SU1339601A1 - Устройство дл распознавани изображений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано дл  распознавани  изображений. Цель изобретени  - расширение класса распознаваемых изображений. В устройство, содержащее блок преобразовани  изображений , первый и второй регистры, блок сравнени , блок задани  порогов , блок выделени  модул  разности, счетчик, первый и второй дешифраторы , блок индикации, блок пам ти и блок управлени , введены сумматор накапливающего типа, блок эле мен- тов И, коммутатор и аналого-цифровые преобразователи. 1 з.п. ф-лы,.. 9 ил. с $ (Л со со ;о 05

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и моет быть использовано дл  распознавани  промышленных изделий робо- тами при автоматизации технических операций.

Целью изобретени   вл етс  расширение класса распознаваемых изображений , о

На фиг. 1 и 2 представлена блок- схема устройства дл  распознавани  изображений; на фиг. 3 - структурна  схема блока преобразовани  изображений; на фиг. 4 - структурна  схема блока формировани  признаков; на фиг. 5 - блок-схема блока управлени ; на фиг. 6 - вариант реализации блока пам ти; на фиг. 7 - вариант реализации блока центрировани ; на фиг, 8 и 9 - временна  диаграмма работы устройства.

Устройство дл  распознавани  изображений (фиг. 1 и 2) содержит блок 1 преобразовани  изображений, блок 2 формировани  признаков, блок 3 классификации , блок 4 управлени , блок 5 пам ти, счетчик 6, первьш дешифратор 7, блок 8 элементов И, второй дешифратор 9 и блок 10 индикации.

Информационный выход блока 1 преобразовани  изображений подключен к входу блока 2 формировани  признаков, выходы которого подключены к первым входам блока 3 классификации, выход которого подключен к первому входу блока 4 управлени , первый выход которого подключен к входу счетчика 6, второй .выход - к управл ющему входу блока 8 элементов И, первые выходы счетчика 6 подключены к первым входам блока 5 пам ти, выходы которо- го подключены к второму входу блока 3 классификации. Первые выходы счетчика 6 подключены также к входам дешифратора 7 и к третьим входам блока 3 классификации„ Выход дешифратора 7 подключен к четвертому входу блока 3 классификации. Вторые выходы счет-чика 6 подключены к вто- рьт входам блока 5 пам ти и входам блока 8 элементов И, выходы которого через дешифратор 9 подключены к блоку 10 индикации, а третьи выходы блока 4 управлени  подключены к одноименным входам блока 5 пам ти, управл ющий выход блока 1 преобразовани  изображений подключен к второму входу блока 4 управлени .

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Блок 3 классификации (фиг. t) содержит АЦП 11, входы которых  вл ютс  первыми входами блока 3 классификации , а выходы подключены к первым входам коммутатора 12, выходы которого подключены к входам регистра 13 пам ти, регистр 14 пам ти, блок 15 выделени  модул  разности и сумматор 16 накапливающего типа, подключенный к входам блока 17 сравнени , к другим входам которого подключены выходы блока 18 задани  порогов, а выход блока 17 сравнени   вл етс  выходом блока 3 классификации, вторые входы которого через регистр 14 пам ти подключены к другим входам блока 1.5, а вторые входы коммутатора 12 и входы сумматора 16  вл ютс  соответственно третьим и четвертым входами блока 3 классификации.

Блок 1 преобразовани  изображений (фиг. 3) содержит блок 19 сканировани , блок 20 центрировани  и ключ 21, разрешающий вход которого подключен к первому выходу блока 20 центрировани , вторые и третьи выходы которого механически св заны X и Y с блоком 19 сканировани , информационный выход которого подключен к информационному входу блока 20 центрировани , к управл ющему входу которого подключен управл ющий выход блока 19 сканировани , информационный выход которого через ключ 21 подключен к выходу блока 1 преобразовани  изображений, к второму выходу которого подключен первый выход блока 20 цен три ро в ани .

Блок 19 сканировани  (фиг. 3) содержит блок 22 вращени  и фотоэлектрический преобразователь 23, выход которого  вл етс  информационным выходом блока 19 сканировани , фотопреобразователь 23 оптически св зан с блоком 22 вращени .

Блок 22 вращени  выполнен, например , на основе призмы Дове 24, слу- дл  вращени  изображени , и датчика 25 дл  определени  периода вращени , выход которого  вл етс  управл ющим выходом блока 22 вращени  и управл ющим выходом блока 19 сканировани .

