Ан ссср

 

ОПИСА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскиз

Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 28.1.1971 (№ 1619615/18-24) М. Кл. б 06k 9/ОО с присоединением заявки № комитет по делам изобретений и открытий

Приоритет при Совете Министрое

СССР

Опубликовано 13.Х!!.1972. Бюллетень № 2 за 1973.

Дата опубликования описания 5.11.1973

УДК 621.391.19(088.8) Авторы изобретения

li. Д. Борисов, М. И. Могильницкий, A. В. Самошин, А. Г. Сенин и М. С. Хайретдинов

Институт автоматики и электрометрии Сиоирского отделения

AH СССР

Заявитель

АДАПТИВНЫЙ КЛАССИФИКАТОР ОБРАЗОВ

Изобретение относится к устройствам распознавания образов н может использоваться нри классификации данных, в частности, диагностике различных видов (технической, медицинской и др.) .

Известно устройство для адаптивного (»o мере поступления данных) построения совокупности обучающих изображений, основанное на аппроксимации распределения обучающей выборки с помощью набора элементарных эталонов в виде сфер. Устройство содержит вычислитель подобия дв с по13оговой схемой и память для всех векторов — центрондов сфер.

Однако устройство по такой схеме зна кительно усложняется из-за необходимости хранения в памяти большого количества элементарных эталонов, что приводит к увеличеншо времени классификации и обучения и сниуке ию быстродействия устройства.

Целью предложенного изобретения является повышение быстродействия и сокращение времени классификации и обучения.

Указанная цель достигается тем, что классификатор содержит блок укрупнения эталонов, одна группа входов которого связана с выходами регистра числа, а другая — с выходами регистра считывания, одна группа выходов подключена через контакты переключателя режимов работы с решающим устройством, я другая группа выходов — ко входам коммутатора записи, причем управляющий

Вход ОЛО! а укр 3 11нсння эталонов подl л10чсн к выходу схемы совпадения нулей.

5 Блок укрупнения эталонов может содержать последовательно соединенные узел вычитания и регистр разности, выходы которого через узлы выделения положительной и отрицательнойй e II II II II Il0;1I< JIIo l cl I bl Ii ОД ням 13х o, Iа б1 ) 3 il II

10 ключевых элементов, другими входами подключенного к выходам схемы инверсий, причем вход схемы инверсий подключен к управляющему входу блока, выходы регистра разности — к одной группе выходов блока, и вы15 ходы узла ключевых элементов — к другой группе выходов блока, одна группа входов узла вычнтаьнтя подключена к первой группе входов блока, а другая группа входов вычнтающего устройства — ко второй группе вхо20 дов и соответствующим входам узла ключевых элементов.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; фнг. 2 иллюстрирует прсобр13013янне для случая двух измерений. выполняемое

25 преобразователем «вектор — скаляр».

Иа чертежах обозначено:

1 — измеритель признаков; 2 — преобразователь «вектор — скаляр»; 3 — регистр числа;

4 — запоминающее устройство; 5 — коммута30; 6 — регистр считывания; 7—

36,2i323 коммутатор записи; 8 — блок укрупнения эталонов; 9 — узел вычитания; 10 — регистр разности; 11 — узел выделения положительной единицы; 12 — узел выделения отрицательной единицы; 18 — схема «совпадения нулей»; 14— ключ, 15 — узел ключевых элементов; lб— переключатели режимов работы; 17 — решающее устройство; 18 — индикатор; 19 — схема инверсий.

Измеритель признаков 1 по 1 параллельным каналам обеспечивает измерение и выдачу »араметров, образующих l-мерный вектор признаков Х = (Х,, ..., Х ). В качестве измерителя при классификации случайных процессов например, может использоваться параллельный спектральный анализатор, Выход измерителя признаков 1 соединен со входом преобразователя «всктор — скаляр» (число) 2. Суть преобразования состоит в сканировании определенным образом l-мерного пространства признаков, разбитого на элементарные гиперкуоы, и отображении пути сканирования в порядок следования интервалов на одномерной оси R.

Фиг. 2 иллюстрирует преобразование для случая 2-х измерений. Интервалу па оси R с порядковым номером, например, 14 соответствует четырнадцатый по пути сканирования квадрат и т. п. Выходом преобразователя 2 является регистр числа 8, куда записывается результат преобразования — число. Регистр числа 3 подсоединен к первой группе входов узла вычитания 9, входящего в блок 8 укрупнения эталонов. Вторая группа входов вычитающего устройства соединена с регистром считывания б коммутатора считывания 5. Выход вычитающвго устройства связан со входом регистра разности 10, выход которого в режиме обучения подан на входы узла 11 выделения положительной единицы результата вычитания и узла 12 отрицательной единицы результата вычитания, а в режиме классифи ации — на входы решающего устройства 17.

Выходы каждого узла (11 и 12) подсоединены к управляющим входам ключей узла 15 ключевых элементов, вторые входы узла 15 соединены с выходом регистра 8, а третьи — с выходом схемы инверсий 19. Выходы ключей узла 15 подсоединены ко входу коммутатора записи 7 запоминающего устройства 4.

Кроме того, выход регистра считывания б подключен ко входу схемы 13 «совпадения нулей», выход которой подан на управляющий вход ключа 14; второй вход ключа 14 связан с выходами регистра преобразователя 3, а выход — с коммутатором записи 7 и управляющим входом схемы инверсий 19.

