Устройство для распознаванияизображений

 

Союз Советскии

Социвлистическии республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИИЛЬСТВУ

ini80<5365 (61) Дополнительное к авт.саид-ву(22) 3аявлено 170778 (Я 3) 2646912/18-24 с присоединением заявки H9(23) Приоритет

Опубликовано 150281. Ьюллетень 149 о

Дата опубликования описания 50281 (51)М. Кл З

С ОЕ К 9/ОО.твеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открмтий (S3) УДК 681. З9 . 19 (088. 8) C (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ

ИЗОБРАЖЕНИЙ

Изобретение относится к технической кибернетике, в частности к устройствам для распознавания . изображений, и может быть использовано для распознавания плоских геометрических фигур.

Известно устройство для распознавания образцов, содержащее объектив, телевизионную трубку, видеоусилитель, блоки кадровых и строчных ключей, распределители кадров и строк, блок триггеров, классификатор, блок измерения координат, блок, управления, генератор ли ейных напряжений и коммутатор (1). И

Недостатками такого устройства являются большой объем оборудования, обуй овленный наличием в устройстве большого количества сложных блоков! низкое быстродействие иэ-за исполь- 20 зования механических перемещений передающей телевизионной трубки., Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для распознавания изображений, содержащее оптоэлектронный матричный преобразователь, соединенный с блоком развертки иэображений, первый блок памяти, адресные входы которого под- 36 ключены к выходам первого счетчика, второй блок памяти, адресные входы которого соединены с выходами блока задания адресов эталонов, а информационные выходы — с первыми входами блока принятия решений, коммутатор, одни иэ выходов которого подключены ко входам записи информации второго блока памяти, блок синхронизации и управления, соединенный с соответствующими входами оптоэлектронного матричного преобразователя, счетчика и блока задания адресов эталонов, и ключи f2)

Недостатки известного устройстваэависимость результата распознавания от аффинных преобразований иэображения (параллельного переноса, вращения и подобия); малая достоверность распознавания;

Цель изобретения - обеспечение

".независимости результата распознавания от аффинкых преобразований изображений.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство содержит блок сравнения экстремальных значений вектора развертки иэображения, регистр хранения глобального значения вектора развертки иэображения, блок норма805365 лизации .и второй счетчик, разрядные выходы которого подключены соответственно к управляющим входам блока развертки изображения и через ключи ко входам первого блока памяти, выходы которого .соединены с одними из входов коммутатора и блока нормализации, другие входы которого подключены к информационным выходам регистра хранения глобального значения вектора развертки изображения, управляющий и информационный входы которого соединены соответственно с первым управляющим и одними из информационных выходов блока сравнения экстремальных значений вектора развертки изображения, второй управляющий выход которого подключен к одному из входов первого счетчика и к управляющим входам ключей, счетный вход и выход переполнения второго счетчика соединены с соответствующим выходом и входом блока синхрониза. ции и управления, причем выходы блока нормализации подключены к другим входам коммутатора, другие выходы которого соединены со вторыми информационными входами блока. принятия решений, третьи информационные входы когорого подключены к выходам блока задания адресов эталонов, а информационные входы первого блока памяти подключены к информационным выходам блока сравнения экстремальных значений вектора развертки изображения.

На фиг. 1 представлена блоксхема предлагаемого устройствами на

Фиг. 2 — способ развертки; на фиг.3функциональный сигнал изображения.

Устройство содержит оптоэлектронный матричный преобразователь 1, на входе которого установлена оптическая система 2, позволяющая спроектировать иэображение плоской фигуры с носителя 3 информации на фоточувствительную поверхность преобразователя 1, блок 4 развертки изображения, счетчик 5 (для Фиксации угла поворота изображения), блок б сравнения экстремальных значений вектора развертки изображения, ключи 7, блок 8 нормализации, регистр 9 хранения глобального значения вектора развертки изображения,,первый блок 10 памяти, счетчик 11 (адреса), второй блок 12 памяти (для хранения кодов эталонов),блок

13 задания адресов эталонов, блок

14 принятия решений и блок 15 синхронизации и управления, коммутатор 16.

Оптоэлектронный. матричный преобразователь 1 предназначен для фотоэлектрического преобразования иэображения геометрической фигуры, спроектированной на его фоточувствительную поверхность, в совокупность электрических сигналов уровня черного и уровня белого .

