Способ распознавания элементов изображений

Способ распознавания элементов изображений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И. И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Совэ Советских

Социалистимеских

Республик ж 4Я053

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свил-ву—

2(5)) М. Кл.

G 06 К 9/00 (24) ЗаЯвлено 12.01.76 (21) 2312670/24 с присоединением заявки №ГееудеретеенньЮ немнтет

СССР ее делам нзебретеннй н 4TKpbITIN (23) Приоритет—

Опубликовано 15.07.79.. Бюллетень ¹ 26 (53) УДК 681. 391..19 (088.8) Кача опубликования описания 15.07.79 (72) Автор изобретения

В. M. Кисилев (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

ИЗОБРАЖЕНИЙ

Изобретение относится к распознаванию об разов и может быть использовано в оптикозлектронных устройствах для автоматического считывания и распознавания элементов контурных изображений, например чертежей, а также алфавитных и цифровых символов.

Известны способы распознавания элементов изображений (1) фиксированных прямоуголь- ной зоной, т.е. вписанных в прямоугольную область, например метод зондов, метод маркировки изображений, кваэитопологический метод, корреляционный метод и др.

Известные способы сложны в технической реализации и не всегда дают достоверный резуль тат при распознавании.

Известен также способ, реализованный в устройстве и основанный на пространственной модуляции светового потока, фотоэлектрическом преобразовании светового потока в электрический сигнал в фокальной плоскости изображения и формйрований сигналов взаимной корреляции с эталонами (2).

Известный способ тоже обладает низкой достоверностью распознавания элементов изображений.

Целью изобретения является повышение достоверности распознавания.

Цель достигается тем, что в предлагаемом способе одновременно с пространственной модуляцией световой поток модулируют во времени с постоянной частотой, преобразуют промодулированный световой поток в электрический сигнал в фокальной плоскости изображения с переменной чувствительностью, частота изменения ко.торой кратна частоте временной модуляции светового потока н, фазы временного фотоэлектрического преобразования формируют сигнал усреднения, по которому производят амплитудную нормализацию электрического сигнала, На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемья .способ распоэна26 вания элемеитов изображений; на фиг. 2а, б, в, г, p — графики изменения функций прозрачности т (х,у) в соответствующих точках прямоугольной зоны, фиксирующей изображение элемента; на фиг. 3 — эпюры изменения функции прозрач4 интенсивности светового промодулированного изображения потока ло линейной зависимости в направлении одного из векторов, компланарных фокальной плоскости изображения P-P, после чего линейно распределенный и промодулированный изображением световой поток поступает на поверхность фотоприемника 7 в прямоугольную зону А В С Д, где он преобразуется в электрический функциональный сигнал

11 = ф J f t„(x, у)е(х, у). i)(x,y)dxdg, Ф где Фо — начальный световой поток, поступающий на носитель 4 информации; т„(х,у) — модулир ующая функция элемента изображения; т (х,у) — функция прозрачности диска 6; (x,у) — функция фотоэлектрической чув30 ствительности фотоприемника 7;

S — площадь прямоугольной зоны

А В С Д, по которой производится интегр иров ание.

Одновременно с приведенными операциями в способе производится временная модуляция с постоянной частотой путем равномерного вращения вектора распределения интенсивности све.

- тбвого потока"и вектора изменения фотоэлектрической чувствительности вокруг оси, перпендиЗО кулярной фокальной плоскости изображения Р>-Р, в геометрическом центре О (0) прямоугольной . зойы АВСД (А В С Д) во взаимно противоположных направлениях"с кратным отношением угловых скоростей вращения(са и пи )

Вращение производйтся с помощью электромеханического привода 9, механически связанного с дисками 6 и 8.