Блок 2 формировани  признаков (фиг. 4) содержит фильтры 26, блок 27 выделени  максимума и делители 28, информационные входы которых подключены к выходам фильтров 26, обьединенные входы которых  вл ютс  входом блока 2 формировани  признаков, выходами которого  вл ютс  выходы делителей 28, управл ющие входы которых объединены и подключены к выходу блока 27 выделени  максимума, входы которого подключены к выходам фильтров 26.

Блок 4 управлени  (фиг. 5) содер- жит последовательно соединенные генератор 29 импульсов, элемент И 30, делитель 31 част оты, дешифратор 32, второй вход которого, объединенный. с вторым выходом делител  31 частоты,  вл етс  первым выходом блока управчен к тактовому входу триггера 33, установочный вход которого подключен к второму входу блока 4 управлени , второй выход которого подключен к инверсному выходу триггера 33, пр мо выход которого подключен к второму входу логического элемента И 30, информационный вход триггера 33 подключен к шине логического О, выход дешифратора 32  вл ютс  третьими выходами блока 4 управлени .

Блок 5 пам ти (фиг. 6) содержит шесть триггеров 34-39, три ) элемента И 40-42 и узел 43 пам ти, выходы котрого через элемент И 42 подключены к выходу блока 5, к адресным входам узла 43 через элементы И 40 и 41 подключены соответственно первые и вторые входы блока 5, третьи входы которого подключены к установочным и сбросовым входам триггеров 34-39, выходы триггеров 34-37 подключены к управл ющим входам узла 43, выход триггера 38 подключен к стробирую- щим входам элементов И 40 и 41, выхо триггера 39 подключен к стробирую- щему входу элемента И 42.

Блок 20 центрировани  (фиг. 7) изображени  содержит последовательно соединенные коммутатор 44, арифметический узел 45, ключи 46 и формирователь 47 команд управлени , синхронизатор 48 и элемент И 49, два выхода синхронизатора через элемент И 49 подключены к управл ющему входу коммутатора 44, второй выход синхронизатора подключен также к управл ющему входу ключа 46, а третий выход синхронизатора подключен к синхронизирующему входу арифметического узла 45, первый выход формировател  47 команд управлени   вл етс  инig 15

20

25

30

5

0

5

0

5

формационным выходом блока 20, вторые и третьи выходы которого подключены к одноименным выходам формировател  47 и  вл ютс  выходами дл  сдвига блока 19 сканировани  по X и Y, вход коммутатора 44  вл етс  информационным входом блока, а вход синхронизатора 48  вл етс  управл ющим входом блока.

На фиг. 8, позици ми 50-73 обозначены сигналы, формируемые устройством .

Фотоэлектрический преобразователь 23 служит дл  преобразовани  оптического изображени  в электрический сигнал.

Фильтры 26, служащие дл  выделени  гармонических составл ющих дискретного спектра электрического аналога изображени , настраиваютс  на частоты , кратные частоте вращени  блока 22 вращени  изображени  - w, 2w, ..,, пы.

Блок 27 выделени  максимума, служащий- дл  выделени  максимальной амплитуды из совокупности гармонических составл ющих, может быть вы- .полнен, например, по известной схеме амплитудного детектора, выбирающей из М входных сигналов максимальный. Делители 28 служат дл  нормализации гармоник путем делени  их на максимальную гармонику.

Устройство дл  распознавани  изображений работает следующим об- р аз ом.

Изображение распознаваемого объекта , установленного произвольно и движущегос  на конвейерной линии, преобразуетс  в электрический сигнал с помощью блока 1 преобразовани  изображений (фиг. 1 и 2), в котором сканирование осуществл етс  радиаль- но-круговой разверткой (фиг. 3) блока 19 за счет вращени  изображений, например, с помощью призмы Дове 24 вокруг оптической оси, перпендикул рной фотоэлектрическому преобразователю 23 (например, неподвижной линейки фотоприемника). Образующа с  на выходе фотоэлектрического преобразовател  23 периодическа  последовательность электрических аналогов изображени  поступает на первый вход блока 20 центрировани , где она суммируетс  по квадрантам, на которые дел тс  периоды сканировани , сформированные под действием сигнала

5

с датчика 25. Найденные таким образом площади квадрантов изображени  сравниваютс . Равенство противополных квадрантов определ ет совпадени геометрического центра изображени  с оптической осью вращени .

