Устройство корреляционного распознавания бинарных образов

НАЦИОНАЛЬНЫИ ЦЕЬГР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Татур Михаил Михайлович (ВУ)(72) Авторы Татур Михаил Михайлович Жолтиков Руслан Романович (ВУ)(73) Патентообладатель Татур Михаил Михайлович (ВУ)Устройство, содержащее бинарную матрицу размера Е текущего изображения и группу Ы бинарных матриц размера Е для Ы эталонов образов, компаратор-накопитель и пороговое устройство, выход матриЦь 1 текущего изображения соединен с первым входом компаратора-накопителя, выход группы Ы матриц эталонов - со вторым Ы-разряднь 1 м входом компаратора-накопителя, выход компаратора накопителя соединен с пороговым устройством, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит группу Ы бинарных матриц размера Е для Ы режекторных масок, выход которой соединен с третьимвыхода матрицы ТЕКУЩЕГО ИЗОбРЗЖСНИЯ С ПСрВЫМ ВХОДОМ компаратора-накопителя) РЭ11 матрицы из группы Ы матриц эталонов с Д-м разрядом второго входа компаратора накопителя)- 1-ый пиксель 3-го эталонного изображения (в результате соединения выхода Д-ойР - 1-ый пиксель Д-ой режекторной маски (в результате соединения выхода Д-ой матрицы из группы Ы матриц режекторных масок с Д-м разрядом третьего входа компараторанакопителя)Ы - число матриц эталонов и режекторных матриц.Полезная модель может быть применена для статистического распознавания образов,представленных в виде бинарных растровых изображений, например печатных и рукописных символов, геометрических фигур, логотипов и т.п. Распознаваемое изображение должно быть нормализовано по масштабу, т.е. касаться границ кадра, нормализовано относительно центра кадра и ориентировано в кадре относительно условного направления,например на Север.Наиболее близким аналогом-прототипом является устройство сравнения или сопоставления с эталоном 1. В таком устройстве как различные изображения могут сравниваться с одним эталоном, так и одно распознаваемое изображение объекта может сравниваться с несколькими эталонами. Текущее (распознаваемое) бинарное изображение попиксельно сравнивается с эталоном, подсчитывается (суммируется) число совпавших пикселей. Эта сумма является функцией корреляции между распознаваемым изображением и эталоном. Устанавливается допустимая мера различия между изображением и эталоном. Там, где различие меньше установленного порога, принимается решение о наличии объекта, соответствующего данному эталону. В аналоге-прототипе указано на необходимость нормирования изображения по масштабу, центру и углу поворота в кадре. Нормированная взаимная корреляция имеет максимальную величину, равную 1, тогда и только тогда, когда изображение в кадре точно, попиксельно, совпадает с эталоном.Однако на практике изображение не всегда полностью совпадает с эталоном. При масштабировании, центрировании и ориентировании распознаваемых изображений неизбежно будут возникать некоторые погрешности. Кроме того, в ряде задач распознавания рукописных символов и рисованных знаков невозможно достичь абсолютного сходства с эталоном, при этом анализируется сходство только в общих среднестатистических чертах. В задачах распознавания, где присутствует возможность неполного совпадения изображения и эталона и где необходимо распознавать некоторое множество образов, существует вероятность неправильного распознавания. Так, например, при статистическом распознавании образов рукописных символов цифр вероятность ошибки минимальна при распознавании нуля и единицы и максимальна при распознавании пятерки и шестерки, единицы и семерки. При статистическом распознавании рукописных букв русского алфавита максимальна вероятность ошибки для символов К, И, Н и т.д.Полезная модель направлена на повышение вероятности распознавания или, что то же самое, на снижение вероятности ошибки при распознавании бинарных изображений, нечетко совпадающих с эталоном.При неполном совпадении распознаваемого изображения с эталоном часть пикселей эталона, расположенных на границе объекта и фона, являются менее информативными,чем остальные пиксели изображения. Исключение этих пикселей из процесса принятия решений должно снизить вероятность ошибки распознавания. Для этого необходимо определить положение этих пикселей, сохранять в специальной памяти и управлять формированием значения функции корреляции (числом совпадений пикселей).Устройство корреляционного распознавания образов содержит бинарную матрицу текущего изображения размером - Е пикселей и Ы - матриц эталонов, компараторнакопитель, в котором осуществляется попиксельное сравнение распознаваемого изображения и эталонов, а также накопление числа совпадений, функция компаратора-накопителяМ - число матриц эталонов, И пороговое устройство, принимающее решение о мере соответствия изображения эталону,в отличие от прототипа, дополнительно содержит для каждого эталона соответственную бинарную режекторную маску, которая указывает пиксели, расположенные на границе изображения и фона, эти пиксели исключаются из процесса накопления совпадений.На чертеже изображена общая блок-схема устройства.Устройство содержит матрицу, размером в Е бинарных пикселей текущего (распознаваемого) изображения - 1, содержащую 1-разрядный выход компаратор-накопитель - 2,содержащий первый 1-разрядный вход, второй и третий М-разряднь 1 е входы и М-разрядный выход, группу из М бинарных матриц размером Е для хранения эталонов - 3, содержащую М-разрядный выход группу из М бинарных режекторных матриц размером Е для хранения масок - 4, содержащую М-разрядный выход пороговое устройство - 5, содержащее М-разрядный вход.В устройстве 1-разрядный выход матрицы 1 соединен с первым входом компараторанакопителя - 2, 1-разрядные выходы группы М матриц - 3 соединены со вторым (М-разрядным) входом компаратора-накопителя, М-разрядный выход компаратора-накопителя - 2 соединен с пороговым устройством - 5, отличающимся тем, что дополнительно содержит группу из М бинарных матриц размера Е для М режекторных масок - 4, содержащую Мразрядный выход, который соединен с третьим (М-разрядным) входом компараторанакопителя - 2.Р - 1-ый пиксель 3-го эталонного изображения (в результате соединения выхода Д-ой матрицы 3 с Д-м разрядом второго входа компаратора-накопителя 2) Н - 1-ый пиксель Д-ой режекторной маски (в результате соединения выхода Д-ой мат рицы 4 с Д-м разрядом третьего входа компаратора-накопителя 2)М - число матриц эталонов и режекторных матриц.Содержимое матриц эталонов - 3 в точности совпадает с содержимым матриц устройства-прототипа. Содержимое матриц режекторных масок - 4 и выбор порогов устройства - 5 производится в соответствии со следующей методикой.1. Для Д-го образа взять обучающую последовательность из М изображений.2. Вычислить статистическую картину классов ЗСККдгде ЗКК - 1-ый элемент статистической картины 3-го классаМ - количество обучающих изображений Д-го класса., 3 , О, ПрИ КОТОРЫХ ВСРОЯТНОСТЬ распо 3. Выбрать оптимальные пороги 5 знавания будет максимальной.Пороговое устройство сравнивает накопленную сумму совпадений с оптимальным порогом О. Если 53 2 О,5 О,Заметим, что устройство-прототип является частным случаем предлагаемого устройства. Если в результате обучения выяснится, что ЗдОРТШЙ Здорттах, то это значит - все элементы матрицы режекторной маски равны единице, и, следовательно, получим функциональную реализацию устройства-прототипа. Таким образом, в наихудшем варианте последовательности распознаваемых изображений вероятность распознавания будет не ниже, чем у устройства-прототипа.принимается рСШСНИС Об ИДНТИфИКЗЦИИ З-ГО образа, В ПРОТИВНОМ случае - Н 6 Т.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.