УСТРОЙСТВО для ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ОБРАЗОВ Советский патент 1974 года по МПК G06K9/36 

1

Изобретение относится к области распознавания образов, в частности к устройствам для автоматического приведения изображений к эталонному виду.

Известны устройства, содержащие поворотную платформу с расположенными на ней передающей телевизионной камерой с блоком масштабирования и отклоняющими катушками, фотообъективом, светоделительным устройством, фотоприемником, фотоэлектрическим блоком совмещения начала координат с центром тяжести изображения, выходы которого подключены к блоку электропривода поворота платформы, блок поворота растра, соединенный с отклоняющнми катущками, блок сравнения с эталонами, на вход которого проектируется изображение с экрана телевизионной трубки, и устройство управления.

Однако скорость работы таких устройств невысока из-за необходимости выполнения большого количества математических операций.

Целью изобретения является разработка устройства для нормализации изображений в группе метрических преобразований, проводящего меньшее количество более простых математических операций, выполняемых с большей скоростью за счет применения оптического интегрирования и следящих систем.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок извлечения квадратного корня, вход которого соединен с фотоприегаником, а выход - со входом блока масштабирования, логический блок, вход которого соединен с выходом блока вычисления центробежного момента, блок памяти, вход которого подключен к выходу логического блока, а выход - ко входу блока поворота растра.

В устройстве блок вычисления центробежного момента выполнен в виде фотоприемников в каждом из четырех квадрантов поля зрения, свотофильтров, оптически связанных с фотоприе.мниками, причем коэффициенты пропускания светофильтров пропорциональны произведению координат, двух инверторов и

сумматора, два входа которого через инверторы подключены к соответствующим фотоприемникам, а два других входа соединены с другими фотоприемниками непосредственно. Логический блок выполнен в виде схемы выделения модуля, схемы определения градиента, компаратора, вентиля и двух триггеров, причем вход первого триггера соединен через вентиль и схему определения градиента, а вход второго - через компаратор с выходом

схемы выделения модуля, генератора линейно изменяющегося напряжения, двух схем совпадения, первые входы которых соединены с выходом первого триггера, вторые - с выходами «1 и «О второго триггера, третьи - с

выходами генератора линейно изменяющегося напряжения, и инвертора, вход которого подключей к выходу первой схемы совпадения.

Это повышает скорость работы устройства, так как в нем применены фотоэлектрические и функциональные блоки, выполняющие лишь вычисление квадратного корня из величины суммарной энергии изображения и вычисление центробежного момента, а также следящие блоки преобразования координат.

Блок-схема устройства представлена на чертелсе, где обозначено: передающая телевизионная камера / с блоком масштабирования 2 н отклоняющими катушками 3, соединенными с блоком поворота растра 4, с фотообъектизом и светоделительным блоком 5, логический блок 6, фотоприемннк 7, блок извлечения квадратного корня 8, фотоэлектрический блок 9 совмещения начала координат с центром тяжести изображения, иоворотиую илатформу 10, блок электропривода // поворота платформы, приемиую телевизионную трубку 12 с фотообъективом и светоделительным блоком 13, блок вычисления центробежного момента 14, фотоприемннки 15-18, светофнльтр 19, ннверторы 20, 21, сумматор 22, схему выделеиня модуля 23, схему определения градиента 24, вентиль 25, триггеры 26, 27, компаратор 28, схемы совпадения 29, 30, геиератор линейно изменяющегося напряжения 31, инвертор 32, блок памяти 33, блок сравнения с эталонами 34 и блок управлеиня 35.

Фотоприемник 7 вместе с блоком извлечения квадратного корня 8 н блоком масщтабирования 2 передающей камеры 1 обеспечивают такое иреобразованне масщтаба входного изображеиия, после которого его размеры соответствуют едииичиой величиие- Фотоэлектрический блок ,9 и электропривод // осуществляют ориентацию поворотпой платформы 10 таким образом, что начало координат совпадает с центром тяжести изображеиия.

Блок иоворота растра 4 и отклоняющие катущки 3 предиазиачень для вращеиия изображения на экране ириемной те тевизионной трубки вокруг начала координат.

