Устройство для опознавания образов

 

ОП ИКАНИЕ

И ЗОБ Р ЕТЕ Н Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со!оз Советских

Социалистич ских

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ЪЪ—.ЧПК G 061< 9 00

Заявлено 23.0!.1970 (№ 1397633 18-24) с присоединением заявки ¹ 1397707, 18-24

Приоритет—

Опубликовано 26Х!!.1971. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 20.1Х.1971

Комитет по халатх изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР ДК 621.391.19(088.8) сГ,. О:Ознхи .т г ррц1щ

Автор изобретения

Г. Э. Левин

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ

Изобретение относится к читающим автоматам.

Известны систегмы читающих а втоматов, которые построены преимущественно з виде комбинации трех блоков: считывающего (выделяющего изображение) блока, фотоп риемного блока, преобразующего изображен ие гпутем его развертками в совокупность электрических им пульсов, и блока анализа, т. е. вычислительной машины, производящей логические операции их сопоставления с за писанными в памяти элементами разложения эталонных образов и выносящей решение о ,при надлежност и изображения к одному из эталонных образов, Достоинством таких систем является то, что в качеспве фотоприемника можно использовать любую:передающую телевизиоиную трубку или линейку фотодиодов. Необходимость разложения изображения в сигналы, которые п роходят сложную об работку кодирования, логическую обработку и т. д., создает большие помехи в опознании и требует применения сложного вычислительного блока.

Известны .системы, работающие без разложения изображения на элементы. В одном из таких автаматов,,работающих на принципе сопоставления изображения с эталанньбм оо разом, о,познаваемое изоб ражение (на приме р, ц и ф ра или зна к алфавита) пос|редством,ряда ооъективов проектируется на прозрачные маски — эталоны ооразов, за которымн помещегны фотоэлектронные умножнтсли (ФЭУ) . Каждому изображению соответствует один ооъектив и одна маска-эталон (в качестве которой служит негатив), Кроме того, имеется еще одна мареска, необ: оди:мая для осуществления процедуры нейтрализации, Ток ФЭУ,,помещенного за этой

1о маской, вычитается с требуемым вссом пз тока каждого из остальных

ФЭУ. Нейтрализация исключает влияние яркости изображения на результаты er.o опознания. Для получения сдинаковых сигналов с

15 выходов ФЭУ прн совпадении изображений с эталонами регули|руются коэффициенты усиления ФЭУ, Токи с выходов всех ФЭУ, т, с. с фотоэлектргического узла, подаются на выч<ислителвный блок, основным узлом которо2С го является указатель положен ия ма <симума.

Этот указатель вырабатывает код эталона (номер эталона в двоичном коде), в канале которого поя вился наибольший так. Этот код является отсветом оотознан ия. Для того, чтобы

25 изображетвие всегда находилось вблизи точки пересечения оптических асей объекгивов и для устранен:ия необходимости механического перемещеяия кажпого считываемого знака, в указанной точке, помешают цент1р выходЗС ного люминесцентного экрана .импульсного

310272 электро((но-оптического преобразователя типа

ПИМ-3. Посредством системы отклоняющих пластин элект|ронное изображение ((IlpOCKTHрусмого на фотокатод ПИМ а текста) сдвигают так, что в центре экрана последовательно появляются разли»(ные знаки. Фотоэлектр(((ео(<ий узел читающего автомата, содержащий в себе объектив, ПИМ-3, объективы эталонов, эталоны .и их ФЭУ, так же KBIK и а(втомат B целом имеет ряд недостатков. К ним относится, во-первых, то оостоятельство, что число эталонных образов практически рав(но числу объективов и фотоэлект ро((ных умножи Icëcr(, Это резко увеличивает сложность конст рукции автомата с 1(вел((чением числа эталонов и, таким образом, ограничивает число последних. Во-вторых, автомат пе позволяет опознать изображение,,повернутое относнтельпо его эталонного оораза или отличающееся от" него масштабом.

Все это значительно ограничивает класс о(поз»((1(ваемых изображений.

Цель(0 изобретения является .создание устройства ((HTB(oi(TIOT автомата, использующего принцип непосредственного сравнения ,изооражения с эта IOííhrì об|разом), позволяющего значительно увеличить количество эталонных образов и опознать изображение, не только соответствующее эталон нох(у образу, но и отличающееся от него формой (масштаб, .растя?кение пли с?катис вдоль одной из осей координат) и расположением.

