Устройство для распознавания изображений

Устройство для распознавания изображений

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, к устройствам распознавания изображений объектов и может быть использовано при анализе изображений объектов. Устройство решает задачу повышения быстродействия за счет введения последовательно соединенных ключа, подключенного к выходу блока регистрации информации, дешифратора, элемента ИЛИ - НЕ, вход которого подключен к выходу первого реверсивного счетчика, линии задержки, включенной между элементом ИЛИ - НЕ и ключом. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при анализе изображений объектов.

Известны устройства для распознавания изображений объектов [1], содержащие последовательно соединенные блок сканирования, блок предварительной обработки и блок классификации, связанный с блоком памяти. Блок сканирования преобразует световой поток от объекта распознавания, зависящий от значений пространственных координат Х и У точек объекта распознавания в поле зрения блока сканирования, в зависящий от времени электрический сигнал. Видеосигнал U, а также мгновенные значения координат Х и У передаются на вход блока предварительной обработки, который на основании полученной информации осуществляет выбор признаков распознавания. Выбор признаков ведется путем выполнения некоторой последовательности арифметических операций над значениями U, Х и У по априорно заданному алгоритму выбора признаков распознавания. В качестве признаков распознавания должны использоваться такие геометрические и (или) яркостные характеристики объекта распознавания или его отдельных элементов, которые позволяют при минимальных затратах времени обработки и минимальном объеме памяти получать максимальную достоверность распознавания объекта. Набор рассчитанных признаков (один и более признак распознавания) передается на блок классификации, который путем анализа значений полученных признаков определяет принадлежность распознаваемого объекта к тому или иному классу. Эта операция основана на процедуре сравнения апостериорных (измеренных) и априорных (записанных в памяти) значений признаков распознавания.

Недостатком таких устройств является низкое быстродействие, обусловленное необходимостью выполнения перебора априорных значений признаков для их последовательного сравнения с апостериорными значениями признаков и принятия решения о завершении процесса классификации при выполнении заданного критерия.

Наиболее близким по числу совпадающих признаков к предлагаемому устройству является устройство для распознавания изображений объектов [2], содержащее блок сканирования, соединенный с элементом И непосредственно и через блок формирования адреса с первым блоком памяти, первый и второй реверсивные счетчики, входы которых подключены к элементу И и к блоку сканирования, а выходы - через последовательно соединенные первые блоки коммутации и управления к первому блоку памяти, причем выход первого реверсивного счетчика подключен к элементу И, параллельно включенные первый и второй элементы И-НЕ, соединенные с первым блоком памяти и через второй блок коммутации с вторым блоком памяти, последовательно соединенные сумматор, подключенный к выходам второго блока памяти, ключ и блок регистрации информации, блок вычитания, входы которого подключены к сумматору и блоку регистрации информации, а выход соединен с ключом.

Недостатком прототипа является низкое быстродействие при выполнении процесса классификации, обусловленное отсутствием в устройстве блока классификации и необходимостью выполнения его функций оператором - человеком.

Целью изобретения является повышение быстродействия при распознавании объекта за счет введения в устройство дополнительных блоков, позволяющих вести классификацию автоматически без участия оператора, а также без многократного обращения к блоку памяти для перебора априорных признаков.

Цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит последовательно соединенные ключ, подключенный к выходу блока регистрации информации, и дешифратор, элемент ИЛИ-НЕ, вход которого подключен к выходу первого реверсивного счетчика, и линию задержки, включенную между элементом ИЛИ-НЕ и ключом.

Введение последовательно соединенных ключа, подключенного к выходу блока регистрации информации, и дешифратора, а также элемента ИЛИ-НЕ, вход которого подключен к выходу первого реверсивного счетчика, и линии задержки, включенной между элементом ИЛИ-НЕ и ключом, отличая данное устройство от прототипа, обеспечивает повышение быстродействия при распознавании объекта.

На чертеже представлена структурная схема устройства для распознавания изображений объектов.

Устройство содержит блок 1 сканирования с узлом 2 сканирования и ключом 3, элемент И 4, первый и второй реверсивные счетчики 5 и 6, первый блок 7 преобразования с коммутаторами 8 и 9, блок 10 управления и ключами 11 и 12, блок 13 формирования адреса, первый блок 14 памяти, элемент ИЛИ-НЕ 15, элементы И-НЕ 16 и 17, линию 18 задержки, второй блок 19 преобразования с коммутаторами 20 и 21, второй блок 22 памяти, сумматор 23, блок 24 вычитания, ключ 25, блок 26 регистрации информации, ключ 27 и дешифратор 28. Первый блок 14 памяти содержит узлы 29 и 30 памяти.

