Устройство для распознавания образов

 

Изобретение позволяет решать задачи распознавания и обнаружения объектов на сложном фоне при недостаточности априорной информации об объектах анализа. Устройство содержит оптический коррелятор, в который введены дополнительно два полупрозрачных зеркала и ослабитель, позволяюш,ие в реальном масштабе времени формировать автокорреляционную функцию эталонного сигнала; электронное устройство обработки автокорреляционной и взаимокорреляционной функций и решаюшее устройство. Предлагаемое устройство может быть использовано для анализа и распознавания сложных динамических изображений . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. to ел О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„30„„1251134 п11 4 б 06 К 9/74

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3837935/24-24 (22) 03.01.85 (46) 15.08.86. Бюл. № 30 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (72) Ю. В. Коржик, Г. П. Фельдман и Е. В. Фиряго (53) 681.333 (088.8) (56) Гинзбург В. М., Степанов Б. М. Голографические измерения, 1981, с. 158.

Авторское свидетельство СССР № 1101855, кл. G 06 G 9/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ЯЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ

ОБРАЗОВ (57) Изобретение позволяет решать задачи распознавания и обнаружения объектов на сложном фоне при недостаточности априорной информации об объектах анализа. Устройство содержит оптический коррелятор, в который введены дополнительно два полупрозрачных зеркала и ослабитель, позволяющие в реальном масштабе времени формировать автокорреляционную функцию эталонного сигнала; электронное устройство обработки автокорреляционной и взаимокорреляционной функций и решающее устройство. Предлагаемое устройство может быть использовано для анализа и распознавания сложных динамических изображений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.!

251134

Изобретение относится к автоматике и технической кибернетике, в частности к устройствам распознавания образов.

Целью изобретения является повышение точности устройства для распознавания образов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для распознавания образов; на фиг. 2 — схема блока принятия решений.

Устройство содержит источник 1 света, коллиматор 2, первый рассеиватель 3, первое полупрозрачное зеркало 4, первый объектив 5, эталонный транспарант 6 эталонного изображения, второй рассеиватель

7, второе полупрозрачное зеркало 8, нейтральный светофильтр 9, транспарант 10 распознаваемого образа, второй объектив

11, первый и второй регистраторы 12 и 13, вычитатели 14 корреляционных сигналов, детектор 15 разностного сигнала, сумматор

16 и блок 17 принятия решения.

Устройство работает следуюгцим образом.

Световой поток от источника 1 света через коллиматор 2 поступает на рассеиватель 3, расположенный в фокальной плоскости объектива 5, создающего параллельный пучок лучей, от каждой точки матового стекла. Вследствие этого эталонный транспарант 6 освещается диффузным светом.

В результате освещенность фокальной плоскости объектива 11 пропорциональна взаимокорреляционной функции эталонного транспаранта 6 и входного транспаранта 10, рассеиватель 7 применяется в случае рассогласования транспарантов по информационной емкости, например, из-за различной разрешающей способности эталонного и входного транспарантов. Введенные в устройства полупрозрачных зеркал 4 и 8 позволяют формировать автокорреляционный сигнал эталонного транспаранта.

Часть светового потока, отражаясь от полупрозрачного зеркала 8, снова проходит через транспарант 6, объектив 5 и, отражаясь от полупрозрачного зеркала 4, поступает на регистратор 13. Так как транспарант 6 освещается диффузным светом, то световые лучи, прошедшие через каждую точку транспаранта 6, идут в различных направлениях. После отражения от полупрозрачного зеркала 8 лучи, параллельные оптической оси устройства, попадут в те же точки транспаранта 6, из которых они вышли, и сфокусируются объективом 5 с помощью полупрозрачного зеркала 4 в центре плоскости регистрации регистратора 13. Лучи, которые идут под углом к опгической оси, попадут в другие точки транспаранта 6, сдвинутые относительно исходных точек транспаранта. Величина сдвига

reM больше, чем больше угол, под которым идут лучи. Таким образом формируется

5 ! о !

55 сдвиг участка изображения и автокорреляционный пространственный сигнал. Нейтральный светофильтр 9 введен в устройство для компенсации энергетических потерь, связанных с рассеиванием света на полупрозрачном зеркале 4. Коэффициент пропускания светофильтра 9 зависит от физических свойсю; элементов устройства и подбирается таким образом, чтобы в случае полного соответствия транспарантов 6 и 10 значения корреляционных сигналов, регистрируемых в регистраторах 12 и 13, были одинаковы.

Рассмотрим работу устройства при распознавании заданного количества объектов.

В этом случае для каждого эталонного объекта формируется автокорреляционный и взаимокорреляциîínûé сигналы, которые вычитаются друг из другd в вычитателе 14.

Разностный сигнал из вычитателя 14 поступает в детектор 15, где формируется сигнал, пропорциональный абсолютной величине разности корреляционных сигналов. Значения разностного сигнала суммируются в сумматоре 16 по всей площади пространственных корреляционных функций для каждого эталонного транспаранта. Блок 17 принятия решении определяет номер того эталонного транспаранта, для которого суммарный разностный сигнал минимален.

