установлена оптическая система 2, позволяющаяспроектировать иэображение плоскойфигуры с носителя 3 информации нафоточувствительную поверхность пре"образователя 1, блок 4 разверткиизображения, счетчик 5 (для Фиксации угла поворота изображения), блокб сравнения экстремальных значенийвектора развертки изображения,ключи 7, блок 8 нормализации, регистр 9 хранения глобального значения вектора развертки изображения,(для хранения кодов эталонов), блок13 задания адресов эталонов, блок14 принятия решений и блок 15 синхронизации и управления, коммутатор 16,Оптоэлектронный. матричный преобразователь 1 предназначен .для Фотоэлектрического преобразования иэображения геометриЧеской фигуры, спроектированной на его Фоточувствительную поверхность, в совокупность электрических сигналов уровнячерного и уровня белого.Блок 4 развертки иэображения служитдля развертки изображения по строкам (векторам) в полярной системекоординат. На выходе блока 4 развертки изображения формируется цифровой код, соответствующий длиневектора, т,е. величине отрезка,расположенного внутри распоэнава 10 емой геометрической фигуры и поворачиваемого вокруг геометрическогоцентра изображения.Блок 4 развертки иэображенияявляется логическим комбинаторнымблоком, обеспечивающим считывание15 необходимой строки элементов оптоэлектронного матричного преобразователя 1, образующей так называемыйвектор развертки иэображения, расположенный под определенным углом от 20 носительно начального вектора раз.свертки изображения,Счетчик 5 предназчачен для за"дания двоичного кода угла поворотавектора развертки вокруг геометри 25 ческого центра изображения.Блок б сравнения экстремальныхзначений вектора развертки изображения служит для определения в последовательности текущих значений вектора развертки локальныхи глобального экстремальных уровнейпри повороте вектора развертки изображения на угол, кратный 180Ключи 7 предназначены для записив блок 10 памяти значения текущего двоичного кода угла поворотавектора развертки изображения придостижении, вектором развертки изображения очередного экстремальногозначения.40 Блок 8 нормализации предназначендля деления выделенных блоком 6экстремальных значений вектора развертки изображения на величину глобального экстремального значениявектора развертки, зафиксированнуюв регистре 9,Блок 10 памяти обеспечивает хранение кодов величин экстремальныхзначений вектора развертки изобра 50 жения и соответствующих им кодоввеличин углов поворота вектора развертки изображения.Запись в запоминающие ячейкиблока 10 указанных кодов величинэкстремальных значений вектора раз 55 вертки производитсяпо .адресу,формируемому счетчиком 11, который врежйме записи фиксирует количествоэкстремальных значений вектора развертки, поступающих с блока 6 сравщ нения экстремальных значений вектора развертки.В режиме считывания счетчик 11формирует код адреса по управляющимимпульсам, поступающим с блока 15инхронизации и управления, В блоке,12 памяти записаны последовательности кодов нормализованных экстремальных значений вектора разверткии соответствующих им углов для различных классов геометрических Фигур.Считывание этих кодов при распознавании осуществляется блоком 13 зада.ния адресов эталонов.Блок 14 принятия решений, навходы которого в режиме распознавания поступают параллельные кодынормализованных экстремальных значений вектора развертки и соответ-.ствующих им углов с блока 10 памяти,параллельные коды эталонов с блока12 и двоичный код класса изображенияс блока 13 задания адресов эталонов,предназначен для сравнения распознаваемых и эталонных величин и опре"деления класса распознанного иэобра"жения.Блок 15 синхронизации и управленияслужит для обеспечения согласованной во времени работы всех блокови узлов устройства.Коммутатор 16 предназначендляраспределения нормализованных экстремальных значений вектора разверткии соответствующих им значений угловповорота этого вектора в блок 14принятия решений при рабОте устройства в режиме распознавания изобрааений или в блок 12 памяти в случаеработы устройства в режиме обученияили записи эталонов,В режиме обучения устройствупредъявляются стандартные изображения геометрических Фигур и выделяются информационные признаки фигуры(локальные и глобальные экстремальные значения вектора разверткиизображения).Рассмотрим формирование экстремальных значений векторов разверткидляфплоской фигуры (фиг. 2., гдеобозначены: О - геометрическийцентр фигуры, АОВ - начальный вектор (строка) развертки изображения,СОД - промежуточный (текущий) век"тор развертки изображения, соответствующий некоторому углу поворотавектора СОВ.При равномерном вращении и считывании длины вектора изображенияформируется некоторая функциональная зависимость Р =(сЦ,где Р;, -текущее значение длнны вектора,ос"- соответствующий угол поворотаДля полученной кривой можно ваде"лить совокупность экстремальныхуровней с соответствующими угламио, однозначно характеризующих класср спознаваемой, фигуры;В режиме обучения устройствоработает следующим образом.