Устройство для распознавания образов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕЙИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

IiiI896647 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву = (22) Заявлено 14,02.80 (21) 2886591/18-24 с прнсоединениеат заявки М(23) Приоритет—

Опубликовано 07 .01,82, Б1оллетень М 1

Дата опубликования описания 07.01 .82

{53)N. Кл.

1* 06 К 9/00

1ааударатеенный камнтет

СССР ав делам нзебретеннй н отхрытнй (53) УДК 681. 327..12(088.8) 1 i

С. В. Архипов, В. М. Кайтуков и А.; Г. Бобышев . 1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ устройство относится к технической кибернетике, в частности к устройствам для распознавания образов, и может быть использовано при поиске месторождений полезных ископаемых в медицинской и технической диагностике °

Известно устройство для распознавания образов, содержащее блоки весового умножения, блок выделения максимальных сигналов, первый сумматор, второй сумматор, усилитель, блок сравнения, блок преобразования напряжения в частоту, первый интегратор, второй интегратор, блок аналоговой памяти, блок изменения времени интегрирования, блок формирования импульсов, блок управления весси связи pl J.

Недостатком этого устройства является низкая точность и надежность распознавания на основе эталона-сигнала, определяемого путем однозначного установления времени его интегрирования, а также сложность его конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для распознавания образов, содержащее дешифратор, подключенный ко входам элементов И пер. вой группы, другие входы которых подключены к .первому блоку управления и к выходам соответствующих клю

1О чей, и последовательно соединенные блок ввода информации, подключенный к дешифратору, первый блок управления, первый коммутатор, подключенный к блоку ввода информации, ко

15 второму и к третьему блокам управления и ко входам соответствующих ключей, другие входы которых соединены с блоками управления, блок памяти, 20 подключенный к третьему блоку управления, и второй коммутатор, ттодклю ченный к первому и второму блокам уппавления и к первому коммутатору, и блок регистрации информации(23

8966

Его недостаток заключается в невысокой надежности устройства °

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Лоставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее дешифратор, подключенный ко входам элементов И первой группы, другие входы которых — к первому блоку управления и к выходам соотвествующих,ключей, и последовательно. соединенные блок ввода информации, подключенный к дешифратору, первый блок управления, первый коммутатор1 подключенный к блоку ввода информации, ко второму и к третьему блокам управления и ко входам соответствующих ключей, другие входы которых соединены с блоками управления, блок памяти, подключенный к третьему блоку управления, и второй коммутатор, подключенный к первому и второму блокам управления и к первому коммутатору, и блок регистрации информации, введены блоки формирования сигналов веса, соединенные с коммутаторами и с соответствующими блоками управления, и последовательно соединенные интеграторы первой группы, входы которых соединены с выходами элементов И первой группы, первый блок пороговых элементов, подключенный ко второму блоку управления и ко второму блоку формирования сигналов, элементы И второй группы, входы которых подключены ко второму блоку управления и к выходам соответствующих ключей, интеграторы второй группы, второй блок пороговых. элементов, входы которых подключены к третьему блоку управления, а выходы соединены с третьим блоком формирования сигналов, элементы И третьей группы, входы которых подключены к третьему блоку управления и к выходам соответствующих ключей, сумматоры и интеграторы третьей группы, выходы которых соединены с блоком регистрации, а также тем, что блоки формирования сигналов содержат последовательно соединенные элементы

И и сумматоры, входы которых являются входами блоков.

На чертеже представлена блоксхема устройства.

Устройство включает блок 1 ввода информации, первую группу 2 элементов И, содержащую первые 3 и вторые 4 элементы И, первую группу ин10

4S

47 4 теграторов 5, вторую группу 6 элементов И, содержащую первые 7 и вторые 8 элементы И, вторую группу интеграторов 9, третью группу 10 элементов И, включающую первые 11 и вторые 12 элементы И, сумматоры

13, третью группу ицчеграторов 14, блок 15 регистрации информации, первый 16, второй 17 и третий 18 блоки управления, причем блок 18 включает.. узел 19 управления и переключатель

20, первый 21, второй 22 и третий

23 блоки формирования весовых сигналов, первую 24, вторую 25 и третью

26 группы ключей, первый 27 и второй

28 коммутаторы, причем коммутатор

28 включает переключатель 29 и узел

30 коммутации, блок 31 памяти, первь1й

31 и второй 33 блоки пороговых элементов и дешифратор 34.

Устройство работает в режимах обучения и распознавания.

