Устройство для распознавания образов Советский патент 1987 года по МПК G06K9/00 

11282167

Изобретение относится к автоматике вычислительной технике, в частноси к области построения диаголовых

.на ст да вт ле си ря ли но ле по ют зн та по ки ко же .т дв си кл в в х ту з к с в

быть использовано при распознавании случайных сигналов.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет сокращения времени его обучения.

На чертеже изображена схема устройства

Устройство содержит датчик 1 входного сигнала, полосовые фильтры 2, аналоговые коммутаторы 3, интегрирующие усилители 4, пороговые элементы 5, ключи б и 7 разрешения прямого и обратного счета, двоично-десятичные реверсивные счетчики 8, цифроанало- говые преобразователи 9, аналоговые коммутаторы 10, суммирующий усилитель 11, компаратор 12, постоянное запоминающее устройство 13, ключи 14-18,выходную шину 19.

Кроме того, обозначены логические блоки А, блок Б задания режима работы устройства, блок В задания весовых коэффициентов, признак П„ц разрешения начала интервала интегрирования, признак Пц восстановления .исходного состояния интегрирующего усилителя, признак считывания информации из ПЗУ, признак 11„ записи информации в ПЗУ, признак Пр, разрешения прямого счета, признак П разрешения обратного счета, признак П„ режима обучения. Элементы 2-5

объединены в измерительные каналы. I.

Устройство работает следующим об- .разом. .

Распознаваемьй сигнал, например случайная функция времени, поступает с датчика 1 на полосовые фильтры 2. Выходы полосовых фильтров, представляющие различные частотные компоненты входной функции, непрерывно поступают на первые входы коммутаторов 3, на вторые выходы которых поступает сигнал, разрешающий поступление частотных компонентов через коммутаторы 3 на первые входы соответствующих интегрирующих усилителей 4. Длительность сигнала П(,ц 1 равна длительности интервала интегрирования, по окончании которого ( 0) коммутаторы 3 прекращают подачу напря- жения на входы интегрирующих усилителей 4, на выходах последних устанавливается напряжение, пропорцио

ьfO

15

20

25

:

.нальное значению интеграла соответствующей частотной компоненты на данном интервале интегрирования. На вторые входы интегрирующих усилителей по мере надобности поступает сигнал восстановления Па О, разряжающий интегрирующие емкости усилителей 4 и восстанавливающий исходное состояние интегрирующих усилителей. Выходы интегрирующих усилителей подключены к пороговым устройствам . 5, значения порогов которых подбираются приблизительно равным средним значением интегралов частотных составляющих. Таким образом, на выходах пороговых устройств имеем либо высокий (1), либо низкий (0) потенциалы, комбинация которых является отображением входной функции на данном ин- .тервале времени в двоичный код. Эти двоичные коды представляют входные сигналы для классификации на два класса с помощью блоков А. Соответственно значениям выходов пороговых устройств 5, которые поступают на вторые входы коммутаторов 10, на выходы суммирующего усилителя 11 поступают выходные напряжения преобразователей 9 кода в напряжение, входы которых подключены к выходам реверсивных счетчиков 8, на последних установлено значение веса соответствующей частотной компоненты.

Значения весов на реверсивных счетчиках накапливаются в процессе обучения в результате поступления на его второй и третий входы, через ключи 6 - прямого счета и ключи 7 - обратного счета, выходных импульсов ключа 16 разрешения прямого счета и .ключа 17 разрешения обратного счета Изменения коэффициентов веса разрешаются только в случае наличия выходного сигнала 1 пороговых устройств 45 5, который поступает на первые входу ключей прямого счета 6 и обратного счета 7 и выходного сигнала либо ключа 16 разрешения прямого счета, либо ключа 17 разрешения обратного счета, поступаюш 1х на вторые входы ключей 6 прямого счета и ключей 7 обратного счета.

30

35

40

50

Выход суммирующего усилителя пред- ставляет сумцу взвешенных компонент входной функции, которые представлены двоичным кодом. Знак этой суммы говорит о принадлежности данной входной функции положительному или

31

отрицательному классу Следовательно, выход суммирующего усилителя подключен к входу порогового устройства с порогом, равным нулю, выход которого является общим выходом 19 всей системы.

С целью автоматизации подстройки весовых коэффициентов в процессе - обучения сигнал П разрешает поступление выходного сигнала всей системы через логическую схему к вторым входам ключей разрешения прямого и обратного счета. В режиме экзамена сигнал П отсутствует ( 0), что разрывает обратную связь выхода всей системы с устройствами веса - реверсивными счетчиками 8, в результате чего накопление значения весовых коэффициентов сохраняют свои значения до прихода сигнала ilcig(n(,g 1).

В процессе обучения при соответствии входной случайной функции знаку выхода усилителя 11 не производится изменение весовых коэффициентов,значения которых обычно накапливаются в реверсивных счетчиках 8

Если в процессе обучения на дат- чик 1 поступает случайная функция

времени, соответствующая положительному знаку суммарного выходного на- пряжения усилителя 11 или значению 1 выхода 19 всей системы, однако этот выход имеет значение О, то на первый вход ключа 16 разрешения прямого счета поступает сигнал а на второй вход поступает выход логической схемы, тем самым разрешая образование положительного приращения в реверсивных счетчиках 8.

