Устройство для распознавания изображений Советский патент 1991 года по МПК G06K9/62 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для распознавания образцов, может быть использовано для обнаружения аномальных областей различного рода на статистически однородных изображений и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. № 1091195.

Цель изобретения - повышение точности устройства

На чертеже представлена блок-сх«ма устройства.

Устройство содержит блок 1 сканирования, аналого-цифровой преобразователь 2 (АЦП), первый 3, второй 4, третий 5, четвертый 6, пятый 7 и шестой 8 блоки памяти, первый 9 и второй 10 коммутаторы, формирователь 11 опорных сигналов, распределитель 12 импульсов, первый сумматор 13, генератор 14 импульсов, первый 15 и второй 16 пороговые элементы, элемент И 17. блок 18 индикации, генератор 19 случайных чисел, регистры 20 и 21. компараторы 22 и 23 и второй сумматор 24.

Исходное статистически однородное изображение, на котрром необходимо обнаружить аномальные области, подвергается фотоэлектронному преобразованию в блоке 1 сканирования. Аналоговый сигнал с выхода блока сканирования поступает на АЦП 2 и в виде совокупности цифровых отсчетов запоминается в первом блоке 3 памяти. Одновременно с запоминанием последовательных отсчетов сигнала, выдаваемых АЦП, эти отсчеты поступают на регистры, которые в устройстве выполнены как регистры памяти.

Первым сигналом с второго выхода распределителя импульсов в начале аналого- цифрового преобразования все разряды

О

Ј

д 00 {ь

ю

регистра 20 устанавливаются в единичное остояние. Дальнейшие сигналы, поступаюие на регистр с второго выхода распредеителя импульсов на данном этапе налого-цифрового преобразования, не казывают влияния на работу регистра 20, который совместно с компаратором 22 выполняет функцию выделения минимального начащего отсчета в общей последовательности отсчетов, формируемой аналого-цифровым преобразователем.

Это происходит следующим образом.

Отсчет сигнала с выхода АЦП 2 поступат на один из входов компаратора 22, а на второй его оход поступает значение сигнала с регистра 20. В компараторе 22 происходит вычитание значения отсчета с АЦП из значения отсчета с регистра 20. Если значение отсчета, снимаемого с АЦП, меньше, результат вычитания - положительный, что вызывает появление на выходе компаратора 22 импульса, являющегося управляющим для регистра 20 и вызывающего запись текущего отсчета, поступающего с АЦП 2 в регистр 20. Таким образом, дальнейшие отсчеты АЦП 2 сравниваются с содержимым регистра 20 и записываются в него по мере того, как текущий отсчет определен компаратором 22 меньшим по сравнению с содержимым регистра 20. После окончания аналого-цифрового преобразования в регистре 20 записан отсчет с минимальным значением.

Аналогичным образом регистр 21 в совокупности с компаратором 23 определяют значение максимального отсчета в общей последовательности отсчетов, формируемых АЦП 2. Отличие при формировании максимального отсчета заключаются в следующем: первым сигналом с второго выхода распределителя 12 импульсов все разряды регистра 21 устанавливаются в нулевое состояние (имитируя исходный минимальный

отсчет); в компараторе 23 осуществляется вычитание содержимого регистра 21 из значения текущего отсчета, поступающего с АЦП 2.

Компаратор 23 выдает сигнал на управление записью регистр 21 при положительной разности отсчетов на его входах.

После окончания аналого-цифрового преобразования в регистре 21 оказывается записанным, таким образом, максимальный отсчет из совокупности отсчетов, выданный АЦП 2.

Значения минимального и максимального отсчетов с выходов регистров 20 и 21 поступают на сумматор 24, где происходит вычисление разности этих значений. Разность в виде многоразрядного двоичного

числа снимается с выхода сумматора 24 в течение всего процесса распознавания, т.е. неизменна при последующих первом и втором этапах распознавания. Указанная разность поступает на управляющие входы первого 15 и второго 16 пороговых элементов и устанавливает значения их порогов, обеспечивая повышение надежности распознавания. Очевидно, что чем меньше

0 контрастность изображения (она пропорциональна значению разности, снимаемому с выхода второго сумматора), тем меньше должны быть пороги пороговых элементов. Дальнейшая работа устройства осуществ5 ляется аналогично работе известного устройства и происходит в два последовательных этапа.

На первом этапе формируется базовая выборка отсчетов яркости изображения.

0 При этом под управлением сигналов с генератора 14 импульсов распределитель 12 импульсов переводит коммутатор 9 в состояние, при котором выход блока 3 памяти подключается к входу блока 4 памяти, а

5 коммутатор 10 переводится в состояние, при котором выход блока 6 памяти подключается к входу блока 3 памяти. Запускается генератор случайных чисел. Случайные числа с его выхода используются для формиро0 вания адресов отсчетов яркости изображения (случайным образом). Эти адреса хранятся в блоке б памяти и в соответствии с входными случайными числами выдаются на вход блока 3 памяти. После

5 окончания первого этапа работы в блоке 4 памяти оказывается записанной случайная выборка значений отсчетов яркостей изображения, являющаяся опорной и используемая на втором этапе собственно

0 распознавания.

