УСТРОЙСТВО ИДЕНТИФИКАЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ ПЛОСКИХ ОБЪЕКТОВ ПО ИХ R-ФУНКЦИЯМ

Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения (СТЗ) в качестве признака для идентификации отдельных плоских объектов, расположенных произвольно и независимо от их положения и ориентации в поле зрения видеодатчика.
Известно устройство для распознавания образов (патент Российской Федерации №2195702, кл. G06K 9/62, 2002 г.), используемое для идентификации графических образов и состояний объектов, которое по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому устройству. Это устройство содержит блок памяти, два блока сравнения, информационные входы которых подключены ко входу устройства и выходам блока памяти, логический элемент ИЛИ; адресный счетчик, выходы которого подключены к адресным входам блока памяти, и блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам блоков сравнения, блока памяти, адресного счетчика и выходного блока. Недостатком устройства-прототипа является низкая достоверность распознавания, обусловленная тем, что при случайном выходе значения любого признака за границы доверительного интервала устройство распознавания образов дает ошибочный результат, причем вероятность ошибки пропорциональна числу признаков вектора образа.
Технической задачей настоящего устройства является вычисление r-функции плоского объекта независимо от его ориентации на плоскости, а также повышение скорости обработки и достоверности распознавания объектов.
Под r-функцией объекта понимается совокупность значений расстояний от центра объекта до точек его внешнего контура, образующих сигнатуру. Первым элементом r-функции считается расстояние от центра до первой точки контура, найденной первой по ходу сканирования поля изображения слева-направо и сверху-вниз. На фиг.1 представлен порядок формирования г-функции объекта.
На основе данного определения в устройстве реализуются следующие этапы вычислений:
1. Получение координат всех точек контура объекта;
2. Определение центра тяжести объекта;
i
i
3. Вычисление расстояния r и формирование r-функции и ее вариационного ряда. Значение r (Евклидово расстояние) определяется по формуле:
,
ц
ц
i
i
где x, у - координаты центра контура изображения; х, у - текущие координаты точек i по Х и Y, соответственно (i=1, 2,…, k - номера точек контура по ходу их выбора).
Поскольку сформированные в разное время г-функции отличаются по порядку распознавания элементов, для упрощения процесса идентификации формируется ее вариационный ряд V(r):
где
min
1
max
m
Затем, элементам вариационного ряда присваиваются новые порядковые номера, например от r→r,…,r→r.
Данный алгоритм позволяет вычислить r-функцию любого объекта независимо от его положения в поля зрения СТЗ, а также от его ориентации. Кроме того, он может быть использован в качестве основного признака для идентификации отдельных плоских объектов (например, промышленные детали, транспортируемые произвольно по ленточному конвейеру).
На чертеже представлена структурная схема устройства вычисления r-функции плоского объекта. Устройство состоит из: видеодатчика - блок 1; блока предварительной обработки изображения - блок 2; буфера типа LIFO - блок 3; блока вычисления центра тяжести объекта - блок 4; блока вычисления расстояния от центра тяжести объекта до текущих точек контура - блок 5; буфер типа FIFO - блок 6; блок формирования r-функции объекта - блок 7 и управляющего устройства - блок 8.
Устройство работает следующим образом: видеодатчик (блок 1) формирует изображение рабочего поля СТЗ. Оно передается в блок предварительной обработки (блок 2). В нем над полученным изображением выполняется операция сглаживания шума, сегментация-бинаризация и выделение контура. Количество точек N, принадлежащих контуру объекта определяет размер буфера LIFO (блок 3), в который записываются их координаты. Из данного буфера они поступают на вход блока вычисления центра тяжести объекта (блок 4). Данные параметры передаются на вход блока вычисления расстояния от центра тяжести объекта до текущих точек контура (блок 5). Рассчитанные значения г записываются в буфер FIFO (блок 6). С выхода буфера значения г поступают в блок формирования r-функции объекта по алгоритму, описанному выше. Управляющее устройство определяет параметры получения нового объекта и операции предварительной обработки. Источники информации
1. Патент Российской Федерации. №2195702, кл. G06K 9/62. Устройство распознавания образов. 2002 г
2. Розенфельд А. Распознавание и обработка изображений с помощью вычислительных машин - М.: Мир, 1972. - 232 с.