Если в процессе обучения на дат- чик 1 поступает случайная функция времени, соответствующая отрицательному знаку суммарного выходного напряжения усилителя 11 или значению О выхода 19 все системы, однако

этот выход имеет значение 1, то на первый вход ключа 17 разрешения обратного счета поступает сигнал Прд|. 1, а на второй вход поступает выход логической схемы, тем самым

разрешая образование отрицательного приращения в реверсивных счетчиках 8 Таким образом, блок Б обеспечивает автоматическое изменение весовых коэффициентов в процессе обучения и их фик-.ацию в процессе экзамена.

Блок В состоит из постоянного за поминающе го устройства 13, кодовые

1674

шины которого подключены к входам системы ключей 14 считывания и выходам системы ключей 15 записи. Выходы системы ключей 14 считывания кодовыми шинами подключены к первому входу реверсивных счетчиков 8, представляющим собой счетные входы триггров всех разрядов счетчика. На вторые входы системы ключей 14 считывания в процессе считывания поступает сигнал 1. К первым входам системы ключей 15 записи подключены выходы реверсивных счетчиков 8, к вторым входам которых в процессе записи постулает сигнал 1.

,

Таким образом, устройство запоминания выборов оптимальных значений весовых коэффициентов позволяет запомнить наборы весовых коэффициентов, накапливаемые в результате обучения системы для дискриминации одного класса от всех остальцых классов, затем второго класса от всех остальных, третьего класса от остальных и т„До

Для реализации полосового фиЛьтра 2 могут быть использованы операционные усилители к выходам которых иод- ключей Т-образньш РС-фильтр, параметры последнего определяются экспериментально

Коммутаторы 3 и 10 могут быть реализованы интегральными схемами типа прерывателя либо аналоговыми коммутатором, либо аналоговым переключателем. В качестве интегрирующих усилителей 4 можно использовать операционные усилители и ус шители с под- кл очепной интегрирующей емкостью

Пороговые устройства также могут быть реализованы интегральными схемами операционных усилителей, либо усилителей включенных по схеме компараторов напряжений, либо могут быть реализованы непосредственным применением компараторов напряжений.

Ключи прямого 6 и обратного 7 счета, разрешения прямого 16 и обратного 17 счета, ключ 18, ключи считывания 14 и записи 13, реверсивный счетчик 8 и преобр азователи 9 кода в напряжение могут быть реализованы различными интегральными схемами Б качестве постоянного запоминающего устройства можно использовать также интегральные схемы.

Формула изобретения

1. Устройство для распознавания образцов, содержащее компаратор,выход которого является выходом устрой- ства, а вход подключен к выходу суммирующего усилителя, датчик входного сигнала и несколько измерительных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных полосово- го фильтра, вход которого соединен с выходом датчика входного сигнала,аналогового коммутатора и интегрирующего усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродей ствия, оно содержит логические блоки, блок задания режима работы устройства блок задания весовых коэффициентов и пороговые элементы, входы которых подключены к соответствующим выходам интегрирующих усилителей, а выходы соединены с информационными входами логических блоков, информационные выходы которьк подключены к входу суммирующего усилителя, выход компарато- ра соединен с входом блока задания режима работы устройства, выходы которого соединены с первыми и вторыми управляющими входами логических блоков, выход блока задания весовых ко- эффициентов подключен к третьим управляющим входам логических блоков,управляющие выходы которых соединены с

входом блока задания весовых коэффициентов.

2. Устройство по п,1, отличающее с я тем, что каждый логический блок содержит двоично-десятичный реверсивный счетчик, ключ разрешения прямого счета, ключ разрешения обратного счета, цифроаналоговый преобразователь, аналоговый компаратор,причем информационные входы ключей и управляющий вход аналогового компаратора объединены и являются информационными входами логического блока, информационные входы ключей разрешения прямого и обратного счета являются первым и вторым управляющими входами логического блока соответственно,управляющий вход двоично-десятичного реверсивного счетчика является третьим управляющим входом логического блока, выходы ключей разрешения прямого и обратного счета соединены с соответствзтощими информационными входами двоично-десятичного реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя и является управляющим выходом логического блока, выход цифроаналогового преобразователя соединен с информационным входом аналогового компаратора, выход которого является информационным выходом логического блока.

{ Прпс Првс ПбУ

W Пзп

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при распознавании случайных сигналов. Цепь изобретения является повышение быстродействия устройства за счет сокращения .времени его обучения. Это достигается тем, что в устройство введены логические блоки, блоки задания режима работы устройства, блок задания весовых коэффициентов и пороговые элементы.Введение указанных блоков и элементов позволяет настраивать отклик устройства на эталонные сигналы автоматически путем нелинейного преобразования признаков сигналов и их взвешивания. Переход в режим распознавания также осуществляется автоматически. ;1 з.п, ф-лы, 1 ил. i СЛ N5 х о 9д

вниипи

Заказ 7270/50 Тираж 670

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное