Устройство для распознания изображений объектов

(71) Пензенский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРУ 1146703, кл. С 06 К 9/36, 1983,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ(57) Изобретение относится к области технической кибернетики и можетбыть использовано в качестве специализированного читающего автомата дляавтоматического распознавания знакови является усовершенствованием изобГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ретения по авт, св. У 1146703. Цельюизобретения является повышение достоверности распознавания, Указаннаяцель достигается введением в устройство последовательно соединенныхтретьего генератора импульсов, элемента И, четвертого счетчика, третьего дешиФратора и элементов ИЛИтретьей групгы, выходы которых подключены к соответствующим входамэлементов И группы, вход третьегогенератора импульсов соединен с выходом первого генератора импульсов,один нз входов элемента И подключенк выходу порогового элемента,. а соответствующий вход четвертого счетчика является пергым входом устройства, 4 ил.1 1 )Д Изобретение относится к технической кибернетике и может быть ис. - пользовано в качестве с.пециализиро ванного читающего автомата для автоматического распознавания знаков взрительной системе робототехникидля считывания номеров деталей.Целью изобретения является повышение достоверности распознавания,На фиг.3 изображена функциональная схема предлагаемого устройства,;на фиг.2 - функциональная схема датчика случайных сигналов, на фиг.ЗФункциональная схема детектора; на.фиг.4 - временные диаграммы поясняющие работу устройства.Устройство содержит (Фиг,) блоксканирования, датчик 2 случайныхсигналов, предназначенный для задания параметров развертки, блок 3Формирования развертки, первый 4 ивторой 5 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), сумматор 6 умножитель 7, первый 8, второй 9 и третий30 генераторы импульсов, первый фокусирующий элемент 11, например объектив, второй Фокусирующий элемент12, например конденсатор, модулятор13, Фотоприемник 1 ч, пороговый элемент 15, детектор 36 первый 37,второй 18, третий 19 и четвертый 20счетчики, группу элементов И 21, элемент И 22, первый 23, второй 2 А итретий 25 дешифраторы, первую 26,вторую 27 и третью 28 группу элемен:тов ИЛИ. На Фиг.1 показан также носитель 29 изображения,О Первый выход датчика 2 случайных сигналов подключен к второму цифра аналоговому преобразователю 5, второй выход - к блоку 3 формирования развертки, третий выход - к первому циФроаналоговому преобразователю ч, четвертый выход - к умнажителю 7. 45 Выход умножителяподключен к входу второго генератора 9 импульсов, Выход которого подключен к модулятору 13, соединенному с блоком 1 сканирования выход первого цифроаналагово го преобразователя , соединен с блокам 1 сканирования, вгяход второго цифроаналогового преобразователя 5 и выход блока 3 формирования развертки подключены на входы сумматора 6 с выход которого соединен с блоком 1 сканирования. С блохомсканирования оптически связаны первый Фокусирующий элемент 11, но си-.ель 29 изоб 3 аження, Второй ФО - х,:СИПтгЮШЧй ЗЛЕМЕНТ 17 р ФОТОППРРМ- ник 1 ч, пороговый элемент ) г.ервый :.етчик 17, первь:й п,ешифратор 23, элементы ИХИ 26 ггервсй группы саецн - кны последовательно, К выходу порагоВы а элемента 15 подключены последоВательно соединенные детектор 16, третий счетчик 19, второй дешиФратор 24,. элементы ИЛИ 27 второй -руппы. К выходу порогового элемента 15 подключен элемент И 22, на другой вход которого подсоединен третий генератор О импульсов. К выходу элемента И 22 подключены последовательно соелиненные четверть;й счетчик 20, трегий дешифратор 25, элементы ИЛИ 28 трегьей группы, Выходы элементов ИЛИ первой 26, второй 27 и третьей 28 гг.