СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ ПРИЗНАКОВ ОБЪЕКТОВ Российский патент 1995 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к автоматике, в частности к способам селекции признаков объектов, может быть использовано при поиске месторождений полезных ископаемых, в медицинской и технической диагностике.

Цель изобретения - повышение точности селекции.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит блок 1 описания входной информации, интеграторы 2, пороговые элементы 3, регулируемые элементы (усилители) 4, блок 5 регистрации и памяти, компаратор 6 наибольшего напряжения, блок 7 вычитания, блоки 8 суммирования, узлы 9 задержки, блоки 10 первого опорного напряжения, генератор 11 случайных сигналов.

Реализация предлагаемого способа заключается в следующем.

В блоке 1 происходят предварительные преобразования различного вида и формы представления входной медицинской, геофизической и т.п. информации (графического изображения, механических колебательных процессов и т.п.) в электрические сигналы аналогового или цифрового кода в зависимости от дальнейшего способа их обработки, а также описание отображения этих сигналов в функции времени на элементах блока 1.

При описании сигнала в основу формирования признаков входной информации исследуемого объекта взято отображение пространства, например сейсмической информации (волновой картины), совокупностью электрических сигналов на элементах в виде триггеров, регистров, острорезонансных фильтров и т.п. блока 1 с последующим интегрированием случайных величин (входных сигналов) на интеграторах 2 и сравнении выходных сигналов блока 2 с пороговым напряжением блока 3, т.е. формирование опорного сигнала и последующим усилении опорного сигнала регулируемыми элементами (усилителями) 4. В дальнейшем измененный сигнал поступает на последующий интегратор 2, выходной сигнал которого сравнивается с пороговым напряжением блока 3, при превышении которого выходной сигнал с интегратора 2 выдается в регулируемый элемент (усилитель 4) и т.п. Обработка исследуемого сигнала производится каскадом решающих слоев. Основой решающего слоя являются многовходовый интегратор блока 2 в виде аналогового операционного усилителя с емкостной обратной связью или цифровой интегратор и т.п., пороговый элемент блока 3 (диодно-резисторная схема, полупроводниковая резисторно- и регулируемый элемент блока 4 и т.п.

Физическая сущность действия над исследуемым входным сигналом при его обработке заключается в следующем.

В блок 1 заносится (записывается) полная волновая картина исследуемого сигнала (сейсмограмма), которая является отображением геологического объекта и характеризуется его амплитудно-частотным спектром. В аналоговом виде - это матрицы амплитуд острорезонансных фильтров. В цифровом виде - это матрицы амплитуд отсчетов кодирования (оцифровка амплитуд), группы значений которых соответствуют времени шага дискретности.

С матриц блока 1 аналоговые или цифровые значения исследуемого сигнала случайно заносятся на многовходовые интеграторы блока 2, причем одни и те же сигналы могут попасть частично на любой интегратор этого первого слоя. Аналогично распределение сигналов и в других слоях. Многовходовым интегратором блока 2 каждого канала первого слоя производится суммирование входящих значений, а результат сравнивается с пороговым уровнем порогового элемента 3 этого первого слоя. При превышении порога сигнал выдается в регулируемый элемент (усилитель) 4 первого слоя.

С матрицы регулируемых элементов 4 первого слоя значения также случайно заносятся на многовходовые интеграторы 2 второго слоя. Результат интегрирования сравнивается с порогом пороговых элементов 3 второго слоя. При превышении порога сигнал выдается на регулируемые элементы 4 второго слоя, а с их матрицы значений случайно перераспределяются на многовходовые интеграторы 2 третьего слоя и т.п. Таким образом, дальнейшая работа слоев (каскадов) аналогична, только в последнем слое с выходных интеграторов 2 сигналы сразу поступают в блок 5 регистрации и памяти, а также в компаратор 6 наибольшего напряжения 6.

Описанные действия представляют собой процесс распознавания, отличающийся от задачи выявления признаков объектов одноразовым прохождением сигнала через решающие блоки при установленных значениях весовых коэффициентов, т. е. признаков объекта. Для выявления признаков объекта с целью определения объекта необходимо оптимальное выявление весовых коэффициентов, т.е. рабочий процесс продолжается. Оптимальная селекция признаков объекта распознавания осуществляется многократными циклами в виде вышеописанных действий над электрическими сигналами, т.е. их интегрирования, сравнения с пороговым напряжением (получение сигнала результата сравнения), а также выявления оптимального весового коэффициента усиления регулируемых элементов 4, чем осуществляется изменение величины опорного сигнала (сигнала результата сравнения). Первоначально без ввода сигнала известного объекта с помощью генератора 11 устанавливается коэффициент регулируемых элементов 4, т.е. весовой коэффициент.

