Способ распознавания элементов изображений Советский патент 1979 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к распознаванию о разов и может быть использовано в оптикоэлектронных устройствах для автоматического считьшания и распознавания элементов койтурных изображений, например чертежей, а также алфавитных и цифровых символов. , Известны способы распознава тя элементов изображений 111, фиксированных щ)ямоуголь ной зоной, т.е. вписанных в прямоугольную область, например метод зондов, метод маркировки изображений, квазитопологическнй метод, корреляционный метод и др. Известные способы сложны в технической реализации и не всегда дают достоверный резул тат при распознавании. Известен также способ, реализованный в устройстве и основанный на пространственной модуляций светового потока,фотозлектрическом преобразовании светового потока в электрический сигнал в фокальной плоскости изображения и формирований сигналов взаимной корреляции с эталонами 2. Известный способ тоже обладает низкой достоверностью распознавания .тлементов изображений.. Целью изобретения является повышение достоверности распознавания. Цель достигается тем, что в предлагаемом способе одновременно с пространственной модуляцией световой поток модулируют во времени с постоянной частотой, преобразуют промодулироваНный световой поток в электрический сигнал в фокальной плоскости И зображения с переменной чувствительностью, частота изменения коТорой кратна частоте временной модуляции светового потока и,фазы временного фотоэлектрического преобразования формируют сигнал усреднения, по которому производят амплитудную нормализацию электрического сигнала. На фиг. 1 Изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемьш способ распознавания элемеюов изображений; на фиг. 2а, б, в, г, д - графики изменения функций прозрачности г (х,у) в соо1ветствующих точках прямоугольной зоны, фиксирующей изображение элемента; на фиг. 3 - эпюры изменения функции гфозрачяости т (х.) вд йПЪ ййгфТрасГТрёделёийя;интенсиинЬсти светового потока и чувствительности фотоприемника вдоль вектора изменения фотоэлектрической чувствительности при совпаде ши направлений обоих векторов (фиг.За) и при их максимальном расхождении (фиг,36), Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит источник 1 света с конденсбрной линзой 2 и рассеивателем 3, перемещаемый носитель 4 информации, например 4) плёнку с синхродорожкой { на фиг. не показана) для точной установки распознаваемого элемента, знака или символа в прямоугольную зону АВСД, оптическую систему 5 для фокусировки изображения через диск 6 переменной проэтрачности из плоский фото1триемт1к 7. Функция прозрачности т (х, у) диска 6 в)1оль начального вектора а фигЛ изображен стрелкой) компланарного фокальной гоюскости изобрШения и расположенного в плоскости PI -Pj имеет линейный характер., Функция фотоэлектрической чувствительности V (х, у) фотоприемника 7, расположенного в фо- . кальной плоскоста Pi-Pz тгйкже является линейной в одном направлении, показанного вектором, что может быть обеспечено использованием в ка честве фотоприемника 7, функционального фоторезистора, которыйрастоложен на диске во Диски 6 и 8 Мёхаййчески связаны с электроприводом 9 и 1ФИ работе устройства вращаются в прб-гяйоположные стороны с угловь1ми скоростями W и п«,гдё п - целое число. Диски 6 и 8 на своей внешней окруЖНЬйти сиМронизИруюшие выступы 10, прёдназН1а ёШьШ для Иердайического замыкания контак тов 11 синхронизации, подключённых к формирователю 12 у|фавля щего импул;ьса. otonpHeMHHK 7 окантован лин нымиКОН: тактнымн изадаами 13, соединенными черёз скрл ЗШЩйконтактйое соединение 14 с клеммой источйика пнтадая и нафузочньтМ peaiictopoM, подключёййым осгответстйеннр ко йхбдам управляЙй бго усияйтеля 15 и аналогового запоминающ го узла 16, управляюцщй вход которого со единёи с вьйодом формирователя 12 управляющего имйульса, а вькОд -6& входШг упрйле шя усилиггепя 15. .,,,--.