Способ формирования признаков для распознавания изображений

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах управления роботами. Целью изобретения является упрощение способа. Цель достигается в результате того, что при формировании видеосигнала, соответствующего выбранному направлению сканирования изображения, сравнивают его с опорным сигналом, формируют последовательность широтно-модулированных импульсов, формируют результирующий сигнал, сравнивают его значение со значениями широтно-модулированных импульсов и при их совпадении формируют последовательность единичных импульсов, по которой судят о распознаваемом изображении. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

И9) (11) А1 (51)5 G 06 K 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4463358/24-24 (22) 20.06.88 (46) 15,05.90. Бюл. 11- 18 (71) МГТУ им. Н.З.Баумана (72) И.Б.Лимонов и П.N.Áëèçíåö (53) 772,99(088,8) (56) Либенсон М.Н., Хесин А,Я., Янсон Б. А. Автоматизация распознавания телевизионных изображений. И.:

Энергия, 1975, с. 41-43.

Авторское свидетельство СССР

Р 1119049, кл. G 06 К 9/00, 1983. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ

ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предИзобретение относится к области . I, автоматики и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления" роботами.

Целью изобретения является упрощение способа.

На фиг. 1 дана схема состояния видеосигнала, значение которого совпадает со значением опорного сигнала в некоторой точке; на фиг. 2 — схема сигнала, полученного в результате сравнений значений видеосигнала и опорного сигнала; на фиг. 3 — схема .сигнала, полученного в результате сравнения значений опорного сигнала и видеосигнала, содержащего шумовую помеху; на фиг, 4 — функциональная схема варианта устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.5— назначено для использования в системах управления роботами, Целью изобретения является упрощечие способа,, Цель достигается в результате того, что при формировании видеосигнала„ соответствующего выбранному направлению сканирования изображения, сравнивают его с опорным сигналом, формируют последовательность широтномодулированных импульсов, формирую-.

pe35 L Hp @HÉ сигнал, сравнивают 81 0 значение со значениями широтно-мод„лиро>;анных импульсов и нри их совпадении формируют последовательность единичных импульсов, по которой судят о распознаваемом изображении.

5 ил. функциональная схема формирователя импульсов.

Вариант устройства (фиг, 4)содержит группу 1 элементов сравнения, группу 2 формирователей импульсов, логический элемент ИЛИ 3.

Формирователь импульсов (фиг.5) содержит сдвиговый регистр 4 (например, регистр К155ИР13), первый логический элемент 2-ИЛИ 5, первый логический элемент 2-И-НЕ 6, второй логический элемент 2-ИЛИ 7, второй логический элемент 2-И-НЕ 8, логический элемент 5-И 9 ° Все элементы функциональных схем выполнены в соот-. ветствии со стандартной схемотехникой.

Рассмотрим состояние видеосигнала, значение которого совпадает в неко3 1564658 4 торый момент времени t, с значением !, опорного сигнала (см, фиг „1) . Определим с некоторым постоянным шагом С Н точек, лежащих слева, и N точек

% лежащих справа от точки й,, и будем сравнивать значения опорного сигнала и видеосигнала в моменты времени, соответствующие этим точкам. Очевидно, что для всех точек, лежащих левее точки t„ вследствие заданного состояния видеосигнала выполняется неравенство

U(t(-и) uaë где U(t) - функция, описывающая значение видеосигнала;

UeÄ - значение опорного сигнала.

Для всех точек, лежаших правее точки t,, а .также и для нее самой будет выполняться неравенство:

u(t;,„) U,„,+ -1,2,...,N. (2)

Теперь представим результат сравения значений видеосигнала и опор- 25 ого сигнала в виде некоторого биарного сигнала — последовательноси широтно-модулированных импульсов см. фиг. 2). Очевидно„ что в соотетствии с, фиг. 2 в точке Ц: состоя ие этого сигнала изменяется из одого состояния в противоположное.

Рассмотрим состояние сигнала, приеденного на фиг. 2. Для всех точек, ежащих левее точки t выполняется словие

Х. =Х,, п=1,2,...,N, (3) де Х; „- значение сигнала, соответствующее точкам, лежащим 4р левее точки t„ ;

Х „- значение сигнала, соответствующее точкам, лежащим правее точку, t е

Будем считать, что значение сиг-. нала, соответствующее точке t удо9

Влетворяет следующему условию:

Х;=Х, V п=1,2,...,И. (4)

Очевидно, что состояние сигнала, 5Î приведенное на фиг. 2, изменится,на п ротивоположное в случае, если состояние видеосигнала (см. фиг. 1) для всех точек, лежащих левее точки с удовлетворяет неравенству (2), а для

55 всех точек, лежащих правее точки t,, удовлетворяет неравенству (1) . При этом будем считать, что значение сигнала, полученного в результате сравнения значений видеосигнала и опорного сигнала, и соответствующее точке t„, удовлетворяет следующему условию:

