Устройство для распознавания изображений объектов

 

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройству для распознавания изображений объектов. Цель изобретения состоит в повышении точности устройства. Поставленная цель достигается путем формирования признаков, инвариантных относительно угла поворота и масштаба изображения одновременно, что обеспечивается введением второго блока памяти, двух коммутаторов и блока проецирования изображений. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 06 К 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ . ПРИ ГКНТ СССР

390863И1 т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4711926/24 (22) 03.05.89 (46) 23.07.91. Бюл. ¹ 27 (72) M.À.Ïîïoâ, А.Г.Михно, В,А.Бортник и

Н.Е. Мел ьни к (53) 681.327.12(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 760134, кл. G 06 К 9/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1566385, кл, 6 06 К 9/00, 1988.

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройству для распознавания изображений объектов, Цель -изобретения — повышение точности распознавания.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — селектор контура изображения; на фиг.3 — блок фотоэлектрического преобразования; на фиг,4 — узел счетчиков; на фиг.5 — вычислительный блок: на фиг.6 — блоки погруппового вычисления признаков; на фиг.7 — первый блок памяти; на фиг,8 — блок классифика* ции; на фиг,9 — второй блок памяти.

Устройство (фиг.1) содержит селектор 1 контура изображения, блок 2 фотоэлектрического преобразования, синхронизатор 3, включающий генератор 4 импульсов, узел 5 счетчиков, блок 6 функционального преобразования, вычислительный блок 7, первый

8 и второй 9 коммутаторы, первый 10 и второй

11 блоки памяти, Ьлок 12 классификации.

„„Я2 „„1665395 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ

ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЬЕКТОВ (57) Изобретение относится к автоматике, в частности к устройству для распознавания изображений объектов. Цель изобретения состоит в повышении точности устройства.

Поставленная цель достигается путем.формирования признаков, инвариантных относительно угла поворота и масштаба изображения одновременно, что обеспечивается введением .второго блока памяти, двух коммутаторов и блока проецирования изображений, 9 ил.

Селектор контура изображения (фиг.2) содержит коллиматор 13, носитель 14, модулятор 15, анализатор 16, лазер 17, коллиматор 18, источник 19 напряжения, источник

20 света, лучи 21.

Блок фотоэлектрического преобразования (фиг.3) включает линейку фотоп риемников 22, затвор 23, схему 24 считывания, генератор 25 импульсов, регистр 26 сдвига, дифференцирующий элемент 27, выполнен- 4 ный в виде ячейки, волоконно- оптический О. преобразователь, который входит в блок 2 (Jl (на фиг.3 не показан), Узел счетчиков (фиг.л) содержит ключ 28 и счетчики 29 и 30.

Вычислительный блок (фиг.5) содержит удвоители 31 частоты, квадраторы 32 и блоки ЗЗ погруппового вычисления признаков.

Блоки погруппового вычисления признаков (фиг.6) содержат генератор 34 импульсов, умножители 35, сумматор 36, регистр 37 сдвига, ключи 38 и 39, счетчик 40, 1665395 инвертор 41, регистр 42 сдвига, элемент 43 задержки и ключ 44.

Первый блок памяти (фиг.7) содержит генератор 45 импульсов, регистры 46 сдвига, затворы 47.

Блок классификации (фиг.8) содержит ключ 48, узел ячеек 49 памяти, узел 50 параь|етров, сумматоры 51, детекторы 52 максим}ума, элемент 53 ИЛИ, узел 54 задания параметров классов, генератор 55 линейног э напряжения со сбросом.

Второй блок памяти (фиг.9) содержит ! схемы 56 считывания зарядовых пакетов, элементы 57 аналоговой памяти, генератор

58 импульсов, кюч 59, дифференцирующую я,чей ку 60.

Устройство работает следующим образ ом.

Контур изображения объекта с поощью селектора 1 (фиг.1) проецируется на блок 2.

На первом этапе импульс синхронизатора 3 поступает на синхронизирующий

aâõoä блока 2.

При этом счетчик 30 (фиг.4) переходит в задан ное состояние, а с другого выхода синхронизатор 3 переводит контакты в коммутаторах 8 и 9 в соответствующие положения, после чего счетчик 30 самообнуляется, а тот же сигнал синхронизатора 3 открывает затвор 23 блока 2 (фиг.3).

