Нейроноподобная модель для анализа изображения Советский патент 1989 года по МПК G06G7/60 

§

(Л

Изобретение относится к области моделирования нейронных структур, осуществляющих анализ изображений в зрительной системе, и может найти применение при разработке технических систем автоматического анализа изобретений и в системах технического зрения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем выделения движущихся линий заданной толщины, длины и ориентации. Поставленная цель достигается за счет введения в состав известного устройства нейроноподобных элементов 4,6,8 трех типов 4,6,8 и четырех счетчиков 7. Структура модели такова, что она может быть настроена или на режим выделения контура изображения или на режим выделения отрезков. Если ширина анализируемых прямых линий заранее известна, то нейтронноподобная модель позволяет выделять скорость и направление их движения по полю фотоприемных элементов 2 матрицы 1. 1 ил.

Ю

я (sii- ictMX тгхии ичм .и го чрьмпш . Цель и оГ1р( -1чч1ия - расшире1 цс фуикциоиаль- |{ых 1зоям(-1/кпостей путем выделения движущихся лиииГ заданной толщины, дли- -:bi и ориентации. Поставленная цель достигается аа счет введения в сос-- raii и ин-стного устройства нейронопо- доЛных элементов 4, 6, 8 трех типов и четырех счетчиков 7. Структура мо

Изобретение относится к моделированию нейронных структур, осуществляющих анализ изображенш в зрительной системе, и может найти применение при разработке технических систем автоматического анализа изображений и в системах технического зрения ро- бо то в .

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей ну- тем выделения движущихся заданной толщины, и ориентации.

1а чертеже нредставлена функциональная схема модели.

Модель состоит из первой матрицы

1размерностью , фотоприемных эле,- ментов 2, BTopoi i матрицы 3 размерностью nrn, нейроноподобных элементов 4 первого типа, выходы которых являютг г 2

ся выходами 5 , . . . , з модели, нейроноподобных элементов 6 второго типа, счетчиков 7, нейроноподобных элементов 8 третьего типа и выходов модели 9,, 9, 9,. 94 н 10,, 10, 10,, 104. Симантические входы модшш обозначены стрелками. (отоприемные элементы

2iiepBoii матрицы и нейронолодобные элементы 4 второй матрицы связаны между собой, что входы каходого i,j нейроноподобного элемента 4 подключены к выходам i, i; i-1, j; i, j-l; i+1, j; i, j+l фотоприемных элементов 2.

В.качестве фотоприемных элементов 2 могут быть использованы фотодиоды, фототранзисторы и т.п., т.е. элемен- ть, обеспечивающие преобразование воспринимаемых оптических сигналов в электрические.

В качестве элементов всех трех групп неГ1роноподобньгх элементов 4 , 6, 8 используется один тип нейрона, а именно порс говый суммирую1ций нейрон, принципы построения и функционирования которого известны.

дeJH такова, что она может быть настроена на режим выделения контура изображения и.чи на режим выделения отрезков. Р1сли ищрина анализируемых прямых линий заранее известна, то нейроноподобная модель нозволяет выделять скорость и направление их движения по нолю фотоприемных элементов 2 матрИ1Ц51 I. з.н. ф-лы, 1 ил.

Модель работает следующим образом .

Изображение Объекта проецируется на матрицу 1 фотоприемных элементов 2. На выходах тех фотоприемных элементов 2, па которые попадает изображение, появляются единичные сигналы, на выходах остальных элементов 2- нулевые сигналы. Выходные сигналы X ; ; фотоприемных элементов поступают на симаптические входы нейроноподобных элементов 4 первого типа второй матрицы 3. При этом, если на матрицу 1 фотоприемных элементов 2 проецируется неподвижное изображение

ч

плоского объекта, на выходах 5 5 моделей нейрона 4 матрицы 3 формируется контур этого объекта.

