Устройство для распознавания образов Советский патент 1986 года по МПК G06K9/74 

Изобретение относится к автоматике и технической кибернетике, в частности к устройствам распознавания образов.

Целью изобретения является повышение точности устройства для распознавания образов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для распознавания образов; на фиг. 2 - схема блока принятия решений.

Устройство содержит источник 1 света, коллиматор 2, первый рассеиватель 3, первое полупрозрачное зеркало 4, первый объектив 5, эталонный транспарант 6 эталонного изображения, второй рассеиватель 7, второе полупрозрачное зеркало 8, нейтральный светофильтр 9, транспарант 10 распознаваемого образа, второй объектив 11, первый и второй регистраторы 12 и 13, вычитатели 14 корреляционных сигналов, детектор 15 разностного сигнала, сумматор 16 и блок 17 принятия решения.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника 1 света через коллиматор 2 поступает на рассеиватель 3, расположенный в фокальной плоскости объектива 5, создающего параллельный пучок лучей, от каждой точки матового стекла. Вследствие этого эталонный транспарант б освещается диффузным светом. В результате освещенность фокальной плоскости объектива 11 пропорциональна взаимокорреляционной функции эталонного транспаранта 6 и входного транспаранта 10, рассеиватель 7 применяется в случае рассогласования транспарантов по информационной емкости, например, из-за различной разрещающей способности эталонного и входного транспарантов. Введенные в устройства полупрозрачных зеркал 4 и 8 позволяют формировать автокорреляционный сигнал эталонного транспаранта. Часть светового потока, отражаясь от полупрозрачного зеркала 8, снова проходит через транспарант 6, объектив 5 и, отражаясь от полупрозрачного зеркала 4, поступает на регистратор 13. Так как транспарант 6 освещается диффузным светом, то световые лучи, прощедщие через каждую точку транспаранта 6, идут в различных направлениях. После отражения от полупрозрачного зеркала 8 лучи, параллельные оптической оси устройства, попадут в те же точки транспаранта 6, из которых они выщли, и сфокусируются объективом 5 с помощью полупрозрачного зеркала 4 в центре плоскости регистрации регистратора 13. Лучи, которые идут под углом к оптической оси, попадут в другие точки транспаранта 6, сдвинутые относительно исходных точек транспаранта. Величина сдвига гем больще, чем больще угол, под которым идут лучи. Таким образом формируется

сдвиг участка изображения и автокорреляционный пространственный сигнал. Нейтральный светофильтр 9 введен в устройство для компенсации энергетических потерь, связанных с рассеиванием света на полупрозрачном зеркале 4. Коэффициент пропускания светофильтра 9 зависит от физических свойств; элементов устройства и подбирается таким образом, чтобы в случае полного соответствия транспарантов б

и 10 значения корреляционных сигналов, регистрируемых в регистраторах 12 и 13, были одинаковы.

Рассмотрим работу устройства при распознавании заданного количества объек

тов.

В этом случае для каждого эталонного объекта формируется автокорреляционный и взаимокорреляционный сигналы, которые вычитаются друг из друга в вычитателе 14. Разностный сигнал из вычитателя 14 поступает в детектор 15, где формируется сигнал, пропорциональный абсолютной величине разности корреляционных сигналов. Значения разностного сигнала суммируются в сумматоре 16 по всей площади пространственных корреляционных функций для каждого эталонного транспаранта. Блок 17 принятия рещении определяет номер того эталонного транспаранта, для которого суммарный разностный сигнал минимален. Транспарант с этим номером соответствует распознанному объекту. При этом в процессе распознавания более полно, используется информация, заключенная в корреляционной функции, и индивидуальные особенности распознаваемых объектов.

Техническая реализация предлагаемого коррелятора для распознавания образов проста. Регистраторы 12 и 13 могут быть выполнены в двух вариантах: на основе стандартных фотоприемных матриц или на основе сканирующих телевизионных датчиков. В первом случае обработка корреляционных сигналов осуществляется параллельно, при этом сумматор 16 осуществляет усреднение по координатам корреляционного поля. Во втором случае обработка проводится последовательно и усреднение

в сумматоре 16 осуществляется во времени. Вычитатель 14 может быть выполнен по стандартной схеме на определенном усилителе, детектор 15 - на полупроводниковых диодах; сумматор 16 - па полевых транзисторах или интегральных микросхемах.

На фиг. 2 приведена возможная схема блока 17 принятия решения. Он состоит из АЦП 18, селекторов-мультиплексоров 19 и 20, регистров 21 и 22, эле.мента 23 сравнения, элементов 24 и 25 дифференцирования, двоичного счетчика 26, дешифратора 27 и индикатора 28. В процессе распознавания при смене эталонных транспарантов происходит преобразование су.ммарного

сигнала из аналоговой формы в цифровую в блоке 18; сравнеиие текущего значения суммарного сигнала с наименьшим из предыдущих, записанным в регистре 21, происходит в элементе сравнения 23, сигнал на выходе которого появляется в том случае, когда значение текущего суммарного сигнала меньще предыдущего минимального значения из регистра 21. Текущее значение номера эталонного транспаранта находится в счетчике 26. По сигналу с вы- хода элемента 23 происходит запись текущего сигнала в регистр 21 и его номера в регистр 22. Селекторы-мультиплексоры 19 и 20 предназначены для начальной установки регистра 21 и сброса счетчика 26. Номер распознанного образа дешифруется в дешифраторе 2 и отображается на экране индикатора 28.

В случае обнаружения объектов при недостаточности априорной информации в блоке принятия решения должно проводить ся сравнение суммарного разностного сигнала с порогом. При этом в схеме блока 17 принятия решения отключается селектор- мультиплексор 20, в регистр 21 предварительно записывается значение порога, а в элемент сравнения 23 используется инверсный выход, сигнал на котором появляется, когда значение текущего суммарного сигнала больше порогового значения из регистра 21. Таким образом, если обнаруживаемый объект отсутствует во входном тран- спаранте, то на выходе вычитателя и элемента сравнения 23 нулевой сигнал и в регистр 22 не. записывается номер текущего транспаранта. Следовательно, при отсутствии объекта во входном изображении на индикаторе 28 блока принятия решения отображено нулевое значение. При появлении объекта в i-ом транспаранте сигнал на выходе детектора разностного сигнала отличен от нуля и в том случае, если суммарный сигнал больше порогового из регистра 21, на выходе элемента 23 появляется единичный сигнал, по которому записывается в регистр 22 номер i транспаранта, в котором содержится обнаруживаемый объект.

Формула изобретения

1. Устройство для распознавания образов, содержащее расположенные на оптической оси источник света, коллиматор.

0 о

5

5

0

первый рассеиватель, первый объектив, эталонный транспарант эталонного изображения, второй рассеиватель, транспарант распознаваемого образа, второй объектив и первый регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введено первое полупрозрачное зеркало, расположенное под углом к оптической оси между первым рассеивате- лем и первым объективом, второе полупрозрачное зеркало, расположенное на оптической оси между вторым рассеивателем и транспарантом распознаваемого образа, нейтральный светофильтр, расположенный на оптической оси между вторым полупрозрачным зеркалом и транспарантом распознаваемого образа, второй регистратор, оптически связанный с первым полупрозрачным зеркалом, последовательно соединенные вычитатель корреляционных сигналов, детектор разностного сигнала, сумматор и блок принятия решения, входы вычитателя соединены с первым и вторым регистраторами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок принятия решения содержит аналого-цифровой преобразователь, два мультиплексора, два элемента дифференцирования, два регистра, счетчик, дешифратор, элемент сравнения и индикатор, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом первого элемента дифференцирования и является первым входом блока, а вход второго элемента дифференцирования является вторым входом блока, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первым входам элемента сравнения и первого мультиплексора, а выход второго элемента дифференцирования подключен к вторым входам мультиплексоров, причем первый вход второго мультиплексора соединен с выходом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого регистратора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго мультиплексоров, первый вход счетчика подключен к выходу первого элемента дифференцирования, выход второго мультиплексора подключен к второму входу счетчика, выход которого соединен с первым входом второго регистра, первый вход которого соединен с выходом элемента сравнения, а выход подключен через дешифратор к индикатору.

56789

ГО 11

-

Изобретение позволяет решать задачи распознавания и обнаружения объектов на сложном фоне при недостаточности априорной информации об объектах анализа. Устройство содержит оптический коррелятор, в который введены дополнительно два полупрозрачных зеркала и ослабитель, позво- ляюш,ие в реальном масштабе времени формировать автокорреляционную функцию эталонного сигнала; электронное устройство обработки автокорреляционной и взаимокорреляционной функций и решаюшее устройство. Предлагаемое устройство может быть использовано для анализа и распознавания сложных динамических изображений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. to ел О5

Г

м

П

тз

,J

Составитель А. Кашин

Редактор К. ВолощукТехред И. ВересКорректор В. Бутяга

Заказ 4415/49Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, , Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

74

75

1д

77

П

gjue.i

efuS.Z