УСТРОЙСТВО для ОПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ Советский патент 1971 года по МПК G06K9/80 

Изобретение относится1К читающим автоматаам.

Известны системы читающих автоматов, которые построены лрвИМуществе)ННо в виде комбинации трех блоков: считывающего (выделяющего изображение) блока, фотонриемного блока, преобразующего изображен ие шутем его развертюи в совокуиность элактр} ческих ИлшульсоБ, и блока анализа, т. е. вычислительной маш.ииы, ироиз1водящей логические операции их сапоставледаия с за1ПисаНньгми в памяти элементами разложения эталонных образов и выносящей решение о |Нринадлежиост1И изображевия к одному из эталонных образов. Достоинством таких систем является то, что в качестве фотоприемника можНО использовать любую передающую телавизио1Н1Иую трубку или Линейку фотодиодов. Необходимость разложения изображения :В сигналы, которые проходят сложную обработку кодирования, логическую обработку и т. д., создает большие помехи в опознании и требует применешия слож-ного вьгчислительного блока.

Известны системы, работающие без разложения изображения на элементы. В одном из та,ки.х автоматов, работающих «а принципе сопоставления изображения с эталонным образом, опознаваемое изображение (например, цифра или зна1к алфавита) посредством

ряда ооъвктивов проектируется на прозрачные маски - эталоны образов, за которыми помещены фотоэлектронные улгножнтели (ФЭУ). Каждому изображению соответствует один объектив и одна маска-эталон (в качестве которой служит негатив). Кроме того, имеется еще одна маска, необходимая для осуществления процедуры нейтрализации. То;к ФЭУ, помешенного за этой

маской, вычитается с требуемым весом из тока каждого из остальных ФЭУ. Нейтрализация исключает влияние яркости изображения на результаты его опознания. Для получения адина.ковых сигналов с

выходов ФЭУ 1при совпадении изображений с эталона.ми регулируются коэффИциенты усиления ФЭУ. с 1выходов всех ФЭУ, т. е. с фотоэлектрического узла, подаются на вычислительный блок, основНЫМ узлом Которого является указатель положения максим);ма. Этот указатель вырабатывает код эталона (номер эталона в двоичном коде), в канале которого ПОЯ1ВИЛСЯ наибольший так. Этот код является ответом 01поз.на«ия. Для того, чтобы

изображение В|Сегда находилось вблиз.и точки пересечения оптических осей объективов и для устранения необходилшсти механического перемещения каждого считываемого знака, в у1казан1ной точке по.мещают цент|р выходэлекчрочрно-оптического 1П:реооразО:вателя типа ПИМ-3. Поср-едспвом системы отклоняющ:их пла1стин элект|роиное нзображ&ние (проектируемого на фотокатод ПИМа текста) -сдвигают так, что в центре экрана послед0 вательно поя вляются разлютшьге знаки. Фотоэлектричеокий узел читающего автомата, содержащий в себе объектив, ПИМ-З, объективы эталонов, эталоны .и их ФЭУ, так же «aiK и автомат в целом имеет ряд недостатков. К Ним относится, во-:первых, то обстоятельство, что ЧИСло эталанщы.х образов праастичеоки равио числу объективов и фотоэлектронных ум1Н10ЖИтелей. Это резко увеличивает сложность «о;нCTip.-KHiHH автомата с увеличением числа эталонотз и, таким образом, огран;ичивает ч«сло последних. Во- вторых, а.вто-мат не позволяет опознать изображение, |ИО(верНутое относительно его эталонного об|раза .или отличающееся отнего масштабом.

Все это значттельно ограничивает .класс О1ноз;иа1ваемых изображений.

Целью изобретения является 1создание устройства (читающего автомата, использующего Пр тнции непосредствениого сравнения изображеНия с эталонным 0;б|разом), позволяющего значительно увеличить количество эталонных образов « опознать изображение, не только соответствующее эталон1нол1у 06ipaзу, но |И отличающееся от него формой (масштаб, :растяжение Или сжатие вдо.ть одиой из осей координат) и расноложением.

