Устройство для распознавания изображений

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при распознавании обраяотз. Паль изобретения - расширение класса распознаваемых образов. Устройство содержит оптоэлектронный матричный преобразователь , блок развертки изображения, первый и второй блоки памяти, блок задания адресов зталонов, три счетчика , блок принятия решений, блок нормализации, регистр хранения глобального зкстремума, коммутатор, блок сравнения экстремальных значений , ключи, блок синхронизации и уйравления, блоки сдвигающих регистров , информационные и управляющие входы которых подключены соответственно к выходам блока развертки изображения и блока управления сдвигами , а выходы соединены с информационными входами блока выделения экстремальных значений, первые и вторые информационные входы которого подключены соответственно к входам записи информации второго блока памяти и к информационным входам регистра хранения глобального экстремума , а управляющий выход соединен со счетным входом первого счетчика и с управляющими входами ключей, счетный вход третьего счетчика подключен к информационному выходу блока управления сдвигами, а разрядные выходы через ключи соединены со входами записи информации первого блока памяти, при этом управляющие входы и выходы блока вьщелеиия экстремальных значений подключены к соответствующим вы;- ходам и входам блока управления сдви гами. Устройство обеспечивает инвариантность результатов распознавания к измененням параметров положения распознаваемого изображения, В ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 06 К

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТКОЮ (21) 3648579/24-24 (22) 30.09.83 (чб) 28.02,86. Бюл, М- 8 (71). Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) 3 M. Гафаров и P.M ° Га*аров (53) 681,327.12(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 746610, кл. Г 06 К 9/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

N- 805365, кл. G 06 К 9/00, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ

ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при распознавании образов. Пель изобретения — расширение класса распознаваемых образов, Устройство содержит оптоэлектронный матричный преобразователь, блок развертки изображения, первый и второй блоки памяти, блок задания адресов эталонов, три счетчика, блок принятия решений, блок нормализации, регистр хранения глобального экстремума, коммутатор, блок сравнения экстремальных значений, ключи, блок синхронизации и

„SU„„ I 215123 А управления, блоки сдвигамщих регистров, информационные и управляющие входы которых подключены соответственно к выходам блока развертки изображения и блока управления сдвигами, а выходы соединены с информационными входами блока выделения экстремальных значений, первые и вторые информационные входы которого подключены соответственно к входам записи информации второго блока памяти и к информационным входам регистра хранения глобального экстремума, а управляющий выход соединен со счетным входом первого счетчика и с управляющими входами ключей, счетный вход третьего счетчика подключен к информационному выходу блока управления сдвигами, а разрядные выходы через ключи соединены со входами записи информации первого блока памяти, при этом управляющие входы и выходы блока выделения экстремальных значений подключены к соответствующим выходам и входам блока управления сдви гамм. Устройство обеспечивает инвариантность результатов распознавания к изменениям параметров положения распознаваемого изображения. 8 ил.

12!5123

Изобретение относится к техннчес кой кибернетике, а именно к распознаванию образцов, и может быть использовано, например, при разработке устройств ввода и обработки символьной информации.

Бель изобретения - расширение класса распознаваемых изображений путем сопоставления между собой различных областей одного и того же изображения при обеспечивании инвариантности результатов распознавания к изменениям параметров положения изображения, На фиг,1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2-6 соответственно функциональные схемы двумерного и одномерного сдвигающих регистров, блока выделения экстремальных значений, схемы сравнения трех последовательных значений площадей и блока управления сдвигами; на фиг, 7 и 8схемы, поясняющие процесс распознавания изображений, Устройство { фиг.1) содержит оптоэлектронный матричный преобразователь 1, на входе которого установлена оптическая система 2 ° позволяющая спроектировать плоское изображение объекта 3 на фоточувствительную поверхность преобразователя 1 блок 4 развертки изображения, служащий для развертки иэображения по столбцам,.блоки 5 и 6 сдвигавших регистров, блок 7 выделения экстре" мальных значений, первый 8 и второй

9 блоки памяти, регистр 10 хранения глобального экстремума, блок 11 нормализации, коммутатор 12, блох 13 задания адресов эталонов, блок 14 принятия решений, первый 15, второй

16 и третий 17 счетчики, ключи 18, блок 19 управления сдвигами и блок

20 синхронизации и управления, Выходы 21 преобразователя соединены с одним из входов 22 блока 4, другие входы 23 которого подключены к разрядным выходам 24 счетчика

16. Информационные входы 25 и 26 соответственно блоков 5 и 6 соединены с выходами 27 блока 4, а выходы 28 и 29 упомянутых блоков подключены соответственно к информационным входам 30 и 31 блока 7, информационные выходы 32 и 33 которого соединены соответственно с входами 34 записи информации. блока 8 и информационными входами 35 регистра 10, а

5 !

О !

25 за

55 управляющий выход 36 подключен к счетному входу 37 счетчика 15 и к управляющим входам ЗЯ ключей 18, Адресные входы 39 блока 9 соединены с выходами 40 блока 13, а инАормационные выходы 41 — с первой группой информационных входов 42 блока 14, Первые 43 и вторые 44 входы блока ll подключены соответственно к инФормационным выходам 45 регистра 10 и к информационным выходам 46 блока 8, а выходы 47 блока ll соединены с первыми входами 48 коммутатора 12, вторые входы 49 которого подключены к информационным выходам 50 блока 8, а первый 51 и второй 52 выходы — соответственно к входам 53 записи информации блока 9 и ко второй группе информационных входов 54 блока 14, третья группа информационных входов

55 которого соединена с выходами 40 блока 13. Выход 56 переполнения счетчика 16 подключен к входу 57 блока

20, а счетный вход 58 — к выходу 59 блока 20 и к входу 60 блока 19. Счетный вход 61 счетчика 17 соединен с информационным выходом 62 блока 19, а разрядные выходы 63 подключены к входам 64 ключей 18, выходы 65 которых соединены со входами 66 записи информации блока 8, адресные входы

