Устройство для кодопорождения форм объектов

 

Изобретение относится к нейробионике и технической кибернетике и может быть использовано для обнаружения, распознавания и идентификации различных объектов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Устройство содержит блок преобразования входного воздействия (физико-химических свойств объектов) в дискретное изображение,которое осуществляется с помощью дискретных датчиков рецептивного слоя, выполненного в виде квадратной матрицы. Выходы датчиков рецептивного слоя связаны с блоком кодирования изображения в двухградационный код. Блок кодирования состоит из одинаковых бистабильных фиксирующих (двуединых) элементов, объединенных соответствующим образом с помощью симметрично-двуединых соединений в иерархическую многослойную структуру. Выходы всех двуединых элементов блока кодирования образуют выходное поле кода формы объектов. Перед началом работы объект центрируется на рецептивном слое, затем включается устройство и формируется изображение этого объекта с помощью датчиков рецептивного слоя. Далее блок кодирования производит преобразование полученного изображения в соответствующий код. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Ь 06 К 9/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 31 7ID856/31-08 (22) 25,02,87 (46) 30,11.90, Бюл, N - 44 (71) Научно-исследовательский институт общей и педагогической психологии (72) А.И.Киракян (53) 681.327,12(088.8) (56) Патент ФРГ N - 2813157, кл. С 06 К 9/56, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОДОПОРОЖДЕНИЯ

ФОРМ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к нейробионике и технической кибернетике и .может быть использовано для обнаружения, распознавания и идентификации различных объектов. Целью изобретения

: является расширение функциональных возможностей, Устройство содержитблок преобразования входного воздействия (физико-химических свойств объектов) в дискретное изображение, которое осуществляется с помощью дисИзобретение относится к области нейробионики и технической кибернетики и может быть использовано для идентификации физико-химических свойств объектов, а также для распознавания образов и обнаружения различных объектов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, На фиг. 1 представлен общий вид структуры соединений двуединых элементов устройства по слоям для рецептивного слоя, составленного из 8 вертикальных линий по 8 элементов в

„„SU„, 1610480 А 1

2 кретных датчиков рецептивного слоя, выполненного в виде квадратной матрицы, Выходы датчиков рецептивного слоя связаны с блоком кодирования изображения в двухградационный код.

Блок кодирования состоит из одинаковых бистабильных фиксирующих (двуединых) элементов, объединенных соответствующим образом с помощью симметрично-двуединых соединений в иерархическую многослойную структуру. Выходы всех двуединых элементов блока кодирования образуют выходное поле кода формы объектов. Перед началом работы объект центрируется на рецептивном слое, затем включается устройство и формируется изображение этого объекта с помощью датчиков рецептивного слоя. Далее блок кодирования производит преобразование полученного иэображения в соответствующий код. 4 ил. каждой; на фиг. 2 — система организации двуединых элементов устройства по линиям в каждом слое и обозначения элементов для рецептивного слоя, составленного из 8 вертикальных линий по 8 элементов в каждой; на фиг. 3 — функциональная схема двуединого элемента; а фиг ° 4 — функциональная схема соединений двуединых элементов между собой и элементами двух вертикальных линий рецептивного слоя.

Устройство для кодопорождения форм объектов состоит из блока преобразо1610480 вания входного воздействия (физикохимических свойств объектов) в дискретное двухградационное изображение с помощью рецептивного слоя и блока кодирования иэображения в двухградационный код. Рецептивный слой выполнен в виде квадратной матрицы с вертикальными и горизонтальным рядами 1-8 дискретных бистабильных датчиков 10 (обозначенных по номерам пересекаемых рядов), на выходе которых образуется г и ноль или единица в соответствии

1! с входным изображением свойств объекта. Элементы (датчики) рецептивного слоя соединяются с входами блока кодирования, основу которого составляют идентичные бистабильные фиксирующие элементы (двуединые элементы). Каждый двуединый элемент (фиг. 3) состоит из 20 последовательно соединенных логического элемента И-НЕ 9, одновибратора

10, TVKS-триггера 11, а также логического элемента ИЛИ-НЕ 12.