Фотоириемники 15-18 со светофильтром 19, инверторы 20, 21 и сумматор 22 предназначены для определения центробежного момента изображения и представляют собой в целом фотоэлектрический датчик угла поворота изображения отиоснтельно начала коордииат. Центробежный момент нропорционален синусу двойного угла наклона оси инерции изображения. Угол наклона оси инерции равеи нупю лишь в том случае, если центробежный момент равен нулю. Поле зрения каждого фотоприемника 15-18 совнадает с одним из четырех квадрантов. Коэффициент пропускания светофильтра иропорционален абсолютной величине произведеиия координат в каждом квадранте. Инверторы 20 и 21 соответствуют второму и четвертому квадрантам поля зрения и обеспечивают подачу папряжения на сумматор 22 с отрицательным знаком.

Блоки 23-32 предназначены для управления вращением растра. Блоки 23, 24, 26, 29, 30.

и 32 обеспечивают авто.матический выбор такого направления вращения растра, в результате которого величина центробежиого момента стремится к нулю кратчайшим путем.

Это повыщает скорость нормализации изображений. Триггер и компаратор 27, 28 обеспечивают прекращение вращения растра, если величина центробежного момента достигает нулевого значения.

Комнаратор 28 выдает сигнал, если нанряжение с датчика угла новорота (т. е. напряжение на выходе сумматора 22} равно эталонному значенню (в данном случае - нулю). Блок памяти 33 иредназиачеи для заиоминання

уровня линейно нзменяющегося напряжеиня с выхода генератора 31, соответствующего моменту прекращения вращеиия изображения. Блок управления 35 осуществляет временную синхронизацию работы устройства и выдает

четыре команды: команда I служит для включения блока центрирования, комаида II - для осуществлеиня поворота, команда III разрешает сравнение с эталонами в блоке 34, а команда IV служнт для повторного вращеиия

изображения.

Устройство работает следующим образом. Входные (в общем случае полутоновые) изображения отраженной или светящейся яркости, предъявляемые на темном фоне, проектируются одновременно на телевизиоиную камеру /, фотоприемннк 7 и фотоэлектрический блок 9 через объектив и светоделительный блок 6. По комаиде I из блока управления 35 электроиривод 11 перемепишт поворотиую платформу

10 в горизонтальной и вертикальной плоскостях до тех пор, пока центр тяжести изображеиия ие совпадет с иачалом коорднна. Веллчина напряжения иа выходе фотоприемника 7 пропорциональна суммарной энергии изображеиия, которая не зависит от положения изображения в поле зрения (т.е. от смещения и вращення). Значение квадратиого корня из этой величины, нолучающееся на выходе блока 8, равно обратному значению параметра

масштабиого преобразования. В резу.льтате напряжение, поступаюихее из блока 8 в блок масштабирования 9, ириводит лииейные размеры изображения на экране ириемной телевизионной трубки к некоторым эталонным

(единичным).

По окончании цеитрироваиия из блока управления выдается команда на триггер 27. Триггер устанавливается в такое состояние,

при котором на схемы совпадения 29 и 30 поступает с его выхода высокий потенциал, соответствующий наличию сигнала. Линейно изменяющееся напряжение генератора 31 обязательно проходит через схему совпадения 29

или 30, так как их третьи входы подключеиы раздельно к выходам триггера 26 и, следовательно, на каком-то из входов обязательно есть высокий потенциал. Лииейно изменяющееся напряжение проходит через одну из

схем совпадения и с положительным нлн отридательным знаком поступает через блок памяти 3с в блок поворота растра 4. Изображение на экране телевизионной трубки начинает вращаться, а величина напряжения на выходе сумматора 22 либо увеличивается, либо уменьшается. При вращении изображения в сторону yiMeHbUjeHHH по абсолютной величине напряжения, т.е. величине центробежного момента, для приведения к эталонному положению по углу изображения нужно повернуть (в общем случае) на значительно меньщий угол, чем при вращении в сторону увеличения центробежного момента.

