Устройство для распознавания образов

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ

, 658579

Союз Советских

Социалистических

Республик

2 (51) М. К .

C 06 К 9/00 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 21.05. 76 (21) 2361689/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.04.795юллетень № 15

Дата опубликования описания 30.04.79

Государствеииый коветет

СССР оо делам изаоретеиий н открытий (53) УДК 621.391.. 19(088.8) Ю. В. Буланов, О. В. Волкова, А. И. Ставицкий и В. И. Ставицкий (72) Авторы изобретения

Северо-западный заочный политехнический институт (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ ний (21

Изобретение относится к области распознавания образов и может быть использовано в системах распознавания и классификации, а также в устройствах технической и медицинской диагностики.

Известны устройства для распознавания образов, содержащие блок преобразования входных сигналов, многоканальный голографический коррелятор, источник когерентного света, мультипликатор, матрицу двухканальных фотоприемников, блок вычитания и другие блоки (1 .

Недостатком известного устройства является большой объем применяемого оборудования и его техническая сложность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решениит является известное устройство, содержащее первую и вторую электронно-лучевые трубки типа Политрон", функциональные пластины которых подключены соответственно к первому и второму блокам формирования функциональных напряжеНедостатком известного устройства является ограниченная достоверность распознавания при широком классе распознаваемых обьектов.

Келью изобретения является расширение области применения "устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит многоканальный коммутатор, пороговые элементы, блок анализа и интеграторы, вход одного из которых подключен к выходу первой электронно-лучевой трубки, а выход через вторую электронно-лучевую трубку — ко входу многоканального коммутатора, первые выходы которого соединены со входами второго блока формирования функциональных напряжений, а вторые выходы через последовательно соединенные другие интеграторы и пороговые элементы — ко входам блока анализа, причем одни из входов пороговых элементов соединены с установочным входом устройства.

Блок-схема предлагаемого устройства изображена на чертеже.

658579

Устройство содержит первую эпектронно-пучевую трубку 1 типа "Политрон", первый блок 2 формирования функциональных напряжений, интегратор 3, выход ко- торого подключен ко второй эпектронно- 5 лучевой трубке 4 типа Политрон", функциональные пластины которой соединены со вторым бпоком 5 формирования функционапьных напряжений, а выход — с многоканапьным коммутатором 6. Выходы коммутатора 6. соединены с другими интеграторами 7, которы е ч ер ез пор оговы е элементы 8 подключены ко входам блока

9 анализа.

Одни из выходов пороговых элементов

8 подкпючены к установочному входу 10 устройства.

Устройство работает спедующим образом.

Сигнап е (Ф. ) подлежащий распоз20 наванию подается на горизонтапьно-отклоняющие ппастины электронно-пучевой трубки 1.

Преобразованный сигнал,g(<)=1(Я(Я ц)), где эе(t ) - входной сигнал, <р аЫ; О,... О, } -оператор преоорааовання, 1) 2) определяемый совокупностью напряжений на функционапьных пластинах трубки 1 от блока 2, с коппекторных пластин поступает на интегратор 3.

Блок 2 формирования функциональных напряжений, который может быть выполнен, например на потенциометрах, имеет десять выходов по числу функциональных ппастин трубки 1.

Преобразователь входной информации, представленный бпоками 1.2,3 предназна- 4 чен дпя максимапьного раздепения (контрастирования) признаков сигналов.f)t.(4 ).

Вид оператора преобразования опредепяется в соответствии с имеющейся методикой контрастирования признаков.

Применение блоков 1,2,3 в предлагаемом устройстве наряду с контрастированием признаков поэвопяет понизить ин( формативную частоту сигналов, распознаваемых в поспедующих бпоках.

Сигнал. { t), снимаемый с .коппекторных пластин трубки 1, через интегратор 3 подается на вторую электроннопучевую трубку 4 типа Попитрон".

Преобразование для второй трубки 4 примет спедующий вид а Ф(рМ,Ф ), ра ). я,, ы

p(e)=) (-ц gq аПроинтегрировав выходной сигнал трубки 4 за период времени Т, входному сигнапу р (t ) можно поставить в соответствие число S :

Рассматривая в качестве признаков сигнала закон распредепения амплитуд, с некоторыми допущениями можно считать, что функционал в конце периода интегрирования имеет вид:

S=f z)tldt=C h,аЫ о

f,1 1 i) где причем

"р" Р Р Р <)

i 4+!

0.3 ()! =

) 0 при рар и р>р, k 4.+1

Каждой конкретной реализации сигнапа, поступающего на вход трубки, ставится в соответствие точка с координатами

1) 2 " ) в пространстве признаков H. к 1

При этом выражение Q, х U. =О можно с рассматривать как уравнение гиперппоскости в этом пространстве, а величина

S может спужить мерой близости от точки, изображающей входной сигнал в пространстве признаков Н, до гиперплос) 1

КосТН с направпяющими U$ ° Vg 040

Таким образом, совокупностью напряжений на функциональных пластинах трубки 4 задается новая гиперппоскость в пространстве признаков Н и через время Т будет определено расстояние S до этой гиперппоскости. Сигнап S, полученный при и -й перестройке, должен запоминаться отдельно интегратором 7.

