Устройство для распознавания образов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕЙИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 1896647ав делам нзебретеннй н отхрцтнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ устройствоотносится к техничеА- кой кибернетике, в частности к устройствам для распознавания образов, и может быть использовано при поиА- ке месторождений полезных ископаемых в медицинской и технической диагноА- тикеИзвестно устройство для распознавания образов, содержащее блоки весового умножения, блок выделения максимальных сигналов, первый сумматор, второй сумматор, усилитель, блок сравнения, блок преобразования напряжения в частоту, первый интегратор, второй интегратор, блок аналоговой памяти, блок изменения времени интегрирования, блок формирования импульсов, блок управления весси связи ЦНедостатком этого устройства является низкая точность и надежность распознавания на основе эталона-сигнала, определяемого путем однозначного установления времени его интегрирования, а также сложность егоконАтрукции.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство для распознавания образов, содержащее дешифратор, подключенный ко входам элементов И пер. вой группы, другие входы которыхподключены к .первому блоку управления и к выходам соответствующих клюд 1 Очей, и последовательно соединенныеблок ввода информации, подключенныйк дешифратору, первый блок управления, первый коммутатор, подключенный к блоку ввода информации, ко 15второму и к третьему блокам управления и ко входам соответствующих ключей, другие входы которых соединеныс блоками управления, блок памяти, 20подключенный к третьему блоку управления, и второй коммутатор, ттодключенный к первому и второму блокам управления и к первому коммутатору,и блок регистрации информации 2315 20 Э 8Его недостаток заключается в невысокой надежности устройстваЦель изобретения - повышение надежности устройства.Лоставленная цель достигается тем,что в известное устройство, содержащее дешифратор, подключенный ковходам элементов И первой группы,другие входы которых - к первомублоку управления и к выходам соотвествующих,ключей, и последовательно.соединенные блок ввода информации,подключенный к дешифратору, первыйблок управления, первый коммутатор 1подключенный к блоку ввода информации, ко второму и к третьему блокамуправления и ко входам соответствующих ключей, другие входы которых соединены с блоками управления, блокпамяти, подключенный к третьему блоку управления, и второй коммутатор,подключенный к первому и второмублокам управления и к первому коммутатору, и блок регистрации информации, введены блоки формирования сигналов веса, соединенные с коммутаторами и с соответствующими блоками управления, и последовательно соединенные интеграторы первой группы,входы которых соединены с выходамиэлементов И первой группы, первыйблок пороговых элементов, подключенный ко второму блоку управления ико второму блоку формирования сигналов, элементы И второй группы,входы которых подключены ко второмублоку управления и к выходам соответствующих ключей, интеграторы второй группы, второй блок пороговых.элементов, входы которых подключенык третьему блоку управления, а выходы соединены с третьим блоком формирования сигналов, элементы И третьей группы, входы которых подключенык третьему блоку управления и к выходам соответствующих ключей, сумматоры и интеграторы третьей группы,выходы которых соединены с блокомрегистрации, а также тем, что блокиформирования сигналов содержат последовательно соединенные элементыИ и сумматоры, входы которых являются входами блоков,На чертеже представлена блоксхема устройства.Устройство включает блок 1 вводаинформации, первую группу 2 элементов И, содержащую первые 3 и вторые 4 элементы И, первую группу ин 25 30 35 40 45 50 55 4теграторов 5, вторую группу 6 элементов И, содержащую первые 7 и вторые 8 элементы И, вторую группу интеграторов 9, третью группу 10 элементов И, включающую первые 11 и вторые 12 элементы И, сумматоры 13, третью группу ицчеграторов 14, блок 15 регистрации информации, первый 16, второй 17 и третий 18 блоки управления, причем блок 18 включает. узел 19 управления и переключатель20, первый 21, второй 22 и третий23 блоки формирования весовых сигналов, первую 24, вторую 25 и третью26 группы ключей, первый 27 и второй28 коммутаторы, причем коммутатор28 включает переключатель 29 и узел30 коммутации, блок 31 памяти, первый31 и второй 33 блоки пороговыхэлементов и дешифратор 34. Устройство работает в режимах обучения и распознавания.