Устройство для распознавания изображений объектов

(72) 11,А.Попов,(э 4) 11301 (57) 19 Бюл. 110 А. Г,Ии Борт но ра к П ыст льство /00, 1 ная вам ик. 1974 о жен олак и ол Изобретени осится к автоматиустройству для.расенийобъектов Фотоприсчиты регистрсчетчик 2426 сдвига, 28. и клю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГННТ СССР(56) Авторское свидетМ 760134, кл. 0 06 КПатент С 111 А Р 38035кл, С 06 К 9/00, опуб ке, в частности кпознавания изображЦель изобретения - повышение быстродействияНа Фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - пример конструктивного выполнения фотоэлектрического преобразователя; на фиг, 3 пример конструктивного выполнения блока Функционального преобразования; на Фиг, 4 и 5 - примеры конструктивного выполнения блока вычисления инвариантов; на фиг. 6 - пример конструктивного выполнения блока памяти; на фиг. 7 - пример конструктивного выполнения блока классификации; на Фиг. 8 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства.Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, Фокусирующий элемент (объектив) 3, Фотоэлектрический преобразователь 4, блок 5 Функционального преобразования, блок 6 вы"стР 011 стБ 0 1 Р РАсп 03 ПАБА 1 п 51 РАЖЕ Н 11 Й ОБЪ 1;11:0 В.11 зобретени е относптс я к ав гоман частности к устройству для ознавания изображений объектов. изобретеп;я состоит н повышении родеиствия устройства. Поставлен 1 ель достигается путем формироя признаков инвариант 34 ых к углу рота объекта в плоскости изобрая что обеспечивается введением а Функционального преобразования ока вычисле: пя инвариантов, 8 пл . числения инвариантов, блок 7 памятии блок 8 классификации.Фотоэлектрический преобразовательсодержит (Фиг 2) линейку 9емников, затвор 10, схему 11вания зарядового пакета, генератор12 импульсов, регистр 13 сдвига,дифференцирующую ячейку 14,Блок 5 функционального преобразования (фиг 3) выполняет модифицированное преобразование Уолша-Адамара(Ю 1 УА) над последовательностью входных сигналов Он содержит однотипныеоперационные усилители,Блок б вычисления инвариантов(Фиг.4) содержит удвоители 15 частоты, квадраторы 16, блоки 17 погруппового вычисления инвариантных признаов, включающие (фиг.5) генератор8 импульсов, умножители 19, суммаор 20 21 сдвига, ключи 2223, инвертор 25, регистр элемент 27 задержки(ячейка) ИЛИ 37, узел 38 задания параметров классов, генератор 39 линейного напряжения.Устройство работает следующим образом.Объектив 3 формирует действительное изображение объекта, предъявляемого для распознавания. Преобразователь 4 отображает иэображение из декартовой системы координат в полярную систему координат и затем преобразует точки изображения в наборэлектрических сигналов (зарядовыхпакетов),На первом этапе синхроимпульс генератора 1 в начальный момент времени (фиг, 8 а) поступает на вход счет.чика 2, при этом счетчик 2 переходитв заданное состояние и на его выходеформируется сигнал (Фиг. 8 е), который открывает затвор 10 преобразователя 4 (Аиг, 2), после чего счетчик2 самообнуляется.Этот момент времени является моментом начала работы генератора 12,За время периода работы генератора12 зарядовые пакеты из линеек 9 Фотоприемников через открытые затворы10 перетекают в регистры 13 и перемещаются в направлении схем 11 считывания,В третий момент времени началачетвертого синхроимпульса зарядовыепакеты, сформированные в соответствующих ячейках каждой линейки 9, пере-текают в последнюю ячейку (ячейкусчитывания) регистра 13. Потенциалызарядовых пакетов поступают на затворы транзисторов и на выходах схем11 считывания формируются электрические .сигналы, пропорциональные соот=ветствующим сигналам иэображения.Одновременно эти потенциалы прикладываются к обкладке конденсаторов, гдезапоминаются.