За один период работы генератора 25 зарядовые пакеты из линеек фотоприемниов 22 через открытые затворы 23 перетекан т в сдвиговые регистры 26 и перемещаются в направлении схем 24 считывания, В момент окончания первого этапа зарядовые пакеты находятся в предпоследней ячейке сдвиговых регистров 26.

На втором этапе. зарядовые пакеты, сформированные в соответствующей ячейке линейки 22, перетекают в последние ячейки (ячейки считывания) регистров 26

Потенциалы зарядовых пакетов поступают на затворы транзисторов и на выходах схем

24 формируются электрические сигналы, и ропорциональные соответствующим сигналам изображения. Одновременно эти потенциалы прикладываются к обкладке конденсаторов, где запоминаются.

В момент обнуления на выходе Ф генератора 25 зарядовые пакеты в ячейках считывания регистров 26 рассасываются, однако потенциалы, соответствующие величинам этих зарядовых пакетов, сохраняются на конденсаторах и, таким образом, сигналы на выходах схем 24 до поступления очередного импульса Ф1остаются неизменными.

Содержимое всех соответствующих ячеек линеек 26 считывается одновременно, поэтому в течение одного периода работы генератора 25 распределение сигналов на выходах схем 24 соответствует столбцу сигналов изображения.

Сигналы с выходов схем 24, являющихся выходами блока 2 фотоэлектрического преобразования, оказываются приложенными через коммутатор 8 и блок 6 функционального преобразования к входам блока 7.

В блоке 7 в момент поступления на его вход четвертого импульса начинается вычисление сигналов-признаков для соответствующего столбца исходного изображения.

За время первого периода работы генератора 25 производится вычисление сигналов-признаков столбца электрических сигналов матрицы.

В начале следующего периода работы генератора 25 импульс Ф сдвигает зарядовые пакеты, сформированные в ячейках линеек фотоприемников 22, в ячейки считывания сдвиговых регистров 26 и своим передним фронтом через дифференцирующую ячейку 27 открывает транзисторы. При этом конденсаторы С1 разряжаются. Таким образом, происходит смена сигналов на выходах блока 2. Одновременно импульс Ф с выхода генератора 58 осуществляет запись в соответствующую линейку ячеек элементов 57 памяти (фиг.9) блока 11 набора сигналов-признаков, соответствующих столбцу матрицы изображения, За время следующего периода работы генераторов 25 и 58 осуществляются вычисление и запись набора сигналов, соответствующих сигналам-признакам столбца матрицы изображения, в соответствующую линейку элементов памяти блока 11. При этом одновременно осуществляется сдвиг записанной на предыдущем периоде генератора 58 информации в следующую линейку ячеек памяти блока 11 и т.д.

Второй этап заканчивается в тот момент времени, когда на выходах блока 7 появится набор сигналов, соответствующих сигналам- признакам первого столбца исходного изображения.

С началом третьего этапа на вход узла 5 счетчиков поступает импульс генератора 4.

Счетчик 29 переходит в заданное состояние и на выходе узла 5 формируется сигнал, который переводит электрические контакты в коммутаторах 8 и 9 в положения 62 и 63, а ключ 59 в блоке 11 — в положение 65. Этот же сигнал переводит ключ 28 в положение

68, после чего счетчик 29 самообнуляется.

1665395

Одновременно сигналы, появившиеся на выходе блока 7 в конце первого этапа, записываются в соответствующую линейку элементов 57 памяти блока 11. За время первого периода работы генератора 58 зарядовые пакеты, соответствующие вычисленным на первом этапе сигналам-признакам, сдвигаются в направлении схем 56 считывания и с началом следующего периода работы генератора 58 появляются на выходах схем 56 считывания, которые являются выходами блока 11. Работа блока 11 на третьем этапе аналогична работе сдвиговых регистров блока 2 фотоэлектрического преобразования на втором этапе.

Набор сигналов-признаков, соответствующих строке, вычисленный па столбцам на втором этапе массива сигналов-признаков, через коммутатор 8 поступает на вход блока 7, где за период работы генератора 58 осуществляется вычисление инвариантных признаков, В начале следующего периода работы генератора 58 сигналы с выхода блока 7 записываются в ячейки блока 10. Одновременно следующий набор сигналов; соответствующих строке массива, поступает на вход блока 7 и т.д.

