Способ выделения признаков при распознавании изображения

 

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИЗНАКОВ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ос , нованный на формировании видеосигнала при построчном разложении изобра4жения , квантования видеосигнала по двум уровням, одновременной задержке квантованного сигнала на время .длительности строки и на время длительности элемента разложения, вычита-: ния задержанного сигнала из незадержанного квантованного, суммировании полученных разностных сигналов смежных строк и смежных элементов изображения , отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности распознавания, видеосигнал задерживают на время длительности элемента разложения,вычитают его из незадержанного видеосигнала и формируют совокупность разностных сигналов в направлении строки X, сравнивают по знаку разностные сигналы смежных в направлении строк X и столбцов У элементов разложения и формируют импульсы несовпадения, суммируют импульсы несовпадения отдельно по двум направления, видеосигнал задерживают на время длительности строки разложения, вычитают его из незадержанного сигнала и формируют совокупность разностных в направлениях У сигналов, -выполняют (А над нею те же операции, что и над совокупностью разностных сигналов в направлении строки разложения, над совокупностями разностных в направлениях X и У сигналов повторяют указанные операции до получения озаданной достоверности распознаваi ( эо ния . 4 :о э

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) д) tl 06 К 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛНМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3354070/18-24 (22) 13.11. 81 (46) 15.10.83. Бюл. N 38 (721 И.В. Разин и В.В. Тетерин (531 621 391.011.7 (088.8) (56) 1. Патент -Японии tf 53-36736, кл ° 97 (7) В 622, 1978.

2, Авторское свидетельство СССР

N 746611, кл. G 06 K 9/00, 1977 (прототип1. (54) (57) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИЗНАКОВ

ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ос,нованный на формировании видеосигнала при построчном разложении изобра)жения, квантования видеосигнала flo двум уровням, одновременной задержке квантованного сигнала на время ,длительности строки и на время длительности элемента разложения, вычита-. ния задержанного сигнала из незадержанного квантованного, суммиоовании полученных разностных сигналов смежных строк и смежных элементов изображения, отличающийся тем, что, с .целью повышения достовер+ ности распознавания, видеосигнал задерживают на время длительности элемента разложения, вычитают его иэ незадержанного видеосигнала и формируют совокупность разностных сигналов в направлении строки Х, сравнивают по знаку раэностные сигналы смежных в направлении строк Х и столбцов У элементов разложения и формируют импульсы несовпадения, суммируют импульсы несовпадения отдельно по двум направлениям, видеосигнал задерживают на время длительности строки разложения, вычитают его из неэадержанного сигнала и формируют совокупность разностных Е

С2 в направлениях У сигналов, -выполняют над нею те же операции, что и над совокупностью разностных сигналов в направлении строки разложения, над совокупностями разностных в направлениях Х и У сигналов повторяют укаэанные опера !ии до получения заданной достоверности распознавания.

1048492 2

Посталенная цель достигается тем, что формируют видеосигнал при построчном разложении изображения, квантуют видеосигналы по двум уровням, одно45 временно задерживают квантованный сигнал на время длительности строки и на время длительности элемента разложения, вычитают задержанный сигнал из незадержанного квантованного, суммируют полученные разностные

50 сигналы смежных строк и смежных элементов изображения, видеосигнал задерживают на время длительности элемента разложения, вычитают его из незадержанного видеосигнала, форми- 55 руют совокупность разностных сигналов в направлении строки Х, сравнивают по знаку разностные сигналы

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке

I систем автоматического анализа и классификации изображений, Известен способ выделения признаков при распознавании изображения, основанный на вычислении смешанных центральных моментов изображения . (.1)

Недостат ками. данного способа я вляются сложность его аппаратурной реализации и невысокое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению является. способ выделения признаков при распознавании изображения, основанный на формировании видеосигнала при построчном разложении изображения, квантовании видеосигнала по двум уровням, одновременной задержке квантованного сигнала на время длительности строки и на время длительности элемента разложения, вычитании задержанного сигнала из незадержанного квантованного, суммировании полученных разностных сигналов смежных строк и смежных элементов иэображения )2j

Недостатком известного способа является невысокая достоверность распознавания изображений, так как квантование видеосигнала по двум уровням приводит к потере информации о структуре сложных полутоновых изображений, что снижает достоверность распознавания.

