Способ опознания контурных линий Советский патент 1976 года по МПК G06K9/00 

Изобретение отлосится к области а втомаТИ1КИ и вычислительной техники и может быть испОльзавано при проактироваиии устройств считывания и олозиавания графической информации.

Из|Вест1Ны Способы ооознавания контурнык линий, основанные на лреобразоюании их в фунвщиональный аналоговый 1СИ:Лнал с квантованием его |по уравню, .последовательным суммированием текущих уровней в фик-сированные мо.ме1нты времени, олрвде 1яемые тактовыми имлульсамн, и форМировании сигнала, пропорциопального вольт-секундной ллощад; фу,НК|1шоналы:юго сигнала в интервале, кратном его длительности.

По указанным с.пособаМ олознавание формы гконтуриых линий лроизводится сравнением лолучен1 0.го значения (Вольт-секундной площади функционального сигнала с соответствующими этало1:1ны;ми значениями, ио результату которого судят о фор.ме олозиаваемой контурной линии.

Недостатками известных снособов опознавания 1ПО значению вольт-секундной площади являются зависимость результата опознавания от масштаба изображения линий и низкая достоверность оиознаваиия, поскольку полученные лосле преобразования функциопальные аналоговые сигналы могут обладать

равными или олизкнми друг к другу значениями вольт-секундной площади.

Целью изобретения является обеспечение независимости о юзнавания контурных линий от масштаба нх изображения, а также повышение достоверности опознавания.

Это достигается тем, что в моменты квантования текущего уровня функционального сигнала формируют импульсы считывания, выделяют груп-пы тактовых имлульсов от начала преобразования, выделенные лруппы импульсов суммируют, формируют результнрующий сигнал и олределяют отношение результирующего сигнала к сигналу, пролорииональнОМу вольт-се1кундной ллощади функционального сигнала, то которо.му судят о форме контурной линии.

Кроме того, полученные импульсы считывания преобразуют в монотонно-возрастающий сигнал, квантовый но уровню, последовательно суммнруют его текущие уровни, фор.мируют второй результирующий сигнал, пропорциональный вольт-секундной площади монотонно-возрастающего сигнала, и определяют отношение второго результирующего сигнала к сигналу, лролорциональному вольтсекундной ллощадн функционального сигнала, IHO которому судят о форме (контурноч линии:

На фиг. 1 локазана блок-схема лредлагаеMoro устройства; на фпс. 2 - графшхн функцноиальных аналогОЗых спгиалоа, пзображс; L/,

1.Ч..1Х в ОТПОСИТСЛЬЛЫХ

и,п

и

соответственно,

текущее и

ам:;л 1ту;ию;С jJuaMeiine фу кц 0:нальиого сигн лл, / -- текущее Время, т - длитсльнссть сиу-иала; ка фнг. 3 - цшклограммы формироВг)1ия имлульсоз считы.ва.ипя (СЛГ) и выделе П:Я ГруГ,: ИМПуЛЬСОВ (ТИ), ГД

QT.. - текущее зна чепне количества TaixTOрллх Н:М|Пульсо1в; на фиг. 4 - ци.хлограмма преобразования им-пульсов считывания в л оnoToiiiiio-зозрастающий сигнал С-,,,.„, квамтова 1.нын :П|0 уровню.

На носителе 1 (фиг. 1) изображена ко 1турная линия 2, которая считывается элскTpCi:i)Hbi.M лучом 3 с и.омощыо блока 4 следящего скалиро.ва.ння и 1Н:реобразоваНия, содержап|ого узе;1 5 развертки и фо:рмирован п сигнала, 1ПОД1КЛ1Оченный к электроишо-лучезой трубке 6 и к фотоэлементу 7, Воспрнннмающему отоажен;1ын от } осителя нзображе.лнн луч 8.

Выход блока 4 следяш,его .сканировання и .преобразования подключен через нуль-орган 9 (К бЛОку W Си.нхронизанин и управления и ко .входу следящего преобразователя // «аналог- код, выходы .которого -подключены через группу в.ентилей 12 ко входам первого накаНли.ваюЩего .сумматора 13, а также к формнрОвателю 14 и.мпульсов .считыван1 я.

Выход формирователя 14 импульсов считыва ния поаключея ко входу счетч.ка 15 импульсов считывания и через гручтпу вентилей 1б входам Второго нака.иливающего сумматора 17.

Гоноратор 18 тактовых импульсов фиксиро-ваадной чаСтоты подключен через вентиль 19 ixo входу .счетчика 20 тактовых импульсов и Ко вторым входам групп вентилей 12 и 16. Выходы счетчика 20 тактовых имнульсов чеРез грулпу вентилей 21 тюдключен ы ко входа:м 3-го пака.пливающего сум-матора 22.