До начала расчитывания изображения фигуры блоки и узлы устройстваустановлены с помощью блока 151синхронизации и управления импульсом установки в .0 в исходное состояние.Преобразование иэображения геометрической фигуры в периодическуюпоследовательность значений векторов развертки, начинается по командефПуск, поступающей с блока 15синхронизации и управления на оптоэлектронный матричный преобразователь 1, счетчик 5, блок 6 сравненияэкстремальных значений векторов раз вертки и на другие блоки и узлыустройства, После этого на фоточувствительную поверхность оптоэлектронного матричного преобразователя 1с носителя 3 информации с помощью 15 оптической системы 2 проектируетсяплоское изображение распознаваемойгеометрической Фигуры.Оптоэлектронный матричный преобразователь 1 преобразует изображе ние геометрической фигуры, спроектированной на его Фоточувствительную поверхность, в совокупностьэлектрических сигналов уровня черного и уровня фбелого. С блока р 15 синхронизации и управления насчетный вход счетчика 5 (угла поворота) через определенные промежуткивремени поступают управляющие импульсы, количество которых равно количеству дискретиых углов поворотавекторов развертки. С разрядныхвыходов счетчика 5 код определенногоугла поворота вектора разверткиподается на управляющие входы блока4 развертки изображения и в блок10 памяти через ключи 7,которые открываются импулЬсом из блока 6 приусловии наличия соответствующей дляданного угла поворота вектора развертки экстремальной длины (величиньЦ 40 этого вектора.ФС помощью логического комбинаторного блока 4 развертки изображения обеспечивается считывание необходимой строки элементов матричного 45 преобразователя 1, образующей векторразвертки под определенным угломотносительно начального .вектора,развертки изображения. Я С выхода блока 4 суммарное значение сигнала уровня фчерногоф ссоответствующей строки элементовматричного преобразователя 1 подается на информациойные входы блока 6сравнения экстремальной длины (величины) векторов развертки, Затемс блока 15 синхронизации и управления на счетный вход счетчика 5 поступает следующий импульс, а с егоразрядных заходов иа управляющие 60 входы блока 4 развертки иэображенияи через ключи 7 в блок 10 памятив параллельйом коде поступает сигналследующего угла поворота вектораразвертки для Выбора следующей строки элементов матричного преобраэователя 1, повернутой относительно предыдущей (начальной) на некоторый фиксированный угол о, например, 1 - 3Э блоке 6 сравнения экстремальных значений вектора развертки текущие значения этих величин, т,е. значения суммарного количества, например, черных элементов в каждой строке считанной блоком 4 развертки изображений с оптоэлектронного матричного преобразователя 1, заносятся на временное хранение в регистры (на фиг. 1 не изображены), содержимое которых сравнивается между собой, т.е. текущее значение величины вектора развертки сравнивается с предыдущим и последующим значением, и если оно больше их (или меньше) по величине, то оно запоминается. Это выделенное экстремальное значение заносится снова с сле- дующиФ один из регистров хранения экстремальных величин и в блок 10 памяти по адресу, задаваемому счетчиком 11, который управляется сигналом о выделении экстремального значения, поступающим из блока 6. Одновременно этот же сигнал поступает на управляющий вход ключей 7, открывая их, и код угла поворота этого вектора развертки заносится в блок 10 памяти по соответствующему адресу.Кроме того, в блоке 6 сравнения экстремальных значений вектора развертки содержимое регистров хранения этих экстрЕмальных значений (величин) сравнивается между собой, и глобальное значение величины вектора развертки заносится в регистр 9 хранения глобального значения вектора развертки. В режиме распознавания устройству предъявляют изображение геометрической фигуры и записывают в блок 10 памяти экстремальные значения вектора развертки иэображения и соответствующие им значения углов поворота. Одновременно с этим в регистре 9 запоминается глобальное При повороте векторов развертки на угол, равный 180 О, т.е. при окончании развертки изображения (считывания строк элементов матричного преобразователя 1), с выхода переполнения счетчика 5 импульс переполнения гоступает на вхед блока 15 синхронизации и управления, сигнализируя об окончании процесса накопления информационных признаков для предъявляемой фигуры (фиг. 2 и фиг. 3). Одновременно с этим в блок 13 задания адресов эталонов заносится код, соответствующий начальному адресу информационного массива для данной геометрической фигуры. 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 значение вектора развертки изображения.По сигналу переполнения со с четчика 5 блок 15 синхронизации и управления подает ка счетчик 11 управляющие импульсы, по которым формируется код адреса. По адресу, выбранному счетчиком 11 адреса, экстремальные значения векторов развертки поступают с блока 10 оперативной памяти в блок 8 нормализации, а соответствующие экстремальным значениям векторов развертки значения углов поворота этих векторов поступают с блока 10 оперативной памяти на входы коммутатора 16, Одновременно с регистра 9 хранения глобального экстремального значения вектора развертки изображения в блок 8 нормализации подается значение глобального экстремального вектора развертки и по команде из блока 15 синхронизации и управления в блоке 8 нормализации происходит нормализация экстремальных значений векторов развертки поступающих из блока 10 оперативной памяти.