Цель изобретения - повышение достоверности распознавания изображений.

t5 го

ЗО

40 смежных в направлении строк Х и столбцов У элементов разложения и формируют импульсы несовпадения, суммируют импульсы несовпадения отдель- . но по двум направлениям, видеосигнал задерживают на время длительности строки разложения, вычитают его из незадержанного видеосигнала и формируют совокупность разностных в на-. правлении У сигналов, выполняют над нею те же операции, что и над сово-" купностью разностных сигналов в направлении строки разложения,; над совокупностями разностных в направлениях Х и У сигналов повторяют указанные операции до получения заданной достоверности распознавания. сущность данного предложения следует из соответствия нормированно; го поостранственного спектра изображения набору интегральных моментов, однозначно описывающих его форму: аЪ )+e рцэр

5нЬ"<М= „,E Z (- 1 (") k=oå0 к! Р! (e) )1 } &пс с )

На практике необязательно определять моменты пространственного спектра, а достаточно знать значения средних в направлениях Х и У частот исходного изображения и его производных, Можно также ограничиться конечным числом членов ряда (1) в силу ограниченности по частоте пространственного спектра изображений.

Таким образом,.каждое изображение представляется вектором, компонентами которого являются средние частоты: сд =((да}ц(цо1 (me\ eeeop> е(Щ (ф< ° о> р (й,) (,о),(ю„1 (о»),(й,Д о. ) ).-"-,(43e) (n,!ca) ъ(Ce) Z) gn, !ee)»(ke) (} Я р (й,}„и,е 3.

Значение средней в направлении оси Х частоты смешанной порядка и, m) производной иэображения определяется следующим соотношением: где М - общее число пар смежных в направлении Х элементов изображения, 2 4 ного в направлении Х сигнала. С каждым новым разностным сигналом выполняным в направлении Х сигналом, получая всякий раз два сигнала, соответ" ствующих числу пересечений в направ лениях Х и У соответствующей произ" водной изображения нулевого уровня,,Необходимо отметить, что накопленные сигналы могут быть п (еобраэованы с тем, чтобы, компоненты век- тора представляли собой. инвариант к повороту иэображения: (э(((((O) (М2) р(атО1((1Дф Ь1)! (1(4((((((т((1 (1 14У(Р) l 8gj (q (2 O)+ (Я,) Q (Pg)l

* тнт1р оп Рэ1е<ое1) +5,(р т,i х

" " Ч " 1(" 1 "1Ф.) (ОА) (.,1

21(р(оо)) ° ) =(N„; Ný .„ N.

На фиг.,1 приведена функциональная, схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2а- временная диаграмма, поясняющая принцип формирования разностных сигналов смежных строк и разностных сигналов смежных элементов, на фиг. 25 - то же, поясняющая принцип формирования имлульсов несовпадения

Устройство содержит последователь,но соединенные телевизионный дат" чик 1 (фиг. 1(, амплитудный дискри- минатор 2 и узел 3 задержки, обеспе- . чивающий задержку квантованного сигнала на первом выходе на время длительности строки разложения, а на втором выходе - на время длительности элемента разложения. Выход амплитудного дискриминатора соединен также с входом, первого логического элемен-. та 4 исключающее ИЛИ, второй вход которого соединен с первым выходом узла 3 задержки, а выход соединен со счетным входом двоичного счетника 5, тактовый вход которого соединен с шиной тактового сигнала. Входы второго логического элемента 6 исключающее ИЛИ соединены с, выходом амплитудного дискриминатора 2 и вторым выходом узла 3 задержки, а выход со счетным входом двоичного счетчика

7, Выход телевизионного датчика соединен с .последовательно включенными аналого-цифровыми преобраэоМтелем 8, BTopbIM узлом задержки 9, 3 104849 ((ч

1 1п п11- общее число пересече.1 (Ч ний в направлении Х смешанной порядка (п,m) производной нулевого уровня.. ют те же операции, что и с разностАналогично определяется значение средней в направлении У частоты: 5 (g 1, (о;п ) (43 ) 1à; )P. где(14,1ц(((п11- общее число пересе- чений в направлении У смешанной 10

<порядка (п, (т() производной нулевого . уровня, P - общее число пар смежных s напРавлении У элементов иэобРаиенил . N ((р 1

В том случае, когда. изображения 15 М(О1 имеют одинаковые размеры, нормиро-, вочные константы в компонентах векФ 1 тора ц могут быть опущены.