Выходы накаиливающих сумматорОВ Г. 17, 22 подключены к вычислительному блоку 23, выходы которого связаны со входамп блока 24 принятия решений, вторые входы которого подключены к .постоянному за;помннающему устройству 25, в котором хранятся группы эталонных зяачений, соответствующие различНым фэрмам функциональных сигналов или ко.нтурных линий. Позицией 26 обозна.чеНЫ :выхо1ды блока 24.

До Начала Преобразо1ва1 пя бло1ли н узлтя устройства установлены С полющью блока 10 сшьхропизацип и утравлвния импульсом сброса по шиие У «О в исходное состояние, ве.нтиль 19 заКрыт и та.ктовые и.л .пульсы с reieратора 18 .не поступают на другие блоки и 9Л ем енты устройств а.

П.редласаемый опоооб включает в себя следующие апера.ции.

Првобразоваиие 1контур;1ых линий в функциона.льный аналоговый сигнал соответствующей формы ,чач1:1;ается но команде «ПусК, гюстунающей с блоха 10 синхрО:Пизацни и уПра.в.лення на 4 с.чедящего сканиоования и :1рсобразС|ва; ;:я. При узел 5 разпсф.; АИ и формироваиия фу:1кцио 1а;1ьного сигнала подается на электронно-луч-евую труб. ку 6 на.лряжешш, откло1 яющне луч 3 в соотнстствни с принятым в устройстве алгоритмом С1;1;;:п1,ро.вания. Э.юктронлый луч 5 отелелчнзаст иа носителе 1 изображения KOinrypпую 2, с регистрацией отраженного луча 5 фотоэлементом 7, .подключенным к узлу 5 развертки н формирова.ния функцио-нального а..во.го сигнала.

Функциональный а.налогавый сигнал формнруется .на основе отклоняющих напряжений ЗЛТ н ::iocTy;iacT на -вход преобразователя // «аналог-: од п на вход нуль-органа 9, который фнксиру:гг .мо.менты нерехода функцнос-галыюго сигнала че)ез нулевой уровень и формирует на с.воем выходе в виде нере.пада наЛЧяжепия, .поступающий на блок 10 смлхрОнпзании и хчгравлепня, предназначенный для с.бес;:ечення соглаСо. B.LI времени работы всех блоков устройства оноэнавания жонтуриых линий и формирует н;; своих выхоаа.х онределенную ннклограмму уиравляю.щих сигналов.

Представленные на фиг. 2, а, 6 кривые функциональных сигналов соответствуют жонтурным линиям: 27 - куполообразной фор Л1Ы, 28 - синусои.дальной формы, 29 - к задратиЧ1Ной формы, 30 - кубичной формы, 31 --сим-метричной пилообразной фо.рМЫ, 32, 33 - несимметричной пилообразной форМы, 34 - Элспоненцнальной формы.

Рассмотрим анознавание контурной линпч на Н|рнмере синусоидального сигнала 25.

Ква:нтова1П1е фууукционального сигнала но уровнЕо (фнг. 2, б) с .постояины.м шаго-м ,кваптования Aiy,,, осуществляется с помощью пре образователя // (фиг. 1) «аналог-кол, на выходах iKOToporo формируется .параллельный двончиый код, соответствующий текущему уро/вню этого сппгала и ло-стунающий па первые входы группы вентилей 12, а также HI входы ф.ормнр01вателя 14 и-мнульсов считываНИЯ.

Последовательное cy tмиpo.вalннe текуЩего уровня в моменты времени, отмечаемые тактовыми импульсамн фиксированной частоты (фиг. 2, в, г), обеспечивается с помощью наЕ а.п л и.в а ющего с у м.м а т о р а 13.

Формирование сигнала, .про.порниопального вольт-секундной .плои;ад11 функционального сигнала в интервале, кратном его длнтельности, происходит иа входах сумматора 13.

Для синусоиды текущий уровень функцио(/Ф -4/,,,sm-;

:i) значение вольт-секундной тлощади Si в интервале от О до Те определяется интегрированием:5, - f,,rc,