67 которого подключены к разрядным выходам 68 счетчика 15, счетный вход

69 которого соединен с управляющим выходом 70 блока 20. Управляющие входы 71-74 блока 5 соединены соответственно с управляющими выходами

75-78 блока 19, управляющий выход 79 которого подключен к управляющему входу 80 блока 6. Управляющий выход

81 блока 7 соединен с входом 82 записи регистра 10 и с входом 83 блока 20, управляющие выходы 84-87 которого подключены к управляющим входам

88-91 соответственно преобразователя

1, блока 11, коммутатора 12 и блока 13, Управляющий выход 92 блока 14 соединен с входом 93 блока 20, управляющие выходы 94 и 95 которого подключены соответственно к управляющим входам 96 и 97 блока 7, управляющий выход 98 которого соединен с входом

99 блока 20. Управляющие выходы 100 и 101 блока 20 подключены соответственно к управляющим входам 102 и

103 блока 19, управляющий выход 104 которого соединен с входом 105 блока 20. Информационные выходы 106

1215123

35 блока 20 подключены к информапионным входам !07 блока 19.

Преобразователь 1, содержащий матрицу N М N фоточувстнительных элементов, обеспечивает преобразование 5 оптического изображения объекта 3 в совокупность электрических сигналов уровня "черного" (изображения) и уровня "белого" (Фон).

Блок 4 развертки иэображения со счетчиком 16 обеспечивает считывание информации с соответствующего столбца Фоточувствительных элементов преобразователя 1 и коммутацию их выходов к информационным входам

25 и 26 блоков 5 и 6 (изображение кодируется "единицами", фон — styлями") . Блок 5 позволяет сдвигать записанную в него ин*ормацию по координатам Y и Х в четырех направлениях (вверх, вниз, вправо, влево), а блок 6 — по координате Х слева направо, Управление сдвигами и считывание информации с этих блоков обеспечинается блоками 19 и 20.

Блок 7 выделения экстремальных значений предназначен для измерения площадей Б; взаимноперекрываемых областей изображения в исходном и текущем положениях при различных 30 значениях угла Ы; поворота вектора параллельного переноса изображения и выделения локальных и глобального экстремумов характеристической фунКции S; f(ш;) изображения.

Блок 8 памяти предназначен для хранения кодон величин плошадей S; и соответстнующих им кодов величин углов Ы; . Запись указанных кодов в блок 8 производится по адресам, Аор- 4О мируемым счетчиком 15, который при работе устройства в режиме записи фиксирует (по входу 37) количество экстремумов функции Я; =f(Ы;) ныделяе. мых блоком 7, В режиме считывания . 45 счетчик 15 формирует код адреса по управляющим импульсам, поступающим на его вход 69 с блока 20, Блок 9 памяти предназначен для хранения последовательности кодов 50 нормализованных экстремальных значений функции Я!. и соответствующих им углов Ы; для различных классов изображений, Считывание данных кодов при распознавании осуществляется 55 блоком 13 задания адресов эталонов.

Коммутатор 12 предназначен для распознавания нормализованных зкстремальных значений функции St и соответствуюпих им углов о/; поворота вектора t. в блок 9 памяти при рабо" те устройства в режиме обучения или записи эталонов, или в блок 14 приняти решений в режиме распознавания, Блок 14 принятия решений, на входы 54 которого с блока 8 в режиме распознавания поступают параллельные коды нормализованных экстремальных значений функции Я; и соответствую- щих им углов о(;, на входы 42 — параллельные коды эталонов с блока 9 и на входы 55 — двоичный код класса изображения с блока 13, предназначен для сравнения распознаваемых и эталонных величин и определение класса распознаваемого изображения.

Ключи !8 предназначены для записи в блок 8 памяти двоичного кода угла М; подпорота вектора !, формируемого в счетчике 17

Блок 20 синхронизации и управления посредством приема и выработки управляющих н информационных сигналов обеспечивает согласованную во времени работу блоков устройства.

Вариант выполнения схемы блока 5 сдвигаюших регистров показан на фиг,2. Схема представляет собой матрицу N N запоминающих элементов

108, смежные столбцы которых соединены информационными связями, образуя двумерные регистры сдвига. Кроме того, выходы крайнего правого столбца запоминающих элементов !08 подключе.G ны дополнительно к входам крайнего левого столбца аналогичных элементов через элементы 109 развязки, т.е. по координате Х запоминающие элементы I08 образуют Й кольцевых регистров сдвига. При поступлении сигналов с блока 19 на управлявшие входы 71-74 обеспечивается сдвиг записанной в таку| матрицу информации (изображения) соответственно вверх, вниз, влево, вправо.

Блок 6 сднигаюших регистров имеет более простую схему (фиг.3). Она представляет собой матрицу N < N запоминающих элементов, смежные столбцы которых по координате Х соединены информационными связями об" в раэуя одновременные регистры сдвига.

Выходы крайнего правого столбца эапомийающих элементов 1 10 также подключены через элементы ill развязки к

)215123

20 входам крайнего левого столбца запоминающих элементов, т,е. по горизонтали они образуют N кольцевых регистров сдвига, При поступлении сигнала с блока )9 на управляюший вход

80 происходит сдвиг записанной s такую матрицу информации (изображения) слева направо, Блок 7 выделения экстремальных значений (фиг,4) содержит схему !)2 сравнения столбпов, регистр 113 сдвига на М разрядон, счетчик 114 подсчета величины о, регистры 1)5 ,и 116 пля хранения предыдуших значений Я! 1 н Я; соответственно, схему

117 сравнения содержимого счетчика

1 14 и регистров 115 и 116, регистры

118 хранения экстремумов S = f(Q;) и ключи !!9 и 120,.

