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

Изобретение относится к автоматие и вычислихельной технике, в част- ости к устройствам- для распознаваия образов, и может быть использо- ано при вводе изображений в ЭВМ.

Целью изобретения является повыение достоверности распознавания.

На фиг.1 показана блок-схема стройства распознавания образов; на фиг,2 - схема блока анализа контуров; на фиг.З - схема блока ормирования признаков; на фиг,4 - схема блока выделения; на фиг.З - схема блока стереоскопического формирования изображений; на фиг.6 - показана схема блока управления.

Устройство для распознавания образов (фиг,1) содержит блок 1 стере- оскопического формирования изображений, блок 2 преобразования, блок 3 идентификации стереопар, блок 4 управления, блок 5 вьщеления линий, блок 6 формирования признаков,блок 7 анализа контуров, блок 8 хранения

эталонов и блок 9 принятия решений. 1

Блок 1 стереоскопического формирования изображений, вход которого является входом устройства, соединен с блоком 2 преобразования, блоком 7 анализа контуров и блоком 4 управления, который подключен к бло ку 2 преобразования, блоку 3 идентификации стереопар, блоку 6 формирования признаков, блоку 5 выделения линий,.блоку 7 анализа контуров и блоку 9 принятия решен,ия, который, в свою очередь, связан с выходом устройства, блоком 8 хранения этгшонов, блоком 7 анализа контуров, блоком 6 формирования признаков и блоком 5 вьщеления линий, подключенным к блоку 2 преобразования и блоку 3 идентификации стереопар, который соединен с блоком 7 анализа контуров и блоком 6 формирования признаков,

Блок 7 анализа контуров (фиг.2 предназначен для формирования признаков кривизны контура изображения, распознаваемых объектов и содержит триггер 10, первый элемент И 11, первый счетчик 12, схему 13 сравнения, второй элемент И 14, второй счетчик 15, дешифратор 6, причем выход третьего счетчика 7 подключен к второму входу блока 9 принятия решений, второй и первый входы триггера 10 .и вторые входы первого элемента И И и схемы 13 сравнения свя1244683

10

зак рав сче шиф к в кот с в рой бло пер пер вых И1У1 го t5 вы а в И к в вых 20 ка вт че (ф 25 ос те из вы бл пе те сч Вт к Бл де ля ра тр р ре по .20 вт тр сч

30

35

45

50

55

бл

пр пр об Bb ду к пл че вы по и

закы с четвертым входом блока 4 управления, а первый вход третьего счетчика 7 соединен с выходом де- шифрато ра 16,, вход которого подключен к выходу второго счетчика 15, вход которого, в свою очередь, соединен с выходом второго элемента И 14, второй вход которого подключен к выходу блока 3 идентификации, стереопар, а первый - к выходу схемы 13 сравнения, первый 13ХОД которой связан с первым . выходом первого счетчика I2 и треть- И1У1 входом блока 1 стереоскопического формирования изображений, второй 5 выход - с входом блока 4 управления, а вход - с выходом первого элемента И 11, первый вход которого подключен к второму выходу триггера 10, первый выход которого связан с входом бло- 0 ка 4 уп эавления, а второй вход - с вторым 13ЫХОДОМ блока 1 стереоскопического формирования изображений. Блок 6 формирования признаков (фиг.З) предназначен для выделения 5 особых точек дифференциальных характеристик контура точек перегиба .и излома и содержит триггер 18, первый вход которого соединен с выходом блока 3 {идентификации стереопар, а первый.выход - с входом формирователя 19 и первым входом первого счетчика 20, схему совпадений 21, Второй выход триггера 18 подключен к первому входу второго счетчика 22. Блок 6 содержит также сумматор 23 и дешифратор 24. Выходы формирователя 19, схемы совпадения 21, сумматора 23 и дешифратора 24 соединены с третьим входом блока 9 принятия р решений, а вход схемы 21 совпадения подключен к выходу первого счетчика .20 и первому входу сумматора 23, второй вход которого и вторые входы триггера 18, первого 20 .и второго 22 счетчиков связаны с третьим выходом

0

5

5

0

5

блока 4 управления.

