Пристрій для класифікації образів

Пристрій для класифікації образів, який містить блок зважування, обчислювальний блок, вузол аналізу, першу групу m елементів І, де m - кількість класів класифікації образів, перша група входів блока зважування з'єднана з n входами nвимірного образу у ви гляді вхідного векторного масиву даних, друга група mхn входів з'єднана з ваговою матрицею коефіцієнтів, а mхn виходи з'єднані з відповідними входами комірок обчислювального блока, виходи ознаки нуля всіх комірок кожного i-го рядка якого з'єднані з входами i-го елемента І першої групи m елементів І, вихід якого є виходом ознаки нуля i-го масиву зважених елементів вхідного векторного масиву даних і з'єднаний з входом заборони комірок і-го рядка обчислювального блока, який відрізняється тим, що в нього введено мультиплексор і групу вузлів оброблення, кожний з яких складається з мультиплексора, суматора, регістра, комутатора, елемента АБО-НІ і елемента АБО, причому вузол аналізу містить першу, другу і третю гр упи m елементів І, груп у m RS-тригерів і елемент І-HI, вихід і-го елемента І першої групи m елементів І вузла аналізу з'єднаний з відповідним входом елемента І-HI і з першим входом i-го елемента І другої гр упи m елементів І вузла аналізу, другий вхід якого підключений до виходу i-го RS-тригера гр упи m RSтригерів вузла аналізу, виходи яких є групою m виходів класифікації пристрою, а вихід i-го елемента І другої гр упи m елементів І з'єднаний з першим входом i-го елемента І третьої групи m еле U 2 (19) 1 3 38507 них дискримінаторів кожного наступного шару з'єднані з вхідними клемами пристрою, а інші - з виходами лінійних дискримінаторів попереднього шару. Недоліком даного пристрою є вузька область застосування через те, що він реалізує дискримінантні функції будь-якого порядку і може бути використаний тільки для класифікації образів. Відомий пристрій для розпізнавання образів [а. с. СРСР №369592, кл. G06К9/00, 1973р., Бюл. №10], який містить блок порогових елементів і послідовно з'єднані блок зважування, суматор і обчислювальний блок, а також блок поліноміальних перетворювачів, одні з входів якого підключені до виходів блока порогових елементів, а виходи до входів блока зважування, блок упорядкування навчаючих сигналів, входи якого підключені до виходів блока порогових елементів, а виходи - до други х входів блока поліноміальних перетворювачів, та блок формування цілочисельних ваг, входи якого з'єднані з виходом суматора і відповідними виходами блока упорядкування навчаючих сигналів, а ви ходи - з керуючими входами блока зважування. Недоліком цього пристрою є обмежена область застосування через неможливість класифікації образів у вигляді векторних масивів зважених даних з паралельним урахуванням величини порогу класифікації в процесі порівняння елементів векторних масивів. Найбільш близьким за технічною суттю є пристрій для класифікації образів [патент України №24622, кл. G06K9/00, 2007р., Бюл. №10], який містить блок зважування та обчислювальний блок, груп у m вузлів рангу, де m - кількість класів класифікації образів, групу m елементів І в подальшому першу гр упу елементів І та вузол аналізу, який містить лічильник і елемент АБО, перша група входів блока зважування з'єднана з n входами nвимірного образу у ви гляді вхідного векторного масиву даних, др уга гр упа mЧn