Устройство формирования признаков при распознавании образов Советский патент 1991 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к автоматике м вычислительной технике, является составной частью устройств распознавания образов я мохсег бчть использовано в системах, обеспечивающих распознавание печатных и рукописных текстов, отдельных объектов или участков местности (звездного неба) по их телевизионным, тепловизиснным, радиолокационным, фотографическим у, т. п. изображениям.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства.

На чертеже подставлена функциональная схема усюсйства.

Устройство содержит объектов 1, имеющий подвижные элементы, испогьзуемыс при его находке на резкость, разделитель 2 лучистого потока на лучистых потока, блок 3 приемников излучения, имеющий в каждом из 2Ki каналов матрицу из Lчувствительных элементов vt конденсатор, а в каждом из 2-{М-1) каналов - функциональные маски, размещаемые в плоскости анализа, блок 4 усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления в 2N каналах и инвертированием сигналов в N каналах, сумматор Б, предназначенный для попарного суммирования сигналов на соответствующих один дпуюму N прямых и N инвертирующих ыходс х Опока усилителей, первый функциональный преобразователь б N разностных сигналов начальных моментов изображения в N-2 разностных сигналов его центральных моментов, второй функциональный преобразователь 7 N-2 разностных сигналов центральных моментов изображения в N -v сигналов его инвариантных признаков, используемых при распознавании, и в N -V сигналов инвариантных признаков используемых при авта- фокусировко

Устройство содержит также блок 8 рас- оеивателей лучистого потока для N каналов, привод 9 нестройки рассеивателей us текущие значения характеристик фонов, шумов, регулярных помех и алфавита подлежащих распознаванию образов, блок 10 последовательною выделения фрагментов в плоскости анализа блока 3, соответствующих проекция.1- распознаваемых объектов, привод 11 диафрагмы объектива 1, диафрагму 12 объектива 1, блок 13 весового суммирования и блок 14 дифференцирования сигналов признаков, инвариантных к преобразованиям проекций распознаваемого объекта в плоскости анализа без изменения масштаба и снимаемых с соответствующих N -v выходов блока 7. а также сигналов компенсации помзх при автофокусировке, снимаемых с выходов блоков 11 и 9, привод 15 подвижных элементов объектива 1, используемых при его наводке на резкость (фокусировке),

Устройство работает следующим образом,

Наведенный на резкость объектив 1 при помощи разделителя 2 лучистого потока строит изображение распознаваемого объакта в N основных и N дополнительных плоскостях анализа, в которых размещены по IM-1 функциональных масок блока 3 приемников излучения. Между выходом N дополнительных каналов разделителя 2 и

соответствующими плоскостями анализа блока 3 приемников излучения размещен N-канальный блок 8 рассеивателей лучистых потоков с изменяемыми при помощи привода 9 настройки характеристиками

рассеивания рассеивателей от плоскостей анализа вдоль оптической оси.

Размещенный на выходе оптической системы многоканальный блок 3 приемников излучения формирует 2N сигналов, пропорцмональных начальным моментам mpq различного порядка (pq 00; 10, 01; 20, 11, 02; ..,}, от функции распределения облученности по прямоугольной области в плоскостях анализа блока 3, которая выписывается

в поле изображения объектива 1, или по задаваемому блоком 10 фрагменту прямоугольной области в плоскостях анализа блока 3. Сигналы на выходе N основных каналов блока 3, пропорциональные моментам резкого изображения, усиливаются в блоке 4 усилителей и попарно суммируются в сумматоре 5 с аналогичными сигналами на выходе N дополнительных каналов блока 3, усиленными с инвертированием (изменением знака на обратный) в блоке 4 и пропорциональными моментам рассеянного изображения.

N разностных сигналов на выходе сумматора 5 через первый функциональный

преобразователь начальных моментов изображения в N-2 сигнала центральных моментов поступают на второй функциональный преобразователь 7 N-2X сигналов центральных моментов в N л сигналов основных инвариантных признаков, используемых при распознавании, и в N -V сигналов дополнительных инвариантных признаков, используемых при автофокусировке. Величины основных инвариантных признаков

не изменяются при преобразованиях изображений распознаваемых объектов (типа замены аргументов функции распределения облученности) в пределах v-параметрической группы линейных (дробно-линейных)

преобразований на плоскости ( v 4, 6, 8 для подобных, аффинных, проективных преобразований соответственно). Допустимые значение числа N (числа каналов у

блоков 2-6, 8, 10) равны где п

- 2, 3, 4, ,.. «о Величины дополнительных инвариантных признаков не изменяются при преобразованиях изображений распознаваемых объектов в пределах v- параметрических подгрупп v -параметрическом группы преобразований, сохраняющих неизменным масштаб изображений распознаваемых объектов (например, ортогональная, эквиаффинная, эквипроективная подгруппы). Величины дополнительных инвариантнь х признаков пропорциональны степени рассогласования плоскостей наибольшей резкости объектива 1 и плоскостей анализа блока 3 приемников излучений, они также косвенно обеспечивают нелинейную (гомоморфную) фильтрацию от помех, комбинируемых с сигналом с помощью операции Свертка и вызванных изменением действующего отверстия диаграммы 12 объектива 1 и степени рассеивания лучистого потока блоком 8. Блок 3 приемников излучения в каждом из 2N каналов содержит матрицу из L чувствительных элементов с общим выходом, суммирующим сигнал по задаваемому блоком 10 текущему множеству из F элементов матрицы, и расположенный перед матрицей чувствительных элементов конденсор, проектирующий входное отверстие объектива 1 на чувствительные элементы, а также в каждом из 2 (N-1) каналов - функциональные маски, расположенные а плоскости анализа, совпадающей с плоскостью наибольшей резкости изображения распознаваемого объекта для сфокусированного объектива 1. Для обеспечения последовательного по времени формирования сигналов инвариантных признаков проекций отдельных объектов в случае наличия на входе устройства сложного изображения (совокупности объектов, знаков), изменения которого выходят за рамки v-параметрической группы дробно-линейных преобразований на плоскости к дополнительному 2N+1-My выходу разделителя 2 лучистого потока присоединен блок 10 последовательного выделения фрагментов в плоскости анализа блока 3, соответствующих проекциям отдельных распознаваемых объектов. Блок 10 имеет L X N выходов, управляющих в каждом из 2N каналов блока 3 последовательным заданием текущего подмножества I в составе матрицы из L чувствительных элементов.

