ОПТИЧЕСКИЙ АДАПТИВНЫЙ КЛАССИФИКАТОР Советский патент 1972 года по МПК G06K9/58 

Изобретение относится к технической киберлетике и касается устройств для параллельной об|работки1 Оптической информации. Подобный классификатор может найти применение ири распозна-вании изображений типовых объектов на местности, палеонтологических и других объектов, а также при адаптивной фильтращии двумерных сигналов.

Известен оютический адаптивный классификатор с Непосредственным оптическим вводом информации, содержащий объектив переноса оптического изображения, -пространственный блок памяти с управляемым коэффициентом .передачи и фотоприемник.

В известном устройстве пространственный блок памяти выполнен в виде сетки с диэлектрически-м нокрытием, располол енной внутри электронной трубки с накоплением заряда. Классификатор способен «обучиться .различать изображения двух классов. Это достигается за счет последовательно.го показа представителей этих классов и формирования по иЗВестному правилу весовой функции, эквивалентной линейной разделяющей поверхности. При этом весовая функция запоминается и многократно корректируется на элементе памяти. Однако классификатору присущи следующие недостатки:

б)низкая точность определения скалярного произведения и формирования линейной разделяющей поверхности, так как носитель сигнала преобразуется дважды: световой поток превращается фотокатодом в ното-к элекTipoHOB, .который преобразуется люминофором в световой. Траектории электронов в этом случае непряаюлинейны, что также ведет кпоЯвлеиию погрешностей в работе классифи катора;

в)сложность процесса адаптации, поскольку для обеспечения сходимости процесса на вход системы необходимо подавать как изображения классов, так и дополнения к ним;

г) сложность аппаратуры питания и управления трубки, на которой выполнен классификатор.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности и точности. Достигается она

тем, что в предлагаемом классификаторе между объективом и пространственным блоком памяти, выполненным на пластине с фотохромным материалом, установлены раздвоитель оптического изображения и затворы.

Весовая функция формируется одновременно на двух различных участках фотохромного материала, на (Которых воспроизводятся соответственно ее положительные и отрицательные значения. Предъявляемое изображение

ны) участок пластины «Обесцвечивается пропорцноналыю распределению интенсивности света В предъявляемом изображении. Затем на вход устройства подают очередное изображение и сравнивают по мощности два пучка света, прошедших через первый и 1второй участки пластины. По результатам сравнеиия -вычисляют эконозилию для этого изображения и т. д. После предъявления всей обучаюи сй выборки на фотохромном материале формируется .весовая функция в виде двух изображеипй (на первом и втором участках), и устройство может классифицировать изображения на два класса.

На чертеже ио1казана схема (Предлагаемого устройст1ва.

Классификатор содержит источник овета 1 с известной спектральной характеристикой, лентопротяжный механизм 2, ослабляющий фильтр 3, 0|бъектив (переноса изображения 4, раздвоитель изображения 5, затворы 6 и 7, пластину 8 с фотохромным покрытием и устройство 9 сравнения по мощности двух пучкоБ света. Раздвоитель изображеиня 5 состоит, в свою очередь, из светоделительного кубика 10 1 зеркал 11-13, а устройство сравнения ПО .мощности двух пуЧК01В овета - из фотоириемника 14 и измерительного прибора 15. Раздвоитель изображения выполнен таким образом, что опти-ческне пути ABCD и ABEFH одинаковы и равны двойному фокусному расстоянию объектива 4. Плоскость ле1нтопротяжного механизма отстоит от объектива также на двойное фокусное расстояние.

В режиме обучения -классификатор работает следуюЩИА образом. В исходном состоянии через светофильтр 3 проходит лучок света, затворы 6 и 7 закрыты, пластина 8 с фотохромным покрытием предварительно OKpaujeна до насыщеиия под воздействием ультрафиолетового излучения, получаемого от того же псточ1ника / со специалыилм светофильтром. Если на входе классификатора имеется изображение f{x, у), результат сравнения мощностей нучков света b и с равен

(А , г/)ф+(, г/)-ф-(.г, ,

где ф(.х , у) и ф(., у -функции пропускания участков (положительная н отрицательная части весовой функции) на пути прохождения пучков b н с.

Полагаем, что изображения обучающей выборки 1п(х, у) (-классов А и В) зарегистрированы на фотопленке. С помощью лентопротяжного механизма на вход системы подают первое изображение и сравни1вают по мощности пучки, овета b и с, промодулированные этим изображением и функциями пропускания рабочих участков пластичны 8. Для этого затвор 6 открывают, и на фотоприемннк 14 попадает пуЧо-к света Ь. Отсчитывают V по

прибору 15. Затем затвор 6 закрывается, а затвор 7 открывается. На фотоприемник попадает пучок света с и происходит (второй отсчет Uz- После этого затвор 7 закрывается. Разность отсчетов дает величину v Ui-С/2, пропорциональную скалярному п-роизведению предъявленного изображения и формируемой весО|ВОЙ функции. Величину экспозиции вычисляют по формуле

,U, ,

где

/у 1+ 0. если /, (x,y)sA если f,(x,y).B.

Нз пучка а выводят светофильтр 3. На время ЭКСП031ЩИИ / в завцсимости от зна.ка Uf - oj открывается затвор 6 или 7. Происходит коррекция весовой функции. Затвор 6 или 7 закрывается. На этом заканчивается

нервый щаг обучения. В систему вводится второе изображение, и процесс повторяется. Таким образом предъявляется вся обучающая выборка, которая имеется у экспериментатора, и процесс обучення заканчивается.

Описанная нроцедура является по существу процедурой стохастической аппроксимации. В упрощенном варианте она может быть представлена следующим образом:

« i(i-,y) л(г,у) + Тл+1 (/л+1) - - JI Тл ( fn+i (х,у) dxdy -/„XI (х,у},

где фп-ц(х, t/) ц (fn(x, у)-весовая функция

на п+1 и п шагах процедурасоответственно;

УП, п, 2, ... - последовательность коэффициентов, значени

которых выбира ют из условия сходимости процедуры стохастической аппроксимацип;

ИФ(, y)(x, У) dxdy- скалярное произ-ведение функций Ф и .

Приведенная формула дает правило нахождения весовой функции на п+1 шаге, а именно: весовая функция на п-ом шаге (рп(х,у) алгебраически суммируется с взвешенной функцией fn+(x,y}, соответствующей п+1 изображению. Классифика-ция изобрал ений на два класса А л В происходит на основании знака у, который определяется так же, как н при обучении.

Предмет изобретения

тив, пространственный блок памяти и фотоприемник, отличающийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности и точности, в него .введены раздвоитель оптического изображения и затворы, установленные между объективом и пространственным блоком памяти, выполненным на пластине с фотохромным материалом.

„„. LJiZhj I