При этом световой луч от каждой точки изоб40 ражения будет п1юходить через точку диска 6, в которой прбзрачность меняется по пернодичесФ кой зависимости: т (х,у,t) с периодом Т

Для точек M, N, E, F прямоугольной зоны

45 АВСД измейение функции прозрачности т (х,у,t) во "времени йредставлено йа фиг. 2а, б, в, г, д, " :-из которйх видно, что между этими зависимостями существует отличие в амплитуде и фазе, причем наибольшей амплитуды функция т (x,у,t) достйгает в наиболее удаленной от центра О точ ке изображения. Значения r oxi т, „„т„а„1, т, и:т характеризуют максимальные, ми-.

bio ср нймальные и среднее значение прозрачностей для соответствующих точек, причем для центральной. точки О значение фуикции прозрачности не меняется и равно т

ПоскоЛьку чувствительность фотоприемника

7 также меняется во времени по периодическому закону v (х, у, t) с периодом Т, то функцнональ15

674053 ности т (х, у) вдоль вектбра расйредепенйи ин" - тенсивности светового потока и чувствительности фотоприемника вдоль вектора изменения фотоэлектрической чувствительности при совпадении направлений обоих векторов (фиг.За) и при их максимальном расхождении (фиг,Зб), Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит источник 1 света с конденсорной линзой 2 и рассеивателем 3, перемещаемый носитель 4 информации, например фотопленку с синхродорожкой .(на фиг. не показана) для точной установки распознаваемого элемента, знака или символа в прямоугольную зону АВСД, оптическую систему 5 для фокусировки изображения через диск б переменной прозрачности на плоский фотонриемник 7.

Функция прозрачности т (x, у) диска 6

ii1oiis начального. вектора а фиг.1 изображен стрелкой) компланарного фокальной плоскости изобраЖения и расположенного в плоскости Р,-P, имеет линейный характер.

Функция фотоэлектрической чувствительности

v (х, у) фотоприемника 7, расположенного в фо- . кальной плоскости Рз-Рэ также является линейной в. одном направлении, показанного вектором, что может быть обеспечено использованием в качестве фотоприемника 7, функционального фотореэистора, который расположен на диске 8.

Диски 6 и 8 мехайически связаны с электроприводом 9 и при работе устройства вращают-. ся в йротивоположные стороны с угловыми скоростями со и пса,где n — целое число.

Диски 6 и 8 на своей внешней окружности имеют сижронизируюшие выступы 10, предназйаченйьте дпя периодического замыкания контактов 11 синхронизаций, подключенных к формирователю 12 управляющего импульса.

Фотоприемник 7: окантован линейными контактными шинами 13, соединенйыми через скользяб койтактйое соединение 14 c клеммой источника питания H нагрузочным резистором, под- ключейным соответственно ко входам уйравля- . ютцего усилйтеля 15 и аналогового запоминатоще.

ro узла 16, управляющий вход которого соед неи с выходом формирователя 12 управляющего импульса, а выход — "со входом"управлейия усилителя 15.

Предлагаемый способ распознавания элемен- . тов изображений заключается в следующем.

На поверхности носителя 4 распознаваемый элемент изображения фиксируется в прямоугольной зоне АВСД-о "не" (в данном случае изобра- жена буква "н"), равномерный по ийтенсивности световой поток, поступающий от источника

1 через конденсорную линзу 2 и рассеиватель 3 на "окно" .пространственно модулируется йзображением элемента и поступает на фокусирующую. . оптическую систему 5 и далее через диск 6, с юйощью котопого производится распределение, 674053 ц <т) =ф gyes (p у) г(х,ig с) 9(x,, Ихф

Заключительные операции в предлагаемом способе состоят в следующем.

Так как полученный функциональный сигнал

Ц1,(т) зависит от начального значения светового потока и параметров элементов изображения(тол- 0 шины контурных линий или прозрачности самого носителя), то это влияет на достоверность распознавания при последующем сравнении с эталонными сигналами. Поэтому в предлагаемом . способе осуществляется нормализация выходно. го сигнала.

На фиг. За показаны эйюры распределения интенсивности б (х, у) светового потока и фотоэлектрической чувствительности фотоприемни-: ка при совпадении направлений обоих векторов.

В этом случае верхним точкам изображения при формировании функционального сигнала йриеваивается большой "вес" и они вносят более существенную часть в интегральное напряжение, 25

При противоположном вращении векторэв с кратными угловыми скоростями происходит измене ние взаимного положения векторов и различным точкам изображения последовательно присваивается максимальный вес, а диаметрально противозо положным точкам — минимальный вес.