Отметим так же,, что чем большим числОм компонент вектора (,) мы распо-, 20 лагаем, тем точнее описывается форйа пространственного спектра изображения

Поэтому,. дпя получения требуемой достоверности распознавания формируют последовательность неповторяю-. 25 щихся разностных сигналов, при которой каждая новая совокупность разностных сигналов получается иэ предыдущей задержкой на время длительности " . элемента или строки разложения и вы читанием ее из неэадержанных раэностных сигналов. Другими словами, Формируют такую последовательность раэностных сигналов, которая бы однозначно соответствовала последователь« ности неповторяющихся производных изображения ° Следует иметь в виду, что производная, например, (2 и 1) ( порядка может быть получена тремя способами путем последовательного . . 40 дифференцирования изображения два- . раза в направлении Х и один раэ в направлении У: (г,(1 3 (р

" з.аца> д Э (р а а.а» а.а» з

Поэтому разностный сигнал треть"

его порядка, .соответствующий произ- 50 водной изображения((" (((, Y) формируют одним из трех способов, напри -. мер, последовательным Формированием раэностного в направлении Х сигна:ла, .затем формированием иэ него раэ- 55 ностного в направлении У сигнала,й, наконец, формированием из разностного сигнала второго порядка разност1048492

6 мента 4 исключающее ИЛИ. При несовпадении во времени текущего и задержанного сигналов на выходе элемента

4 получают разностные сигналы смежных строк (диагр. р, Фиг. 2a), общая длительность которых с дискретностью тактового сигнала, измеряется счетчиком 5. Задержанный на время длительности элемента разложения (диагр. 3, Фиг. 2 с1) со второго выхода узла 3 задержки и текущий с выхода дискриминатора 2 сигналы поступают на входы второго логического элемента 6 исключающее ИЛИ .

При несовпадении во времени и задержанных сигналов на выходе элемента 6 фбрмируются разностные сигналы смежных элементов (диаграф, фиг. 20), количество которых накапливают в счетчике 7. Одновременно видеосигнал с выхода телевизионного датчика 1 (диагр. g, фиг. 2 Ь) поступает на вход аналого- цифро во го преобразова те. ля 8 (АЦП ; в котором его дискретизируют и квантуют на 2 уровнеи . и

Двоичный и -разрядный код (на диагр. о, Фиг. 2о условно изображен импульсами разной амплитуды) непосредственно, и через второй узел задержки 9 диагр. b, Фиг. 26) поступает на входы вычитателя 10, Формирующего на втором выходе в виде и -разрядного двоичного кода разностный в направлении Х сигнал (на диагр. Z, фиг. 2Б условно изображен импульсами разной амплитуды и полярности) . Код знака разности, соответствующий сигналу логической "1" s случае положительной или логического "0" в случае отрицательной разности, с первого выхода вычитателя 70 поступает на вход узла 11 (диагр.g, фиг. 2Б), служащего для формирования и накопления импульсов несовпадения разностных сигналов по знаку. Код знака разнос" ти непосредственно и через третий узел задержки 12 (диагр. Е, фиг. 25) поступает на входы третьего логического элемента 13 исключающее ИЛИ, формирующего импульсы несовпадения кодов знаков (диагр .Ж, фиг. 2 S) разностных сигналов смежных в направ. лении Х элементов. Количество этих„ импульсов несовпадения накапливают в счетчике 14. Одновременно код знака разности через четвертый узел

15 задержки (группа импульсов A на диагр. g, фиг. 25) и непосредст30

В исходном состоянии все узлы

45 устройства обнулены. Видеосигнал, соответствующий анализируемому изображению с выхода телевизионного датчика 1 (фиг. 1) поступает на вход амплитудного дискриминатора 2, в которрм его квантуют относительно .

50 уровня среднего значения сигнала на два уровня. Задержанный на время длительности строки разложения (диагр.a, фиг. 2а) с первого выхода узла задержки 3 и текущий (диагр.

