Устройство для распознавания образов Советский патент 1979 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к области раипознавания образов и может быть испопьзовано в сис-цемах распознавания и классификации, а также в устройствах технической и медицинской диагностики. Известны устройства дня распознавания образов, содержащие бпок преобразования входных сигналов, многоканальный голографический коррелятор, источник когерентного света, мультипликатор, матрицу двухканальных фотоприемников, блок вычитания и другие блоки ij . Недостатком известного устройства является большой объем применяемого оборудования и его техническая сложност Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому ре- шеник является известное устройство, со держащее первую и вторую электронно-лу чевые трубки типа Политрон, функциональные пластины которых подкпючены со ответственно к первому и второму блокам формирования функционапьных напряжений 2 . Недостатком известного устройства является ограниченная достоверность распознавания при широком классе распознаваемых объектов. Целью изобретения является расширение области применения устройства. Указанная цепь достигается тем, что устройство содержит многоканальный ком.мутатор, пороговые sneMeHTi j, блок анапи-. за и интеграторы, вход одного из которых подключен к выходу первой электронно-лучевой трубки, а выход через вторую электронно-лучевую трубку - ко. входу многоканального коммутатора, первые выходы которого соединены со входами второго бпока формирования функционапьных напряжений, а вторые выходы через последовательно соединенные другие интеграторы и пороговые элементы - ко входам блока анализа, лричем одни из входов пороговых элементов соединены с установочным входом устройства. Блок-схема предлагаемого устройства изображена на чертежа. 6 Устройство содержит первую электрон но-пучевую трубку 1 типа Попитрон, первый бпок 2 формирования функциональ ных напряжений, интегратор 3, выход которого подключен ко второй электроннолучевой трубке 4 типа Политроп, функциональные пластины которой соединены со вторым блоком 5 формирования функциональных напряжений, а выход - с мно гоканальным коммутатором 6. Выходы коммутатора б соединены с другими интеграторами 7, которые через пороговые элементы 8 подключены ко входам блока 9 анализа. Одни из выходов пороговых элементов 8 подключены к установочному входу Ю устройства. Устройство работает следующим образом. Сигнал (t ), подлежащий распознаванию подается на горизонтально-откло няющие пластины электронно-лучевой тру ки 1.. Преобразованный сигнал, yfi) f э€(-Ь), « где э(t) - входной сигнал, (JP и jU ). . . О оУ-оператор преобразован определяемый совокупностью напряжений на функциональных пластинах трубки 1 от блока 2, с коллекторных пластин поступает на интегратор 3. Блок 2 формирования функциональных напряжений, который может быть выполнен, например на потенциометрах, имеет десять выходов по числу функциональных пластин трубки 1. Преобразователь входной информации, представленный блоками 1,2,3 предназна чен для максимального разделения (контрастирования) признаков сигналов 94 (t Вид оператора преобразования определяется в соответствии с имеющейся методикой контрастирования признаков. Применение блоков 1, в предлагае мом устройстве нар$шу с контрастированием признаков позволяет понизить информативную частоту сигналов, распознаваемых в последующих блоках, Сигнал у ( t ), снимаемый с коллекторных пластин трубки 1, через интегратор 3 подается на вторую электроннопучевую трубку 4 типа Политрон. Преобразование для второй трубки 4 примет спедуюший вид zft)(t),«f , 9 где i lj ii-MuU, P(t) jy(t)dt Проинтегрировав выходной сигнал трубки 4 за период времени Т, входному сигналу р ( t ) можно поставить в соответствие число S : (t),pjdt Рассматривая в качестве признаков сигнапа закон распределения амплитуд, с некоторыми допущениями можно считать, что функционал в конце периода интегрирования имеет вид: s-fz(t).xu 4 гдет h, )}dt, kM,2 ,...,10, причем Г 1, ри .i ХО,... Каждой конкретной реализации сигнапа, поступающего на вход трубки, ставится в .соответствие точка с координатами hj-,h2;...,b в пространстве признаков Н. кI При этом выражение 5 h. U. гО можно р1 - t . рассматривать как уравнение гиперлоскости в этом пространстве, а величина S может служить мерой близости от очки, изображающей входной сигнал в ространстве признаков Н, до гиперплосости с направляющими ,1/2 . .