Другой целью изобретения является созданнс устройства для опоз((ания изображений, в котором процесс изменения формы и расположения исходног0 изображения для его сравнения с соответствующим этало»(нь(м образом автоматизирован, Указанные цели достигаются тем, что в устройство дополнительно введены блок гете прпческого преооразовапия изобра?кения, pelIra(o1IIHI(блок и оптимизатор, причем вход блока геометрического преобразования изображения подключен к выходу электронно-о(птического преобразователя, а выход — ко входу Олока эчектр0 1»ных умно?кителей, к выходу которого последовательно (подключены блок эталонов и блок выделения э(<ст(ремума, Входы решающего блока соединены с вь(ходами блока эталонов .и с одним из выходов блока выделения экстремума, а его выход — со входом оптимизатора, выход которого подкл(очеп

1< управляюще(му входу блока геомстрпчсс(кого лреобразования изображения.

1хроме того, устройство отличается тс(м, что часть его, состоящая пз электронно-оптического п|реобразователя, блока элскт(ронных умно?кителей, олока эталонов и блока геомстриче"кого преобразования изображения, вьпполнена в виде одной фотоэлектронной трубки. Вза((з(»10 перпендикулярные г(ил|(ндричес|<не электропныс линзы и магниппые катушки, осуществляющие геометрическое (lIpeoopaaoBa1rHe изооражения, раоположены снаружи колбы фотоэлектронной трубки меж5 !

О

15 ?

60 б5 ду фотокатодом и электронными у»rro?r<»TOляз|и, коллекто|ры которых, относящиеся к одному эталону, объединены вместе и выведе(1»ы наружу колбы.

На фиг, 1 изобра?кена бл0«-схема устройства; на фи г. 2 — один из возможных вариантов реализации устройства в ви де совоку:lности специального типа многоканального фотоэлектронного умиожителя и системы (:итимального автоматического управления раоотой умножителя; на фиг, 3 — вид умножитсля со сто роны заднего торца.

Предлагаемое устройство содержит элоктронно-оптический преобразователь 1, преобразу(ощий GBPTOIBQB изображение в электронное, блок 2 эталонов, блок 8 электро (ных yirrro?r

8, падающий на фотокатод clB=T0110((пото.< (изображение) 9, колбу 10 прибора, фотокатод 11, фокуснрующий электрод 12, конический анод 18, состоящую пз Tipoff диафрагм цилиндрическую электронную л»11(зу 14, цилиндрическую линзу 15, повернутуro под .прямым углом к линзе 14, фокусиру|ощпе электроды 16 и 17, магнитнуK) линзу 18, отклоняющую катушку 19, плено(ныи вторич»(оэлектронный эмиттер, работающнй на прострел (пленку) 20, о IOK 21 каналов электронного умно?кения, коллекторы 22 каналов и автоматический оптимизатор 28.

Устройство работает след (0(TIHì об разом, Неизвестное световое изображение проектируется íà (roTQKBTog входной камеры элсктp0rn1o-оптического преобразователя 1 и преоб|разуется там в электро1гное изображенне.

Посредством совокуп(ности электронно-оптических систем (электро"ных линз и систем отклонения .и BðàlTråíèÿ) электронное Hзоб рая<ение может быть изменено по форме и положению, После усиления этого пзобра кения блоком 8 с отдельными колле»<торами каíà IoB оно проектируется па б?л0к 2 эталонов.

Послед(ний выполнен в виде электрических цепей, соединяющих колле»<торы в группы Ка?кдая цепь имеет очертание этал(|нного образа, Bc« ocTB IbIrbIQ Koъл0кторы Т3К .ке эле <ТрНчески соединены между собой. Опознан Ie— поиск цепи, сигнал которой значительно Tlpp.восходит сумму сигналов остальных цепей.

Входная камера ФЗУ (см, фиг. 2) (подоона камере электронно-оптического преобразователя типа ПИМ. В этой камере совмещены преобразователь 1 и олок 6. Блок гсометричес(кого преобразс(вапия изображения выполнен в виде двух скрещенных цилиндрических элсктрон(ных линз и одеваемой снаружи на камеру магии ной катушки. Блок электронных умножителей имеет отдельные коллек310272 торы на выходе ка?идого канала. Блок эталонов выполнен в виде электрического соед|инения в группы коллекторов электронных умножителей.

