Способ выделения признаков при распознавании изображения Советский патент 1983 года по МПК G06K9/00 G06K9/62 

Изобретение относится к автомати ку и вычислительной технике и может быть использовано при разработке систем автоматического анализа и классификации изображений. Известен способ выделения признаков при распознавании изображения основанный на вычислении смешанных центральных моментов изображения -СО Недостатками данного способа являются сложность его аппаратурной реализации и невысокое быстродействие. Наиболее близким к изобретению является, способ выделения признаков при распознавании изображения, основанный на формировании видеосигна ла при построчном разложении изобра жения, квантовании видеосигнала по двум уровням, одновременной задержке квантованного сигнала на . время длительности строки и на врем длительности элемента разложения, вычитании задержанного сигнала из незадержанного квантованного, сумми ровании полученных разностных сигна лов смежных строк и смежных элементов изображения 2 . Недостатком известного способа является невысокая достоверность распознавания изображений, так как квантование видеосигнала по двум уровням приводит к потере информации о структуре сложных полутоновых изображений, что снижает достоверность распознавания. Цель изобретения - повышение достоверности распознавания изображ ний . Посталенная цель достигается тем что формируют видеосигнал при постро ном разложении изображения, квантуют вид ее си гн алы по двум уровням, одновременно задерживают квантованный сигнал на время длительности строки и на время длительности элемента разложения, вычитают задержанный сигнал из незадержанного квантованного, суммируют полученные разностны сигналы смежных строк и смежных элементов изображения, видеосигнал задерживают на время длительности элемента разложения, вычитают его из незадержанного видеосигнала, форм руют совокупность разностных сигналов в направлении строки X, сравнивают по знаку разностные сигналы смежных в направлении строк X и столбцов У элементов разложения и формируют импульсы несовпадения, суммируют импульсы несовпадения отдельно по двум направлениям, видеосигнал задерживают на время длительности строки разложения, вычитают его из незадержанного видеосигнала и формируют совокупность разностных в направлении У сигналов, выполняют над нею те же операции, что и над совокупностью разностных сигналов в направлении строки разложения,; над совокупностями разностных в на- . правлениях X и У сигналов повторяют указанные операции до получения заданной достоверности распознавания. Сущность данного предложения следует из соответствия нормированного пространственного спектра изображения набору интегральных моментов, однозначно описывающих его форму: s«W,. kie. . (K) ) (a,4) Ha практике необязательно определять моменты пространственного спектра,а достаточно знать значения средних в направлениях X и У частот исходного изображения и его производных . Можно также ограничиться конечным числом членов ряда (1) в силу ограниченности по частоте пространственного спектра изображений. Таким образом, каждое изображение представляется вектором, компонентами которого являются средние частоты:)j(o,oi,(u)(p{opi ,(wOt|(i.o), (7){fHo).((0,),(,),... -,(w,)((i(n.ni) ЛЙ2)(р1«.«т1),...{ч)ц,и.е, (6J,)k,e3. Значение средней в направлении оси X частоты смешанной порядка П , т) производной изображения определяется следующим соотношением: .(Vl.) AWiJc tn.m-)-, где ДА - общее число пар смежных в направлении X элементов изображения. 31Q (|Ц.д (О 1)- общее число пересече- НИИ в направлении X смешанной порядка (п ,т) производной нулевого уровня. Ана погично определяется значение средней в направлении У частоты: 15,),.:) 2ill2lp. где (N 1 Общее число пересечений в направлении У смешанной (Порядка , п) производной нулевого уровня, Р- общее число пар смежных в направлении У элементов изображения. В том случае, когда изображения имеют одинаковые размеры, нормировочные константы в компонентах вектора со могут быть опущены. Отметим так же,, что чем большим числим компонент вектора W мы располагаем, тем точнее описывается пространственного спектра изображени Поэтому, для получения требуемой j достоверности распознавания формируют последовательность неповторяющихся разностных сигналов, при которой каждая новая совокупность разнос ных сигналов получается из предыдущей задержкой на время длительности элемента или строки разложения и выпитанием ее из незадержанных разност ных сигналов. Другими слова1 и, фор- мируют такую последовательность разностных сигналов, которая бы одно значно соответствовала последователь иости неповторяющихся производных изображения. Следует иметь в виду, что производная, например, (2 и 1) порядка может быть получена тремя способами путем последовательного дифференцирования изображения двараза в направлении X и один раз в направлении У: rAi, 3 ц. (x.ij) ЭхацЭх ЭуЗхЭх ЭхЭхЭу Поэтому разностный сигнал третьего порядка, соответствующий производной изображения (( X,) формируют одним из трех способов, например, последовательным формированием разностного в направлении X сигнала, затем формированием из него разностного в направлении У сигнала, и наконец, формированием из разност ного сигнала второго порядка разност ного в направлении X сигнала. С каждым новым разностным сигналом выполняют те же операции, что и с разностным в направлении X сигналом, получая всякий раз два сигнала, соответствующих числу пересечений в направлениях X и У соответствующей производной изображения нулевого уровняv .