Блок 5 выделения линий (фиг.4) предназначен для определения длины прямолинейных участков границы объекта и содержит .регистр 25, пер- Bbifi вход которого подключен к выходу блока 2 преобразования, а выход - к первому входу селектора-мультиплексора 26, выход которого подключен к первому входу триггера 27, первый выход которого, в свою очередь, подключен.к входу формирователя 28 и первому входу элемента И 29, второй выход триггера 27 соединен с первым входом элемента И 30, а вторые входы регистра 25, селектора- мультиплексора 26, триггера 27, первого 29 и второго 30 элементов И связаны с вторым выходом блока 4 управления, а выходы формирователя 28, первого 31 и второго 32 счетчиков связаны с четвертым входом блок 9 принятия решений, при этом входы первого 31 и второго 32 счетчиков подключены соответственно с выходом первого 29 и второго 30 элементов И.

Блок 1 стереоскопического формирования изображений (фиг.5) предназначен для формирования трехмерного пространства, в каждой секущей плоскости которого исходное изображение объекта распознаваемого образца относительно предыдущей повернуто на угол о, и содержит блок 33 памяти первый вход которого подключен к входу устройства, второй вход - к выходу коммутатора 34, а выход - к третьему входу блока 7 анализа контров и первым входам запоминающих устройств 35, выходы которых подключены к первому входу блока 2 преобразования, вторые входы запоминающих устройств 35.1,...,35.h соединены с соответствующими выходами коммутаторов 36, 1,. , . ,36.h , первые входы которых подключены к выходам сооотвед-ствУющих постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) 37.1 ,. 37,h входы которых,, а также первый вход коммутатора 34, вторые входы коммутаторов 36.1,...,36,h и третьи входы запоминающих устройств 35.1,...,35.h связаны с первым выходом блока 4 управления, кроме того, второй вход коммутатора 34 подключен к третьему выходу блока 7 анализа контуров,

Блок 4 управления (фиг.6) предназначен для согласования работы блоков устройства и содержит генератор 38, выход которого подкЗтючен к первым входам первого элемента И 39, элемент И 40, выход первого элемента И 39 подключен к первому входу элемента ИЛИ 41, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И 40, а выход элемента ИЛИ 4 - к последовательно соединенным счетчикам 42 и 43, элемент 2 И-ИЛИ 44, счетчик 45, дешифратор 46, первый вы446834

ход счетчика 43 связан с первьми входами триггера 47 и вторым входом элемента 2 И-ИЛИ 44, выход которого подключен к входу счетчика 45, вы- 5 ход которого связан с первыми входами триггера 48, второго элемента И 40, и дешифратора 46, второй вход последнего подключен к второму входу триггера 48 и выходу триггера 47, второй

10 вход которого, а также третий вход триггера 48 и пятый вход блока 9 принятия решений подключены к выходу формирователя 49, вход которого и второй вход элемента И 40 соединены

t5 с вторым выходом блока 7 анализа контуров, первый выход триггера 48 подключен к второму входу элемента И 39 и третьему входу элемента 2 И-ИЛИ 44, второй выход триггера 48

20 подключен к третьему входу элемента И 40 и четвертому входу элемента 2И-И11И 44, кроме того, выход элемента ИЛИ 41 и счетчика 42 подключены к вторым входам блока 2 преобразования

25 и блока 5 выделения линий, выходы элемента ИЛИ 41 и счетчиков 42 и 43 соединены с вторым входом блока.7 анализа контуров, выход счетчика 45 .и третий выход элемента ИЛИ 41 свя30 заны с вторым входом блока 6 формирования признаков, выходы счетчиков 42 и 43 и первый выход дешифратора 46 подключены к вторым входам 3 идентификации стереопар, выходы счет- f чиков 42 и 43, выход триггера 47 и второй выход дешифратора 46 подключены к второму входу блока 1 стереоскопического формирования изображений.

Блок 2 преобразования предназначен для выделения точек логической ийпликации между соседними строками изображений и содержит первый и второй последовательно соединенные

и третий т-разрядный регистры сдвига и логическую схему, причем информационный вход первого регистра подключен к первому выходу блока I стереоскопического формирования

изображения. Первый и второй входы логической схемы подключены соответственно к выходам первого и второго регистров, а выход - к информационному входу третьего регистра,

5 входы синхроимпульсов сдвига которого, а также первого и второго регистров соединены с вторым выходом блока 4 управления.