а значение сипнала Ов-с, пропорционального Больт-секундной площади, будет равно: (У в-с - К и „{, где К - коэффициент прспо-рдиоиальности. Формврование иМ| 1ульсов считывания в м-оменты квантования текущего уровня нроисходит на выходах формирователя 14, который фиксирует каждое изменение кода на выходах преобразователя П, и формирует при эт о,м ,в р е м я - у л ь с.ну ю 1Л ос л е д os а те л ь н о сть Р .мпульсов считы.вания (фит. 3, а, б. На фиг. 3, б сформирО зан ные импульсы считывания изображены неравномерно, как это фактически соответствует их .моментам формирования во времени, а на фиг. 3, е - изоб|ражена услсхзно-равномериая Последовательность, т. к. здесь берется IB качестве коордилаты не физичеокий параметр - время t, а формальный - порядковый номер Л ,, импульса в серии. Выдел епие групл та.: товых имаульсоз, прошедших от начала следящего нреобразоВания коитуриой ли-нии, производится с помощью сформированных имипульсов считывания, поступающих на вторые входы гру1П;ПЫ вентилей 21, .путем считывания через неравномерные ;П|ромежут1КИ времени, определяемые формой функционального аналогового сигнала, параллельнОГО кода текущего количества та-ктовых импульсов QT,I (ф.иг. 3, а-д) в накапливающий сумматор 22. Выделен}1ые группы им-пульсов суммируют для получения результирующего сигнала f/рсз,, пропорциснальиого сумме груии тактовых импульсов в упомянутом интервале длительности функционального сигнала. Суммирование производят с помощью накапливающего сумматора 22. Значение результирующего сигнала гпропордионально площади фигуры 5оясо, которая, .как видно из фиг. 3, (Э, равна алгебраической сумме площадей составляющих ее фигур: ,f Z OBCDi; f -(SoABDE - S 0.4В T SBCD) , (4) где /С- - коэффициент пропорциональности. Стрелками и топками на фиг. 3, в д, е указаны моменты времени и текущие значения QTI,, которые считываются с помощью CPI. Число горизонтальных стрелок и номера СР над НИМИ определяют :количество считываний соответствующих групп тактовых и.мнульсов. Аппроксимирующая 1пунктирная кривая на фиг. 3,д является преобразованной форLf Чт11(макс)

(о)