Входы (А, Б) элемента 9 образуют 25 парный вход возбуждения двуединого элемента. Выход одновибратора 10 соединен со счетным Т-входом триггера

11, прямой выход которого образует выход (Ж) двуединого элемента. Вход 3р

К установки нуля триггера ll соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 12, три входа (В, Г, Д) которой являются входами сброса и служат для установки нуля триггера 11 двуединого элеМента. Вход Е фиксации состояния триггера двуединого элемента связан с V-" входом триггера 11.

Двуединые элементы 13-72 блока кодирования объединены при помощи 40 симметрично-двуединых связей в иерарХическую многослойную структуру.

Двухградационное изображение объекта при условии его фиксации на рецептивном слое отображается в многослойной 45

,труктуре двуединых элементов, выходы оторых являются выходами устройства

RopoIIop ождения °

Структурная схема симметрично-двуединых соединений между двуедиными элементами слоев I-IV представлена . на фиг. 1 на примере рецептивного слоя, содержащего восемь рядов по восемь элементов в каждом. Число после1 дующих слоев равно четырем. В общем случае, если число вертикальных рядов рецептивного слоя равно 2, то чис- ло слоев двуединых элементов всей системы равно п11, Двуединые элементы каждого слоя

I IV организованы в ряды по четыре элемента (фиг. l, 2), Число двуединых элементов в слое с возрастанием его номера на единицу уменьшается в два раза, причем последний слой состоит из одного ряда. Общее количество двуединых элементов для всех слоев при квадратном рецептивном слое с 2 вертикальными рядами равно

2 (2 + -1), т.е. на 2" меньше количества 2" 2 элементов в рецептивном и слое. Выходы всех двуединых элементов устройства образуют выходное поле кода формы объектов.

Каждый двуединый элемент последующего слоя связан с двумя двуедиными элементами предыдущего слоя, или, для первого слоя — с двумя элементами (датчиками) рецептивного слоя, посредством однотипных двуединых соединений (фиг. 1).Пространственноструктурная организация соединений между двуедиными элементами осуществляется для первого слоя на основе пространственной симметрии рецептивного слоя относительно горизонтальной оси, а для последующих слоев на основе симметрии относительно вертикальной оси рецептивного слоя. Соединения элементов вышележащих слоев образуются на основании концентрации сигналов с рецептивных элементов, принадлежащих близлежащим друг к другу вертикальным линиям (фиг. 1), симметричным относительно выбранной схемы соединения однотипных двуединых-элементов

13-24, объединяющих элементы (4,1)(4,8) и (5,1)-(5,8) двух вертикальных рядов 4 и 5 рецептивного слоя. Каждая пара симметричных относительно горизонтальной оси элементов вертикальных линий (рядов) рецептивного слоя: (4,4), (4,5); (4,3), (4„6)1 (4,2), (4,7); (4,1), (4,8) и (5,4), (5,5)1 (5, 3), (5,6); (5, 2), (5, 7); (5, 1), (5,8), соединена с входами А, Б соответствующего двуединого элемента 1320 первого слоя, Входы А, Б элементов 21-24 второго слоя с помощью двуединых связей соединены с выходами Ж элементов (l3,17), (14,18), (15,19), (16,20), связывающими элементы рецептивного слоя, расположенные на вертикальных линиях, симметричных относительно вертикальной оси, проходящей через центр рецептивного слоя. В отличие

5 16 от простого бинарного двуединое соединение (фиг. 4) образовано при помощи соединения выходов Ж элементов первого слоя с IIBpFIbIM входом А, Б элемента второго слоя, например выходов Ж элементов 13, 17 с входами А, Б элемента 21 и подключения выхода Ж этого элемента второго слоя 21 к входам сброса В соответствующих элементов 13, 17 первого слоя, Элемент второго слоя 21 изменяет свое состояние в случае совместного возбуждения со стороны выходов элементов 13, 17 первого слоя, т.е. реализует логическую И-функцию, а возбуждение элемента 21, в свою очередь, восстанавливает невозбужденное состояние элементов 13, 17.