У .. : Предлагаемьй способ расг1Ьзнгйвайия элементов изображений за)клй чается в следующем. Наповерхности носкгтеля 4 pafenosHaBaeMbrfi элемент изображения фиксируется в прямоугол ной зоне АВСД-о не (в данном случае изображена буква н), равномерный пО. интенсивности световой поток, поступающий от источника 1 через KOHiieticopHyMi линзу 2 и рассеиватель 3 на окно .прЬСт$ анственн6 модулируется изобр жением элемента и поаупает на фокусирующую, огггаческую систему 5 и далее через днск 6, с поШц1Ыо КОТОРОГО производится распределение птенсивности светового промодулированного зображения потока по линейной зависимости направлении одного из векторов, компланарных фокальной плоскости изображения Р-Р, посе чего линейно распределенный и промодулированный изображением световой поток поступает на поверхность фото приемника 7 в прямоугольн ю зону АВСД, где он преобразуется электрический функциональный сигнал .y)(.vMcv $ деФо-начальныйсветовой поток,поступающий на носитель 4 информации; 1ц (х,у) - модулирующая функция элемента изображения;v т {х,у) - функций прозрачности диска 6; (х,у) - функция фотоэлектрической чувствительности фотоприемника 7; S-площадьпрямоугольной зрнь АВ С Д, по которой производится .интегрирование. Одновременно с приведенными операциями способе производятся времейгая модуляция постоянной частотой путём рабномерного вращения Вектора распределения Интенсивности свебвого потока и вектора изменения фотоэ;1ектической чуёс вйтельности вокруг оси, перпендикулярной фокальной плоскости изображения в геометрическом центре О (О) прямоугольной зоны АВСД (А В С Д) во взаимно противоположЬ Х направления ; кратным отнОщением угловых скоростей вращения(а)И nw } - л ,х : .;-.Л.; . - . ; , . . , « Вращёнйе 11роизводи ся С ПОМОЩЬЮ электромеханического привода 9, Механически связанного сдасками 6и8. ,:..: : При этом световой луч от каждой точки изобразкения будет проходить через точку диска 6, в которой п бзрачность меняется по периодической зависимости: : т (x,v,t) с периодом Т Для тОчек М, N, Ё, F прямоугольной зоны АВСД и:5мене1ше функции прозрачности г (x,y,t) ISO BjJeMeHH гфедст авлено на фиг. 2а, б, в, г, д, изkbtdipSixййдно, что между этими зависимостями существует отличие в амплитуде и фазе, причем наибольщет амплитуды фун1сция г (x,y,t) достигает в наиболее удаленной от центра О точке изображения. Значения тахг, аЛп ь mio 2 и т характеризуют максимальные, мииймапьйь1е и среднее значение прозрачностей для «УответСтвующйх точек, причем для центральной точки О значение функции прозрачности не меняется и равно т: . ПоскОЯбйу чувствительность фотоприемника 7 также меняется во времени по периодическому закону V (х, у, t) с периодом Т, то функционала ное напряжение УФ (t) па выходе фотоприемника 7 определяется из следующего выражения; Jф(t) t)-V(x,(/,tM(/y. - Заключительные операции в прёдлагаемом способе состоят в следующем. Так как полученный функциональный сигнал L(t) зависит от начального значения светйвого потока и параметров элементов изображения(тол шины контурных линий или прозр;ачности самого иосителя), то это влияет на достоверность распознавания при последующем сравнении с эта лонными сигналами. Поэтому в предлагаемом , cnocoCie осуществляется нормализация выходного сигнала. На фиг. За показаны эпюры расиределеййя иктенсивности 3 (х, у) светового потока и фотоэлектрической чувствительности- фотоприемника при совпадении направлений обоих векторой. В этом случае верхним точкам изображения формировании функционального сигйала присваивается больщой вес и они вносят более существенную час1ь в интегральное напряжение. При противоположном вращении векторов с крат ными угловыми скоростями пррисхбдат изменение взаимного положения векторов и различным точкам изображения последовательно присваивается максимальный вес, л ял&мограпШо npi-tmnoположиым точкам - минимальный вес. При максимальном расхождении вектЬров или фаз (см. фиг. 36) {фоисходит взаимная