Для ограничения динамического диапазона сигналов в блоках 3-7, 10, 11 и, соответственно, снижения уровня собственных шумов {включая шумы нелинейности бло- ков при больших динамических диапазонах) апертурная диафрагма 12 объектива 1 соединена черес- управляемый привод 11 с выходом канала блока 4 усилителей, соответствующего каналу блока 3 приемников

излучения, в котором отсутствуют функциональные маски и который формирует сигнал, пропорциональный суммарной облученности чувствительных элементов.

Настройка устройства с цепью повышения информативности (дискриминантной эффективности) формируемых признаков в условиях изменения характеристик фонов, шумов, регулярных помех и алфавита подлежащих распознаванию объект ов, т. е

регулировка его сквозной прострзнетвзнно- частотчой передаточной функции, производится блоками 8, 9 и 4, в том числе путем изменения степени нерезкости изображения объекта в дополнительных N каналах

приемника 3 излучения с помощью перемещения вдоль оптической оси и вращения рассеивателей 8 излучения, изменения рассеивающих свойств рассеивзтелей и комбинацией этих способов, э также пуем

регулирования коэффициентов vci ления соответствующих один другому основных и дополнительных инвертируемых каналов блока 4 усилителей.

Для обеспечения возможности авюфокусировки N - v сигналов эквимасштаб- но-инваоиантных признаков с выходов преобразователя 7 через последовательно соединенные блок 13 весового суммирования и блок 14 дифференцирования подэются на вход блока 15 гоивода подвижных элементов объектива 1 используемых при его изсодке на резкость.

Для компенсации влияния на качество автофокусировки не отфильтрсвгнных плоком 7 остаточных сос азчяюи.их помех, вызванных изменением диаметра действующего отверстия апертурной диафрагмы 12 объектива 1 или положения ооганов регулировки привода 9 настройки блока 8 рассеивателей лучистого поток, сигналы с выходов функциональных преобсэзоаате- лей в составе схем формирования сигналов обратной связи привода 11 диафрагмы 12 и привода 9 настройки подаются на инвертирующие входы блока 13 весового суммирования.

Прсдлгггемое устройство по сравнению с. известным обладает возможностью помехоустойчивости и эквимзсштабногинвариантной автофскуеировки, повышающей дискриминантиую эффективность формируемых признаков и снижающей затраты на проектирование и эксплуатацию систем распознавания образов,

Формула изобретений 1. Устройство формирования признаков при распознэвянмм образов, содержащее последовательно расположенные и оптича- ски связанные управляемую диафрагму с приводом диафрагмы, объектив и разделитель лучистого потека, первая группа выходов которого оптически связан я с первой группой оптических входов блока приемки- ков излучения, вторая группа выходов разделителя лучистого потока оптически связана с второй группой оптических входов блока приемников излучения через блок рассеивателей лучистых потоков с прмво- дом настройки рассеивателей, выход разделителя лучистого потока оптически связан с входом блока выделения фрагментов изображения, блок усилителей, сумматор, два функциональных преобразователя, причем вход привода настройки рассеивателей является первым управляющим входом устройства, выходы блока выделения фрагментов изображения подключены к управляющим входам блока приемников мзлу- чения, первая и вторая группы выходов которого соединены соответственно с первой и второй группами информационных входов бпока усилителей, управляющие входы которого являются соответственно вторым и третьим управляющими входами устройства, первая и вторая группы выходов блока усилителей подключены соответственно к первой и второй группам входов сумматора, выходы которого соединены с входами первого функционального преобразователя, выходы первого функционального преобразователя подключены к входам второго функционального преобразователя, первая группа выходов которого является информационными выходами устройства, вторая группа выходов блока усилителей соединена с входами привода диафрагмы, о т- л и чающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости устройства за счет обеспечения эквимасштабно инвариантной автофокусировки объектива, в устройство введены привод подвижных компонентов объектива, блок весового суммирования и блок дифференцирования, вход привода подвижных компонентов объектива подключен к выходу блока дифференцирования, вход которого соединен с выходом блока весового суммирования, группа входов которого подключена к второй группе выходов второго преобразователя,

2. Устройство по п. 1, отличающее- с я тем, что, с целью уменьшения погрешностей автофокусировки, информационные выходы привода диафрагмы и привода настройки рассеивателей соединены соответственно с первым и вторым входами блока весового суммирования.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, является составной частью устройств распознавания образов и может быть использовано в системах, обеспечивающих распознавание печатных м рукописных текстов, отдельных объектов или участков местности (звездного неба) по I их изображениям (телевизионным, тепло- визионным, радиолокационным, фотографическим). Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства. Это достигается благодаря обеспечению возможности автофокусировки объектива 1 на распознаваемый объект, обладающий повышенной помехоустойчивостью, экви- масштабной инвариантностью к преобразованиям объекта, не связанной с изменением его расстояния от объектива и реализуемой более простыми средствами за счет совмещения блоков формирования сигналов уп- равления приводом 15 подвижных элементов объектива и блоков формирования информативных признаков для распознавания. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. тЛ ;8 hO о 00