В момент обнуления сигнала ф генератора 12 зарядовые пакеты в ячейкахсчитывания регистров 13 рассасываются, однако потенциалы, соответствующие величинам этих зарядовых пакетов, сохраняются на конденсаторах и,таким образом, сигналы на выходах 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 схем 11 до поступления очередногоимпульса ф, остаются неизменными,Содержимое ячеек линеек 9 считывается одновременно, поэтому в течение периода работы генератора 12 распределение сигналов на выходах схем11 пропорционально соответствующемустолбцу сигналов изображения,Сигналы с выходов схем 11, являющихся выходами преобразователя 4,оказываются приложенными через блок5 к входам блока 6,В блоке 6 в третий момент временипоступления на его вход четвертогосинхроимпульса начинается вычислениеинвариантов для соответствующегостолбца исходного изображения, Вычисление инвариантов происходит по группам в блоках 17, Синхроимпульсы, управляющие работой блоков 17, поступают на их управляющие входы через последовательно соединенные удвоители15 частоты, поэтому частота следования импульсов на входе каждого последующего блока 17 в два раза вьппе частоты следования импульсов на входепредыдущего блока.Рассмотрим, для примера, как вычисляются инварианты четвертой группы в блоке 17 з . Синхроимпульсы, управляющие работой блока, поступаютна его управляющий вход с заданнойчастотой (фиг. 8 ж).Управляющий вход блока 17 з является входом генератора 18 импульсов(Аиг. 5), поэтому частота следованияимпульсов 81, ф и ф с выхода генератора 18 в четыре раза вьппе частоты следования импульсов с выходагенератора 12 следовательно, в течение времени одного периода работыгенератора 12 генератор 18 сформирует четыре последовательности, каждаяиз трех взаимно перекрывающихся тактовых импульсов (Аиг. 8 э, и, к).Импульсы ф генератора 18 поступают на вход счетчика 21, который считает дб четырех. При поступлениичетвертого импульса ф с момента начала работы устройства на вход счетчика 24 последний вырабатывает импульс, который через элемент 27 задержки открывает ключ 28 (фиг. 8 л,м) . Момент открытия ключа 28 совпадает с началом четвертого синхроимпульса.В третий момент времени на сдвиго"вые регистры и ключ 23 подается сигнал ф с первого выхода генератора566318 и в ячейки сднигового регистра 26через ключ 28 поступает набор сигналов, соответствующих четвертой группе. спектра столбца исходного изображения, и запоминается в них. Так как5ключ 23 открыт, то эти сигналы, перемножаясь в блоках 19 и проходя черезсумматор 20, записываются в первуюячейку сдвигового регистра 21, Р момент окончания импульса с выхода элемента 27 задержки ключи 23 и 28 закрываются, а зарядовые пакеты, находящиеся в ячейках регистров, начинают перетекать н соседние с ними ячейки, так как начинает действовать импульс ф , С началом следующего периода работы генератора 18 в регистре26 произойдет циклический сдвиг зарядовых пакетон таким образом, что первый зарядовый пакет перейдет на местовторого, второй - на место третьегои т.д. Последний (восьмой) зарядовыйпакет через инвертор 25 запишется нпервую ячейку регистра 26 с противоположным знаком. Содержимое первойячейки регистра 21 перейдет во вторуюячейку. Одновременно открываетсяключ 23 и в первую ячейку этого ре,гистра запишется сумма поэлементныхпроизведений входного набора сигналовна циклически сдвинутую на один элемент последовательность и т,д,За время одного периода работы генератора 12 (четырех периодов работыгенератора 18) в регистр 21 будут последовательно записаны четыре сигнала, соответствующие инвариантам четвертой группы столбца исходного иэображения, При поступлении восьмого40импульса ф на вход счетчика 24 пос 6ледний вырабатывает импульс, которыйоткрывает ключ 22, и сигналы, записанные в ячейках регистра 21, появляются на выходах блока 17 З и, следовательно, на соответствующих выходахблока 6,Аналогично осуществляется вычисление инвариантных признаков в любойдругой группе,50Таким образом, за время второгопериода работы генератора 12 производится вычисление инвариантов столбца исходного изображения,В начале следующего периода работы генератора 12 импульс ф сдвигает зарядовые пакеты, сформированныев ячейках линеек фотоприемников 9 вячейки считывания сдвиговых регист 8 ) 6рон 13, и своим передним фронтом(фиг. 8 д) открывает транзисторы,гри этом конденсаторы разряжаются,Таким образом происходит смена сигналон на выходах фотопреобрй.зователяОдновременно импульс ф с первоговыхода генератора 29 (фиг,б) осуществляет запись н первые ячейки линеекблока 7 памяти набора ептналан, соответствующих иннариантам столбца исходного изображения,За время следующего периода работы генераторов 12 и 29 осуществляется вы- числение и запись набора из сигналон, соответствующих инвариантам столбца исходного изображения н соответствующие ячейки линеек блока 7, при этом одновременно осуществляется сдвиг информации, записанный па предыдущем периоде работы генерагор 29, н следующие ячейки памяти блока 7 и т.