Устройство формирования признаков при распознавании образов

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, является составной частью устройств распознавания образов и может быть использовано в системах, обеспечивающих распознавание печатных м рукописных текстов, отдельных объектов или участков местности (звездного неба) по I их изображениям (телевизионным, тепловизионным, радиолокационным, фотографическим ). Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства. Это достигается благодаря обеспечению возможности автофокусировки объектива 1 на распознаваемый объект, обладающий повышенной помехоустойчивостью, эквимасштабной инвариантностью к преобразованиям объекта, не связанной с изменением его расстояния от объектива и реализуемой более простыми средствами за счет совмещения блоков формирования сигналов управления приводом 15 подвижных элементов объектива и блоков формирования информативных признаков для распознавания . 1 з. п. ф-лы, 1 ил. тЛ ;8 hO о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 06 К 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4718137/24 (22) 11.07.89 (46) 30.12.91. Бюл. ¹ 48 (75) В.В. Потабенко (53) 621.391,1,9 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 723610, кл. 6 06 К 9/00, 1973. (54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ОБРАЗОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, является составной частью устоойств распознавания образов и может быть использовано в системах, обеспечивающих распознавание печатных и рукописных текстов, отдельных объектов или участков местности (звездного неба) по.Я » 1702398 А1 их изображениям (телевизионным, тепловизионным, радиолокационным, фотографическим), Цель изобретения — повышение помехоустойчивости устройства. Это достигается благодаря обеспечению возможности автофокусировки объектива 1 на распознаваемый объект, обладающий повышенной помехоустойчивостью, эквимасштабной инвариантностbe к преобразованиям объекта, не связанной с изменением его расстояния от объектива и.реализуемой более простыми средствами за счет совмещения блоков формирования сигналов управления приводом 15 подвижных элементов объектива и блоков формирования информативных признаков для распознавания. 1 з. и. ф-лы, 1 ил, 1702398

Изобретение относится к автоматике и

ВЫЧИСЛИТВЛЬНОЙ ТВХНИК8, ЯВЛЯВТСЯ COCTBP" ной частьГО устройств распознавания Обра3ОВ N Mox(8 быть Ncпольэовано 8 системах, обеспечивающих распознавание печатных и рукоплсных текстов, отдельных обьектов или участков местности (звездного неба) по их телевизионным, тепГ Овизионным, радиолокационным, ьотогоафическим и т. и, изображениЯм.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости устройства.

HB ч8ртеже представлена функциональная схема уст(осйства.

Устройство cop8p>I«IT объектив 1, имеющий подвих(I!ь!8 элементы, используемые при его наводке на резкость, разделитель 2 лучис Г(л О 11010ка на 2N+ I лучиьтых Ilo oêB, блок 3 приемников иэлучениЯ, и(леГОЩий В ка>((дом из 2М KBHBiloB матрицу N3 L чувствительных элементов и конде(-сатор. а в каждом NB 2 (N-1) каналов — функЦиональные маски, Оаэмещаемые в плоскости анализа, блок .у,силителей с регулируемыми коэффл1 циентами усиления в 2N каналах и инвертирОВан ием си налов В N I(BHBABx, СУГлмато р

5, предназначенный для попарного суммиp0BBI- NiI CNf HЗЛоВ HB соответств t!OLUNX

Один другому М прЯ(лых и Гч инвертируГО щих Выходах блока усилителей, первый функциональный преобразователь 6 И разностных сигналов начальных моменТоВ иэобра>кения в К-2 разностных сигналов его центральных моментов, второй функциональный преобразователь 7 N-2 разностных сигналов центральных моментов изобра>кения в К -P сигналов его инвариантных признаков, используемых при распознавании, л в N - v сигналов и (вариантных приЗнаков, использу8мых flpN звтОФОКУСИРОВК6

Устройство содержит такх(е блок 8 рассек вателей лучлстого потока для N каналов, привод 9 настройки рассеивателей на текущие значения >(BpBKT6 Г>истик Фонов, иумов, регулярных помех и злфавлта подлежащих распозн;- вани о образов, блок 10 последовательного выделения фрагментов в плоСKOсти а нализа блока 3, соотв6тствующих проекциям распознаваемых объектов, привод 11 дизфрагмь, обьектива 1, диафрагму