Необходимо отметить, что накопленные сигналы могут быть преобразованы с тем, чтобы .компоненты вектора .представляли собой инвариантк .повороту изображения: WN..O) (Naf cj(o.oi ,(N,)i,(o.oj МЬ1,1(.Й.01 + (Nj),(Ni)(p(o;)-, llN,l(p(o,(i.o,Ni)(p(2.o)(f{o.2) ,(o.,V(pUO X ,H.o)iN,)cfCo.oHiN,)(o.aUN,1,o,4)V iN,cp(o.o,f...i4N,-H,...-N;...,. Ha ФИГ..1 приведена функциональная, схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2а- временная диаграмма, поясняющая принцип формирования разностных сигналов смежных строк и разностных сигналов смежных элементов, на фиг. 2& - то же, поясняющая принцип формирования имПульсов несовпадения. Устройство содержит последовательно соединенные телевизионный датчик 1 (фиг. 1), амплитудный дискриминатор 2 и узел 3 задержки, обеспб-. чивающий задержку квантованного сигнала на первом выходе на время длительности строки разложения, а на втором выходе - на время длительности элемента разложения. Выход амплитудного дискриминатора соединен также с входом, первого логического элемен-, та k исключающее ИЛИ, второй вход которого соединен с первым выходом узла 3 задержки, а выход соединен со счетным входом двоичного счетника 5, тактовый вход которого соединен с шиной тактового сигнала. Входы второго логического элемента 6 исключающее ИЛИ соединены с.выходам амплитудного дискриминатора 2 и вторым выходом узла 3 задержки, а выход со счетным входом двоичного счетчика 7. Выход телевизионного датчика 1 соединен с .последовательно включенными аналого-цифровыми преобразоютелем 8, вторым узлом задержки 9, вычитателем 10, другой вход которог соединен с выходом ДЦП 8. Первый выход вычитателя 10 соединен со вхо дом узла П, содержащего последоват но включенные третий узел 12 задерж ки, третий логический элемент 13 исключающее ИЛИ и двоичный счетчик I, а также последовательно включен;ные четвертый-узел 15 задержки, четвертый логический элемент 16 исключа щее ИЛИ и двоичный счетчик 17. Входы узлов задержки 12 и 15 а также вторые входы логических элементов 13 и 16 соединены с входом узла 11. Вы ход АЦП 8 соединен с последовательно включенными узлом 18 задержки и вычитателем 19 другой вход которого соединен с выходом АЦП 8. Второй ыход вычитателя 10 соединен с-последовательно включенными узлом 20 задержки и вычитателем 21,и также последовательно включенными: узлом 22 задержки и вычитателем 23.Другие входы вычитателей 21 и 23 соединены с вторым выходом вычитателя 10, а выходы вычитателей 19, 21 и 23 соединены с входами узлов соответственн 2k 26, аналогичных узлу 11. Выходы счетчиков 5 и 7. а также 1 и 17 узлов 11, 2i, 25 и 26 соединены с входами блока 27 принятия решения. Узлы задержки 9 12 и 22 выполнены в видеп разрядного регистра, обеспе чивающего задержку кода на время длительности элемента разложения. Узлы задержки 15, 18 и 20 выполнены в виде 11 -параллельного регистра сдвига длиной m (по числу m элементов разложения в строке ) и обеспечивают задержку кода на длительность строки разложения. Устройство работает следующим образом. . В исходном состоянии все узлы . устройства обнулены. Видеосигнал, соответствующий анализируемому изображению с выхода телевизионного датчика 1 (фиг. 1) поступает на вход амплитудного дискриминатора 2, в которрм его квантуют относительно . уровня среднего значения сигнала на два уровня. Задержанный на время длительности строки разложения диагр.а , фиг. 2а) с первого выхода узла задержки 3 и текущий (диагр. Б, фиг. 25) с выхода амплитудного дискриминатора 2 сигналы поступают на входы первого логического элемента 4 исключающее-ИЛИ. При несовпадении во времени текущего и задержанного сигналов на выходе элемента получают разностные сигналы смежных строк (диагр.Ь , фиг. 2а), общая длительность которых с дискретностью тактового сигнала, измеряется счетчиком 5. Задержанный на время длительности элемента разложения (диагр.2., фиг. 2с|) со второго выхода узла 3 задержки и текущий с выхода дискриминатора 2 сигналы поступают на входы второго логического элемента 6 исключающее ИЛИ. При несовпадении во времени и задержанных сигналов на выходе элемента 6 формируются разностные сигналы смежных элементов (диагрв-о , фиг. 2а), количество которых накапливают в счетчике 7. Одновременно видеосигнал с выхода телевизионного датчика 1 (диагр.01, фиг. 28) поступает на вход аналого-цифрового преобразоватв ля 8 (АЦП)-, в Котором его дискретизируют и квантуют на 2 уровней . Двоичный П-разрядный код (на диагр. 