Описание системы опознавания

 

Блок-схема системы опознавания

 

Примерная блок-схема системы распознавания видеоизображений приведена на рисунке 10. Цифрами обозначены:

- оптическая система;

- матрица фотоэлементов;

- система предобработки;

- вычислительная система (ЭВМ).

 

 

На вход системы распознавания поступает оптический сигнал A ( x, y ), который фокусируется оптической системой на матрицу фотоэлементов. Оптическая система характеризуется импульсной характеристикой H ( x, y ). Физический смысл импульсной характеристики состоит в следующем: импульсная характеристика является откликом системы на точечный источник δ ( x, y ). Для системы распознавания функция H ( x, y ) - одна из важнейших характеристик, так как от неё зависят такие величины, как расстояние, на котором система может распознавать объекты с заданной достоверностью. Тогда на выходе оптической системы входной сигнал преобразуется в сигнал следующего вида:

.               (3.1)

 

Матрица фотоэлементов преобразует сигнал оптический сигнал B ( x, y ) в электрический. Следует учесть, что физически реализуемы только матрицы с конечным числом фотоэлементов. Таким образом, на выходе матрицы фотоэлементов будет множество электрических сигналов B_ij, i =1, …, m, j =1, …, n. От количества элементов матрицы зависит такая важная характеристика системы, как разрешающая способность по горизонтали и вертикали, а также качество изображения, выводимого на дисплей вычислительной системы.

Электрический сигнал с матрицы фотоэлементов передаётся на систему предварительной обработки изображения, предназначенную для улучшения качества изображения, кодирования и аппроксимации.

Вычислительная система является основным блоком всей системы распознавания, принимающим решение о принадлежности объекта определённому классу. В нашем случае классов будет всего два, а также класс «отказ от распознавания», означающий, что принятие решения в пользу одного или другого класса невозможно по тем или иным причинам.

Режимы работы системы распознавания образов:

1. фоновый режим.

В этом режиме объект в поле зрения системы отсутствует, режим является «спящим».

2. выделение объекта из фона (обнаружение объекта).

Выделение объекта производится на основании различий между объектом и фоном (различная окраска, яркость, движение и т.д.).

3. распознавание объекта.

Описание оптической системы

 

Как уже было сказано, оптическая система определяет многие важные характеристики системы распознавания образов, поэтому ей следует уделить внимание при исследовании работы системы распознавания образов.

Характеристики оптической системы определяются её импульсной характеристикой H ( x, y ). Рассмотрим, какой вид имеют импульсные характеристики различных элементов оптической системы.

Основные элементы оптических систем - линзы и управляемые транспаранты. Работа этих оптических систем основана на известном свойстве оптической линзы выполнять пространственное преобразование Фурье от входного сигнала A ( x, y ), т.е. импульсная характеристика линзы имеет вид

H _л (x, y) = exp {i (x+y)}                                  (3.2)

 

При таком преобразовании спектральные составляющие изображения (различные пространственные частоты) распространяются под различными углами к оптической оси системы, причём все пространственные спектральные составляющие сохраняют свои амплитуды и фазы. Вторая линза, входным сигналом которой является пространственный спектр сигнала A ( x, y ), осуществляет преобразование Фурье этого спектра. Таким образом, вторая линза восстанавливает первоначальное изображение с той лишь разницей, что оно будет перевёрнутым.

В рассматриваемой оптической системе может быть осуществлено большое число различных функциональных преобразований входных сигналов и изображений [5]. Для этой цели в оптическую систему вводятся два управляемых транспаранта. Один из них размещается во входной плоскости системы, и в этом случае обрабатываемое изображение будет произведением исходного изображения на амплитудно-фазовую функцию пропускания управляемого транспаранта T ₁ ( x, y ). Другой транспарант размещается в спектральной плоскости, и здесь также формируется произведение поступающего спектра и функции пропускания транспаранта T ₂ ( x, y ). Выбирая две функции, реализуемые на обоих транспарантах, можно осуществить требуемое преобразование изображения. При этом может быть реализовано большое число режимов работы такой оптической системы, при которых отдельные транспаранты могут функционировать как вместе, так и по отдельности. Например, при наличии только второго транспаранта система может выполнять функции пространственного фильтра, отсеивающего ненужные пространственные частоты или шум.

В общем случае оптический поиск можно представить как процесс получения информации о распределённом в пространстве поле излучений. Особенностью источников такой информации является их двумерность. Процессы получения и обработки двумерной информации могут осуществляться либо путём параллельного просмотра всех элементов поля без сканирования (параллельный просмотр), либо путём сканирования простым пятном (последовательный просмотр), либо путём сканирования составным пятном (последовательно-параллельный просмотр). Способы обзора пространства простым сканирующим пятном представлены на рис. 11. Буквами обозначены следующие способы обзора: а - параллельный; б - последовательный; в - последовательно-параллельный; г - параллельно-последовательный; д - последовательно-последовательный [5].

 

Системы параллельного восприятия и анализа визуальной информации состоят из большого числа элементарных параллельных каналов, действующих одновременно. В этом случае поток визуальной информации может сохранять двумерный характер на всех стадиях его обработки. Одновременный анализ изображения позволяет получить более высокое быстродействие по сравнению с последовательным. Это является следствием того, что многоканальная система анализа рассчитана на одновременное преобразование изображения в n одномерных функций времени с помощью соответствующего многоканального преобразования «свет - сигнал». При этом последующий анализ полученных сигналов может также осуществляться одновременно по всем каналам. Очевидно, что отсутствие последовательной развёртки изображения позволяет уменьшить время его полного анализа.

Также известны некоторые упрощённые варианты обзорных схем параллельного восприятия визуальной информации. Такой вид обзора пространства имеет ряд достоинств. Он позволяет существенно уменьшить время, необходимое для обзора, повышает информативные характеристики систем и т.д. Однако ясно, что наличие многих каналов приводит к значительному усложнению таких систем. Способы обзора пространства составным сканирующим пятном (сложной апертурой) представлены на рис. 12. Буквами обозначены следующие способы обзора пространства: а - последовательный; б - последовательно-параллельный; в - последовательно-последовательный [5].

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: