автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Методы и вычислительные средства формирования моментальных признаков при распознавании изображений

ВШЩЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ

РГб од

2 6 ШОВ 1935 На правах рукопису

ЛЩИНСЬКА ЛЮДМИЛА БРОНИСЛАВIBHA

МЕТОДЙ ТА ОБЧИСЖеАЛЬН! ЗАСОБИ ■ 5СРМУВАННЯ МОМЕНТНИХ ОЗНАК ПРИ Р03П13НДВАНН1 ЗОБРАЖЕНЬ

Спец1альн1сть 05.13.-6&- - Обчислювальн1 машини, системи

та мерея1. елементй 1 пристро! обчислювально! техн1ки 1 систем керування

Автореферат дисертацП на здобуття паукового ступени кандидата техн1чних наук

В1ННИЦЯ - 1995

Дисертац1ею е рукопис

Робота виконана на кафедр! нарисно! геометрП 1 машинно! граф!ки Е1нницького державного техн1чного ун1верситету

Науковий кер1вкик: доктор техн!чних наук, професор КШЕМ'ЯКО Володиыир Прокопович

0ф1ц1йк1 опоненти: доктор техн1чних наук, професор

Романкевич 0лекс1й Михайлович; , кандидат техн1чких наук, доцент

ГнШцький В1тая1й Васильовйч.

Пров!дна орган!аац1я: Науково-досИдний 1нститут

рад1осистем, м. НСптомир

Захист дисертацП в1дбудеться " 01" О2_1995р.

на вас1данн1 спец1аи1аовано1 вчено! ради Д 10.01.03 у ЕШшицькому державному техн1чному ун1верситет1 аа адресе»; 286021. ы. В1ННИЦЯ, Хмельницьке юсе, 95, ВДТУ. ГУК.

3 дисертац1ею можна оанайомитксь у С10л1отец1 ВДТУ.

Автореферат роз!сланий " 30 "_0& 1995р.

Вчений секретар спец!ал1эовано1 вчено! ради

"В.В. Колодний

- 3 -

ЗАГАЛЪНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальность пробдеми. Щллй клас задач сбробки 1рфор-мацп в р1зномая!тних галузях науки 1 техк1ки, эокрема, в обчислювальн1й техн1ц1, приладовудуваяя1, техн1чн!й к1Сврнв-тиц1, ро6отстехн1ц1 приводиться до задач 1дентиф1кац11 та розп1знавання гображень.

.Алгоритм ровп!знавання, його характеристики, структура' пристроХв: роаШзназання (спеЩал!8ов^них обчислюзач1в) вале-жить в1д вибору бааово! системи ознак зображеяня, як! в основою процесу розгЦзнавання 1 повинн1 забезпечувати форму-, ваяня повного опису об'вкту, простоту виэначеннл параметра, ст1йк!.сть до спотворень эображанъ, можлив1сть одночасного 1х обчислення з вид1ленням об'ект1в, 1нвар1аитн1сть до перетво-реиня гображень та 1Я.

Вз.дом1 метода та обчиолювальн! эасоби формуаання рвнак мають два суттбвих недол!ки: обмежен1 функц1ояальн1 можли-вост! 1 низьку швидкод1я. Кр1м того, алгоритми, щр реал!эу-вть в1дом1 методи, мало або вовспм не п!ддаготься розпарале-лжванню анал1эуемо! 1нформац11, ир принципово не дозволяв Шдвияити продуктпвн!сть 1 як1сть обробки вображзнь.

В ав'яку з чим, останн1м часом основна увага придгляеться розвитку ефективних метод1в 1 обчислювадьнйх засоб1в параяэлыю! обробки зобргчень СПСЗ), якг передбача-ють розпирення функц!ональних мокливостей 1 повднання вводу зображень з видЛлення базового набору ознак (БНО), в якост! яксто пропокуеться эостосовувати и~ментн1 ознаки.

Мета рсботи - розробка мат'ематшних моделей формування моментних ознак при розШзнавашп зсбраженъ, алгоритм!в та структур швидкод1ючих паралелънкх обчислювзлъиих эасоб!в об-

робки двум;рно] 1нформац11 в" розширенними функдюнальними мэжливостями, ор1ентованих на р1шення вадач в реальному масштаб1 часу.