входів з'єднана з ваговою матрицею коефіцієнтів, а mЧn виходи з'єднані з відповідними входами комірок обчислювального блока, виходи ознаки нуля всіх комірок кожного i-го рядка якого з'єднані з входами і-го елемента І першої групи m елементів І, вихід якого є виходом ознаки нуля і-го масиву зважених елементів вхідного векторного масиву даних і з'єднаний з входом і-го вузла рангу гр упи m вузлів рангу та з входом заборони комірок i-го рядка обчислювального блока, група m виходів ознаки групи m вузлів рангу підключена до першої групи входів вузла аналізу, входи елемента АБО вузла аналізу з'єднані з першою групою входів вузла аналізу, а вихід підключений до входу зворотної лічби лічильника вузла аналізу, інформаційні входи якого з'єднані з другою гр упою входів вузла аналізу, яка є групою k установних входів пристрою, де k=log2m, вхід скиду лічильника вузла аналізу з'єднаний з входом початкового стану пристрою, а його вихід ознаки нуля є виходом вузла аналізу, який є виходом сигналу «Кінець» пристрою, крім того, вихід елемента АБО є виходом дозволу вузла аналізу, який з'єднаний з відповідним входом групи m вузлів рангу, установний вхід яких з'єдна 4 ний з входом початкового вектора рангів пристрою, вхід початкового стану з'єднаний з входом початкового стану пристрою, а їх k-розрядний вихід є ви ходом відповідного рангу. Недоліком даного пристрою є обмежена область застосування через відсутність врахування величини порогу в процесі класифікації образів у вигляді векторних масивів даних. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою для класифікації образів, в якому за рахунок введення нових вузлів та нових зв'язків досягається можливість розширення області його застосування за рахунок виконання класифікації образів у вигляді векторних масивів даних з паралельним урахуванням величини порогу класифікації для кожного з класів, що може бути використано в подальшому для кластеризації образів. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрій для класифікації образів, який містить блок зважування, обчислювальний блок, вузол аналізу, першу гр упу m елементів І, де m - кількість класів класифікації образів, перша група входів блока зважування з'єднана з n входами nвимірного образу у ви гляді вхідного векторного масиву даних, друга група m´n входів з'єднана з ваговою матрицею коефіцієнтів, а m´n виходи з'єднані з відповідними входами комірок обчислювального блока, виходи ознаки нуля всіх комірок кожного і-го рядка якого з'єднані з входами і-го елемента І першої групи m елементів І, вихід якого є виходом ознаки нуля i-го масиву зважених елементів вхідного векторного масиву даних і з'єднаний з входом заборони комірок i-го рядка обчислювального блока, введено мультиплексор і групу вузлів оброблення, кожний з яких складається з мультиплексора, суматора, регістра, комутатора, елемента АБО-НІ і елемента АБО, причому вузол аналізу містить першу, др угу і третю гр упи m елементів І, гр упу m RS-тригерів і елемент І-HI, ви хід iго елемента І першої групи m елементів І вузла аналізу з'єднаний з відповідним входом елемента І-НІ і з першим входом i-го елемента І другої групи m елементів І вузла аналізу, другий вхід якого підключений до виходу i-го RS-тригера гр упи m RSтригерів вузла аналізу, виходи яких є групою m виходів класифікації пристрою, а вихід і-го елемента І