Способ распознавания изображений

 

1 ф

i комитет Российской Федерации йо иятеитйм и тОБ(ц2Быы энйкэи (21) 4804045/24 (22} 22.0 :.90 (46) 15.1193 Бюл. N(. 41-42 (7 l) Санкт-Петербургский государственный электротсхнический университет им.В И Ульянова (ленина) (72) Деньщиков КК; Ивансв Г.Г„Корсаков ЮП;

Куткова ПВ.; Мясоедов ГБ. (73} Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет им.ВИУльянова {ленина) (54) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРИКЕНИЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Использование его в робототехнике, биологии, медицине, средствах неразрушающего контроля и т. и. позволяет повысить точность распознавания. Это обеспечивается благо(в) ЙЦ ((() 2003l74 Ст (51) 5 О()ЙЩ 06

t„apR тему, что анализируемый сигнал (лерми;, тся аналогично эталонному сигналу путем обход() ко«тура изображения и формирова. .:.я дискрен(эх отсчетов, пропорциональных расстсянию о) анализируемого /или эталонного/ изобра)ке(-з и по выделен гых эгементов кон-,у а, причем "..ти выделенные элементы в анализ.;ру(:ио;„,, эталонном изображениях могут не совпадать, Затем анализи. руемый сигнал нормируется к эталонному, опр=:., е-. ляется су-.-ямарная разность oTO-:.=-тэв э .;лон1(ого и интерпогированных отсчетов анализируемого си;напов, после чего анализир емь(й;игнал сдв.гае с( по времени относительно этапснного дс м:.чими ации суммарной разности. При (Tð.=.f)íoíi(,i ":,.:- нмальной величины с заранее заданным порогoM принимают решение о распознавал(-;; изобра).<ения.

3 ил.

2003174

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для распознавания изображений плоских. геометрических фигур в робототехиике, установках неразрушающего контроля, в биологии, медицине и т. п.

Известен способ распознавания изображений объектов, основанный на преобразовании изображения в видеосигнал, формировании сигналов — образов и сравнении их с эталонными сигналами. В известном способе после выделения участка растра с распознаваемым изображением вращают считывающий растр, суммируют в направлении по кадру видеосигналы всех строк при каждом положении считывающего растра и сравнивают суммарные сигналы с эталонными сигналами, Недостатками способа являются большой объем предварительно запоминаемой информации и зависимость результатов распознавания от аффинных преобразований.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ распознавания иэображений, вкл ючаащий в себя формирование эталонного периодического сигнала с периодом Т, прй>бразоваиие распознаваемого изображения в анализируемый периодический сигнал с тем же периодом Т, нормирование эталонного и анализируемого сигналов. сравнение анализируемого сигнала с эталонным и принятие решения по результатам сравнения, При этом эталонный и анализируемый сигналы формируют путем преобразования проекции изображения (эталонного и распознаваемого) на первую координатную ось, расположенную в плоскости изображения. при равномерном изменении угла поворота изображения вокруг второй координатной оси, перпендикулярной плоскости изображения, К недостаткам известного способа следует отнести его ограниченные возможности при распознавании изображений фигур произвольной формы. 8 связи с TGM, что периодический сигнал формируют путем преобразования проекции изображения фигуры, в процессе распознавания осуществляется анализ лишь характерных точек изображения фигуры, таких, например, как вершины многоугольника. При анализе же изображений фигур произвольной формы и в частности изображений вогнутых фигур известный способ не может обеспечить высокой точности распознавания. Кроме того в известном способе не предусмотрена компенсация потери информации.при распознавании изображений несвязных фигур, т. е. фигур, контуры которых имеют разрывы.

Наличие разрывов в контурах фигур и особенно в зонах вершин фигур приводит при использовании известного способа к значительному снижению точности распознаваИИЯ.

Цель предполагаемого изобретения— повышение точности распознавания.

Цельдостигается тем, что согласно cll010 сабу распознавания изображений, включающему в себя формирование эталонного периодического сигнала с периодом Т, равным времени обхода контура эталонного изображения следящим устройством, пре1 > образование распознаваемого изображения в анализируемый сигнал с периодом Т, нормирование эталонного и анализируемого сигналов, сравнение анализируемого сигнала с эталонным и принятие решения по