После этого на управляющий вход коммутатора 16 с блока 15 синхронизации и управления поступает управляющий сигнал, и нормализованные экстремальные значения векторов развертки и соответствующие им значения углов поворота вектора поступают в блок 14 принятия решений. При этом с блока 15 синхронизации и управления на блок 13 задания адресов эталонов поступает управляющий сигнал, и с его выхода в блок 12 памяти эталонов и в блок 14 Принятия решения поступает двоичный код класса Изображения. Кроме этого, в блок 14 принятия решения поступают параллельные коды нормализованных экстремальных значений векторов развертки и соответствующих им значений углов поворота вектора с блока 12 памяти эталонов. В блоке 14 принятия решений происходит сравнение распозна- ваемых и эталонных величин и определяется класс распознанного изображения.В случае несовпадения распознаваемых и эталонных величин для данного класса иэображений из блока 14 принятия решений в блок 15 синхронизации и управления поступает сигнал, пО котОрому в блОк 13 выборки эталонов поступает следующий управляющий сигнал выборки эталонов следующего класса, и процесс сравнения кодов величин повторяется до тех пор, пока не произойдет сравнение распознаваемых величин и эталонных для соответствующего класса изображений.Изложенные примеры не исчерпываютвсех случаев применения иэображения,а являются лишь его иллюстрацией.На практике могут быть использованы805365 10 О Фбрмула изобретения 9и другие варианты без нарушения ос новной идеи технического решения.Технико-экономический эффект от использования предлагаемого устрой" ства для распознавания изображений состоит в том, что значительно уменьшается количество необходимых эталонных значений векторов развертки для распознавания изображений, существенно упрощается сам процесс распознавания изображений, подвергых преобразованиям. подобия, нерея и вращения относительно этаного иэображения. Устройство для. распознавания изоб-ражений, содержащее оптоэлектронный матричный преобразователь, соеДиненный с блоком развертки изображе" ния, первый блок памяти, адресные входы которого подключены к выходам первого счетчика, второй блок памя" ти, адресные входы которого соединены с выходами блока задания адреса эталонов, а информационные выходы - с первыми входами блока принятия решений, коммутатор, одни из выходов которого подключены ко входам записи информации второго блока памяти, блок синхронизации и управления,соединенный с соответствующими входами оптоэлектронного матричного преоб- ЗО разователя, счетчика и блока задания адресов эталонов, н ключи, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью обеспечения независимости результата распознавания от аффинных 3 преобразований изображения, оно содержит .блок сравнения экстремальных значений вектора развертки иэображения, регистр хранения глобального значения вектора развертки40 изображения, блок нормализации и второй счетчик, разрядные выходыкоторого подключены соответственнок управляющим входам блока разверткиизображения и через ключи ко входампервого блока памяти,.выходы которогосоединены с одним иэ входов коммутатора и блока нормализации, другиевходы которого подключены к информациониюя заходам регистра храненияглобального значения вектора раз-.вертки изображения, управляющий иинформационный входы которого соединены соответственно с первым уп. равляющим и однйми иэ информациониь 1 х выходоз блока сравнения экстремальных. зиаЧейий вектора разверткиизображения, второй управляющийвыход которогь подключен.к одномуиз входов первого счетчика и к управляющим входам ключей, счетныйвход и выход переполнения второгосчетчика соединены с соответствующимвыходом и вхОдом блока.синхронизации и управления, причем выходыблока нормализации подключены кдругим входам коммутатора, другиевыходы которого соединены со вторымиинформационными входами блока принятия решений, третьи инфсрмацдонныевходы которого подключены к выходамблока задания адресов эталонов, аинформационные входы первого блокапамяти подключены к информационнымвыходам блока сравнения экстремальных значений вектора разверткиизображения.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 374 бб 36, кл. С 06 К, 9/00, 19732, Шибанов Г,П. Распознавание всистемах автоконтроля, М., Машиностроение, 1973, с. 20-25 (прототип),805365 лп ло м эоо ззо лоЮ 8 О ОГ о (гра и гю яв тактсл 9 Составитель В. Кисеактор М. Циткина Техред Н.Келушак акаренко оррек Заказ 10906 74 илиал ППППатент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 7 НИИПИ Госуд по делам и 035, Москваао ииг 1 ьУ 5 В 6рственногобретенийЖ, Ра Подписноекомитета СССРоткрытийская наб., д.