Устройство для распознавания прямолинейных элементов изображения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ , содержащее матрицу фотоприем ,ников, выходы которых подключены к входс1М линейного сумматора, и последовательно соединенные дифференциальный усилитель и пороговый элемент , отличающееся тем, что, с целью его упрощения, оно содержит М +1 нелинейных сумматоров, где ц -размерность матрицы, выходы фотоприемников, расположенных в столбцах матрицы, подключены к входам И нелинейных сумматоров, выходы которых соединены с входами (п-И)-го нелинейного сумматора, выход которого и выход линейного сумматора подключены к входам дифференциального усилителя. КЛ 05 ел 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„A

3(59 G 06 К 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 «« «- "

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 01ЧР(.«(ТИЙ (21) 3424547/18-24 (22) 15.04,82 (46) 07.01,84. Бюл. 9 1 (72) A.ß. Супин (71) Институт эволюционной морфологии и экологии животных им. A.Н. Северцова (53) 681.391.19(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 630524, кл. G 06 К 9/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 826372, кл. G 06 К 9/00, 1980.

3. Авторское свидетельство .СССР

9 188153, кл. G 06 К 9/00, 1965 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗОБРАЖЙНИЯ, содержащее матрицу фотоприем ников, выходы которых подключены к входам линейного сумматора, и последовательно соединенные дифференциальный усилитель и пороговый элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью его упрощения, оно содержит я +1 нелинейных сумматоров, где h -раэмерность матрицы, выходы фотоприемников, расположенных в столбцах матрицы, подключены к входам П нелинейных сумматоров, выходы которых соединены с входами (rl+1)-го нелинейного сумматора, выход которого и выход линейного сумматора подключены к входам дифференциального усилителя.

1066863

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике, а именно к устройствам для распознавания иэображений, и может быть использовано в системах автоматического анализа изображений — системах зрения роботов, классификации различных структур (геологических, биомедицинских и др. препаратов), для выявления гротяженных объектов на аэрофотоснимках и др.

Известны устройства для распознавания прямолинейных элементов изображения, содержащие матрицу светочувствительных элементов, на которую проецируется изображение, и 1S блоки сравнения, которые .сравнивают распределение яркостей на матрице с эталоном. Эталоном может служить щелевая апертура, произвольное изображение или набор проводимостей, 20 подключенных к определенным элементам матрицы fl) и $2) .

Недостатком таких устройств янляется то, что для распознавания нужного элемента требуется точное его совмещение с эталоном (отсутствует иннариантность распознавания к смещению изображения). Для компенсации этого недостатка применяется сканиронание изображейия движением изображения или эталона .(щелевой (апертуры), что усложняет устройство из-за введения механических сканирующих блоков и снижает его быстродействие из-за необходимости последовательного сканирования участков иэображения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для разпознавания прямолинейных элементов изображения, содержащее матрицу фотоприем- 40 ников, выходы которых подключены к входам линейного сумматора, и последовательно соединенные,дифференциальный усилитель и пороговый элемент f3) . 45

Недостатком известного устройства является его сложность и отсутствие инвариантности к смещению изображе— ний при их распознавании.

Цель изобретения — упрощение устройства, обеспечивающего инвариантность распознавания к смещению изображе ния .

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее матрицу фотоприемников, выходы которых подключены к нходам линейного сумматора, и последовательно соединенные дифференциальный усилитель и пороroвый элемент, содержит также q +l 60 нелинейных сумматоров, где П вЂ” размерность матрицы, выходы фотоприемников, расположенных в столбцах матрицы, ° подключены к входам A нелинейных сумматоров, выходы которых соединены с входами (П +1)-ro нелинеиного сумматора, ныход которого и выход линейного сумматора подключены к входам дифференциального усилителя.

На фиг.l представлена блок-схема устройства; на фиг,2 — зависимость выходного сигнала от параметров матрицы.

Устройство состоит иэ матрицы 1 фотоприемников, нелинейных сумматоров 2 для каждого из рядов фотоприемников, общего сумматора 3, линейного сумматора 4 (сигнала площади), coe,циненного со всеми элементами фотоприемной матрицы 1, дифференциального (разностного) усилителя 5 и порогового элемента 6.

