Логическое устройство для систем распознавания объектов по их контурным изображениям Советский патент 1974 года по МПК G06K9/06 

1

Изьестны ло1ические устройства для систем распознавания объектов но их контурным изображениям, использующие вьщеленпе признаков замкнутости-разомкнутости контуров путем привязки этих признакон к заранее фиксированным осям кадра развертки Н1Ш к. линиям развертки с заданным числом пересечений контура изображения объекта, содержащие блок определения числа пересечений линией развертки контура нзображения, регистры, логические схемы и дешифраторы.

Известен также способ распознавания . объектов по их контурным изображениям, ис1юльзую1Ш1н выдвиепие признаков замк- j аутости-разомкнуах сти контура путем|

привязки этих признаков к местам перехода ciiiOK с одним количеством пересечений с контурной линией на стрюки с другим количеством пересечений и путем формировании этих признаков по кодам строк, расположенных между местами переходов.

Иредлатаемое устройство отличает(;я : тем, что содержит схему выделения р за-

поминания последовательности типов строк, вход которой подключен к выходублока ; определения числа пересечений и сигналов типов строк, а выходы - ко входам дешифратора последовательности типов строк, выходы которого соединены с блоком определения признаков замкнутости-, разомкнутости контура и с дешифратором команд, выходы управляющих сигналов которотхэ подключены к логическим схемам управления взаимодействием и работой регистров блока формирования логических сумм и запоминания кодов разделяющих строк, выходы KOTOptjro соединены с блоком определения признаков замкнутости-разомкнутости контура.

Это обеспечивает возможность выделения признаков замкнутости-разомкнутос;ти контура и их последовательности в реальном масщтабе времени независимо от оме. шений изображения в кадре развертки и повышепие достоверности распознавания изображений объектов с; линейными и нелинейными искажениями.

На фиг. 1 и 2 изображена функциональная схема устройства,, поясняющая принцип его работы; на фиг. 3 - пример изображения объекта.

Сканирующее устройство систем распознавания (на чертежах не показано) выдает бинарные коды кадра развертки изображения объекта.

Функциональная схема (фиг. 1 и 2) построена для случая, когда карр развертки изображения объекта состоит из 20 вертикальных строк по 24 элемента в каждой.

Примером изображения объекта может служить изображение цифрового знака 5 (фиг. 3). Контурным элементам знака и элементам фона соответствуют определенны значения сигналов, которые кодируются соответственно единицей и нулем. При рассмотрении принц 1па действия устройств условимся, что изображение знака анализируется по вертикальным строкам. Таким образом, в рассматриваемом примере каждая вертикальная строка кадра развертки кодируется двадцатичетырехразрядным двоичным кодом. Например, код пятой строки изображения цифры 5 (фиг. 3) будет ОООО1111111ООООО01100000, 1О-Й строки - ООО011ООООО1110011100000 и т. д. (отсчет строк ведется с левого края кадра развертки).

Д;ш работы устройства при развертке изображения объекта формируются синхроимпульсы элементов строк

(фиг. 1), а также серия управляющих имаул(,сов V 1 - / о перед каждой строкой

(фиг. 2) II серия управляющих импульсов Л/ 1 VV R после каждой строки (фиг. 1 и

2). Кроме того, формируются некоторые всчюмогательиые сигналы. Например, на чертежах показан сигнал установки на нуль Уст. О (выдается в начале анализа каждо1о изображения объекта).

Код каждой строки по шине Код отроки (фиг. 1) после-дoвflleльuo по (синхроимпульсам элементов строк .

подаек я на входной с:дви1а1ощий речистр 1 бл1)к/1 2 формирования логических сумм и зпномипания кодов- раздяю1Щ1Х строк, соггиящий из |-риг1еров I -1,. ., При изоб-

J. 1

||г жении триггеров снизу располагают их nx(), сверху - выходы. Слева располагают нулевые входы и выходы, справа - единичные. Для оп})едоления пересечений и промежутков на блок 3 определения шсла

пересечений и сигналов типов строк (фиг. 2) с первых триггеров регистра 1 (фиг. 1)

W,-W

подаются сигналы ко-

ПО щинам

8

дов строк, в общем случае информация со сканирующего, устройства может поступать непосредственно в блок 3, а не через регистр 1 блока 2, Передача информации в блок 3 через первые триггеры регистра 1 вызвана стремлением к экономии аппаратуры.