Для досягнення поставленной ыети вир1шуютъся так! задач1:

1) проведения анал1эу 1 класиф1кацП «етод1в вцд!лення 1нформативних ознак зображення для обгрунтуванкя перспектив-иост! 1нтегрального опису;

2) проведения анал!тачного огдяду в1дошл пристроТв роэп1внаванкя ва ознаками, обгруитування необх1дност1 роз-робки новях эфективних метод1в 1 обчислювадьних засоб!в з каралельною обробкою зображень в реальному масштаб1 часу;

3) розробка ыатеыатичних моделей, алгоритма, структурных реал1зац1й спецобчислювач1в моментних ознак зображенкя (СМОЗ) за методами 1терац1йних багатоступ1кевих накопичувань 1 нофрагментного 1нтегрування (МПФ1);

•4) оц1нка ефективиост1 вариант!в СМОЗ за ШФ1, виб!р оптимального, досл!дження зм!ни ц1<з1 ефектшшост! при зб1ль-шен1 розм1р«ост1 вх1дного зображення для р1эних порядк1в;

5) проведения «ашинного модедювання алгориты1в обробкы, перетворення 1 формування моментних ознак для МПФ1;

6) досд!дження конструктивних аспект¿ь реал1задП та обгрунтуваннй перспективно! елемектно! бази СМИ.

. Метод» досд!джень. .8 робот1 застосовуються методи Шегрально! геометр!!, математичного анал1зу, розп!знавання образ1в, цифровой обробгл зобракень та ыетоди проектування електрошш та оптоелектрокних пристро!в. '

Наукова новизна роботи.

. 1. Рсзроблено та дося1джено математичну модель за методом 1терац1йних багатоступ1невих накопичувань для визначення

моментних аэнак зсбрахення.

2. Розроблено та дослужено мзтематичну модель визна- . чення моментних ознак зобра*ення за мзтодом псфрагменхнога 1нтегрування.

а. Ззгтропонован1 та дослхджен! сгруктури спецсбчислю-вач1в моментних оанак аобра*зяия зз методами-^ерацгйних ба-гатостугинэвих накопичувзнъ та пс-фрзгментного Ипегрувакня.

Практична значим1оть рееульхат1з. Проведен г дос.-идження виконувались в!дпов!дно плану МШстерства осв!ти Укра!ни (дадаток до гсов1домлення МШстерства освети Укра!ни в!д 19.07.193Эр. N° 110-20/54-100). Результат досл1джень нклв-. чен1 до комплексно! программ секцП "0птоелэ:сгрон1кз" АН Ук-ра!ни та "0птичн1 процессори" Держком1тету СРСР народно! осв1ти (вказ1вка до наказу № 19-23 в!д 15.05.90 р.).

Для практичних цглей !стотним 5 те, що в робот! запро-панован1 математичн! моделг, алторитми та структура1 рхшення задач! розп!знзвання зображень за моментними оалаками в реальному масштаб! часу.

1. Рогроблен! апгорктми роботи СМОЗ за методами !те-рац!йних Сагатоступ!невих яакспичувань та пофрагментного штегрування, як! дозволяють отримувати до 25 моментних ознак в темтй вводу зобракення.

2. Розроблен! та досл1дженн1 структури СМОЗ для визна-чення моментних ознак зобрэкення молодших ! старших по-рядк!в одночасно, момент!в старших порядк!в через молоди!-на основ! метод!в 1терац!йних багатоступ!невих накопичувань та МГГФ1.

3. Зроблено оц!нку ефэктивност! ЙГО, реагирования аа р!зкими методами, найб!льш ефективнкм вилвнзся повн!стю па-

радельний вариант, псеудоьаний на основ1 аасоб1в оптоедект-рон!ки по МГ№1.

4. Розроблено вар1анти техн1чних р1шень СШЗ на едект-ронн1й та олтоелектронШй едеыентн1й баз1.

Впровадхення результат^ роботи. Результата теоретичних та практичних досл!джень анайщи эастссування в деркбюд-*етн1й тематиШ Ы°67-Д-7, №б7-Д-28 та №55-ДП-73, в системах техн!чно1 д1агкост1ки в ДНД1 "1нфракон" (ы. В1нниця), передбачаеться використання 1х в учбовоыу процес1.

На захист виносяться.

1. Ыатеи&тична модель визначення моыентних ознак зобра-кеаая &а мотодоы 1терацШшх багатостуШневих накопичувань.

2. Структура та алгоритма роботи СШЗ га методом 1те-рацШних Сататоступ1невих накопичувань.

3. Математична модель вивначенш иоментних ознак зобра-кення за методом пофрагментного 1ктегрувакия (МГШ).

4. Структура га алгоритми роботи СШЗ за МШ>1.

5. Техн1чн1 р1шення СМОЗ на електронн1й та оптоелект-ронн1й елементн1й 0аз1!

