Устройство для преобразования изображений при распознавании образов

Устройство для преобразования изображений при распознавании образов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социелистимеских

Республик (11) ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства —— (22) Заявлено 13.03.72 (21) 1758919 18-24 (51) М, Кл. G 06k 9/04 с присоединением заявки ЛЪ—

Государственный комитет

Соввтв Миниетров СССР оо делам наооретений и открытий (32) Приоритет—

Опубликовано 05.05.74. Бюллетень Ж 17

Дата опубликования описания 07.01.75. (53) УДК 621.391.19 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. П. Путятин, В. П, Юрченко и О, М. Абрамов

Харьковский институт радиоэлектроники (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ОБРАЗОВ

Изобретение относится к области распозна вания образов, в частности к устройствам для автоматического приведения изображений к эталонному виду.

Известны устройства, содержащие поворотную платформу с расположенными на ней передающей телевизионной камерой с блоком масштабирования и отклоняющими катушками, фотообьективом, светоделительным устройством, фотоприемником, фотоэлектрическим блоком совмещения начала координат с центром тяжести изображения, выходы которого подключены к блоку электропривода поворота платформы, блок поворота растра, соединенный с отклоняющими катушками, блок сравнения с эталонами, на вход которого проектируется изображение с экрана телевизионной трубки, и устройство управления.

Однако скорость работы таких устройств невысока из-за необходимости выполнения большого количества математических операций.

Целью изобретения является разработка устройства для нормализации изображений в группе метрических преобразований, проводящего меньшее количество более простых математических операций, выполняемых с большей скоростью за счет применения оптического интегрирования и следящих систем, Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок извлечения квадратпосо корня, вход которого соединен с фотоприс ïtuêoì, а выход — cO входом блока масштабирования, логический блок, вход которого соединен с выходом блока вычисления центробежного момента, блок памяти, вход которого подключен к выходу логического блока, а выход — ко входу блока поворота растра.

В устройстве блок вычисления центробежного момента выполнен в виде фотоприемниip ков в каждом из четырех квадрантов поля зрения, свотофильтров, оптически связанных с фотоприемниками, причем коэффициенты пропускания светофильтров пропорциональны произведению координат, двух инверторов и

I5 сумматора, два B îäà которого через инверторы подключены к соответствующим фотоприемникам, а два других входа соединены с другими фотоприемниками непосредственно.

Логический блок выполнен в виде схемы вы20 деления модуля, схемы определения градиента, компаратора, вентиля и двух триггеров, причем вход первого триггера соединен через вентиль и схему определения градиента, а вход второго — через компаратор с выходом 5 схемы выделения модуля, генератора линейно изменяющегося напряжения, двух схем совпадения, первые входы которых соединены с выходом первого триггера, вторые — с выходами «1» и «О» второго триггера, третьи — с

30 выходами генератора линейно изменяющегося напряжения, и инвертора, вход которого под427348 ключен к выходу первой схемы совпадения.

Это повышает скорость работы устройства, так как в нем применены фотоэлектрические и функциональные блоки, выполняющие лишь вычисление квадратного корня из величины суммарной энергии изображения и вычисление центробежного момента, а также следящие блоки преобразования координат.

Блок-схема устройства представлена на чертеже, где обозначено: передающая телевизионная камера 1 с блоком масштабирования 2 и отклоняющими катушками 8, соединенными с блоком поворота растра 4, с фотообъективом и светоделительпым блоком 5, логический блок б, фотоприемник 7, блок извлечения квадратного корпя 8, фотоэлектрический блок 9 совмещения начала координат с центром тяжести изображения. поворотную платформу 10, блок электропривода П поворота платформы, приемную телевизионную трубку 12 с фотообъективом и светоделительным блоком 18, блок вычисления центробежного момента 14, фотоприемники 15 — 18, светофильтр 19, инверторы 20, 21, сумматор 22, схему выделения модуля 28, схему определения градиента 24, вентиль 25, триггеры 2б. 27, компаратор 28, схемы совпадения 29, 80, генератор линейно изменяющегося напряжения 81, инвертор 82, блок памяти 83, блок сравнения с эталонами

84 и блок управления 85.