6, фиг. 28 условно изображен импульсами разной амплитуды) непосредственно, и через второй узел задержки 9 диагр. Ь, фиг. 25) поступает на входы вычитателя 10, формирующего на втором выходе в виде И-разрядного двоичного кода разностный в направлении X сигнал (на диагр.Z , фиг. 2б условно изображен импульсами разной амплитуды и полярности) . Код знака разности, соответствующий сигналу логической 1 в случае положительной или логического О в случае отрицательной разности, с первого выхода вычитателя 70 поступает на вход узла 11 (диагр.g f фиг. 25), служащего для формирования и накопления импульсов несовпадения разностных сигналов по знаку. Код знака разности непосредственно и через третий узел задержки 12 (диагр.е, фиг. 28) поступает на входы третьего логического элемента 13 исключающее ИЛИ, формирующего импульсы несо.впаденйя кодов знаков (диагр. Ж, фиг. 25) разностных сигналов смежных в направлении X элементов. Количество этих, импульсов несовпадения накапливают в счетчике И. Одновременно код знака разности через четвертый узел 15-задержки (группа импульсов А на диагр. , фиг. 26) и непосредственно (группа импульсов .Б, отстоящая от группы А на длительность строки разложения) поступает на вхо ды четвертого логического элемен- а 16 исключающее ИЛИ, формирующего импульсы несовпадения кодов знака (диагр.Ц, фиг. 28) разностных си(-налов .смежных в направлении У элементов, количество которых накап ливают в счетчике 17. Аналогично работе узлов 9 и 10 происходит работа узлов 18 и 19, а также работ узлов 20-23. На втором выходе вычитателя 19 формируется разностный в направлении У сигнал, а на вторых выходах вычитателей 21 и 23 формируются разностные сигналы второго порядка, соответствующие производны изображения 1| - и((-оУ «од знака разности с первых выходов вычитателей 19, 21 и 23 поступает на входы узлов соответственно 24 - 26, работа которых аналогична описанной выше работе узла 11. К моменту окончания разложения изобра Кения в счетчиках U и 17 узлов 11, 2, 25 и 26 хранятся пеовый и второй накопленные сигналы(q, (1,0) , (.о) , (NOtpWO , (.co.i), tN,)tj(H.-,r , ( 0,1-) , {N,)q,(2.o) 2 8 соответственно,a в счетчиках 5 и 7 соответственно (Ni)(,(o,o) , (Нч)((о,о1. С приходом кадрового гасящего импульса содержимое счетчиков 7 I и 17 считывается в блок 27 принятия решения, в котором накопленные сигналы могут быть преобразованы по формуле 6. Блок 27 принятия решения вырабатывает -на выходе код решения в со-, ответствии с одним из алгоритмов, например, по формуле (5), после чего указанные счетчики обнуляются, а . устройство подготавливается к анализу следующего изображения. Использование предлагаемого способа выделения признаков при распознавании изображения обеспечивает по сравнению с известными способами повышение достоверности классификации за счет использования более полной информации о структуре изображений, возможность работы в .реальном масштабе времени, что является необходимым условием при решении задач распознавания изображений в большинстве прикладных задач. Предлагаемый способ обеспечивает упрощение его технической реализации.

itt

t

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИЗНАКОВ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ос, нованный на формировании видеосигнала при построчном разложении изобра4жения, квантования видеосигнала по двум уровням, одновременной задержке квантованного сигнала на время .длительности строки и на время длительности элемента разложения, вычита-: ния задержанного сигнала из незадержанного квантованного, суммировании полученных разностных сигналов смежных строк и смежных элементов изображения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности распознавания, видеосигнал задерживают на время длительности элемента разложения,вычитают его из незадержанного видеосигнала и формируют совокупность разностных сигналов в направлении строки X, сравнивают по знаку разностные сигналы смежных в направлении строк X и столбцов У элементов разложения и формируют импульсы несовпадения, суммируют импульсы несовпадения отдельно по двум направления, видеосигнал задерживают на время длительности строки разложения, вычитают его из незадержанного сигнала и формируют совокупность разностных в направлениях У сигналов, -выполняют (А над нею те же операции, что и над совокупностью разностных сигналов в направлении строки разложения, над совокупностями разностных в направлениях X и У сигналов повторяют указанные операции до получения озаданной достоверности распознаваi( эо ния . 4 :о э

1.

fei

.

c

lO

«)faС

:d

«с

lo

cs

SJ

S