Устройство для распознавания образов Советский патент 1989 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к технической кибернетике и вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки изображений.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет возможности распознавать число образов, превышающее два.

На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 - временная диаграмма устройства.

Устройство (фиг.1) содержит блок 1 управления, генератор 2 случайных чисел, мультиплексор 3, первый k и второй 5 регистры, первый 6 и второй 7 счетчики, дешифратор 8, первый 9 и второй 10 сумматоры по модулю два, третий 11 и четвертый 12 регистры, первый 13 и второй U компараторы, накапливающий сумматор 15, регистр 16 сдвига, блок 17 памяти, первый l8 и второй 19 элементы И, первый 20 и

второй 21 блоки элементов И, первый 22, второй 23, третий 24, четвертый 25 и пятый 26 элементы ИЛИ, первый . 27, второй 28, третий 29,и четвертый 30 элементы задержки.

Устройство работает следующим образом.

Одновременно с сигналом Пуск на вход устройства подается сигнал Обучение. Сигнал Пуск устанавливает счетчики 6 и 7 и сумматор 15 в нулевое состояние. Сигнал Обучение через второй выход блока управления поступает на управляющий вход мультиплексора 3, обеспечивая связь блока элементов И 20 с выходами генератора 2 случайных чисел.

На четвертом выходе блока управления формируется последовательность импульсов S, которые синхронизированы с моментами подачи компонентов

..., х,х„ изображения х в персл

00

ел

вый регистр , и кодов обобщенной функции принадлежности (x)l этих изображений во второй регистр 5. После каждого импульса в регистре фиксируется изображение обучающей выборки, а в регистре 5 - код обобщенной функции принадлежности этого изображения ,

Число изображений каждого образа в обучающей выборке равно N, а общее мисло изображений обучающей выборки равно mNjj. После каждых тМ импульсов S на шестом выходе блока управления вырабатывается импульс Ф. По мере подачи изображений обучающей выборки в накапливающем сумматоре 15 форк ируется некоторая величина, связанная с весом поизнака q . Содержимое накапливающего сумматора 15 с по

мощью первого 13 и второго И компараторов сравнивается с числами 0,5(mNo - О) и 0,5( + О), набранными в регистрах 11 и 12. Если после предъявления всех изображений обучаЮ щей выборки содержимое сумматора 15 больше или равно 0,5(п1Мц + О) , то срабатывает первый компаратор , если меньше, то срабатывает компара/

Срабатывание одного из компараторов вызывает появление 1 на выходе пятого элемента ИЛИ 2б, что открывает по первому входу второй элемент И 19, который пропускает импульс Ф на вход Запись блока 17. 1 на выходе элемента ИЛИ 2б открывает по первому первый элемент И 18, который пропускает импульс Ф, который, поступив-на вход первого счетчи ка 6, увеличивает его содержимое на 1. Счетчик- 6 считает по модулю М, а импульсы его -переполнения поступают на вход второго счетчика 7, считающего по модулюип. Содержимое перво- го счетчика б представляет младшие разряды, содеригимое второго счетчика 7 - старшие разряды адреса ячейки блока памяти. Та ким образом, после записи в блок- 17 памяти адрес увели- чивается на T i. .

Импульс Ф поступает также на вход генератора случайных чисел 2, вызыва в нем формированное очередного случайного числа TJ. Л роме того, импульс Ф поступает на установочный вход сумматора 15. Вычисленный вес q сравнивается с порогом и, если его модуль превышает порог, то параметр L и

знак веса sign г, j записываются в блок памяти по адресу, младшие разряды которого содержатся в первом счетчике 6, а старшие - во втором счетчике 7. После вычисления веса q накапливающий сумматор 15 устанавливается в нулевое состояние, в генераторе случайных чисел формируется новое случайное число, а первый счетчик 6, если произошла запись, увеличивает свое содержимое на 1.

После записи М пар L, sign q первый счетчик 6 переполняется, импульсы переполнения подсчитываются вторым счетчиком 7, который переполняется после записи m групп по М пар L, sign Яц. Импульс переполнения счетчика 7 поступает на первый вход блока 1 управления, вызывая прекращение выработки импульсов S и Ф и выдачу сигнала Конец.

