Устройство для распознавания образов Советский патент 1986 года по МПК G06K9/00 

«. 1

Изобретение относится к автоматике и технической кибернетике, а именно к распознаванию образов, и может использоваться. для решения задач диагностики и контроля, при обработке изображений, в системах переработки информации.

Цель изобретения - повышение быстродействия распознавания.

На фиг. 1 представлена структурна схема предложенного устройства; на фиг.2 - функциональная схема устройства.

Устройство для распознавания образов содержит блок 1 памяти распозна- ваемого образа, который, как и блок 2 памяти эталонов, подключен к- блоку 3 сравнения образов, соединенного через формирователь 4 импульса селекции текущего значения эталона с блоком 5 выделения эталонов. Последний подключён к блоку 3 сравнения образов, к узлу 6 анализа и к блоку 7 принятия решения. Блок 8 управления соединен с блоком 1j бло- ком 3 сравнения образов, с блоками 5 и 7 и узлом 6. Блок 3 сравнения образов содержит коммутатор 9 признаков распознаваемого образа, подключенный к одному входу узла 10 определения сходства признаков, и коммутатор 11 эталонов, выход которого соединен с другим входом узла 10. Блок 7 принятия решения содержит формирователь 12 импульса считывания и узел 13 определения номера распознаваемого образа.

Блок 1 памяти распознаваемого образа содержит последовательно соединенные ключ 14, регистр 15 и ключ 16 причем управляющие входы ключей 14 и 16 соединены через инвертор 17. Коммутатор 9 признаков наблюдаемого образа содержит параллельно включенные ключи 18 - 20. Блок 2 памяти эталонов содержит регистры 21-23, выходы которых соединены через ключи 24 - 29 коммутатора 11 эталонов с одним входом схемы 30 вычитания узла 10 определения сходства признаков. Другой вход схемы 30 вычитания присоединен к выходу коммутатора 9. Выход схемы 30 вычитания через схему 31 взятия модуля подключен к входу 32 пороговой схемы 33 формирователя импульса селекции текущего эта- лона. Выход пороговой схемы 33 через временной селектор 34 соединен с первьпу1И входами элементов И 35

0

5

5

0 5

5

0

192

37 блока 5. Элементы И 35 - 37 подключены как через триггеры 38 - 40 к входам элементов И 41 - 43, так и к входам элемента ИЖ 44 узла 6. Выходы элементов 41 - 43 соединены с управляющими входами соответствующих ключей 27 - 29. Выход элемента ИЛИ 44 подключен к входу счетчика 45. Триггеры 38 - 40 соединены через ключи 46 - 48 с одним входом схемы 49 вычитания и с ключом 50 формирователя 12. Выход cxer-ibi 49 через элемент И 51 и временной селектор 52 подключен к управляющему входу ключа 50, выход которого подсоединен через регистр 53 к другому входу схемы 49. Узел 13 определения номера распознаваемого образа со- цержит последовательно соединенные счетчик 54, ключ 55, регистр 56 и второй ключ 57. Управляющий вход ключа 55 подключен к выходу временного селектора 52. Блок 8 управления содержит генератор 58 тактовых импульсов, выход которого через ключ 59 соединен с входом формирователя 60 импульсов опроса признаков и с входом формирователя 61 импульсов перебора образов, формирователь 62 импульса останова.i выход которого подключен к управляю- щим входам ключей 14 и 59, генератор 63 счетных импульсов, выход которого через ключ 64 соединен с формирователем 65 импульсов опроса блока 5, а также форг4ирователь 66 импульса разрешения опроса и формирователь 67 импульса запрета выд,ачи данных. Выход формирователя 66 подключеь: к управляющему входу ключа 64 и к одному из входов схемы 51. Выходы формирователя 60 соединены с управляющими входами соответствующих ключей 18 - 20 и 24 - 26. Выхо7ды формирователя 61 подключены к входам соответству ощих элементов И 35-37 и 41 - 43. Выходы формирователя 65 соединены с управляющими входами соответствующих ключей 46 - 48, а также к одним входам формирователей 66 и 67. Выход ключа 64 подключен к входу счетчика 54, а выход формирователя 67 соединен с управляющим входом ключа 57. Выход счетчргка 45 подключен к одному входу формирователя 62 и к другому входу формирователя 66. Шина Запуск соединена с другими входами формирователей 62 и 67.