В режиме распознавания по команде

"Запуск" блок 31 памяти выдает сигнал "Сброс", по которому все элементы памяти (счетчики, триггеры, иитеграторы) блоков устройства приводятся в начальное состояние, однако один из двоичных счетчиков первого блока 16 управления по этой команде приводится только в предсбросовое состояние.

После этого узлом управления бло ка 31 включается один из магнитофонов этого блока и на основании маркера, нанесенного на первую дорожку магнитной ленты (не показана), автоматически устанавливается последняя в начальное состояние, после чего со второй дорожки этой ленты выдаются сигналы синхроимпульсов, а с остальных дорожек, выявленных в период обучения, — случайные сигналысигналы весов, имеющие максимум спектральной плотности на частоте, близкой частоте следования синхроим; пульсов.

Через соответствующие электронные ключи блока 31, открываемые и закрываемые управляющими сигналами, поступающими с третьего блока

18 управления эти синхроимпульсы и сигналы "весов" связи из блока 31 поступают в первый коммутатор 2?, куда в соответствующие моменты времени поступают сигналы с первого

16 и второго 17 блоков управлений.

С первого коммутатора .27 синхроим пульсы и сигналы "весов" связи поскотоРь|е постУпают в блок 21 и на первые элементы И 3 первой группы 2 элементов. При проведении последовательно-параллельного опроса (открыва1ния) последних в этот момент кольцевым счетчиком блока 16, сигналы с первых 3 элементов И поступают на вторые 4 элементы И, которые соответ ственно этим сигналам открываются и пропускают через себя приходящие в этот момент с первой 24 группы ключей сигналы "весов" связи на соотвествующие каналы интеграторов первой группы 5, которые интегрируют (saIIoминают) эти сигналы "весов" связи.

Проинтегрированные сигналы поступают на первый блок 32 пороговых элементов. В момент оконча-ния считывания исходной информации и отображения ее на интеграторах первой группы 5 в виде полученных сигHBJIoB в первом коммутаторе 27 управляемые сигналы блока 16 производят, переключение канала синхронизации и каналов "весов" связи, в результате чего сигналы "весов связи поступают в блок, 22 (работает в режиме обучения), и во вторую группу 25 ключей, а синхроимпульсы поступают на второй блок 17 управления на вход его триггера, после срабатывания которого один его сигнал в первом полутакте:поступает на второй блок

22 коррекции связей и во вторую груп-, пу 25 ключей, вследствие чего они пропускают сигналы "весов" связи.

В блоке 17 на втором полутакте синхроимпульсов второй выход вышеупомянутого триггера выдает сигнал на счетный вход одного из его кольцевых счетчиков и счетный вход двоич ного счетного счетчика (время работы его определяется временем обсчета выходных каналов интеграторов 5), счетный выход которого соединен со счетным входом другого кольцевого счетчика, срабатывание которого вызы« вает срабатывание соединенного с ним другого триггера, выдающего в этот момент управляющие сигналы, которые поступают в первый 27 и второй

28 коммутаторы, а также во вторую 25 и третью 26 группы. ю

Другой кольцевой счетчик блока 17 производит поочередное открывание электронных ключей первого блока 32 пороговых элементов, в результате чего происходит опрос и прохождение

5 896647 тупают в соответствующее им время в блоки 1,16,21,24,17,22,25,18,23,26.

В первый период с первого коммутатора 27 сигналы "весов" связи поступают в блок 21 (работает в режиме

3 обучения) и первую 24 группу ключей, а синхроимпульсы поступают в блок 1 ввода информации, в котором при их поступлении происходит подготовка к работе преобразователя 1IO для преобразования в цифровой код поступающей в этот момент или имеющейся в наличии аналоговой информации, а в случае имеющегося цифрового массива — подготовка его накопителя 15 к работе.

Одновременно синхроимпульсы поступают в первый блок 16 управления на один из двоичных счетчиков, на-ходившихся в предсбросовом состоя- @ нии, первый синхроимпульс сбрасываеь его и тот своим счетным выходом выдает сигнал, по которому из блока

1 выдается информационный массив (весь или только младшие разряды) И в дешифратор 34, а также выдаются сигналы информационного массива (старшие разряды) блока 1, поступающие в блок 16, на его схемы совпадения, на другие входы которых пос- у тупают пересчетные импульсы вышеупомянутого двоичного счетчика. При совпадении этих сигналов схемами совпадения выдаются сигналы на элемент

И блока 16, по срабатыванию которого выдается сигнал в блок 21 и перч вую группу 24 ключей, в результате чего они получают разрешение на пропускание сигналов "весов" связи.