Блок 9 принятия решений предназначен для сопоставления признаков распознаваемого объекта с эталонным и содержит: регистр, триггер, эле- мент И, схему сравнения, причем первые входы схемы И и схемы сравнения соединены с выходом блока 8 хранения эталонов, второй вход -; с выходом триггера, первый вход ко- торого соединен с пятым выходом блока 4 управления, третий вход схемы сравнения подключен-к выходу регистра, входы которого подключены соот- ветственно к выходу, блока 5 выделе- ния линий и к первому выходу блока 7 анализа контуров, а выход схеяы сравнения подключен к второму входу регистра и элемента И, выход которого подключен к выходу устройства.

Блок 8 хранения эталонов предназначен для последовательной выдачи кодов множества распознаваемых образцов и их признаков и содержит последовательно соединенные генера- тор, счетчик, постоянное запоминающее устройство, причем выходы счет- чика и постоянного запоминающего устройства подключены к первому входу блока 9 принятия решений.

Блок 3 идентификации предназначен для восстановления пространственных координат и; изображений и содержит h ПЗУ, h ..коммутаторов и h запоминающих устройств (ЗУ), причем ин- формационные входы ЗУ подключены к вьрсоду блока 2 преобразования, выход их - к первым входам блока 6 формирования признаков и блока 7 анализа контуров, а адресные входы соот- ветствукицих ЗУ через коммутаторы подключены к выходам ПЗУ, входы которых и вторые входы коммутаторов блок соединены с вторым входо; блока 4 управления..

Устройство работает следующим образом,

В устройстве осуществляется распознавание образов в блоке 9 принятия решений сравнением эталонных признаков V, , поступающих с блока 8 хранения эталонов, и вьделенных трех групп признаков V ,..,,Vj , поступающих соответственно с выхода блока 5 вьщеления линий, блока 7 анализа контуров и блока 6 формирования признаков, причем признаки V, связаны с векторными характеристиками прямолинейных; участков границ распознаваемого образа, V - с кривизной его границ, Vj - с векторными характеристиками нормалей точек перегиба и углов его границ, Призна,ки V ,,..,V J формируются из анализа множества(п касательных к границам распознаваемого-объекта, для чего первоначально в блоке 1 стереоскопического формирования изображения из матричной памяти, куда заносится изображение распознаваемого объекта, формируется трехмерное пространство.,

образованное из h плоскостей,в каждой плоскости которого Изображение повернуто относительно предыдущего на угол

ЗбО

oi. . Далее в блоке 2 преобразования в каждой H3hj плоскостей выделяются координаты точек границ изображения, соприкасающиеся с горизонтальными секущими в ней, исходя из логической импликации элементов соседних строк изображения. Затем блок 3 преобразования осуществляет совмещение пространственных координат точек соприкосновения, образуя описание исходного объекта в дискретном множестве (h) касательных к точкам границ изображения.

Образование трехмерного пространства распознаваемого образа производится в блоке 1 стереоскопического формирования изображения, где пространственные координаты исходного объекта, занесенные в блок 3 памяти, преобразуются в соответствующие координаты h; плоскостей в ь постоянном запоминающем устройстве 37

При последовательном опросе через коммутатор 34 блока 33 памяти счетчиками 42 и 43 координат X, Y блока 4 управления опрашиваются также ПЗУ 37, с выхода которых преобразованные координаты через коммутаторы 36 поступают на адресные входы запоминающих устройств 35, на информационные входы которых в этот момент поступают данные с выхода блока 33 памяти а на стробирующие входы - сигнал разрешение записи с выхода дешифратора 46 блока 4 управления.

По заполнению запоминающих уст- ройств 35 на выходе счетчика 43 координат V Б блоке 4 управления ..появляется сигнал переполнения,

устанавливающий триггер 47 в единичное состояние, с его выхода управляющий сигнал с дешифратора 46 снимает сигнал общего разрешения записи информации. В этом случае . дешифратор 46 блока 4 управления разрешает поочередное считывание данных с ЗУ 35, поступающих на вход последовательно с оединенных первого и второго регистров блока 2 преобразования. Разрядность этих регистров равна ч-ислу элементов в строке изображения.

Выход первых К разрядов первого регистра, соответствующих текущему значению строки, поступает на первый вход логической схемы, реализующей функцию логической импликации, на второй вход которой поступает информация с первых к разрядов второго регистра, соответствующих предьщуще- му значению строки.

