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

1 1

Изобретение относится к области автоматики и технической кибернетики, а именно, к оптическим устройствам для распознавания образов.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

. На фиг.I изображена блок-схема устройства для распознавания образов; па фиг.2 - схема узла отклонения светового пучка, и блока формирования сигналов перемещения; на фиг.З - диаграмма сопряжения световых потоков.

Устройство (фиг,1) содержит осветитель 1 , оптический делитель 2, объ ективы 3 и 4, первое полупрозрачное зеркало 5, узел 6 отклонения светового пучка, блок 7 формирования сиг-, налов перемещения, светофильтр 8, световоды 9, светофильтр 10, второе полупрозрачное зеркало 11 с светофильтром 12,. блок 13 фото,приемников, объектив 14, анализатор 15 спектра сигналов, блок 16 сравнения, блок 17 зад.аиия эталонных сигналов и блок 18 принятия решения.

Узел 6 отклонения светового пучка и блок 7 формирования сигналов перемещения содержат кристалл 19 пьезоэлектрика грань 20 которого выполнена зеркальной, грань 21 жестко закреплена, а к граням 22 и 23 подключены электроды 24 и 25, связанные через переключатель 26 с источником 27 электроэнергии. В блок преобразования изображений входят элементы 2,,4,5,9,0-12.

Распознаваемьй объект обозначен на фиг.1 цифрой 28.

Устройство работает следующим образом.

Изображение распознаваемого объекта 28 с помощью осветителя 1 через объектив 3 подается на вход оптического делителя 2. В результате на выходе оптического делителя 2 образуется N изображений объекта 28 с шагом Н, которые через объектив 4 по ступают на полупрозрачное зеркало 5. В результате образуются два ряда изобразкений объекта 28. Один ряд изо бражений с Н падает на узел 6s отражается и проходит через свето- льтр .8, образуя на выходе световой поток, который описывается функцией

ф(х) И (x + in), uo

412682

где - (х) - функция, описывающая контур распознаваемого образа.

Второй ряд изображений падает на 5 световоды 9, установленные таким образом, что на вход, каждого световода попадает только одно изображение. Выходы световодов располагают таким образом, чтобы на входе светофильтра 10 10 был ряд изображений объекта 28 с шагом h при условии, что (p,q) l, р, qCZ, которое означает, что шаги Н и h не равны и не кратны друг другу. Упомянутый ряд изображе- 5 НИИ объелста 28 проходит через светофильтр 10 и образует на выходе световой поток, который можно описать функцией

Н

(0 ,11 Л (х + ih). ,

Дс1лее оба потока, поступают на полупрозрачное зеркало 11, где они накладываются друг на друга. Так как светофильтры 8 и 10 настроены на 25 разные цвета, то при наложении потоков образуется новый световой поток, который в местах совпадения наклады- вающрзхся потоков имеет комбинационный цвет. Этот новый световой .поток 30 проходит через светофильтр 12, на- строенн1з й на комбинационный цвет. Поэтому на выходе светофильтра 12 об- разуется комбинационный световой поток , который можно описать функцией ; ,|,. .f (х) ф(:к:) П (| (х + & ) ,

где Q - расстояние между первыми элементами в световых потоках (фиг.З).

Комбинационный световой поток чё.- ,,,. рез объектив 14 поступает на вход блока .13 фотоприемнико.в и преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный освещенности на входе.

В момент распознавания замыкают ,« переключатель 26. В результате на грани 22 и 23 пьезокристапла 19 поступает от источника 27 электроэнергия. Грань 20 перемещается на расстояние, соответствующее потока, описываемого функцией СрСх+б), относительно светового потока, описываемого функцией {f (x), на расстояние .

С выхода блока 13 фотоприемников на вход анализатора 15 спектра сиг- . налов поступает сигнал

«(в) k J f(х) dx.

3

где k - коэффициент преобразования блока фотопрнемников.