упп г.одключены к входам элементов И группы. Выход первого генератора импульсов подключен к входу второго счетчика 18, выход которого подключен к запрещающему входу первого генератора 8 импульсов, На синхровходы (первые входы) датчика 2 случайных сигналов блока 3 Формирования развертки, второго генератора 9 импульсов, детектора 6, третьего генератора 10 импульсов подключен выход первого генератора 8 импульсов (тактапых), Вторые входы первого генератора 8 импульсов, первого 17, второго 8 третьего 19 и четвертого 20СЧЕТЧИКОВ ЯВГЯЮТСЯ ПЕРВЫМ ВХОДОМ устройства, Второи вход умножителя 7 является вторым входом устройства. Выход элемензов И 22 группы является выходом устройства.Датчик 2 3,фиг,2) случайных сигналов соцержит генераторы 30-32 случайных чисел и Формирователи 33-35соответствуюших сигналов,Детектор 36 (Фиг,З) содержит первый Зб и второй 37 триггеры, первый 38 и втарои 39 элементы И. Устройство -,.абатаеГ слеДующим абВ, лПри посту 1 ленин тактОВОГО импуль са датчик 2;зыдает четыре случайных числа. Одно из них зацает тангенсслучайного наклона сканируюшего отрезка прямой и поступает на вход блока 3, Два других случайных числаОпределяют случайпое смещение сканирующего отрезка по горизонтали и Вертикали в поле изображения и поступают через цифроаналоговые преаб 3Ст1 тр Л З О В Л т ЕЛ и ц И 5 ц Л атКЛ а Н я 1 Ощ у;О С;т С -т ему блока 1 , Блок 3 , выход которог О соединен ч е р е з с умм а т о р б с о ткл а цяющей системой , формирует т р л е кто рию р а з в е р т к и в вид е прямой линиис о случ а йцым углом наклона , а см ещени я , поданные на а г кл он якгщую с и с т е -му , об е с п еч и в ают сл уч ай н о е е е 11 а: ат -жение в поле иэображения ,Четвертое случ а йн о е числа з лд а е ткосинус случайного у гл а н а кло ц а .Э то т параметр необходим дл я того ,чтобы о б е с п ечи ть и о с то я ц ств о дл и цысканирующего отрезка независима ат случайного угла наклона. Это числа с выхода датчика 2 поступает цл вход умножителя 7. Па другой ега вход задается детерминированный параметр развертки - длина сканирующего отрезка прямой. Умножитель 7 вь 1 чис.тяЕт ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВХОДНЫХ ВЕЛИт 1 ИЦт Каторое подается на вход генератора 9 импульсов. Генератор 9 формирует импульс засветки, дгтительностью равной величине выходного сигнала умно- жителя 7, и выдает ега ца модулятоэ 13. Таким образом, на траектории сканирующего луча формируется отрезок.30Сканирующий луч фокусируется объективом 11 на носителе 29 изображения, Отраженный от изображения свет, сфокусированцый конденсаром 12, падается на фотоприемник 14, При пере.сечении изображения сканирующим лу - чом вследствие различия коэффициента отражения фона и изображения изменяется отраженный световой поток, Изменение светового потока вызовет 40 изменение напряжения на выходе фотоприемника 1. Пороговый элемент 15 настроен таким образом, что выдаетимпульс при пересечении скациру 1 ощим лучом изображения. Количество этих 45 импульсов подсчитывает счетчик 17 (числа пересечений), Детектор 16 (многократных пересечений), на В 11 од КОтОрОГО ГЛКжв КЛК И На СЧЕттц 1 К 17 постУпа 1 от импУоптсы с выхода НОРоготто- т 0 го элемента 15, формирует импульс цл выходе в тех случаях, когда зл один ход развертки сканируюггий луч пересечет иэображение более одного раза, Этот импульс поступает на счетчик 19 у (многократных пеаесечений), С выхода порогового эг 1 е:.