После подачи из блока управления 35 команды II на вращение растра на выходе схемы определения градиента 24 появляется либо положительный сигнал, если изображение на экране телевизионной трубки начинает поворачиваться в сторону возрастания центробежного момента, либо отрицательный сигнал (в противном случае). Положительный сигнал на выходе схемы 24, пройдя через вентиль 25, который открыт по второму входу командой И, перебрасывает триггер 26 в противоположное состояние, в результате чего та же схема совпадения (29 или 30, которая была открыта для линейно изменяющегося напряжения, поступающего с генератора 31 в период начального пуска, закрывается, а другая открывается. Знак линейно изменяющегося напряжения, поступающего в блок поворота растра 4, изменяется, следовательно, измеияется и направление вращения изображения. Если на выходе блока градиента появляется отрицательный сигнал, то он не изменяет состояния триггера 26, в результате чего случайио выбранное правильное направление вращения в период начальиого пуска сохраняется.

Изображение вращается до тех пор, пока компаратор 28 не выдаст сигнал, свидетельствующий о том, что значение центробежного момента равно эталонному, например нулевому. При этом триггер 27 перебрасывается в противоположное состояние, и схемы совпадения 29 и 30 закрываются. Блок памяти 33 фиксирует иапряжение, соответствующее моменту прекращеиия поворота изображения.

После приведения к эталонному виду угла поворота изображения из блока управления выдается команда III иа блок сравнения 34, R соответстви с которой нормализованные изображения, проектируемые с экрана телевизионной трубки, сравниваются с эталонными.

По окоичании первой процедуры сравнения с эталонами по сигналу из блока 34 блок управления выдает команду IV иа тригер 27 повторного вращения изображения. Это вызвано тем, что совмещение главных осей эллипса инерции изображения, осуществляемое при первом вращении, ие однозначно. При повторном вращении вентиль 25 закрыт, и поворот изображения происходит до тех пор, пока.значение цеитробежиого момента не будет снова равно иулю. При этом максимальная величина повторного угла поворота не превышает величины прямго угла. По окончании вращения изобра/кение с экрана телевизионной трубки вновь сравнивается с эталонами.

Таким образом, решение о принадлежности входного изображения к некоторому классу принимается в результате сравнения с эталонами нормализованных видов входного изображения, отличающихся поворотом на эталоии1)1е углы.

Предмет изобретения

1.Устройство для преобразоваиия изображений при распознавании образов, содержащее поворотную платформу, иа которой расположены передающая телевизионная камера со светоделительным блоком и объективом, а также фотоприемник и фотоэлектрический

блок, оптически связанные со светоделительным блоком, электроиривод, соединенный с фотоэлектрическим блоком, блок поворота растра, который подключен к передающей телевизионной камере, приемную телевизионную

трубку с фотообъективом и светоделительным блоко.м, которая оптически связана с блоком сравнения и блоком вычислеиия центробежного момента, и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышеиия быстродействия

устройства, в него введены блок извлечения квадратного корня, вход которого соединен с фотоприемииком, а выход - со входом блока масштабирования, логический блок, вход которого соедниен с выходом блока вычисления

центробежного момента, блок памяти, вход которого подключен к выходу логического блока, а выход - ко входу блока поворота растра.

2.Устройство по п. 1, отличающееся , что блок вычисления цеитробежиого момента

выполнен в виде фотоприемников в каждом из четырех квадрантов поля зрения, светофильтров, оптически связанных с фотоприемниками, причем коэффициенты пропускания

светофильтров, пропорциональны произведению координат, двух инверторов и сумматора, два входа которого через иневерторы подключены к соответствующим фотоприемникам, а два других входа соединены с другими фотоириемниками непосредственно.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что логический блок выполиеи в виде схемы выделеиия модуля, схемы определения градиента, компаратора, вентиля и двух триггеров,

причем вход первого триггера соединен через вентиль и схему определения градиента, а вход второго - через компаратор с выходом схемы выделения модуля, генератора линейно изменяющегося напряжения, двух схем совпадения, первые входы которых соедниеиы с выходом первого триггера, вторые - с выходами «1 и «О второго триггера, третьи - с выходами генератора линейно изменяющегося напряжения, и иневертора, вход которого подключей к выходу первой схемы совпадения.