Входы схемы 11? подключены к информапионным входам 30 и 31 блока

7, а выходы — к разрядным входам .регистра 1131 вьмод которого соединен

25 со счетным входом счетчика 114 разрядные выходы которого, а также разрядные выходы регистров 115 и 116 подключены соответственно к информационным входам 121-123 схемы 117.

Разрядные входы и выходы регистра 1 J 5

30 соединены соответственно с разрядными выходами счетчика 114 и с разрядными входами регистра 116.Кроме того, разрядные выходы регистра 115 подключены к информационным выходам 33 блока 7 и к информационным входам ключей.119 и 120, управлявшие входы которьм соединены соответственно с выходами

124 и 125 схемы 117, а информационные выходы - соответственно с инфор- " мационными выходами 32 блока 7 и с разрядными входами первого иэ регистров !18, разрядные ныходы каждого из которых соединены с разрядными входами .последующего регистра 118, а разрядные выходы последнего регистра 118 подключены к разрядным входам счетчика 1)4, Информационный вход 96 блока 7 соединен со сдвигающим входом регистра 113 и с инфор-» амционным входом 126 схемы 117, выходы 125 и 127 которого являются выходами 36 и 81 блока 7, а выход 128 подключен к входам записи регистров

115 и 116, последнего регистра 118, 5 счетчика 114 и к выходу 98 блока 7, вход 97 которого соединен с входом

129 схемы 117, выход 130 которого подключен к входам записи регистров

118 (кроме входа записи последнего регистра 118j, Схема 212 представляет собой набор из )! днухвходовых элементов Р (на чертежах не показаны), одни Hs входов которых подключены к соответствующим входам 30, а другие — к соответствующим входам 3! блока 7.

В блоке 7 общее число М регистров

118 выбрано таким образом, что всегда выполняется условие: И ) 4n, Схема 117 (фиг,5) содержит цифроаналоговые преобразователи 131133, информационные входы которых соединены соответственно с входами

121-!23 схемы 117, компараторы 134 и 135, прямые входы которых подключены к выходу преобразователя 132, а инверсные входы — соответственно к выходам преобразователей 131 и

133 (полярность включения показана на чертеже), элемент раннозначности

136, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами компараторов 134 и 135, а выход подключен к выходу 124 схемы 117,.к первому входу элемента И 137 и к входу элемента НЕ 138 выход которого соединен с первым входом элемента И 139, выход которого подключен к первым входам элементов P. 140 и ИЛИ.14! счетчик 142 на N x N импульсов, счетный вход которого соединен с входом 126 схемы 117 и с входом установки "0" триггера 143, а выход переполнения — с первым входом элемента

ИЛИ 144, второй вход которого подключен к входу 129 схемы 117 и к входу установки "1" триггера 143, а выход — к входу одновибратора 145,выход которого соединен с вторыми входами элементов И 137 и 139, счетчик

146 íà (N+2) импульса, счетный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 147, а выход переполнения - к входу элемента 148 задержки и к входу считывания дешийратора 149, "единичный" выход которого соединен с входом установки "1" триггера 150,а информационные входы подключены к разрядным выходам счетчика 151, вход установки "0" которого соединен с выходом элемента 148 задержки, и эле< мент 152 задержки, вход которОго соединен с выходом элемента 137, с первым входом элемента ИЛИ 147, со.12l5123 счетным входом счетчика 15! со со вхо- разрядным выходам соответственно дом установки "0" т игге а 1 р р 150 и с регистров 158 и 159 хранения двоичпервым входом элемента P. 153 в

3 выход ных кодов чисел 2п и и, реверсивный которого является выходом 125

25 схемы 5 счетчик 16Р, разрядные входы и вы117, а второй вход подключен к в д к вхо- ходы которого соединены соответствендам запрета счета счетчиков 1 ков 146 и но с информационными входами 107

I51 и к инверсному выхо т и ду триггера блока 19 и входами дешифратора 161, 143„ прямой выход которого сое

tt »tt р соединен нулевой выход которого подключен с вторым входом элемента И 140

1О

И 40р к первому входу элемента И 162 и.к выход которого подключен к второму входу элемента HF. 163, выход которовходу элемента ИЛИ J47 и к пе вом го соединен с первым входом элеменвходу элемента HIMP. 154 и и эт ри этом та И 164, второй вход которого.подединичный выход триггера 150 являет- ключен к входу 102 блока 19 и к втося выходом 127 схемы 117 вто ые рые рому входу элемента И 162, выход ковходы элементов PJIH 141 154

154 соеди- торого соединен с выходом 104 блонены с выходом элемента 152 за е адерж- ка !9 и входом триггера 165, инверски, а выходы их являются соответс— соответст- ныи выход которого подключен к выходу венно выходами 128 и J30 схемы 1!7 62.блока 19 и к первому входу элеменРифроаналоговые преобразователи 2О И 166 та, а прямой выход - к первопредназначены для преобразования му входу элемента И 167 второй вхо и ° ;, ° ; 1 и ..! хра- которого соединен с вторым входом нящихся соответственно в счетчике

114 и регистрах 115 и 116 в соотве— элемента И 166, с вычитающим входом твет- счетчика 160 и с выходом элемента триггер 168, счетный вход коствующие уровни напряжения, которые 25 И 64 т игге сравниваются между собой на компа а-, б " омпара . торого подключен к выходу:схемы 155 торах 134 и 135. и к входу установки "0" счетчика

Элемент равнозначности 136 вы- 157„ а прямой и инверсный выходы соедает уровень "!" только в сл чае лучае ра- динены соответственно с первыми вховенства напряжений на выходах ком- ЗО дами э дами элементов И iá÷ и 170 вто 1е . параторов 134 и 135, входы которых подключены к считываюСчетчик 146 сл ит уж для подсчета щему входу схемы 155 и к выходу элеколичества циклов сравнения между мента И 167 а выходы соединены собой трех последовательных локаль- соответственно с выходами 76 н 75 ных экстремумов функции я; =f(;) 35 блока 19, триггер 171, счетный вход при работе блока 7 в режиме вьщеле- которого подключен к выходу схемы ния глобального экстремума. 156 а прямой и ин ный