В каждой линии любого слоя выход

Ж данного двуединого элемента соединен с входом сброса Г соседнего двуединого элемента (если он присутствует), относящегося к горизонтальной линии рецептивного слоя, расположенной ближе к его центру. Например, на фиг. 4 выход Ж двуединого элемента 15 подключен к входу сброса Г элемента 14, а выход Ж элемента 14 к входу Г сброса элемента 13. Оставшиеся свободными входы Г крайних двуединых элементов каждой линии (16, 20 и 24 на фиг. 4) соединены с общей шиной.

Третьи входы Д сброса возбуждения всех двуединых элементов соединены между собой (фиг. 4) и с шиной гашения (сброса) возбуждения (П) всех двуединых элементов устройства (сброс происходит при поступлении единичного сигнала).

Входы Е всех двуединых элементов соединены между собой (фиг. 4) и с шиной фиксации состояния (Ф) элементов устройства, используемой для фиксации кода формы объекта, которая происходит при поступлении нулевого сигнала.

Выходы Ж всех двуединых элементов соединены с выходами устройства в целом, т.е. сигналы с выходов Ж всех двуединых элементов, отражающие их состояние, поступают на выход устройства и образуют кодовое поле форм объектов, (4), (4,5) и (5) на фиг. 4.

Схема соединений между двуедиными элементами 13-24, представленная на фиг. 4, повторяется соответственно и .

10480 6 для остальны.: групп элементов 25-36, 37 †8 и 49-60. Аналогичным образом соединены между собой и группы элементов 21-24, 33-36, 61-64, 45-48, 57-60, 65-68, 61-72 (фиг ° 2).

Работа устройства осуществляется следующим образом, В рецептивном слое на выходе дат10 чиков физико-химические свойства объектов известными методами преобразуются в сигналы ноль или единица дискретизированного двухградационного изображения. Первоначально с помо15 щью других устройств осуществляется центрирование и фиксация этого изображения на рецептивном слое. В процессе фиксации сигналы с рецептивно го слоя на вход двуединых элементов блока кодирования не подаются, т.е. ,на парном входе А,,Б всех двуединых элементов первого слоя держится ноль.

При этом нулевой уровень поддерживается на шине гашения возбуждения "П" и на шине фиксации состояния Ф что обеспечивает фиксацию состояния триггеров 11, т,е. сохранение предыдущего кода формы объекта.

По завершении процесса центрирования подается единичный сигнал на шину фиксации состояния "Ф" и единичный импульс на шину гашения возбуждения П, по которому обнуляются триггеры 11 всех двуединых элементов

35 устройства, т.е, стирается предыдущий код формы объекта. По окончании действия этого импульса подается сигнал на открывание элементов рецептивного слоя и на входы блока кодирова40 ния поступают единичные сигналы дискретизированного изображения центрированного объекта. Попадая на входы

А, Б двуединых элементов первого слоя, это изображение в соответствии

45 с особенностями его формы (и характера движения) порождает определенное сочетание состояний двуединых элементов. Образующиеся в результате единичные сигналы с выходов этих эле50 ментов на выходном кодовом поле устройства определяют код формы данного объекта.

По истечении промежутка времени, отведенного на процесс кодопорождеи It ния, на шину фиксации состояния Ф дается нулевой сигнал, запираются выходы элементов рецептивного слоя и затем заново осуществляется процесс фиксации объекта, после процесс кодопорождения повторя,, я,.