, Выделение неподвижных изображений в виде отрезков прямых линий заданной длины и ориентации осуществляется в том случае, когда ориентация этих отрезков строго совпадает с ориентацией центрального с олбца, центральной строки или одной из двух главных диагоналей матрицы 1 фотоприемных элементов 2. Для настройки нейронной модели на выделение данного класса изображений необходимо в каждом нейтроноподобном элементе 4 матрицы 3 положить значение порога 0 О, а значение симаптических весов у, 1, J, Ь 4 Ss О- При проецировании на матрицу 1 фотоприемных элементов 2 отрезка прямой линии, ориентация которой строго совпадает, например, с центральной строкой матрицы 1, происходит возбуждение нейроноподобных элементов 4, соответствующих центральной строке матрицы 3, и, следовательно, возбуждение (если длина отрезка превышает заданное значение порога 0) нейроноподобных элементов 6 второго типа. В

результате на соответств тлцо.м вь1ходе 9 9,, 9 (в данном случае выход 9) }1ейроноподобной модели появляется единичный сигнал, свидетапь- ствуюший о выделении моделью отрезка прямой линии заданной длины и ориентации. Выделение отрезков прямых линий другой длины и ориентации осуществляется аналогичным образом.

Для настройки нейронной модели на выделение движущихся отрезков прямых линий заданной длины, ширины и ориентации необходимо в каждом нейронопо- добном элементе 4 матрицы 3 и в каждом нейроноподобном элементе 6 второго типа задать те же значения симап- тических весов If и порогов 0 , что и в предыдущем случае. Наряду с этим, в каждом нейроноподобном элементе 8 третьего типа значение симаптическог

веса f необходимо положить равным

ил

единице, а значения порогов И в этих

моделях будут определять ту минимальную ширину отрезка прямой линпи, на выделение которой настраивается ней- роноподобная модель. При этом так же как и в предыдущем случае, выделение отрезков прямых линий происходит в случае строгого совпадения их ориентации с ориентацией централей матрицы 1. При проецировании на матрицу 1 движущегося отрезка прямой линии, ориентация которого строго совпадает например, с центральной строкой матрицы 1, на выходах фотоприемньгх элементов 2, образующих центральную строку и накрываемых проецируемым отрезком, появляются единичные ситналы которые поступают на входы соответствующих нейроноподобных элементов 4, образующих центральную строку матрицы 3. Под действием этих сигналов указанные элементы 4 возбуждаются и единичные сигналы возбуждения с их выходов поступают на входы нейроноподобных элементов 6 второго типа. Если длина анализируемого отрезка больше значения порога 0 нейроноподобного элемента 6, то на его выходе появляется единичный сигнал, который поступает на счетный вход счетчика 7. Если проецируемое изображение отрезка прямой продолжает занимать цент11аль- ную строку матри1ц 1 1 , то в следующий такт времени содержимое счетчика 7 увеличивается на единицу. Так продолжается до тех пор, пока движущееся изображение отрезка прямой линии не

7627о

( своОс ди члемент1 iieHTi-anbii. j; ip - ки патрицы 1. В рсзул.тате в ке 7 сформируется число, соотр. нуюшг,: ширине анализируемого отрезка примой линии. Содр-ржи ое с. ио- сгупает на вход нейроноиодобньсх элементов 8 третьего типа, где сравнивается с заданным значением порога.

1Q Если содержимое счетчика превьш1ает значение порога элемента 8, то на его выходе и, следовательно, на выходе 0/ (в данном случае ) появляется единичный сигнал, свидетельствующий о

5 выделении моделью движущегося отрезка прямой линии заданной длины, ширины и ориентации. Выделение движущихся отрезков прямых линий другой ориентации, длины и ширины происхо20 дит аналогичным образом.

Формула изобретения

Нейроноподобная модель для анали5 за изображения, содержащая фотоприемные элементы, выполненные в матричном виде, соединенные с нейроноподоб- ными элементами суммирующего типа выборочным образом, о т л и ч а ю 0 Щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем выделения движущихся линий заданной толщины, длины и ориентации, в него введены нейроноподобные элемен ты трех типов и четыре счетчика, причем фотоприемные элементы и нейроноподобные элементы первого типа образуют соответственно две матрицы размером пхп, где п - количество строк

jO или столбцов в матрице элемента, входы каждого нейроноподобного элемента первого типа подключены соответственно к выходам пяти фотоприемных элементов, выходы нейроноподобных эле5 ментов первого типа, составляющих центральный столбец, центральную строку и две главные диагонали матрицы, являются первыми выходами устройства и одновременно подключены со0 ответственно к входам четырех нейро-. ноподобных элементов второго типа, выходы которых являются -вторыми выходами устройства и одновременно подключены соответственно к входу четыг рех счетчиков, выходы которых соединены с входами соответствующих четырех нейроноподобных элементов третьего типа, выходы которым являются третьими выходами ycTpoiicTBa.