" и инверс выходы

Счетчик 151 служит для по счета д чета соединены соответственно с первыь!и количества экстремумов функции ° - / входами элементов И i72 и !73, вторые .; = .(о(;) при работе блока 7 в режи- ® входы котор оторых подключены к считы0 но ме выделения глобального экстремума. вающему вхо у 156 д схемы, к счетному дновибратор 145 служит для улуч- входу счет 157 чика и к выходу элемеишения формы импульса с выхода элемен- та И 166 т 144 а выходы соединены соответта 44 и задержки его на время уста- ственн но с первым входом элемента новления переходных процессов на вы- 4> ИЛИ 174 и выходом 77 блока 19 и элеходах триггера 143 и на выходе эле- мент ИЛИ 175 пе вый мента 136 первый и второй входы мента 36, вызванные записью послед- которого по го подключены соответственно него импульса в счетчик 114. к входам 60 и 103 бло

Элемент 152

° м и блока 19, а вые 5 обеспечивает задержку ход " к выходу 79 блока 19 и ко втоимпульса с выхода элемента 137 íà SO рому входу элемента ИЛИ 174, выход время считывания информации с регист- которого с торого соединен с выходом 78 блора 115 (в блок 8 или в регистр 1О!. ка 19, Блок 19 управления сдвигами Н (ф 6 ринцип работы предлагаемого уст" иг. gÓ содержит схемы 155 и 156 ройства заключается в сопоставлении сравнения кодов, одни из информаци- Я межд б и между со о различных областей одного онных входов которых подключены к . и,того же изображения и вынесения разрядным выходам счетчика 157 сдви- решения о и а решения о принадлежности его к тому гов, а другие информационные входы — или иному кла с ному классу по результатам !215123 такого сопоставления, В устройстве в процессе распознавания каждая точка изображения смещается относительно исходного положения на расстояние определяемое вектором параллельного переноса!;, и равномерно вращается вокруг точки, соответствующей ее исходному положению. Так, точка 0

I на фиг.7 смещена в точку О, находя- !О щуюся на расстоянии от нее, и равномерно вращается вокруг исходного положения, пересекая гочки +Y + X. u

-Х, При этом для некоторого текущего

\l ее положения 0 можно записать: 15

r 00, cj(;, = QCI AA, ;х„= О.А = r - r,созе(; г(f-созе!);

1 у; =АО га .nnrr., . (1)

Если шаг матрицы фоточувствительных элементов преобразователя 1 равен 20 а г есть всегда целое положительное число, то максимальное число шагов, укладываемых в r, будет составлять:

25 (2) r

u = —h

30 (3) . 45

Определим приращения 44 . угла .о(! поворота как

П

4 ф е

2! Тогда о!! =!4о 0 cr Ж (4)

ЧГ

1 0yl)2y...j n

Исходя из (1 ) можно определить значения

Уб ° У e ° ° е у У s ° ° ° s Yh ° хд, х,1, ..., х!. ...,, zrr.. (5)

Полученные ряды округлим до ближайших целых чисел:

М Ф Ф Ае

Уьу У р ° ° ° у Vr y ° ° ° р У 1

rr 4 Ф х, х, ..., х„...,, зф. (6)

Опрецелим приращения . по координатам 7 и Х > как

4х1 (х - х,!(, Колйчество шагов, укладываемых в этих приращениях, будет определяться K&K

4Ч

4Х 50 i <;- — - (8! где Ь; и й-< - целые . положительные числа;

И h . > = ° =и ()

=о 1=о

Значения b zr a r могут быть легко; установлены для всех четырех квадрантов круга (фиг.7) „ так как функции (!) являются пернодичеекими, а в каждом квадранте меняется лип ь направление смешения изображения, 3a . один полный оборот вектора одни и те же области изображения будут дважды перекрываться друг с другом (Фиг.8), т,е. период Жункции

S; = Е(Ы; ) составляет Tr Отсюда следует, что любое изображение может быть полностью охарактеризовано данной функцией на интервале о(=(O-Y)

Однако в целях повышения достоверности результатов распознавания изображений характеристическая функкия может быть исследована, например, на интервале (О - 21Г), Предварительно, перед началом работы устройства, производится подбор величины !. и определение по chîðмуле (2) значения n (значение h для данного преобразователя 1 постоянно) .

Далее, согласно (3) -(8) определяются значения b; и а; для всех четырех квадрантов круго, которые записываются в блок 20. В регистры 158 и

159 блока 19 записываются соответственно двоичные коды величин 2п и n„

Устройство работает следующим )образом, Работа устройства начинаеТся с подачи с блока 20 сигналя "установ" (на чертежах не показано), по которому все блоки и подблоки устройства устанавливаются в исходное состояние.

В .режиме обучения устройству предъявляются стандартные изображения объектов, распознаваемые в последствии. При этом .по сигналу с вы- хода 84 блока 20 (фиг.1) производит-, ся считывание информации с фоточувствительных элементов преобразователя !, Гри этом, как в счетчике 16 в исходном состоянии хранится код

"0", с помощью блока 4 производится коммутация выходов первого столбца фоточувствительных элементов преобразователя 1 на входы 25 и 26 блоков 5и 6, .Одновременно с сигналом на выходе

84 появляется импульс разрешения записи и сдвига на выходе 59 блока 20, который поступает на вход 60 блока

19 (фиг.6), и далее через элементы

ИЛИ 175 и 174 и выходы 79 и 78 блока

19 поступает на входы 74 и 80 бло12!5123

12 ков 5 и 6 (иг.1 3}, разрешая тем самым запись информации с первого столбца фоточувствительных элементов преобразователя 1 в первые столбцы запоминающих элементов 108 и IIO, По заданному фронту импульса разрешения записи и сдвига происходит запись "1" в счетчик !6.