Часть логической схемы блока 3, состощая из схемы И -И и ИЛИ -ИЛИ ,

строится в зависимости от выбранных криериев пересечения и промежутка.

В рассматриваемом примере критериями пересечений считаются один и брльще подряд дущих единичных разрядов, два и больше одряд идущих единичных разрядов и код 101, а в качестве критериев промежутковва и больще подряд идущих нулевых разрядов, три и больше подряд идущих нулевых раз1эядов и код 001ОО.

Переключатель П предназначен для переключения схемы на работу с разными критерияк-ш промежутка, а П - с разными критериями пересечения.

Сигналы пересечений фиксируются триггером Т при поступлен4ги на его входы

tL, О

сигналов через вышеописанную часть логиЧеской схемы блока 3. Подсчет сигналов пересечений, выдаваемых триггером Т,.,,

О

ведется счетчиком 4 кош1чества пересечений в строке.

Выходные сигналы счетчика 4 подаются на схему 5 определения типов строк, которая вырабатывает следующие сигналы: О сеч. - строка, не нерес:екающая

контура; 1 сеч. - строка однократного пересе-

чен1ш; 2 с;еч. - строка двухкратного пересече1пш;

3 сеч. - строка трехкратного пересечения;

4 сеч.- строка четырехкратнсзго luui большего числа пер;;сечений. О сеч.х 2 - вторая подряд идущая строка О сеч. (означающая конец нзображсгния объектг), фиксируемая после обнаружения HHMaj.a изображения объекта, т. е. строк с другим количеством пересечений; 2 сеч.х2 - вторая 11ОД{)яд идущая строка 2 соч., появляющаяся в начале изображения объекта или при обнаружении строк 2 сеч. после строк с количес)вс)И пересечений; 3 сеч.х2 - вторая подряд идущая строка 3 сеч., появляющаяся в начале изображения объекта или нри обнаружении строк 3 сеч. после строк с другим коли чеством пересечений. При распознавании изображений объектов, имеющих строки с другим количеством пересечений, в направлении анализа в блоке 3 можногфедусмотретьБыдедение и друг сигналов типов строк. Появление на выход блока заранее не предусмотренных сигнало -гшюв строк можно использовать для указа ния значительных искажений изображений объектов, т. е. для формирования сигналов (./гказа от опознавания, сигналов проведеПИЯ повторного или дополнительного анализа изображения объекта и т. д. Если положения переключателей П н 1 И,, критериев будут такими, как показано на фи1 2, то при анализе изображения Ш|фры 5 (фиг. 3) будут выданы сигналы строк следующих типов: О сеч., О сеч. 1 сеч.. 2 сеч.. :2 сеч.х2, 3 сеч. 3 сеч.х2, 3 сеч., сеч., 2 сеч.х х2, 2 сеч., 1 сеч., О сеч. и О i;e4. X 2. Сигналы типов строк поступают на схем му 6 выделения и запоминания последовательности типов строк, состоящую из триг lepOB Т.-Т„ ., схем -. и ИЛИ 26 34 (остояние схемы 6 ме1Шется с появленисм сигналов типов строк yпpaвJШЮЩИX пмпушлюв V поступлении сигпалов типов строк схема принимает состояния, которые характеризуются выходными сигналами а.-а , х, , , а также их инверсиями. Из всех возможных последовательносте 1Ч1ШШ аналшзируемых строк, т. е. из всех возможных соса-ояний схемы 6 выделения и Зйиоминания последовательностей типов 1-1()1ж выдо;м1отся только те, по которым фо1я.1ирук)тся управляющие сигналы Q -Qp, ДЛЯ логических схем управления взаимо- денгтвиеи и работой регистров блока 2 (юрмирования логических сумм и запомина ния кодов разделяющих строк и команды К К управления блоком 7 опреде1 о ления физнаков замкнутости-разомкнуто- сти контуров. Iвыходные сигналы со схемы 6 поступают на дешифратор 8 последовательностей типов строк, предназначенный для выдачи управляющих команд К - К. В .. .1о данном устройстве, которое служит в леновном для опознавания мащинописных и нормализованных рукописных цифровых знаков, управляющие команды. являются следующими функциями сигналов схемы 6 выделения запоминания последовательности типов строк: K ,(1) K2 bvAb3Ab4(2) К5 а ла2ЛСл X (з) K sujAa ACAZAbi(4) ,ACAbi () ,Aa3AC.AdAb4) К, Ь,АЬгАЬ4АСлу(7) Нч8 ЬзАЬ4АС(S) На основе команд К - К и управляющих импульсов W , W р дещифратор 9 команд выдает управляющие сигналы Q,-Q. ((9) (10) 0.,i CKiVK5VK4vK5VK6vK,)AW2 (11) 0. CK,V 2vK6vKft)AW5(12) 0,6 XK2vK5vk6vKg AW5(13) Например, нри анализе изображений цифры 5 в конце соответствующих строк вырабатываются следующие управляющие команды: после пятой строки - команда К , после щестой - К г., после - К, о. после девятой - К и после четырнадцатой Ири необходимости (другой ансамбль опоангдааемых объектов и т. д.) количество и характер управляющих команд и у правля сигналов, выделяемых в дещифрато4)ах 8 и 9, можно менять. Блок 2 формирования логических сумм и запоминания кодов разделяющих строк на основе выработанных управляющих си1 налов О - О paздeJШL т изображения объектов на зоны проверки признаков замкнутостиразомкпутости контуров и для каждой зо- ны форми1)уат логические суммы кодов строк, входящих в эти зоны, а также при необходимости запоминает коды разделяющих строк. Кодь лотических сумм и разде - ляющих строк в дальнейшем используются для выделения признаков замкнутости-разомкнутести контура. Блок 2 состоит из регистров 1, 10, 11 и 12 и логических схем управления взаимодействием и работой регистров, включающих схемы Q4 ИЛИ ,j-ИЛИ (показываются лишь схемы и связи, играющие принципиальную роль в работе блока 2). В исходное состояние блок формирования логических сумм и запоминания кодов разделяющих строк устанавга1вается в начале анализа каждого знака сигналом установки на нуль Уст, О. Такты 1 $94 коды очередно строки входной сдвигающий регистр 1. Так Уд/ „ логически суммирует содержимое каждого разряда промежуточного регистра 1О через схемы совпадения И„ пар лельно с содержимым регистра результатов 11. Такт Д/ „ через схему собирания ИЛИ. р устанавливает промежуточный регистр хО на нуль, а такт т передает н него содержимое входного сдвигающего регистра 1 через схемы совпадения .-.,-., Указанное взаимодействие регистров S8, $тляется типовым и сохраьшется до момента появления управляющих сигналов Типовое взаимодействие регистров повт ряется после приема регистром кода очередной строки, в результате чего формируется логическая сумма одной зоны проверк признаков замкнутости-разомкнутости контура. Для формирования логической суммы др гой зоны проверки признаков замкну юстиразомкнутости контура и/ш для запоминания кодов разделяющих строк в изображениях .объектов со строками 3 сеч.х2 по управляющему сигналу Q содержимое про- о межуточ1-юго регистра 1О через схемы сов падения И Q- И логически суммируется о У о ( с содержимым регистра результатов 12, По управляющему сигналу С через э схему совпадения И,-. на регистр резу льоотатов 12 подаются синхроимпульсы элементов строк - 5„д для последовательного вывода его содержимого в блок 7 онределения признаков замкнутости-разомк- нутости контуров. Аналюгично синхроим 1ульсы подаются на результатов 11 через схему совпадения И „при управляющем сигнале Q . для вьшода содержимого логической суммы на блок 7 Так как логическая сумма, накопленная в регистре результатов 11, может понадобиться при дальнейшем анализе знака, содержимое Этого регистра выводится с-регенерацией. Регистр результатов 12 сбрасывается на нуль по управляющему сигналу Q через схему собирания , а регистр резу льтатов 11 - по управляющему сигналу ( через схему собирания ИЛИ . Признаки замкнутости-разомкнутости контура в проверяемой зоне констатируют по присутствию определенного количества нулевых разрядов в коде логической суммы между разрядами, соответ ;твующими пересечениям в кодах разделяющих строк. Такая проверка обеспечивает независимость результатов выделения признаков от вертикального и горизонтальнохо смеще11ия и изображения объекта в анализируемом кадре. Критерии выделения разомкнутости конаура в отдельных зонах проверки признаков могут меняться на основе статистической обработки изображений объектов. Коды регистров 11 и 12 по управляющим сигналам Q и/или , поступающим на блок 2 через схемы И . и И „, после- 84 оо довательно передаются на блок 7 определения признаков замкнутости-разомкнутости контура. Упpaв шющиe сигналы . и G на входе схем И и И „ сохраняются в о4оо течение следования одном, серии синхроимпульсов S 1- 824Блок 7 состоит из схемы 13 распределения кодов разделяющих строк и логических сумм, логических схем выделения и запоминания признаков замк1 утости-разомкнутости контура, включающих схему 14 определения пересечений и промежутков, счетчик 15 промежутков, счетчик 16 проверки критериев разомкнутости контура, схему 17 проверки удовлетворения критериев разомкнутости контура и схему 18 распределения признаков замкнутости-ра- замкнутости контура, Г аспределение содержимого регистров 11 и 12 по логическим схемам выделения и запоминания признаков замкнутости-разомкнутости