Устройство для выделения признаков при распознавании изображений объектов

 

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам ввода и обработки оптических изображений. Цель изобретения состоит в повышении надежности устройства. Это достигается путем сравнения исходного и смещенного изображений по столбцам, что обеспечивается введением первого и второго регистров сдвига, элемента ИЛИ, а также новых функциональных связей между блоком считывания изображения и блоками синхронизации, управления сдвигами и формирования признаков изображения. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 06 К 9/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C (ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4262547/24-24 (22) 15.06.87 (46) 23.07.89. Бюл. Р 27 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) З.К. Гафаров, P .11.Галиулин, Ф.Ф.Ишмуратов и К.Ф.Тагирова (53) 681.327.12 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 1| - 1078448, кл. G 06 К 9/36, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1215123, кл . G 06 К 9/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИЗНАКОВ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

ОБЬЕКТОВ Изобретение относится к автоматике, в частности к устройству для выделения признаков при распознавании иэображений объектов, и может бь1ть использовано при разработке систем технического зрения автоматов.

Цель изобретения состоит в повышении надежности устройства.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок попарной выдачи элементов изображения; на фиг. 3 — блок формирования признаков иэображения„ на фиг. 4 — блок считывания изображения; на фиг. 5 — блок управления сдвигами; на фид. 6 — блок синхронизации; на фиг. 7 — узел считывания данных; на фиг. 8 — формирователь одиночных импульсов; на фиг. 9 — генератор импульсов.

Устройство содержит матрицу 1 фотоприемных элементов, блок 2 развертки изображения, блок 3 попарной выдаÄÄSUÄÄ 1495828 А 1 (57) Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам ввода и обработки оптических изображений. Цель изобретения состоит в повышении надежности устройства. Это достигается путем сравнения исходного и смещенного изображений по столбцам, что обеспечивается введением первого и второго регистров сдвига, элемента .ИИ, а также новых функциональных связей между блоком считывания изображения и блоками синхронизации, управления сдвигами и формирования признаков изображения. 3 з.п. ф-лы, 9 ип. чи элементов изображения, блок 4 фор- С мирования признаков иэображения, блок 5 считывания изображения, блок

6 управления сдвигами и блок 7 синхронизации. 4

На фиг. 1 также показаны входы 8, а выходы 9, входы 10, выходи 11, входы

12, выходы 13, выходы 14"и 15, входы

16, вьмод 1?, вход 18, группа 19 выходов, группа 20 входов, группы 21 и 22 выходов и входов 23 и 24, выход ©)

25, входы 26 — 28, выходы 29 — 35, входы 36 — 46, выход 47, вход 48 и выходы 49 .

Блок попарной выдачи элементов изображения (фиг. 2) содержит регист.ры 50 и 51 сдвига, разрядные входы

52, информационные выходы 53, элемент

ИЛИ 54 с входами 55 и 56 и выходом

57, сдвигающий вход 58 регистров и синхронизирующий вход 59 регистров.

3 1495828

Блок формирования признаков изображения (фиг. 3) содержит счетчик 60 с синхронизирующим входом 61, элемент

И 62 с входами 63 и выходом 64, счет- 5 ный вход 65 счетчика, ключи 66 с вхсдами 67 и выходами 68, выходы 69 счетчика, вход 70 ключей, элемент 71 задержки с входом 72 и выходом 73, вход 74 установки счетчика в ноль.

Блок считывания изображения (фиг. 4) содержит первый 75 и второй

76 счетчики, входы 77 — 79 счетчиков, коммутатор 80 с входами 81 — 84, выходы 85 счетчиков, дешифратор 86 с >5 входами 87 и выходами 88, выходы 89 коммутатора, элемент ИЛИ 90 с входами 91, выходы 92 счетчиков, триггер

93 с входом 94 и выходом 95, выход 96 элемента ИЛИ, элемент 97 задержки с 20 входом 98 и выходом 99, вход 100 триггера.

Блок управления сдвигами (фиг. 5)

t содержит регистр 101 с входами 102—

104, счетчик 105 с входами 106, выходы 107 регистра, вход 108 счетчика, дешифратор 109 с входами 110, выходы

Ii!1 счетчика, первый элемент И 112 с входом 113 и выходом 114, вход 115 счетчика, второй элемент И 116 с од- 30 ним входом 117 и вьгходом 118, выход

119 дешифратора, элемент НЕ 120 с входом 121 и выходом 122, входы 123 и 124 элементов И,.