Третий этап заканчивается в тот момент времени, когда на выходах блока 7 появится набор сигналов, соответствующих первой строке вычисляемого на втором этапе массива, С началом четвертого этапа сигналы с выхода блока 7 записываются в соответствующие ячейки линеек сдвиговых регистров блока 10 памяти, а очередной импульс поступает на вход узла 5. При этом счетчик 30 переходит в соответствующее состояние и на выходах узла 5 формируется сигнал, Сигнал переключает контакты коммутаторов 8 и 9 в положения 62 и 64, и ключ 59 в блоке

11 — в положение 66. Сигнал с выхода узла

5 открывает затворы 23 блока 2 и затворы

47 блока 10.

Этот же сигнал переводит ключ 28 в положение 67, после чего счетчик 30 самообнуляется. При этом в блоке 12 замыкается управляемый ключ 48 (фиг.8) и к электродам узла 49 ячеек памяти прикладывается напряжение разрешения записи Е, В ячейки памяти узла 49 через открытые затворы 47 блока 10 записываются интервальные признаки исходного распознаваемого изображения.

Сигнал с узла 5 одновременно запускает генератор 55 блока 12 и с этого момента времени начинается этап классификации.

Линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 55 (фиг,8) прикладывается к вторым входам детекторов 52 максимума. На первый вход соответствующего детектора 52 поступает другой сигнал.

Величина выходного сигнала с выхода сумматора 51 представляет собой скалярное произведение, вычисляемое с помощью соответствующего набора весовых ячеек и сумматора, Распределение весов в каждом канале устанавливается таким, чтобы обеспечить максимальное (по сравнению с другими каналами) значение сигнала на выходе сумматора 51 этого канала при предьявлении устройству изображения.

Каждое из BblvMcëåííûõ значений прикладывается к первому входу соответствующего детектора 52, Таким образом, на входе детектора 52 действует сумма двух сигналов, 10

20

При возрастании напряжения первым изображения объекта.

Далее импульс с выхода детектора 52 через ячейку элемента 53 поступает на вход сброса генератора 55 и срывает генерацию напряжения, На этом этап классификации предъявленного к. распознаванию изображения ббьектэ завершается и, таким образом, завершается цикл работы устройства.

35

Формула изобретения

Устройство для распознавания изображений объектов, содержащее блок фотоэлектрического преобразования, синхронизирующий вход которого соеди40 нен с первым выходом синхронизатора, а информационный вход подключен к второму выходу синхронизатора, первый блок памяти, синхронизирующий вход которого соединен.с первым выходом синхронизато45 ра, управляющий вход подключен к второму выходу синхронизатора, а выходы соединены с информационными входами блока классификации, управляющий вход которо50 го подключен к второму выходу синхронизатора, а выход является выходом устройства. и вычислительный блок, синхронизирующий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора,. а информационные входы подключены к выходам блока функционального преобразования, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности

55 устройства. оно содержит второй блок памяти, синхрониэирующий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, а срабатывает детектор 52 Toto канала, на выходе которого эта сумма наибольшая. На выходе этого блока формируется стандартный импульс, причем номер канала с им25 пульсом определяет класс распознаваемого

1665395 управляющий вход подключен к третьему выходу синхронизатора, первый коммутатор. одни информационные входы которого соединены с выходами блока фотоэлектрического преобразования, другие информационные входы подключены к выходам

a!oporo блока памяти, управляющий вход соединен с третьим выходом синхронизатора, а выходы первого коммутатора соединены с информационными входами блока функционального преобразования, второй коммутатор, информационные входы которого подключены к выходам вычислительного блока, управляющий вход соединен с

5 третьим выходом синхронизатора. а выходы подключены к информационным входам первого и второго блоков памяти, и селектор контура изображения, выход которого оптически связан с информационным входом

10 блока фотоэлектрического преобразования.

1665395

Om бяОкц б

1665395

Х блоку 9

Ф

@5

Фь

16б5395

1665395

Составитель А.Романов

Техред M. Moðãåíòàë Корректор Л.Бескид

Реда кто р С. Пекарь

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

Заказ 2394 Тираж 391 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113Î35, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., 4/5