В следующий момент вновь появляются импульсы на выходах 84 и 59 блока 20, по которым происходит сдвиг информации.(перезапись) с первого столбца во второй столбец запоминающих элементов 108 и 110 блоков

5 и 6, считывание информации со второго столбца фоточувствительных элементов преобразователя I и запись ее в первые столбцы запоминающих элементов 108 и 110.

По заявленному фронту импульсов разрешения записи и сдвига вновь производится добавление "I" в счетчик 16.

Данный процесс считывания и записи информации продолжается до тех пор, пока не будет считана информация со всех !! столбцов фоточувствительных элементов преобразователя 1, С записью на счетчик 16 N -го импульса на его выходе появляется импульс переполнения, сигнализирую ий блок 20 по его входу 57 (Жиг.l) об окончании считывания информации с преобразователя 1, По этому импульсу блок 20 через информационные выходы

106 выдает параллельно код числа который через входы )07 блока 19 saписывается в реверсивный счетчик 160.

При этом, благодаря дешнфратору 161 и элементу НЕ !63 оказывается подготовленным к пропусканив импульсов элемент И 164 и блокируется элемент

И 162 (фиг.6).

После записи в реверсивный счетчик !60 кода числа ь на выходе 100 блока 20 появляется последовательность импульсов, каждый из которых, проходя через элементы И I64, 166, !

73, поступает на управляющий вход

73 блока 5, осуществляя сдвиг записанной в него информации справа налево на один mar. Кроме того, по заднему фронту этих импульсов происходит вычитание "I" с содержимого реверсивного счетчика 160 и добавление "1" в содержимое счетчика !57, С записью в последний n-го импульса схема 156 выдает (по заднему фронту п-го импульса) импульс совпадения, который переключает триг-. гер 171 в противоположное состояние (состояние "!").

После прохождения по схеме блока

19 данным образом и импульсов информация в блоке 5 оказывается сдви1О нутои влево на и шагов, а счетчик

160 возвращается в исходное состояIt ние 0, в результате чего элемент

И 164 блокируется.и, наоборот, открывается элемент И 162. В следующий !

5 момент (и+1)-й импульс с выхода

100, пройдя через вход 102 блока 19 и элемент И 162, переключает триггер

165 в противоположное состояние (состояние "I") и сигнализирует блок

20 20 по его входу 105 об окончании на" чального сдвига изображения в блоке

5 на н macon влево. По этому импульсу блок 20 через свои выходы 101 и

94 начинает выдавать последователь25 ности иэ N импульсов. Сначала появляется импульс на выходе 101 который, пройдя через элемент ИЛИ 175 поступает на выкод 79, а пройдя также через элемент ИЛИ 174, поступает

З0 на выход 78 блока 19. В результате на входе 74 блока 5 и входе 80 блока

-6 появляются импульсы, сдвигающие записанную в них информацию слева направо на один шаг. При этом на вы35 ходах N-х,столбцов запоминающих элементов 108 и 1!О блоков 5 и 6 (выходы 28 и 29) появляются сигналы, которые записывав тся в первые столбцы запоминаюших элементов 108 и 110

40 обоих блоков 5 и 6 и поступают на входы 30 и 31 блока 7 (Аиг. I 4).

В схеме 112 блока 7 происходит сравнение содержимого одноименных запоминающих элементов 108 и 110 й-ых столбцов блоков 5 H 6. Результат сравнения .записывается в регистр .

ll3 сдвига.

В следующий момент на выходе 94

50 блока 20 появляется последовательность из N импульсов, сдвигавших записанную в регистре 113 информацию в счетчике 114, Тем самым унитарный код, сформированный в регистре 113

Ф

55 преобразуется в счетчике 114 в соответствующий двоичный код.

Указанные импульсы с выхода 94 блока 20 поступают также на вход

13,1215123

126 схемы и подсчитываются счетчиком 142 (фиг.5).

Далее появляется второй, импульс на выходе 101, аналогичным образом считывающий информацию со следуюших столбцов запоминающих элементов блоков 5 и 6 и через схему »2 записывающий ее н регистр 113, Вторая последовательность из N импульсов на выходе 94 блока ?О сдвигает ее в счетчик »4 и т,д, После появления

N-ro импульса на выходе 101 и И Ф N импульсов на выходе 94 блока 20 про" . исходит полное считынание информации со всех N столбцов запоминающих элементов 108 и 110 блоков 5 и 6. При этом, благодаря обратным связям (фиг,2, 3) информация н блоках 5 и 6 полностью восстанавливается, а в счетчике »4 оказывается записанным двоичный код значения So для случая

4(=О, bo = а = О z = 0 (фиг.8).

После поступления на вход 126

N g N импульсов схема » 7 начинает

25 осуществлять сравнение содержимого регистра »5 с содержимыми. счетчика

114 и регистра » 6.

Преобразователи 131-133 .непрерывно выдают аналоговые сигналы, пропорциональные кодам, хранящимся в счетчике »4 и регистрах 115 и 116, Если уровень напряжения на выходе преобразователя 132 превышает напряжения на выходах преобразователей З5

l3I и 133, или, наоборот, напряжения на ньжодах 131 и 133 превышают одновременно напряжение на выходе преобразователя !32, то на выходах кампараторов 134 и 135 появляются двоичные 40 сигналы одинакового значения (соответственно "1" или "О"), В результате на выходе элемента 137 равнозначности появляется уровень "1" только в том случае, если в регистре »S хранится в данный момент код числа, соответствующего локальному экстремуму функции $; =f 4C ), В противном случае на выходе элемента 136 присутствует уровень "О". 50

С йоступлением на вход 126 схемы

117 первого импульса триггер 143 устанавливается в "О", блокируя счетчи-., ки !46 и 151, а в счетчик 142 записывается "1", С приходом на вход 126 55 . (N x N)-ro импульса на выходе счетчика

142 появляется сигнал переполнения, который!через элемент ИЛИ 144 поступает на вход однонибратора 145.

