Устройство для распознаванияОбРАзОВ Советский патент 1981 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к технической кибернетике, в частности к усг-; ройствам распознавания образов , и может быть использовано при автомати зации механосборочных работ, осущест вляемых с помощью роботов. Известно устройство для распознавания образов, содержащее последовательно соединенные блок предъявления изображения, привод,блоки приня тия решения, управления и выработки сигнала рассогласования и блок сравнения, выход которого соединен с блоком фотоэлектрического преобразования, а входы связаны с блоком пред явления изображения и с блоком памяти, причем выход блока фотоэлектрического преобразования связан с входом блока выработки сигнала рассогла сования 1 . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является УСТРОЙСТВО, содержащее блок предъявления изображения, фотоэлектрический преобразователь с подключенными генераторами напряжения развертки, блок сравнения, входы которого подключены к блокам памяти и управления и формирователь сигналов рассогла.сования, подключенный к блоку управления. Решение о том, что распознаваемое изображение соответствует ожидаемом/, принимается в том случае, когда одновременно генерируются выходной сигнал блока памяти и преобразованный сигнал с выхода формирователя сигналов рассогласования 2. Однако известные устройства имеют низкую надежность распознавания. Цель изобретения - повышение надежности распознавания. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для распознавания образов, содержащее последовательно соединенные блок, предъявления изображения, первый блок сравнения, входы которого подключены к блокам памяти и управления, фотоэлектрический преобразователь, подключенный к генераторам напряжения развертки, и формирователь сигналов рассогласования, подключенный к блоку управления, введены последовательно соединенные блок оценки ширины экстремума сигнала, подключенный к фотоэлектрическому преобразователю, второй блок сравнения, подключенный к блоку памяти, и ключ, входы которого подключены к выходам генераторов напряже.ния развертки и формирователя сигна.лов рассогласования а выход соединен с выходом устройства. Кроме того, блок оценки ширины экстремума сигнала содержит последов тельно соодиненные узел памяти, подключенный ко входу блока и к первому элементу сравнения, вход которого соединен со входом блока, делитель напряжения и второй элемент сравнения, подключенныйк узлу памяти и ко входу блока, и генератор пилообразного напряжения, входы которого соединены с элементами сравнения, а выход подключен к выходу блока. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит последователь но соединенные блок 1 предъявления изображения, первый блок 2 сравнения входы которого подключены к блокам памяти 3 и управления 4, фотоэлектри ческий преобразователь 5, подключенный к генераторам 6 и 7 напряжения развертки, блок 8 оценки ширины экстремума сигнала, второй блок 9 сравнения, подключенный к блоку 3 памяти, и ключ 10, входы которого подклю чены к выходам генераторов 6 и 7 напряжения развертки и формирователя 11 сигналов рассогласования,а выход, соединен с выходом устройства. Выход формирователя 11 сигналов рассогласовання соединен со входом .блока 4 управления. Бпок 8 оценки ширины экстремума сигнала содержит последовательно соединенные узел 12 памяти, подключенный ко входу блока 8 и к первому элементу 13 сравнения, вход которого соединен со входом блока 8, делител 14 напряжения и второй элемент 15 сравнения, подключенный к узлу 12 памяти и ко входу блока 8, и генератор 16 пилообразного напряжения,входы которого соединены с элементгиии 13 и 15 сравнения, а выход подключен к выходу блока 8. Устройство работает следующим образом. Изображение обстановки (например деталей на конвейере) через блок 1 предъявления изображения, оптически связанный с блоком 2 сравнения, прое цируется в блок 2 сравнения, куда также поступает эталонное изображение из блока 3 памяти. Блок 2 сравне ния, представляющий собой, например, оптический коррелятор Верджера, вычисляет взаимно-корреляционную функцию Ф 7 Р предъявляемого изображения и эталонного образа сразу для всех значений аргументов .f P{.-4)J,i«,y)., И) где Е- площадь кадров изображений, f и л - функции, описывающие соответственно пердъявляемое и этгшонч ное изображения, хУу и хоу - системы кооодинат, относяциёся соответственно к предъявляемому и этгшонно лу изображениям и связанные между соЬой соотношениями сдвига на величины ХО,УО и поворота на угол (fg хЦх + Хо-))(,-Ч)().(р), )-со5((о-ср)-1х4Хо-)-5«п{1 о-(р), Световая картина на экране фотоэлектрического преобразователя 5 преобразуется в последовательность электрических сигналов. Напряжение раз-, вертки при считывании световой кгфтины при этом обеспечивается генераторами 6 и 7 напряжения развертки. Выходной сигнал фотоэлектрического преобразователя 5 поступает в формирователь 11 сигналов рассогласования. Выходной сигнал формирователя 11 сигналов рассогласования воздействуя через .блок 4 управления на первый блок 2 сравнения, поворачивает последний вокруг оптической оси так, что максимальный сигнал фотоэлектрического преобразователя 5 достигает своего наибольшего значения. Выходной сигнал фотоэлектрического преобразователя 5 поступает также в блок 8 оценки ширины экстремума сигнала, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное ширине, например на уровне 0,5, главного максимума выходного сигнсша фотоэлектрического преобразователя 5. Второй блок 9- сравнения вырабатывает сигнал в случае совпа eния напряжения, поступающего из блока 8 оценки ширины экстремума сигнёша, с эталонным напряжением, поступающим из блока 3 памяти и пропорциональным этсшонной ширине экстремума корреляционной функции опоз-. наваемого образа. Выходной сигнал второго блока 9 сравнения поступает на первый управляющий вход ключа 10, а на его второй управляющий вход подается сигнал с выхода формирователя 11 сигналов рассогласования, который формируется в момент достижения выходным сигналом фотоэлектрического преобразователя 5 своего максимального значения. При нгшичии сигналов на обоих управляющих входах ключа 10, последний открывается и пропускает поступающее на его Функциональные входы напряжение разверток с выходов генераторов 6 и 7 напряжения развертки, пропорциональное координатам опознаваемого образа. Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет распознавание и поиск координат образов, задаваемых блоком 3 . Блок 8 оценки ширины экстремума работает следующим образом. Узел 12 памяти выдает напряжение, соответствующее максимальному значению входного сигнала. При уменьшеНИИ текущего значения напряжения первый элемент 13 сравнения выдает сигнал, пропорционгшьный временному положению экстремума. По этому сигналу начинается формирование линейнонарастающего напряжения генератором 16. Напряжение на выходе генератора 16 перестает расти по сигналу со второго элемента 15 сравнения, который срабатывает в том случае, если текущее значение входного напряжения уменьшаете;, например, до половинного значения максимального, згшаваемого делителем 14 напряжения. Одновременно сигналом со второго элемента 15 сравнения сбрасывается узел 12 памяти. Таким образом, напряжение на выходе генератора 16 пропорционально временному интервалу между сигналами элементов 13 и 15 сравнения, а временной интервал, в свою очередь, пропорционален ширине экстремума.