Транспарант с этим номером соответствует распознанному объекту. При этом в процессе распознавания более полно используется информация, заключенная в корреляционной функции, и индивидуальные особенности распознаваемых объектов.

Техническая реализация предлагаемого коррелятора для распознавания образов проста. Регистраторы 12 и 13 могут быть выполнены в двух вариантах: на основе стандартных фотоприемных матриц или »а основе сканирующих телевизионных датчиков. В первом случае обработка корреляционных сигналов осуществляется параллельно, при этом сумматор 16 осуществляет усреднение по координатам корреляционного поля. Во втором случае обработка проводится последовательно и усреднение в сумматоре 16 осуществляется во времени.

Вычитатель 14 может быть выполнен по стандартной схеме на определенном усилителе, детектор 15 — на полупроводниковых диодах; сумматор 16 — на полевых транзисторах или интегральных микросхемах.

На фиг. 2 приведена возможная схема блока 17 принятия решения. Он состоит из

АЦП 18, селекторов-мультиплексоров 19 и 20, регистров 21 и 22, элемента 23 сравнения, элементов 24 и 25 дифференцирования, двоичного счетчика 26, дешифратора

27 и индикатора 28. В процессе распознавания при смене эталонных транспарантов происходит преобразование суммарного

1251134

Формула изобретения сигнала из аналоговой формы в цифровую в блоке 18; сравнение текущего значения суммарного сигнала с наименьшим из предыдущих, записанным в регистре 21, происходит в элементе сравнения 23, сигнал на выходе которого появляется в том случае, когда значение текущего суммарного сигнала меньше предыдущего минимального значения из регистра 21. Текущее значение номера эталонного транспаранта находится в счетчике 26. По сигналу с выхода элемента 23 происходит запись текущего сигнала в регистр 21 и его номера в регистр 22. Селекторы-мультиплексоры 19 и 20 предназначены для начальной установки регистра 21 и сброса счетчика 26. Номер распознанного образа дешифруется в дешифраторе 2 и отображается на экране индикатора 28.

В случае обнаружения объектов при недостаточности априорной информации в блоке принятия решения должно проводить ся сравнение суммарного разностного сигнала с порогом. При этом в схеме блока 17 принятия решения отключается селектормультиплексор 20, в регистр 21 предварительно записывается значение порога, а в элемент сравнения 23 используется инверсный выход, сигнал на котором появляется, когда значение текущего суммарного сигнала больше порогового значения из регистра 21. Таким образом, если обнаруживаемый объект отсутствует во входном транспаранте, то на выходе вычитателя и элемента сравнения 23 нулевой сигнал и в регистр 22 не записывается номер текущего транспаранта. Следовательно, при отсутствии объекта во входном изображении на индикаторе 28 блока принятия решения отображено нулевое значение. При появлении объекта в i-ом транспаранте сигнал на выходе детектора разностного сигнала отличен от нуля и в том случае, если суммарный сигнал больше порогового из регистра 21, на выходе элемента 23 появляется единичный сигнал, по которому записывается в регистр 22 номер i транспаранта, в котором содержится обнаруживаемый объект.

1. Устройство для распознавания образов, содержащее расположенные на оптической оси источник света, коллиматор, 5

45 первый рассеиватель, первый объектив, эталонный транспарант эталонного изображения, второй рассеиватель, транспарант распознаваемого образа, второй объектив и первый регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введено первое полупрозрачное зеркало, расположенное под углом к оптической оси между первым рассеивателем и первым объективом, второе полупрозрачное зеркало, расположенное на оптической оси между вторым рассеивателем и транспарантом распознаваемого образа, нейтральный светофильтр, расположенный на оптической оси между вторым полупрозрачным зеркалом и транспарантом распознаваемого образа, второй регистратор, оптически связанный с первым полупрозрачным зеркалом, последовательно соединенные вычитатель корреляционных сигналов, детектор разностного сигнала, сумматор и блок принятия решения, входы вычитателя соединены с первым и вторым регистраторами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок принятия решения содержит аналого-цифровой преобразователь, два мультиплексора, два элемента дифференцирования, два регистра, счетчик, дешифратор, элемент сравнения и индикатор, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом первого элемента дифференцирования и является первым входом блока, а вход второго элемента дифференцирования является вторым входом блока, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первым входам элемента сравнения и первого мультиплексора, а выход второго элемента дифференцирования подключен к вторым входам мультиплексоров, причем первый вход второго мультиплексора соединен с выходом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого регистратора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго мультиплексоров, первый вход счетчика подключен к выходу первого элемента дифференцирования, выход второго мультиплексора подключен к второму входу счетчика, выход которого соединен с первым входом второго регистра, первый вход которого соединен с выходом элемента сравнения, а выход подключен через дешифратор к индикатору.

1251134

4-567ЯЯ 10Д

g7Llc. 1

Составитель Л. Кашин

Редактор К. Волощук Текред И. Верее Корректор В. Бутяга

За к аз 4415/49 Тираж 67! Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж--35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r, Ужгород, ул. Проектная, 4