Устройство для распознавания образов Советский патент 1978 года по МПК G06K9/00 

I

Изобретение относится к области информационной техники и может быть использовано при построении автоматического распознавания двумерных образов.

Одно из известных устройств для распознавания образов представляет собой аналоговое оптико-электронное устройство распознавания образов с линейным правилом решения. Это устройство имеет ограниченную достоверность распознавания образов l.

Другое известное устройство для распознавания образов выполнено в виде многоканального оптического коррелятора с электронной схемой классификации 2. .

Однако такое устройство не обеспечивает высокого быстродействия.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для распознавания образов, содержащее на одной оптической . оси источник излучения, модулятор и мультипликатор з

В этом устройстве формирование параметров первичного описания (первичных признаков) распознаваемого изображения осуществляется при помощи матрицы фотоэлементов с электронным коммутатором, а последующая обработка первичных признаков и принятие решения проводятся на ЭВМ. Однако применение матрицы фотоэлементов ограничивает количество параллельных каналов обработки, а слецовагольно, и параметров первичного описания распознаваемого изображения, а использование ЭВМ значительно увеличивает габариты, вес и стоимость системы и понижает быстродействие.

Цель изобретения - повышение достоверности и быстродействия распознавания за счет наличия большого числа .каналов обработки (до 10 ), увеличения скорости обработки и получения возможности использования не только линейного алгоритма обработки как наиболее простого, но и более сложных алгоритмов.

Это достигается тем, что, устройство содержит маскированную телевизионную трубку с генератором развертки и видеоусилителем, подключенную к выходу мультипликатора, три ключа, соединенные с видеоусилителем, интеграторы, последовательно соединенные блок вычитания, бло|с порогового уровня, решающий блок и блок обучения, формирователь порогового уровня, связанный с блоком обучения, с блоком порогового уровня и одним из ключей, блок стробирования, подключенный к блоку порогового уровня, и блок управле- ния. Блок управления соединен с генератором развертки, вторым и третьим ключами, интеграторами, блоком стробирования, блоком обучения и формирователем порогового уровня, а интеграторы - с

входами блока вычитания, выходами блока обучения, вторым и третьим ключами.

Можно использовать видикон с апектронной схемой обучения, управления и принятия решений.

В качестве маскированной телевизионной трубки может служить обычная телевизионная трубка, у которой на заднюю стенку планшайбы либо на переднюю поверхность (в случае стекловолоконной планшайбы) фотолитографическим методом нанесена матрица масок с записью бинарных опорных функций ( x,v). После обработки они будут представлять собой непрозрачный слой металла {например, алю- миния) с окнами в тех местах, где функции f-(x,у) равны единице. Таким способом легко нанести несколько тысяч масок па плош.адь порядка единиц квадратных сантиметров на .планшайбе видикона. Использование такой телевизионной трубки позволяет совместить в одном устрой- стве функции перемножителя двумерных функций; интегратора и преобразователя параметров Ш в электрические сигналы.

Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже, где 1 - источник Т13лучения; 2-модулятор; 3-мультипликатор 4-маскированная передающая телевизионн трубка; 5 - видеоусилитель; 6 - гёнера- тор развертки; 7, 8, 9 - ключи; 10, 11интеграторы с регулируемой весовой функцией; 12 - блок управленигу. 13- блок вычитания; 14 - блок обучения; 15 - блок дтробирования; 16 - блок порогового

уровня; 17 - формирователь порогового уровня; 18 - решающий блок.

Свет от источника 1 .излучения, преобразованный в модуляторе 2, поступает на мультипликатор 3 изображений. Мультиплицированные изображения с выхода мултипликатора фокусируются в плоскости передней либо задней стенки планшайбы

маскированной телевизионной трубки 4 в зависимости от того, где размещена матрица масок с записью бинарных опорных функций (х,У) , таким образом, чтобы каждое мультиплицированное изображение попадало на одну из масок матрицы, Световой поток, прошедший через отдельную маску, пропорционален величине ы . В соответствующий электрический ток он преобразуется путем считывания потенциала участка мишени, соответствующего данной маске электронным лучом, управляемым генератором 6 развертки, запускаемым от блока 12 управления. Сечение луча (апертура) должно быть согласовано с формой и размерами отдельной маски.