контура осуществляет схема 13 распределения кодов разделяющих строк и логических сумм при поступлении на ее вход команд К , К , К, К и Kg : С приходом команды К или Kg содержимое регистра 12 последовательно направляется в схему 14 определения пересечеНИИ и промежутков, а содержимое регистра 11 - в счетчик 16 проверки критериев разомкнутости контура. С приходом коман ; ды К или К, содержимое регистра 11 , последовательно направляется в схему 17 F проверки удовлетворения критерия разомкнутости контура. В ту же схему направл ется содержимое регистра 12 по команде К . Кроме того, по команде К содержимое регистра 12 направляется в схему 14 определения пересечений и промежутков и в счетчик 16 проверки критериев разомкну тости контура. Схема 14 фиксирует пересечения и промежутки в кодах разделяющих строк. Принципы ее реализации аналогичны реализации части схемы блока 3 определения числа пересечений и сигналов типов строк, состо ящей из схем совпадения , схем со бирания ИЛИ - ИЛИ„ и триггера Т. 1о о Входные сигналы на схему 14 снимаются с последних триггеров регистра результатов 12. Сигналы зафиксирования промежутков схемой выдаются только после за- фиксирования пересечения в анализируемой строке. Счетчик 15 промежутков по сигналам пресечений , получаемым со схемы 14, формирует сигналы, соответствующие про-, межуткам анализа кодов разделяющих стро между первым и вторым или вторым и третьим пересечениями, что необходимо для образования признаков замкнутости- разомкнутости контуров. Формирование в счетчике лишь двух упомянутых сигналов обусловлено тем, что в опознаваемом ансамбле объектов встречались разделяющие строки с максимальным количеством пересечений, равным трем. При необходимости можно предусмотреть формирование и другого кoJшчecтвa сигналов промежутков. В нулевое положение счетчик 15 промежутков становится перед началом анализа очередной строки управляющим импульсом Счетчик 16 проверки критериев разомк нутости контура подсчитывает сигналы нулевых разрядов в.кодах логических сумм выводимых из регистра 11. Зафиксировани счетчиком 16 определенного количества Т&улевых разрядов в логической сумме указывает, что удовлетворен критерий разомк- нутости контура. В нулевое положение счетчик ставится сигналами зафиксирования пересечений, получаемыми от схемы .14 определения пересечений и промежутков. Выходные сигналы счетчика 16, соответ ствующие удовлетворению критериев замк;нутости или разомкнутости контура в схеме 18 распределения признаков замкнутости-разомкнутости контура, преобразуются ;В признаки лищь при наличии на выходе счетчика 15 сигналов промежутков, определяющих моменты выделения соответствующих признаков. -X Схема 17 проверки удовлетворения кри- ;териев разомкнутости контура предназначена для определения удовлетворения критерия разомкнутости контура в изображениях объектов с двухкратными пересечениями. Схема 17 в блок 7 определения признаков замк11утости-разомкнутости контура введена для того, чтобы проиллюстрировать возможность применения нескольких параллельно работающих схем анализа кодов, накопленных в регистрах блока 2, и возможность некоторого сокращения аппаратуры логи- i ческого устройства при выделении признаков замкнутости-разомкнутости контура от- носительно строк с двухкратными Пересе- чениями, так как в этом случае, как станет ясно из дальнейшего описания, не требуются запоминание и анализ разделяющих I строк. Необходимость одновременного выделения признаков замкнутости-разомкнутости контура может возникнуть при анализе изобргхжений объектов определенной конфигурации, например, в нами рассматриваемом случае при анализе изображения объекта, состоящего из двух горизонтальных линий, соединенных по середине вертикаль- ной линией. В данном случае одновременно проверяются две логические суммы, характеризующие ход контурной линии изображения объекта относительно вертикальной /шнии. По команде К содержимое регистра 11 через схему 173 направляется в схему 17, а содеришмое регистра 12 в схему 14 и с четчик 16. Критерием разомкнутости контура с двухкратным пересечением в схеме 17 считается определенное количество или определенная последовательность нулевых разрядов в коде логической суммы, находящихся между последовательностями единичных разрядов, удовлетворяющими критерию пересечения. Проверка удовлетворения

