Устройство для распознания изображений объектов

 

Изобретение относится к области технической кибернетики и может быть использовано в качестве специализированного читающего автомата для автоматического распознавания знаков и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1146703. Целью изобретения является повышение достоверности распознавания. Указанная цель достигается введением в устройство последовательно соединенных третьего генератора иьшульсов элемента И, четверта1 о счетчика, третьего дешифратора и элементов ИЛИ третьей группы,, выходы которых подключены к соответств аощим входам элементов И группыj вход третьего генератора импульсов соединен с выходом первого генератора импульсов, один из Входов элемента И подключен к выходу порогового элемента} а соответствую ций вход четвертого счетчика является первым входом устройства . 4 ил. Q S с

Союз СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А2 д11 4 С 06 К 9/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (6)) 1146703 (2l) 3882498/24-24 (22) 10.04.85 (46) 15.01.87. Бюл. У 2 (7l) Пензенский политехнический институт (72) Н.Г.Федотов (53) 681.391.19(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1146703, кл. G 06 К 9/36, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ

ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к области технической кибернетики и может быть использовано в качестве специализированного читающего автомата для автоматического распознавания знаков и является усовершенствованием изобретения по авт, св. 11 1146703. Целью изобретения является повышение достоверности распознавания. Указанная цель достигается введением в устройство последовательно соединенных третьего генератора импульсов, элемента И, четвертого счетчика, третьего дешифратора и элементов ИПИ третьей групгы,. выходы которых подключены к соответствующим входам элементов И группы, вход третьего генератора импульсов соединен с выходом первого генератора импульсов, один нз входов элемента И подключен к выходу порогового элемента,. а соответствующий вход четвертого счетчика является пергым входом устройства. 4 ил.

) « » «; Е «»

Изобретение относится к тех»;и- ческой кибернетике и может быть ис-пользовано в качестве с.пециали.=.иро-ванного читающего автомата для аBтоматического распознавания знаков в зрительной системе робототехники для считывания номеров деталей.

Целью изобретения является повышение достоверности распознавания, На фиг.) изображена функциональная схема предлагаемого устройства.; на фиг.2 — функциональная схема датчика случайных сигналов; на фиг.3 функциональная схема детектора; на. фиг.4 — временные диаграммы,, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит (фиг.!) блок

1 сканирования, датчик 2 случайных сигналов, предназначенный для задания параметров развертки, блок 3 формирования развертки, первый 4 и второй 5 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), сумматор 6„ умножитель 7, первый 8, второй 9 и третий

10 генераторы импульсов, первый фокусирующий элемент 1), например Объектив, второй фокусирующий элемент

12, например конденсатор, модулятор

13, фотоприемник 14, пороговый элемент 15, детектор )б„ первый 17, второй 18, третий 19 и четвертый 20 счетчики, группу элементов И 2), эле мент И 22, первый 23, второй 24 и третий 25 дешифраторы, первую 26, вторую 27 и третью 28 группу элемен:. тов ИЛИ. На фиг.l показан также носитель 29 изображения, « 1 0

-«c

I Г

Первый выход датчика 2 случайньех сигналов подключен к второму цифра- q0 аналоговому преобразователю 5, второй выход — к блоку 3 формирования развертки, третий выход — к первому цифроаналоговому преобразователю ч, четвертый выход — к умножителю 7.

Выход умножителя ? подключен к входу второго генератора 9 импульсов, Выход которого подключен к модулятору

13, соединенному с блоком 1 ск",ниравания выход первого цифроаналегoB= — 5«) га преобразователя е соединен с блокам 1 сканирования, вь»ход второго цифроаналогового преобразователя 5 и выход блока 3 формирования разверт-. ки подключены на входы сумматора 6„ выход которого соединен с блоком

1 сканирования. С бееохом, сканирования оптически связаны пер— вый фокусирующий элемент 11, но-ситеп», 29 изобpB;:ñ»»«Bÿ, второй фо— с ИГ««чпп(е»и з;ЕеMB»»7 2 фотаппи ем ник 1«», потроговый элемент !), ервый -:,ЕтЧИК ) i, ПЕрВЬ:й пЕЕПИфратар 23, элементы ИЛИ 26 первей группь«соецн— кны паследовате еь-..:, К выходу пороговое О элемента 1 5 еео.еключены последоз=:телbH0 соединеепеые детектор 16, третий счетчик 19, второй дешифратор

2«», элементы ИЛИ 27 второй -рулль«.