Апробац1я роботи. Результат« дисертащйно'1 роботи до-Пов1дались на 4 Всесоюзна нарад1 "Оптические сканирующие устройства и измерительные приборы на га основе" (Барнаул, 1968), на 5 Всесоюзн1й нарад! "Координатно-чувствительные фотоприемнкки и оптико-электронные устройства на их основе" (Барнаул, 1989), на М1жгалувев1й науково-виробнкч1й конфе-ренц11 "развитие и совершенствование телевизионной техники" (Львов, 1990), на Всесоюзна науково-техн!чн1й конференцП "Высокоскоростная фотография, фотоника и метрология Сыстроп-ротекаишх процессов" (Москва, 1991), на 1 та 2 Всеук-

раТнських М1жнарсдних конференц1ях "Обробка сигнал1в 1 зоб-ражень та розп1знавання образ1в" (Ки!в, 1992, 1994).

Публ1кац11. Основа1 результата роботи викладен! в 16 наукових працях, з них - 5 авторських св1доцтв.

Обсяг та структура ц!сертацП. Робота виклацена на 119 стор1нках машинописного тексту, 1люструетьса малюнками на 49 стор!нках, таблицями на 14 стор1нках, складаеться з вступу, чотирьох роздШв, висновку, перел1ку використано! л1терату-ри з 106 иазв на 13 стор!нках 1 4 додатк1в на 60 стор1нках.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

У вступ! обгрунтована актуальн1сть проведенно1 робот'н, сформульован1 мета роботи та основи1 положения, що виносять-ся на захист, наведен1 в1домсст! про апробац1ю роботи та 11 обсяг.

В першому роздШ проведено айал1з та кяасиф1кац1ю оз-нак, за якими зд1йснюеться розп1знавання двум1рно1 1нфор-мацП, обгрунтовано виб1р ознак на основ1 1нтегралыгаго опи-су зображень (моментних ознак) як перспёктйвних для форму-вання базового складу операц1й спецпроцесору (спецобчислюва-ча) розп1знавакня зображень.

Можлив1стъ эастосуваяня такого опнсу п1дтверджена в1до-мою теоремою: посл1довн!сть { ш } момент1в вображення однозначно визначаеться його функц1ею яскравост1 В(х,у) 1,

навпаки, В(х,у) однозначно визначаеться посл!довн1стю (ш 1.

сей

Доц1льн1сть вибору моментних ознак обуыовлена також яа-лежними властивостями, як1 аабеспечують: повний опис зобра-ження, простоту визначення парамётр1в, ст1йк!сть до спотво-

" 8 -.

рейня аоСраження, модлив1сть одночасного 1х вивначення а ввд1ленням об'ект1в. 1нвар1 антн!сть до перехворення еобра-жень та !н.

Зроблено аиал1тичний огляд в!домих засоб1в розп1анаван-ня вображенъ за такими його ознаками. як енергетичний. гео-метричний центри, центр ваги та моыенти, виявлено 1х основн1 недол!ки: обыежен! функц1оналън1 можливост1 та низька швид-код 1я. Обгрунтована необх!дн!сть роаробки нових ефективних ыетод1в та обчислювальних аадоб1в роап1анавання 8 парадель-ко» обробкою зображень в реальному масштаб! часу.

Сформудьовано ц!ль та задач! досл!джеиня.

У другому розд1л! запропонован1 нов1 математичн! модея1 вивначення иоыентних ознак при розп1анаванн! зобракень, як1 побудован1 на основ! метод1в 1герац!иних багатоступ1невих накопичуЕань та пофрагыентного !нтегрувашш.

Зг!дно методу 1терац!йних багатоступ!невих накопичу-вань, визначення моментних ознак в декартов1й систем! координат вводиться до обчислювання в темп! вводу зображення часткових моментних ознзк.за рядком (стовпцьом):

а ^ й а а

т3 - Е ВЦ,;})*! - В(1,3)а1+В(2,0)^2 ..+В(М-1,3)*(М-1).

1-0 (I)

а - 0.1.2. ... ,

а наступниы обчислюванням часткових ознак за стовпцьом (рядком), як! е повниыи ыоментними овнакаыи, якщо операц!! вико-нуються над вектором-стовпцьом (вектором-рядкоы) часткових рядкових (по стовпцю) момент1в:

М-1 а 0 а а в а 0

ш - Е - пи *1 + ш2 * 2 +...+ шм-1 * (М-1). (2)

аз ,1-0

ОСчкслювання за рядком, або по стовпцю ц1лкоы однаково.

. к « 0 а в

1э (2): ш ик) - Е пь * 3 - т (1к-1) + тк * к . (3) й0 34) ае

Моментна ознака к-го рядка визначаеться як р1эниця м1* моменгними ознаками, як1 сформован1 за час та час Ьк-1:

«0 й В М-1 «в

йк -1%Ак-т ак) -ш (1к-1). Ш - £ &}. (4)

«а «а «в з-о

Ц1 сп1вв!дношення в1рй1 як при обчислюваин! повних мо-меит1в, так .1 часткових.