Одновременно в блоке 16 счетный выход упомянутого счетчика поступает на счетный вход кольцевого счетчика, при этом последний своим счетным выходом вызывает срабатывание другого двоичного счетчика (время его работы определяется.. длиной информационного массйва), а последний вызывает срабатывание другого элемента И и триггера, выдающего управляющие сигналы в первый 27 и второй

28 коммутаторы. Дешифратор 34 преобразует разряды цифрового кода поступающего информационного массива в "булевы" функции, каждая из которых равна "1", причем на всех наборах и и И конъюкация любых функций равна, О

Таким образом, каждому значению циф рового кода однозначно соответствуют сигналы на выходе дешифраторов, 896647

15

55 через эти ключи сигналов с выхода интеграторов 5.

В блоке 32 выходы каждых двух пар ключей соединены с выходом соответствующего смесителя, с выхода которого сигнал поступает на выход соответствующих им пороговых элементов, причем последние срабатывают, если превышает установленная величина порога. С выхода блока 32 сигналы поступают на блок 22 и на первые элементы И второй группы 6элементов И. Последние пропускают эти сигналы при опросе (открывании) элементов И 7 с помощью одного из кольцевых счетчиков второго блока 17 управления. Выходные сигналы первых 7 элементов И открывают соответствующие им вторые 8 элементы И, которые пропускают приходящие со второй 25 группы ключей сигналы "весов" связей, которые затем поступают на соответствующие им каналы второй группы интеграторов 9 и проинтегрированные ими поступают на электронные ключи второго блока

33 пороговых элементов.

В момент окончания обсчета выходных сигналов с каналов первой группы интеграторов 5 в первом коммутаторе

27 сигналы блока 17 производят переключение канала синхроимпульсов и каналов "весов" связей, в..результате чего сигналы "веса" связи поступают в блок 23 (работает в режиме обучения) и на третью 26 группу ключей, а синхроимпульсы поступают в третий блок 18 управления íà его триггер, после срабатывания которого один сигнал в первом полутакте посту пает на блок 23 и на третью 26 группу ключей, вследствие чего..они пропускают сигналы "весов" связи.

В блоке на втором полутакте второй выход триггера выдает сигнал на один кольцевой счетчик, счетный выход которото соединен с другим кольцевым счетчиком, по срабатыванию которого и времени окончания работы групп 9, 11,12 выдается этим блоком 18 сигнал на отключение блока 31 памяти, а в режиме обучения с помощью режимных переключений этот сигнал вызывает срабатывания соединенного с ним другого триггера блока 18, в результате чего выдаются управляющие сигналы в блок 31 для переключения его магнитофонов.

Другой кольцевой счетчик блока 18 производит поочередное открывание электронных ключей вторых 33 блоков пороговых элементов в момент обсчета сигналов с выходных каналов вторых интеграторов 9. В результате этого сигналы проходят соответствующие им ключи и с выхода каждых двух пар этих ключей поступают на соответсшвующий смеситель этого блока, а с его выходов сигналы .поступают на соответствующие пороговые элементы, которые срабатывают, если превышает установленная величина порогов.

С выхода блока 33 сигналы поступают в блок 23 на первые элементы !

1 И третьей группы 10 элементов И, последние пропускают эти сигналы при опросе их одним из кольцевых счетчиков блока 18.

Выходные сигналы первых элементов !1 И открывают соответствующие им вторые элементы 12 И, которые пропускают приходящие с третьей 26 группы ключей сигналы "весов" связей, которые затем поступают на соответствующие сумматоры 13, а с их выходов — на третью группу интеграторов

14, в которых происходит окончательная классификация объектов исследования. С интеграторов 14 сигналы выдаются в блок 15 на его каналы классификации, выявленные в период обучения.

Обучение устройства заключается в выявлении коэффициента "веса" сиг,налов связей, записанных на дорожках магнитной ленты блока 31, и их .коммутации с помощью устройства на его решающие блоки с целью отображения на них известного объекта и затем его окончательная фиксация на каналах классификации блока 15 на основе информации этого известного объекта, выдаваемой блоком ввода информации.

Обучение коэффициентов "весов" сигналов связи происходит с помощью блоков 21, 22 и 23.

В режиме обучения с помощью переключателя 20 блока 18 к третьему

23 блоку подключены пересчетные выходы одного из кольцевых счетчиков узла 19. Режим обучения также ведется в три этапа, при этом кроме описанной работы блоков в режиме распознавания участвуют в работе вышеназванные блоки.

