SU1048492A1 - Способ выделени признаков при распознавании изображени - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИЗНАКОВ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ос , нованный на формировании видеосигнала при построчном разложении изобра4жени , квантовани  видеосигнала по двум уровн м, одновременной задержке квантованного сигнала на врем  .длительности строки и на врем  длительности элемента разложени , вычита-: ни  задержанного сигнала из незадержанного квантованного, суммировании полученных разностных сигналов смежных строк и смежных элементов изображени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности распознавани , видеосигнал задерживают на врем  длительности элемента разложени ,вычитают его из незадержанного видеосигнала и формируют совокупность разностных сигналов в направлении строки X, сравнивают по знаку разностные сигналы смежных в направлении строк X и столбцов У элементов разложени  и формируют импульсы несовпадени , суммируют импульсы несовпадени  отдельно по двум направлени , видеосигнал задерживают на врем  длительности строки разложени , вычитают его из незадержанного сигнала и формируют совокупность разностных в направлени х У сигналов, -выполн ют (А над нею те же операции, что и над совокупностью разностных сигналов в направлении строки разложени , над совокупност ми разностных в направлени х X и У сигналов повтор ют указанные операции до получени  озаданной достоверности распознаваi ( эо ни  . 4 :о э

Description

Изобретение относитс  к автомати ку и вычислительной технике и может быть использовано при разработке систем автоматического анализа и классификации изображений. Известен способ выделени  признаков при распознавании изображени  основанный на вычислении смешанных центральных моментов изображени  -СО Недостатками данного способа  вл ютс  сложность его аппаратурной реализации и невысокое быстродействие . Наиболее близким к изобретению  вл етс , способ выделени  признаков при распознавании изображени , основанный на формировании видеосигна ла при построчном разложении изобра жени , квантовании видеосигнала по двум уровн м, одновременной задержке квантованного сигнала на . врем  длительности строки и на врем длительности элемента разложени , вычитании задержанного сигнала из незадержанного квантованного, сумми ровании полученных разностных сигна лов смежных строк и смежных элементов изображени  2 . Недостатком известного способа  вл етс  невысока  достоверность распознавани  изображений, так как квантование видеосигнала по двум уровн м приводит к потере информации о структуре сложных полутоновых изображений, что снижает достоверность распознавани . Цель изобретени  - повышение достоверности распознавани  изображ ний . Посталенна  цель достигаетс  тем что формируют видеосигнал при постро ном разложении изображени , квантуют вид ее си гн алы по двум уровн м, одновременно задерживают квантованный сигнал на врем  длительности строки и на врем  длительности элемента разложени , вычитают задержанный сигнал из незадержанного квантованного , суммируют полученные разностны сигналы смежных строк и смежных элементов изображени , видеосигнал задерживают на врем  длительности элемента разложени , вычитают его из незадержанного видеосигнала, форм руют совокупность разностных сигналов в направлении строки X, сравнивают по знаку разностные сигналы смежных в направлении строк X и столбцов У элементов разложени  и формируют импульсы несовпадени , суммируют импульсы несовпадени  отдельно по двум направлени м, видеосигнал задерживают на врем  длительности строки разложени , вычитают его из незадержанного видеосигнала и формируют совокупность разностных в направлении У сигналов, выполн ют над нею те же операции, что и над совокупностью разностных сигналов в направлении строки разложени ,; над совокупност ми разностных в на- . правлени х X и У сигналов повтор ют указанные операции до получени  заданной достоверности распознавани . Сущность данного предложени  следует из соответстви  нормированного пространственного спектра изображени  набору интегральных моментов, однозначно описывающих его форму: s«W,. kie. . (K) ) (a,4) Ha практике необ зательно определ ть моменты пространственного спектра,а достаточно знать значени  средних в направлени х X и У частот исходного изображени  и его производных . Можно также ограничитьс  конечным числом членов р да (1) в силу ограниченности по частоте пространственного спектра изображений. Таким образом, каждое изображение представл етс  вектором, компонентами которого  вл ютс  средние частоты: )j(o,oi,(u)(p{opi ,(wOt|(i.o), (7){fHo).((0,),(,),... -,(w,)((i(n.ni) ЛЙ2)(р1«.«т1),...{ч)ц,и.е, (6J,)k,e3. Значение средней в направлении оси X частоты смешанной пор дка П , т) производной изображени  определ етс  следующим соотношением: .