В режиме распознавания по командЕ"Запуск" блок 31 памяти выдает сигнал "Сброс", по которому все элементы памяти (счетчики, триггеры, иитеграторы) блоков устройства приводятся в начальное состояние, однакоодин из двоичных счетчиков первогоблока 16 управления по этой командеприводится только в предсбросовоесостояние.После этого узлом управления блока 31 включается один из магнитофонов этого блока и на основании маркера, нанесенного на первую дорожку магнитной ленты (не показана), автоматически устанавливается последняя в начальное состояние, после чего со второй дорожки этой ленты выдаются сигналы синхроимпульсов, а с остальных дорожек, выявленных в период обучения, - случайные сигналысигналы "весов , имеющие максимум спектральной плотности на частоте, близкой частоте следования синхроим; пульсов.Через соответствующие электронные ключи блока 31, открываемые и закрываемые управляющими сигналами, поступающими с третьего блока 18 управления эти синхроимпульсы и сигналы "весов" связи из блока 31 поступают в первый коммутатор 2, куда в соответствующие моменты времени поступают сигналы с первого 16 и второго 17 блоков управлений.С первого коммутатора .27 синхроим- пульсы и сигналы "весов" связи поскоторые, поступают в блок 21 и на первые элементы И 3 первой группы 2 элементов. При проведении последовательно-параллельного опроса (открыва 1- ния) последних в этот момент кольце вым счетчиком блока 16, сигналы с первых 3 элементов И поступают на вторые 4 элементы И, которые соответ ственно этим сигналам открываются и пропускают через себя приходящие в этот момент с первой 24 группы ключей сигналы "весов" связи на соотвествующие каналы интеграторов перво группы 5, которые интегрируют (запоминают) эти сигналы "весов" связи.Проинтегрированные сигналы поступают на первый блок 32 пороговых элементов. В момент оконча-ния считывания исходной информации и отображения ее на интеграторах первой группы 5 в виде полученных сигналов в первом коммутаторе 27 управляемые сигналы блока 16 производят, переключение канала синхронизации и каналов "весов" связи, в результате чего сигналы "весовсвязи поступают в блок, 22 (работает в режиме обучения), и во вторую группу 25 ключей, а синхроимпульсы поступают на второй блок 17 управления на вход его триггера, после срабатывания которого одинего сигнал в первом полутакте:поступает на второй блок 22 коррекции связей и во вторую груп-, пу 25 ключей, вследствие чего они пропускают сигналы "весов" связи. В блоке 17 на втором полутакте синхроимпульсов второй выход вышееупомянутого триггера выдает сигнал на счетный вход одного из его кольцевых счетчиков и счетный вход двоич ного счетного счетчика (время работы его определяется временем обсчета выходных каналов интеграторов 5), счетный выход которого соединен со счетным входом другого кольцевого счетчика, срабатывание которого вызывает срабатывание соединенного с ним другого триггера, выдающего в этот момент управляющие сигналы, которые поступают в первый 27 и второй 28 коммутаторы, а также во вторую 25 и третью 26 группы.фДругой кольцевой счетчик блока 17 производит поочередное открывание электронных ключей первого блока 32 пороговых элементов, в результате чего происходит опрос и прохождение 5 896647 тупают в соответствующее им время в блоки 1,16,21,24,17,22 25,18,23,26 В первый период с первого коммутатора 27 сигналы "весов" связи поступают в блок 21 (работает в режиме3 обучения) и первую 24 группу ключей, а синхроимпульсы поступают в блок 1 ввода информации, в котором при их поступлении происходит подготовка к работе преобразователя Я для преобразования в цифровой код поступающей в этот момент или имеющейся в наличии аналоговой информации, а в случае имеющегося цифрового массива - подготовка его накопителя 15 к работе.Одновременно синхроимпульсы поступают в первый блок 16 управления на один из двоичных счетчиков, на ходившихся в предсбросовом состоянии, первый синхроимпульс сбрасывает его и тот своим счетным выходом выдает сигнал, по которому из блока 1 выдается информационный массив (весь или только младшие разряды) И в дешифратор 34, а также выдаются сигналы информационного массива (старшие разряды) блока 1, поступающие в блок 16, на его схемы совпадения, на другие входы которых пос" р тупают пересчетные импульсы вышеупо" мянутого двоичного счетчика. При совпадении этих сигналов схемами совпадения выдаются сигналы на элемент И блока 16, по срабатыванию которого выдается сигнал в блок 21 и перч вую группу 24 ключей, в результате чего они получают разрешение на пропускание сигналов "весов" связи.