Визначення момент1в старших порядк!в через нолодш1 ва методом 1терац1йних • багатостуШневих накопичуваиь, для 82>8ь та за умови. що О2-В1-Р:

М-1 а 01 Р

ш - £ * 3 * 3 ; (5)

«В2 Л-О

к а В1 р « В1 р

«п СЬк) - £ (щ * 1 ) * 3 - т ^-1) + (Шк * к )* к..

ЙЙ2 З-о от2 (6)

Яг.що

« 01

. * ^ - т (Ь,) - т (^-1), (7)

«01 «01

то

М-1 р М-1 «01 02-01

«02 10 «01 «01 30

«01

Таким чином, за наявност! р1зниць ¿У) можуть бути виз начен! моментн1 ознакн старших порядк1в через молоди!.

Метод 1терац!йних багатоступ1невих накопичуваиь призна-чений для обробки посл1довно-введених зображень 1 дозволяе за час кадру визначати моментн! ознаки не тольки молодвих, але 1 61 ль и старших порядк1в, передбачав можлив1стз> обчислю-вання 1х на основ! момент1ъ молодпш порядк!в.

Метод пофрагментного !нтегрування призначеняй для визначення моментних ознак будь-яких порядк!в паралелъно-введете? зображень в реальному масштаб! часу.

Эа МПФ1 пропонуеться визначати сл1дуючий добуток в

дво1чноиу роакладен!:

а 8 Н-1 ао it

i j - aje (ij> * 2, (9)

cfl

Дв % (1J) - ковф1ц1енти двоичного роакладеакя ("1" eûo "О") для еламекта эсбраження (1,3), в1дшв1дн1 моменту порядку <*, в.

JSfiÉ ¡малого сполучення а, о упорядкована сукугтсть (матри-

etft '

ця) ak (i.3) в двум!рною б1нарною маскою:

а» <*ц

% - Гак (i,3)3, де k - 0 ♦ H. (Ю)

H - KíüiKicTb роарад1в двоичного роэкладення:

H " a*losr2N + 0*1азеМ. (jj)

Накладенкям на аоСражания двум:ршл С1нарнш маски для к-того розряду порядку в, д ртрнмувмо k-тий фрагмент вображення:

аа аЗ Фи - % , (1,5)3, (12)

який 8 иатрвдвю 1нте-нсивностей елем&нт1в (i J):

аЗ из

Фк (ij) - BCi.3) * au (ij). (хз)

Для виэначвння сумарно"! хитенсивност! к-того фрагменту

аображенна отримуеы формулу;

й9 Ы-1 W-1 аз N-1 М-1 ote

®к Bd.» * ak (i,3) Ej Фк (i.5). (14)

Таким чином, формула для вианачэння мсмэнтних ознак, в як1и операцП Шднэсення у ступень та множення эам1ню»тьса простим складаиням i эсувои на необк!дну к;льк!сть розряд1а, мае вигляд:

Н-1 ар

ш - £п Ек * «к • (15)

ай к-0

Зггдно метода пофрагментного 1нтегрування, ыоментн! оэ-наки визаачаютьоя у xaKíit nooaiдавности фармування

- 11 - .

двум1рних б1нарних масок, вид1лення посл1довност1 фрагмент^, обчислювання сумарно1 1нт.енсивност1 фрагмента, па~ копичення 1нтенсивностей фрагмент1в э в1дпов1дною дво!чнос вагою.

Вуло виявлено, шр метод пофрагмеятного 1нтегрування ноже бути розширенний на ц1лий клас задач, описании функц1ями двох перем1нних X та У, для кожно1 в яких формуеться своя сукупнДсть масок.

В дискретному вигляд1:

6(1,1) Ч^ВИЛ) * Р(1,3 ;Ь,с.....V, (1б)

1-0 3-0

де х, у, 1, 3 - аргументи; Ь,с,...Д - параметри.

Подамо функц!ю Р у.вигляд1 розкладення по основ1 а : Н-1

Р(х,у;Ь,с.....1) - Е Гк(х,у;Ь.с,....Ь) * аК, (17)

к-О

де Гк(х,у;Ь,с,...Л) - двум1рна б1нарка картина.

Н-1 . N-1 М-1

6(1,3) - Е ак * ( Е Е В(1,3) * ГкЦ.ЗгЬ.с.....1)). (18)

к-0 1-0 3-0

Аналог1чно розкладаеться 1 функц1я В(х,у): Р-1 V

В(х.у) - Е 2* * Ьк(х,у) * ДВ. (19)

К-0

де р - 1ов2[В,гах/йВ] - к1льк1сть 01нарних масок, Вшах - максимальна 1нтенсивн1сть, ДВ - квант 1нтенсивност1, Ья(х,у)-б1нарна функц1я.