Таким образом, на вход третьего регистра с выхода логической схемы .поступает информация, содержащая логическую импликацию текущей и пре- дьщущей строки изображения, единица в которой соответствует наличию, касательной линии к границе изображения, наклон которой определяется .номером г опрашиваемого запоминающего устройства 35 блока 1 стереоскопического формирования изоб- . С выхода третьего регистра блока 2 преобразования информация содержащая точки соприкосновения касательных к границе изображения, записывается в .соответствующиен- запоминающие устройства блока 3 идентификации стереопар, причем адрес записи поступает с выхода постоянного запоминаюп1его устройства этого же блока, осуществляющего восстановление пространственных координат границы изображения объекта. Кроме того, с выхода третьего регистра блока 2 преобразования данные после завершения считывания строки . заносятся в регистр 25 блока 5 выделения линий сигналам переполнения счетчика 42 блока 4 управления. Данные с регистра 25, содержащие точки пересечения границы изображения с касательной П;, начинают поочередно опрашиваться через селектор-мультиплексор 26 счетчиком 42 блока 4 управления. С выхода селектора-мультиплексора 26 данные поступают на уО-вход триггера 27. и стробируются. В зависимости от наличия информа- ции триггер 27 находится в состоянии 1 или О и через элементы И 29,30 соответственно разрешает ввод счетчика 31, определяющего количество точек изображения на .касательной i-v , или счетчика 32, определяющего количество точек касательт ной до появления изображения. В конце изображения на данной касательной триггер 27 переходит из состояния 1 в О, по которому формирователь 28 образует синхроимпульс, поступающий в блок 9 принятия решений, производящий .считьшание длины прямолинейного отрезка границы

изображения со счетчика 31 и его местоположения со счетчика 32, По завершении заполнения h запоминающих устройств блока 3 идентификации сигнал переполнения счетчика 45 блока 4 управления взводит триггер 48, который через элемент 2 И-ИЛИ 44, элемент И 40 и элемент ИЛИ 4 Г перекоммутирует последовательность взвода счетчиков - 45 и Д2,43. В данном случае первоначально взводится счетчик 45 опроса номера запоминающих устройств блока 3 идентификации, и затем по его переполнению счетчики 42 и 43 координат. Таким образом, блок 4 управле-.

ния организует последовательный

опрос h запоминающих устройств блока 3 идентификации стереопар, выделяя количество касательных и их наклон в данной точке границы изображения рас-познаваемого образа. Считанные данные с выхода блока 3 поступают на вход блока 6 формирования признаков и блока 7 анализа контуров.

В блоке 6 формирования признаков входные данные поступают на В -вход триггера 18, где они стробируются синхроимпульсом и при наличии информации триггер 18 устанавливается в состояние I. В зависимости от состояния триггера 18 разрешается счет синхроимпульсов счетчиком 20 или счетчиком 22. Таким образом, на счетчи- ке 22 устанавливается количество касательных из множества h в данной , локальной точке границы изображения, а в счетчике 20 - их отсутствие.

При взводе триггера 18 с формирователя 19 снимается стро.бирующий импульс, и на выходе схемы 21 совпадения появляется сигнал, соответствующий наличию в локальной точке границы изображения распознаваемого знака двух касательных, угол векторо нормалей которых составля ет 180 , что соответствует наличию точки перегиба (признак V ) . Наличие нескольких касательных из{к и их ко- личество в счетчике 22 формирует признак /. наличия в локальной точке границы изображения распознаваемого знака угла , образованного двумя прямыми и равного

Р -(,где - показания счетчика 22.

Значение yrrta/i формируется в признак Vj из показания счетчика 22 на дешифраторе 24; а сумматор 23, , определяющий разницу показаний счетчика 45 блока 4 управления и счет чика 20, характеризует угол наклона. вектора нормали к точке перегиба признака, .