Считанные в видиконе значения подаются через видеоусилитель 5 одновременно на входы ключей 7, 8, 9, управляемых блоком 12. В моменты времени, когда считываются коэффициенты , соответствующие положительным весам, ключ 7 отперт, а ключ 8 заперт и наоборот, В интеграторах 10 и 11 происходит накопление импульсов тока, амплитуда которых пропорциональна tr с весами g. и g. соответственно. После окончания . операции в блоке 13 вычитания получается надряжение, пропор.циональное величи-

п .+N

2.. ,

к--

К 11-Ц

где пронумерованы таким образом, что номерам i 1,2,.., П , соответствуют , а i - П+1, П +2,.., N ,

ei oЭто напряжение сравнивается с порогвым значением в блоке 16. После цикла обработки интеграторы 10 и 11 освобождаются от энергии. Нормировка по отношению яркости обрабатываемого изображения осуществляется путем использования пустой маски, в виде прозрачного окна. При считывании получается коэффициент (x,i)cIxd( , который через ключ 9 подается на формирователь 17 и изменяет пороговое напряжение. Величины Z с Z,,op сравниваются в определенный момент времени в конце .цикла обработки. Этот момент задается блоком 15 стробирования. В случае превышения порога решающий блок 18 выдает сигнал о принадлеяшости обрабатываемого изображения к первому классу, а в случае не- превышения - ко второму.

Обучение состоит в регулировании весов в интеграторах Ю и 11, запоминании их знаков в блоке 12 управления и

регулировании порога. Процесс обучения реализуется с помощью блока 14. Для обучения могут быть использованы известные рекуррентные процедуры. Оцнако процесс обучения может проходить и отдельно на ЦВМ, а затем в данном устройстве вручную можно-сделать соответствующие регулировки. В этом случае система оказывается особенно простой.

Использование маскированного видико-. на выгодно отличает предлагаемое устройство от известных и дает возможность увеличить на несколько порядков количество каналов и скорость обработки, что значительно повыщает надежность распознаваНИН. Применение функциональных электронных узлов обучения, управления и принятия решения позволяет отказаться от ЭВМ и превратить датчик первичных признаков в устройство распознавания, которое может осуществлять работу с использованием как простейшего линейного алгоритма, так и более сложных алгоритмов, а также повысить быстродействие, снизить габариты, вес, стоимость всего устройства распознавания.

Формула изобретения

Устройство для распознавания образов, содержащее на одной оптической оси источник излучения, модулятор и мультипликатор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности и быстродействия распознавания, оно содержит маскированную телевизионную трубку с генератором развертки и видеоусилителем, соединенную с выхоаом мультипликатора, три ключа, соеоиненные с видеоусилителем, интеграторы, послецовательно соединенные блок вычитания, блок порогового уровня, решающий блок и блок обучения, формирователь порогового уровня, связанный с блоком обучения, с блоком порогового уровня и оцним из ключей, блок стробирования, связанный с блоком порогового уровня, и блок управления, соединенный с генератором развертки, с вторым и третьим ключами, интеграторами, блоком стробирования, блоком обучения и формирователем порогового уровня; интеграторы соединены с входами блока вычитания, выходами блока обучения, вторым и третьим ключами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР

№ 417816, кл. Q Об к 9/ОО, О6.11.73.

2.Патент США № 3.622.988. кл. 340-146 3 р, 23.11.71.

3.Авторское свидетельство СССР №307411, кл. Q Об к 9/ОО, О2.О4.71.