В третьому розд1л! показано, що розвиток систем ро8п1знавання образ1в ва тепер1шнього часу 1де по пляху створення спецобчислювач1в, зокрема моментних ознак, як са-мост1йних, так 1 в структур! оптоелектронних процесор1в об-робки зображень, функц!онуючих в реальному масштаб! часу,

- 12 - •

розробден1 основн! принципа 1х побудови 1а орган1зац11.

По кожному 8 розглянутих в глав! 2 метод1в визначення номентних ознак пропонуються конкретн1 структура для Тх ре-ал1зац11.

За методам 1терац1йннх багатоступ!невих накопичувань пропонуеться параделъ но-поел1доаний (рис.1), парадельний (рис. 2.) вар!анти побудови СШЗ та орган18ац1я СМ03 старших ' порядк1в через молодш1. За адресом,•сформована» л1чильником Лч1 - адреса рядка та Лч2 - адреса стовпда, зчитуеться код точки з обращения 8 блоку вводу зоб раже ння (БВЗ) у регЮтр Рг"1, на вих!д комутатору К1 1нформац1я передаеться в Рг1 (для визначення часткових момент1в), або ь Рг2 (для повнкх момент1в). Блоки накопичення часткових моментних ознак {Б№М) 1-6) в1дпов!дно 0-го, 1-го, 2-го, 3-го та 4-го по-рядк!в обчислюють частков! момента! ознаки по рядку (по стовпцю), 1 дал! - повн! моментн! ознаки, як1 е частковими моментними ознаками по стовпцю (по рядку). Результату отри-ман1 на виходах БНЧШ 1-5, эбер1га»ться в оперативному за-пам'ятовушому пристро! (ОЗЩ аа адресами, сформованный ЛчЗ та Лч4.

На БНЧ}«Ю 1-6 спочатку визначаеться сукупн!сть моментних ознак тоо,то1.гоо2,тоз.что4. пот1м при зб1льшенн1 значения Лч4 посл!довно отриыуемо сукупност! моментних ознак аображення т\о*тц,Ш20^24..+Я144. як! запам'ятовуються в ОЗП.

Паралельний вар1ант побудови СМОЗ в1др!зняеться тим, що кожен в його ванал1в накопичення часткових моментних ознак (КНЧШ 1-6) складаеться з Рг 1 БНЧШ 1-5 та визначае моментн! ознаки лорядк1в в!д 0-го до 4-го. КНЧШ 1 обчисже частков1 ыоментн! оанаки по рядку (по стовпи»), КНЧШ 2-6 -

,/М

/1ч£

В*.} 665

Рг£ К{

внчт1

Г

Г

бНЧМОг

т

I

Б»ЧМЛ

2

I

1

бНЧ№ч

бнчт

ЛчЬ ! 1

и АчЬ »

гЗ' озп \mpHU

РсЛ

Рис. I. Паралельно-послвдовнкй вар 1ант СМОЗ за методом ггерац1йних -багатостушневих накопичуваиь

гтттт тгпт ттпт тттгг тшт

тчо

ЧаМц

Рис. 2. Паралельний вариант СМОЗ за методом ¿теращйних багатостушневих накопичуваиь ■

повн] моментн! ознаки возражения. в результат! роботи цього варианту СМХВ на виходах КНЧЮ 2-6 отримуемо паралельно всю нео5х1дну сукупн1сть моментних ознак т20+1Ч24.П!30+ГО34.ГО404'т44-

Було роаглянуто 10 структурних 'р!шень з урахуваяням електронно! та оптоелектронноТ елементно! бази, як1 базують-оя на поеднанн1 паралельного або посл1довного принцип!в ви-конання основних етап1в назначения моментних ознак ва №1. На основ1 критер!я ефективност!, який враховуе об'ем вх!дно! С1-МаЫ ¡оггШетах/ДВ) та вих1дно! (¥-Чшах(«)+1)*(тах(0)+1) 1нформацП, час обробки та апаратурн! витрати, проведено 1х пор!вняльний анад1з, досл1джено вм!ну ефективност! в вале»-ност! в!д об'рщ вх1дно! 1нформац!1 для р1зних порядк1в мо-мент!в ■ (при зС1льшенн! розм!ру вх1дного вображення при його .паралельному введенн1 ефективностъ аростав), встановлено. цо найб1льи; оптимальном е повн!стю паралельний оптоелектронний вариант.

Ефективний вариант СМПО за МПФ1 для електронно! елементно! бази (рис. 3), який в!др1зняеться в1д оптимального лише посл1дозним зведенням зображення. складаеться а к ка-нал!в обробки (КО) по к1лькост1 визначаемих моментних ознак.

