УСТРОЙСТВО ИДЕНТИФИКАЦИИ ПЛОСКИХ ОБЪЕКТОВ ПО БЕЗРАЗМЕРНЫМ ПРИЗНАКАМ ИХ КОНТУРОВ

Устройство относится к вычислительной технике и предназначено для использования в системах технического зрения для идентификации отдельных плоских объектов, расположенных произвольно и независимо от их положения и ориентации в поле зрения видеодатчика.
Известно устройство идентификации плоских объектов по их альфа-функциям (патент Российской Федерации №109593, кл. G06K 9/46 2011 г.), используемое для идентификации плоских объектов, которое по своей технической сущности является наиболее близким к предполагаемому устройству. В процессе работы устройство определяет контур объекта, получает центр тяжести и линии длины объекта, осуществляет поворот относительно центра тяжести так, чтобы угол наклона к оси X был равен 0 градусов, далее вычисляет альфа-функцию контура, используемую для идентификации объекта. Недостатком устройства-прототипа следует считать необходимость выполнения поворота изображения, а также зависимость альфа-функции от начальной точки перебора координат контура что дает ошибку при сравнении с эталонной альфа-функцией известного объекта.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого устройства заключается независимости достоверности распознавания объекта от его расположения относительно видеодатчика, а также увеличение скорости работы устройства идентификации объекта за счет отсутствия операции нормализации изображения относительно оси X.
Технический результат достигается тем, что в устройстве идентификации плоских объектов по безразмерным признакам их контуров вычисляются первичные коэффициенты контура изображения объекта, на основе которых формируется вектор-признаков объекта, используемый для сравнения с эталонными векторами признаков известных объектов.
Под первичными признаками понимаются площадь и периметр изображения объекта, длина его контура, количество точек с кривизной 0, 90 и 135 градусов, общая длина линейных, выпуклых и вогнутых участков контура.
Площадь объекта получается как сумма точек, образующих изображение, и сохраняется в параметре S. Периметр вычисляется по контуру изображения как сумма его точек, сохраняется в параметре Р.
Для вычисления длины контура используется формула:
L=N1+1.44⋅N2,
где N1 - количество 4-х связных точек в контуре;
N2 - количество D-связных точек в контуре.
Устанавливается величина кривизны в каждой точке контура. С учетом дискретного характера контура, величины кривизны точек будут составлять 0, +90, -90, +135 и -135 градусов. Количество таких точек с кривизной +90 градусов подсчитывается по всему контуру и сохраняется в параметре М1, с кривизной -90 градусов в параметре М2, с кривизной +135 градусов в параметре М3 и с кривизной -135 градусов в параметре М4.
Общая длина выпуклых участков контура подсчитывается по формуле:
Lобщ.вып.=1/2⋅[M1⋅2⋅b+М3⋅(a+b)],
где а - расстояние между двумя 4-связными точками контура,
b - расстояние между двумя D-связными точками.
Общая длина вогнутых участков контура подсчитывается по формуле:
Lобщ.вог.=1/2⋅[M2⋅2⋅b+М4⋅(a+b)].
Общая длина линейных участков контура подсчитывается по формуле:
Lобщ.лин.=1/2⋅(К⋅2⋅а+Т⋅2⋅b),
где К - количество 4-х связных точек, составляющих линейный участок контура,
Т - количество D-x связных точек, составляющих линейный участок контура.
Используя вычисленные первичные коэффициенты вычисляется вектор признаков изображения объекта
К={К1, К2, К3, К4, К5, К6, К7, К8, К9, К10, К11, К12, К13, К14, К15, К16}
где
K1=P/S
K2=M1/S
K3=M2/S
K4=M3/S
K5=М4/S
K6=K/S
K7=T/S
K8=M1/P
K9=М2/P
K10=М3/Р
K11=М4/Р
K12=K/Р
K13=Т/Р
K14=Lобщ.лин./L
K15=Lобш.вог./L
K16=Lобщ.вып./L
На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит видеодатчик, блок предварительной обработки, блок выделения контура объекта, буфер типа FIFO, блок вычисления первичных признаков объекта, блок вычисления безразмерных признаков контура, база данных векторов-признаков эталонов, блок сравнения.
Устройство работает следующим образом: изображение объекта с видеодатчика (блок 1) поступает в блок предварительной обработки (блок 2), в котором происходит бинаризация изображения. Блок 3 формирует внешний контур бинарного изображения, который поступает в для хранения в буфер (блок 4). Блок 5 используя значения координат точек контура вычисляет первичные признаки изображения, на основе которых блок 6 формирует вектор безразмерных признаков контура. Блок 8 вычисляет среднеквадратичные отклонения полученного вектора с эталонными векторами, хранящимися в блоке 7. Минимальное значение отклонения указывает на класс неизвестного объекта по номеру эталонного вектора, давшего минимальное значение среднеквадратичного отклонение.
Источники информации
1. Патент Российской Федерации №109593, кл. G06K 9/46. Устройство идентификации плоских объектов по их альфа-функциям. 2011 г.