/V Л -2

сн(макс) МОЙ исходного фун1кционального сигнала на фиг. 3, а и определяет значение результирующего сигнала, пропорционального площади фигуры OBCDE. Поскольку площади фигур ОАВ и BCD равны, то: Очевидно, что Л1аксимальное значение такто.вых импульсов, нрошедших в интервале от О до , .нроаорционально величине этого илтервала: У1П(макс) - IPO где /(з - коэффициент Пропорциональности, определяемый фиксированной частотой тактовых импульсов. Ма1ксимальное число сфо1рмированных в этОМ же интерзале импульсов считывания пропорционально удвоенному амплитудиолту значению 2 У,,, сигнала: (макс) - SWjLii , где /(з - коэффициент пропорцио.на.льностн, определяемый заданным шаговым напряжением Д ,,,. Из (5), (6), (7) следует: Урсз, .. По соотнощению результирующего сигнала и сигнала, прспорциопальиого вольт-се(кундной нлощадн функционального сигнала, судят о форме 1контурной линии. Значение соотнощения / - {р является тем совокупным параметром, ннвариантным по отношенню .к амплитуде и длительности функционального сигнала (т. е. независимым от выбранного масштаба изображения контурной лииии), но .которому можно однозначно судить о форме этой линии. Соотиошеиие (9) получают в вычислительном блоке 23, выполняющем операцию деления, сравнивают его в бло.ке 24 принятия решений с группой эталонных значений, запрашиваемых из постоянного запоминающего устройства 25, в результате чего производится опознавание формы контурной линии, а в результате опознавания выдается на выходах 26 в виде параллельного кода, соответствующего форме опознанлюго отрез ка контурной линии. .Цля функциональных сигналов других форм соот ошенне также не оудет зависеть от и„, и т с, учитывает измененне формы. Имея группу эталонных значений 1эт эг (1--- 1,2,..., «.), где п - число типОВых коигурНых линии и сравнивая их с Полученным значе;1ием отношения , можно однозначно идентифици ровать (опознавать) форму ко 1турной линии независимо от ее масштаба, определяющего щ и Т(. функцно.налыюго сигнала. Для того, чтобы (НОВЫСИТЬ ДОСТО;БерНОСТЬ олозназания -контурных линий з предлагаемом способе одновременно проводят дополнительные преобразования, суть которых поясняется фиг. 4, а, б, в, г. Другие операции, которые хара,ктеризуют допольпггельные отличительные признаки предложеьного способа, заключаются в слсдуюш,ем. Время-иМПульоиую но :ледоаательнОСть сформиро.ван-ных импульсо.в счнтывапия (фиг. 4,6), полученную при квантовании пи уровню того же функционального сигнала (фиг. 4, а), одповременно преобразуют в монотоп1Но-Возрастаюш,ий сигнал (0 (фиг. 4, в), (кв.а.нто-ваняый ло уровню. Вре,мя-и,М|Пульсная последовательность импульсов считывания, ноступающая на вход счетчика 15, преобразуется в параллельный код, соответствующий текущему уровню iMOнотонно-воз1растающего сигн-ада и поступающий па первые входы группы вентилей 16. Фо(рми.руют второй результирующий сигнал Который определяют по площади сригуры SOBCDE, ограниченной кривой С/м-в Ф(0 и осью времени с помощью тактовых 1лшульcoiB (фиг. 4, г), по .которым считывают и последовательно суММируют в на капливающем сумматоре 17 текущий уровень монотонновозрастающего сигнала U,, -к, т. е. t/pc32 ,SoЛCDГ. ,(SoABD - SoAB - Snco) ,5олвэ.(10) где /Cs - коэффициент пропорциональности, поскольку, как и в нредыдущем случае. Фигуры OBCDE (фиг. 3, а и фиг. 4, в), хотя и нодобны геометричеокн, но изображены в различных координатах и получаются при различных методах преобразования. Нетрудно видеть, что Sr/. (макс1 OBCDF. S; - iT) |где максималь::юе зпаче:нне IJ м-пгмакс), достигаемое при / Т;, пролорциопально максимальному числу N си(макс1 синхроимпульсов, сформированных в интервале от О до т :с (макс) - (ма1:сЬ |где К- - коэффициент пропорниональностн. Учитывая выражения (7), (11). и (12), имеем: ре-. /С/./,;Л,С/,„-:,. Значение соотнощення К,К.К,/(-. является до-нолпнтсльным сойохупным нара.метром, отлнчным от и неза.зиснмым от выоранного масштаба изображения контурной ли1нии. тайже получают на выходах вычислительного блока 23. Для парЭМетроБ &Г (f 1, 2,. .., я) з постоянном запоминающем устройстве 25 хранится вторая группа эталонных зПачений: о// 2эт--- этФорму контурной лиини опознают с помощью блока 24 принятня решений по совокупности двух соот1ноше1ний (9) и (14) - первого и второго результирующего сигналов с сигпалом, пропорциональным вольт-секундной площади функционального сигнала. Опознавапне ло двум совокупным нараметрам, .полученным независимо Друг от друга и с помощью различных операций формирования и преОбразозагяия, позволяет повысить достоверность способа. Код формы отрезка кантур ой линии с выхода устройства 26 Может быть введен в ЭВМ для решения последующих задаЧ. После вызода кода формы отрезка КОНтурной линии, блок 10 управления и синхронизации устанавливает блоки устройства в исходное состояние и переходит к следующему нреоб) li ОПозназанню следующего отре::ка контур|ПОЙ линии. Формула изобретения 1. Способ опознавания контупных линий, оснОВанный на ПреобразОЗании пх в функциональный а:1алоговый сигнал с КвантоваНнем его по урозпю, лоследовательпьга суммированием текущих уровней в фиксированиые ,момеиты времени, определяемые тактовыми имнульсаМИ, и формировании сигнала, иропорпоиальиого 1вольт-секундной площади функиональнОГо снгнала в интер1вале, кратно м его лнтельности, отличающийся тем, что, с елью обеспечения незагл СП ости Опозпаваия формы контурных липни от масщтаба их зображения, в МОменты жваптования текущего уровня фун1Киио)1альпОГО сигнала формиуют имлульсы считывания, выделяют группы актовых импульсов от начала преобразования, (Выделенные пруплы импульсов суммируют, формируют результирующий сипиал и определяют отношение результирующего сигнала к силн1алу, проиорциовалшому вольт-сеКулдной галощади функционального сигнала, по которому судят о форме контурной линии.

2. Опособ по 1Н. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения досто1верностн опознава)ния, импульсы считывания .преобразуют

в монотонно-возрастающий сигнал, квантоваиный ,по уровню, последовательно суммируют его те1сущие уровни, формируют второй результирующий сигнал, пропорциональный

вольт-секундной площади монотонно-возрастающего сигнала и определяют отнощение второго результирующего сигнала « сигналу, пропорциональному вольт-сакундной ллощади функционального сигнала, по которолту судят

о форме (Контур.ной линии.

2В

Л.

1

2л

/ Л . S 1 г г-

ч

7

°Я пЯ гтЯи-Я

тГЛI

b.LL.

P Ji I ,i II

i 4 1 ч 5 г i,)jiiiAMiijitj IiiiiniijjajiiililUjjiJiLiiL, ,;rfHb-r: :;-П::: i.: i j rfl ., iivv Г.|:, : :- . , | p || fW ( ,i i f: . . MUlililUlUMU 4illll lllill ll llilliliii ii C . 5 J Я 3 .V ,ij :Г

а -Л

f си.