Фотоприемник 7 вместе с блоком извлечения квадратного корня 8 и блоком масштабирования 2 передающей камеры 1 обеспечивают такое преобразование масштаба входного изображения, после которого его размеры соответствуют единичной величине Фотоэлектрический блок 9 и электропривод 11 осуществляют ориентацию поворотной платформы

10 таки,. образом, что начало коордш.ат совпадает с центром тяжести изображения, Блок поворота растра 4 и отклоняющие катушки 8 прсдпазначены для вращения изображения на экране приемной телевизионной трубки вокруг начала координат.

Фотоприехшики 15 — 18 со светофильтром 19, ннверторы 20, 21 и сумматор 22 предназначены для определения центробежного момента изображения и представляют собой в целом фотоэлектрический дят.ик угла поворота изображения относительно начала координат.

Центрооежный момент пропорционален синусу двойного угла наклона оси инерции изображения. Угол наклона оси инерции равен нулю лишь в том случае, если центробежный момент равен нулю. Поле зрения каждого фотоприемника 15 — 18 совпадает с одним из чегырех квадрантов. Коэффициент пропускания светофильтра пропорционален абсолютной величине произведения координат в каждом квадранте. Инверторы 20 и 21 соответствуют второму и четвертому квадрантам поля зрения и обеспечивают подачу напряжения на сумматор 22 с отрицательным знаком.

Блоки 28 — 32 предназначены для управления вращением растра. Блоки 23, 24, 2б, 29, 80. и 82 обеспечивают автоматический выбор такого направления вращения растра, в результате которого величина центробежного момента стремится к нулю кратчайшим путем.

Это повышает скорость нормализации изображений. Триггер и компяратор 27, 28 обеспечивают прекращение вращения растра, если величина центробежного момента достигает нулевого значения.

Компаратор 28 выдает сигнал, если напряжение с датчика угла поворота (т. е. напряжение на выходе сумматора 22) равно эталонному значеншо (в данном*случае — нулю). Блок памяти 88 предназначен для запоминания уровня линепно изменяющсгося напряжения с выхода генератора 81, соответствующего моменту прекращения вращения изображения.

Блок управления 85 осуществляет временную синхронизацию работы устройства и выдает четыре команды: команда 1 служит для включения блока центрирования, команда 11 — для осуществления поворота, команда III разрешает сравнение с эталонами в блоке,34, а команда 1Ъ служит для повторного вращения изображения.

Устройство работает следующим образом.

Входные (в общем случае полутоновые) изображения отраженной пли светящейся яркости, предъявляемые ня темном фоне, проектируются одновременно на телевизионную камеру 1, фотоприемник 7 и фотоэлектрический блок

9 через объектив и светоделительный блок б.

По команде 1 из блока управления 85 электропривод 11 перемещает поворотную платформу

10 в горнзонтальной и вертикальной плоскостях до тех пор, пока центр тяжести изображения не совпадет с началом координа. Вел:i иня напряжения на выходе фотоприемника

7 пропорциональна суммарной энергии изображения, которая 0р зависит от положения изображения в поле зрения (т. е. от смещения и вращения). Значение квадратного корня из этой величины, получающееся на выходе блока 8, равно ооратпому значению параметра масштабного преобразования. В результате напряжение, поступающее из блока 8 в блок масштабирования 9, приводит линейные размеры изображения на экране приемной телевизионной трубки к некоторым эталонным (единичным) .

По окончании центрирования из блока управления выдается команда ня триггер 27.

Триггер устанавливается в такое состояние, прп котором на схемы совпадения 29 и 80 поступает с его выходя высокий потенциал, соответствующий наличию сигнала. Линейно изменяющееся напряжение генератора 81 обязательно проходит через схему совпадения 29

Ifëè 80, так как их третьи входы подключены раздельно к выходам триггера 26 и, следовательно, на каком-то из входов обязательно есть высокий потенциал. Линейно изменяюцееся напряжение проходит через одну из схем совпадения и с положительным или отри427348

10 цательным знаком поступает через блок памяти 88 в блок поворота растра 4. Изображение на экране телевизионной трубки начинает вращаться, а величина напряжения на выходе сумматора 22 либо увеличивается, либо уменьшается. При вращении изображения в сторону уменьшения по абсолютной величине напряжения, т.е. величине центробежного момента, для приведения к эталонному положению по углу изображения нужно повернуть (в общем случае) на значительно меньший угол, чем при вращении в сторону увеличения центробежного момента.

