Устройство для формирования информативных признаков при распознавании образов

Устройство для формирования информативных признаков при распознавании образов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области технической кибернетики и вычислительной техники и может применяться в распознающих и классифицирующих системах роботов. Целью изобретения .является увеличение вероятности правильного распознавания. Устройство содержит регистр фиксации изображений , генератор случайных чисел, мультиплексор , регистр начальной ординаты , параллельно-последовательный кольцевой регистр приращений ординаты , счетчик, реверсивный счетчик, дешифратор , преобразователь унитарного кода в двоичный, накапливающий сумматор , блок сравнения на неравенство, элемент задержки, ключ, блок элементов И, элемент ИЛИ, параллельно-последовательный кольцевой регистр знаков приращений ординаты. Устройство позволяет формировать при обучении и распознавании линейные информативные признаки, т.е. признаки, значения которых зависят от совокупности компонентов изображения, расположенных на случайно выбираемой, кривой линии. Повышение вероятности правильного распознавания связано с тем, что структура линейных признаков соответствует структуре изображений с криволинейными фрагментами. 2 ил. с S (Л оо ел со ГчЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 40534 33/24-24 (22) 10.04.86 (46) 23.12.87. Бюл. У 47 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) Ю.Н.Ефимов (53) 681 ° 327(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 924726, кл. G 06 К 9/62, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИНФОРМАТИВНЫХ ПРИЗНАКОВ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ОБРАЗОВ (57) Изобретение относится к области технической кибернетики и вычислительной техники и может применяться в распознающих и классифицирующих системах роботов. Целью изобретения .,является увеличение вероятности правильного распознавания. Устройство содержит регистр фиксации изображений, генератор случайных чисел, муль„„SU„„1361592 А 1 (51)4 G 06 К 9/36 типлексор, регистр начальной ординаты, параллельно-последовательный кольцевой регистр приращений ординаты, счетчик, реверсивный счетчик, дешифратор, преобразователь унитарного кода в двоичный, накапливающий сумматор, блок сравнения на неравенство, элемент задержки, ключ, блок элементов И, элемент ИПИ, параллельно-последовательный кольцевой регистр знаков приращений ординаты. Устройство позволяет формировать при обучении и распознавании линейные информативные признаки, т.е. признаки, значения которых зависят от совокупности компонентов иэображения, расположенных на случайно выбираемой. кривой линии.

Повышение вероятности правильного распознавания связано с тем, что структура линейных признаков соответствует структуре изображений с криволинейными фрагментами. 2 ил.

1 136159

Изобретение относится к технической кибернетике и вычислительной технике, является составной частью распознающих устройств и может примеВ няться в распознающих и классифицирующих системах роботов.

Устройство для формирования информативных признаков во многом определяет важднейшие параметры и характеристики распознающих устройств, Целью изобретения является увеличение вероятности правильного распознавания.

На фиг.1 представлена функциональ- 16 ная схема устройства, на фиг.2 — пример реализации преобразователя унитарного кода в двоичный.

Для изображений, фрагменты которых представляют кривые линии, а именно такие изображения чаще всего встречаются в практике распознавания, следует использовать линейные информативные признаки, т.е. признаки, значения

KoTopbIx зависят от совокупности ком 25 понентов, лежащих на некоторой кривой линии.

Одним из возможных и просто реализуемых типов линейных информативных признаков представляется такой тип, где значение признака зависит от соотношения между эачерненностью линии и зачерненностью иэображения. Под зачерненностью линии понимается отношение числа R< единичных компонентов изображения, лежащих на этой Ъинии, к общему числу компонентов, лежащих на линии, равному горизонтальному размеру m, растра, при этом линии полагаются вытянутыми в.общем горизон- 40 тальном направлении. Под зачерненностью изображения понимается отношение числа R единичных компонентов изобИ ражения к общему числу ячеек растра, равному n = m x m где m — размер

1 2> 2 45 растра по вертикали. Линейный информативный признак определяется следующим образом: у(Ь,Х) = +1, если выполняется условие

Rë Rè (2)

f 4 1 причем 2 m i 2, т.е.

= 3 log m f., где символ ) ... (означает ближайшее большее целое, Линейные информативные признаки обеспечивают распознающему устройству увеличение вероятности правильного распознавания при распознавании Иэображений, основными фрагментами которых являются кривые линии. К таким изображениям относятся, например, цифро-буквенные символы.

