Спосіб розпізнавання геометричних фігур
Винахід відноситься до автоматики та обчислювальної техніки і може знайти застосування при розпізнаванні плоских геометричних фігур у робототехніці, установках неруйнівного контролю, аналіз мікробіологічних препаратів. Метою винаходу є підвищення швидкодії способу. Це досягається способом розпізнавання геометричних фігур, заснованим на скануванні і перетворенні зображення фігури в послідовності широтноімпульсних сигналів, скануванні зображення фігури при безперервній зміні кута сканування, перетворенні для кожного кута сканування послідовності широтноімпульсних сигналів в інтегральних сигналах і виділенні в інтегральних сигналах для кожного зкстремального рівня інтегральних сигналів формують сигнал тимчасового відліку, формують результуючі сигнали, пропорційні сигналам тимчасового відліку і обернено пропорційні відповідним екстремальним рівням інтегральних сигналів , і по отриманій послідовності результуючих сигналів судять про геометричну фігуру . 2 іл. з S (Л з
РЕСПУБЛІК (19) (11) (51) 4 З 06 До 9/00
ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ СРСР
ПО СПРАВАХ ВИНАХОДІВ І ВІДКРИТТІВ
До СВІДОЦТВОМ (61) 1020840 (21) 4120702/24-24 (22) 06.06.86 (46) 23.02.88.Бюл. У 7 (71) Фізико-механічний інститут ім.Г.В.Карпенко (72) В.І.Гордієнко та Б.П.Русин (53) 681.391.19 (088.8))
У 1020 840, кл. З 06 До 9/00, 1982, (54) СПОСІБ РОЗІЗНАВАННЯ ГЕОМЕТРИЧНИХ ФІГУР (57) Винахід відноситься до автоматики та обчислювальної техніки і може знайти застосування при розпізнаванні плоских геометричних фігур у робототехніці, установках неруйнівного контролюМетою винаходу є підвищення швидкодії способу. Це досягається способом розпізнавання геометричних фігур, заснованим на скануванні і перетворенні зображення фігури в послідовності широтно імпульсних сигналів, скануванні зображення фігури при безперервній зміні кута сканування, перетворенні для кожного кута сканування послідовності широтноімпульсних сигналів в інтегральні сигнали і виділення що для кожного екстремального рівня інтегральних сигналів формують сигнал тимчасового відліку, формують результуючі сигнали, пропорційні сигналам тимчасового відліку і обернено пропорційні відповідним екстремальним рівням інтегральних сигналів, і отриманої послідовності результуючих сигналів судять. про геометричну фігуру, що розпізнається. 2 іл.
Винахід відноситься до автоматики та обчислювальної техніки і може бути використане при розпізнаванні плоских геометричних фігур у робототехніці, установках неруйнівного контролю, аналізі мікробіологічних препаратів і є удосконаленням способу авт.св. 9 1020840.
Мета винаходу вЂ" підвищення швидкодії за рахунок введення операції нормалізації послідовності екстремальних рівнів.
На фіг.1 наведені иэображения досліджуваних геометричних фігур (а), інтегральні сигнали цих фігур (б), еталонні послідовності сигналів, що відповідають зразкам, що розпізнаються(в); на фіг.2 †20 блок-схема пристрою, що реалізує пропонований спосіб розпізнавання.
Сутність винаходу полягає у наступному. На першому етапі процесу розпізнавання кожна опукла гео- 25 метрична фігура, яка відображається рецепторним полем, що складається з
З метою скорочення кількості інформації, достатнього для однозначного опису фігури, що призводить до додаткового зменшення часу на розпізнавання, для кожного інтегрального сигналу визначають моменти часу з; (фіг.1 б ), в які змінюється швидкість зміни сигналу, і відповідні їм амплітудні значення рівнів U; і сигналів тимчасового відліку П»;. Така обробка сигналу U (t) дає можливість поставити йому у відповідність послідовність екстремальних рівнів 1,,=
55 де k вЂ" кількість екстремальних рівнів, що залежать від форми фігури.