Устройство работает следующим образом.

Вследствие нелинейности характеристик сумматоров сигнал на выходе каждого из них растет не пропорционально числу освещенных фотоприемников, а асимптотически приближаясь к некоторому уровню насыщения, например, по закону

Х

Se» Вх

Х+О где U gb» — выходной сигнал;

0 q — входной сигнал; х - количество освещенных фотоприемников; а — константа, определяющая крутизну нелинейной характеристики сумматора.

Если на матрицу 1 фотоприемникон (проецируется светлый элемент иэображения, вызывающий освещение участка из и рядов по Ь1 элементов, то на выходе каждого из сумматоров 2 появится выходной сигнал

171 () 2

coque а на выходе сумматора 3 — сигнал где (),, U2, U3 - сигналы на выходе матрицы 1 фотоприемников и сумматоров 2 и 3;

Il " количество освещенных рядон фотоприемников;

tn - количестно оснещенных фотоприемников в ряду;

Ь вЂ” константы.

Сигнал площади, возникающий на выхоце линейного сумматора 4, пропорционален числу освещенных фотоприем-ников

04-О, снап, 1065863

Г где 0, (»4 - сигналы на выходе фотоприемников и сумматора 4. Сигнал на выходе разностного усилителя 5 имеет величину

0,=0,-(),-U (m

= C tel A <+> п+Ь ! где () ), U4,() — сигналы на выходе сумматоров 3 и 4 и разностного уси- 10 лителя 5.

Зависимость этого выходного сигнала от размеров освещенного участка фотоприемной матрицы, т.е, от величин m и R и, имеет вид, показанный 5 на трехмерном графике фиг.2, где величины Ф и И отложены по двум осям координат, а величины выходного сигнала (третья координата) обозначены эквипотенциальными линиями! график построен для значений констант а=0,5; 1» = 10 .; c=0,01 ° Видно, что выходной сигнал максимален при определенных значениях,м и и, в данном случае при to=1, и h = 16, т.е. тогда, когда освещенный участок фо-. топриемной матрицы имеет вид удлиненной полоски размером 16 1 ед. Если форма и размер освещенного участка иные, то выходной сигнал падает; в частности, полоска такого же размера, но ориентированная перпендикулярно к оптимальной (N=16, и = 1) создает намного меньший (менее нуля) сигнал. Константы а, в и с определяют, при какой форме (степени удли- З5 ненности) и размере освещенного участка выходной сигнал будет максимальным: чем больше отношение в/а, тем большее удлинение освещенного участка создает максимальный выход- 4Р ной сигнал. В пределе суммирование по одной иэ осей может быть линейным, тогда выходной сигнал максимален при неограниченной (в пределах фотоприемной матрицы) длине освещенной полосы. Пороговый элемент

6 пропускает сигнал, превышающий заданную величину. Например, если порог установлен на уровне 0,25 усл. ед. (фиг.2), то сигнал на выходе порогового элемента возникает тогда, когда освещенный участок имеет длину 13,5 — 18 и ширину 0,8 — 1,3 ед.; при более низком пороговом уровне, например 0,2 ед. сигнал на выходе возникает при длине освещенного участка от 7 ед,и более и ширине от

0,5 до 2 ед. Таким образом, изменением порогового уровня регулируется острота избирательности устройства.

Поскольку сигнал на выходе дифференциального усилителя 5 зависит только от размеров и формы освещенного участка и не зависит от его положения, распознавание удлиненных прямолинейных элементов изображения происходит инвариантно к смещению изображения на фотоприемной матрице.

Зависимость выходного сигнала дифференциального усилителя от длины;и ширины освещенного участка показана на фиг.2.

Предлагаемое устройство характеризуется простотой, не содержит механических или иных сканирующих блоков, имеет высокое быстродействие, ограничиваемое лишь постоянной времени фотоприемников и усилителей и > позволяет распознавать удлиненные, в -том числе прямолинейные элементы изображения инвариантно к смещению изображения на входной матрице.

1055863

Составитель Т. Ничипорович

Редактор Л. Филь Техред Т. Маточка Корре к тор .

Заказ 11047/50 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

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

Филиал ППП Патент, r Ужгород, ул. Проектная 4