(Vl.) AWiJc tn.m-)-, где ДА - общее число пар смежных в направлении X элементов изображени . 31Q ( |Ц.д (О 1)- общее число пересече- НИИ в направлении X смешанной пор дка (п ,т) производной нулевого уровн . Ана погично определ етс  значение средней в направлении У частоты: 15,),.:) 2ill2lp. где (N 1 Общее число пересечений в направлении У смешанной ( Пор дка , п) производной нулевого уровн , Р- общее число пар смежных в направлении У элементов изображени . В том случае, когда изображени  имеют одинаковые размеры, нормировочные константы в компонентах вектора со могут быть опущены. Отметим так же,, что чем большим числим компонент вектора W мы располагаем , тем точнее описываетс  пространственного спектра изображени Поэтому, дл  получени  требуемой j достоверности распознавани  формируют последовательность неповтор ющихс  разностных сигналов, при которой кажда  нова  совокупность разнос ных сигналов получаетс  из предыдущей задержкой на врем  длительности элемента или строки разложени  и выпитанием ее из незадержанных разност ных сигналов. Другими слова1 и, фор- мируют такую последовательность разностных сигналов, котора  бы одно значно соответствовала последователь иости неповтор ющихс  производных изображени . Следует иметь в виду, что производна , например, (2 и 1) пор дка может быть получена трем  способами путем последовательного дифференцировани  изображени  двараза в направлении X и один раз в направлении У: rAi, 3 ц. (x.ij) ЭхацЭх ЭуЗхЭх ЭхЭхЭу Поэтому разностный сигнал третьего пор дка, соответствующий производной изображени  (( X,) формируют одним из трех способов, например , последовательным формированием разностного в направлении X сигнала , затем формированием из него разностного в направлении У сигнала, и наконец, формированием из разност ного сигнала второго пор дка разност ного в направлении X сигнала. С каждым новым разностным сигналом выполн ют те же операции, что и с разностным в направлении X сигналом, получа  вс кий раз два сигнала, соответствующих числу пересечений в направлени х X и У соответствующей производной изображени  нулевого уровн v . Необходимо отметить, что накопленные сигналы могут быть преобразованы с тем, чтобы .компоненты вектора .представл ли собой инвариантк .повороту изображени : WN..O) (Naf cj(o.oi ,(N,)i,(o.oj МЬ1,1(.Й.01 + (Nj),(Ni)(p(o;)-, llN,l(p(o,(i.o,Ni)(p(2.o)(f{o.2) ,(o.,V(pUO X ,H.o)iN,)cfCo.oHiN,)(o.aUN,1,o,4)V iN,cp(o.o,f...i4N,-H,...-N;...,. Ha ФИГ..1 приведена функциональна , схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2а- временна  диаграмма, по сн юща  принцип формировани  разностных сигналов смежных строк и разностных сигналов смежных элементов, на фиг. 2& - то же, по сн юща  принцип формировани  имПульсов несовпадени . Устройство содержит последовательно соединенные телевизионный датчик 1 (фиг. 1), амплитудный дискриминатор 2 и узел 3 задержки, обеспб-. чивающий задержку квантованного сигнала на первом выходе на врем  длительности строки разложени , а на втором выходе - на врем  длительности элемента разложени . Выход амплитудного дискриминатора соединен также с входом, первого логического элемен-, та k исключающее ИЛИ, второй вход которого соединен с первым выходом узла 3 задержки, а выход соединен со счетным входом двоичного счетника 5, тактовый вход которого соединен с шиной тактового сигнала. Входы второго логического элемента 6 исключающее ИЛИ соединены с.выходам амплитудного дискриминатора 2 и вторым выходом узла 3 задержки, а выход со счетным входом двоичного счетчика 7. Выход телевизионного датчика 1 соединен с .последовательно включенными аналого-цифровыми преобразоютелем 8, вторым узлом задержки 9, вычитателем 10, другой вход которог соединен с выходом ДЦП 8. Первый выход вычитател  10 соединен со вхо дом узла П, содержащего последоват но включенные третий узел 12 задерж ки, третий логический элемент 13 исключающее ИЛИ и двоичный счетчик I, а также последовательно включен;ные четвертый-узел 15 задержки, четвертый логический элемент 16 исключа щее ИЛИ и двоичный счетчик 17. Входы узлов задержки 12 и 15 а также вторые входы логических элементов 13 и 16 соединены с входом узла 11. Вы ход АЦП 8 соединен с последовательно включенными узлом 18 задержки и вычитателем 19 другой вход которого соединен с выходом АЦП 8. Второй ыход вычитател  10 соединен с-последовательно включенными узлом 20 задержки и вычитателем 21,и также последовательно включенными: узлом 22 задержки и вычитателем 23.