Устройство для распознавания графических изображений

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах анализа графической информации, например в читающих автоматах. Целью изобретения является повышение точности работы устройства. Устройство содержит оптоэлектронный блок ввода изображений, блок памяти изображений, блок анализа изображений, блок инвариантного преобразования изображений, блок определения координат и размеров изображений, классификатор. Блок инвариантного преобразования изображений содержит арифметико-логический блок, первый и второй блоки памяти, блок синхронизации. Благодаря использованию блока инвариантного преобразования изображений достигается высокая точность работы устройства. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 606 К 9/00

8 " А "3И

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ. СССР

К д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4293160/24-24 (22) 03,08.87 (46) 15.09.89. Бюл. Р 34 (71) Институт электронных управляющих машин (72) В.М.Акимов, Г.М.Зенкин, А.Е.Кучеров, Б.Л.Мазо и А.П.Петров (53) 772.99(088.8) (56) Marko Н., Giebe1 Н. Recognition

of handwritten characters with à system of homogeneous 1agers. †. Nachrichtentech Z. 1977, 23, Н 9.

Авторское свидетельство СССР

М 368626, кл. G 06 К 9/80, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ

ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и

Изобретение относится к области автоматической обработки изображений и распознавания образов и может быть применено в системах, использующих анализ графических изображений, например в читающих устройствах.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства за счет инвариантности преобразования и нормализации распознаваемых изображений.

На фиг,1, 2 представлены блок-схемы устройства; на фиг.3 4 — результаты работы узлов устройства; на фиг.5 — принцип определения координат изображения; на фиг.6,7 — блоксхемы алгоритмов работы устройства.

„„SU„„1508255 А 1

2 предназначено для использования в системах анализа графической информации, например .в читающих автоматах. Целью изобретения является повышение точности работы устройства. Устройство содержит оптоэлектронный блок ввода изображений, блок памяти изображений, блок анализа изображений, блок инвариантного преобразования иэображений, блок определения координат и размеров изображений, классификатор. Блок инвариантного преобразования иэображений содержит арифметико-логический блок, первый и второй блоки памяти, блок синхронизации. Благодаря использованию блока инвариантного преобразования изображений достигается высокая точность работы устройства.

1 з.п. ф-лы, 7 ил.

В

Устройство для распознавания гра- (, Д фических иэображений (фиг.1) состоит из последовательно соединенных on" (;© тоэлектронного блока 1 ввода изображений, блока 2 памяти изображений, блока 3 анализа изображений, блока

4 инвариантного преобразования изображений, классификатора 5, а также .блока 6 определения коордиант и размеров изображений, вход которого подсоединен к выходу блока 1, а выход— к управляющему входу блока 4. Ь

Блок инвариантного преобразования изображений фиг,2 содержит арифметико-логический блок 7, первый блок

8 памяти (промежуточную память ), второй блок 9 памяти 1,память результа1508255 4 тов), блок 10 синхронизации, причем один вход арифметико-логическоro блока 7 подсоединен к выходу блока 3 анализа изображений, а другой его вход соединен с выходом первого блока 8 памяти, выход второго блока 9 памяти соединен с входом классификатора 5, вход запуска блока 10 синхронизации подключен к выходу блока 6, а его выходы подключены соответственно к управляющему входу арифметикологического блока 7 и адресным входам управления записью блоков 8, 9 памяти. 15

На „фиг.3 показано поле исходного иэображения 11 и поля анализа 12.

На фиг.4 показаны поля исходного изображения 13 е подобно преобразованными изображениями и примеры 20 полей анализа 14 с разделением их на области локальной обработки.

На фиг.5 показаны оси координат на поле исходного изображения, а также начальные и конечные координаты, 25 соответствующие граничным точкам изображения.

Блок определения координат и размеров изображений может быть выполнен на основе универсального микропроцес- 30 сора. Алгоритм его функционирования представлен на фиг.6.

Блок синхронизации в блоке инвариантного преобразования изображений может быть выполнен на микропрограммном принципе. Алгоритм работы блока

4 представлен на фиг.7.