Блок синхронизации (фиг. 6) содер-35 жит генератор 125 импульсов, .формирователи 126 одиночных импульсов, узел (подблок) 127 памяти, узел (подблок)

128 считывания данных, счетчик 129, выходы 130 и 131 генератора, входьг 40

132 и 133 формирователя, выход 134, вход 135, выход 136, входы 137 и 138, выход 139, вход 140, выходы 141 и .

142, входы 143, выходы 144 — 146.

Узел (поцблок) считывания данных (фиг. 7) содержит счетчики 147 и 148, дешифратор 149, ключи 150 и 1I51 и элемент 152 задержки, вход 153, вы" ход 154, выходы 155, входы 156 — !58, выходы 159> вход 160, выходы 161, входы 162 и 163, выходы 164, входы

165 и выход 166.

Формирователи одиночных импульсов (фиг. 8) содержат триггер 167, эле-:, менты И 168 и 169, элемент ИЛИ 170, с входами 17! v. 172 и выходом 173, вход 174 триггера, входы 175 и 176 одного элемента И, выходы 177 и 178, вхоцы 179 — !81, выходы 182 и 183.

Генератор импульсов (фиг. 9) со" держит элементы 184, накопительный элемент 185 (конденсатор),. резистор:

186 и переключатель 187 с нормально замкнутыми 188 и нормально разомкнутыми 189 контактами.

Работа устройства начинается с проектирования двумерного изображения объекта на светочувствительную поверхность матрицы 1, преобразующей его в соответствующую совокупность электрических сигналов, поступающих на выходы 9 (фиг. 1).

С включением питания генератор 125 начинает вырабатывать импульсы прямоугольной формы (фиг. 9). При нажатии переключателя 187 замыкаются его контакты !89. Появляющиеся при этом на выходе 130 импульсы, поступают на входы установки "0" всех блоков устройства, устанавливая тем самым их в исходное состояние схема установки устройства в исходное состояние не показана ). При этом триггер 167 формирователя 126-1 также устанавливается в исходное состояние "0", а исходное состояние триггеров 167 остальных формирователей 126-2 — 126-4 безразлично.

С отпусканием переключателя 187 размыкаются его контакты 189 и замыкаются контакты 188. В результате очередной (первый) импульс генератора

125 с его выхода 131 поступает на вход 133 формирователя 126-1. Этот импульс через подготовленный элемент

И 168 проходит на выход 134 формирователя 126-1 и далее — на вход 135 узла 128 и выход 30 блока 7. По: переднему фронту этого импульса в узле

128 отключаются ключи 150, в результате чего разрядные выходы 155 двоичного счетчика 147 оказываются подключенными к адресным входам 143 подблока 127 (фиг. 6 и 7), что приводит к считыванию информации (многоразрядного слова) по "0"-му адресу (исходное состояние счетчика 147 равно "0").

Считанная информация появляется одновременно на всех выходах 144-.146 подблока 12?. Информация с подблока

127 через выходы 21 блока 7 и входы

23 блока 5 поступает на разрядные входы 79 счетчика 75. Информация с выходов 145 подблока 127 через выходьг 22 блока 7 и входы 24 блока 5 поступает на разрядные входы 79 счетчика 76. Информация с выходов 144 под5 149 блока )27 через выходы 19 блока 7 и входы 20 блока 6 поступает на разрядные входы 102 регистра 101. Импульс с выхода 30 блока 7 поступает через вход 78 разрешения записи двоичных .счетчиков 75 и 76 блока 5, а через вход 43 блока 6 — на вход 104 разрешения записи регистра 101. По заднему фронту указанного импульса осуществляется запись информации в соответствующие счетчики 75 и 76 и регистр 101.

Одновременно по заднему фронту импульса на выходе 178 элемента 168 происходит установка в "1" триггера

167 формирователя 126-1 и установка в "О" триггера 167 формирователя

)26-2.

Следующий (второй) импульс генератора 125 проходит через подготовлен- ный элемент 169 формирователя 126-1, через элемент 168 формирователя 126-2 и далее с его выхода 135 поступает на .вход 44 блока 5 и на вход 38 блока 3.

По переднему фронту импульса - на входе 44 происходит подключение с помощью коммутатора 80 разрядных выходов 85 счетчика 75 к входам 87 дешифратора 86. Последний дешифрует состояние счетчика 75, в результате чего на его выходе 88, формируется уровень, поступающий на вход 16 блока 2 развертки. Это, в свою очередь, приводит к считыванию информации со столбца фотоприемных элементов матрицы 1 с заданным номером. Считанная информация через блок 2 развертки поступает на входы 10 блока 3 и далее— на разрядные входы 52 регистров 50 и 5).