Рассмотрим работу схемы в режиме обучения, предполагая, что память вначале пуста.

Реализация входного сигнала подается на измеритель признаков 1, формирующий l-мерный вектор. В регистр 8 записывается результат преобразования — число, соответствующее этому вектору. В регистр считывания б с помощью коммутатора 5 из запоминающего устройства 4 заносится содержимое ячейки памя55

60 б5

Зо

50 ти первого эталона. Так как эталон после преобразования отображается в виде отрезка числовой оси Я с двумя границами — числами: левой (Л) и правой (П), то емкостьяч.йки памяти и регистра б равна удвоенной емкости регистра 3. Если ячейка памяти пуста, то схема 13 «совпадения нулей» выдает сигнал на запись через ключ 14 и коммутатор записи 7 содержимого регистра 8 в эту ячейку памяти, одновременно блокируя через схс»у инверсий 19 возможность записи через ключи узла 15. Если в ячейки памяти эталона записано число, то в узле вычитания 9 из числа в регистре 3 последовательно вычитается левое число (граница) (Л) эталона Зь а затем правое число (П) из регистра б. Если уменьшаемое (число в регистре 8) больше вычитаемого (П или Л числа регистра б), то разность положительна. Если эта разность равна

+ 1, то в регистре разности 10 во всех разрядах, кроме младшего, будут записаны нули.

Узел 11 выделения положительной единицы результата выявляет этот факт, Если вычитаемое больше уменьшаемого, то результат получается в дополнительном коде, причем результату (— 1) соответствует наличие единиц во ьсех разрядах регистра 10. Узел 12 выделения отрицательной единицы результата обнаруживает наличие (— 1). В обоих случаях (1) на выходе соответствующего узла формируется сигнал, который управляет записью числа из регистра 8 через соответствующие ключи узла ключевых элементов 15 в правую (П) или левую (Л) часть ячейки памяти эталона.

Таким образом, происходит выявление соседства элементарных эталонов и укрупнение их. Если ни одно из условий (нет +-1, нет сигнала на выходе схемы 18 «совпадения нулей») не выполняется, вызывается следующая ячейка памяти, и вектор (число) из регистра 3 заносится в память как новый эталон.

Проиллюстрируем процесс формирования эталонов на примере распределения векторов фиг. 2. Пусть первым вектором, который заносится в память как эталон, будет вектор с координатами, изображающая точка которого попадает в квадрат № 27. Если какой-либо вектор имеет координаты (VI, V<), определяющие его положение в квадрате Мо 26, то при сравнении его номера с ячейкой памяти, содержащей эталон из квадрата № 27, вычитающее устройство дает результат (— 1), в результате чего в ячейке эталона сформируется эталон с границами, отображаемыми числами №26и№27.

В режиме классификации выявляется попадание номера вектора неизвестной принадлежности Х в один из эталонов в устройстве 17 с индикацией класса этого эталона в индикаторе 18. Решающее устройство 17 проверяет выполнение условия:

Л;(Х(П;, где Л; и П, — правая и левая граница (число)

1-го эталон а.

362i323 лассищииациу

Так как время классификации и обучения определяется количеством эталонов, то сокращение их числа путем «укрупнения» уменьшает время классификации, обучения и повышает быстродействие устройства.

Предмет изобретения

1. Адаптивный классификатор образов, содержащий последовательно соединенные измеритель признаков, преобразователь «вектор— скаляр» и регистр числа, последовательно соединенные коммутатор записи, первый переключатель режимов работы, запоминающее устройство, коммутатор считывания и регистр считывания, соединенный через схему совпадения нулей с управляющим входом ключа, сигнальные входы которого соединены с выходами регистра числа, а выход ключа — с одним из входов коммутатора записи, и последовательно соединенные второй переключатель режимов работы, решающее устройство и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит блок укрупнения эталонов, одна группа входов которого связана с выходами регистра числа, а другая — с выходами регистра считывания, одна группа выходов подключена через второй переключатель режимов работы с решающим

5 устройством, а другая группа выходов — ко входам коммутатора записи, причем управляющий вход блока укрупнения эталонов подключен к выходу схемы совпадения нулей.

2. Устройство по п. 1, отличаю цмся тем, 10 что блок укрупнения эталонов содержит последовательно соединенные узел вычита.пгя и регистр разности, выходы которого через узлы выделения положительной и отрицательной единиц подключены к одним входам узла

15 ключевых элементов, другие входы которого подключены к выходам схемы инверсий, вход которой соед|шен с управляющим входом блока, а выходы регистра разности подключены к одной группе выходов блока, и выходы узла

20 ключевых элементов — к другой группе выходов блока, одна группа входов узла вычитания подключена к первой группе входов блока, а другая группа входов узла вычитания— ко второй группе входов и соответствующим

25 входам узла ключевых элементов.,362i323 л/.-"65

С оста в и тел ь В. Кудри в цев

Редактор Б. Нанкина Текред T. Миронова Корректоры; Л. Корогод и А, Николаева

Заказ I20/7 Изд. № I023 Тираж 404 Подписное

LIFIIIIIHII Комитета по делаги изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раугпская наб., д. %

Тllltографни, tlð. Сапунова, 2