Предполагается, что все связи между блоками, изображенные на структурных схемах, содержат помимо информа- 40 ционных каналов и каналы синхронизации. Перед началом работы происходит общая предустановка всех динамических элементов (счетчики, регистры).

Устройство работает следующим об- 45 разом.

Блок 1 ввода изображений преобра, зует входное графическое изображение, представленное в оптическом виде, в последовательность бинарных сигналов.50

Блок 1 выполнен на основе твердотельных или вакуумных фотопреобразователей изображения и пороговых устройств, Его выходная информация подается на вход блока 2 памяти иэображений и блока 6 определения координат и размеров изображений. Блок 2 памяти изображений — регистрового типа,и с его выхода информация поступает на блок 3 аналиэа изображений с задержкой, необходимой для предварительного определения параметров знака. В блоке 3 анализа иэображений выделяются особенности иэображения,или структурные признаки. Такими признаками являются ориентированные отрезки линий, а также концы, узлы,углы и т,д. Каждый из типов особенностей выделяется на своем поле анализа, как это показано на фиг.3. Блок 3 реализован на основе двумерных анизотропных фильтров. Бинарный поток данных с выхода блока 3 поступает на вход блока 4 инвариантного преобразования изображений (полей анализа).

Управляющие параметры блока 4 поступают с выхода блока 6 и в зависимости от них выполняется разбиение полей анализа на области локальной обработки (OjIO). На фиг.4 показан способ разбиения полей анализа на ОЛО в зависимости от размеров знака. Видно, что геометрически подобные изображения после блока 4 инвариантного преобразования изображений, получают одинаковое конечное описание. Выходной код этого блока поступает на вход классификатора 5.

В классификаторе содержится эталонное описание распознаваемых классов и в нем вычисляются функции сходства входного и эталонных описаний, на основе которых принимается решение и вырабатывается на выходе код класса.

Блок 6 определения координат и размеров изображения (фиг.5) выделяет прямоугольник, описывающий заданное изображение, и вычисляет начальные и конечные его коордианты Х „„„., Y gas ° » X кон ° я Y кон з а также его вертикальный и горизонтальный размеры

V и Н. Реализуется этот блок на основе универсального микропроцессора.

На входе этого блока содержится последовательно-параллельный преобразователь и устройство прямого доступа в память,.а на выходе параллельный порт. Таким образом, по адресам расположения изображений в ОЗУ микропроцессора известны его координаты

Х и Y для вычисления управляющих параметров, которые передаются затем в блок 4. Блок-схема алгоритма работы этого блока представлена на фиг.6.

Предполагается, что строка документа уже вйделена. Тогда, Х указы5 1 508 вает полажение вдоль строки, à Y— поперек. Постоянная координата Х соответствует одному столбцу развертки.

В соответствии с алгоритмом сначала проверяется, есть ли в столбце единичные точки, т.е. имеется начальный столбец изображения — 15. Если нет, то проверка повторяется для следующего столбца. Если есть, то содержимое всего столбца заносится в отдельный рагистр и происходит присваивание Х„„„ =Х-16.

Проверяются, если ли в следующем столбце единичные точки -17. Если есть, то содержимое этого столбца логически складывается поразрядно с содержимым регистра 18 и результат записывается в регистр — 17. Если нет единичных точек то изображение полФ

20 ностью просканировано, Происходит присв аив а ни е X „„„=Х-1- 1 9.

В регистре оказывается все изображение, сжатое по горизонтали по схеме

ИЛИ. В регистре определяются первая 25 единичная точка и происходит присваивание Y=Y „ „ -20 и последняя единичная точка, происходит присваивание КОм

Вычисляется горизонтальный и вертикальный размеры изображения Н =

Х „,„-Х „„„+1 и VY н Y «ч +1 -22.

Координаты и размеры знака передаются на управляющий вход блока 4.