Процесс распознавания образов организуется так, чтобы время полного цикла

658579 перестройки оператора но превыша!ю период квантования сигнала, допустимый по условию сохранения информации, содержащейся в сигнале. Непрерывный сигнал, в соответствии с теорией Котельникова, мож- 5 но обрабатывать как сигнал, квантованный во времени с периодом квантования Ь1

Эту связь представляет следующее выра1 жение ь < 2 1, где a — верхняя граница частотного спектра сигнала. 10

После контрастирования сигнала с последующим интегрированием в блоке 3 предлагаемого устройства верхняя граница частотного спектра существенно понижается, что позволяет увеличить допустимый период квантования . и, следовательно, число гиперплоскостей, формируемых в пространстве признаков.

С другой стороны, число реализуемых гиперплоскостей определяется частотным диапазоном перестройки оператора в приборе, который лежит в пределах 0-1 мгц.

Все это дает возможность повысить точность аппроксимации разделяющей поверхности и увеличить разрешающую способность и вероятность правильных otB&» тов при распознавании.

Интервал времени = — > где

Д.

A и -число реализуемых гиперплоскостей, между двумя последовательными перестройками напряжений на функциональных: пластинах трубки 4 должен быть меньше времени считывания информации с блока

5 формирования функциональных напряжений. 35

Выходные; сигналы W многоканального коммутатора 6 с интервалом времени управляют блоком 5, в котором случайным образом формируются совокупности

) r напряжений g = )1Х; U U ö), запоми2 ) 1) Я) )О))I наются. направляющие значения коэффициентов и поступают на функциональные пластины трубки 4. Данные совокупности напряжений являются своего рода масками 45 в известных перцептронах, Значения сформированных напряжений периодически повторяются с интервалом времени ht

Устройство для распознавания образов, содержащее первую и вторую электроннолучевые трубки типа "Политрон", функциональные пластины которых подключены соответственно -к первому и второму блокам формирования функциональных напряжений, отличающеес ятем, что, сцелью повышения достоверности распознавания, оно содержит многоканальный коммутатор, пороговые элементы, блок анализа и интеграторы, вход одного из которых подключен к выходу первой электроннолучевой трубки, а выход — через вторую

Кроме этого, многоканальный коммута- 50 тор 6 чгоочередно подключает выходной сйгнал трубки 4 E (- ) на входы интег раторов 7. При подключении первой совокупности напряжений на функциональные пластины трубки 4 вступает в работу первый интегратор S . Для последующего набора напряжений включается интегратор

S . Тогда интегратор S переводится ко.,1мутатором 6 в режим фиксации (,запоминания информации), Через интервал времени ) работа канальных интеграторов повторяется в пр жней последовательности.

Выходные значения интеграторов 5 поступают на пороговые элементы 8, где величины интеграторов сравниваются с установкой 9 ло входу 10. При превышении значений интеграла над уставкой пороговы и э лемент 8 вы дает сиги а и 81 в противном случае сигнал 8; отсутствует.

Величина Q. поступает в блок 9 анапи1 за.

Блок 9 анализа включает следующие элементы: узлы весовых коэффициентов, результирующий узел, узел ответа распознаваемых образов, узел выдачи значений подкреплений для весовых коэффициентов. Значения весовых коэффициентов блока анализа устанавливаются в процессе обучения устройства.

Предлагаемое устройство позволяет расширить область применения, так как формирование сложной разделяющей гиперповерхности в пространстве признаков достигается простым и экономичным способом. Это обеспечивается гибкостью харакгеристик и широким частотным диапазоном электронно-лучевой трубки, типа "Политрон", а также структурой предлагаемой схемы.

Гиперплоскости, аппроксимирующие разделяющую гиперповерхность, в пространстве признаков могут занимать совершенно произвольное положение,так как их направляющие коэффициенты представлены аналоговыми величинами. Безынерционность в задании гиперплоскостей на трубке позволяет увеличить быстродействие процесса распознавания образов.

Формула изобретения

658579

Составитепь В. Кисепев

Редактор Э. Губнипкая Техред Э. Чужик Корректор В. Синицкая

Заказ 2059/45 Тираж 779 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий

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

I» Э 3 фипиап ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4 электронно-пучевую трубку — ко входу многоканального коммутатора, первые выходы которого соединены со входами второго бпока формирования функциональ- ных напряжений, а вторые .выходы через последоватеньно соединенные интеграторы и пороговые элементы — ко входам блока анапиза, причем одни их выходов пороговых элементов соединены с установочным входом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетепьство СССР № 488230, кп. G 06 К 9/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 437095, кл. G 06 G 7/25, 1972.