Б, фиг. 2о) с выхода амплитудного дискриминатора 2 сигналы поступают на входы первого логического элевенно (группа импульсов 5, отстоявычитателем l0, другой вход которого соединен с выходом"АЦП 8. Первый выход вычитателя l0 соединен со входом узла 11, содержащего последователь; но включенные третий узел 12 задерж; 5 ки, третий логический элемент 13 исключающее ИЛИ и двоичный счетчик

14, а также последовательно включен,ные четвертый узел 15 задержки, четвертый логический элемент 16 исключаю-10 .щее ИЛИ и двоичный счетчик 17. Входы узлов задержки 12 и 15, а также вторые входы логических элементов 13 и .16 соединены с входом узла 11, Выход АЦП 8 соединен с последовательно 15 включенными узлом 18 задержки и вычитателем 19, другой вход которого соединен с выходом АЦП 8. Второй выход вычитателя 10 соединен с последовательно включенными узлом 20

20 задержки и вычитателем 21,и также последовательно вкпюченными. узлом

22 задержки и вычитателем 23.„Другие входы вычитателей 21 и 23 соединены с вторым выходом вычитателя 10, а 25 выходы вычитателей 19, 21 и 23 соединены с входами узлов соответственно

24 - 26, аналогичных узлу 11. Выходы счетчиков 5 и 7, а также 14 и 17 узлов 11, 24, 25 и 26 соединены с входами блока 27 принятия решения.

Узлы задержки 9, 12 и 22 выполнены в виде и -разрядного регистра, обеспечивающего задержку кода на время длительности элемента разложения .

Узлы задержки 15, 18 и 20 выполнены в виде 11-параллельного регистра сдвига длиной я (по числу 1.п элементов разложения в строке ) и обеспечивают задержку кода на длительность 40 строки разложения.

Устройство работает следующим образом. руются разностные сигналы второго Использование предлагаемого спосопорядка, соответствующие производным ба выделения признаков при распознаизображения q() и ((о). Код знака ((«) вании иэображения обеспечивает по разности с первых выходов вычита- . сравнению с известными способами потелей 19, 21 и 23 поступает на, 20 вышение достоверности классификации входы узлов соответственно 24 - 26, за счет использования более полной работа которых аналогична описан-: информации о структуре изображений, ной выше работе узла 11. К моменту воэможность работы в;реальном масштаокончания разложения изображения бе времени, что является необходимым в счетчиках 14 и 17 узлов 11, 24,: 25 условием при решении задач распозна-.

"25 и 26 хранятся пеовый и второй вания изображений в большинстве накопленные c r ane(M<)y (q o) прикладных задач. Предлагаемый способ (яг)<р(1.о), (q)cp(o 1>, (йг, (о ),; . обеспечивает упрощение его техничес((() (1,1) i (<)y (1,1), (Й ) Л.о): . кой реализации. иг.

1 10484 щая от группы А на длительность . строки разложения) поступает на входы четвертого логического элемента

16 исключающее ИЛИ, формирующего импульсы несовпадения кодов знака (диагр .((, фиг. 2 Б) разностных сигналов смежных в направлении У элементов, количество которых накапливают в счетчике 17. Аналогично работе узлов 9 и 10 происходит .: 10 работа узлов 18 и 19, а .также работа узлов 20-23. На втором выходе вы" читателя 19 формируется разностный в направлении У сигнал, а на вторых выходах вычитателей 21 и 23 форми- 15

92 8 соответственно а в счетчиках 5 и 7соответственно (Я ) ц (оo) (И4)((оp).

С приходом кадрового гасящего импульса содержимое счетчиков 5,. 7, 14 и 17 считывается в блок 27 принятия решения, в котором накопленные сигналы могут быть преобразованы по формуле 6. Блок 27 принятия решения вырабатывает -на.выходе код решения в со-, ответствии с одним из алгоритмов, например, по формуле (5), после чего указанные счетчики обнуляются, а устройство подготавливается к анализу следующего иэображения, Составитель Т. Ничипорович

Техред И;Гергель

Редактор Н . Воловик

Корректор И.Демчик

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4

Заказ 7934/55, Тираж 70б

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5