11

логической суммой критериев разомкнутост контура начинается только после зафиксирования пересечения в коде логической

суммы.

Схема 18 распределения признаков замкнутости-разомкнутости контура окончательно определяет признаки A.j, А, А., ..., дАи замкнутости-разомкнутости контура по сигналам счетчика 15 промежутко счетчика 16 проверки критериев разомкнутости контура, схемы 17 проверки удовлетворения критериев разомкнутости контура по сигналам команд К., К, К,, К. и Kg

и/ш выдает сигналы отсутствия проверки признаков замкнутости-разомкнутости контура. На замкнутость контура указывает подача на схему 18 сигналов команд К., К К К и К, и отсутствие сигналов 2 5 6о

удовлетворения критериев разомкнутости контура на выходе схем 16 и 17, Отсутствие команд К , К , К , К и К на входе схемы 18 указывает на то, что в анализируемом изображении объекта не оказалось признаков замкнутости-разомкнутости контура.

При анализе изображения цифры 5 (фиг. 3) путем типового взаимодействия регистров блока 2 формирования логических сумм и запоминания кодов разделяющих строк в регистре результатов 11 формируется код логической суммы О()ОО()111111ОООО111100000, включающий коды строк от первой до четвертой. После выработки команды К во время ввода во входной сдвигающий регистр 1 содерл1имо1-о очередной шестой строки код логической (-уммы последовательно переда- е-|ч-я ь блок 7 определения признаков замкнутости-разомкнутости контуров. Но команде К в регистр pe3yjUDTaTOB 12 посылается код оче1 едной шестой строки OOOOI lOOOl lOOOOOOOl lOOOO, кoтcJpaя окапаться разд ляннией с1рок(й, и 11|111 iiiKoiioM взаиМ(Я1ей 1-вии регистров продол;к;ичгя накапливание логической суммы в piMiiripe I.I. Команда К указывает, ч го шестая строка является разделяющей и даеч сигнал для последoвaтeJЦ,нoгo вывида разделяющей (-троки из ре1 истра pe:iyjibi aT(JB 12 и кода ло1ической суммы OOnOl 111111 OOOOI llllOOOO (образонаимигс) из кодов cljtoK от первой до ще- clnii) из Регистра результатов 11 в схемы блчкн 7 определения признаков замк12

нутости-разомкнутости контуров. В дальнейшем, до выработки команды К,., повторяется типовое взаимодействие регистров.

По команде К регистр результатов, 11

.