20 результатам сравнения, эталонный сигнал . формируют в виде последовательности дискретных отсчетов, временное поло>кение которых соответствует моментам прохождения заранее выделенных элементов при обходе контура эталонного изображения следящим устройством, а амплитуды отсчетов пропорциональны расстояниям от центра эталонноfo иэображения до выделенных элементов его контура, выделяют центр распознаваемоЗ0 го изображения и произвольные элементы иа его контуре, ие обязательно совпадающие с аналогичными элементами иа контуре эталонного изобра>кения, анализируемый сигнал формируют при обходе контура распознаваемого изображения аналогично эталонному сигналу, нормируют анализируемый сигнал к эталонному сигналу, определяют суммарную разность отсчетов эталонного сигнала с интерполированными ч0 в те же моменты времени отсчетами анализируемого сигнала, сдвигают во времени, анализируемый сигнал относительно эталойного до минимизации суммарной разности их отсчетов, сравнивают минимальное значение суммарной разности отсчетов с заданным порогом и принимают решение по результатам этого сравнения.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что для распознавания изобра50 жения на его контуре выделяют элементы и определяют расстояния от центра изображенин до этих элементов, что позволяет надежно охарактеризовать изображение произвольной формы и восстановить утрабб чеиную информацию о частях контура изображения в случае его разрывов. При этом для обеспечения независимости результатов распознавания от угловой ориентации изображения, выделенные на его контуре элементы должны быть расположены отио2003174 сительно центра изображения с постоян- фиг. 2, б пунктиром) и из интерполированноным угловым шагом, го сигнала последовательно выбирают знаНа фиг. 1 приведены эталонное изобра- чения. соответствующие углам, кратным жение (фиг. 1, а) и соответствУющий емУ л.- ...э=пл.-(n1 Ц в инте

Ьр . =пЬр;(и — ) в интервале периода эталонный сигнал (фиг. 1, б); на фиг 2 5 0-360, Полученный таким образом аналиРаспознаваемое иэобРажение(фиг. 2, а), со-... „е,ы- и на„(ó ответствующий ему анализируемый сигнал даль„ейшем для Рас о дальнейшем для распознавания. (фиг. 2, б) и используемый для Распознава- для обеспече„ия ния анализируемый сигнал (фиг. 2, в); на ля о еспечения независимости Результатов распознавания изображения фиг. 3 — структурная схема устройства. 10 от его масш аба

Вкче и от его масштаба производят нормироваб ж качестве примера за эталонное изо- ние эталонного и анализируемого сигнаражение выбрано изображение. плоской лов C этои целью 0 фигуры произвольной конфигурации с воглов. этой целью определяют .средние значения сигналов и изменяют амплитуды всех 61счетов анализируемого сигнала с однутой частью (фиг, 1, а). На контуре этого изображения для простоты понимания ри- 15 ним „тем ж о ф ним и тем же коэффициентом пропорциосунка выделено небольшое количество элементов (И=12, расположенных нальности до совпадения средних значений относительно центра с постоянным угловым Далее сопоставляют эталонный и ана3 g „„„„изируемые сигналы. например, на основе

360 о л

20 разностного алгоритма, для чего определясобе величина Ьр гораздоменьше,таккак ют модули разности соответствующих Отчемменьше шаг, тем большеточнастьрас- счетов сигналов (при Одном и том же познавания. Эталонный периодический значении угла ф =п Ь где и последовасигнал. соответствующий обходу всех выде- e o *

25 тельно изменя.от от до N), суммируют модули и сравнивают полученную сумму с ленных элементов контура (время обхода

Т=-=360 ), представляет собой последова- установленным за ee E установленным заранее порогам. Если сумтельность дискретных отсчетов, амплитуды ма превышает порог, то сдвигают анализикоторых пропорциональны расстояниям от центра изобРажения до соответствующих определяют значение с Э

Ъ руемый сигнал на один шаг и снова выделенных элементов контУРа изОбРаже- общем слу ае м ж ния (фиг. 1, б). в о щем случае может быть произведена К раз, Как только сумма оказывается равной

Для простoòû понимания сущности порогу(или меньшей порога), делают вывод предлагаемого способа распознаваемое . (текущее) изображение выбрано такой же конфигурации, того же масштаба, что и эталонное изображение, и совпадает с ним по угловому положению (фиг, 2, a), С этой же ц рассма в рассматриваемом примере число выцелью на контуре распознаваемого изобраделенных элементов на контурах эталонно жения выделено такое же количество элевы рано одинаковым: =, При необходинапРимеР телевизионной обработки Рас- мости распознавания изображения с Разрыпознаваемого изображения выделение элевами число выделенных элементов на ментов на его конт е а его контУРе осуЩествлЯетсЯ контуре Распознаваемого изо5pàæeíèë У пУтем постРочного сканиРованиЯ изобра- мо, О аэаться, е ш жениЯ (фиг, 2, а). ПолУченный пРи этом ана- на контуре эталонного на контуре эталонного изображения К лизируемый сигнал представляет собой (M

< . днако осуществлял интерполировапоследовательность дискретных отсчетов, . ние сигнала на Основе анализ ние сигнала на основе анализа его значений амплитУДы котоРых пропоРЦиональны Рас- для соседних элементов для соседних элементов контура. можно Опстояниям От центра иэображения до элементов его контура, расположенных .отсутствующих элементов, т, е. скомпексиотносительно центра изображения с пере- ровать потерю информац11о ровать потерю ин Ормации о распознаваеменным угловым шагом (фиг, 2, б). мом изображении в резу мом изо ражении в результате разрывов.