3 .

Устройство работает следующим об

разом.

С приходом на формирователи 62 и 67 блока 8 запускающего импульса по его заднему фронту вьфабатываются импульсы управления, размыкающие ключи 14 и 57 и замыкающие ключи 16 и 59. Указанный импульс запуска обнуляет счетчик 45 и осуществляет приведение триггеров 38 - 40 в исходное состояние.

Тактовые импульсы, вырабатываемы генератором 58, проходят через замкнутый ключ 59 и поступают на входы формирователей 60 и 61. Формирователь 60 вырабатывает импульсные сигналы опроса признаков образов, которые поступают на управляющие входы ключей 18 - 20 и 24 - 26. Формирователь 61 вырабатывает импульсы перебора образов, хранящихся в блоке 2 памяти эталонов, при этом соотношение между импульсами таково, что за время опроса какого-либо из признаков можно перебрать все хранящиеся в регистрах 21 - 23 образы. Так первый импульс опроса поступает на ключ 18, который замыкается и обеспечивает подключение к одному из входов схемы 30 первого признака наблюдаемого образа, хранящегося в регистре 15, а также на управляющий вход ключа 24.

Первый импульс, вырабатываемый формирователем 61, поступает на один из входов элемента И 35 и элемента И 41. На выходе элемента И 41 появляется сигнал, который поступает на управляющий вход ключа 27 и обеспечивает прохождение информации о первом признаке первого образа от регистра 21 блока 2 через замкнутые, ключи 24 и 27 к другому входу схемь 30 вычитания. Сигнал с выхода схемы 30 через схему 31 взятия модуля поступает на вход пороговой схемы 33, в которой .осуществляется сравнение результатов вычитания с порогом. Сигнал превышения порога с выхода схемы 33 поступает на временной селектор 34, вырабатывающий импульсный сигнал, который поступает на вторые входы элементов И 35 - 37 и проходит на триггер 38 и на один из входов элемента ИЛИ 44. Данный сигнал переводит триггер 38 в состояние, запрещающее прохождение сигналов опроса через элемент И 41, и после прохождения элемента ИЛИ 44 поступает на

365194

счетчик 45 ограниченной емкости.

Каждый следующий импульс перебора, пырабатываемьм формирователем 61, проходя через соответствующий элемент И 43, подключает к второму входу схемы 30 требуемьй регистр 23 образа и в зависимости от соотношения между уровнем и рассогласованием изменяет состояние соответствующего ,Q триггера 45.

Второй импульс, вырабатываемый формирователем 60, поступает на ключи 19 и 25, замыкая их, формирователь 61 в соответствии с принципом рецир- куляции запускается вновь последним импульсом предшествующего цикла и снова вырабатывает импульсы перебора, которые управляют поочередным подключением к второму входу схемы 30 регистров 21-23 только тех образов, для которых состояние соот- вествующих триггеров 38 - 40 не изменяется.

Указанная работа формирователей 60 25 и 61 продолжается до тех пор, пока на второй вход формирователя 62 не поступит импульс переполнения счетчика 45. Разрядность счетчика 45 подбирается так, что импульс появляется тогда, когда только для одного образа остается разрешение на сопоставление; Задним фронтом этого импульса переполнения формирователь 62 переводится в исходное состояние, оключающее генератор 58 от формиро- 5 вателей 60 и 61 и прекрак(ающее таким образом перебор эталонных образов. Одновременно с этим размыкается ключ 16, а формирователем 66 вырабатывается импульс управления, за- Р мыкающий ключи 51 и 64.

Тактовые импульсы, вырабатываемые генератором 63, проходят через ключ 64 и поступают на формирователь 65 и на счетчик 54, который предвари- 5 тельно обнуляется импульсом запуска. С выхода формирователя 65 сигналы поступают на управляющие входы ключей 46 - 48, последовательно подключая к первым входам узлов 49 и 50 O выходы ключей 38 - 40. Последний импульс, вырабатываемый узлом 65, поступает на формирователи 66 и 67 и своим задним фронтом переводит все узлы в исходное состояние, пре- 5 кращая перебор узлов 38 - 40 и замыкая ключ 57.