Блок-схема алгоритма работы блока 4 инвариантного преобразования полей

35 анализа представлена на фиг.7. Используются следующие обозначения:

Р(Х,Y) — бинарная функция на заданном поле анализа, и Х=Х-Х „„„, 4Y-Y — Y „„„- относительные координаты;

n — - номер ОЛО;

:f (hX,ь7) — функция, задающая разбиение поля анализа на ОЛО

45 (функция параметризована по

НиЧ);

g — - функция двух переменных, реализуемая АЛУ; — номер обрабатываемой точки в 50 заданной ОЛО;

О, если точка не последняя в заданной ОЛО: ъ" 1, в противном случае функция параметриэова- 55 на по Н и Ч, С (n) — результат обработки заданной ОЛО (записывается в память результатов).

255 6

Входные параметры .для работы блока:

Х„„, У„,„., Н, V, Последовательность работы следующая . Блок получает управляющие параметры Хц„„,, Y «„, Н и V от блока 6. Происходит очистка промежуточной памяти — 23.

Проверяется, принадлежит ли точка с текущими координатами Х, Y области изображения, т.е. выполняются ли условия Х я ц < Х Х,) Y н,,(47 4 Y

-24. Если нет, то проверка повторяется для следующей точки, если да, то переход к очередному этапу.

Определяется номер ОЛО nfl (d Х, >

d Y)-25.

Функция f параметризована по Н и

V и она может либо вычисляться в процессе работы, либо задаваться набором таблиц, выбираемых по Н и Ч.

Вычисляется арифметика-логическая функция АЛУ для i — точки п — ОЛО g,=

=,gÑÐ(Х„>)„g . 7-26, Здесь Р(Х,Y) значение. переменной на выходе блока;

g.,;-1 — значение выхода АЛУ, записанного в промежуточную память для, i — - 1 точки п --ОЛО.

С помощью функции E„ „(л Х, z Y) определяется, является ли текущая точка последней в п — ОЛΠ— 27. Если нет, то в память результатов C(n)

g(n) -28 и проверяется, является ли точка последней, т.е. выполняется ли условие X =Х „,„; Y = Y „,„-29. Если нет, то возврат в 24, если да — то окончание обработки — 30. Полученный код передается в классификатор 5.

Если АЛУ вЂ” многоразрядное, то обрабатываются все поля анализа сразу, если одноразрядное, то обработка полей ведется поочередно, но по одному и тому же алгоритму.

Основной эффект применения данного технического решения заключается в наличии в устройстве механизма инвариантности к подобным преобразованиям изображения, к его локальным изменениям,и в увеличении надежности распознавания, а следовательно, повышении точности устройства, Формула изобретения

1. Устройство для распсзнавания графических изображений, содержащее оптоэлектронный блок ввода изображе" ний, выход которого подключен к входу блока памяти иэображений, блок анализа изображений, вход которого

1508255.соединен с выходом блока памяти изображений, и классификатор, о т л нч а ю щ е. е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены блок инвариантного преобразования изображений, информационный вход которого подключен к выходу блока анализа изображений, а выход соединен с входом классификатора, блок оп- 10 ределения координат и размеров изображений, вход которого соединен с выходом оптоэлектронного блока ввода изображений, а выход подключен к управляющему входу блока инвариантного 15 преобразования изображений.

2 ° Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я, тем, что блок инвариантного преобразовация изображений содержит арифметико-логический блок, 20 первый и второй блоки. памяти и блок синхронизации, причем информационный. вход и выход первого блока памяти соединены соответственно с выходом и первым информационным входом арифметико-логического блока, второй информационный вход которого является информационным входом блока инвариантного преобразования изображений, информационный вход второго блока памяти соединен с выходом первого блока памяти, а его выход является выходом блока инвариантного преобразования изображений, управляющие. входы арифметико-логического блока, первого и второго блоков памяти соединены с первым, вторым и третьим выходами блока синхронизации соответственно, вход запуска которого является управляющим входом блока инвариантного преобразования изображений.

1508255 фие. У

Хиач Хки

Фие. S

Составитель А.Краснов

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор О.Спесивых

Заказ 5543/52 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r;. Ужгород, ул. Гагарина, 101