Блок 4 развертки иэображения служит для развертки изображения по строкам (векторам) в полярной системе координат. На выходе блока 4 развертки изображения формируется цифровой код, соответствующий длине вектора, т.е. величине отрезка, расположенного внутри распоэнава 0 емой геометрической фигуры и поворачиваемого вокруг геометрического центра. изображения.

Блок 4 развертки иэображения является логическим комбинаторным блоком, обеспечивающим считывание

15 необходимой строки элементов оптоэлектронного матричного преобразователя l, образующей так называемый вектор развертки иэображения, расположенный под определенным углом от20 носительно начального вектора развертки изображения.

Счетчик 5 предназчачен для задания двоичного кода угла поворота вектора развертки вокруг геометри25 ческого центра изображения.

Блок б сравнения экстремальных значений вектора развертки изображения служит для определения в последовательности текущих значений вектора развертки локальных и глобального экстремальных уровней при повороте вектора развертки изображения на угол, кратный 180

Ключи 7 предназначены для записи в блок 10 памяти значения текущего двоичного кода угла поворота вектора развертки изображения при достижении. вектором развертки изображения очередного экстремального значения.

40 Блок 8 нормализации предназначен для деления выделенных блоком 6 экстремальных значений вектора развертки изображения на величину глобального экстремального значения вектора развертки, зафиксированную в регистре 9.

Блок 10 памяти обеспечивает хранение кодов величин экстремальных значений вектора развертки изобра5О жения и соответствующих им кодов величин углов поворота вектора развертки изображения.

Запись в запоминающие ячейки блока 10 указанных кодов величин экстремальных значений вектора раз55 вертки производится по .адресу,формируемому счетчиком 11, который в режйме записи фиксирует количество экстремальных значений вектора развертки, поступающих с блока 6 сравщ нения экстремальных значений вектора развертки.

B режиме считывания счетчик 11 формирует код адреса по управляющим импульсам, поступающим с блока 15 инхронизации и управления. В блоке, 805365

12 памяти записаны последовательности кодов нормализованных экстремальных значений вектора развертки и соответствующих им углов для различных классов геометрических фигур.

Считывание этих кодов при распознавании осуществляется блоком 13 зада.ния адресов эталонов.

Блок 14 принятия решений, на входы которого в режиме распознавания поступают параллельные коды нормализованных экстремальных значений вектора развертки и соответ-. ствующих им углов с блока 10 памяти, параллельные коды эталонов с блока

12 и двоичный код класса изображения с блока 13 задания адресов эталонов, предназначен для сравнения распознаваемых и эталонных величин и опре" деления класса распознанного иэобра" жения.

Блок 15 синхронизации и управления служит для обеспечения согласованной во времени работы всех блоков и узлов устройства.

Коммутатор 16 предназначен для распределения нормализованных экстремальных значений вектора развертки и соответствующих им значений углов поворота этого вектора в блок 14 принятия решений при рабОте устройства в режиме распознавания изображений или в блок 12 памяти в случае работы устройства в режиме обучения или записи эталонов.

В режиме обучения устройству предъявляются стандартные изображения геометрических фигур и выделяются информационные признаки фигуры (локальные и глобальные экстремальные значения вектора развертки изображения).

Рассмотрим формирование экстремальных значений векторов развертки для плоской фигуры (фиг. 2.), где обозначены: Π— геометрический центр фигуры, AOB — начальный вектор (строка) развертки изображения, СОД вЂ” промежуточный (текущий) вектор развертки изображения, соответствующий некоторому углу поворота вектора СОВ.

При равномерном вращении и считывании длины вектора изображения формируется некоторая функциональная зависимость Р„< =f(A),где Р;<— текущее значение длнны вектора, cc - соответствующий угол поворота

Для полученной кривой можно выделить совокупность экстремальных уровней с соответствующими углами оС, однозначно характеризующих класс р спознаваемой: фигуры;

В режиме обучения устройство работает следующим образом.

До начала расчитывания изображения фигуры блоки и узлы устройства установлены с помощью блока 15 1 синхронизации и управления импульсом установки в . 0 в исходное состояние.

Преобразование иэображения геометрической фигуры в периодическую последовательность значений векторов развертки, начинается по команде Пуск, поступающей с блока 15 синхронизации и управления на оптоэлектронный матричный преобразователь 1, счетчик 5, блок 6 сравнения экстремальных значений векторов раз- .