По заднему фронту импульса с входа

38 происходит запись указанной информации. в регистр 50. Одновременно по заднему фронту импульса на выходе 178 элемента 168 происходит установка в

"1" триггера 167 формирователя 126-2 и установки в "0" триггера 167 формирователя 126-3. Следующий (третий) импульс генератора 125 проходит через элементы 169 формирователей 126-1 и 126-2, элемент

168 формирователя )26-3, выход 32 блока 7 и поступает на вход 45 блока

5, на вход 39 блока 3 и на вход 46 блока 6.

По переднему фронту импульса на входе 45 происходит подключение с помощью коммутатора 80 разрядных выхо5828 6 дон 85 счетчика 76 к входам 87 дешиф- . ратора 86. Последний дешифрует спстояние счетчика 76, н результате чего на выходе 88 формируется уронень, поступающий на один из входов 16 блока 2. Это, н свою очередь, принодит к считыванию информации с фотоприемных элементов матрицы 1 с заданным номером. Считанная информация через блок 2 поступает на входы )0 блока 3 и далее — на разрядные входы 52 регистров 50 и 51.

По заднему фронту импульса на входе 39 происходит запись указанной информации и регистр 51 . Импульсом на входе 46 происходит перезапись информации с регистра 10) н счетчик

105 (с сохранением информации н ре2р гистре 101).

Следующий (четнертьпr) импульс генератора 125 происходит через элементы 169 формиронателей 126-1 . 126-3 и далее через выход 34 блока 7

25 и вход 41 блока 6 поступает на входы

113, 124 элементов И 112 и 116.

Если содержимое счетчика 105 от-. лично от нуля, на выходе 119 дешифратора 109 действует сигнал "0", н результате чего запирается элемент И 116 и оказывается подготовленным к пропусканию импульсов элемент И 112.

Импульс с выхода 114 последнего через выход 17 блока 6 и вход 18 блока

3 поступает на вход 58 регистра 51, осуществляя сдвиг записанной в нем информации на один разряд вверх. По заднему фронту импульса с выхода 114 элемента И 112 происходит вычитание

"1" из содержимого счетчика 105.

Следующий (пятый ) импульс генера тора 125 проходит через схему устройства аналогично четвертому импульсу, сдвигая на один разряд содержимое ре45 гистра 5) и вычитая Iв из содержимого счетчика 105.

Такой процесс продолжается до тех пор, пока содержимое счетчика 105 не станет равным нулю. В результате запирается элемент И I 12 и открывается элемент И 116 ° Очередной импульс с входа 41 блока 6 через элемент И 116, выход 47 блока 6 и вход 48 блока 7 поступает на вход 133 формирователя

126-4 и далее через подготовленный, элемент И 168 проходит на выход 35 блока 7. Этот импульс с входа 42 блока 4 поступает на вход 61 счетчика

60.:При этом, если н верхних разря1495828 дах регистров 50 и 51 хранятся "1", благодаря совпадению на элементе И

62 происходит добавление "1" в содер." жимое счетчика 60. По заднему фронту импульса с выхода 178 элемента И .

168 происходит переключение триггера 167 формирователя 126-4 в состоя"!"

Последующий импульс генератора lo "125, аналогично предыдущему, проходит .через элемент И 116 блока 6, вход

: 133 формирователя 126-4 и через под— готовленный элемент И 169 и выход 33 ,блока 7 поступает на вход 40 блока 3, 11, осуществляя одновременный сдвиг на . один разряд вверх записанной в регистрах 50 и 51 информации. По заднему фронту импульса на выходе 183 элемента И 169 в содержимое счетчика 129 20 добавляется "1", а триггер 167 формирователя 126-4 переключается вновь в состояние "0". В результате следующий импульс, генератора 125 аналогичным образом проходит на выход 134 25 формирователя 126-4 и разрешает добавление "1" (если она действует на входе 65) в содержимое счетчика 60 блока 4. По заднему фронту укаэанного импульса триггер 167 формировате- 30 ля 1 26-4 переключается в состояние

"1", в результате чего вновь осуществляется сдвиг на один разряд содержимого регистров 50 и 51; в содержимое счетчика 129. добавляется "1, а триггер 167 формирователя 126-4 переводится в состояние "01 и т.д.