Одновременно в блоке 16 счетный выход упомянутого счетчика поступает на счетный вход кольцевого счетчика, при этом последний своим счетным выходом вызывает срабатывание другого двоичного счетчика (время его работы определяется длиной информационного массйва), а последний вызывает срабатывание другого элемента И и триггера, выдающего управляющие сигналы в первый 27 и второй50 28 коммутаторы. Дешифратор 34 преобразует разряды цифрового кода поступающего информационного массива в "булевы" Функции, каждая из которых равна "1", причем на всех наборахи и И конъюкация любых Функций равна, О Таким образом, каждому значению циЬ рового кода однозначно соответствуют сигналы на выходе дешифраторов, 89664750 55 через эти ключи сигналов с выхода интеграторов 5.В блоке 32 выходы каждых двух пар ключей соединены с выходом соответствующего смесителя, с выхода которого сигнал поступает на выход соответствующих им пороговых элементов, причем последние срабатывают, если превышает установленная величина порога.С выхода блока 32 сигналы поступают на блок 22 и на первые элементы И второй группы 6 элементов И, Последние пропускают эти сигналы при опросе (открывании) элементов И 7 с помощью одного из кольцевых счетчиков второго блока 17 управления. Выходные сигналы первых 7 элементов И открывают соответствующие им вторые 8 элементы И, которые пропускают приходящие со второй 25 группы ключей сигналы "весов" связей, которые затем поступают на соответствующие им каналы второй группы интеграторов 9 и проинтегрированные ими поступают на электронные ключи второго блока 33 пороговых элементов. В момент окончания обсчета выходных сигналов с каналов первой группы интеграторов 5 в первом коммутаторе27 сигналы блока 17 производят переключение канала синхроимпульсов и каналов "весов" связей, в .результате чего сигналы "веса" связи поступают в блок 23 (работает в режиме обучения) и на третью 26 группу ключей, а синхроимпульсы поступают в третий блок 18 управления на его триггер, после срабатывания которого один сигнал в первом полутакте посту. пает на блок 23 и на третью 26 группу ключей, вследствие чегоони пропускают сигналы "весов" связи.В блоке на втором полутакте второй выход триггера выдает сигнал на один кольцевой счетчик, счетный выход которото соединен с другим кольцевым счетчиком, по срабатыванию которого и времени окончания работы групп 9, 11,12 выдается этим блоком 18 сигнал на отключение блока 31 памяти, а в режиме обучения с помощью режимных переключений этот сигнал вызывает срабатывания соединенного с ним другого триггера блока 18, в результате чего выдаются управляющие сигналы в блок 31 для переключения его магнитофонов. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 Другой кольцевой счетчик блока 18производит поочередное открываниеэлектронных ключей вторых 33 блоковпороговых элементов в момент обсчетасигналов с выходных каналов вторыхинтеграторов 9, В результате этогосигналы проходят соответствующие имключи и с выхода каждых двух пар этихключей поступают на соответствующийсмеситель этого блока, а с его выходов сигналы .поступают на соответствующие пороговые элементы, которыесрабатывают, если превышает установленная величина порогов,С выхода блока 33 сигналы поступают в блок 23 на первые элементы1 И третьей группы 10 элементов И,последние пропускают эти сигналыпри опросе их одним из кольцевыхсчетчиков блока 18.Выходные сигналы первых элементов 1 И открывают соответствующиеим вторые элементы 12 И, которыепропускают приходящие с третьей 26группы ключей сигналы "весов" связей,которые затем поступают на соответствующие сумматоры 13, а с их выходов - на третью группу интеграторов14, в которых происходит окончательная классификация объектов исследования. С интеграторов 14 сигналы выдаются в блок 15 на его каналы классификации, выявленные в период обучения.Обучение устройства заключаетсяв выявлении коэффициента "веса" сиг,налов связей, записанных на дорожкахмагнитной ленты блока 31, и их .коммутации с помощью устройства на егорешающие блоки с целью отображенияна них известного объекта и затемего окончательная фиксация на каналахклассификации блока 15 на основе информации этого известного объекта,выдаваемой блокомввода информации.Обучение коэффициентов "весов" сигналов связи происходит с помощью блоков 21, 22 и 23.В режиме обучения с помощью переключателя 20 блока 8 к третьему 23 блоку подключены пересчетные выходы одного из кольцевых счетчиков узла 19, Режим обучения также ведет. ся в три этапа, при этом кроме описанной работы блоков в режиме распознавания участвуют в работе вышеназванные блоки. На первом этапе подключается бло 1 21, при этом в первом блоке 16 управналы поступают на его сумматоры и корректируются с сигналами "веса" связей, приходящими из блока 31 через первый коммутатор 27. С выхода блока 23 скорректированные сигналывесов" связей через второй коммутатор 28 поступают также на второй магнитофон блока 31.