По Ie в IipocTipaIIcTiBe фотокатод — конический анод 18 создает электронное изображение в плоскости пленки 20. Масштаб этого изобра?кен ия может быть значительно изменен путем изменения напря?кений между анодом И и плвнкой 20 и изменения потенциала электрода 12. Масштаб изобра?кения может быль изменен TalK?Ke вдоль одной из осей координат посредством цилиндрических линз 14 или 15. Эти линзы могут быть и не одино:I Iûми. Отклонение изображения может оыть произведено:по двум осям координат отклоняющимии катушками, одна I13 которых иэказана на рисунке.

В ращвние изображения (вместе с его фокусировкой) осуществляется магнитной линзой 18.

Дополнительные электростатические линзы, создаваемые,па рами электродов, служа для компенсациси фокусирующего действия других линз, которые могут сместить плоскость электронного изображения относительно ее нормального поло?кения, совпадающсго с пленкой 20. Это смещение че является критичным,при 01поз нании образов.

На фиг. З,в виде:кружков показаны несоп рикасающиеся между собой коллекторы и;1налов. На сих фоне показаны два зоображасмых заданных эталонны;; образа — буквы

«А» и «Т». Все кружки, пересекаемые бух вой

«Л», электрически соединены мс?кду собой, Тоже относится и к коллекторам, расположенным на букве «Т», Коллекторы группы «Л» имеют (так жс, как и коллекторы группы «T») один элсктричсский вывод через стенку колбы. Таким образом можно объединить B соответствии с заданными эталонными образами группы коллекторов. IlpH этом ка?кдому груп1повому элокз)ричсскому выводу соотвстcTBK eT cBoII 0I)p а3, Таким Образом может ObITB использова Io большое ко iичество об разов с малым числом точек (коллекторов) персссчсния, так как размеры образов могут быть значительно мсньш?1ми, чем диаметр блока каналов электро-IIIoãо умножения. Все не связансныс ни с каким образом коллекторы (свободные коллекторы) электрически соединены

ыс?кду сооой :1 имсlот Общий Вывод 113 ко. 1оы.

i0

23

Для решения простейших задач Опозна1шя образов устройство может быть выполнено и без входной каме1ры вообще. B этом случае непосредственно за фотокатодом следует блок ка налов электронного умножения. В общем случае раооты с описан:1ой фотоэлектронной трубкой может потребоваться весьма большое время для ознания образа. Для резкого сни?кения затрат времени и автоматизации опознания трубка соединена с системой оптимального автоматического регулирования.

Предмет изобретения

1. Устройство для опознавания образов, с Оде;)?к а ще е О л 0 и и р е 0 б р а 3 О в ан и я о 11 T I I I e el го изображения в электpoililoe, блок эталоiIoB, блок электрон:1ых умно?кителей, блок выделения эк=тремума и блок индикации, от.iltчаюсиееся тем, что, с целью расширения классов опознавасмык объектов, в пего дополнительно введены блэк геометрического преоб разования изэбражс:ия, решающий блок и оптим11затс р,;ip:I÷åì вход блока геометрического преобразования изображения подключен и Bbiходу электрон:lо-оптического,преооразователя, а выход — ко вкоду блока электроннык умножителей, к выходу которого последовательно подкл)очены î IQK эталонов и блок выделения экстремума, входы решающего блока соединеllbI ". выходами блока эталонов и с одним из выходов блока выделения экст1ремума, а его выход — со входом оптимизатора, выход кото рого )подключен к управляющему входу бло>;а cсОметрическ0ro преобразования изоора:кения.

2. Устройство по п. 1, отлачающееся т.м. что ча.-ть сгэ, состоящая из электронно-oïòíческого преобразователя, блока электро Iliblx гм110?к,:1тслеи, олока эталонов и блока гсометрического преобразования изображения, вывод.1е11а г виде одной фотоэлектронной трус>ки, причем взаи: 110-псрпсндикклярныс цилгп1дричсскис электронные линзы и Alaãнитные катушки, осуществля1огцие геометрическое преэоразование изображе.)ия. распэложс11ы снаружи ко lobl фотоэлсктрэнной пруоки между фотокатодом п электронными умно?кителями, коллскторы которых, относящиеся и Одному эталону, объединены вместе и вывсдсны на ру?1л. колоы.

310272

Фиг.1

20 21 2 ози г.3

Юиг 2

Составитель В. А. Кудрявцев

Редактор Е. В. Семанова Техред Л. Л. Евдонов Корректор В. И. Жолудева

Заказ 356/1253 Изд. М 1000 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»