Другой целью изобретення является создание устройства для опознания изоб ражений, в котором процесс изменения фор.мы и paicnoложвния исходного изображения для его сравнения с соответствующим эталонным образом автоматизирован.

У|ка1занные цели достигаются тем, что в устройство донолнительно введены блок гео Гет|рического преобразоваиня изображения, регнающий блок и оптимизатор, причем вход блока геометрического преобразования изображения подключен к выходу электроиио-оптического преобразователя, а выход - ко входу блока электро1ниых ум-ножителей, к выходу которого последователыно подключены блок эталонов и блок выделения экстремума. Входы решающего блока соединены с выходами блока эталонов и с из выходов блока выделения экстрему-ма, а его выход - со входом оптимизатора, выход которого подключен « управляющему входу блока геОМетричеокого преобразования изображения.

Кро-ме тОГО, устройство отличается тем, что часть его, состоящая из элоктроино-оптического преобразователя, блока электронных умпожителей, блока эталонов и блока геометрического преобразования изображения, выполнена в виде одной фотоэлектронной трубки. Взаимно перпендикулярные иа-глиндричеокие электронные линзы и магнитные катунлкИ, осуществляющие гео,мет1рическое 1преоб разоеаиие изображения, раоположеиы снарулч:и колбы фотоэлектронной трубки между фотокатодом и электроННыми л множителя.ми, коллекторы которых, относящиеся к одному эталону, объединеиы вместе и выведаны наружу колбы.

На фиг. изображена блок-схема устройства; на фи1г. 2 - один из возможных ва рнаитов реализации устройства в виде совокупности специального типа мпогоканального фотоэлектронного умножителя и системы ситимального автоматического управления работой умножителя; на фиг. 3 - вид умножителя со стороны заднего торца.

Предлагаемое устройство содержит элfc ктроыно-ацтический преобразователь 1, преобразующий световое изображение в электронное, блок 2 эталонов, блок 3 элоктрсн.ных умножителей, блок 4 выделения экстремума, указывающий Ту выходную цепь, в которой течет макоималвный так, блок 5 индикации (или регистрации), блок 6 гоометрнческо го nipeodразования электронного изображения, решающий блок 7, определяющий отношение максимального выходного тока к сум.ме то.ков в остальных цепях, автоматический оптимизатор 8, ладающий на фотакатод световой ноток (изображение) 9, колбу 10 прибора, фотокатод //, фокусирующий электрод 12, конический аноа 13, состоя щую из Tipex диафрагм цилиндрическую электроииую линзу 14, цилиндрИчеокую линзу 15, иовернутую тюд нрямым углом к лиизе 14, фокусирующие электроды 16 и 17, магнитную линзу 18, отклоняющую катушку 19, пленочный втори41ноэлектронный эмиттер, работаюший на ирострел (пленку) 20, блок 2-1 каналов электро нного умиоже1НИ1Я, коллекторы 22 каналов и автоматргческий оитимизатор 23.

Устройство работает следующим образом.

Неизвестное световое изображеине проектируется на фотокатод в.ходной .камеры электронно-оптического преобразователя / и преоб|разуется там в электронное изображение. Ноередством совокупности электроиио-оитических систем (электронных линз и систем отклонения л вращения) электронное изображеиие .может быть измене1но ио форме и положению. После уеиления этого изображения блоком 3 с отдельными коллечтораМИ каналов оно ироектируется на блок 2 эталонов. Последний выполнен в виде электрических цепей, соединяющих коллекторы в группы Каждая пень имеет очертание эталонного образа. Все остальные коллекторы так же электрически соединены между собой. Опознание - поиск цепи, сигнал которой значительно нревосходит суМ:Му силиалов остальных ценей.

Входная камера ФЭУ (см. фиг. 2) аодобна камере электро-нно-оптического преобразователя типа ПИМ. В этой камере совмещены преобразователь / и блок 6. Блок геометрического нреобразования изображения вынолнен в виде двух скрещенных цилинД|рических электронных линз и одеваемой сиаружи на камеру магнитной катушки. Блок электронных умнОЖителей имеет отдельные коллекторы на выходе кажаого канала. Блок эталонов выполнен в виде электрического соединения в группы коллекторов электроиных умножителей.