В анализаторе 15 спектра сигналов определяются гармоники А сигнала 5(9), которые характеризуют контур распознаваемого объекта 28. Вычисленные гармоники А; поступают в блок 16 сравнения в виде амплитуд напряжения постоянного тока. На другой вход блока 16 поступают эталонные напряжения из блока 17 задания эталонных сигналов.

Соответствующие эталонные напряжения, пропорциональные вычисленным гармоникам А;, сравниваются с по- мощью компараторов блока 16 сравнения, и результирующий сигнал поступает в блок 18 принятия решения, который индицирует на видеотерминале тип распознанного объекта 28.

Для повышения быстродействия срабатывания блока 7 формирования сигналов перемещения пьезокристалл 19 раскачивают постоянно от источника 27 электроэнергии на частоте, близ- кой собственной частоте кристалла 19 по малой амплитуде.

В момент распознавания с помощью переключателя 26 резко увеличивают амплитуду напряжения, подаваемого на пьезокристалл 19 и тем самым обеспечивают сдвиг световых истоков на расстояние Т за время, не превышающее десятков наносекунд.

.- .

Предлагаемое устройство может быть использовано при диагностике технических объектов по динамическим характеристикам, при анализе сложных графиков диаграмм, в картографии для автоматического распознавания замкнутых контуров на карте, в биологии при распознавании плоских биологических объектов, в системах наведения, а также при распознавании фигур по их проекциям.

5

п

5

п

j

0

2684

Формула изобретения

1 . Устройство ,для распознаван1- Я образов, содержащее последовательно расположенные и оптически связанные осветитель, первый объектив, блок преобразования изображений, второй объектив и блок фотоприемников, выход которого подключен к входу анализатора спектра сигналов, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, другой вход которого подключен к выходу блока задания эталонных сигналов, а выход - к входу блока принятия решений, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит блок формирования сигналов перемещения, узел отклонения светового пучка и первый светофильтр, а блок преобразования изображений содержит последовательно расположенные и оптически связ анные оптический делитель, третий объектив, первое полупрозрачное зеркало, световоды, второй светофильтр, .второе полупрозрачное зеркало и третий светофильтр, выход которого является оптическим выходом блока преобразования изображений, оптическим входом которого является вход оптического делителя, причем выходы блока формирования сигналов перемещения соединены с управляющими входами узла отклонения светового пучка, оптически связанного с первым полупрозрачным зеркалом и через первый светофильтр - с вторым пол упрозрачным зеркалом.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что узел отклонения светового пучка выполнен в виде пьезокристалла в форме параллелепипеда, одна грань которого выполнена зеркальной, другая, противоположная зеркальной, жестко закреплена в корпусе узла, на две другие грани нанесены электроды, являющиеся управляюш 1 5и входами узла.

Изобретение относится к области автоматики и технической кибернетики, а именно к оптическим устройствам для распознавания образов. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устройство содержит последовательно расположенные на оптической оси осветитель, первый объектив, блок преобразования изображений, второй объектив и блок фотоприемников, выход которого подключен к анализатору спектра сигналов, соединенному с блоком сравнения, блок задания эталонных сигналов и блок принятия решений, блок формирования сигналов перемещения, узел отклонения светового пучка и светофильтр. В блок преобразования изображений входят оптический делитель, объектив, два полупрозрачных зеркала, световоды и светофильтры. Узел отклонения светового пучка выполнен в виде пьезо- кристапла в форме параллелепипеда, одна грань которого является зеркальной, а на две другие нанесены электроды, на которые поступают сиг- налы отклонения от блока формирования сигналов перемещения. Два светофильтра настроены на пропускание двух разных цветов, а третий - на пропускание цвета, являющегося комбинацией первых двух. Устройство может быть применено в технической диагностике и анализе визуальных объектов. 1 з.п-ф-лы, 3 ил. в (Л

2S 23

Фиг.2

41,

( нг. 5

Редактор Е.Копча

Составитель Т.Ничипорович Техред В.Кадар Корректор А.Обручар

Заказ 3601/45- Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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