Такая поочередная выдача управляющих импульсов на выходе 134, 136 формирователя 126-4 продолжается до тех 40 пор, пока информация в регистрах 50 и 51 полностью не выдвинется через выходы 53. С поступлением на счетчик

129 очередного импульса последний автоматически возвращается в исходное состояние "0", в результате чего на его выходе 139 переполнения формируется сигнал, добавляющий по "1" в содержимое счетчиков 75 и 76 блока 5 и возвращающий триггер 167 формировате- 50 ля 126-2 в состояние "0". В результате очередной импульс генератора 125 поступает на выход 134 формирователя 26-2 и далее через выход 31 блока 7 поступает на вход 44 блока 5 и на вход 38- блока 3. Тем самым, аналогично описанному, происходит счи-, тывание информации (в регистр 50) со столбца фотоприемных элементов мат-. рицы 1, номер которого соответствует коду,.хранящемуся в счетчике 75.

По заднему фронту импульса на выходе 178 элемента И 168 происходит установка в "!" триггера 167 формирователя 126-. 2 и установка в "0" триггера !67 формирователя 126-3. В результате очередной импульс генератора 125 проходит на выход 134 формирователя 126-3 и далее через выход 32 блока 7 поступает на вход 45 блока 5, на вход 39 блока 3 и на вход 46 блока 6. Тем самым обеспечивается, аналогично описанному, считывание информации в регистр 51 со столбца фотоприемных элементов матрицы 1, номер которого соответствует коду, хранящемуся в счетчике 76. Одновременно в счетчик 105 вновь заносится содержимое регистра 101.

В дальнейшем, аналогично описанному, осуществляются сдвиги информации в регистрах 50 и 51 и сравнение их содержимого на элементе И 62. Результаты сравнения добавляются в содержимое счетчика 60.

Такой процесс считывания информации со столбцов фотоприемных элементов матрицы 1 продолжается до тех пор, пока не произойдет переполнение одного из счетчиков 75 или 76 блока 5. В результате на одном из их выходов 92 формируется сигнал переполнения, поступающий на вход 91 элемента ИЛИ 90 и далее на вход 94 установки "1" триггера 93. Последний переключается в состояние "1". Сформированный при этом на его выходе 95 сигнал задерживается на элементе 97 и далее по входу 100 вновь возвращает триггер 93 в исходное состояние "0".

Такая работа триггера 93 и элемента

97 задержки блокирует поступление на выход 25 второго подряд импульса в случае одновременного переполнения обоих счетчиков 75 и 76, а сформированный таким образом на выходе 95 триггера 93 импульс поступает на вхо— ды установки "О" обоих счетчиков 75 и 76 и через выход 25 блока 5 поступает на вход 27 блока 4, на вход 28 блока .6 и на вход 26 блока 7, В результате в блоке 4 происходит выдача содержимого счетчика 60 на выходы .14 устройства, После этого задержанный в элементе 71 импульс устанавливает счетчик 60 в "0". В блоке 6 импульсом на входе 28 регистр 101 также ус1495828 10 дов и выхо ов), что также способствует повышению надежности устройства.

40. танавливается в состояние "0". Импульсом на входе 26 происходит выда ча содержимого счетчика 147 через ключи 151 на выходы 49 устройства.

Задержанный импульс с выхода 154 элемента 152 добавляет "1" в содержимое счетчика 147 и вычитает "1" из содержимого счетчика 148. Одновременно импульсом на входе 26 происходит установка в "0" триггера 167 формирователя 126-1.

Следующим импульсом генератора 125 происходит считывание данных с подблока 127 и запись их, соответствен- 15 но, в счетчики 75 и 76 и регистр 101.

Б дальнейшем функционирование устройства происходит аналогично описанно му. Каждый цикл его работы заверша.— ется выдачей на выходы 14 и 19 теку- 20 щих данных и вычитанием "1" из содержимого счетчика 148. После вычитания из последнего "1" его содержимое становится равным "0", что приводит к формированию управляющего сигнала 25 на выходе 166 дешифратора 149, свидетельствующего об окончании формирования признаков данного изображения. В зависимости от конкретного применения и исполнения устройства данный сигнал З0 может быть использован для останова устройства, для организации начала формирования признаков нового иэобра ения и т.п.

Таким образом, принцип выделения признаков в предложенном устройстве основан на сравнении исходного и смещенного изображений по столбцам. Бпагорадя этому отпадает необходимость наличия в схеме устройства блока одномерных и особенно блока двумерн»х регистров сдвига. Достаточно иметь два регистра (другими словами,в предложенном устройстве блок одномерных регистров "вырожден" в регистр 50,а блок двумерных регистров — в регистр

51). Это приводит к существенному уп рощению схемы устройства, а следовательно, к повышению его надежности.