другої гр упи m елементів І з'єднаний з першим входом і-го елемента І третьої групи m елементів І вузла аналізу, другий вхід яких з'єднаний з виходом елемента І-НІ, а вихід і-го елемента І третьої групи m елементів І з'єднаний з R-входом i-го RS-тригера групи m RS-тригерів вузла аналізу, група n k-розрядних виходів, де k - розрядність даних, обчислювального блока підключена до групи інформаційних входів мультиплексора, адресний вхід якого з'єднаний з p-розрядним входом керування пристрою (p=log2n), інверсний вхід керування комутатора i-ого вузла оброблення з'єднаний з входом заборони і-го рядка обчислювального блока, а його інформаційний вхід з'єднаний з інверсним k-розрядним виходом мультиплексора, перший інформаційний вхід суматора і-го вузла оброблення з'єднаний з k-розрядним виходом регістра і-ого вузла оброблення, його другий інфор 5 38507 маційний вхід з'єднаний з k-розрядним виходом комутатора i-ого вузла оброблення, його вхід переносу з'єднаний з шиною живлення пристрою, а вихід переносу з'єднаний з другим входом елемента АБО і-ого вузла оброблення, перший вхід якого з'єднаний з виходом елемента АБО-НІ i-ого вузла оброблення, k-розрядний вхід якого з'єднаний з виходом регістра і-го вузла оброблення, інформаційний вихід суматора з'єднаний з другим інформаційним k-розрядним входом мультиплексора iого вузла оброблення, адресний вхід якого підключений до входу керування пристрою, перший інформаційний k-розрядний вхід з'єднаний з інформаційним входом i-го вузла оброблення, а інформаційний вихід з'єднаний з k-розрядним входом регістра i-ого вузла оброблення, вхід скиду якого з'єднаний з настановним входом пристрою, який з'єднаний також з S-входами групи m RS-тригерів вузла аналізу, вихід елемента АБО є виходом і-го вузла оброблення, який є виходом i-го підсумкового сигналу пристрою, а вихід елемента І-HI вузла аналізу є ви ходом сигналу «Кінець» пристрою. На кресленні зображено функціональну схему пристрою для класифікації образів у вигляді векторних масивів даних. Пристрій для класифікації образів у вигляді векторних масивів даних містить помножувач 1 з ( ) входами 2j j = 1,n для елементів n-вимірного образу у вигляді вхідного векторного масиву даних Z ( ) і входами 3ij i = 1, m для коефіцієнтів wij, які утворюють вагову матрицю W розмірністю m´n. Виходи 4ij помножувача 1 з'єднані з входами 5ij відповідних комірок обчислювального блока 6, виходи ознаки нуля всіх комірок кожного і-го рядка якого з'єднані з входами і-го елемента І 7i групи елементів І 71,...,7 m вузла 8 аналізу. Вихід елемента І 7i є виходом ознаки нуля і-го масиву зважених елеме ( ) нтів i = 1, m ї з'єднаний з входом 9і заборони комірок і-го рядка обчислювального блока 6, а також з відповідним входом елемента I-HI 10 і першим входом елемента І 11i групи елементів І 111, ..., 11m вузла 8 аналізу. Вихід елемента І 11i з'єднаний з першим входом елемента І 12i, другий вхід всіх елементів групи I 121, ..., 12m з'єднаний з виходом елемента I-HI 10 вузла 8 аналізу, а ви хід i-го елемента І 12i групи елементів І 121, ..., 12m з'єднаний з R-входом відповідного RS-тригера 13i групи RSтригерів 131, ..., 13 m вузла 8 аналізу, прямий вихід якого є виходом 14і класифікації пристрою. Група k-розрядних виходів 151, ..., 15 n (k - розрядність даних) обчислюваного блока 6 підключена до групи входів