Формирователь 12 импульса считывания с по У1ощью узла 13 определения

30

номера распознаваемого образа отыскивает номер того эталона, для которого сохраняется разрешение на сопоставление с распознаваемым образом. Код этого эталонног) образа в виде порядкового- номера J формируется при помощи счетчика 54, заполняемого тактовыми импульсами генератора 64 и ключа 55, управляемого формирователем 52, который вырабатывает импульс, управляющий переза- пис|)Ю в регистр 56 порядкового номера J из счетчика 54 и в регистр 53 значения потенциала выхода того триггера 38 - 40, который соответствует J-му эталону. Указанный импульс управления формируется лишь в том случае, когда потенциал выхода J-ro узла 38 - 40 превышает потенциал выхода (j-l)-ro узла, опрашиваемого в предшествующем такте. Это осуществляется с помощью -дополнительного регистра 53, схемы 49, узла 52 и ключа 50, Ключ 51 предохраняет формирователь 52 от ложного срабатывания. По окончании процесса распознавания результат сопоставления в виде номера J эталонного образа считывается .через замкнутый ключ 57.

Введение формирователя импульса селекции текущего эталона, блока выделения эталонов и узла анализа состояния блока выделения эталонов позволяет более чем в 2 раза сократить время, отводимое на распознавание наблюдаемого образа.

Формула изобретения

принятия решений и блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам блока принятия решений блока памяти распознапаемого образа и первому управляющему входу блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения б 1стро- действия, оно содержит последоваJQ тельно соединенные формирователь импульса селекции текущего эталона, блок выделения эталонов и блок анализа, выход которого подключен к входу блока управления, выход блока

д сравнения соединен с входом формирователя импульса селекции текущего эталона, соответствующий выход блока управления подключен к управляющему входу блока выделения эталонов, один

20

35

из вьрсодов которого соединен с вторьм

угфавляющим входом блока сравнения, а другой - с входом блока принятия решений.

2.Устройство по П.1, о т jj и 25 ч а ю щ е е с я тем, что блок выделения эталонов содержит параллельные цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенньк первого элемента И, триггера и второго эле.. мента И, причем первые входы первых элементов И объединены и являются входом импульса селекции текущех о эталона, вторые входы первых элементов И являются управляющими входами блока, выходы первых элементов И и выходы триггеров являются информационными выходами блока, управляющими выходами которого являются выходы вторых элементов И.

40

1.Устройство для распознавания образов, содержащее блок памяти распознаваемого образа, выход которого подключен к одному из информационнЕлх входов блока сравнения, другой ин- , форнационный, вход которого соединен с выходом блока памяти эталонов, блок

из вьрсодов которого соединен с вторьм

3.Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок анализа содержит последовательно соедине} - пые многовходовой элемент ИЛИ, входы которого Являются входами узла, и счетчик, выход которого является выходом блока.

фиг. 1

Изобретение относится к технической кибернетике, а именно к устройствам для распознавания образов, и может использоваться для решения задач диагностики и контроля, при обработке изображений, в системах переработки информации. Целью изобретения является повышение быстродействия распознавания. Поставленная цель достигается введением в известное техническое решение после- довательйо соединенных формирователя импульса селекции текущего эталона, блока вьщеления эталонов и блока анализа, который анализирует текущее состояние блока вьщеления эталонов. Введение новых элементов благодаря исключению из рассмотрения на более ранних этапах сравнения тех эталонов, для которых фиксируется значительная разница отдельных признаков сравниваемых образов, позволяет избавиться от необходимости полного перебора всех образов, хранящихся в памяти, что существенно сокращает время, требуемое для распознавания. 2 3.п. ф-лы, 2 ил. S сл ю со о ел ЩяА со

Редактор О.Головач

Составитель Т. РЫчипорович

Техред И.Гайдош Корректор М.Шарошн

Заказ 3094/54Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4