ецтл 15 сфатрмировлегные импульсы пересечен 11 я Подаются также и ня вход элемента И 22, на другой 16ВХсаД КатаРттГО 11 та 1 ЛЮс-СЯ тГМПУЛЬСЫ ОГ Генератора 1 О, нл 1 ело 111 ие частоту следования .1 цага ба 11 ьпту 1 тт частоты. тактовыхИМПтЛЬСОВ, Л, С.тДОВЯТЕЛЬНО,п,л 1,сов пересечения. Па выходе элематл И 22 формиру 1 отся импульсы, ко 1 Г 1 че с Гв о к О тарь 1 х праг 1 арпианяльно дли11 ресечения. ЭтитООРМИРОВЛПЦ 11 Е ИМПУЛ 1 тСЫ ПаДСЧИтЫВЛЕт.,1 Ртт ПОСТУПЛЕНИ 1 т З ДЛННОГО ЧИСЛЯ тлк Гавых им - . ".сан будет сформироваНа СООТВЕТСт-УЛОО 1; -тт 1 сапа СкаНИРУЮЩИХатрезкаг:, и в счетт 1:. клх 7, 19 и 20злписльа саатветс гв 11 на количествоЛт;11 тз 11,В ПЕ ОСттс т 111 Я 1 тл 1 Пт,Лт СОВ;.1 ца -гокр,.тцаго:1 асечения и количествоИМПУЛЬСОП - . НЛ 11 С;П 1 итЕЛЕй Пратнарцнанлльцое су.:марной дл 11 тельцости сигнагоя пересечс 1 п я. Поскольку эти чис"лл, служащие кр 11 тернем распознавания,иметот статитеский разброс даже прирлспоэнаван:т;1 1 забражений одногокласса, выходы дег 1 ифртатаров 23-25абъели 11 яются с помощью элеьтентов ИЛИ26-28, Объединение осуществляетсятакитм образом, т 1 табы выделить длякаждого класса ч. Славь:е ингервалы, вкоторых находтся упомянутые числа.Объем выбоРкг 1. По есатаРО 11 пРОисхаДит ттСРЕГтцв 1 си 1 Е НИСЕ:1 ПЕРЕСЕЧЕНИЯ, ЗаДЛЕт СЯ СЧЕТЧт 1 КОМ8 (тлКтаВЫХ ИМПтЛЬ- СОВ), ПсРИ ЗЛПОЛЦЕН 1 П 1 Ст 1 ЕТЧПКЛ ПРОИС хсдит блакиравлпие генерлпш 1 тактавь.х и.;пульсов и вь 1 глется результатряспаз 11 авания в ь 1:де сигнллл на один из в:тгходав гру".:ы элементов И 19.ИНВЛОИ тцтттсаСТЬ ВЛСОлт 1 Л 13 ЛНИЯ К Пава ротам и гтеремсг 1 етт 11 ям обеспечиваетсятдатчикомЧисла, 1 тодсч.т.тывтлемые при пересечении изобрлже 1 п.я с рлзверткст 1., служаЩИЕ КРИТ ЕР 11 С:1 Р Л СПОЗ ЦЯВ Л 1 П 1 Я т ИНВЯ риантцы 1; поворотам и перемещениям изображений, таг;:т как ска 11 иру 1 о 1 тая С;1 У Ч сттЦЯЛ Пс ЯМЛЯ Э ст, сЛЕ ТСЯ СЛУЧЯ 11 НЫми рл.:,номеацо распределепнтыми нарт с Л 1 т 1 11 т 1 тГт т К О О Р - , т и т -;т лт ИМЯЛЬ 1:ЫЕ КООРДт 1 НЛ-Ы 11 РЯМай:,Г, тт)стс с- ВЭта ПОЛЯРНЬ 1 Е КООРттн 1 атЫ татнгн ПЕРЕ- сстт.тень 1 я 1 тряьтай с Г 1 стт - т1 и т тттГтром апушецно 1 м из цслчлг;л каарди 11 лт, Уравнение прямой В таких коарди 1;атахимеет гидх СО я Отз 1.П 6соответствие с уравнением прямой вдекартовых координатаху=1 +Ь устанавливается следующими соотношениями: Иэображение на фиг. в усл"япо .о: ано штриховкой, Пороговыи элемент15 формирует сигналы пересеченияьз;."бражения разверткой, временно новпоженив этих сигналов показано наФи.1., Сигналы поступают на счетчикгде по каждому поступающему сиг1 с = - сг.рО,ьв 1 п 0 Датчик 2 осуществляет Функциональные преобразования равномерно распределенных случайных чисел 1 и 8 в соответствии с данными соотношениями. Первый формирователь 33 опре:3деляет Ь = . в в , величиназацаз 1 пВ ется первым генератором случайных чисел 30, величина 0 - третьим генератором случайных чисел 35. Второй Формирователь 34 определяет тангенс угла наклона сканирующего отрезка или коэффициент 1 = - сг 88 . Случайное смещение сканирующего отрезка по горизонтали задается вторым генератором 31 случайных чисел.Чтобы длина сканирующего отрезка не зависила от его угла наклона, длительность импульса засветки, поступающего на модулятор 12. осуществляющий гашение луча, должна быть равна г.