На втором этапе выявление весового коэффициента - коэффициента усиления опорного сигнала, т. е. коэффициентов усиления регулируемых элементов (усилителей) 4 осуществляется уже при введении сигналов известного объекта (нефть) путем формирования опорного напряжения блока 4. Для этого выходные сигналы с интеграторов 2 последнего слоя поступают на компаратор 6 цепи обучения. В последнем эти сигналы сравниваются между собой, вследствие чего выдается наибольший сигнал одного из каналов. Например, после сравнения выдается сигнал первого канала, т. е. формируется второй опорный уровень напряжения. Первый опорный уровень формируется блоком 10 произвольной, но постоянной величиной уровня напряжения для каждого класса известного объекта.

Эти опорные уровни напряжений сравниваются блоком 7, а полученное сфоpмирован-ное разностное напряжение суммируются сумматором 8 с величиной опорного сигнала в первом слое, во втором слое, в предпоследнем слое, сформированными блоками 3 и узлами задержки 9 соответствующих слоев, на время, равное времени формирования разностного напряжения, которое суммируется с временем прохождения сигнала при его обработке решающими элементами предыдущего слоя. Просуммированный блоком 8 сигнал изменяет соответственно в каждом из слоев опорное напряжение регулируемых элементов (усилителей) 4 по соответствующему закону. В целях быстроты оптимального поиска веса - коэффициента изменения регулируемого элемента (усилителя) 4 для прохождения через него прямого сигнала (опорного напряжения) этот закон должен быть нелинейным. В качестве применения нелинейного закона, кроме усилителя является множитель, изменение величины шага умножения которого является случайная величина, выдаваемая датчиком случайных чисел или генератором случайных сигналов. Необходимо отметить, что величины опорных напряжений блоков 4 первоначально установлены случайным образом с помощью генератора 11 без ввода сигналов известного объекта.

Описанный выше процесс происходит многократно для отысканий их оптимальных величин по каналам всех слоев путем прохождения многих сигналов-образов геологического объекта одного класса (нефть).

При прохождении сигнала другого класса компаратором 6 вследствие сравнения всех выходных сигналов выдается уже другой наибольший сигнал, который сравнивается в блоке 7 его опорным уровнем напряжения другого классификационного канала. Полученное разностное напряжение суммируется сумматорами 8 другого канала с величиной сигнала, сформированной блоками 3 и задержанного узлами 9 соответствующих слоев. Полученный в блоке 8 суммарный сигнал изменяет соответственно в первом, втором и последнем слоях опорные напряжения регулируемых элементов блока 4 по соответствующему закону.

Вследствие изменения величины опорного напряжения регулируемого элемента блока 4 изменяется (усиливается или ослабляется) величина опорного сигнала, сформированного блоком 3, при прохождении регулируемого элемента (усилителя) 4 в соответствии с законом изменения опорного напряжения (усилителя). Такое изменение величины веса коэффициента усиления регулируемого элемента (усилителя) 4, а следовательно, величины опорного сигнала осуществляется в каждом цикле операций в каждом канале входных сигналов.

Этот полный процесс продолжается до тех пор, пока на выходных каналах классификации выходных интеграторов последнего слоя блока 2 не установятся оптимальные значения выходных сигналов (напряжений) для каждого выходного канал-канала классификации, а в регулируемых элементах (усилителях) 4 соответственно пока не установятся оптимальные коэффициенты усиления.

Наряду с установкой весовых коэффициентов, настройкой коэффициентов регулируемых элементов 4 выявляются также оптимальные уровни пороговых напряжений пороговых элементов 3.

Одновременно с настройкой весовых коэффициентов блока 4 и пороговых уровней блока 3 в блоке 5 регистрации и памяти наблюдается визуальное установление оптимальной вероятностной оценки наличия прогноза объекта.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при распознавании образов и технической диагностики. Цель изобретения - повышение точности селекции. Задерживают опорные сигналы объектов на период формирования разностных напряжений, суммируют их амплитуды с соответствующими уровнями разностных напряжений и преобразуют в пороговые напряжения путем изменения амплитуды соответствующих результирующих сигналов по нелинейному закону и повторяют указанные операции до выделения всех признаков объекта. 1 ил.

СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ ПРИЗНАКОВ ОБЪЕКТОВ, основанный на формировании опорных сигналов путем сравнения амплитуды интегрированных сигналов объектов с уровнями пороговых напряжений, формировании разностных напряжений и усилении результирующих сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности селекции, задерживают опорные сигналы объектов на период формирования разностных напряжений, суммируют их амплитуду с соответствующими уровнями разностных напряжений и преобразуют в пороговые напряжения путем изменения амплитуды соответствующих результирующих сигналов по нелинейному закону и повторяют указанные действия до выделения всех признаков объекта.