Это обучение "весов" сигналов связей ведется несколькими циклами,50 55 8966эпения элементы И этого блока откры" ваются, а на их входы поступают сигналы с выхода дешифратора 34. В бло-, ке 21 с выхода элементов И сигналы пбступают на сумматор, на другие входы которого поступают сигналы "весов связей - случайные сигналы с одного из магнитофонов блока 31 через первый коммутатор 27.В результате этого происходит корГ 10 рекциявесов" связей сигналов, пос ле чего они поступают из блока 21 через узел 30 коммутации второго блока 16 управления, коммутатор 28, пе- реключатель 29 этого же коммутатора в блок 31, на один из его магнитофонов, при этом через переключатель 29 с выхода блока 31 на его вход поступают синхроимпульсы, причем коммутатором 28 поочередно подключаются скорректированные сигналы "весов" связи блоков 21-23 в соответствующие моменты времени.На втором этапе подключается блок 22, работакоторого аналогична первому, при этом на него поступают сигнал со второго блока 17 управления, сигналы с выхода блока первых 32 пороговых элементов и сигналы "весов" связи с блока 3 памяти через первый коммутатор 27.Скорректированные сигналы "весов" связей из блока 22 поступают через узел 30 коммутации и переключатель 29 второго коммутатора 28 в блок 31, На третьем этапе подключается блок 23, на который поступают сигналы с выхода блока 33 вторых пороговых элементов, сигналы "весов" связей с блока 31 памяти через первый коммутатор 27. При этом в отличие от дру 40 гих блоков коррекции на его элементы И поступают, кроме сигнала триггера узла 19 управления третьего блока 18 управления, еще и пересчетные сигналы кольцевого счетчика этого же блока 18, которые приходят через переключатель 20.В блоке 23 с его элементов И сиг 47 1 Опри этом в блоке 31 сигналами треть" его блока 18 управления происходит поочередное переключение первого и второго магнитофонов с режима "Запись" на режим "Воспроизведение", т.е. записанные за время одного цикла скорректированные сигналы "весов" связи на первый магнитофон выдаются для работы, а затем корректируются эа второй цикл и записываются на. второй магнитофон и т.д. и в конце обучения они фиксируются одним из магнитофонов блока 31, а на выходе устройства блоком 15 фиксируются сигнальные уровни, характерные и близкие данному объекту.Зафиксированные сигналы "весов" связи за счет сменности и хранения магнитных лент позволяют вести быстрое обучения устройства и дают возможность для распознавания неограниченного количества исследуемых объектов при небольших количествах конструктивных элементов устройства,Введение новых блоков и новых конструктивных связей позволило существенно повысить надежность устройства.Формула изобретения1. Устройство для распознавания образов, содержащее дешифратор, подключенный ко входам элементов И первой группы, другие входы которых. подключены к первому блоку управления и к выходам соответствующих ключей, и последовательно соединенные блок ввода информации, подключенный к дешифратору, первый блок управ" ления,.первый коммутатор, подключенный к блоку ввода информации, ко второму и к третьему блокам управления и ко уходам соответствующих ключей, другие входы которых соедине. ны с блоками управления, блок йамяти., подключенный к третьему блоку управления, и второй коммутатор, подключенный к первому и второму блокам управления и к первому коммутатору, и блок регистрации информации, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно содержит блоки формирования сигналов веса, соединенные с коммутаторами и с соответствующими блоками управле-: ния, и последовательно соединенные интеграторы первой группы, входы которых соединены с выходами элементовИ первой группы, первый блок пороговых элементов, подключенный ко второму блоку управленя и ко второмублоку формирования сигналов, элементЫИ второй группы, входы которых подключены ко второму блоку управленияи к выходам соответствующих ключей,интеграторы второй группы, второйблок пороговых элементов, входы которых подключены к третьему блоку 1 оуправления, а выходы соединены стретьим блоком формирования сигналовэлементы И третьей группы, входыкоторых подключены к третьему блокууправления и к выходам соответствующих ключей, сумматоры и интеграторы третьей группы, выходы которых сое- динены с блоком регистрации.2. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блоки фор мирования весовых сигналов содержат последовательно соединенные элементы И и сумматоры, входы которых явля- ются входами блоков. Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе1. Авторское свидетельство СССР9 533948, кл. С 06 К 9/00, 1974.2. Патент Японии У 52-19416,кл. 97(7),В 622, опублик. 1977 (прототип).