10 вертки и на другие блоки и узлы устройства, После этого на фоточувствительную поверхность оптоэлектронного матричного преобразователя 1 с носителя 3 информации с помощью

1» оптической системы 2 проектируется плоское изображение распознаваемой геометрической фигуры.

Оптоэлектронный матричный преобразователь 1 преобразует изображе;Щ ние геометрической фигуры, спроектированной на его фоточувствительную поверхность, в совокупность электрических сигналов уровня черного и уровня белого . С блока р 15 синхронизации и управления на " счетный вход счетчика 5 (угла поворота) через определенные промежутки времени поступают управляющие импульсы, количество которых равно коли30 честву дискретиых углов поворота векторов развертки. С разрядных выходов счетчика 5 код определенного угла поворота вектора развертки подается на управляющие входы блока

4 развертки изображения и в блок

10 памяти через ключи 7,которые открываются импулЬсом из блока 6 при условии наличия соответствующей для данного угла поворота вектора развертки экстремальной длины (величины)

40 этого вектора.

С помощью логического комбинаторного блока 4 развертки изображения обеспечивается считывание необходимой строки элементов матричного

45 преобразователя 1, образующей вектор развертки.под определенным углом относительно начального вектора, развертки изображения.

Я С выхода блока 4 суммарное значение сигнала уровня черного с соответствующей строки элементов матричного преобразователя 1 подается на информациойные входы блока 6 сравнения экстремальной длины (величины) векторов развертки. Затем с блока 15 синхронизации и управле ния на счетный вход счетчика 5 поступает следующий импульс, а с его разрядных заходов иа управляющие

d0 входы блока 4 развертки иэображения и через ключи 7 в блок 10 памяти в параллельйом коде поступает сигнал следующего угла поворота вектора развертки для выбора следующей строки элементов матричного преобраэова805365

65 теля 1, повернутой относительно предыдущей (начальной) на некоторый фиксированный угол о(, например, 1 — 3

Э блоке 6 сравнения экстремальных значений вектора развертки текущие значения этих величин, т.е. значения суммарного количества, например, черных элементов в каждой строке считанной блоком 4 развертки изображений с оптоэлектронного матричного преобразователя 1, заносятся на временное хранение в регистры {на фиг. 1 не изображены), содержи-мое которых сравнивается между собой, т.е. текущее значение величины вектора развертки сравнивается с предыдущим и последующим значением, и если оно больше их (или меньше) по величине, то оно запоминается. Это выделенное экстремальное значение заносится снова с следующи4 один из регистров хранения экстремальных величин и в блок 10 памяти по адресу, задаваемому счетчиком 11, который управляется сигналом о выделении экстремального значения, поступающим из блока 6. Одновременно этот же сигнал поступает на управляющий вход ключей 7, открывая их, и код угла поворота этого вектора развертки заносится в блок

10 памяти по соответствующему адре- су.

Кроме того, в блоке 6 сравнения экстремальных значений вектора развертки содержимое регистров хранения этих экстрЕмальных значений (величин) сравнивается между собой, и глобальное значение величины вектора развертки заносится в регистр 9 хранения глобального значения вектора развертки.

При повороте векторов развертки на угол, равный 180О, т.е. при окончании развертки изображения (считывания строк элементов матричного преобразователя l), с выхода переполнения счетчика 5 импульс переполнения гоступает на вхед блока 15 синхронизации и управления, сигнализируя об окончании процесса накопления информационных признаков для предъявляемой фигуры (фиг. 2 и фиг. 3). Одновременно с этим в блок 13 задания адресов эталонов заносится код, соответствующий начальному адресу информационного массива для данной геометрической фигуры.

В режиме распознавания устройству предъявляют изображение геометрической фигуры и записывают в блок

10 памяти экстремальные значения вектора развертки иэображения и соответствующие им значения углов поворота. Одновременно с этим в регистре 9 запоминается глобальное

ЗО

d0 значение вектора развертки изображения.

По сигналу переполнения со с четчика 5 блок 15 синхронизации и управления подает ка счетчик 11 управляющие импульсы, по которым формируется код адреса. По адресу, выбранному счетчиком ll адреса, экстремальные значения векторов развертки поступают с блока 10 оперативной памяти в блок 8 нормализации, а соответствующие экстремальным значениям векторов развертки значения углов поворота этих векторов поступают с блока 10 оперативной памяти на входы коммутатора 16. Одновременно с регистра 9 хранения глобального экстремального значения вектора развертки изображения в блок 8 нормализации подается значение глобального экстремального вектора развертки и по команде из блока 15 синхронизации и управления в блоке 8 нормализации происходит нормализация экстремальных значений векторов развертки поступающих из блока 10 оперативной памяти.