После подачи из блока управления 88 команды II на вращение растра на выходе схемы определения градиента 24 появляется либо положительный сигнал, если изображение на экране телевизионной трубки начинает поворачиваться в сторону возрастания центробежного момента, либо отрицательный сигнал (в протигном случае). Положительный сигнал на выходе схемы 24, пройдя через вентиль 25, который открыт по второму входу командой

II, перебрасывает триггер 2б в противоположное состояние, в результате чего та же схема совпадения (29 или 80), которая была открыTd для линейно изменяющегося папряжения, поступающего с генератора 81 в период начального пуска, закрывается, а другая открывается. Знак линейно изменяющегося напряжения, поступающего в блок поворота растра

4, изменяется, следовательно, изменяется и направление вращения изображения. Если на выходе блока градиента появляется отрицательный сигнал, то он не изменяет состояния триггера 2б, в результате чего случайно выбранное правильное направление вращения в период начального пуска сохраняется.

Изображение вращается до тех пор, пока компаратор 28 не выдаст сигнал, свидетельствующий о том, что значение центробежного момента равно эталонному, например нулевому. При этом триггер 27 перебрасывается в противоположное состояние, и схемы совпадения 29 и 80 закрываются. Блок памяти 88 фиксирует напряжение, соответствуюгцее моменту прекращения поворота изображения.

После приведения к эталонному виду угла поворота изображения из блока управления выдастся команда III на блок сравнения 84, В соответствии с которой нормализованные изображения, проектируемые с экрана телевизионной трубки, сравниваются с эталонными.

По окончании первой процедуры сравнения с эталонами по сигналу из блока 34 блокуправления выдает команду1 х" на тригер 27повторного Вращения изображения. Это вызвано тем, что совмещение главных осей эллипса инерции изображения, осуществляемое при первом вращении, нс однозначно. При повторном вращении вентиль 25 закрыт, II поворот изображения происходит до тех пор, пока значение центробежного момента не будет снова равно пулю. При этом максимальная величина пов15

23

:Л

-10

-15

65 торного угла поворот" ис превышает величины прямго угла. По окончании вращения изображение с экрана телевизионной трубки вновь сравнивается с эталонами.

Таким образом, решение о принадлежности входного изображения к некоторому классу принимается в результате сравнения с эталонами нормализованных видов входного изображения, отличающихся поворотом на эталонные углы, Предмет изобретения

1. Устройство для преобразования изображений при распознавании образов, содержащее поворотную платформу, на которой расположены передающая телевизионная камера со светоделительным блоком п объективом, а также фотоприемник и фотоэлектрический блок, оптически связанные со светоделительным блоком, электропривод, соединенный с фотоэлектрическим блоком, блок поворота растра, который подключен к передаюи1ей телевизионной камере, приемную телевизионную трубку с фотообъективом и светоделительным блоком, которая оптически связана с блоком сравнения и блоком вычисления центробежного момента. и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены блок извлечения квадратного корня, вход которого соединен с фотоприемником, а выход — со входом блока масштабирования, логический блок, вход которого соединен с выходом блока вычисления центробежного момента, блок памяти, вход которого подключен к выходу логического блока, а выход — ко входу блока поворота растра.

2. Устройство по п. 1, Отличающееся тем, что блок вычисления центробежного момента

Выполнен В Виде фотоприемнпкОВ В каждом из четырех квадрантов поля зрения, светофильтров, оптически связанных с фотоприемниками, причем коэффициенты пропусканпя светофильтров, пропорциональны произведению координат, двух инверторов и сумматора, два входа которого через иневерторы подключены к соответствующим фотоприемникам, а два других Входа соединены с другими фотоприемниками непосредственно.

3. Устройство по и. 1, отличаюи1ееся тем, что логический блок выпо IIIcII в виде схемы выделения модуля, схемы определения градиента, компаратора, вентиля и двух триггеров, причем вход первого триггера соединен через вентиль и схему определения градиента, а вход второго — через компаратор с выходом схемы выделения модуля, генератора линейно изменяющегося напряжения, двух схем совпадения, первые входы которых соединены с выходом первого триггера. вторые — с выходами «1» и «0» второго триггера, третьи — с выходами генератора линейно изменяющегося напряжения, и иневертора, вход которого подключен к выходу первой схемы совпадения.

427348

11

Составитель О. Федорец

Техред А, Камышннкова

Редактор Л. Утехина

Корректор О. Тюрина

Мытищинская типография

Зак. 2235 Изд № 797 Тираж 524 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Мпнпстров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5