Отсутствие в схеме устройства блоков одномерных и двумерных регистров сдвига приводит к упрощению блока формирования признаков изображения, к упрощению блока управления сдвигами (не требуется подблок сравнения кодов) и упрощению блока управления к синхронизации (уменьшается требуемое количество управляющих âõoФормула изобретения

1. Устройство для выделения признаков при распознавании изображений объектов, содержащее матрицу фотоприемных элементов, выходы которых соединены с информационными входами бло- ка развертки изображения, управляющие входы которого подключены к выходам группы блока считывания изображения, блок синхронизации, первый управляющий вход которого соединен с выходом блока считывания изображе— ния, второй управляющий вход подключен к -первому выходу блока управления сдвигами, первый и второй выходы блока синхронизации соединены с первым и вторым управляющими входами блока считывания изображения, третий выход блока синхронизации подключен к третьему управляющему входу блока считывания изображения, четвертыи выход соединен с четвертым управляющим входом блока считывания иэображения и с первым управляющим входом блока управления сдвигами, второй yrtравляющий вход которого подключен к пятому выходу блока синхронизации, третий управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации, а информационные входы блока управления сдвигами подключены к выходам блока синхронизации первой группы, и блок формирования признаков изображения, вход разрешения записи которого соединен с шестым выходом блока синхронизации, а выходы являются выходами устройства, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повг»щения надежности устройства, в него введены первый регистр сдвига, информационные входы которого соединены с выходами блока развертки изображения, синхрониэирующий вход подключен к третьему выходу блока синхронизации, вход управления сдвигом соединен с седьмым выходом блока синхронизации, а выход подключен к одному информационному входу блока формирования признаков, второй регистр сдвига, информационные входы которого соединены с выходами блока развертки изображения, синхронизирующий вход подключен к четвертому выходу блока синхронизации, а выход сое11 149 динен с другим информационным входом блока формирования признаков изображения, и элемент ИЛИ, входы которого подключены к седьмому выходу блока синхронизации и второму выходу блока управления сдвигами, а выход соединен с входом управления сдвигом второго регистра сдвига, при этом информационные входы первой и второй групп, . блока считывания изображения подклю, чены к выходам второй и третьей групп блока синхронизации соответственно, выходй четвертой группы которого являются синхронйзирующими выходами устройства, а вход управления считыванием блока формирования признаков изображения и установочный вход блока управления сдвигами подключены к выходу блока считывания изображения .

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования признаков изображения содержит элемент И, входы которого являются информационными входами блока, а выход соединен со счетным входом счетчика, синхронизирующий вход которого является входом разрешения записи блока, установочный вход подключен к выходу элемента задержки, а выходы соединены с информационными входами ключей, управляющий вход которых является входом считывания блока,.|а выходы ключей являются информационными выходами блока, при этом вход элемента задержки подключен к входу считывания блока.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок считывания изображения содержит первый и второй счетчики, информационные входы которых являются информационными входами первой и второй групп блока, счетные входы являются первым управ5828 !2 ляющим входом блока, синхронизирующие входы являются вторым управляющим входом блока, элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами пере5 полнения счетчиков, а выход соединен с единичным выходом триггера, нулевой вход которого подключен к выходу элемента задержки, а выход триггера является выходом блока и соединен с входом элемента . задержки, коммутатор, информационные входы которого подключены к выходам счетчиков, управляющие входы являются третьим и четвертым управляющими входами блока, а выходы соединены с входами дешифратора, выходы которого являются выходами группы блока.

2О 4. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления сдвигами содержит регистр, информационные входы которого являются информационными входами блока, синх25 ронизирующий вход является третьим управляющим входом блока, установочный вход является установочным входом блока, а выходы подключены к информационным входам счетчика, синхронизирующий вход которого..является первым управляющим входом блока, а выходы соединены с входами дешифратора, выход которого подключен к входу элемента НЕ, первый элемент И, один вход

35 которого является вторым управляющим входом блока, другой — соединен с выходом элемента НЕ, а выход подключен к вычитающему входу счетчика и является вторым выходом блока, и второй элемент И, один вход которого соединен с выходом . дешифратора, другой подключен к второму управляющему входу блока, а выход является первым выходом блока.

1495828

1495828

1495828

1495828

Составитель А.Романов

Редактор А.Шандор Техред Л.Олийнык Корректор А.Козориз

3аказ 4269/48 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета о изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауиская иаб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10!