Для усунення залежності екстремальних рівнів, виділених в інтегральних сигналах, зміни масштабу фігур здійснюють операцію нормалізації послідовності екстремальних рівнів. Ця операція проводиться шляхом розподілу величин Uq. та U;, тобто формування відносин (Б»,/U;.).
У зв'язку з таким поданням зразка для визначення глобального екстремального рівня фігури в процесі сканування її іеображения необхідно сформувати два інтегральні сигнали, виділити в них послідовності екстремальних рівнів 1 і 1», 1 2 нормалізувати їх, а потім сформувати з них глобальний екстремальний рівень 1 ° max (l » л 1», 1.Òàê як кожному класу геометричних фігур можна поставити у відповідність тільки йому характерну кількість максимальних екстремальних рівнів
4 " ea 1 1. ч1, де (p = 0,2ц 1
1,»1 («1 вЂ" кількість класів фігур то 1; однозначно задає першу цю лонну послідовність, застосовувану для попереднього розпізнавання ° Попереднє розпізнавання проводиться на підставі порівняння глобального екстремального рівня з першою еталонною послідовністю, T ° l ° шах (1 8 1 , ) - max (1, (1)
У разі, якщо в результаті порівняннярізниця (1 ) дорівнює нулю, приймається рішення про клас, до якого належить досліджувана фігура.
Однак цього часто недостатньо, тому що в багатьох практичних випадках виникає потреба в оцінці не лише класу, а й підкласу фігури.
З цією метою в спосіб включений другий етап розпізнавання, що полягає в тому, що «глобальний екстремальний рівень» порівнюється з другою еталонною послідовністю, що представляє собою безліч нормалізованих екстремальних рівнів (U< /U). визначених у кожному інтегральному сигналі для всіх напрямків сканування
Операція формування D. произ) водиться попередньо до початку расl 376109 пізнання, наприклад, шляхом практичної організації процесу сканування зображення геометричної фігури в усіх напрямках.
Важливою відмінністю другої еталонної послідовності є відсутність двох фігур, для яких D збігаються. Як випливає з фіг.l, на яких наведені другі еталонні послідовності (результуючі сигнали ), по їх виду можна одночасно визначати як клас (число нулів ), так н підклас фігури. Тому рішення про остаточне розпізнавання приймається в результаті виконання операції порівняння (((U,/U).,). )) - D;, (3)
20 (((V, l))),3. $ „,— D, при якій різниця (3 ) повинна бути рівною нулю. Завдяки властивості повної інваріантності щодо па- 25 ралельних переносів, просторових поворотів„ а особливо змін масштабу досліджуваних фігур глобального екстремального рівня та другої еталонної послідовності, яке досягається шляхом введення операції нормалізації екстремальних рівнів інтегральних сигналів згідно з пропонованим способом вдається підвищити швидкодію розпізнавання в 2n відпадає необ35ходимість у проведенні операцій віднімання та порівняння амплітудних рівнів U з D а також множень U.
Пристрій, що реалізує пропонований спосіб розпізнавання (фіг.2), містить досліджувану фігуру 1, оптичну систему проектування 2 досліджуваної фігури 1 на рецепторне поле 45
3, блок 4 сканування, блок 5 управління, перший 6 і другий 7 блоки підсумовування, перший 8 і другий 9 блоки порівняння, перший блок 10 і другий )I блоки поділу, третій блок 12 порівняння, перший 13 і другий 14 блоки обробки, перший 15 і другий 16 блоки пам'яті, блок 17 навчання, причому вхід послідовно з'єднаних блоку "6 підсумовування, блоку 8 порівняння і блоку 10 поділу з'єднаний з першими 55 виходом блоку 3, вхід послідовно з'єднаних блоку 7 підсумовування, блоку 9 порівняння і блоку 11 поділу з'єднаний з другим виходом блоку 3, вхід якого з'єднаний з виходом блоку 4, вихід блоку IO з'єднаний відповідно з першими входами блоків 12 і 14, вихід блоку 11 з'єднаний відповідно з другим входом блоку 12 і третім входом блоку 14, вихід блоку 12 підключений до входу блоку
13, вихід якого з'єднаний з другим входом блоку 14, четвертий вхід якого з'єднаний з виходом блоку 16, на входи якого подаються сигнали з блоку 5 і блоку )7, вихід якого підключений до першого входу блоку 15, вхід блоку 17 з'єднаний з виходом блоку 5 вихід якого підключений до входів блоків 4 і 15, а вхід блоку 13 з'єднаний з входом блоку )5.