При наличии уровня 10" на выходе элемента 136 задержанный импульс с вьжо" да одновибратора 145 проходит элемент

И 139 и через элемент ИЛИ 141 поступает на выход 128 схемы . » 7, В результате информация со счетчика 114 переписывается в регистр » 5, а с последнего регистра 118 в счетчик

114 записывается код "О". Этим же импульсом блок 20 по входу 99 сигнализируется об окончании первого цикла сравнения, По сигналу на входе 99 блок 20 производит запись н счетчик 160 (Аиг,б) кода числа Ь„ . Импульсы с выхода 100 блока 20, проходя через вход 102 блока 19, элементы И 164, 167, 170, выход 75, поступают на управляющий вход 71 блока 5 и производят сдвиг записанной в нем ни формации снизу вверх (по координате ) на число шагов, соответствующее величине Ь!. После прохождения через элемент И 164 импульсов счетчик

160 оказывается н "0" и (Ь4+1)-й импульс с выхода 100 переключает триггер 165 в протинополЬжное состояние (состояние "О") и сигнализирует блок 20 по входу 105 oF окончании сдвига по координате .Одновременно возникающий на инверсном выходе триггера 165 перепад напряжения (с уровня "1" на уровень

"О") добавляет "1" в содержимое счетчика 17.

Го сигналу на входе 105 блок 20 через выходы 106 выдает код а, который записывается в счетчик 160, После этого возникающая последовательность импульсов на выходе 100 пройдя через элементы И 164, 166, l?2 и элемент ИЛИ 174; поступает на управляющий вход 74 блока 5, сдвигая записанную в нем информацию слева направо (по координате Х) на число шагов, соответствующее а„ .

После прохождения через элемент

И 164 импульсов счетчик 160 оказывается в "О" и (а +1)-й импульс на выходе 100 переключает триггер 165 в. противоположное состояние (состояние "1") и сигнализирует блок 20 по входу 105 об окончании сдвига по координате Х (состояние счетчика 17 при этом не меняется).

l5

1215123

16 нает величину Я„(регистр 115) с величинами S< (счетчик 114) и Sy (регистр 116), При отсутствии экстремума н блоке 7 происходит лишь перезапись информации из регистра 115 в регистр 116 и из счетчика 114 в регистр 115, При наличии экстремума содержимое регистра 115 записывается в

О блок 8 памяти, С появлением импульса на выходе элемента 152 задержки содержимое первого регистра 118 переписывается во второй регистр 118, содержимое регистра 115 переписывает-, I ся в регистр 116 и в первый из регистров 1 18 (ключи 1 19 открыты), н регистр 115 переписывается содерх имое счетчика 114, а в счетчик 114 записывлется код "0" с последнего регистра 118 (содержимое регистра

116 теряется), Процесс выделения локального экстремума заканчинается поступлением на вход 99 блока 20 импульса с выхода 98 блока 7, В следующий момент блок 20 выдает в блок 19 значения кодов h и а °

Я ° и описанный вьппе процесс обработки изображения повторяется.

11осле выдачи в блок 19 значений

Ь,-, и а,, измерения величины Б, и выделения (если он есть) очередного экстремума н счетчике 157 (фиг,6) оказывается записанным код числа 2n„ При этом в момент записи в последний 2п-го импульса схема

155 выдает импульс (см.формулу (9)), сбрасынаюптий данный счетчик в "0"

В и переключает триггер 168 в противоположное состояние (состояние "1").

В результате последующие импульсы на выходе 100 блока 20, соответствующие 6„+,, начинают поступать на управляющий вход 72 блока 5, осуществляя уже сдвиг информации в нем сверху вниз (по координате 1 ). lIaлее, после записи в счетчик 157 следующих И импульсов импульс на выходе схемы 156 переключает триггер

171 н противоположное состояние (состояние "0"} и впоследствии . управляющие импульсы начинают поступать на вход 73 блока 5, осуществляя каждый раз сдвиг справа налево (no координате Х) и т,п.

Описанный процесс выделения локальных экстремумов может быть повторен, при необходимости, для всех

4п текущих положений изображения

По этому сигналу блок 20 через свои выходы 101 и 94 начинает вновь выдавать последовательности из Ч импульсон. В результате в счетчике

114 оказь|вается записанным код, соответствующий величине S.I при сдвиге изображения в блоке 5 на j u а (при этом в счетчике 17 оказывается сформированным код угла о(1, С приходом счетчика 142 (N IIN)гго. импульса на его выходе вновь появляется сигнал переполнения, поступающий на вход одновибратора 145;

При этом, если на выходе элемента .136 присутствует уровень "0", происходит лишь перезапись информации с регистра 115 в регистр 116 и со счетчика 114 в регистр 115.Если же на выходе элемента 136 присутствует ypoIt !! вень 1, данный импульс с выхода одновибратора !45 проходит через элемент И 137 и поступает на входы элементов 152 и 153. С выхода элемента 153 импульс поступает на выход 125

25 . схемы 117 сравнения и открывает ключи.120 и 18. Р результате содержимое регистра 115 (локальный экстремум) через выходы 32 записывается в блок 8 памяти по адресу, сформированному н счетчике 15 (н данном случае последний хранит код "О"1, Одновременно по этому же адресу в блок 8 через ключи 18 записывается код угла о „ поворота вектора 35