На первом этапе подключается бло1

21, при этом в первом блоке 16 управналы поступают на его сумматоры и корректируются с сигналами "веса" связей, приходящими из блока 31 через первый коммутатор 27. С выхода блока 23 скорректированные сигналы весов" связей через второй коммутатор 28 поступают также на второй магнитофон блока 31.

Это обучение "весов" сигналов связей ведется несколькими циклами, 50

8966 пения элементы И этого блока открываются, а на их входы поступают сигналы с выхода дешифратора 34. В бло-, ке 21 с выхода элементов И сигналы пбступают на сумматор, на другие входы которого поступают сигналы

"весов связей — случайные сигналы с одного из магнитофонов блока 31 через первый коммутатор 27.

В результате этого происходит кор.- to рекция весов" связей сигналов, пос ле чего они поступают из блока.21 через узел 30 коммутации второго блока 16 управления, коммутатор 28, пе- реключатель 29 этого же коммутатора в блок 31, на один из его магнитофонов, при этом через переключатель

29 с выхода блока 31 на его вход поступают синхроимпульсы, причем коммутатором 28 поочередно подключаются скорректированные сигналы

"весов" связи блоков 21-23 в соответствующие моменты времени.

На втором этапе подключается блок 22, работа которого аналогична первому, при этом на него поступают сигнал со второго блока 17 управления, сигналы с выхода блока первых 32 пороговых элементов и сигналы "весов" связи с блока 31 памяти через первый коммутатор 27.

Скорректированные сигналы "весов" связей из блока 22 поступают через узел 30 коммутации и переключатель

29 второго коммутатора 28 в блок 31.

На третьем этапе подключается блок

23, на который поступают сигналы с выхода блока 33 вторых пороговых элементов, сигналы "весов" связей с блока 31 памяти через первый коммутатор 27. При этом в отличие от дру40 гих блоков коррекции на его элементы

И поступают, кроме сигнала триггера узла 19 управления третьего блока 18 управления, еще и пересчетные сигналы кольцевого счетчика этого же блока 45

18, которые приходят через переключатель 20.

В блоке 23 с его элементов И сиг47 1О при этом в блоке 31 сигналами третьего блока 18 управления происходит поочередное переключение первого и второго магнитофонов с режима "3aпись" на режим "Воспроизведение", т.е. записанные за время одного цикла скорректированные сигналы "весов" связи на первый магнитофон выдаются для работы, а затем корректируются эа второй цикл и записываются на. второй магнитофон и т.д. и в конце обучения они фиксируются одним из магнитофонов блока 31, а на выходе устройства блоком 15 фиксируются сигнальные уровни, характерные и близкие данному объекту.

Зафиксированные сигналы "весов" связи за счет сменности и хранения магнитных лент позволяют вести быстрое обучения устройства и дают возможность для распознавания неограниченного количества исследуемых объектов при небольших количествах конструктивных элементов устройства.

Введение новых блоков и новых конструктивных связей позволило существенно повысить надежность устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для распознавания образов, содержащее дешифратор, под- ключенный ко входам элементов И первой группы, другие входы которых. подключены к первому блоку управления и к выходам соответствующих ключей, и последовательно соединенные блок ввода информации, подключенный к дешифратору, первый блок управления,.первый коммутатор, подключенный к блоку ввода информации, ко второму и к третьему блокам управления и ко входам соответствующих ключей, другие входы которых соедине ны с блоками управления, блок йамяти., подключенный к третьему блоку управления, и второй коммутатор, подключенный к первому и второму блокам управления и к первому коммутатору, и блок регистрации информации, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно содержит блоки формирования сигналов веса, соединенные с коммутаторами и с соответствующими блоками управле-: ния, и последовательно соединенные интеграторы первой группы, входы которых соединены с выходами элементов

896647

И первой группы, первый блок порого вых элементов, подключенный ко второ.му блоку управления и ко второму блоку формирования сигналов, элементЫ

И второй группы, входы которых подключены ко второму блоку управления и к выходам соответствующих ключей, интеграторы второй группы, второй блок пороговых элементов, входы которых подключены к третьему блоку <о управления, а выходы соединены с третьим блоком формирования сигналов элементы И третьей группы, входы которых подключены к третьему блоку управления и к выходам соответствующих ключей, сумматоры и интеграторы третьей группы, выходы которых соединены с блоком регистрации.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блоки фор мирования весовых сигналов содержат последовательно соединенные элементы И и сумматоры, входы которых являо ются входами блоков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 533948, кл. С 06 К 9/00, 1974.

2. Патент Японии Ф 52-19416, кл. 97(7),В 622, опублик. 1977 (про тотип).