Предлагаемое устройство отличается повышенной надежностью распознавания, особенно при наличии в поле зрения блока предъявления изображения объектов из другого класса, нежели эталоиное. В предлагаемом устройстве распознавание образов ведется не только по величине максимального значения сигнала на блока фотоэлектрического преобразования, как это происходит при работе прототипа, но и по ширине экстремума корреляционной функции, которая однозначно связана с пространственным спектром предъявляемого изображения. Пространственшлй спектр в свою , определяется характерными признаками предъявляемого изображения (конфигургщией, размерами деталей и т.п.).

Распознавание образа по двум признакам - величине максимума и его ширине, позволяет увеличить достоверность распознавания устранить ошибки распознавания, сй занные с различной освещенностью (яркостью)

изображений, с различной величиной(размерами) сравниваемых образов.

Формула изобретения

1.Устройство для распознавания образов, содержащее последовательно соединенные блок предъявления изображения, первый блок сравнения,входы которого подключены к блокам па0мяти и управления, фотоэлектрический преобразователь, подключенный к генераторам напряжения р 1звертки, и формирователь сигналов рассогласования, подключенный к блоку управле5ния, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности распознавания, оно содержит последовательно соединенные блок оценки ширины экстремума сигнала, подключенный к фотоэлектрическому преобразо0вателю, второй блок сравнения, подключенный к блоку памяти, и ключ, входы которого подключены к выходам генераторов напряжения развертки и формирователя сигналов рассогласо5вания, а соединен с выходом устройства.

2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок оценки ширины экстршлума сигнала содер

0 жит последовательно соединенные узел памяти, подключенный ко входу и к первому элементу сравнения,вход которого соединен со входом блока, делитель напряжения и второй эле5мент сравнения, подключенный к узлу памяти и ко входу блока, и генератор пилообразного напряжения, sxojft которого соединены с элементами .сравнения, а выход подключен к выхо0ду блока.

Источники инфсфмации, прииятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 643918, кл. G 06 К 9/00, 1976.

2.Патент Японии W 49-42339,

5 кл. 97(7) В 67, опублик.1974 (прототип) .