ставится на нуль, код разделяющейся строки (восьмая строка)

)ООО11О0011100000О-1100ОО из промежуточного регистра 10 передается в регистры результатов 11 и 12. В дальнейшем повторяется типовое взаимодействие регистров. С появлением команды К

вырабатывается сигнал конца знака, и код разделяющей строки из регистра результа- гов 12, а также код сформированной логической суммы

ООО01100011111111111OOQO (образованной из кодов восьмой-тринадцатой строк) передаются из регистра результатов 11 в блок 7 определения признаков замкнутости-разомю-сутости контуров. Ecjm в качестве критерия разомкнутости контура принято наличие не менее двух нулевых разрядов в проверяемом отрезке логическо

суммы, то в схемах блока 7 определения замкнутости-разомкнутости будет зафиксирована следующая последовательность признаков замкнутости-разомкнутости контура разомкнутый контур - замкнутый контур, разомкнутый контур - разомкнутый контур замкнутый KoiiTyp.

При построении устройства для других случаев могут меняться количество и взаимодействие регистров блока 2 формирования логических сумм и запоминания кодов разделяющих строк, количество схем блока 7 определения признаков замкнутости-разомкнутости контура, но структура блоков не изменится.

I ринципиаш но нового не будет представjfflTb и реаш1зация ло ического устройства, где с целью выделения признаков замкну1 осч n-|ja: OMKHy-iocTH П|)едусматривается запоминание не кодов разделяющих строк, а лини, К(хэрдинат точек пересечений в этих с I кжах.

Ifici-Mu-1ренное логичесжое устц,ойс:тво можно применять при anajniae изоб1)ажений оПъякмиь в Hft(;K(jJibKHx нанравлениях.

И дальн1;йщем на основе сравнения нослелопгггел.посги признаков, выделенных в блоке 7 оп)ед(ления признаков замкнутостиразомкнутости контуров, с эталонными в блоке клгил ификации опознавающехчэ уст|юйсчва (на че|11-с.жах не показан) гилрабатываюч-ся с-игналь распознавания изоб)ажений (объектов.

13

Сравнивать коды последовательностей признаков эамкнутости-разомкнутости контуров с эталонными кодами изображений объектов можно любым способом. Выделенные последовательности признаков замкну- 5 тости-разомкнутости контура при классификации могут использоваться одновременно с другими признаками изображений объектов. Например, в блоке классификации могут использоваться сигналы типов строк, 10 управляющие команды, определенные последовательности этих команд и другие признаки. Если степень совпадения признаков изображения с эталонными не достигает заданной, в блоке классификации можно15

предусмотреть формирование сигналов ав- томатического повторения анализа изображения объекта, передачи опознавания изображения объекта оператору, проведения дополнительного анализа и т. д.20

изобретения

Предмет

Логическое устройство для систем рас- познавания объектов по их контурным изоб- ражешгям, использующее выделение признаков замкнутости-разомкиутости контуров путем привязки этих признаков к местам перехода строк с одним количеством пересечений с контурной линией на строки с

14

другим количеством пересечений и путем формирования этих признаков по кодам стро расположенных между местами переходов, содержащее блок определения числа пересечений линией развертки контура изображения, регистры, логические схемы и дещифраторы, отличающееся тем, что, с целью выделения признаков замкнутости-разомкнутости контура и их последовательности в реальном масщтабе времени независимо от смещений изображения объекта в кадре развертки и повышения достоверности распознавания объектов, имеющих линейные и нелинейные искажения, оно содержит схему выделения и запоминания последовательности типов строк, вход которой подключен к выходу блока определения числа пересечений и сигналов типов строк, а выходы - ко входам дешифратора последовательности типов строк, выходы которого соединены с блоком определения признаков замкнутости-разомкнутости контура и с дешифратором команд, выходы управляющих сигналов которого подключены к логическим схемам управления взаимодействия и работой регистров блока формирования логических сумм и запоминания кодов разделяющих строк; выходы которогО соединены с блоком определения признаков замкнутости-разомкнутости контура.

OdfiLUHO I

/lUjjoujfiMt oeoc/- лшмш/7НМ1 о пионелс/и

к.

N

CVj

w

I

to Ql QZ 3 t M fis M

.-jyirt -

,j, fci. . « «A

4-52018

2

Фиг.З