мультиплексора 16. Кожний вузол 17і оброблення групи вузлів 171...17m оброблення складається з суматора 18, регістра 19, мультиплексора 20, елементів АБО-НІ 21, АБО 22 та елементів І 23. У вузлі 17i оброблення перший інформаційний вхід суматора 18 з'єднаний з kрозрядним виходом регістра 19, другий інформаційний вхід з'єднаний з виходом комутатора 23, інверсний вхід керування якого з'єднаний з входом 9i заборони комірок і-го рядка обчислювального блока 6, а інформаційний вхід з'єднаний з інверсним k-розрядним виходом 24 мультиплексора 16, 6 адресний вхід якого з'єднаний з р-розрядним входом 25 керування пристрою (p=log2n). Вхід переносу суматора 18 вузла 17i оброблення з'єднаний з шиною 26 живлення пристрою, його інформаційний вихід з'єднаний з другим k-розрядним інформаційним входом мультиплексора 20, а його вихід переносу з'єднаний з другим входом елемента АБО 22, перший вхід якого з'єднаний з виходом елемента АБО-HI 21. Адресний вхід м ультиплексора 20 вузла 17i оброблення з'єднаний з входом 27 керування пристрою а його перший k-розрядний інформаційний вхід підключений до входу 28i порогу пристрою. Вихід мультиплексора 20 вузла 17i оброблення з'єднаний з k-розрядним входом регістра 19, вхід скиду якого з'єднаний з настановним входом 29 пристрою, який з'єднаний також з S-входами групи RS-тригерів 131, ..., 13m вузла 8 аналізу. Вихід регістра 19 вузла 17i оброблення з'єднаний з kрозрядним входом елемента АБО-НІ 21, вихід елемента АБО 22 є ви ходом 30і вузла 17i оброблення, який виходом i-го підсумкового сигналу пристрою, а вихід елемента І-HI 10 вузла 8 аналізу є ви ходом 31 сигналу «Кінець» пристрою. Класифікація образів у вигляді векторних масивів даних здійснюється таким чином. Спочатку встановлюють у н ульовий стан регістр 19 всіх вузлів 171, ..., 17m оброблення і в одиничний стан групу RS-тригерів 131, ..., 13 m вузла 8 аналізу по сигналу на настановному вході 29 пристрою. При ( ) поданні на входи 2j j = 1,n помножувача 1 вхідного образу як векторного масиву вигляду Z=(z1, ..., zj, ..., zn), (1) ( ) а на його входи 3ij i = 1, m вагової матриці W, рядки елементів (коефіцієнтів) якої визначають певний клас образів, вигляду æ w1,1 ... w1,n ö ç ÷ . . ÷ ç . ç . . . ÷ ç ÷ . . ÷ ç . W = ç w i,1 ... wi, n ÷ (2) ç . . . ÷ ç ÷ ç . . . ÷ ç ÷ . . ÷ ç . çw ÷ è m,1 ... wm,n ø , 0 він виконує множення вигляду a ij = w ij × z j . В результаті на його виходах 4ij формують векторні масиви зважених елементів вигляду: ( A 0 = a i01,..., a i0j ,..., a 0n i , , i, ), (3) які записують у відповідні комірки обчислювального блока 6 по його входах 5 ij. Одночасно у регістр 19 кожного вузла 17, оброблення запису ( ) ють величину порогу q 0 класифікації i = 1, m , яку i подають у k-розрядному двійковому коді по інформаційних входах 28i вузла 17i оброблення при нульовому сигналі на вході 27 керування пристрою. 7 38507 Сукупність векторних масивів A 0 в обчислюi вальному блоці 6 подають у вигляді двовимірної матриці A 0 розміром m´n: i 8 Одночасно з цим у кожному вузлі 17i оброблення виконують послідовне віднімання мінелементів вектор-рядка Міnt-1 вигляду (6) від порогу q 0 i класифікації з формуванням поточного порогу Dti класифікації вигляду Dti = Dti - 1 n å min t -1 j j =1 (4) , = 1, N , i = 1,m (10) де D0 = q 0 . i i Після виконання таких дій у кожному стовпці , де A 0 - і-й рядок матриці А0. i Ітераційний процес оброблення матриці А0 в обчислювальному блоці 6 має такий вигляд. Спочатку у кожному стовпці матриці Аt-1 ( t = 1 N , де N , кількість циклів оброблення) виконують визначення мінімального елемента, в подальшому поіменованого як мінелемент, вигляду mintj - 1 = minait,- 1 j = 1 N (5) , j , i В результаті формують вектор-рядок з n мінелементів вигляду: ( t Min t -1 = min1-1, ..., mintj -1, ..., mint -1 n ). (6) Потім виконують паралельне віднімання кож ( ) t- 1 ного мінелемента min j j = 1,n виду (5) від кожного і-го елемента відповідного j-стовпця матриці Аt-1 і формують невпорядковану матрицю A t , яка має вигляд: æ a t -1 - mint -1 ... a t -1 - mint -1 ... a t - 1 - mint - 1 ö n ÷ ç 1,1 1 1, j j 1, n ç ÷ . . . ç ÷ . . . ç ÷ ç ÷ . . . ç t -1 t t -1 t -1 t -1 t-1 t-1 ÷ A = ç a i,1 - min1 ... a i, j - minj ... a i,n - minn ÷ ç ÷ . . . ç ÷ ç ÷ . . . ç ÷ . . . ç ÷ t ç a t -1 - mint -1 ... a t -1 - mint -1 ... a t -1 - minn- 1 ÷ m,n 1 m, j j è m,1 ø (7) ait j = a it,- 1 - min t -1 , j j . t A1 = ... = A it = ... = A t = 0 , t = 1 N (11) , m і умову нульового або від'ємного значення по точних порогів Dti класифікації Dti £ 0 (12) . При виконанні умови (12) процес оброблення продовжують, але якщо умова (11) виконується, то оброблення закінчують. У протилежному випадку виконують такі дії. t Для всіх рядків матриці A (8) паралельно виконують транспозицію елементів з просуванням праворуч усі х нульових елементів і формують впорядковану матрицю Аt, яка має вигляд: t t æ a1,1 ... at , j ... a1,n ö 1 ç ÷ ç . . . ÷ ç ÷ . . ÷ ç . ç . . . ÷ ç t ÷ t t A = ç ai,1 ... ai, j ... ait, n ÷ ç . . . ÷ ç ÷ . . ÷ ç . ç . . . ÷ ç t ÷ t ç am,1 ... at , j ... am, n ÷ m è ø (13) . Для отриманої матриці Аt (13) повторюють цикли оброблення, які складаються з вищезазначеної послідовності дій, починаючи з визначення мінелемента (5) у кожному стовпці матриці Аt. або t t ö æ at ç 1,1 ... a1, j ... a1,n ÷ ç . . . ÷ ç ÷ . . ÷ ç . ç . . . ÷ ç t ÷ t t A = ç ai,1 ... ai, j ... ait n ÷ , ç . . . ÷ ç ÷ ç . . . ÷ ç ÷ . . ÷ ç . t t t ç am,1 ... am, j ... am, n ÷ è ø, де отриманої матриці A t (8) є хоча б один нульовий елемент, а відповідно, в кожному рядку може бути один, декілька, всі або не бути взагалі нульових елементів. Перевіряють дві умови: умову наявності m нульових рядків, тобто (8) У деякому циклі t у двовимірній матриці A t (8) з'являється деякий k-й рядок з усіма нульовими елементами. Цей рядок вказує на k-й масив чисел ( ) A 0 (4) k = 1, m , який є мінімальним за сумою своk їх елементів серед початкових масивів 0 0 A1 , A 0 , ..., A m , тобто: 2 (9) 9 æ at ç 1,1 ç . ç ç . ç . ç t ç ak,1 ç . ç t A =ç . ç ç . ç at ç i,1 ç . ç . ç ç . çat ç m,1 è t ... a1, j ... t ak, j ... ait j , t ... am, j льний масив A0 k 38507 t a1,n ö ÷ ÷ ÷ ÷ ÷ t ÷ ... ak,n ÷ ÷ ÷ ÷ ÷ ÷ t ÷ ... ai, n ÷ ÷ ÷ ÷ ÷ t ... am, n ÷ ÷ ø - мініма ... (14) , t де ak , j = 0 , j = 1 N . , При цьому враховують виконання умови (12). Якщо умова (12) не виконується, то у подальшій класифікації цей масив A0 k участі не приймає як такий, що менший за поріг q 0 класифікації, і відk повідний підсумковий сигнал Yk дорівнює нулю. У протилежному випадку відповідний підсумковий сигнал Yk дорівнює одиниці, а масив A 0 більший k за поріг q 0 класифікації. k Нульовий k-й рядок в подальшому обробленні участі не