Поле в простраагстве фотокатад - коническ-ий анод 13 создает электронное изображение в плоскости пленки 20. Масштаб этого изображения может быть значительно изменен путем изманения напряжений между анодом 13 -и пленкой 20 и изменения нотенциала эле.ктрода 12. Масштаб .изображения может быть изменен также вдоль одной из осей коорлинат посредством цилиндрических линз 14 или 15. Эти линзы могут быть и не одиночными. Отклоне ние изображения может быть произведено ;по двум осям координат отхлоияюшими Катушками, одна из которых показана на рисунке.

Враш.бние изображения (вместе с его фокусировкой) осуществляется магнитной линЗОЙ 18.

Донолнительные электростатические линзы, создаваемые ,парам:и электродов, служат для компенсации фо усируюшего действия других ЛИНЗ, которые могут сместить нлоскость электро1Н|Пого изображения относительно ее норМального толожеппя, совпадающего с пленкой 20. Это смещение «е является критичным при опознании образов.

На фиг. 3 .в виде кружков показаны песоприкасающиеся между собой коллекторы каналов. На «X фоне показаны два воображаемых заданных эталонных образа - буквы «А и «Т. Все Кружки, иересекаемые буквой «А, электрически соединены .между собой. Тоже относится и к коллекторам, расположенным на букве «Т. Коллекторы группы «А имеют (так же, как и коллекторы группы «Т) один электрический вывод через стенку колбы. Таким образом мож:но обьедивнть в соответствии с задапны.ми эталонными образами группы Коллекторов. При этом каждо;му групповому элвкт1р.ическому выводу соответствует свой образ. Таким образом быть использовано большое количество образов с малым числом точек (коллекторов) пересечеиия, так как размеры образов могут быть значительно меньшими, чем диаметр блока каиалов электронного умножеппя. Все не связанные ИИ с каки:М образом коллекторы (СБОбодные коллекторы) электр.ически соединены между собой и имеют общнй вывод из колбы.

Для решения простейщлх задач оиозиания образов устройство может быть выполнено и без входной камеры вообще. В этом случае непосредственно за фото-катадом следует блок каналов электронного умножения. В общем случае работы с описанной фотоэлектронной трубкой может потребоваться весьма большое время для ознаиия образа. Для резкого снижения затрат времени и а.втоматизащш 01иознания трубка соединена с системой оптимального автоматического регулагроваиия.

П р е д м е г изобретения

1.УСтройстзо для опозна.ваиия образов, содержащее блок преобразования оптического изобрал епня в электронное, блок эталонов, блок электронных умножителей, блок выделеиия экстремума и блок иидиканип, от.тчающееся тем, что, с целью расщирения классов опознаваемых объектов, в него дополш тельно введены блок геометрического преобразования изображеиия, решающий блок и оптимизатор, причем вход блока геометрического преобразования изображеиия подключен к выходу электронно-оитического преобразователя, а выход-ко входу блока электроиных умножителей, к выходу которого иоследователыю иодключены блок эталонов и блок выделепня экстремума, входы решающего блока соединены с выходами блока эталонов .и с одним из выходов блока выделения экст1ремума, а его выход - со входом оитимизатора, выход которого подключен к управляющему входу блока геометрического преобразоваиия изображеиия.

2.Устройство но п. 1. от.тчающееся тем, что часть его, состоящая из электронно-оптического иреобразователя, блока электронных умнож.ителей, блока эталонов и блока геометрического преобраз0;ва1иия пзображеашя, выполнена в виде одной фотоэлектронной трубки, причем взаимио-порпе1гдикулярч1ые цилИндрические электронные липзы и магнитные катушки, осуществляющие геометр.ическое иреабразованпе пзображепия, расположены снаружи колбы фотоэлектронной прубки между фотокатодом и электронными умножителями, коллекторы которых, относящнеся к одному эталону, объединены вместе и выведены колбы.

20 21 2г X/

Фиг.З