ком пенсация операций линейного распределения интенсивности светового притока и линейнргр изменения фоточувствйтельностй фотоприемиика 7, в результате чего зфовень функшюнального напряжения прййишет некоторое среднее зиачение Ц,р , ГфошршонаЛьйое отношёшю pCBeiaeHных и неосвещенных частей прямругочьнРй зоны для кРнкрётнргб элемента изображения. При этом ёинхрршзирующие выступы 0 дисков 6 н 8 одновремешо контакты II синхронизации и с выхода формирователя 12 управляю1це го импульса на управляющий вход аналргового запошнак)Ц1его узла 16 поступит сигнал, по которому запоминается значение зфовн: Ц поступающего на управляющий вход усилителя 15, производящего амплитудную иормалйзамию функционального напряжения Uj)(t), в результате которой на выходе устройства формируется . функциональный Сигнал, не зависящий от начальйого значения светового датока Ф и Толщины контурных линий изображения: (1) ( (/)-t(X,U,(,y,t)dxcfy . UJ нормализацйонная модулирующая функция элемента изображения. Периодичесю меняйщийся сложный по ме функциональный сигнал содержит наиболее / полную и достоверную информацию об изображении по отношению к функциональным сигналам, полученным в известных способах распознавания, так как различные точки изображения находятся в переменных усповиях распространония светового пртрка и им; шследовательнр присваивается различный вес с прмрщью переменной фотоэлектрической чувствительности в прямоугольной зоне. Дальнейшая операция по распознаванию заключается в определении сигналов взаимной корреляции с эталоннь1ми сигналами, по которым производят идентификадню изобрйже шя (технические средства, производящие операцию корреляции на блок-схеме фиг. 1 не изображены). Таким образом, в предложенном способе повышается достоверность распознавания за счет формирования развернутого во времени нормализованного функционального сигнала. Технико-экономический эффект обусловливается ynpometmeM используемых техшческих средств (фильтр в виде диска с переменной лилейной прозрачностью гораздо дешевле и проще в изготовлений, чем специальные маски-трафареты) и, кроме того, повышается достоверность распозшвания.. Для технической реализации предложенного . способа можно использовать недорогие и несложные оптические узлы: конденсор, рассейватель, оптическую систему в виде двух линз, диск переменной прозрачности, например is виде оптаческого клина, функциональный фоторезйстор (в настоящее время TaKite фотррезисторы находятся в серийном производстве) и микроэлектронные элементы. При наливши сортветствующей технологичес; кой базы устройство по предлагаемому способу можно выполнить и ртладить . (без больших затрат), за несколько месяцев. Формула изобретения Спосо:б распознавания элементов изображений, основанный на пространственной модуляций светового потока, фотоэлектрическом преобразовании пространственно промодулкрованного светового потока в злектрическйй сигнал в (}юкальной ПЛОСКОСТИ изображения и формирования сигналов взаимной корреляции с эталонами, от л ичающийся тем, что, с целью повышения достоверности распознавания, одновременнР пространственной модуляцией световой поток юrmo Tr aHrTn «fMnnK мптя1Я11ией светОВОЙ поте делируют во времени с постоянной частотой, преобразуют промодулированныи световой поток в электрический сигнал в фокальной плоскости 7, , , изображения с переменной чувств.ительяортью, частота изменения которой кратна частоте временной модуляции и, в момент максимального расхождения фазы временной модуляции светового потока и фазы временного фотоэлектри- s ческого преобразователя формируют сигнал усреднения, по которому производят амплитудную нормализацию электрического сигнала. 8. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Васильев В И, Распознающие системы, Киев, Наукова думка, 1969, с,46-49, 57-67, 2, Авторское свидетельство СССР № 230507 G 06 К 11/00, 1966,

fwtn

T/tT/2 3/ifr т S/lfJ

Риг.г

PZ

/i .y)

M:,y}

P2

p,, г

/x,j

P(x,y)

i/.3