Процесс кодопорожделия в д;: устройстве осуществляет я так >бразом, что двуединые элеме;"I:: . ий первого слоя (13-2О, 25- 32, 3;:-4 i, 49-56 на фиг. 2) фиксируют совместное появление единичных сигналов с пар элементов каждой вертикальной линии рецептивного слоя, симметрич|ных относительно горизонтальной аси., проходящей через центр слоя (т.е. анизотрапно относительно вертикальной и горизонтальной осей рецептивного

Слоя), при анизотропном взаимодейст"

BHH относительно удаления рецептивны, элементов в вертикальном направлении от центра к периферии появление пары сигналов из далее расположенНых от центра элементов рецептипяога слоя, приводя к возбуждению roe гвет-. ствующего двуединого элемента л1;.нии первого слоя, гасит возбужцение сас:p него двуединого элемента линии, отНосящегося к паре соседних, ближе расположенных к центру элемен"ов рецептивного слоя, Проиллюстрируем этот механизм на примере фиг. 4, Появление единичного сигнала с 4 и 5 элементов четвертой линии рецептивнсго слоя приводит к возбуждению эле-. мента 13 первого слоя, Если далее появляются сигналы с третьего и шестого элементов четвертой вертикальной линии рецептивного слоя, то происходит возбуждение элемента 14. Поскольку выход Ж элемента 14 соединен с входом сброса Г элемента 13, то обеспечивается сброс возбужденного состоя

Ния элемента 13.

Двуединые элементы второго <лая (21-24, 33-36, 45-48, 57-60 на фиг.2) фиксируют тетрарное симметрическое возбуждение соответствук1щих злементов рецептивного слоя в силу линейно анизотропной организации реагируют ана- логично двуединым элементам линий первого слоя. Так, например, каждая г:.ара двуединых элементов (13,17), (14,18), (15,19), (16,,20) первого слоя (фиг. 4} связана с одним из дв единых элементов 21-24 второго слоя так, что элемент второго слоя фиксирует совместное (двуединое) возбуждение пары элементов первого слоя и сбеспечивает гашение возбужденного состояния этой пары элементов, Единичные сигналы с выходов возбу;;,ценв .;:. цвуединых элементов перв. гс слоя, не образующие в процессе кодопорождения цвуединых соединений Во вторсм слое, зк ппчаются в структуру кода данного объекта.

Чвуециные элементы гретьего слоя обладают такой же анизотропностью фиксации двуединого воздействия по ли .ням, как и двуедипые элементы второго слоя. Единичные сигналы с выходов возбужденных элементов второго слоя, не образующие двуединых отношений в третьем спое. также включаются в структуру каца данного изображения.

Такой процесс последовательного послойного кодопораждения развивается цо тех пор, пока не исчерпаны возможности образования двуединых соедине .ний, т,е„ возможности перехода сигнала из каждого предыдущего слоя в последуюший за сче - сонместнога появления в предыдущем слое соответствующей пары возбужденных элементов„

Таким образом. указанный процесс непосредственного порождения формы объекта является послойным анизотропно-симметричным свертыванием, в результате которого порождается соответствующая данному объекту конфигура" ция возбужденных элементов кодового поля независимо от изменения величины и формы объекта в определенных пределах при изменении его ориентации относительно рецептивного слоя системы. Вместе с тем, этот кодопорождающий процесс обеспечивает образование каца с редуцированным количеством элементов, в общем случае не превышающим количества элементов рецептивного поля, для любого возможного в данном репептивном слое изображения объектов, и тем самым обеспечивает полифункциональность системы, так как в нем происходит непосредственное формапорождение и не используется предварительно выделенная или имплицитно предполагaeMah информация о свойствах отображаемых объектов или их классах.

Это определяет возможность идентификации как отдельных объектов, так и различных классов объектов с использованием различных способов в процессе обучения системы, которая может быть представлена следующим образом, При первом предъявлении объекта спонтан Io появляется его код на кодовом поле системы. 1(оординаты элементов этого кода известными способами заP O II a FII III, 55

16 поминаются. Соответственно при предьявлении множества объектов запоминаются общие для них характерН?е осо-. бенности кодов pal!I?oro класса объектов. При повторном предъявлении объекта непосредственно формируется его код, который может сравниваться с соДЕРжИМЫМ ПаМЯтИ, И В СООтВЕ7СтВИИ С функциональной необходимостью Осуществляется процесс опосредованпого опознания и идентификации, Разрешающая способность устройства может Варьироват?-.ся В зависимости от его функционального назначения °

Дпя этого при достаточно большом количестве элементов рецептк IIIOIO слоя достаточно объединить на основе функции ИЛИ сигналы с группы близлежащих элементов рецептивного слоя и сформировать таким образом новый рецептивный слой с меньшим числом элементов. При этом уменьшается количество двуединых элементов блока кодирования и объем кода на его выходе.