Зг!дно з адресою, яка формуеться лШильником 1 (Лч1). виконуетъся виб1р елемента зображення 8 БВЗ та ком1рок пост!йного эапам'ятовуючого пристрою (ПЗП), прошивку якого складають коеф!ц!енти двоТчного розкладення, в валежност! в1д 1х значения виконуеться (при "1"), або н! (при "О") на-копичення сумарно! 1нтенсивност1 фрагменту вображення на НСМ1о * НСМ1ь-1 для кожного розряду Ь дво1чного розкладення. Вагове накопичення су! рних !нтенсивностей фрагмент!в аобра-

_t±L

-Г ЛчЯ -I

Рис. 3. Структура СМОЗ за МПФ1

к-

ч.

/5 ло

Poir<)lPHicfo¿ Шгаженн^, 2 32

32 * 32 Ki Кз

еч * Кг К*

—i-1-1-1-fc--у- ■

S 10 1S 20 iS y

Рис. 4. Залежтсть К В1д сб'аму bhxíahoi жформацп

- 16 - .

ження зд1йснюеться в вигляд! п1дсумовування зсунутих ва в!дпов1дну к!льк1сть розряд1в значень, отриыаних на виходаз? НС?Ло+КШ1ь-1 ва допомогои крмутатор1в Ко+Кр-ь НСМ1' I ЛчЕ.

Таким чином, в кожному в канал1в обробки КО^КОк, структура яких аналог1чна 1 в!др1эняеться лише Прошивкою ШП та розрядн1стю основних вузл1в, вивначавться моментна ознака в1дпов1дного порядк, тобто на виход1 пристрою формуеться вся необх!дна сукупн1сть момедтник озн: к.

Були розглянут1 оптоелектронн1 вар1анти СШЗ за МПФ1, оц1нювалась 1х структурна швилкод1я.

В1дносна ефективн1сть СМОЗ за методами 1терац1йних ба-гатоступ1невих накопичуваиь О*') та МПФ1 Ог"). за умови однакового часу визначення моментних ознак, об'ему вх!дно! та вигЛдно'! 1нформац11, вводиться до сп1вв1дношення апара-турних витрат: К - Э^/Зг'- Зг'/З!* (рис. 4).

При посл!довному введенн1 вх1дного зображенпя ыоментя1 ознаки краще визначати спецобчислювачем, побудованим ва методом 1терац1йних багатоступ1невих накопичуваиь, ва тепе-Р1Шнього часу, коли б1льш перспективним е створення та функц1онування оптоелектроннйх цифрових процесор!в обробки эображекь, як! передбачають картинне (паралельне) введения двум1рно! 1нформацП, доц1льише використовувати СШЗ за МГВ-1.

У четвертому розд1л! з метою п!дтвердження теореуичних результата досл1дження створен1 алгоритм1чн1 та програмя1 эасоби малинного моделювання МПФ1 на ЕОМ, розглянут1 конструктив^ аспект» реая1зацП СМОЗ, перспективн!сть викорис-тання для цього оптоелектронно! елементно1 бази.

В процес! машинного моделювання вир1шувались так! ва-

дач!: форыування вх1дних. зображень, геометричне перетворення вобраленъ (поворот, воображения), поетапне моделювання МПФ1; вианачення координат центру ваги аображення, централь-них, центрально-норыованих 1 семи 1нвар1антних моыент1в.

Результата машинного моделювання п!дтверджують отриман1 теоретичн1 результати 1 доводять необх1дн1сть використання запропонованих СШЗ для орган1зацП паралелъного процесу' обчислювання в метою п1двщення шввдкодП. цо немодливо ЭД1ЙСНИТИ програмним способом.

Розглянут! конструктивн1 аспекти реал1зац11 СУОЗ за методом 1терац1йних багатоступ1невих накопичувань дозволили оформулюзати його основн1 параыетри та техн1чн1 виыоги.

Досд1дженЕЯ оптоелектронно! елеыонтно! баги дало ыож-лив1сть огрунтувати перспективы1сть розробки оптселевтронних обчислюваяьних ксмпдекс1в, як1 дозволяють вести обробку великих масив!в цифрово! двуы1рно! 1нформац1! паралельними методами з продукт цвн1стн таких а® порядк1в. ца 1 а оптичних обчислювальних машинах, при цьому перетворення даних в каналах обробки передбачае використання електронних еасоб1з.

0СН0ВН1 РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ ТА БИСНОВКИ

1. На основ1 1нтегрального опису зображень за допомогою моментних ознак показано перспективн1сть фориуванкя базового складу операц1й спецпроцесора (спецобчнслювача) для . ре-ал1зац11 нових ефективних ыетод1в та обчислювальних васоб1в розп!знавання з парадельною обробксю зображень в реальному масштаб1 часу.