Пропонований спосіб реалізується у пристрої наступним чином.
Досліджувана геометрична фігура 1 проектується за допомогою оптичної системи 2 на рецепторне поле 3 пристрою, що є матрицею на ПЗЗ-структурі. По команді иэ блоку управління 5 керуючі імпульси надходять на входи блоку 4 сканування, першого )5 і другого
l6 блоків пам'яті та блоку 17 навчання. Блок 4 сканування дозволяє організувати лінійну розгортку (зчитування) зображення геометричної фігури. В результаті на входах першого 6 і другого блоків 7 підсумовування одиничні елементи рецепторного поля перетворюються в інтегральні сигнали, відповідні двом напрямкам сканування, наприклад, вздовж рядків „ і стовпців матриці 3. Інтегральні сигнали U q (t) і U (t) з виходів блоків 6 і 7 надходять для подальшої обробки входи першого 8 і другого блоків 9 порівняння.
На виходах цих блоків формуються послідовності екстремальних рівнів, які нормалізуються шляхом поділу величин U і U; у блоках 10 та 1). Для визначення глобального екстремального рівня фігури, що розпізнається, призначений третій блок
12 порівняння. Прийняття пристроєм рішення про клас досліджуваної фігури проводиться s першому блоці 13 обробки, іа перший вхід якого надходить глобальний екстремальний рівень l а на другий вхід з першого блоку пам'яті 15 вЂ" перша еталонна
137610 разів. послідовність, що характеризує максимально можливе число екстремальних рівнів для класу фігур. Якщо в результаті обробки збігаються величини 1„і max j 1 1, тобто 1„- max (1, = О, то на виході блоку 13 з'являється сигнал, який надходить на другий вхід блоку 14, що свідчить про клас геометрії Для прийняття пристроєм рішення про підклас, до якого відноситься фігура, на перший і третій входи другого блоку 14 обробки надходять відповідно з блоків
I0 і 11 поділу нормалізовані послідовності екстремальних рівнів (результуючі сигнали), а на другий вхід блоку 14 вЂ" друга еталонна послідовність, що зберігається в другому 20 блоці 16 пам'яті. При виконанні умови (3) процес розпізнавання фігури закінчується, Для попереднього формування першої та другої еталонних послідовностей та запису їх відповідно в перший 15 і другий 16 блоки пам'яті призначений блок 17 навчання. Блок
17 працює в режимі, коли заздалегідь
Таким чином, пропонований спосіб розпізнавання порівняно з відомим дозволяє підвищити швидкодію розпізнавання в 2п разів, тобто, при числі гомотетій, наприклад,n
100 підвищення швидкодії становить більш ніж на два порядки.
Формула та е об ретення
Спосіб розпізнавання геометричних фігур за авт.св.11 1020840, від т л і ч а ю шийся тим, що, з метою підвищення швидкодії, в моменти появи екстремальних рівнів інтегральних сигналів формують сигнали тимчасового відліку, формують результуючі сигнали відліку і обернено пропорційні відповідним екстремальним рівням інтегральних сигналів, і по отриманій послідовності результуючих сигналів судять про фігуру, що розпізнається.
Упорядник Т. Нічипорович
Редактор Н.Тупиця Техред М.Дідик
Коректор В. Гірняк
Замовлення 790/49 Тираж 704
ВНДІПД Державного комітету СРСР у справах винаходів та відкриттів
113035, Москва, Ж-35, Рауська наб., Д.4/5
Виробничо-поліграфічне підприємство, м.Ужгород, вул. Проектна, 4