Формула изобретения

Устройство для кодопорождения форм объектов, содержащее блок преобразования входного воздействия в двухградационное изображение в квадратной ма рице рецептивного слоя, состоящего из дискретных бистабильных датчиков, и блок кодирования изображения в двухградационный код, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, блок кодирОванпя выполнен в ниде иерархической многослойной структуры, состоящей из однотипных двуединых элементов, ка;хдый из которых содержит TVRS-триггер, одновибратор, двухвходовый элемент И-НЕ и трехвходовый элемент ИЛИ-НЕ, причем элемент И-НЕ соединен по входу с парным входом возбуждения двуединого элемента, а по Выходу — с входом одновибратора, выход которого связан с Т"входом триггера, выход элемента ИЛИ-ИЕ подключен к R-входу триггера, входы элемента ИПИ-НЕ связаны с входами сброса двуединого элемента, при этом каждые дна дискретные датчики любой вертикальной линии рецептивного слоя, расположенные сим1ОЛ80

??с ч?10 07 нОси". ельно ГОризонтальной

0cl1, под117кчены к первому и Второму

Вхо.,: Вс збужденкя соотвеTcтпуюпего

ДнуE. 1?п?О .О элемента первого слоя блоI, 0I1IIj1O I.а 11?Я 11?п;Од Гри? 1 ера каж11 ГО и ДВ",Pg?!1 э!Х эЛс . !PI!7 013 да?п?ОЙ

Вер7.?псальной линки блока кодирования со;..:. .Н10:; с первым входом сброса друГ",:o . ;;Ióñ-:д?»;01.0 элемента из пары со10 сс»,1 ?х, б1?кже расположенных к центI7 cI;;.F!o- рк:п?ых датчиков данной

-;..:ë -:.Халько j линки рецептивного слоя, а л.1ходь1 григ герс В двуедпных элемент-.г !13 Д1:> ?. разных л?ппш ?7ep1301 "1;О.l г ; Oт .? ?3 КОДИРОВ JFIIIY. O ? IIOC Il!LIIXCЯ к 1.:е;.т|п аль ым линиям рецептивного с-:Оя -.;.асположеннь?м спммс?рпчно от1100! lтp: .I:. Io Вср тикал?>но?1 оск, соедине20 пь, с 17ар? ь?ми Входами возбуждения дв ед:, пь? - эл".мет1тов Гторого слоя блока

1СО 11?РОВаи1111,. 1СРО?1Е ТОГО ВЫХОДЫ тРИГ

1 СООВ ."ЛЕ?!P1. TOÂ BTOPOI" СЛОЯ СВЯЗаиш с;;-Оp?;?:и Входамк сброса тех же эле25 ?- 01:тов пе,)130ГО слоя, с Вь?хода? Я ко торы: 01?и соединены по входу, а также связаны с первыми Входами сброса сосепнегo по данной линии Второго лоя элемента ОтносящегocR к четыgg рем, ближе расположенным к центру симметричным датчикам двух вертикаль?ых лшшй рецептивного слоя, выходь? тр1?ггеров элементов второгO слоя, относящихся к датчикам двух близлежащих пар Вертикальных линий рецептив5