Другие входы вычитателей 21 и 23 соединены с вторым выходом вычитател  10, а выходы вычитателей 19, 21 и 23 соединены с входами узлов соответственн 2k 26, аналогичных узлу 11. Выходы счетчиков 5 и 7. а также 1 и 17 узлов 11, 2i, 25 и 26 соединены с входами блока 27 прин ти  решени . Узлы задержки 9 12 и 22 выполнены в видеп разр дного регистра, обеспе чивающего задержку кода на врем  длительности элемента разложени . Узлы задержки 15, 18 и 20 выполнены в виде 11 -параллельного регистра сдвига длиной m (по числу m элементов разложени  в строке ) и обеспечивают задержку кода на длительность строки разложени . Устройство работает следующим образом. . В исходном состо нии все узлы . устройства обнулены. Видеосигнал, соответствующий анализируемому изображению с выхода телевизионного датчика 1 (фиг. 1) поступает на вход амплитудного дискриминатора 2, в которрм его квантуют относительно . уровн  среднего значени  сигнала на два уровн . Задержанный на врем  длительности строки разложени  диагр.а , фиг. 2а) с первого выхода узла задержки 3 и текущий (диагр. Б, фиг. 25) с выхода амплитудного дискриминатора 2 сигналы поступают на входы первого логического элемента 4 исключающее-ИЛИ. При несовпадении во времени текущего и задержанного сигналов на выходе элемента получают разностные сигналы смежных строк (диагр.Ь , фиг. 2а), обща  длительность которых с дискретностью тактового сигнала, измер етс  счетчиком 5. Задержанный на врем  длительности элемента разложени  ( диагр.2., фиг. 2с|) со второго выхода узла 3 задержки и текущий с выхода дискриминатора 2 сигналы поступают на входы второго логического элемента 6 исключающее ИЛИ. При несовпадении во времени и задержанных сигналов на выходе элемента 6 формируютс  разностные сигналы смежных элементов (диагрв-о , фиг. 2а), количество которых накапливают в счетчике 7. Одновременно видеосигнал с выхода телевизионного датчика 1 (диагр.01, фиг. 28) поступает на вход аналого-цифрового преобразоватв л  8 (АЦП)-, в Котором его дискретизируют и квантуют на 2 уровней . Двоичный П-разр дный код (на диагр. 6, фиг. 28 условно изображен импульсами разной амплитуды) непосредственно , и через второй узел задержки 9 диагр. Ь, фиг. 25) поступает на входы вычитател  10, формирующего на втором выходе в виде И-разр дного двоичного кода разностный в направлении X сигнал (на диагр.Z , фиг. 2б условно изображен импульсами разной амплитуды и пол рности) . Код знака разности, соответствующий сигналу логической 1 в случае положительной или логического О в случае отрицательной разности, с первого выхода вычитател  70 поступает на вход узла 11 (диагр.g f фиг. 25), служащего дл  формировани  и накоплени  импульсов несовпадени  разностных сигналов по знаку. Код знака разности непосредственно и через третий узел задержки 12 (диагр.е, фиг. 28) поступает на входы третьего логического элемента 13 исключающее ИЛИ, формирующего импульсы несо.впаденй  кодов знаков (диагр. Ж, фиг. 25) разностных сигналов смежных в направлении X элементов. Количество этих, импульсов несовпадени  накапливают в счетчике И. Одновременно код знака разности через четвертый узел 15-задержки (группа импульсов А на диагр. , фиг. 26) и непосредственно (группа импульсов .Б, отсто ща  от группы А на длительность строки разложени ) поступает на вхо ды четвертого логического элемен- а 16 исключающее ИЛИ, формирующего импульсы несовпадени  кодов знака (диагр.Ц, фиг. 28) разностных си(-налов .смежных в направлении У элементов, количество которых накап ливают в счетчике 17. Аналогично работе узлов 9 и 10 происходит работа узлов 18 и 19, а также работ узлов 20-23. На втором выходе вычитател  19 формируетс  разностный в направлении У сигнал, а на вторых выходах вычитателей 21 и 23 формируютс  разностные сигналы второго пор дка, соответствующие производны изображени  1| - и((-оУ «од знака разности с первых выходов вычитателей 19, 21 и 23 поступает на входы узлов соответственно 24 - 26, работа которых аналогична описанной выше работе узла 11. К моменту окончани  разложени  изобра Кени  в счетчиках U и 17 узлов 11, 2, 25 и 26 хран тс  пеовый и второй накопленные сигналы(q, (1,0) , (.о) , (NOtpWO , (.co.i), tN,)tj(H.-,r , ( 0,1-) , {N,)q,(2.o) 2 8 соответственно,a в счетчиках 5 и 7 соответственно (Ni)(,(o,o) , (Нч)((о,о1. С приходом кадрового гас щего импульса содержимое счетчиков 7 I и 17 считываетс  в блок 27 прин ти  решени , в котором накопленные сигналы могут быть преобразованы по формуле 6. Блок 27 прин ти  решени  вырабатывает -на выходе код решени  в со-, ответствии с одним из алгоритмов, например, по формуле (5), после чего указанные счетчики обнул ютс , а . устройство подготавливаетс  к анализу следующего изображени . Использование предлагаемого способа выделени  признаков при распознавании изображени  обеспечивает по сравнению с известными способами повышение достоверности классификации за счет использовани  более полной информации о структуре изображений, возможность работы в .реальном масштабе времени, что  вл етс  необходимым условием при решении задач распознавани  изображений в большинстве прикладных задач. Предлагаемый способ обеспечивает упрощение его технической реализации.