Х„=Х,, f п=1,2,...,N, (5)

В соответствии с тем, что регистрации подлежат только те моменты времени, для которых выполняется условие (3) и либо условие (4) либо условие (5), будем определять для каждого момента времени значение некотсрой логической функции, зависящей от состояния сигналов для некоторого предшествующего числа элементов данному и для того же числа моментов, последующих за ним, принимающей единичное значение только в тех случаях, когда сигнал, полученный в результате сравнения значений опорного сигнала и видеосигнала, соответствуют совпадению этих значений. Нетрудно убедиться, что в качестве такой логической функции можно использовать следующее выражение:

)(;(((Х;,ЧХ,,) (Х;,Х;„,)) ((Х; VX, ) (6)

Из приведенного выражения следует, что для того, чтобы определить состояние сигнала, полученного в результате сравнения значений видеосигнала и опорного сигнала, в некоторый момент времени можно определить состояние этого сигнала для некоторого числа моментов, последующих за данным, и для того же числа моментов, предшествующих данному. Используя полученные данные о состоянии этого сигнала, сформировать другой— результирующий сигнал (см. в квадратных скобках выражения (6).).и сравнить состояние полученного результирующего сигнала с состоянием в ..соответствующий момент времени сигнала

У полученного в результате .сравнения значенйй опорного сигнала и видеосигнала. Полученный в результате сигнал высокого уровня будет соответствовать совпадению значений опорного сигнала и видеосигнала. На основании изложенного нетрудно убедиться

1 что при сравнении состояния сформированного сигнала и сигнала, полученного в результате сравнения значений

5 15646 видеосигнала и опорного сигнала, происходит фильтрация или коррекция значений этого сигнала. В этом нетрудно убедиться. Рассмотрим состояние

5 сигнала, приведенного на фиг, 3, полученного при сравнении значений опорного сигнала и видеосигнала, содержащего шумовую помеху. Считаем, что в момент времени, соответствующий .1р точке t„ состояние этого сигнала меняется в результате совпадения значений видеосигнала и опорного сиг. нала. Считаем также, что изменение этого сигнала в моменты времени, не соответствующие точке t,, вызвано действием шумовых помех, содержащихся в видеосигнале. Используя выражение (6) и полагая n=1, получим, что .будут зафиксированы изменения сигна- 20 ла не только в момент времени, соответствующий точке С;, но и в моменты времени, соответствующие точкам t<> и t; . Однако, полагая n=2 в выражении (6), получим, что будет зафикси- 25 ровано изменение сигнала только в момент времени, соответствующий точке t,. Далее полагая n=3 в выражении (6), получим, что в соответствии с фиг. 3 не будет вообще зафиксиро- 3р вано изменение сигнала. Таким образом, подбирая значение параметра и в выражении (6), т.е. подбирая число моментов времени, в течение которого состояние сигнала, полученного в результате сравнения значений видеосигнала и опорного сигнала, должно быть неизменным, можно добиться необходимого качества фильтрации помех, вызванных наличием шумовых помех в видеосигнале. Кррме того, необходимо отметить, что выражение, заключенное в квадратные скобки выражения (6),,можно изменить и использовать другое, удовлетворяющее изложенным ранее требованиям и позволяющее обес- . печить требуемое качество для определения моментов времени, в которые значения опорного сигнала и видео- сигнала совпадают. 50

Вариант устройства, реализующий способ (фиг. 4) содержит группу I элементов сравнения, первые входы которых объединены между собой и являются вторым входом устройства, рые входы группы 1 элементов сравнения являются также входами устройства, выходы группы 1 элементов сравнения соединены с первыми входами группы 2

58 6 формирователей импульсов, вторые в: оды которых объединены между собои и являются первым входом устройства, выходы группы 2 формирователей импульсов соединены с входами логического элемента ИЛИ 3, выход которого является выходом у."геройства..

Формирователь импульсов (фиг. 5), группы 2 формирователей импульсов, содержит сдвиговый регистр 4, информационный вход которого является первым входом формирователя импульсов, yr. ðàâëÿþùèé вход сдвигового регистра

4 является вторым входом формирователя импульсов, первый выход сдвигового регистра 4 соединен с первыми входами первого логического э"емента

2-ИЛИ 5 и первого логического элемента 2-И-НЕ 6, вторые входы которых соединены между собой и пятым выходом сдвигового регистра 4, второй выход сдвигового регистра 4 соединен с первыми входами второго логического элемента 2-ИЛИ 7 и второго логического элемента 2-И-НЕ 8, вторые входы которых соединены меж у собой и четвертым выходом сдвигового регистра

4, третий выход которого соединен стретьим входом логического элемента

5-И 9, первый вход логического элемента 5-И соединен с выходом первого логического элемента 2-HJIH 5, второй вход соединен с выходом первого логического элемента 2-И-НЕ 6, четвертый вход соединен с выходом второго логического элемента 2-ИЛИ 7, пятый вход соединен с выходом второго логи- . ческого элемента 2-И-НЕ 8, выход логического элемента 5-И 9 является выходом формирователя импульсов.