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 соелнненные четверть;й счетчик 20, тре

»ей дешифратор 25, элементы ИЛИ 28 трегьей группы. Выходы элементов ИЛИ

BBðBîé 26, второй 27 и третьей 28 групп подключены к входам элементов

И еруппы. Выход первого генератора импульcов подключен к входу второго счетчика )8, выход которого подключен к запрещающему входу первого генератора 8 импульсов. На синхровходье (первые входы) датчика 2 случайных сигналов блока 3 формирования развертки, второго генератора 9 импульсов, детектора )6, третьего ".åíåðàòîpa 10 импульсов подключен выход первого генератора 8 импульсов (тактопых), Вторые входы первого генератора 8 импульсов, первого 17, второго

)8, .третьего 19 и четвертого 20 с«еетчикав ВB B»»»òñÿ первым ВходОМ устpoAcTB2. ).TopoA

7 являетсH Bторым BõîдоM устройства.

Выход элементов И 22 группы являетсе Выходом устройства

Датчик 2 (фиг,2) случайных сигна.«еов содержит генераторы 30-32 случайных чисел и формирователи 33-35 соответсTBóþt»tèõ сигналов.

Детектор 1 б (фиг. 3) содержит первый 36 и второй 37 триггеры, первый

38 и второй 39 элементы И.

« стееайстзо p-2 батае Г «ледующие««cbразам.

Пр«и —:;Ост . » «ленин Т2 ктОВ ОГО импуле«» са датчик 2;зыдает четыре случай -еьех числа. Одна иB них зацает тангенс случайного наклона сканируюшего Отрезка прямой и поступает на вход блока 3. Два других случайных числа

Определяют случайпое смещение сканирующего отрезка по горизонтали и

Вертикали в поле изображения и поступают через циф ааналаговые преоб3 -Я:С

: « 10 рязователи 4 и 5»а аткла»1!?Б??!у?Б с;?с— тему блока 1, Блок 3, выход которсгс соединен через сумматор 6 с отклоняющей системой, формирует траекторию развертки в Биде прямой ликии со случайны: углом наклона, а смещения, поданные íà О.клонякгщую систе— му, обеспечивают случайное ее !101 жение в поле иэображения.

Четвертое случайное число задает косинус случайного угла наклона.

Этот параметр необходим для того, чтобы обеспечить постоя»ство длины сканирующего отрезка независима ат случайного угла наклона. Это числа с выхода датчика 2 поступает ня Бхад умножителя 7. Па другой ега вход за-. дается детерминированный параметр развертки — длина сканирую???его отрезка прямой. Умножитель 7 вычисляет произведение входных вели !И», которое подается на вход генератора 9 импульсов. Генератор 9 формирует им— пульс засветки, д??ительностью равной величине Выходного сигнала умножителя 7, и выдает ега »а модулятоэ

13. Таким образом, на траектории сканирующего луча формируется отрезок.

Сканирующий луч фокусируется объективом 11 на носителе 29 изображения. Отраженный от изображения свет, сфокусированный конценссром 12, падается на фотоприемник 1, При пересечении изображения сканируюп?им лучом вследствие различия коэффицие»та отражения фона и изображения изменяется отраже»ный световой поток.

Изменение светового потока вызовет 40 изменение напряжения на выходе фотоприемника 1 >. Пороговый элемент 15 настроен таким образом, что выдает импульс при пересечении сканиру?ощим лучом изображения. Количество этих 45 импульсов подсчитывает счетчик 1 7 (числа пересечени?й), Детектор 16 (многократных пересечений), на Вход которого Также кяк и ка с?етп?к 17 наступа от им»у г? сы с Быхаца 1?араго î- 5О го элемента 15, формирует импульс »я выходе в тех случаях, когда зя оди11 ход развертки сканирую?гий луч пересечет изображен» е более одного раза.