По заднему фронту импульса с выхода 36 в счетчик 15 записывается "1"

Импульс с выхода элемента 152 задержки через элементы ИЛИ 141 и 154 поступает на выходы 128 и 130 схемы 4О

117 сравнения. В результате в первый из регистров )18 (ключи 119 открыты) и регистр 116 переписывается содержимое регистра 1!5,, в регистр 115 переписывается содержимое счетчика

114, а в счетчик 114 записывается

II ll код 0 с последнего регистра 1 1 8, Импупьс с выхода l 28 схемы 1 1 7 сравнения поступает также на вход

99 блока 20 и запускает e ro на управ- 50 ление формированием значения S <, Блок 20 аналогично предыдущему выдает коды Ь и а в блок 19, в результате чего вновь происходит сдвиг изображения в блоке 5 по обеим 55 координатам и измерение величины с поступлением на счетчик 142 (NX N)-ro импульса схему 117 сравни18

1215123

17 в блоке 5 (фиг,8), Б итоге в блоке 8 памяти и регистрах 118 оказываются записанными локальные экстремумы функции S< g(+r.) для всех четырех квадрантов круга (фиг.7 и 8), а в блоке 8 памяти, кроме того, соответствующие коды углов о(; поворота вектора 1

По завершении такого процесса описываемое устройство приступает к выделению глобального экстремума функции 8 Е(о1;) - среди ее локальных экстремумов, хранящихся в регистрах 118, При этом алгоритм работы блока 7 аналогичен алгоритму выделения локальных экстремумов и отличие заключается лишь в том, что на каждый цикл сравнения кодов блок 7 запускается импульсами, поступающими на него с выхода 95 блока 20, Первый из этих импульсов устанавливает трйггер 143 в состояние "1", снимая тем самым сигнал запрета счета со счетчиков 146 и 151, и через элемент

ИЛИ 144 поступает на вход одновибратора 145. Если на выходе элемента

136 присутствует уровень "1", задержанный импульс. с выхода одиовибратора

145 проходит через элемент И 137, подтверждая исходное состояние "0" триггера 150 ° а также записывая по переднему фронту первую "1" в счетчик 151 и по заднему фронту первую

"1" в счетчик 146 . (элемент И 153 при этом заперт и записи информации в блок 8 не происходит). Импульс с выхода элемента 152 задержки переписывает содержимое регистра 115 в первый из регистров 118 (ключи 121 открыты) и в регистр 116, содержимое счетчика 114 - в регистр 115, содержимое последнего регистра 118 — в счетчик 114 и т.п.

Если .же на выходе элемента 136 присутствует уровень "0", импульс с выхода одновибратора 145 проходит через элементы И 139 и 140 и ИЛИ 147 и добавляет "I" в содержимое счетчика 146, а пройдя через элементы

ИЛИ 154 и 141 ° поступает на входы, записи регистров 115, 116, 118 и счетчика 114, В результате в них происходит перезапись (сдвиг) информации указанным выше образом, с той лишь разницей что информация с регистра 115 ие переписывается в первый из регистров 118 (ключи 119 зак рыты уровнем "0" с элемента 136), Тем самым происходит исключение неэкстремального кода, хранящегося в регистре 118, Состояние счетчика !51 при этом не меняется, С поступлением с блока 20 на вход

129 (И+2)-го импульса заканчивается первый цикл выделения глобального экстремума, При этом информация с регистров 118 полностью "проталкивается" через счетчик 114 и регистр

115, При наличии экстремума ключи

119 оказываются открытыми и код с регистра 115 переписывается в первый из регистров 118 при отсутствии экстремума код с регистра 115 пере" писывается только в регистр II6 и далее теряется. Таким образом, ло завершении первого цикла выделения глобального экстремума в счетчике 115 оказывается записанным код числа выделенных экстремумов, а (И+2)-й импульс на входе счетчика 146 вызывает его переполнение. Импульс переполнения поступает на вход элемента

148 задержки и на вход считывания дешифратора 149. При этом, если содержимое счетчика 151 отлично от "1", импульс на его "единичном" выходе отсутствует. Импульс с выхода элемента 148 задержки устанавливает счетчик 151 в состояние "0".

Последующие импульсы с выхода 95 блока 20 обеспечивают выполнение второго цикла выделения глобального экстремума и т.д, Такой процесс продолжается до тех пор, пока в регистрах 115, 118 и счетчике 114 не останется всего лишь один код (глобального экстремума). При этом, с приходом его в регистр 115 в счетчики

146 и 151 записывается по "1", а им. пульс с выхода элемента 152 перепи шет глобальный экстремум в первый из регистров 118 и т.д, Последующие импульсы на входе 129 схемы 117 обеспечивают сдвиг глобального экстремума в регистрах 118, С приходом на счетчик 146 (М+21-ro импульса импульс переполнения поступает на вход считывания дешифратора 149.

При этом, так как в счетчике хранится код "1",на "единичном" выходе дешифратора 149 появляется импульс, переключающий триггер 150 в состоя" ние "1", В дальнейшем сигнал "1" на выходе элемента И 137 появляется

12!5123 только с записью глобального экстре- тора 12 О дновременно с регистра мума в регист 115 Э о р, т т сигнал воз- !О в блок 11 подается код глобальвращает т игге 150 тояние "0". Вози а р р 0 в исходное сос- ного экстремума и по команда б и . озникающий при этом ка 20 в блоке ll происходит нормаперепад напряжения (с (с уровня 1 на п т лизация указанных локальных экстре"0") на его прямом выходе через мумов . выход 127 схемы 117 п с вхо 82 поступает на После этого на управляющий п с " вход д 82 регистра 10. В результате 90 коммутатора 12!с блока 20 постукод глобального экс а 115 пе п тремума с регист- !О пает сигнал, и нормализованны е экстР переписывается через выходы ремальные значения функции S; и