В случае неравенства площадей с формировател  47 команд управлени  (фиг. 7) через вторые и третьи выхды блока 20 центрировани  передают сигналы управлени  в блок 19 сканировани  дл  перемещени  его по ос  X и Y до момента совпадени  геометрического центра изображени  с оптческой осью вращени , что означает нахождение центра т жести изображени , и на первом выходе блока 20 по вл етс  сигнал (50 на фиг. 8), включающий схему управлени  и разршающий прохождение электрического аналогового изображени  с выхода фотоэлектрического преобразовател  (51 на фиг. 8) через ключ 21 в бло 2 формировани  признаков (фиг. 1 и 2). В блоке 2 (фиг. 4) с помощью фильтров 26 вьщел ютс  гармоническ составл ющие дискретного спектра эктрического аналога изображени , торые поступают на вход блока 27 выделени  максимума, где из совокупности гармоник выдел етс  гармоника с максимальной амплитудой. По выделенному максимуму в делител х 28 осуществл етс  нормализаци  все гармоник. Нормализованные гармоник ( 52-54 фиг. 8), прин тые в качеств информационных признаков, поступаю в блоке 3 классификации (фиг. 1 и 2) на вход АЦП 11. Цифровой код составл ющих дискретного спектра (55-57 на фиг. 8) поступает на вхо коммутатора 12, в котором под действием импульсов (62 на фиг. 9), поступающих с первого выхода счетчка 6, осуществл етс  их последовательна  передача в первый регистр пам ти (64 на фиг. 9).

Разрешающий сигнал, поступающий второго выхода блока 1 преобразовани  на второй вход блока 4 управлени  устанавливает триггер 33 (фиг. в положение, при котором на пр мом

его выходе формируетс  логическа  1, разрешающа  прохождение импульсов с генератора 29 (58 на фиг. 8) через элемент И 30 на делитель 31 частоты импульсов. С второго выхода делител  31 поступает тактова  последователь

5

0

5

0

5

0

5

0

ность f 10 кГц на первый выход блока 6 (60 на фиг. 8). По первому такту с первого выхода блока 4 на вход счетчика 6 поступает импульс, формирующий адрес (62 на фиг., 9) первой гармоники эталонного и текущего образов, поступающий соответственно на первые входы блока 5 пам ти и адресньй вход коммутатора 12, Поступающий адрес первой гармоники (62 на фиг. 9) на первые входы блока 5 пам ти стробируетс  импульсом с выхода триггера 38 и подаетс  на адрес- ньй вход узла 43 пам ти, соответствующий адресу первого столбца матрицы 43 пам ти. На вторые входы блока 5 подаетс  адрес первого класса эталонных признаков (63 на фиг. 9), который стробируетс  сигналом с выхода триггера 38 и поступает на адресньй вход узла 43 пам ти, соответствующий адресу строки матрицы 43. Выбранна  гармоника А под действием сигналов управлени , которые формируютс  триггерами 34-39 из поступающих на третьи входы блока 5 последовательностей импульсов (59 на фиг. 9), выводитс  из узла 43 пам ти и через элемент И 42 с выходов блока 5 подаетс  через регистр 14 пам ти на первые входы блока 15 выделени  модул  разности (67 на фиг. 9), где сравниваетс  с текущей гармоникой А1, поступившей с коммутатора 12 (64 на фиг. 9) через регистр 13 пам ти на вторые входы блока 15 (65 на фиг. 9), где определ етс  разность (А° на фиг. 9). Эта разность поступает в сумматор 16. Во втором такте осу- ществл етс  аналогичное сравнение вторых гармоник распознаваемого и эталонного образов. Процесс автоматически повтор етс  до сравнени  последней гармоники распознаваемого образа с последней гармоникой первого класса эталонного признака. С адресом последней гармоники в дешифраторе 7 формируетс  импульс (69 на фиг.9), поступающий на разрешающий вход сумматора 16. Под дей- ст вием последнего накрплейна  сумма

I/A ;

разности

nm

- А J, р , определ юща  рассто ние между распознаваемым и эталонньш образами, поступает на- вторые входы блока 17 сравнени  (70 на фиг, 9), где сравниваетс  с заданным значением точности распознавани  Рд, поданным на первые входы

7133960

блока 17 с блока 18 (71 на фиг. 9), Если в результате сравнени  оказалось, что р Уо то с вторых выходов

счетчика 6 на вторые входы блока 5

Г)

пам ти подаетс  адрес следующего класса эталонных признаков (63 на фиг, 9), а на первые входы блока 5 пам ти и адресные входы коммутатора 12с каждым тактовым импульсом поступают ю адреса 1,2 .,., п гармоник (62 на фиг. 9).