Этот импульс поступает на счетчик 19 (многократных пс-eñå÷åíèé). С Выхода порогового эле:.е?!т» 15 сформированные имг?ульс?1 пересе !е»1?я Подаются также и на вход элемента И 22, на другой

16

Б Х!?,,, К С Т С Р 0 Г С . .0 1:! Л? Т С V. 1М1?1 Л Ь СI.? 0 Г

I e»epя-.аря !О, нме?Б?1?Ие часта-у следсБякия м»ага ба?Iья?уlв частоты тактовых МП ",IL COB» C- Ie,!OR 2Teò? Ька, И Иl. п,л? сов пересечения. 11а выходе элема??тя И ". формир ются импульсы. ко?ичест с которых пропорционально дли-0.?ь!acòè им !ул..c; —. 1!Сресечения. Этп Бормировя?11.:1.?с v."Iã.óë».cû подсчитывает .- .:к 20 (длите.-,В»ости пересече?iт1сс

1lp. ?ост 1.ленин ".?да»кого числа т",êтавых и:-. †..:::;.CR будет сформироваНо ссатветст" ю lг-с -".1 с 10 сканирующих атрезксг-: и B счет-,, .;- 7, 19 и 20 зяпися»0 саатве". гRC Бс количество

ИМ1" VJ? Ь Сан 110 СЕ С ЕЧС» -;Я, I .МП ЛЬ СОВ:-1»0гокрят»ага:!есесе ?ек??я и каличество импульсов -- l!;, 10 1»1!теле?1. прапорциокяль»ое суммар ? Ой дл!?тель»ости сигнаган пересечс?. : я. Поскольку эти чис" ля, служа-?1»е кр??терием распознавания, имеют стати еский разброс даже при распознаван 11 !забражений одного класса, выходы дег?Ифратаров 23-25 абъе?и?!!Яются с помощью элементов ИЛИ

26-28. Объецг!»е?!Ие осуществляется так!1.1 образом, ".тобы выделить для каждого класса ч? слсвые ин гервалы, в которых кяхад тся упомянутые числа °

Объем Бь борки. по которой происхадит ) средне»?!е нисе 1 пересече»ия, за цае,cÿ счет,ика:: !8 !ть!ктсвых имп льсо?3), Пpi! запал;е .1111 скетч!!Кя праисхсдпт блскирсв:. » -!e генеря!?и?1 тактаБь х i!1:пульсов и вь?ц;:eòñÿ результат ряспаз??авания B ь!. пе сигналя на один из Б:„ходов гру -„--ы элементов И 19.

ИнВар112?1!?IOc71: аяс. 0"- !БВания к пава ротам и;!epel.: ..це:,!?ям обеспечивается ч датчиком

Числа, подсч??тыв-;e?гые при пересечении изобря;-:;е?п.я " разверткой,, служащие "pèòepI? c .-1 р а спсз»ав агп?я икВа р?-антны 1; поворотам и перемещениям изображений, тогда как скакиру? 1:,ая с.i@ ч аГ?Иа?1 прямая з яц ". e тся случа! Iны

,Ч! Пав»с 1eанс Р .С» 1ЕГ1ЕЛC»i;:-!г ПI »ОР;.?аЛЬ»1?,.в! КСОР-, . „Я- а.;И 1

„„,-„,,-ые к„р н-,.- -„! ð„, 0-.-.

