SU1497627A1 - Нейроноподобна модель дл анализа изображени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области моделировани  нейронных структур, осуществл ющих анализ изображений в зрительной системе, и может найти применение при разработке технических систем автоматического анализа изобретений и в системах технического зрени . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем выделени  движущихс  линий заданной толщины, длины и ориентации. Поставленна  цель достигаетс  за счет введени  в состав известного устройства нейроноподобных элементов 4,6,8 трех типов 4,6,8 и четырех счетчиков 7. Структура модели такова, что она может быть настроена или на режим выделени  контура изображени  или на режим выделени  отрезков. Если ширина анализируемых пр мых линий заранее известна, то нейтронноподобна  модель позвол ет выдел ть скорость и направление их движени  по полю фотоприемных элементов 2 матрицы 1. 1 ил.

Description

§

(Л

Ю

  (sii- ictMX тгхии ичм .и го чрьмпш . Цель и оГ1р( -1чч1и  - расшире1 цс фуикциоиаль- |{ых 1зо м(-1/кпостей путем выделени  движущихс  лиииГ заданной толщины, дли- -:bi и ориентации. Поставленна  цель достигаетс  аа счет введени  в сос-- raii и ин-стного устройства нейронопо- доЛных элементов 4, 6, 8 трех типов и четырех счетчиков 7. Структура мо

Изобретение относитс  к моделированию нейронных структур, осуществл ющих анализ изображенш в зрительной системе, и может найти применение при разработке технических систем автоматического анализа изображений и в системах технического зрени  ро- бо то в .

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей ну- тем выделени  движущихс  заданной толщины, и ориентации.

1а чертеже нредставлена функциональна  схема модели.

Модель состоит из первой матрицы

1размерностью , фотоприемных эле,- ментов 2, BTopoi i матрицы 3 размерностью nrn, нейроноподобных элементов 4 первого типа, выходы которых  вл ютг г 2

с  выходами 5 , . . . , з модели, нейроноподобных элементов 6 второго типа, счетчиков 7, нейроноподобных элементов 8 третьего типа и выходов модели 9,, 9, 9,. 94 н 10,, 10, 10,, 104. Симантические входы модшш обозначены стрелками. (отоприемные элементы

2iiepBoii матрицы и нейронолодобные элементы 4 второй матрицы св заны между собой, что входы каходого i,j нейроноподобного элемента 4 подключены к выходам i, i; i-1, j; i, j-l; i+1, j; i, j+l фотоприемных элементов 2.

В.качестве фотоприемных элементов 2 могут быть использованы фотодиоды, фототранзисторы и т.п., т.е. элемен- ть, обеспечивающие преобразование воспринимаемых оптических сигналов в электрические.

В качестве элементов всех трех групп неГ1роноподобньгх элементов 4 , 6, 8 используетс  один тип нейрона, а именно порс говый суммирую1ций нейрон , принципы построени  и функционировани  которого известны.

дeJH такова, что она может быть настроена на режим выделени  контура изображени  и.чи на режим выделени  отрезков. Р1сли ищрина анализируемых пр мых линий заранее известна, то нейроноподобна  модель нозвол ет выдел ть скорость и направление их движени  по нолю фотоприемных элементов 2 матрИ1Ц51 I. з.н. ф-лы, 1 ил.

Модель работает следующим образом .

Изображение Объекта проецируетс  на матрицу 1 фотоприемных элементов 2. На выходах тех фотоприемных элементов 2, па которые попадает изображение , по вл ютс  единичные сигналы , на выходах остальных элементов 2- нулевые сигналы. Выходные сигналы X ; ; фотоприемных элементов поступают на симаптические входы нейроноподобных элементов 4 первого типа второй матрицы 3. При этом, если на матрицу 1 фотоприемных элементов 2 проецируетс  неподвижное изображение

ч

плоского объекта, на выходах 5 5 моделей нейрона 4 матрицы 3 формируетс  контур этого объекта.