itt

t

1.

fei

.

c

lO

«)faС

:d

«с

lo

cs

SJ

S

Claims (1)

1. СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИЗНАКОВ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ос- ' , нованный на формировании видеосигнала при построчном разложении изображения, квантования видеосигнала по* двум уровням, одновременной задержке квантованного сигнала на время ,длительности строки и на время длительности элемента разложения, вычитат ния задержанного сигнала из незадержанного квантованного, суммировании полученных разностных сигналов смежных строк и смежных элементов изображения, отличающий с я тем, что, с целью повышения достоверности распознавания, видеосигнал задерживают на время длительности элемента разложения, вычитают его из незадержанного видеосигнала и формируют совокупность разностных сигналов в направлении строки X, сравнивают по знаку разностные сигналы смежных в направлении строк X И столбцов У элементов разложения и формируют импульсы несовпадения, суммируют импульсы несовпадения отдельно по двум направлениям, видеосигнал задерживают на время длительности строки разложения, вычитают его из незадержанного сигнала й ' формируют совокупность разностных § в направлениях У сигналов, выполняют над нею те же операции, что и над совокупностью разностных сигналов в направлении строки разложения, над совокупностями разностных в направлениях X и У сигналов повторяют указанные операции до получения заданной достоверности распознавания .

   ,1048492 >

   X

   1 1048492