д,Первый этап заканчивается, когда на выходах блока б появится набор из сигналов, соответствующих иннариантам первого столбца исходного изображенияС началом второго этапа - этапа классификации, сигналы е выхода блока 6 записываются н соответствующие ячейки линеек сдвиговых регистров блока 7 и на вход счетчика 2 посту- гает соотнетстнуьшгий синхроимпульс, генерируемый блоком 1. Счетчик 2 г.е. - реходит н заданное состояние и на выходе его формируется сигнал (фиг, 8 е), который поступает на вторые управляющие входы фотопреобразователя 4 и блока 7, открывая затворы 3 1 линеек блока 7 (фиг . 6), и на управляющий вход блока 8 классификации, При этом замыкается управляющий коммутатор 34 (фиг.7) и к электродам блока ячеек 35 памяти прикладывается напряжение разрешения записи Е, Б ячейки 35 памяти блока через открытые затворы 31 блока 7 записывается заданное число иннариантных признаков исходного изображения, Одновременно сигнал с выхода счетчика 2 запускает генератор 39 блока 8. После этого счетчик 2 самообнуляется.Линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 39 прикладывается к вторым входам детектора 36 максимума. На первый вход каждого детек 1566385гора 36 поступает сигнал с выхода соответствующего сумматора 33.При возрастании напряжения генератора 39 первым сработает детектор 36того канала, на выходе которого этасумма наибольшая,На выходе этого блока Формируетсястандартный импульс, причем номерканала определяет класс распознаваемого изображения объекта,Далее импульс с выхода детектора36 через ячейку 37 поступает на входсброса генератора 39, срывает генерацию напряжения и размыкает управляющий коммутатор 34, обнуляя содержимое ячеек 35. Этим заканчиваетсяэтап классификации предъявляемого краспознаванию изображения объекта,С началом второго этапа - этапа класбификации, сигнал с выхода счетчика 2 поступает на второй управляющий вход Фотопреобразователя, при этом открывается затвор 10 Фотопреобразователя 4. Тем самым устройство может одновременно с классификацией очередного изображения Формировать признаки следующего изображения, предъявляемого к распознаванию на вход устройства. На этапе классификации очередного изображения используются его инварианты, записанные в блок ячеек 35 памяти блока 8, Эти инварианты могут находиться в ячейке 35 вплоть до начала второго этапа - этапа классификации следующего изображения, когда в ячейку 35 записываются инварианты нового изображения, Этим интервалом и ограничено время классификации очередного изображения 10 15 20 25 30 35 40 в классификаторе. Совмещение во време. -ни этапа классификации очередногоизображения с вычислением признаковпоследующего изображения позволяетсущественно повысить быстродействиеустройства распознавания. Формула изобретения Устройство для распознавания изображений объектов, содержащее Фотоэлектрический преобразователь, информационный вход которого оптически связан с фокусирующим элементом, а синхронизирующий вход соединен с генератором импульсов, счетчик, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, блок памяти, выходы которого соединены с информационными входами блока классификации, управляющий вход которого подключен к выходу счетчика, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повыше-, ния быстродействия, оно содержит блок функционального преобразования, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами Фотоэлектрического преобразователя, управляющий вход которого подключен к выходу счетчика, и блок вычисления инвариантов, информационные входы которого соединены с выходами блока функционального преобразования, синхронизирующий вход подключен к выходу генератора импульсов, а выходы соединены с информационными входами блока памяти, управляющий и синхронизирующий входы которого подключены к выходам счетчика и генератора импульсов соответственно..Заказ 122 Подписно ира ГКНТ СССР тиям4/.5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 РНИИПИ Государственно 11303