Устройство для распознавания образов

 

i,650087

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

/

Кф и (g у (51) М. Кл.

6 06К 9/00 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.08.76 (21) 2388895/18-24 с присоединением заявки № по делам изобретений (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень ¹ 8 (53) УДК 681.327,12 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (72) Авторы изобретения

Л. Г. Козлов, В. В. Грицык, Э. Р. Златогурский, В. П. Боюн и Г. Т. Черчык (71) Заявитель

Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ

Государственный комитет

Приоритет

Изобретение относится к области технической кибернетики, в частности к устройствам для распознавания образов, и может быть использовано для распознавания геометрических фигур на фоне помех.

Известно устройство для распознавания образов, содержащее объектив, телевизионную трубку, видеоусилитель, блоки кадровых и строчных ключей, распределители кадров и строк, блок триггеров, классификатор, блок изменения координат, блок управления, генератор линейных напряжений, блок генераторов для генерирования напряжений и коммутатор (1).

Недостатками такого устройства являются большой объем оборудования, обусловленный наличием в устройстве большого количества сложных блоков; низкое быстродействие из-за использования перемещений передающей телевизионной трубки; малая вероятность распознавания образа на фоне помех.

Наиболее близкое к изобретению техническое решение — устройство для распознавания образов, содержащее первый блок памяти, соединенный через блок коммутации, подключенный к регистру сдвига, с первым блоком счетчиков, второй блок памяти, соединенный через регистр сдвига с блоком управления (2).

Для такого устройства характерны недостаточно высокая точность распознавания образов и конструктивная сложность.

Цель изобретения — повышение точности распознавания и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блок классификации спектров распознаваемых образов, соединенный с первым блоком счетчиков и с

10 блоком управления, второй блок счетчиков, подключенный к первому блоку памяти и к блоку управления, и третий блок счетчиков, соединенный с вторым блоком памяти и управления.

15 Блок классификации спектров распознаваемых образов содержит узел сравнения, соединенньш с регистром, коммутатором, счетчиком, первым элементом И, подключенным к коммутатору, и с вторым элемен20 том И, подключенным к регистру и к коммутатору.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 показан блок классифи25 кации спектров распознаваемых образов.

Устройство содержит первый блок 1 памяти, второй блок 2 памяти, блок 3 коммутации, блок 4 классификации спектров распознаваемых образов, первый блок 5

30 счетчиков, второй блок 6 счетчиков, третий

650087 блок 7 счетчиков, регистр сдвига 8, и блок

9 управления.

Устройство работает следующим образом.

В матрицу запоминающих элементов первого блока 1 памяти заносится изображение, включающее в себя произвольно ориентированные на плоскости геометрические данные, т. с. черно-белые с величинами яркости «1» и «О», образы (прямая, полоса, круг, прямоугольник и т. п.), искаженные помехами. Запись изображения в матрицу первого блока памяти производится параллельно во все ее строки и последовательно внутри каждой строки. Считывание изображения выполняется последовательно по всем элементам матрицы первого блока памяти и несколько раз за время одного кадра, причем полученная таким образом информация об изображении каждый раз снова записывается в матрицу первого блока памяти за счет выполнения строк матрицы по кольцевой схеме и, кроме того, эта информация с помощью блока 3 коммутации поступает в счетчики первого блока 5 счетчиков, где формируются для каждого считывания спектры изображения, характеризующие распределение в матрице запоминающих элементов со значением

«1» в различных направлениях.

Блок 3 коммутации распределяет считанную с матрицы первого блока памяти информацию об изображении в счетчики первого блока счетчиков 5 таким образом, что при каждом считывании сформированный спектр изображения соответствует такому спектру, который можно получить после поворота образа в матрице на заранее определенный для данного считывания угол.

Управление блоком коммутации осуществляется с помощью регистра сдвига 8. Правило распределения информации по счетчикам задается блоком 9 управления, а адреса счетчиков для выполнения этого правила хранятся во втором блоке 2 памяти. Устройство позволяет за время одного кадра «просматривать» под различными углами принятый образ и формировать соответственно этим направлениям спектры изображения, которые классифицируются в блоке 4 классификации спектров распознаваемых образов. Результат классификации спектров в блоке 4 является результатом распознавания образа, записанного в матрицу первого блока памяти.