Для преобразования этого сигнала в по- Точность подобной интерполяции тем выследовательность дискретных отсчетов; соответств ющих ве с ующих элементам контура следовательности дискретных отсчетов Л л,.

Распознаваемого изобРажениЯ, Располо- . а

Таким образом, сформированный анализиженных относительно его центра с постоян- руемый сигнал не зависит От аффинньix поеным угловым шагом, сигнал интерполируют образований и характеризует Осебеннести (интерполированный сигнал изображен на формы распознаваемой фигуры.

2003174 б 25распознаваемого изображения и произвольные элементы на его контуре, аналиСПОСОБ РАСПОЗ.НАВАНИЯ ИЗОБРА- зируемый сигнал формируют при обходе . KFHNN, включающий формирование эта- контура распознаваемого изображения лонного периодического сигнала с перио- следящим устройством аналогично. эталон- дом Т, равным времени обхода контура 30 ному сигналу, определяют средние значеэталонного изображения следящим уст- ния эталонного . и анализируемого ройством, преобразование распознаваемо- сигналов, изменяют амплитуду всех отсчего изображения в анализируемый сигнал с тов анализируемого сигнала с одним и теь| периодом Т, сравнение анализируемого же коэффициентом пропорциональност сигнала с эталонным и принятие решения 35 до совпадения средних значений аналиэи. по результатам сравнения, отличающийся руемого и эталонного сигналов, определя;. тем, что, с целью повышения точности рас- ют суммарную разность амплитуд отсчетов познавания, эталонный сигнал формируют эталонного сигнала с интерполированныв виде последовательности дискретных от- ми к тем же моментам времени отсчетам и

:40 счетов, временное положение которых со- анализируемого сигнала, сдвигают во вреответствует моментам прохождений мени анализируемый сигнал относительно заранее выделенных элементов при обхо-. эталонного сигнала до минимизации сум- д;. контура эталонного изображения следя- марной разности амплитуд их отсчетов, щим устройством, а амплитуды отсчетовь45 сравнивают минимальное значение с мпропорциональны расстояниям от центра марной разности амплитуд отсчетов с заэталонного изображения до выделенных данным порогом и принимают решение по элементов его контура, выделяют центр результатам этого сравнения.

Предлагаемый способ может бытЬ реализован, например, с помощью устройства (фиг. 3), которое содержит телевизионный датчик 1, последовательно соединенный через первый вход аналого-цифрового-преобра- 5 зователя (АЦП) 2, первый вход интерфейса 3 с входом микроЭВМ 4, Второй вход АЦП 2 соединен с вторым выходом телевизионного датчика 1, третий выход которого подключен к второму входу интерфейса 3, Работа 10 микроЭВМ 4 производится в соответствии с разработанным. алгоритмом, Устройство работает следующим образом, Оптическое изобрахение распознаваемой фигуры с помощью телевизионного 15 датчика 1 преобразуется в видеосигнал, который поступает на первый вход АЦП 2 на его второй (стробирующий) вход поступают тактовые импульсы (с второго выхода телевизионного датчика) с частотой, onpepåëÿe-..20 мой точностью преобразования изображения в цифровой сигнал, обусловленной в конечном счете точностью распознавания, Далее происходит запись полученных кодов величин яркости изображения через интерфейс 3 в ОЗУ микроЭВМ 4. Момент начала записи в ОЗУ определяется кадровым синхроимпульсом, поступающим на второй вход интерфейса 3 с третьего выхода телевизионного датчика 1.

Под управлением начального загрузчика, находящегося в ПЗУ. микроЭВМ 4, осуществляется загрузка ядра операционной системы, например, ОС-ДВК в ОЗУ машины с внешнего носителя информации. Далее под управлением операционной системы происходит загрузка программы пользователя. Flop управлением программы происходит загрузка в машину массива информации о соответствующей эталонной фигуре и о величине порога. Результаты. распознавания отображаются на экране дисплея. (56) Авторское свидетельство СССР

hb 444466008677, кл. 6 06 К 9/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР

М?46610, кл. 6 06 К 9/00, 1977.

2003374

2003174 ф

2003174

Тнрек 1ЪЩаюсное

HflO йоиск Роснатент»

113035, Москва; Ж-Эб, Йаушскав наб., 4/8

Заказ 3235

Производственно-издательский кбмбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель Л. Куткова

Редактор В. Трубченко Техред М.МоргейМл К6ррвйтор; М. Самборская