Начиная с момента выдачи на четвертом выходе блока 1 управления импульса S и до момента переполнения первого счетчика 6, устройство подбирает признаки для элементарной функции принадлежности f(х). Так как до переполнения первого счетчика 6 второй счетчик 7 находится в нулевом состоянии, то у дешифратора 8 возбуждена нулевая шина, т.е. шина, номер которой соответствует номеру обрабатываемой элементарной функции принадлежности . I

Подача каждого изображения обучающей выборки сопровождается подачей кода F(X) обобщенной функции принадлежности во второй параллельный регистр 5. Если изображение принадлежит j-му образу, то код Р(х) содержит в j-й позиции справа О, а во всех остальных 1. Каждая позиция кода г(х)3 есть код f ;(х)3 элементарной функции принадлежности, равный О, если f.(x) +1 , и 1, если fj(x) -1. Поскольку одноименные выходы дешифратора В и второго регистра 5 подключены к входам отдельных элементов второго блока элементов И 21, выходы которого связаны с входами второго элемента ИЛИ 23, то на выходе элемента 23 имеется код ), соответствующий значению д(х) +1 лишь при предъявлении изображений образа О, при предъявлении изображений остальных образов на выходе элемента 23 имеется 1, что соответствует значению fо(х) -1. Код foCx) по51

дается на первый вход второго сумматора 10 по модулю два.

Итак, на первый вход сумматора 10 подается fo(x)J, т.е. код элементарной функции принадлежности ), на второй вход подается сумма5.1;Х|, т.е. кол признака ef(L,x), на выходе сумматора 10 формируется сумма fo ( X ;, которая в соответ- ствии с таблицей может быть названа кодом произведения А f (x)Cfi(I,,x) ,

т.е. А fo(x)®2l;x; .

Коды произведения А, -вычисленные по каждому изображению обучающей выборки,поступают на вход сумматора 15, на разрешающий вход которого поступает импульс S. По мере предъявления изображений обучающей выборки в сум- маторе 15 накапливается сумма 2IA, равная числу изображений, для которых произведение А отрицательно. Поскольку общее число изображений обучающей выборки равно mNj,, а число изображе- НИИ, для которых А отрицательно, рав- но21А, то число изображений, для которых fo (х)ц(1,,х) положительно, равно mNg -51Л. Вес q представляет .разность между количеством изображений, для которых А положительно, и количеством изображений, для которых А отрицательно:

q тМо - , откуда

f(x)q)(L,x) 0,5(тПо- qO- (1

Пусть Г1 j 0. Тогда q q | | и, если j ь о, то

(x)Lf(L,x) 0,5(mNo - Q) . (2)

Пусть q 0. Тогда q если (q, I Ь; Q, то

2:Lfo()q (i ,x),5(mNo + o). (3)

Таким образом, если выполнено одно из условий (2), (3), то модуль веса больше или равен порогу О и, еле- довательно, признак ), т.е. его параметр L и знак веса sign q, должны быть зафиксированы в памяти, иcлa 0,5(mNo - Q) и 0,5(mNo + Q) набраны в регистрах 11 и 12 соответственно и подаются на первые входы компараторов 13 и И, на вторые входы которых подается сумма 2 fj., (х)ц)(1,,х). Первый компаратор 13 срабатывает при выполнении условия (2), а второй компара- тор срабатывает при выплнении условия (3). Срабатывание любого из ком-| параторов приводит к записи выходного сигнала второго компаратора , рав15

него О, если q О и 1, если q 0. Таким образом, в блок 17 записывается знак веса q,, т.е. signq. Кроме того, в блок 17 записывается и параметр L, снимаемый с второй группы выходов генератора 2 случайных чисел.

Если ни одно из условий (2), (З) не выполнено, то запись не осущест-- вляется и признак в число М отобранных признаков не попадает.

Если один из компараторов сработал, то первый счетчик (2) увеличит свое содержимое на 1. Кроме того, в любом случае при наличии записи или в отсутствии записи, импульс Ф, задержанный элементом 28 задержки и прошедший через, четвертый элемент ИЛИ 25, установит накапливающий сумматор 15 в нулевое состояние.

Далее вновь предъявляются все nif изображений обучающей выборки и описанная процедура повторяется.

При повторении подобных процедур в блоке 17 фиксируются признаки C| (L,x). После фиксации М признаков первый счетчик 6 переполняется и импульс его переполнения поступает во второй счетчик 7. Последний перейдя В единичное состояние, вызывает возбуждение первой выходной шины дешифратора 8. Начиная с этого момента, обрабатывается элементарная функция принадлежности f (х), ....

В режиме распознавания устройство работает следующим образом.

Предварительно в четвертом регистре 12 набирается число 0,5М. Импульс Пуск обеспечивает прием в регистр компонентов распознаваемого изображения X | , ..., X,Хр , а во второй регистр 5 кода рСх) 00...00. По сигналу Распознавание обеспечивается связь входов первого блока элементов И 20 с выходом блока 17 памяти. На пятом выходе блока управления - последовательность импульсов Т, которые вызывают чтение из блока 17. Считанная информация - параметр L и знак веса sign q хранится на выходе лока 17 до поступления очередного мпульса Т и поступает на вторую групу входов мультиплексора 3 и на треий вход второго сумматора 10. На пером выходе сумматора 9 формируется yMMa2l;Xj 1,,, x.,Q, ...,©1,х, ® 1дХд, а на в1)1ходе сумматора 10 1, X , ® sign q, которая равна О

если величины I. sign q, одновременно равны О или 1, и 1, если одна из этих величин равна О, а другая 1 .