При максимальном расхождении векторов или.фаз (см. фиг. Зб) происходит взаимная ком- пенсация операций лйнейного распределения иитенсивностй светового потока и линейного изменения фоточувствительности фотоприемника 7, в результате чего уровень фуйкциойального. напряжения прйнимает некоторое среднее значение 0, пропорциональное отношению освещенср ных и неосвещеинйх частей црямоугольной зо40 ны дпя конкретного элемента изображейия. Ярн этом синхронизирующие выступы 10 иков б и 8 одновременно замыкают контакты 11 синхронизации и с выхода формирователя 12 управляющего импульса на управляющий вход айало45, гового запоминающего узла 16 постунит сигнал, цо которому запоминается значение уровня О,, поступающего на управляющий вход усилителя

15, йроизводящего амплитудную нормализацию функционального напряжения U4(t), в результате которой на въгходе устройства формируется, 50 фуйкциональный сигнал, не зависяшнй.от началь. ного значения светового потока Ф и толщины контурных линий изображения: (1,) ДФ (Х Ц) ф(Х Уф Д(Х У С)дХ Д 55 ф U

Формула изобретения

Способ распознавания элементов изображений, основанный на пространственной модуляции светового потока, фотоэлектрическом преобразовании пространственно промодулированнаго свеT0B0Fo потока в электрический сигнал в фокальиой плоскости изображения и формирования сигналов взаимной корреляции с эталонами, о т л и. ч а ю шийся тем, что, с целью повьштения достоверности распознавания, одновременно с пространственной модуляцией световой поток моделируют so времени с постоянной частотой, пре. образуют промодулированный световой поток в электрический сигнал в фокальной плоскости ное напряжение Оф (t) на выходе фотоприемника 7 определяется из следующего выражения: . где г„"Оь" — нормапизационная модулирующая функция элемента изображения.

Ю

Периодически меняющийся сложный по фон ме функциональный сигнал содержит наиболее полную и достоверную информацию об изображении по отношейию к функциональным сигналам, полученным в известных способах распознавания, так как различные то4ки изображения находятся в переменных условиях распространо. ния светового потока и им последовательно при- . сваивается различный "вес" с помощью переменной фотоэлектрической чувствительности в прямоугольной зоне.

Дальнейшая операция по распознаванию заключается в определении сигналов взаимной корреляции с эталонными сигналами, по которым производят идентификацию изображеш я (технические средства, производящие операцию карреляцин на блок-схеме фиг.1 не изображены).

Таким образом, в предложенном способе повышается достоверность распознавания за счет формирования развернутого во времени нормализов анного функционального сигнала.

Технико-экономический эффект обусловливается упрощением используемых технических средств (фильтр в виде диска с переменной линейной прозрачностью гораздо дешевле и проще в изготовлении, чем специальные маски-трафареты) и, кроме того, повышается достоверность рас. познавания.

Для технической реалйзацни предложенного способа можно использовать недорогие и несложные оптические узлы: конденсар, рассеиватель, оптическую систему в виде двух линз, диск пе. ременной прозрачности, например в виде оптического клина, функциональный фоторезистор (в настоящее время такие фоторезисторы находятся в серийном производстве) и микроэлектронные элементъь

При наличии соответствующей технологической базы устройство по предлагаемому способу можно выполнить и отладить . (без больших затрат) за несколько месяцев.

674053 изображения с переменной чувствительностью, частота изменения которой кратна частоте временной модуляции и, в момент максимального расхождения фазы временной модуляции светового потока и фазы временного фотоэлектрического преобразователя формируют сигнал усреднения, по которому производят амплитудную нормализацию электрического сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Васильев В. И. Распознающие системы, Киев, "Наукова думка", 1969, с,46-49, 57-67.

2. Авторское свидетельство СССР М 230507

G 06 К 11/00, 1966, 2

Фиг. Я

Яг У/ 7 т Х/у 7 гиг. 2

Редактор Л. Баглай

Заказ 4081/47

1 лт тах, а ср

mt > ии шах б р сс д

<ср

Составитель В. Верховский

Техред М. Келемеш Корректор H.Ñreö

Тираж 779 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППЛ "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4