12 объектива 1, блок 13 весового суммирования и блок 14 дифференцирования сигналов и ризнаков, инвариантных к преобразованиям Г1роекций распознаваемого объв(1а В плоскости анализа без из-! л8 нен ИЯ ма сита ба и снимаемых с сОотВетствующих К -Р Выходов блока 7., а также сиг(Галов ко(лпенсации помех при автофокусировке, снимаемых с выходов блоков 11 и 9, привод t5 подвижных элементов объектива 1, используемых при его наводке на резкость(фокусировке), 5 Устройство работает следующим образом, Наведенныйл на резкость объектив 1 при помощи разделителя 2 лучистого потока строит изображение распознаваемого обь10 ек-а в N основных и К дополнительных плоскостях анализа, В которых размещены по

М-1 функциональных масок блока 3 приемников излучения. Между выходом N дополнительных каналов разделителя 2 и

15 соответствующими плоскостями анализа блока 3 приемников излучения размещен

И-канальный блок 8 рассеивателей лучистых потоков с изменяемыми при помощи привода 9 настройки характеристиками

20 рассеивания рассеивателей от плоскостей анализа вдоль оптической осл, Размещенный на выходе оптической системы многоканальный блок 3 приемников излучения формирует 2Л сигналов, пропор25 циональных начальным моментам mf>(I различного порядка (pq = 00; 10, 01; 20, 11, 02; ...), от функции распределения облученности по прямоугольной области в плоскостях анализа блока 3, которая выписывается

30 в поле иэображения объектива 1, или по задаваемому блоком 10 фрагменту прямоугольной области в плоскостях анализа блока 3. Сигналы на вь.ходе N основных каналов блока 3, пропорциональные момен35 там резкого изображения. усиливаются в блоке 4 усилителей и попарно суммируются в сумматоре 5 с аналогичными сигналами на выходе N дополнительных каналов блока 3, усиленными с инвертированием (иэменени40 ем знака на обратный) в блоке 4 и пропорциональны(ли моментам рассеянного изображения.

N разностных сигналов на выходе сумматора 5 через первый функциональный

45 преобразователь начальных моментов изображения в N-2 сигнала центральных моментов поступают на второй функциональный преобразователь 7 N-2" сигналов центральных моментов в N -v сигналов ос50 новных инвариантных признаков, используемых при распознавании, и В N -v* сигналов дополнительных инвариантных признаков, используемых при автофокусировке, Величины "основных" инвариантных признаков

55 не изменяются при преобразованиях изображений распознаваемых обьектов (типа замены аргументов функции распределения

Облученности) в пределах v -параметрической группы линейных (дробно-линейных) 1702398

50 распознаваемых объектов. Блок 10 имеет 55

Х N выходов, управляющих в каждом из.

2N каналов блока 3 последовательным заданием текущего подмножества f в составе матрицы из чувствительных элементов. преобразований на плоскости(1 = 4, 6, 8 для подобных, аффинных, проективных преобразований соответственно), Допустимые значение числа N (числа каналов у и п+1 блоков 2-6, 8, 10) равны где и =

= 2, 3, 4, ... оо Величины "дополнительных" инвариантных признаков не изменяются при преобразованиях иэображений распознаваемых обьектов в пределах vпараметрических подгрупп v -параметрической группы преобразований, сохраняюьцих неизменным масштаб изображений распознаваемых объектов (например, ортогональная, эквиаффинная, эквипроективная подгруппы). Величины дополнительных инвариантных признаков пропорциональны степени рассогласования плоскостей наибольшей резкости объектива 1 и плоскостей анализа блока 3 приемников излучений, они также косвенно обеспечивают нелинейную (гомоморфную) фильтрацию от помех, комбинируемых с сигналом с помощью операции "Свертка" и вызванных изменением действующего отверстия диаграммы 12 объектива 1 и степени рассеивания лучистого потока блоком 8, Блок 3 приемников излучения в каждом из

2N каналов содержит матрицу из L чувствительных элементов с общим выходом, суммирующим сигнал по задаваемому блоком

10 текущему множеству из (элементов матрицы, и расположенный перед матрицей чувствительных элементов конденсор, проектирующий входное отверстие объектива 1 на чувствительные элементы, а также в каждом из 2 (й-1) каналов — функциональные маски, расположенные в плоскости анализа, совпадающей с плоскостью наибольшей резкости иэображения распознаваемого объекта для сфокусированного объектива 1, Для обеспечения последовательного по времени формирования сигналов инвариантных признаков проекций отдельных объектов в случае наличия на входе устройства сложного изображения (совокупности объектов, знаков), изменения которого выходят за рамки v-параметрической группы дробно-линейных преобразований на плоскости, к дополнительному 2N+1-му выходу разделителя 2 лучистого потока присоединен блок 10 последовательного выделения фрагментов в плоскости анализа блока

3, соответствующих проекциям отдельных

Для ограничения динамического диапазона сигналов в блоках 3 — 7, 10, 11 и, соответственно, снижения уровня собственных шумов (включая шумы нелинейности блоков при больших динамических диапазонах) апертурнал диафрагма 12 обьектива 1 соединена через управляемый привод 11 с выходом канала блока 4 усилителей, соответствующего каналу блока 3 приемников излучения, в котором отсутстзуют функциональные маски и который формирует сигнал, пропорциональный суммарной облученности чувствительных элементов.