НОГО с 7ОЯ, СИММЕтРИЧНЬ?Х ОтНОСИтЕЛЬНО верти?сальной оси, соединены с парными

Входа??п возбуждения элементов третье(, го слоя, :.. также соединены с вторыми т:;сдамп сброса элементов второго слоя ,и первыми ьходами сброса соседних элеме ?тов данной линии третьего слоя, ирп этом блок кодирования имеет п+1 аналогичных по структуре слоев, послед?п?й из которых связан с датчикаIt мк 2 -го рецептивного слоя, причем третьи входы сброса всех днуединых элементов связаны с шиной гашения, 1 -Входы триггеров всех элементов свя50 за??ы с шлной ?ьиксации состояния своУ бодпые Входы сброса двуединых элементов соединены с общей шиной, а вы?соды триггеров всех двуединых элементов связаны с выходом блока коди1 6 I0480

1 6! 0480

1б10480 4 e iy (мй (4,t) (4,2)(45)(ФФ)(Ф5)(4 ю)(47)(Ф3) (51) (ГГ) (хф РФ)(х5)(55)(Е7 (5Я

ФОГ 4

Составитель И.Афонин

Техред N.Õoäàíè÷ Корректор Т.Колб, Редактор О.Спесивых

Заказ 3739 Тираж 562 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Устройство для кодопорождения форм объектов Устройство для кодопорождения форм объектов Устройство для кодопорождения форм объектов Устройство для кодопорождения форм объектов Устройство для кодопорождения форм объектов Устройство для кодопорождения форм объектов Устройство для кодопорождения форм объектов Устройство для кодопорождения форм объектов 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам для считывания и распознавания напечатанных или написанных знаков, а более точно - к способу классификации ориентированных отпечатков пальцев

Изобретение относится к способам обработки визуальной информации

Изобретение относится к способу сокращения избыточности передаваемой информации

Изобретение относится к области обработки телевизионных изображений, и в частности, к способам определения положения объекта по последовательности телевизионных изображений для управления угловым перемещением линии визирования камеры в подвижных системах видеонаблюдения и слежения

Изобретение относится к области дешифрирования изображений, получаемых системами дистанционного зондирования

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике

Изобретение относится к вычислительной и телевизионной технике

Изобретение относится к устройству и способу обработки изображений для оценивания для зафиксированного изображения состояния фиксации изображения. Технический результат - более точная и эффективная оценка входного изображения. Технический результат достигается тем, что модули от модуля 23 вычисления количественного показателя степени размытости до модуля 27 вычисления количественного показателя насыщенности цвета извлекают из входного изображения количественное значение заданной характеристики и вычисляют количественный показатель по отдельно взятой характеристике, характеризующий оценку входного изображения на основе этой характеристики. Так, модуль 24 вычисления количественного показателя яркости извлекает из входного изображения в качестве количественного значения характеристики, значение яркости и вычисляет количественный показатель яркости, характеризующий оценку, основанную на распределении значений яркости на участке, занимаемом объектом, на входном изображении. Модуль 28 вычисления суммарного количественного показателя вычисляет на основе каждого количественного показателя отдельно взятых характеристик суммарный количественный показатель, характеризующий для входного изображения оценку состояния фиксации изображения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 28 ил.

Изобретение относится к специализированным средствам обработки цифровых изображений. Устройство для преобразования цифровых изображений, полученных при гистологических исследованиях, содержит: блок формирования двумерных массивов компонент X, Y и Z, вход которого соединен с выходом блока формирования и хранения исходного изображения; блок формирования нормализованных гистограммных статистик для компонент X, Y и Z, вход которого соединен с выходом блока формирования двумерных массивов компонент X, Y и Z; блок проверки гистограммных статистик, вход которого соединен с выходом блока формирования нормализованных гистограммных статистик для компонент X, Y и Z; блок приведения и преобразования в цветовое пространство LAB CIE и блок преобразования в цветовое пространство RGB, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом блока проверки гистограммных статистик для компонент X, Y и Z, а выход - соединен с соответствующим входом блока слияния и хранения. Предлагаемое устройство расширяет функциональные возможности и может быть использовано при гистологических исследованиях, для предварительной обработки данных светочувствительной матрицы в гистограммные статистики в двух цветовых пространствах одновременно - CIELAB и RGB. 1 ил.
Наверх