3 с это полярные каарди»аты тачки пересечения пря,-?ай с пар-- ?1лlп уляром, а iyme?!»Б?и из 1:яч-а-?а кссрд,;;!Бт, Уравнение прямой Б та? .:.. координатах имеет гид

COG 8

1 .- ) O i il ) Cl ь

si.n 0

k = — ctg0, соответствие с уравнением прямой в декартовых координат".õ у .= 1 х + Ь устанавливается следующими соотношениями:

Датчик 2 осуществляет функциональные преобразования равномерно распределенных случайных чисел 1 и (3 в соответствии с -анными соотношениями. Первый формирователь 33 опре-1 деляет b = --. †вЂ, величина (заца5 ется первым генератором случайных чисел 30, величина 9 — третьим генератором случайных чисел 35. Второй формирователь 34 определяет тангенс угла наклона сканирующего отрезка или коэффициент k = — ctpe . 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 t = 1 cos . Косинуснъ и функциональный преобразователь 35 определяет cos H по величине дополнительного угла О

Таким 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 повышению надежности распознавания.

Работу детектора многократньгх пересечений совместно с работой других узлов устройство поясняет временная диаграмма, приведенная на фиг.4. При поступлении тактового импульса (фиг,4й) датчик 2 формирует случайные параметры развертки и одновременно генератор 9 импульсов формирует импульс засветки, длительность которого равна tz = 1 cosd. (Фиг.4о).

В результа-.å сканирующий луч пересекает поле изображения по траектории в виде случайного отрезка прямой, линии длиной 1 (фиг.4b).

И.3< (>pаже чне на фн i ., y cя "..в но пс

:<а ано штриховкой, Пороговыи ..леме т формирует сигна.н,. пересечения иэ:.бражения разверткой, временно по:1ожение этих сигналов показано на ф,-:-.4ь., Сигналы поступают на счетчик где по каждому поступающему сигнилу происходит увеличение содержи ого счетчика на единицу и на детекi Jr; o13 16. При поступлении импульса на

l 1 ll вход детектора 16 занесение 1 в счетчик (многократных пересечений)

;9 не происходит„ так как его вход блокируется первым элементом И 38 (фиг.З).

Временная диагра;.ла состояний nep13oiо триггера 36 представлена на фиг.4с1, на фиг.4Р— временная диаго ранна сос гояний второго триггера 37, 2С 11о срезу первого импульса первый триггер 36 устанавливается в состояние "1" и блокировка первого элемента И 38 снимается. Второй импульс проходит через первый элемент И 38

-С на вход счетчика 19 и r счетчик заносится "1" (фиг.4ж). По срезу второго импульса первый триггер 36 устанавливается в нулевое состояние и вход счетчика 19 опять оказывается

30 заблокированным первым элементом

38. Одновременно происходит переключение в единичное состояние второ -о триггера 37, При этом второй элемент И 39 блокирует счетный вход пеэвого триггера 36, В таком состоя-:ии триггеров детектор 16 блокирует вход счетчика 19., При поступлении третьего и последующих в пределах данного хода развертки сигналов пе40 ресечения занесение "1" в счетчик 19 происходить не будет. При подаче очередного тактового импульса на установочные входы триггеров 36 и 37 триггера переключаются в нулевое сос45 тояние. Таким образом, детектор 16 обеспечивает подсчет счетчиком 19 среднего числа ходов развертки, при ксторых сканирующий луч пересекает изображение более одного раза.

На фиг.4 показана временная диаграмма поступивших на вход элемен tà И 22 импульсов, генерируемых третьим генератором О импульсов, на ,.- ф-жг.4ъ дано временное положение "игналов пересечения, поступающих на второй вход элемента И 22, На фиг.4и показаны импульсы на вьгходе элемента

Л 1

1, . число которых, пропорциональ7 12838 ное длительности сигналов пересечения, подсчитывает счетчик 20. Таким образом, счетчик 20 обеспечивает изменение суммарной длительности сигналов пересечения, отражающей информацию о площади иэображений знаков.

Введение новых узлов и элементов, а также новых конструктйвных связей позволяет существенно повысить надежность предлагаемого устройства ®0 для распознавания.

Формула изобретения

Устройство для распознавания изображений объектов по авт. св. У 1146703, !

6 о 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.

1283816

12838!б

I < !

1 !

Редактор Ю.Середа

Техред И.Попович

Корректор М. Самборская

Заказ 7445/50

Тираж 670

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4