С первого выхода блока управления сигнал выбранного направления «просмотра» изображения подается на первый вход блока классификации спектров распознаваемых образов. С второго выхода блока управления на вход счетчика строк второго блока 6 счетчиков и на вход третьего блока

7 счетчиков последовательно подаются первые группы импульсов, причем число групп равно числу направлений «просмотра» изо5

55 ьо

65 бражения. Число импульсов, подсчитанное счетчиком строк второго блока 6 счетчиков и представленное в двоичном коде, указывает на номер строки в матрице первого блока памяти.

С третьего выхода блока управления в счетчик столбцов второго блока счетчиков и в регистр сдвига подается вторая группа импульсов, количество которых равно количеству столбцов матрицы первого блока памяти и которые повторяются для каждой строки матрицы первого блока памяти.

Число импульсов, подсчитанное счетчиком столбцов второго блока счетчиков и представленное в двоичном коде, является адресом и выбирает в матрице первого блока памяти соответствующий столбец элементов.

В регистре 8, в котором направление сдвига задается блоком управления, каждый из импульсов второй группы поочередно сдвигает «1» на один разряд. Третий блок счетчиков выбирает во втором блоке памяти строку, в которой записан код адреса счетчика первого блока 5 счетчиков.

В этот блок заносится значение элемента первой строки и первого столбца матрицы первого блока памяти. В определенный разряд регистра сдвига записывается «1», которая сдвигается импульсами второй группы и после каждого сдвига поступает в блок коммутации, соответствующий выход которого соединен с выходом определенного счетчика первого блока 5 счетчиков.

Таким образом, при подаче с блока 9 управления импульсов обеих групп изображение считывается из матрицы первого блока памяти в определенные счетчики первого блока 5 счетчиков, в зависимости от направления «просмотра». Процедура повторяется аналогично и при других направлениях «просмотра».

В исходном состоянии, т. е. к приходу первых импульсов из любой группы импульсов (например, для матрицы размерностью 32Х32 элемента количество групп импульсов равно 16) в счетчиках строк и столбцов второго блока 6 счетчиков и в регистре 8 записаны нули. С приходом импульсов из любой группы импульсов осуществляется с помощью третьего блока 7 счетчиков выбор кода адреса определенного счетчика первого блока 5 счетчиков из второго блока 2 памяти, установка в соответствующее адресу счетчика состояние регистра сдвига 8, выбор в матрице первого блока 1 памяти, с помощью счетчиков строк и столбцов второго блока 6 счетчиков, элемента первой строки и первого столбца и запись значения выбранного элемента через блок коммутации в тот счетчик первого блока счетчиков, адрес которого поступает из регистра 8 в блок коммутации.

Далее после импульса первой группы с третьего выхода блока управления после650087 довательно поступают тактовые импульсы второй группы в счетчик столбцов второго блока счетчиков и в построенный по кольцевой схеме регистр сдвига 8. По этим сигналам производится выбор соответствующих столбцов матрицы первого блока памяти и счетчиков первого блока счетчиков.

С приходом второго импульса первой группы счетчик столбцов второго блока счетчиков устанавливается в исходное положение, а в регистр 8 запишется первоначальный адрес счетчика первого блока счетчиков или же измененный адрес в зависимости от угла «просмотра». С приходом очередных импульсов процедура повторяется для второй строки матрицы первого блока памяти и т, д.

Таким образом, для заданного угла «просмотра» записанное в матрице первого блока памяти изображение считывается и формируется в первом блоке счетчиков соответствующий спектр изображения. Аналогично осуществляется работа описываемого устройства для других значений углов «просмотра».

Спектры изображений поочередно, по мере их формирования, поступают из первого блока счетчиков в блок классификации спектров распознаваемых образов, где они анализируются, и по результатам анализа осуществляется распознавание образа. В этом случае на выходные шины устройства выводятся данные о наличии образа, его некоторых геометрических размерах (ширина, длина), ориентации образа на плоскости, а также указывается класс образа. Если произошло распознавание образа, то из блока классификации спектров распознаваемых образов поступает в блок управления команда на прекращение формирования спектров изображения.