Устройство содержит регистр 1 фик- . сации изображений, генератор 2 случайных чисел, мультиплексор 3, регистр 4 начальной ординаты параллельно-последовательный кольцевой регистр 5 знаков приращений ординаты, параллельно-последовательный кольцевой регистр 6 приращений ординаты, счетчик 7, реверсивный счетчик 8, дешифратор 9, преобразователь 10 унитарного кода в двоичный, накапливающий сумматор 11, блок 12 сравнения на неравенство, элемент 13 задержки, ключ 14, блок 15 элементов И и элемент ИЛИ 16.

Устройство работает в одном из двух режимов — обучении или распознавании.

Для организации работы в режиме обучения на вход генератора 2 случайных импульсов подается импульс Ф, по которому формируется случайное число или параметр L. Далее подаются импульс "Обуч.", по которому параметр из генаратора 2 случайных чисел прбходит через мультиплексор 3 и поступает на входы регистра 4 начальной ординаты, регистра 5 знаков приращений ординаты и регистра 6 приращений ординаты, и импульс "Пр.Рг", разрешающий прием информации в регистры

4-6, при этом отдельные части параметра L перезаписанные из генератора 2 случайных чисед в регистры 4-6, интерпретируются как элементы, определяющие положение некоторой случайной кривой. В частности, часть параметра L записанная в регистр 4, представляет код начальной ординаты кри вой. Число разрядов регистра 4 определяется вертикальным размером m q

Кл кя

) (1)

mq ш2 . и (p (L,Õ) = -1, если условие (1) не выполняется.

Условие (1) или эквивалентное ему условие т z R д ) R определяет контраст между линией и остальным изображением. Можно усилить контрастность, взяв в левой части неравенства вместо множителя m другой множитель

2 2 т и ° При этом для упрощения реа2 лизации умножения можно потребовать, чтобы этот множитель был целой степенью двойки. Тогда вместо (1) получают з 136 растра и равно 3 logjam L, где символ

)...(означает ближайшее большее целое. В частности, если размер растра по вертикали m = 31, то число разрядов регистра 4 равно пяти. Часть параметра Ь, записанная в регистре 6, рассматривается как приращения ординаты кривой. Приращение ординаты могут быть нулевыми или единичными.

Число разрядов регистра 6 равно горизонтальному размеру m„ растра. Знаки приращений ординаты фиксируются в регистре 5. При этом полагается, что кривая разбита на К участков одинако1 - 1 к вой длины 1 -- и на каждом участке знаки приращений ординаты одинаковые, поэтому число разрядов регистра 5 равно К.

Таким образом, параметр L, вырабатываемый генератором 2 случайных чисел, состоит из ) log m (+ m, + К разрядов. В частности, при m, = m > =

31 и К = 4 число разрядов параметра L равно 40.

Далее выполняется ряд одинаковых циклов определения информативных признаков y(L,Õ) для одного и того же параметра и различных изображений Х.

Число циклов равно числу изображений обучающей выборки. Каждый цикл выполняется следующим образом. Сначала подаются импульс "Уст, "0" на входы счетчика 7 и накапливающего сумматора 11, по которому эти узлы устанавливаются в исходное нулевое состояние, импульс "Пр.Рг.И", по которому очередное изображение принимается и фиксируется регистром 1 фиксации изображения, и импульс "Пр.Сч", по которому начальная ордината перезаписывается из регистра 4 в реверсивный счетчик 8.

Далее подается серия из тп„ импульсов сдвига "Сдв"., где m размер растра по горизонтали. Импульсы "Cpa" поступают на сдвиговые входы регистра 1 фиксации изображений. Изображение в регистре 1 фиксации изображений сдвигается на один столбец влево. При этом столбцы изображения, выталкиваемые слова, появляются на правой границе растра. После окончания серии m импульсов изображение занимает исходное положение. При каждом импульсе сдвига компоненты очередного левого столбца изображения поступают на входы элементов И блока 15 элемен1592 тов И и на входы преобразователя 10 унитарного кода в двоичный. Преобра— зователь 10 выдает.на своих выходах

5 в двоичной форме. число единиц в оче— редном столбце. Каждый импульс сдвига "Сдв" поступает также на сдвиговые входы регистра 6 приращений ординат.

Информация в регистре 6 сдвигается влево и выталкиваемые раэряды поступают в реверсивный счетчик 8. Так как регистр 6 выполнен по кольцевой схе— ме, то после m, импульсов "Сдв" информация в нем занимает исходное положение.