, Выделение неподвижных изображений в виде отрезков пр мых линий заданной длины и ориентации осуществл етс  в том случае, когда ориентаци  этих отрезков строго совпадает с ориентацией центрального с олбца, центральной строки или одной из двух главных диагоналей матрицы 1 фотоприемных элементов 2. Дл  настройки нейронной модели на выделение данного класса изображений необходимо в каждом нейтроноподобном элементе 4 матрицы 3 положить значение порога 0 О, а значение симаптических весов у, 1, J, Ь 4 Ss О- При проецировании на матрицу 1 фотоприемных элементов 2 отрезка пр мой линии, ориентаци  которой строго совпадает , например, с центральной строкой матрицы 1, происходит возбуждение нейроноподобных элементов 4, соответствующих центральной строке матрицы 3, и, следовательно, возбуждение (если длина отрезка превышает заданное значение порога 0) нейроноподобных элементов 6 второго типа. В

результате на соответств тлцо.м вь1ходе 9 9,, 9 (в данном случае выход 9) }1ейроноподобной модели по вл етс  единичный сигнал, свидетапь- ствуюший о выделении моделью отрезка пр мой линии заданной длины и ориентации . Выделение отрезков пр мых линий другой длины и ориентации осуществл етс  аналогичным образом.

Дл  настройки нейронной модели на выделение движущихс  отрезков пр мых линий заданной длины, ширины и ориентации необходимо в каждом нейронопо- добном элементе 4 матрицы 3 и в каждом нейроноподобном элементе 6 второго типа задать те же значени  симап- тических весов If и порогов 0 , что и в предыдущем случае. Нар ду с этим, в каждом нейроноподобном элементе 8 третьего типа значение симаптическог

веса f необходимо положить равным

ил

единице, а значени  порогов И в этих

модел х будут определ ть ту минимальную ширину отрезка пр мой линпи, на выделение которой настраиваетс  ней- роноподобна  модель. При этом так же как и в предыдущем случае, выделение отрезков пр мых линий происходит в случае строгого совпадени  их ориентации с ориентацией централей матрицы 1. При проецировании на матрицу 1 движущегос  отрезка пр мой линии, ориентаци  которого строго совпадает например, с центральной строкой матрицы 1, на выходах фотоприемньгх элементов 2, образующих центральную строку и накрываемых проецируемым отрезком , по вл ютс  единичные ситналы которые поступают на входы соответствующих нейроноподобных элементов 4, образующих центральную строку матрицы 3. Под действием этих сигналов указанные элементы 4 возбуждаютс  и единичные сигналы возбуждени  с их выходов поступают на входы нейроноподобных элементов 6 второго типа. Если длина анализируемого отрезка больше значени  порога 0 нейроноподобного элемента 6, то на его выходе по вл етс  единичный сигнал, который поступает на счетный вход счетчика 7. Если проецируемое изображение отрезка пр мой продолжает занимать цент11аль- ную строку матри1ц 1 1 , то в следующий такт времени содержимое счетчика 7 увеличиваетс  на единицу. Так продолжаетс  до тех пор, пока движущеес  изображение отрезка пр мой линии не

7627о

( своОс ди члемент1 iieHTi-anbii. j; ip - ки патрицы 1. В рсзул.тате в ке 7 сформируетс  число, соотр. нуюшг,: ширине анализируемого отрезка примой линии. Содр-ржи ое с. ио- сгупает на вход нейроноиодобньсх элементов 8 третьего типа, где сравниваетс  с заданным значением порога.

1Q Если содержимое счетчика превьш1ает значение порога элемента 8, то на его выходе и, следовательно, на выходе 0/ (в данном случае ) по вл етс  единичный сигнал, свидетельствующий о

5 выделении моделью движущегос  отрезка пр мой линии заданной длины, ширины и ориентации. Выделение движущихс  отрезков пр мых линий другой ориентации, длины и ширины происхо20 дит аналогичным образом.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Нейроноподобна  модель дл  анали5 за изображени , содержаща  фотоприемные элементы, выполненные в матричном виде, соединенные с нейроноподоб- ными элементами суммирующего типа выборочным образом, о т л и ч а ю 0 Щ а   с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем выделени  движущихс  линий заданной толщины, длины и ориентации, в него введены нейроноподобные элемен ты трех типов и четыре счетчика, причем фотоприемные элементы и нейроноподобные элементы первого типа образуют соответственно две матрицы размером пхп, где п - количество строк

   jO или столбцов в матрице элемента, входы каждого нейроноподобного элемента первого типа подключены соответственно к выходам п ти фотоприемных элементов , выходы нейроноподобных эле5 ментов первого типа, составл ющих центральный столбец, центральную строку и две главные диагонали матрицы ,  вл ютс  первыми выходами устройства и одновременно подключены со0 ответственно к входам четырех нейро-. ноподобных элементов второго типа, выходы которых  вл ютс  -вторыми выходами устройства и одновременно подключены соответственно к входу четыг рех счетчиков, выходы которых соединены с входами соответствующих четырех нейроноподобных элементов третьего типа, выходы которым  вл ютс  третьими выходами ycTpoiicTBa.