я = 1 соз . Косинусный функциональный преобразователь 35 определяет сов Й по величине дополнительного угла ОТаким образом, цатчик 2 формирует такие случайные параметры, при которых сканирование изображения разверткой, работающей в декартовой системе координат, дает инвариантное распознавание при поворотах и перемещениях изображения, что в конечном итоге приводит к повьппению надежности распознавания. Работу детектора многократньгхпересечений совместно с работой других узлов устройство поясняет временная диаграмма, приведенная нафиг.4, При поступлении тактовогоимпульса (фиг,4 а) датчик 2 Формируетслучайные параметры развертки и одновременно генератор 9 импульсов Формирует импульс засветки, длительностькоторого равна г.и = 1 созе, (фиг,4 о).В результате сканирующий луч пересекает поле изображения по траекториив виде случайного отрезка прямой,линии длиной 1 (фиг.4),нашу происходит увеличение содержиого счетчика на единицу и на детек О ор 1 б. При поступлении импульса навход детектора 16 занесение 1 всчетчик (многократных пересечений);9 не происходит так как его входблокируется первым элементом И 38(фиг.3).Временная диаграмма состояний пер:зоо триггера Зб представлена нафиг,4 с 1, на фиг 4 е - временная диагарамма сосгояний второго триггера 37, 2 С По срезу первого импульса первьпйтриггер Зб устанавливается в состояние "1" и блокировка первого элемента И 38 снимается. Второй импульспроходит через первый элемент И 38на вход счетчика 19 и в счетчик заногится "1" (фиг,4 ж). По срезу второго импульса первый триггер 36 устанавливается в нулевое состояние ивхоц счетчика 19 опять оказывается 30 заблокированным первым элементом11 38. Одновременно происходит перекгпочение в единичное состояние второ-о триггера 37, При этом второйэлемент И 39 блокирует счетный входпеэвого триггера Зб, В таком состоянии триггеров детектор 16 блокируетвход счетчика 19, При поступлениитретьего и последующих в пределахданного хода развертки сигналов пе ресечения занесение "1" в счетчик 19происходить не будет, При подачеочередного тактового импульса на установочные входы триггеров 36 и 37триггера переключаются в нулевое сос тояние, Таким образом, детектор 16обеспечивает подсчет счетчиком 19 среднего числа ходов развертки, приксторых сканирующий луч пересекаетизображение более одного раза. йа фиг,4 показана временнаядиаграмма поступивших па вход элемента И 22 импульсов, генерируемых третьим генератором 10 импульсов, на ; фиг,4 ъ дано временное положение "игналов пересечения, поступающих навторой вход элемента И 22, На фиг.4 ипоказаны импульсы на выходе элементаэ1 . число которых, пропорциональ 7 12838 ное длительности сигналов пересечения, подсчитывает счетчик 20. Таким образом, счетчик 20 обеспечивает изменение суммарной длительности сигналов пересечения, отражающей инфор мацию о площади иэображений знаков.Введение новых узлов и элементов, а также новых конструктйвных связей позволяет существенно повысить надежность предлагаемого устройства 10 для распознавания.Формула изобретения Устройство для распознавания изображений объектов по авт. св. У 1146703, 156о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности распознавания, оно содержит последовательно соединенные третий генератор импульсов, элемент И, четвертый счетчик, третий дешифратор и элементы ИЛИ третьей группы, выходы которых подключены к соответствующим входам элементов И группы, вход третьего генератора импульсов соединен с выходом первого генератора импульсов, один из входов элемента И подключен к выходу порогового элемента, а соответствующий вход четвертого счетчика является первым входом устройства.