Тактовый выход следящей развертки узла 2 сканирования подключен к суммирующим входам реверсивных счетчиков 5 и 6, а также к входу блока 13 формирования адреса, выход которого подсоединен к входам приема узлов 29 и 30 памяти первого блока 14 памяти. Выход первого реверсивного счетчика 5 соединен с входом элемента И 4, входом элемента ИЛИ-НЕ 15 и входом коммутатора 8 первого блока 7 преобразования, причем первый разряд выхода счетчика 5 не подключается. Выход второго реверсивного счетчика 6 (все разряды) подключен к входу коммутатора 9 первого блока 7 преобразования. Второй выход узла 2 сканирования через ключ 3 и элемент И 4 соединен с вычитающими входами первого и второго реверсивных счетчиков 5 и 6. Управляющий выход узла 2 сканирования подключен к управляющим входам ключей 3, 11 и 12, а информационные выходы - к входам узлов 29 и 30 памяти первого блока 14 памяти. Выходы коммутаторов 8 и 9 первого блока 7 преобразования через ключи 11 и 12 блока 10 управления подсоединены к входам считывания узлов 29 и 30 памяти первого блока 14 памяти, выходы которых через элементы И-НЕ 16 и 17 и коммутаторы 20 и 21 второго блока 19 преобразования подключены к входам второго блока 22 памяти, выходы которого соединены с входами сумматора 23. Выход сумматора подключен к первому входу блока вычитания и через ключ 25 к входу блока 26 регистрации информации, выход которого соединен с вторым входом блока 24 вычитания и ключом 27. Управляющий вход ключа 25 соединен с выходом блока 24 вычитания, а управляющий вход ключа 27 - через линию 18 задержки с выходом элемента ИЛИ-НЕ 15. Выход ключа 27 подключен к входу дешифратора 28.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключи 3, 11, 12 и 25 разомкнуты, на выходах реверсивных счетчиков 5 и 6 во всех разрядах содержится ноль, ключ 27 замкнут, а в блоке 26 регистрации информации содержится значение признака от предыдущего цикла распознавания. По сигналу "Начало" включается следящая развертка блока 1 сканирования. В процессе считывания точек контура изображения распознаваемого объекта на информационных выходах узла 2 сканирования формируются коды мгновенных значений координат Х, У, а на тактовом выходе - импульсы, соответствующие шагу следящей развертки, которые поступают на суммирующие входы реверсивных счетчиков 5 и 6, а также на вход блока 13 формирования адреса. Блок формирования адреса при поступлении на его вход каждого очередного тактового импульса на своем выходе формирует коды адреса ячеек памяти, в которые необходимо записать значения соответствующих этому тактовому импульсу координат Х, У точки в изображении распознаваемого объекта. При этом запись координат точек по различным осям ведется в различные узлы памяти. Значения координат Х записываются в узел 29 памяти, а значения координат У - в узел 30 памяти первого блока 14 памяти, причем адреса ячеек координат Х и У в различных узлах памяти для каждой точки изображения объекта совпадают.

Таким образом, к моменту окончания считывания точек изображения распознаваемого объекта счетчиком 6 подсчитывается общее число N точек изображения, счетчиком 5 благодаря тому, что младший разряд его выхода не подключен, подсчитывается половинное число точек изображения (N/2), в ячейки первого блока 14 памяти записываются координаты Х и У всех N точек изображения объекта. Ключ 27 размыкается.

В момент окончания процесса считывания изображения объекта блок 1 сканирования вырабатывает сигнал "Конец считывания" в виде положительного уровня на управляющем выходе узла 2 сканирования, который замыкает ключ 3, а также ключи 11 и 12 блока 10. По этому сигналу через замкнутый ключ 3 и элемент И 4 тактовые импульсы с выхода узла 2 сканирования передаются на вычитающие входы реверсивных счетчиков 5 и 6. Коммутаторы 8 и 9 первого блока преобразования 7 в зависимости от значений кодов на выходах реверсивных счетчиков 5 и 6 формируют на своих выходах коды адреса считывания определенных ячеек в блоке 14 памяти, которые через открытые ключи 11 и 12 блока 10 управления передаются на входы считывания узлов 29 и 30 памяти первого блока 14 памяти. Причем при поступлении каждого очередного тактового импульса на вычитающие входы реверсивных счетчиков 5 и 6 из первого блока 14 памяти считываются координаты одновременно двух точек, разделенных по счету интервалом N/2, что обеспечивается определенным подключением выхода первого реверсивного счетчика 5, когда его младший разряд остается не подключенным.