Настройка устройства с целью повышения информативности (дискриминантной эффективности) формируемых признаков в условиях изменения характеристик фонов, шумов, регулярных помех и алфавита подлежащих распознаванию объек;ов, т. е. регулировка его сквозной пространственночастотной передаточной функции, производится блоками 8, 9 и 4, в том числе путем изменения степени нерезкости изображения объекта в дополнительных N каналах приемника 3 излучения с помощью перемещения вдоль оптической оси и вращения рассеивателей 8 излучения, изменения рассеивающих свойств рассеивателей и комбинацией этих -ïîñîáîâ,,а также путем регулирования коэффициен: пе усиления соответствующих один другому основных и дополнительных инвертируемых канагос блока 4 усилителей.

Для обеспечения возможности ав1офокусировки N — v* сигналов зквимасштабно-инваоиантных признаков с выходов преобразователя 7 врез последовательно соединенные блок 13 весового суммирования и блок 14 дифференцирования подаются на вход блока 15 r оивода подвижных элементов объектива 1. используемых при его наводке на резкость.

Для компенсации влияния на качество автофокусировки не отфильтрованных l)pîкоы 7 "остаточных" сос-.авллю:,их помех, вызванных изменени м диаметра действующего отверс-,ил апертурной диафрагмы 12 обьектива 1 или положения ооганов регулировки привсда 9 настройки блока 8 рассеивателей лучистого потока, evil Hàëí с выходов функциональных и реобразователей в составе схем формированил сигналов обратной связи привода 11 диафрагмы 12 и привода 9 настройки подаются на инвертирующие входы блока 13 весового суммирования, Прсдл":ããåìàå устройство по сравнению с известным обладает возможностью помехоустойчивости и зквимасштабно;ин1702398 вариантной автофокусировки, повышающе . дискриминантную эффективность формируемых признаков и снижаюц,ей затраты на проектирование и зксплуатаци о систем распо--навания образов, Составитель B,Макаренков

Техоед М.МОргентал Корректор M.Максимишинец

Редактор M.Ïåòðîâà

Заказ 4545 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1.13035, Мосин", Ж-35, Раушская -,аб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ."л.Гагарина, 101

Фоpì)»ëа изооg8Tения

1. Устройство формирования признаков пои расг.ознавании образов, содержащее последовательно расположенные и оптически связанные управляемую диафрагму с приводом диафрагмы, объектив и разделитель лучистого потока, первая группа выходов которого оптически связан с первой гоуппой Оптических Входов блока приемников излучения, вторая группа выходов разделителя лучистого потока оптически связана с второй группой оптических входов блока приемников излучения через блок рассеивателей лучистых пОтоков с приВО дом настройки рассеивателей, выход разделителя лучистого потока оптически связан с

Входом блока выделения фрагментов изображения, блок усилителей, сумматор, два функциональных преобразователя, причем вход привода настройки рассеивателей является первым управляющим Входом уст рой» тва, выходы блока выделения фрагментов изсбражения подкл очены к управляющим входам блока приемников излучения, первая и вторая группы выходов

;.оторого соединены соответственно с первой и второй группами информационных входов блока усилителей, управляющие входы которого являются соответственно вторым M третьим управляющими входами устройства, первая и вторая группы выходов блока усилителей подкл очены соответст5 венно к первой и второй группам входов сумматора, выходы которого соединены с входами первого функционального преобразователя, выходы первого функционального преобразователя подключены к входам

10 второго функционального преобразователя, первая группа выходов которого является информационными выходами устройства, вторая группа выходов блока усилителей соединена с входами привода диафрагмы, о т15 л ича ющ е вся тем,что, с целью повышения помехоустойчивости устройства за счет обеспечения эквимасштабчо ин вариантной автофокусировки объектива, в устройство введены привод подвижных компонентов

20 объектива, блок весового суммирования и блок дифференцирования, вход привода подвижных компонентов объектива подключен к выходу блока дифференцирования, вход которого соединен с выходом блока

25 весового суммирования, группа входов которого подключена к второй группе выходов второго преобразователя.

2. Устройство пс и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью уменьшения погреш30 ностей автофокусировки, информационные выходы привода диафрагмы и привода настройки рассеивателей соединены соответственно с первым и вторым входами блока весового суммирования,