На втором этапе осуществляется распознавание аномальных областей путем сравнения отсчетов яркостей опорной выборки с отсчетами яркостей анализируемых

5 фрагментов.

Для реализации этого этапа коммутатор 9 переводится в состояние, при котором выход блока 3 памяти подключен к входу блока 5 памяти, коммутатор 10 переводится в со0 стояние, при котором выход блока 8 памяти подключен к входу блока 3 памяти. В блоке 7 памяти хранятся номера фрагментов исходного изображения, подвергаемых распознаванию. В блоке 8 памяти хранятся

5 адреса отсчетов яркостей каждого из указанных фрагментов.

По сигналу с генератора 14 импульсов распределитель 12 импульсов генерирует импульс в блок 7 памяти, по которому на его выходе формируется сигнал, соответствующий номеру фрагмента, подвергающегося распознаванию на данном этапе. Данный сигнал подается на вход блока 8 памяти, с выхода которого на вход блока 3 памяти выдаются адреса отсчетов яркостей анализируемого фрагмента. В результате считывания яркостей из блока 3 памяти в блоке 5 памяти оказывается записанной выборка отсчетов яркостей подвергаемого распознаванию фрагмента изображения. Опорная выборка отсчетов яркостей с выхода блока 4 памяти и анализируемая выборка с выхода блока 5 памяти поступают на входы формирователя 11 опорных сигналов ранжирования, который производит формирование последовательности цифровых отсчетов, значения которых соответствуют рангу элементов анализируемой выборки в вариационном ряду, составленном из совокупности отсчетов опорной и анализируемой выборок.

Сформированная таким образом ранговая последовательность суммируется в сумматоре 13 и значение суммы выдается на входы пороговых элементов 15 и 16, имеющих разные пороги срабатывания, интервал между которыми определяет область, при попадании в которую значения выходной суммы первого сумматора 13, принимается решение об отсутствии аномального объекта (области) в анализируемом фрагменте изображения. Если же значение суммы не попадает а указанную область, принимается решение об обнаружении аномальной области. Пороги пороговых элементов устанавливаются g соответствии с определенным в сумматоре 24 значением контрастности и индивидуальны для каждого исходного изображения, преобразованного в совокупность цифровых отсчетов, записанных в блоке 3 памяти на предварительном этапе.

Состояние пороговых элементов 15 и 16 дешифрируется элементом И 17, выходной сигнал которого обеспечивает отображение результатов распознавание в блоке 18 индикации.

Таким образом, предлагаемое, устройство позволяет реализовать адаптацию устройства к контрастности исходного изображения. Если в известном устройстве

увеличение (уменьшение контрастности относительно некоторого оптимального значения вызывает увеличение) уменьшение суммы ранговой последовательности, снимаемой с выхода первого сумматора 13, а

это может вызвать переход значения суммы (при неизменных порогах элементов 15 и 16) через значение одного из порогов либо внутрь, либо вовне области, задаваемой ими, и соответствен но отсутствие распознавание имеющейся аномальной области (или ее ложное распознавание), то адаптация порогов пороговых элементов к контрастности исходного изображения позволяет пропорционально сумме, т.е. ее изменению в зависимости от контрастности изображения, изменять и пороги элементов 15 и 16 и таким образом корректировать область распознавания аномальных объектов пропорционально изменению указанной суммы, как

следствию влияния переменной контрастности изображения.

Формула изобретения Устройство для распознавания изображений поавт.св. № 1091195,отличающеес я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены второй сумматор, выход которого соединен с другими входами первого и второго пороговых элементов, регистры, информационные входы которых

подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, установочные входы соединены с вторым выходом распределителя импульсов, а выходы подключены к информационным входам второго сумматора, и

компараторы, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих регистров и аналого-цифрового преобразователя, а входы подключены к синхронизирующим входам соответствующих регистров.

Изобретение относится к автоматике и измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для обнаружения аноматьных областей различного рода на статистически однородных изображениях. Целью изобретения является повышение точности устройства путем адаптации к контрастности изображения. Для этого в устройство введены регистры, компараторы и второй сумматор. При этом выход аналого- цифрового преобразователя подключен к первым входам компараторов и через первый и второй регистры - к вторым входам компараторов соответственно. Выходы компараторов соединены с вторыми входами регистров соответственно. Выходы регистров соединены с входами второго сумматора, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго пороговых элементов. Второй выход распределителя импульсов соединен с установочными входами регистров. 1 ил.