и оТаким образом, совокупностью напряжений на функциональных пластинах трубки 4 задается новая гиперплоскость в пространстве признаков Н и через время Т будет определено расстояние S до этой гиперппоскости, Сигнап S.. , полученный при П -и перестройке, должен запоминаться отдельно интегратором 7. Процесс распознавания образов организуется так, чтобы время полного цикла порэстройкн опорлто)Я FIG превышагю период квантования сигнапа, попустимь й по усповию сохранения информации, содержащейся в сигнале. Нэпрерыв1ый сигнал, в соответствии с теорией Котепьникова, мо но обрабатывать как сигнап, квантованны во времени с периодом квантования At Эту связь представ а яет следующее выражение At jfg , где fg - верхняя граница частотного спектра сигнала, После контрастирования сигнапа с пос ледующим интегрированием в блоке 3 пре лагаемого устройства верхняя граница частотного спектра существенно понижается, что позволяет увеличить допустимы период квантования д, и, следовательно чиспо гиперплоскостей, формируемых в пространстве признаков. С другой стороны, чиспо реализуемых гиперплоскостей определяется частотным диапазоном перестройки оператора в приборе, который лежит в пределах 0-1 мгц Все это дает возможность повысить точность аппроксимации разделяющей поверхности и увеличить разрешающую спо- собность и вероятность правильных ответов при распознавании,, Интервал времени -- , где п -число реализуемых гиперплоскостей, между двумя последовательными перестройками напряжений на функциональных: пластинах трубки 4 должен быть меньше времени считывания информации с блока 5 формирования функциональных напряжений. Вы ходные, хзигна лы W, м ногоканапьного коммутатора 6 с интервалом времен Y управляют блоком 5, в котором спучайным образом формируются совокупност напряжений «f Wj j 2 наются- направляющие значения коэффициентов и поступают на функциональны пластины трубки 4. Данные совокупности напряжений являются своего рода масками в известных перцептронах. Значения сформированных напряжений периодически повторяются с интервалом времени At . Кроме этого, многоканальный коммутатор 6 11оочередно подключает выходной сигнал трубки 4 Z (-t) на входы интеграторов 7. При подключении первой совокупности напряжений на функциональные пластинь трубки 4 вступает в работу пер- вый интегратор 5 . Для последующего набора напряжений включается интегратор S . Тогда интегратор Sj переводится коммутатором (J в режим фиксации (,дапомннания информации). Через интервал времени «v работа канальных интеграторов повторяется в прежней последовательности. Выходные значения интеграторов 5 поступают на пороговые элементы 8, где величины интеграторов сравниваются с установкой р по входу 10. При превышении значений интеграла наД уставкой пороговый элемент 8 выдает сигнал 0в противном случае сигнал Э- отсутствует. Величина 0- поступает в блок 9 анализа. БЛОК 9 анализа включает следующие элементы: узлы весовых коэффициентов, результирующий узел, узел ответа распознаваемых образов, узел выдачи значений подкреплений для весовых коэффициентов. Значения весовых коэффициентов блока анализа устанавливаются в процессе обучения устройства. Предлагаемое устройство позволяет расширить область применения, так как формирование сложной разделяющей гиперповерхности в пространстве признаков достигается простым и экономичным способом. Это обеспечивается гибкостью характеристик и широким частотным диапазоном электронно-лучевой трубки, типа Политрон, а также структурой предлагаемой схемы. Гиперплоскости, аппроксимирующие разделяющую гиперповерхность, в пространстве признаков могут занимать совершенно произвольное положение так как их направляющие коэффициенты представлены аналоговыми величинами. Безынерционность в задании гиперплоскостей на трубке позволяет увеличить быстродействие процесса распознавания образов. Формула изобретения Устройство для распознавания образов, содержащее первую и вторую электроннолучевые трубки типа Политрон, функциональные пластины которых подключены соответственнок первому и второму блокам формирования функциональных напряжений, отличаюшеес я тем, что, с целью повышения достоверности распознавания, оно содержит многоканальный коммутатор, пороговые элементы, блок анализа и интеграторы, вход одного из которых подключен к выходу первой электроннолучевой трубки, а выход - через вторую 765 эпектронно-пучевую трубку - ко входу многоканального коммутатора , первые выходы которого соединены со входами второго блока формирования функциональных напряжений, а вторые .выходьг через поспедоватеяьно соединенные интеграторы и пороговые элементы - ко входам блока анализа, причем одни их выходов пороговых элементов соединены с установочным входом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 488230, кп. G 06 К 9/О2, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 437095, кп. G Об Q 7/25, 1972.