2. 3 урахуванням характеру та темпу вводу зображень за

методом 1терац1йних багатоступ1невих накопичувань розроблено та досл!ддено математичну модель, алгорихми функцЮнування 1 структура орган1зац11 спецобчислювач1в момеитних ознак 80б-рахення (СМОЗ), то дозволяв внзначати момента1 оэнаки молод-

ших та старших порядк1в одночасно, моменти старших порядк1в

* '

через молоди1.

3. На основ1 розроблеяого метода пофрагментного 1нтег-руъання (ШЙ1) досл1джено новий теоретичяий п1дх1д для пара-дельного вканачення набору моментних ознак в темп! вводу вображень. Показано, шр эалропоноьаний метод може бути роэ-ширёний на ц1лий клас задач, як! описуються функц1ями двох перем1нвих, для кожно! з яких формуеться своя сукупн1сть < б1нарних масок. •

'4. Пор1вняльний анал1э та досл!дження впливу на основн! показники сб'ему вх1дно1 1нформац11 з урахуванням р1зних порядка момеит1в для вапропоновачих СШЗ за МПФ1 показали, що при зб!льшенн1 розм1рност1 вх1дного вображення у випадку па-ралельного його вбедення ефективнАсть зростае Ю2 раз) та найб1льш оптимальним е повн1стю паралельний вариант, побудо-ваний на основ! засоб1в оптоелектрон11си.

5. Розроблен1 ' та досл1джен1 алгоритми 1 схеми функцЮнування ефективних вариант1в ШОЗ за №1 на елект-ронн1й та оптоелектронн1й елементн1й баз1 дозволяють ор-ган1зувати паралельний ' процес визначенкя моментних ознак з часом обробки не ,б1льше часу кадру.

6. Пор1вняльний анал1э розроблених СШЗ показав, що при посл1довному ввод1 аображень в1длаеться перевага формуванню ознак за методом 1терац1йних багатоступ1нних накопичувань, перспективним е ствирекня оптоелектронних щфрових проце-

coplB обробки аображень, як1 передбачають картинний (пара-дельний) ввод двум!рно! 1нформац11 а використанняи методу пофрагментного 1нтегрування.

7. Експериментальн1 досл1дження, эд!йснен1 на р!вн1 машинного ыоделювання та конструктивно-прикладних аспект1в ре-ал1аад1! СМОЗ, п1дтверджують ochöbhi теоретичн1 рэзультати, отриман1 в робот!, 1 доводить необх!дн!сть иввдко;д1ючих па-ралельних СШВ, особливо а аларатною реал1зац1ею на оптое-лектронн!й елементн1й баз!.

Основн! реаудьтати досл!джень по тем1 дисертацП наведен! в таких яаукових'працях:

1. Кожемяко В.П., Красиленко В.Г., Лкзинская Л;Б. Спецвычислитель ыоыентных призывов изображения а управляющих системах // УСиМ. - 1994. - № 4-5. - С. 79 - 83.

- 2. A.c. 1702399 СССР, МКИ G 06 К 9/00. Устройство для определения ыоментных признаков изображения / Красиленко В.Г.. Лищшская Л.Б. // БИ. - 1991. - № 48. 4

3. A.c. 1689976 СССР, МКИ G 06 К 9/00. Устройство определения признаков изображения / Красиленко В.Г., Лищинская Л.Б., Кузьмин А.И. // БИ. - 1991. - № 41.

4. A.c. 1746390 СССР. МКИ G 06 К 9/00. Устройство для определения признаков изображения / Красиленко В.Г., Лицшю-кая Л.Б. // БИ. - 1992. - № 25.

5. A.c. 1448391 СССР, УЖИ Н 03 К 3/42. Счетный триггер / Филинюк Н. А., Стратиенко B.C., Красиленко В.Г., Короновс-кий А.И., Лищинская Л.Б. // БИ. - 1388. - № 48.

6. A.c. 1646000 СССР. МКИ G И С 19/00. Оптозлектронный регистр сдвига / Красиленко В.Г.. Михальниченко Н.Н*. КнаЗ О.Д., Фролов В.Я.. Лищинская Л.Б. // БИ. - 1991. - № 16.

7. Кохемяко R,I],, Краоиленко В.Г., Лижинская Л.Б. Сравнительный анализ устройств определения геометрических мо-ментных признаков игюбракения на основе метола пофрагментно-го интегрирования // Винница, 1988. - 43 с. - Деп. в УкрНИ-ИНТИ 02.0J.89, № 47 - Ук 89.