33 схемы !!7 в егист 10 О р р О. Одновре- соответствующие им значения угловФ менно блок 20 по вхо

I зи к по входу 83 сигнали- поступают через входы 54 б !4 к по вхо — в лок руется об окончании процесса вы- принятия е " О р шенин, дновременно с деления глобального экстремума функ- !5 блока 20 на вхо 91 б о 1 на вход лока 3 задания адресов эталонов поступает

С приходом сигнала на вход 83 управляющий сигнал, в результате лок переходит в режим записи эталонов. Для этого счетчик 15 пред- я б !4 м ти и в лок принятия решений варительно обн ляет у ся, а затем на 20 поступает двоичный код класса изобнего начинают поступать импульсы с ражения, роме того, в блок 14 ражения К выхода 70 блока 20, фо ми я а е р ру др с, поступают (по входам 42) параллельпо которому происходит считывание ные коды норма и л зованных экстремумов с блока 8 памяти ко ов э б 8 д кстремальных функции S и соответствующих им значений функции Я; в блок 11 нор- углов о, с блока. 9 памяти эталонов, мализации (фиг.1) и соответствующих В б. 1 локе > принятия решений происхокодов углов 0(; поворота вектора 1- дит сравнение нормализованных на входы 44 коммутато а 12 О о р . Одновре- эталонных и распознаваемых величин менно по командам с выхо а м да 85 блока (т,е, признаков эталонного и рас20 с регистра 10 через входы 43 в ЗО познаваемого изоб в мого изо ражения) и по реблок 11 считывается код глобального зультатам сра е сравнения выносится реи о ражения экстремума. Блок Il обеспечивает нор- шение о принадлежности изоб мализацию экстремальных значений данному класс классу. функции Б;, которые с помощью комму- В случае несовпадения эталонных татора 12 записываются в блок 9 па- 35 и распознаваемых величин для данномати (через входы 53). ro класса иэображений из блока 14

В режиме обучения указанным выше принятия решений на вход 93 блообразом в блок памяти могут быть ка 20 поступает сигнал по игнал, по которому записаны нормализованные значения в блок 13 поступа и ет следующи управэкстремумов изображений различных 40 .ляющий сигнал б вы орки эталонов слеклассов.

В дующего класса, и процесс сравнения режиме распознавания устройству кодов дов признаков эталонного и распозпредъявляется изображение объекта наваемого изображений повторяется

3 и в блок 8 памяти записываются до тех пор, пока не произойдет совзкстремальные значения функции Б 45 падени

I падение эталонных и распознаваемых и соответствующие значения углов о( у о((величин .цля соответствующего класса поворота вектора г, а в регистр 10 - изображений. глобальный экстремум данной функции. П ринцип работы устройства обеспеС поступлением сигнала на вход 83 б 2 а на вход чивает инвариантность результатов лок 20 начинает выдавать на счет- 5О а распознавания к изменениям параметчик !.5 импульсы, по которым в нем ров пол ов положения изображения, формируется код адреса. По адресам, выб ан е раиным счетчиком 15, экстремаль- особенностями распознаваемых из еличина вектора определябтся иые значения функции S пост ают енностями распознаваемых изобрас блока 8 памяти в блок 11 нормали- H этом, для повышения достоверности зации, а соответствующие этим экст-, результатов ас езультатов распознавания желательблока 8 памяти на входь| 49 ко тачто ы при данной величине 1 коммута- происходили, по возможности макси22

21

l2I5123 мальные изменения значений функции

S(Е(о(,) для всех распознаваемых изображений, Формула изобретения

Устройство для распознавания изображений,.содержащее оптоэлектронный матричный преобразователь, выходы которого соединены с одними из входов блока развертки изображения, первый блок памяти, адресные входы которого подк2почены к разрядным выходам первого счетчика, второй блок памяти, адресные входы которого соединены с выходами блока задания адресов эталонов, а информационные выходы — с первой группой информационных входов блока принятия решений, второй счетчик, выход переполнения которого подключен к одному из входов..блока синхронизации и управления, а разрядные выходы соединены с другимн.входами блока развертки изображения, блок нормализации, первый и второй входы которого подключены соответственно к информационным выходам регистра хранения глобального экстремума.и первого блока памяти, коммутатор, первый и второй входы которого соединены соответственно с информационными выходами блока нормализации и первого блока памяти, а первый и второй выходы — соответственно входами записи информации второго блока памяти и с второй группой информациоииык входов блока принятия решений, третья группа информационных входов которого соединена с выходами блока задания адресов эталонов, и ключи, причем управляющие

В выходы блока синхронизации и управ" ления подключены к управляюшим входам оптоэлектронного матричного преобразователя, блока задания адресов эталонов, блока нормализации, коммутатора и к счетным входам первого и второго счетчиков, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения класса распознаваемых иэображений, оно содержит блоки сдвигаюших регистров и третий счетчик, счетный вход которого подключен к одному иэ информационных выходов блока управления сдвигами, а разрядные выходы соединены через ключи с входами записи информации первого блока памяти, управляющие входы и выходы блока выделения экстремальных значений и блока управления сдвигами подключены к соответствуюшим выходам и входам блока синхронизации и управления, информационные.и управляющие входы блоков сдвигаюших регистров подключены соответственно к выходам блока развертки иэображения и блока управления сдвигами, а выходы указанных блоков соединены с информационными входами блока выделения экстремальных значений, информационные выходы которого подключены соответственно к входам записи информации первого

3g блока памяти И информационным входам регистра хранения глобального экстре- мума, а управляющий выход соединен со счетным входом первого счетчика и с управляющими входами

40 ключей.!

215123

3235323, 1215123 фие. Ю филиал HHG "Патент", г. Ултород, уп. Проектная, 4!

215123

Щца 7

Swum Заказ 908/57

Тираж 673 Подписное