В качестве примера одного из возможных вариантов построения блока 4 классификации спектров распознаваемых образов для распознавания образов в виде полос рассмотрим схему, изображенную на фиг.2.

Она содержит регистр 10, узел 11 сравнения, коммутатор 12, первый и второй элементы И 13 и 14 и счетчик 15. Первый вход блока 4 классификации спектров распознаваемых образов соединен с первым входом второго элемента И 14, входом регистра

10 и коммутатора 12, вторые входы которого соединены с выходами блока о счетчиков. Выход регистра 10 соединен с первым входом узла 11 сравнения, второй вход которого соединен с выходом коммутатора 12 и первым входом первого элемента И 13. Выход узла 11 сравнения соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, входом счетчика 15 и первым выходом блока 4 классификации спектров распознаваемых образов, выходы которого соединены соответственно с выходами первого элемента И 13, узла 11 срав5

65 нения, счетчика 15 и второго элемента И 14.

При определенном угле «просмотра» изображения, задаваемом блоком 9 управления, в счетчики первого блока 5 счетчиков из матрицы первого блока 1 памяти через блок 3 коммутации считывается искаженное помехами двумерное изображение. Помехи имеют вид отдельных точек и их скоплений разной длины и ширины, размещенных под разными углами по отношению к образу.

Последовательно из первого, второго и т. д. счетчиков величина, характеризующая спектральную составляющую образа, поступает на входы коммутатора 12, соединенного с блоком управления. С выхода коммутатора эта величина поступает на второй вход узла 11 сравнения и первый вход первого элемента И 13. В узле сравнения эта величина сравнивается с пороговой величиной, которая поступает из регистра 10. Величина порога, равная минимальной величине, характеризующей спектральную составляющую образа, засылается перед началом распознавания в регистр

10 из блока 9 управления.

При условии превышения порога из узла

11 сравнения поступает импульс «1» обнаружения спектральной составляющей образа на выход блока 4 классификации спектров распознаваемы.; образов, соединенный с входом блока 9 управления, на второй вход первого элемента И 13, на выходную шину устройства, в счетчик 15 и на вход второго элемента И 14.

С выхода первого элемента И величина, характеризующая спектральную составляющую образа, поступает в выходную шину устройства.

На первый вход второго элемента И из блока управления подается импульс угла

«просмотра» изображения и при совпадении сго с импульсом обнаружения «1» из узла 11 сравнения на выходную шину устройства подается сигнал обнаружения величины спектральной составляющей образа под заданным углом «просмотра».

В счетчике 15 происходит подсчет количества обнаруженных под углом «просмотра» спектральных составляющих образа, т. с. формируется ширина образа, и результат подается на выходную шину устройства.

Введение новых блоков позволило значительно повысить точность распознавания образов и в 1,4 — 1,6 раза упростить конструктивное выполнение устройства по сравнению с известными.

Формула изобретения

1. Устройство для распознавания образов, содержащее первый блок памяти, соединенный через блок коммутации, подключенный к регистру сдвига, с первым бло650087 (Pub. !

Техред А. Камышникова

Корректор Л. Брахнина

Редактор Е. Караулова

Заказ 90!8 Изд. № 199 Тираж 779 Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 ком счетчиков, второй блок памяти, соединенный через регистр сдвига с блоком управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности распознавания и упрощения устройства, оно содержит блок классификации спектров распознаваемых образов, соединенный с первым блоком счетчиков и с блоком управления, второй блок счетчиков, подключенный к первому блоку памяти и к блоку управления, и третий блок счетчиков, соединенный с вторым блоком памяти и управления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок классификации спектров распознаваемых образов содержит узел сравнения, соединенный с регистром, коммутатором, счетчиком, первым элементом И, 5 подключенным к коммутатору, и с вторым элементом И, подключенным к регистру и коммутатору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1о 1. Авторское свидетельство СССР № 374636, кл. G 06К 9/00, опублик. 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 354436, кл, G 06К 9!00, опублик. 1972.