Одновременно с 1(K-1).) — (импульсами "Сда, подаваемыми в регистры 1 и 6, в регистр

5 знаков приращений ординаты подается импульс Сдв ", по которому информация в этом регистре сдвигается на разряд влево. После ш„ импульсов

"Сдв", т.е. после К сдвигов в регистре 5, информация в нем занимает исходное положение. При каждом сдвиге в регистре 5 выталкиваемый разряд, т.е. знак приращений ординаты очередного участка, перезаписывается в триггеры режима реверсивного счетчика 8.

Таким образом, на каждом участке

im ã кривой линии длиной ) — приращения к ординаты, поступающие в реверсивный счетчик 8 из регистра 6, складываются

В или вычитаются в зависимости от знака, переданного из регистра 5, так что в реверсивном счетчике 8 формиру40 ется код текущей ординаты.

Дешифратор 9 расшифровывает содержимое реверсивного счетчика 8 .и открывает элемент И блока 15 элементов

И, связанный со строкой, номер кото45 рой соответствует текущей ординате.

Таким образом, при подаче импульсов ."Сдв" и Сдв ", на выходе элемента

ИЛИ 16 последовательно появляются компоненты иэображения, расположенные на линии, положение которой определяется информацией, зафиксированной в регистрах 4-6.

Импульс "Сдв" подается также на вход элемента 13 задержки и задержан

55 ный этим элементом на время переключения узлов 1, 6, 8, 9, 10, 15 и 16 поступает на вход разрешения приема накапливающего сумматора 11 и через ключ 14 на вход счетчика 7. Таким об15

45

5 136 разом, в сумматоре 11 после m импульсов Сдв" формируется число R, равное количеству единичных компонентов всего иэображения, а в счетчике

7 — число R равное числу единичных компонентов изображения, лежащих на отрабатываемой кривой.

Разрядность счетчика 7 определяется размером ш„ растра по горизонтали и равна )log m L, а разрядность сумматора 11 — всем размером растра

m, m и равна ) log2m m (. В частности, при m, = m2 = 31 разрядность счетчика 7 равна пяти, а разрядность сумматора 11 равна десяти.

Вес старшего разряда сумматора в 2+2

2 . = 2 раз больше веса старшего разряда счетчика 7.

С входами блока 12 сравнения на неравенство соединены разряды счетчика 7 и старшие разряды сумматора 11.

Таким образом, блоком 12. сравнения фактически проверяется соотношение между величиной 2 R„ и К . Блок 12 сравнения выдает "1", если выполнено условие (2)

Ю л и и "0" в противном случае.

После окончания серии иэ тп„ импульсов "Сдв" определение информативного признака М(Ь,Х) завершено. Этот признак (Ь,Х) = +1, если блок 12 сравнения на неравенство выдает на своем выходе "1", и V(L,Х) = — 1, если на выходе блока 12 сравнения имеется "0".

Итак, значение признака y(L,Х) хранится на выходе блока 12 сравнения, а параметр L — в регистрах 4-6, В режиме распознавания подается импульс "Пр.Pr.È", по которому распознаваемое изображение Х поступает в регистр 1 фиксации изображений и фиксируется в нем.

Далее выполняется ряд одинаковых циклов формирования информативных признаков g(L,Õ) для одного и того же изображения Х и различных параметров

Каждый цикл выполняется следующим образом. Вначале подается импульс

"Расп", по которому параметр L прохо- дит через мультиплексор 3 и поступает на входы регистров 4-6, и импульс

"IIp.Рг", разрешающий прием информации в регистры 4-6. Далее подается импульс "Уст.О" на входы счетчика 7 и накапливающего сумматора 11, по кото1592

6 рому эти узлы устанавливаются в нуIf ff левое состояние, и импульс Пр.Сч по которому начальная ордината пере5 записывается иэ регистра 4 начальной ординаты в реверсивный счетчик 8. Да.лее подается серия m> импульсов Сдв на входы регистра 1 фиксации иэображений, регистра 6 приращений ординаты и элемента 13 задержки. Одновременно с 1. -", 2 --, ..., (К-1) импульсами "Сдв" подается импульс

"Сдв"" на вход регистра 5 знаков приращений ординаты. После окончания серии импульсов "Сдв" на выходе блока 12 сравнения на неравенство формируется значение признака ((Ь,X)

+1, если на выходе блока 12 сравнения имеется "1", и -1, если на выходе блока 12 сравнения имеется "0".