Устройство (фиг. 4) работает следующим образом.

На второй вход устройства подается видеосигнал, который сравнивается группой 1 элементов сравнения с опор- . ными сигналами, поступающими на вторые входы группы 1 элементов сравнения с соответствующих им входов устройства. Бинарный сигнал, являющийся результатом сравнения видеосигнала с опорными сигналами, поступает с выходов группы 1 элементов сравнения на первые входы группы 2 формирователей импульсов, с первого входа устройства поступает синхросигнал в виде последовательности опорнъпс импульсов, по которой состояние сигнала на выходах группы 1 элементов сравнения

1564658 записывается в сдвиговые регистры 4 группы 2 формирователей импульсов.

Состояние сигналов, записанных в сдвиговых регистрах 4 и установленных на их третьих выходах, сравнивается с сигналами, сформированными из сигналов, установленных на первых двух, а также на четвертом и пятом .выходах сдвиговых регистров 4. В ре,зультате сравнения на выходах груп1 пы 2 формирователей импульсов формируются сигналы в виде последовательности импульсов, поступающие на входы

:;ëîãè÷åñêîãî элемента ИЛИ 3, на выхо- 15 де которого формируется последователь HocTb импульсову по которой судят о. распознаваемых изображениях.

Формирователь импульсов (фиг.5).

:работает следующим образом; сигнал, ;.,оступающий на информационный вход сдвигового регистра 4, последовательно записывается в него по синхросигиалу, поступающему на его управляю. щий вход. Состояние сигнала, записан- 25 ного в сдвиговый регистр 4, устанав,ливается íà его выходах. С первого выхода сдвигового регистра 4 сигнал поступает на первые входы первого логического элемента 2-KlH 5 и перво- 30 го логического элемента 2-И-НЕ 6, на вторые входы этих логических эле,ментов поступает сигнал с пятого вы-! хода сдвигового регистра 4. Одновре,менно: со второго выхода сдвигового g5 регистра 4 сигнал поступает на первые входы вторых логических элементов

2-ИЛИ 7 и 2-И-НЕ 8, на вторые входы этих логических элементов поступает сигнал с четвертого выхода сдвигово-. 40 го регистра 4. Сигналы с выходов-первых логических элементов 2-ИЛИ 5 и 2-И-HE 6 поступают на первый и второй входы соответственно логического элемента 5-И 9, Одновременно сигналы 45 с выходов вторых логических элементов

2-ИЛИ 7 и 2-И-НЕ 8 поступают соответственно на четвертый и пятый входы логического элемента 5-И 9. Кроме того, также одновременно на третий . 50 вход логического элемента 5"И 9 поступает с третьего выхода сдвигового регистра 4 сигнал, состояние которого сравнивается с состоянием сигналов, поступающих на другие входы (этого логического элемента. В результате на выходе логического элемента 5-И 9 формируется сигнал, состояние которого соответствует результату сравнения.

Необходимо отметить,что в формирователе:.. импульсов (фиг. 5) на логических элементах поз. 5-9 реализуется выполнение выражения (6) при условии, что n=2.

Полезный эффект от применения данного способа достигается за счет того, что в способе по сравнению с прототипом отсутствует необходимость

ocymeствлять выделение локальных экстремумов видеосигнала и формировать последовательность импульсов в моменты достижения локальных экстремумов. Кроме того, отсутствует необходимость в фильтрации сформированных последовательностей импульсов.

Это достигается в способе за счет формирования сигналов в результате сравнения значений видеосигнала и опорных сигналов, по состоянию которых судят о совпадении значений опорных сигналов с значением видеосигнала.

Формула изобретения

Способ формирования признаков для распознавания изображений, заключающийся в формировании видеосигнала для каждого направления сканирования изображения, сравнении его с опорным сигналом и формировании последовательности импульсов,. о т л и q а юшийся тем, что, с целью упрощения, последовательность импульсов формируют в виде последовательности широтно-модулированных импульсов, длительность каждого из которых соответствует времени превьппения видеосигналом опорного сигнала, образуют.результирующий сигнал путем фильтрации последовательности широтно-модулированных импульсов, сравнивают текущие значения амплитуд результируницего сигнала с текущими значениями амплитуд последовательности широтно-модулированных импульсов и при их совпадении формируют единичные импульсы, по которым судят î распознаваемом изображении.

15646эд 1-а t-з - -г И 4 ti>r +я j+z г+

Фиг.З

Санхрссианал

Фиг.4

1564658

Сачхр

Составитель А.Краснов

Техред M. Ходанич

Корректор С.Шекмар

Редактор О.Спесивых

Заказ 1162 Тираж 559 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раулская наб., д. 4/5

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