После этого на управляющий вход коммутатора 16 с блока 15 синхронизации и управления поступает управляющий сигнал, и нормализованные экстремальные значения векторов развертки и соответствующие им значения углов поворота вектора поступают в блок 14 принятия решений. При этом с блока 15 синхронизации и управления на блок 13 задания адресов эталонов поступает управляющий сигнал, и с его выхода в блок 12 памяти эталонов и в блок 14 Принятия решения поступает двоичный код класса изображения. Кроме этого, в блок

14 принятия решения поступают параллельные коды нормализованных экстремальных значений векторов развертки и соответствующих им значений углов поворота вектора с блока 12 памяти эталонов. В блоке 14 принятия решений происходит сравнение распозна- ваемых и эталонных величин и определяется класс распознанного изображения.

В случае несовпадения распознаваемых и эталонных величин для данного класса иэображений из блока 14 принятия решений в блок 15 синхронизации и управления поступает сигнал, пО кОтОрОму в блОк 13 выбОрки эталОнов поступает следующий управляющий сигнал выборки эталонов следующего класса, и процесс сравнения кодов величин повторяется до тех пор, пока не произойдет сравнение распознаваемых величин и эталонных для соответствующего класса изображений.

Изложенные примеры не исчерпывают всех случаев применения изображения, а являются лишь его иллюстрацией.

На практике могут быть использованы

805365

tO

Формула изобретения

9 и другие варианты без нарушения ос новной идеи технического решения.

Технико-экономический эффект от использования предлагаемого устройства для распознавания изображений состоит в том, что значительно уменьшается количество необходимых эталонных значений векторов развертки для распознавания изображений, существенно упрощается сам процесс распознавания изображений, подвергых преобразованиям. подобия, нерел и вращения относительно эта..ного иэображения.

Устройство для. распознавания изоб- f$ ражений, содержащее оптоэлектронный матричный преобразователь, соединенный с блоком развертки изображе" ния, первый блок памяти, адресные входы которого подключены к выходам первого счетчика, второй блок памяти, адресные входы которого соединены с выходами блока задания адреса . эталонов, а информационные выходыс первыми входами блока принятия решений, коммутатор, одни иэ выходов которого подключены ко входам записи информации второго блока памяти, блок синхронизации и управления,соединенный с соответствующими входами оптоэлектронного матричного преоб- ЗО разователя, счетчика и блока задания адресов эталонов, и ключи, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью обеспечения независимости результата распознавания от аффинных 35 преобразований изображения, оно содержит .блок сравнения экстремальных значений вектора развертки изображения, регистр хранения глобального значения вектора развертки 40 изображения, блок нормализации и

4 второй счетчик, разрядные выходы которого подключены соответственно к управляющим входам блока развертки изображения и через ключи ко входам первого блока памяти,.выходы которого соединены с одним иэ входов коммутатора и блока нормализации, другие входы которого подключены к информационнввг выходам регистра хранения глобального значения вектора раз-. вертки изображения, управляющий и информационный входы которого соединены соответственно с первым уп. равляющим и однйми из информационных выходоа блока сравнения экстремальных. зиаЧейий вектора развертки изображения, второй управляющий выход которого подключен.к одному иэ входов первого счетчика и к управляющим входам ключей, счетный вход и выход переполнения второго счетчика соединены с соответствующим выходом и вхОдом блока.синхронизации и управления, причем выходы блока нормализации подключены к другим входам коммутатора, другие выходы которого соединены со вторыми информационными входами блока принятия решений, третьи информационные входы которого подключены к выходам блока задания адресов эталонов, а информационные входы первого блока памяти подключены к информационным выходам блока сравнения экстремальных значений вектора развертки изображения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 3746636, кл. G 06 К, 9/00, 1973

2. Шибанов Г.П. Распознавание в системах автоконтроля. М., Машиностроение, 1973, с. 20-25 (прототип).

805365

20

0 _#_ b 0 Ю 120 1N ВО 210 240 270 ЗОО ИО жо

max .71 112 155 Л1 2Я2 ОВ о((град.)

mi n 29 90 15В 205 270 ЗIВ

Тираж 756 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 10906/74

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.5

Составитель В. Киселев

Редактор М. Циткина Техред Н.Келушак Корректор Ю. Макаренко