Преобразователь 10 унитарного кода в двоичный для частного случая, когда число входов M = 31, представляет пирамидальную многослойную сетку одноразрядных комбинационных двоичных сумматоров 17. Число сумматоров в первом слое S, определяется числом входов M и равно S, = 0 5(M- 1). Число сумматоров но втором слое S2

0,5(S, — 1). Аналогично число сумматоров в каждом последующем слое S .. определяется числом сумматоров в предыдущем слое S;, и равно S;

= 0,5(S, — 1). В последнем слое . имеется один сумматор. Если по расчету S; не целое, то рассчитанное число S; следует увеличить до ближайшего большего целого.

В каждом слое одноразрядные комбинационные двоичные сумматоры 17 соединены так, что выход "Сумма" предыдущего сумматора соединен с одним иэ входов последующего сумматора. Выходы

"Перенос" сумматоров предыдущего слоя соединены с входами сумматоров последующего слоя.

Унитарный код подается на входы сумматоров первого слоя. Разряды двоичного кода образуются на выходах

"Сумма" последних (на фиг.2 верхних) сумматоров каждого слоя: разряд с весом 2 в первом слое, разряд с весом о

2 во втором слое и т.д. Старший разряд формируется на выходе "Перенос" единственного сумматора последнего слоя.

7 1З

Формула изобретения

Устройство для формирования информативных признаков при распознавании образов, содержащее регистр фиксации изображений, счетчик, дешифратор, блок элементов И, элемент KlH,ãðóïпа выходов регистра фиксации изображений соединена с первой группой входов блока элементов И, вторая группа входов которого подключена к группе выходов дешифратора, группа выходов блока элементов И соединена с группой входов элемента ИЛИ, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью увеличения вероятности правильного распознавания, в него введены генератор случайных чисел, мультиплексор, регистр начальной ординаты, два параллельнопоследовательных кольцевых регистра, реверсивный счетчик, преобразователь унитарного кода в двоичный, накапливающий сумматор, блок сравнения, элемент задержки, ключ, при этом группа выходов регистра фиксации изображений подключена к группе входов преобразователя унитарного кода в двоичный, группа выходов генератора случайных чисел соединена с первой группой входов мультиплексора, первая группа выходов которого подключена к группе входов регистра начальной ординаты, вторая группа выходов — к группе входов первого параллельно-последовательного кольцевого регистра, третья группа выходов — к группе входов второго параллельно-последовательного кольцевого регистра, группа выходов регистра начальной ординаты соединена с группой входов реверсивного счетчика; выход первого параллельно-последовательного кольцевого регистра подключен к входу направления счета реверсивного счетчика, выход второго параллельно-последовательного кольцевого регистра соединен со счетным входом реверсивного счетчика, группа выходов которого подключена к группе входов дешифратора, группа выходов

61592

45 преобразователя унитарного кода в двоичный соединена с группой входов накапливающего сумматора, выход элемента HJIH подключен к информационному входу ключа, управляющий вход которого соединен с выходом элемента задержки и с входом разрешения накапливающего сумматора, выход ключа подключен к счетному входу счетчика, группа выходов накапливающего сумматора и группа выходов счетчика .соединены соответственно с первой и второй группой вхоцов блока сравнения, выход которого является выходом устройства, вторая группа входов мультиплексора является первой группой информационных входов устройства, группа входов регистра фиксации изображений является второй группой информационных входов устройства, вход генератора случайных. чисел является первым управляющим входом устройства, первый и второй управляющие входы мультиплексора являются соответственно первым и вторым входами выбора режима работы устройства, вход записи регистра начальной ординаты подключен к входам записи первого и второго параллельно-последовательных кольцевых регистров и является вторым управляющим входом устройства, вход установки накапливающего сумматора соединен с входом установки счетчика и является входом установки устройства, вход записи регистра фиксации изображений является входом записи устройства, вход записи реверсивного счетчика является третьим управляющим входом устройства, вход сцвига регистра фиксации изображений подключен к входу элемента задержки, к входу сдвига второго параллельно-последовательного кольцевого регистра и является четвертным управляющим входом устройства, вход сдвига первого параллельнопоследовательного кольцевого регистра является пятым управляющим входом устройства.

136 1592

Тих!

Редактор И. Николайчук

Заказ 6293/50

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

gy» са

РХук

Ран

Составитель В.Иакаренков

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор M. Максимишинец