8. Красиленко В.Г., Лщинская Л.В., Сг,еде Швец В.Н. Возможности создания оптозлектронных БИС для реализации вычислительной системы распойнавания изображений на основе мо-ментных признаков. - Винница, 1991. - If с. - Деп. в УкрНИ-ИНТИ, 20.08.91. - № 122? - Ук91.

9. Разработка теории и принципов построения универсальных устройств логической обработки изображений: Отчет о НИР (заключительный) / Винницкий политехнический ин-т. - гос. per. 01890031153, инв-N 02900006127. - Винница, 1989.- 195с.

10. Разработка теории и принципов создания параллельных оптозлектронных процессоров, их архитектур и.элементной ба-8U: Отчет о НИР (промежуточный) / ВПИ. -.гос. per. № 0193U027463, инв. № 0293ШПЮ65. - Винница, 1992. - С. 12-28.

11. Разработка теории и принципов создания параллельных оптозлектронных процессоров, их архитектур и элементной ба-вы: Отчет о НИР (заключительный)' / ВЛИ. - гос. per.

. №0193U027483, инв. N°0394U002103. - Винница, 1994. - 2503.

12. Кпасйлекко В.Г., Дубчак 8.Н., Лищинская Л.Б. Сравнительные методы вычисления моментных признаков изображения // Оптические сканирующие устройства и-измерительные приборы на их основе: Тез. докл. к 4-му Всесоюзному совещанию. -

■ Барнаул, 1988. - Ч. 1. - С. 269-170.

13. Красиленко Р Г., Лишинокая Л.Б. Совмещенное с вво-

дом определение совокупности мсментных признаков изображения методом итерационных многоступенчатых накоплений // Коорди-натно-чувствительные фотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе: Тез. докл. V Всесоюзного совещания. -Барнаул. 1989. - Ч. 2. - С. 19 - 20.

14. Красиленко В.Г.. лищинскйя л.Б. Методы и средства определения признаков при обработке изображений // Развитие и совершенствование телевизионной техники-. Тез. докл. Межотраслевой науч.-техн. конф. - Львов, 1990. - С. 62 - 64.

15. Красиленко В.Г., Кармалита М.В., Лищинская Л.Б. Сравнительный аналйз эффективности устройств определения геометрических моментных признаков изображения // Высокоскоростная фотография, фотоника и метрология быстропротекаювдх процессов: Тез. докл. Всесоюзной науч.-техн. конф. - М., 1931. - С. 93.

16. Л1шдаська л.Б. Ефективкий зас1б розп1анавання зоб-ражень // Обробка сигная1в 1 зображень та ро8п1знавання об-раз1в: Прац! Всеукра^нськоЧ м!жнародно! конф. - Ки1в, 1992. -С. 69 - 70.

Автор вважае ceoIu обов'явком висловити подяку к.т.н. Красиленко В.Г., к.т.н. Мартииок Т.Б., як1 поряд s науковим кер!вником надавали допомогу у вир1шенн! поставлених задач. Llstchinskaya L.B. Methods and computations means of moment features formation for Image recognition.

Thesis for obtaining Candidate of technical sciences degree on speciality 05.13.08 - Computer, Computation systems and Networks, Elements and Computation technique devices and Control systems, Vinnitsa State Technical University, Vinnitsa,1995.

- 22 -

Defended are 16 scientific publications, which contain theoretical and experimental researches concerning methods, algorithms and computation structures for Image recognition based on moment features. It is established that mathematical models and computation means elaborated on the basis of the proposed research methods make possible determination of image moment features not only of lower but also of higher orders Iti the real-time in parallel. . The suggested specialised calculator of image moment features has been introduced ip industry.

Лищинская Л.6, Методы и вычислительные средства формирования моментных признаков при распознавании изображений*

Диссертация на соискание ученой степени кандидита технических наук по специальности 05,13.08 - вычислительные машины, системы и сети, элементы и устройства вычислительной техники и систем управления. Винницкий госуд.. техн. ун-т, Винница, 199Б.

Защищается 16 научных работ, которые содержат теоретические и экспериментальные исследования методов, алгоритмов и вычислительных структур для распознавания изображений по моментным признакам. Установлено, что разработанные математические модели и вычислительные средства на основе предложенных методов, позволяют параллельно определять моментные признаки изображений не только низших, но и высших порядков в реальном масштабе времени. Осуществлено промышленное внедрение предложенного спецвычислителя моментных признаков изображения.

Ключов1 слова: зображення, розп1энавання, ыоментн1 оэ-наки, спецобчислювач.

Шгшсано до друку • :

Друк офсетний. riantр офсетний. Tip. г прии., Зак» to СКТБ "Модуль", Хыелыгацька дорога , 95