В блоке 7 анализа контуров производится определение кривизны локальных участков (признаку,,) по количест ву f касательных из{ь на его границах, (k(I-l) C), где С - константа) для чего через элемент И 11 блока 7 анализа контуров сигнал переполнения счетчика 43 блока 4 управ ления взводит счетчик опроса блока памяти 33, При наличии информации с выхода блока 33 памяти взводится триггер 10, прерывающий работу счетчика 12, и счетчик 15 начинает осу- ществлять подсчет числа касательных на локальном участке изображения, определяемого при сравнении схемой 13 сравнения координат опроса ЗУ блока 3 и счетчика 12,

Дешифрованные признаки У,, с дешифратора 16 поступают на счетчик 17, где они накапливаются. По завершению опроса ЗУ блока 3 идентификации сигнал переполнения счетчика 4 сбрасывает триггер 10, и процесс продолжается аналогично до переполнения счетчика 12, переполнение которого сбрасьшает триггеры 47 и 48 блока 4 управления через формирователь 49 короткого импульса и заносит в блок 9 принятия решений признак V , Од- новременно до этому импульсу .завер

j 5

0 5 .

0 5

0

шается занесение признаков V, ,,.,V изображения, взводится триггер блока 9 принятия решений, который разрешает схеме сравнения сравнивать полученные признаки с эталонными, поступающими с блока 8 хранения эталонов ,

Использование заявляемого устрой- ства позволяет снизить требования к исходному шрифту, а значит и требования при подготовке входной документации, расширить входной алфавит и надежность распознавания.

Формула изобретения

1,Устройство для распознавания образов, содержащее блок стереоско- . пического формирования изображений, первый вход которого является входом устройства, второй вход подключен к первому выходу управления, первый выход - к первому входу блока преобразования, выход которого соединен с первым входом блока идентификации стереопар, второй вход ког торого подключен к второму выходу блока управления, блок принятия решений, первый вход которого соединен с выходом блока хранения эталонов, второй вход - с первым выходом блока анализа контуров, а выход является выходом устройства, о т л и ч- а ю- ш; е е с я тем, что, с целью повышения достоверности распознавания, оно -содержит блок выделения линий и блок формирования признаков, выход кото)эого подключен к третьему входу блока принятия решений, первые входы блока формирования признаков и блока анализа контуров соединены с выходом блока идентификации стереопар, второй вход блока формирования признаков подключен к третьему выходу блока управления, четвертый выход и вход рсоторого соединены соответст-. .венно с вторым входом и вторым выходом блока анализа контуров, тре - тий вход и третий выход которого подключены соответственно к второму выходу и третьему входу блока стереоскопического формирования изображений, первый вход блока выделения линий соединен с выходом блока преобразования, а выход - с четвертым входом блока принятия решений, пя- тьш вход которого подключен к пятому выходу блока управления, шестой выход которого соединен с вторыми входами блока преобразования и блока вьщеления линий,

2. Устройство по -п., отличающееся тем, что блок анализа контуров -содержит триггер, один из входов которого является третьим входом блока, первый и второй элементы И, схему сравнения, дешифратор, первый, второй и третий счетчики, выход последнего является первым выходом блока, вторым выходом которого является инверсный выход триггера и один из выходов первого счетчика . другой выход которого подключен к первому входу схемы сравнения и яв

ляется третьим выходом блока, четвертым входом которого является второй вход схемы сравнения, один из г входов первого элемента И и другой вход триггера соединенный с одним их входов третьего счетчика, другой вход которого подключен к выходу iдешифратора,вход которого соединен

10 с выходом второго -счетчика, вход . которого подключен к выходу второго элемента И, первый вход которого является первым входом блока, а второй вход соединен с выходом схемы

15 сравнения,причем прямой выход триггера подключен к другому входу первого элемента И, выход кЬторого соединен с входом первого счетчика.

. 1

фи8.2

фиг 3

95г/ 4

Ь)

ipt/3. 5

Составитель Т.Ничипорович Редактор М.Циткина Техред Л.Олейник Корректор В.Бутяга

Заказ 3920/53 Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полигра фическое предприятие, г.Ужгород,ул.Проектная, 4

фс/ff 6

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при вводе напечатанных или написанных знаков или фигур. В устройстве задат ча повышения надежности распознавания достигается за счет выделения из множества касательных к границам объектов признаков, связанных с дифференциальными характеристиками внешней границы объекта, а не с место- ,положением их в пространстве, для чего в устройство, содержагцее блоки стереоскопического формирования изображений, минимизации информации, идентификации, анализа контуров, хранения эталонов, сравнения и управления, введены блок синтеза линий, блок формирования признаков и новая совокупность связей. 1 з.п. ф-лы. 6 ил. I (Л кэ 4iai. Од 00 с