Координаты Х и У разнесенных на N/2 двух точек изображения объекта одновременно поступают на входы элементов И-НЕ 16 и 17, в результате чего на их выходах формируются коды разности соответствующих координат по различным осям по модулю, причем на выходе элемента И-НЕ 16 формируется значение | X_i |, а на выходе элемента И-НЕ 17 - значение | Y_i |. В зависимости от значения кода |X_i | коммутатор 20 на своем выходе формирует код адреса считывания ячейки памяти из второго блока 22 памяти, в которой жестко зашито значение (X_i)². Аналогично коммутатор 21 второго блока 19 преобразования формирует на своем выходе код адреса считывания ячейки памяти, в которой жестко зашито значение (Y_i)². С выходов второго блока 22 памяти оба значения квадратов разности координат по различным осям передаются на вход сумматора 23, где определяется их сумма ((X_i)² + + (Y_i)²=R_i²). Значение R_i², полученное в результате суммирования кодов (X_i)² и (Y_i)², передается на вход ключа 25 и на первый вход блока 24 вычитания, на втором входе которого содержится ранее рассчитанное значение квадрата расстояния R_j² (i > j). Если поступившее на первый вход блока 24 вычитания значение превосходит ранее рассчитанное значение, т.е. если выполняется условие R_i² > R_j², то на выходе блока вычитания формируется импульс, замыкающий ключ 25 и, таким образом, разрешающий запись нового значения R_i² в блоке 26 регистрации информации. В противном случае ключ 25 остается разомкнутым, а в блоке регистрации информации сохраняется значение R_j². Тактовые импульсы, поступающие через замкнутый ключ 3 и открытый элемент И 4 на входы счетчиков 5 и 6 и обеспечивающие, таким образом, выборку координат из первого блока 14 памяти и расчет значения R_i², передаются на вычитающие входы счетчиков 5 и 6 до тех пор, пока код на выходе счетчика 5 не станет равным нулю и не закроет элемент И 4. Помимо этого нулевой код с выхода первого реверсивного счетчика 5 передается на вход элемента ИЛИ-НЕ 15, который, спустя определенный интервал времени, задаваемый линией 18 задержки, замыкает ключ 27.

Таким образом, по окончании обработки значений координат Х и У всех N точек изображения распознаваемого объекта в блоке 26 регистрации информации фиксируется максимальный размер изображения объекта, который является признаком распознавания и может быть использован в процедуре классификации объекта. Необходимо отметить, что в случае изменения условия сравнения значений R_i² и R_j² в блоке 24 вычитания на обратное, по окончании обработки в блоке 26 регистрации информации фиксируется минимальный размер распознаваемого объекта.

Рассчитанное значение признака распознавания R_макс² через открытый ключ 27 передается на вход дешифратора 28, в котором жестко зашиты номера классов распознаваемых объектов. При этом значение признака распознавания является адресом считывания определенной ячейки памяти, в которой содержится номер соответствующего класса, что позволяет значительно упростить и ускорить процедуру классификации.

Реализация предлагаемого устройства обеспечивает повышение быстродействия при распознавании изображений объектов за счет исключения необходимости многократного обращения к памяти для перебора априорных признаков.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, содержащее блок сканирования, адресный выход которого соединен с входами установки первого и второго счетчиков и входом блока формирования адреса, выход которого подключен в адресным входам первого блока памяти, информационные входы которого соединены с одноименными выходами блока сканирования, а выходы подключены к входам группы элементов И -НЕ, выходы которых через последовательно соединенные блок преобразования кода, второй блок памяти и сумматор соединены с сигнальными входами первого блока ключей и первой группой входов блока вычитания, выход которого подключен к управляющему входу первого блока ключей, выходы которого соединены с входами блока регистрации информации, выходы которого подключены к второй группе входов блока вычитания, первый управляющий выход блока сканирования соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к счетным входам первого и второго счетчиков, выходы первого счетчика соединены с группой входов элемента И и первой группой входов второго блока преобразования кода, выходы которого подключены к информационным входам блока управления, выходы которого соединены с управляющими входами первого блока памяти, второй управляющий выход блока сканирования подключен к управляющему входу блока управления, выходы второго счетчика соединены с второй группой входов второго блока преобразования кода, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет классификации изображений, в него введены дешифратор, второй блок ключей, элемент задержки и элемент ИЛИ - НЕ, входы которого соединены с выходами первого счетчика, а выход через элемент задержки - с управляющим входом второго блока ключей, выходы которого подключены к входам дешифратора, выход которого является выходом устройства, а сигнальные входы второго блока ключей соединены с выходами блока регистрации информации.

РИСУНКИ

Рисунок 1