Таким образом , этап распознавани  повтор етс  до по влени  на выходе .- блока 17 сравнени  импульса р у (72 15 на фиг, 9), который, поступа  через первый вход блока 4 управлени  на тактовый вход триггера 33, сбрасывает посл-едний, С пр мого выхода

изображений, в него введены сумматор накапливающего типа, блок элементов И, коммутатор и аналого-цифровые преобразователи, информационные вход которых подключены к выходам блока формировани  признаков, а выходы - к информационным входам коммутатора, адресный вход которого соединен с первым информационным выходом счетчика , а выход - с информационным вхо дам первого регистра, выход которого подключен к второму информационному входу блока выделени  модул  разности , выход которого соединен с информационным входом сумматора накапливающего типа, выход которого подключен к второму информационному входу блока сравнени , а управл ющий

триггера 33 снимаетс  логическа  1, 20 вход - к выходу цервого дешифратора.

разрешающа  прохождение тактовых импульсов от генератора 29, Одновременно на инверсном выходе триггера 33 (на втором выходе блока 4) формируетс  логическа  1, соответствующа  режиму Класс найден (61 на фиг. 8), разрешающа  прохождение информации с вторых выходов счетчика 6 через блок 8 элементов И на дешифратор 9, где дешифруетс  номер класса (73 на фиг. 9) и выводитс  в блок 10 индикации, регистрирующей класс распознаваемого изображени . Запись эталонных признаков в узел 43

пам ти (фиг. 6) жиме обучени .

осуществл етс  в ретени 

Claims (1)

1. Формула изобре

   1, Устройство дл  распознавани  изображений, содержащее блок преобразовани  изображений, информационный выход которого подключен к информационному входу блока формировани  признаков, первьй и второй регистры , блок сравнени , первый информационный вход которого соединен с выходом блока задани  порогов, блок выделени  модул  разности, первый информационный вход которого подключен к выходу второго регистра, счетчик, первый информационный выход которого подключен к информационному входу первого дешифратора, второй дешифратор, выходы которого соединены с входами блока индикации, блок пам ти и блок управлени , отличающеес  тем, что, С целью расширени  класса распознаваемых

   изображений, в него введены сумматор накапливающего типа, блок элементов И, коммутатор и аналого-цифровые преобразователи, информационные входы которых подключены к выходам блока формировани  признаков, а выходы - к информационным входам коммутатора, адресный вход которого соединен с первым информационным выходом счетчика , а выход - с информационным входам первого регистра, выход которого подключен к второму информационному входу блока выделени  модул  разности , выход которого соединен с информационным входом сумматора накапливающего типа, выход которого подключен к второму информационному входу блока сравнени , а управл ющий

   вход - к выходу цервого дешифратора.

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   информационный вход которого соединен с первым информационным выходом первого счетчика, второй информационный выход которого подключен к информационному входу блока элементов И, выход которого соединен с информационным входом второго дешифратора, выход блока сравнени  и управл ющий выход блока преобразовани  изображений подключены соответственно к первому и второму входам блока управлени , первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно со счетным входом счетчика, с разрешающим входом блока элементов И и управл ющим входом блока пам ти,

   2, Устройство по п, 1, отличающеес  тем, что блок управлени  содержит генератор импульсов , элемент И, делитель частоты, дешифратор и триггер, тактовый и установочный входы которого  вл ютс  соответственно первым и вторым входами блока, информационный вход триггера подключен к шине нулевого потенциала устройства, выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к пр мому выходу триггера, а выход - к счетному входу делител  частоты, первый и второй выходы которого соединены с входами дешифратора, причем второй выход делител  частоты, инверсный выход триггера и выход депгафратора  вл ютс  соответственно первым, вторым и третьим выходами блока.

   От блока 2

   задани 

   «

   Фиг.1

   &i/ej

   ф(/e.l

   С

   33

   Поиск

   30

   31

   нше 

   ЮкГц

   Фиг, 5