Таким образом, на выходе сумматор, ра 10 образуется код (sign q)(L,x) равный 1, если произведение (sign q)4(L,x) отрицательно, и О, если это произведение положительное. По мере выдачи импульсов Т в накапливающий сумматор в нем формируется сумма (sign qL,)(L,x)). Импульсы Т подсчитываются первым счетчиком 6. Очередные М импульсов Т приводят к накоплению в сумматоре суммы 2 signji,)/(L,x) по М признакам очередного образа. Если эта сумма положительна, то сумма 2I((sign q)Lp(L,x L m/2 и на выходе второго компара- тора И присутствует. О, если эта сумма отрицательна, то сумма Sl-(sign qL)4(L,x 0,5М и на выходе имеется 1. После М импульсов Т первый счетчик 6 переполняется и им- пульс переполнения поступает на разрешающий вход регистра 1б, на информационный вход которого с выхода подается код f 1(х). Этот код фиксируется в левом разряде блока 1б.

После m серий по М импульсов Т в регистре 1б формируется код гСхЛ обобщенной функции принадлежности, представляющий результат распознавания. Импульс переполнения второго счетчика 7 поступает на первый вход блока управления, вызывая сигнал Конец.

Формула изобретения

Устройство для распознавания образов, содержащее первый и второй регистры, генератор случайных чисел, накапливающий сумматор, первый сумматор по модулю два, первый блок эле- ментов И, выход первого регистра соединен с первыми входами элементов И первой группы, выходы которых соединены с входами первого сумматора по модулю два,отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет возможности распознавать число образов, превышающее два, оно содержит первый и второй счетчики, дешифратор, сдвиго- вый регистр, блок памяти, первый и второй компараторы, четыре элемента задержки, второй блок элементов И, пять элементов , два элемента И,

0

5

,5 „

0

45Q мультиплексор, второй сумматор по модулю два, блок управления, трепий и четвертый регистры, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены с выходом накапливающего сумматора, информационный вход которого соединен с выходом второго сумматора по модулю два, входы которого соединены с выходами второго элемента ИЛИ, первого сумматора по модулю два и с первым выходом блока памяти, второй выход которого соеди-, нен с первым информационным входом мультиплексора, второй информационный вход которого соединен с выходом генератора случайных чисел, выход мультиплексора соединен с вторыми входами элементов И первой группы, информационный вход первого регистра является информационным входом устройства, информационный вход второго регистра является управляющим входом устройства, управляющие входы первого и второго регистров и первый вход третьего элемента ИЛИ соединены с четвертым выходом блока управления, первый выход которого соединен с установочным входом первого счетчика и с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй и третий выходы блока управления соединены с первым и вторым управляющими входами мультиплексора, пятый выход блока управления соединен с входом первого элемента задержки, с вторым входом третьего элемента ИЛИ и с входом Чтение блока памяти, шестой выход блока управления соединен с первым входом второго элемента И, и с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом генератора случайных чисел, с первым входом первого элемента И и с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента задержки соединен с первым управляющим входом сдвигового регистра и с третьим входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым управляющим входом накапливающего сумматора, второй управляющий вход которого соединен с выходом четвертого элемента задержки, вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, выход первого компаратора соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, выход второго компаратора соединен с информационным входом второго

1

сдвигового регистра, с первым информационным входом блока памяти и с вторым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, а выход соединен со счетным входом первого счетчика, выход переполнения которого соединен со счетным входом второго счетчика, с входом третьего элемента задержки и с вторым управляющим входом сдвигового регистра, выход которого является первым выходом устройства, выход второго элемента И соединен с входом Запись блока памяти, адресный вход которого

15

10

соединен с выходами первого и второго счетчиков, вход дешифратора соединен с выходом второго счетчика, а выход соединен с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с выходом второго регистра, а выходы соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход генератора случайных чисел соединен с вторым информационным входом блока памяти, выход переполнения второго счетчика соединен с входом Стоп блока управления, вход Пуск которого является входом Пуск устройства, входы Обучение и Распознавание блока управления являются входами Обучение и Распознавание устройства, седьмой выход блока управления является вторым выходом устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике и кибернетике и может быть использовано в системах обработки изображений. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет возможности распознавать число образов, превышающее два. В устройство введены два счетчика, дешифратор, сдвиговый регистр, блок памяти, два компаратора, четыре элемента задержки, второй блок элементов И, пять элементов ИЛИ, два элемента И, мультиплексор, второй сумматор по модулю два, блок управления, третий и четвертый регистры. 2 ил., 1 табл.

I Ч Ч № гг

ffWL

/ fjy/ti. TO.ri