приймає і значення його елементів не беруть до уваги при визначенні мінелементів кожного стовпця матриці, тобто: t t ö æ at ç 1,1 ... a1, j ... a1,n ÷ ç . ÷ ç ÷ . ç ÷ ç . ÷ ç ÷ - ... ... - ÷ ç . ç ÷ ç . ÷ t A =ç ÷ (15) ç . ÷ t t t ÷ ça ... ai, j ... ai, n ç i,1 ÷ ç . ÷ ç . ÷ ç ÷ ç . ÷ ça t t t ç m,1 ... am, j ... am, n ÷ ÷ è ø - k-й рядок. A^ •: Кожний наступний нульовий рядок, який з'явt иться у двовимірній матриці A (8), вказує на масив чисел, який є мінімальним за сумою своїх елементів серед тих масивів (відповідних рядків), які ще приймають участь в обробленні, якщо виконується умова (11). Такий нульовий рядок також виключають і оброблення продовжують над тими рядками, які ще мають ненульові елементи. t Оброблення двовимірної матриці A (8) триває до тих пір, поки не виконається умова (11) на 10 явності m нульових рядків. Результатом оброблення є останній рядок, який має нульові елементи за умови, що решта рядків були виключені з оброблення як нульові, тобто матриця у цьому циклі (t=N) має вигляд æ - ... - ... - ö ç . ÷ ç ÷ ç . ÷ ç . ÷ ç ÷ ç - ... - ... - ÷ ç . ÷ ç . ÷ N A =ç (16) ÷ ç . ÷ ç aN ... a N ... a N ÷ l, j l, n ÷ ç l,1 ç . ÷ ç ÷ . ç ÷ ç . ÷ ç - ... - ... - ÷ è ø - l-й рядок, де alN = 0 , j = 1 n . , ,j Цей рядок матриці AN за умови (12) вказує на ( ) деякий l-й масив чисел A 0 lÎ1 m , який є макси, l мальним за сумою своїх елементів серед початко0 0 вих масивів чисел A1 , A 0 , ..., A m і більший за поріг 2 q 0 класифікації. Величина N дорівнює кількості l циклів оброблення, виконаних в процесі пошуку максимального масиву чисел серед масивів 0 0 A1 , A 0 , ..., A m . 2 Всі дії, що виконують послідовно у кожному циклі, реалізує обчислювальний блок 6. Для прискорення процесу формування поточного порогу Dti класифікації вигляду (10) у вузлі 17 i оброблення не формують суму елементів вектор-рядка Міnt-1, а виконують послідовне віднімання вигляду (( ) ) ) Dti = ... Dti -1 - mint - 1 - mint - 1 - .. - mint - 1 17() n 1 2 на суматорі 18, який працює в режимі віднімача. На перший k-розрядний інформаційний вхід суматора 18 вузла 17і оброблення подають поточний поріг Dti- 1 класифікації, який зберігають у регістрі 19, а на його другий k-розрядний інформаційний вхід подають через комутатор 23 t- 1 проінвертоване значення мінелемента min j з інверсного виходу 24 мультиплексора 16, який комутує на цей ви хід всі елементи вектор-рядка t t Міnt-1 послідовно, починаючи з min1- 1 до minn- 1 , у відповідності з двійковим р-розрядним кодом (p=log2n) на своєму адресному вході, який подають з входу 25 керування пристрою. Результат віднімання з інформаційного виходу суматора 18 через мультиплексор 20 подають на k-розрядний інформаційний вхід регістра 19, при цьому на вході 27 керування пристрою присутній одиничний сигнал. При появі одиничного сигналу на k-му вході 9 k заборони комірок k-го рядка обчислювального блока 6 комутатор 23 k-то вузла 17k оброблення не пропускає з інверсного виходу 24 мультиплексора 16 11 38507 інформацію на відповідний інформаційний вхід суматора 18. Отже, в цьому вузлі 17k оброблення припиняється формування поточного порогу Dtk оброблення. При виконанні умови (12) одиничний сигнал з'являється на виході 30i i-ого підсумкового сигналу Yi пристрою, оскільки в цьому випадку присутній одиничний сигнал або на виході переносу (позики для операції віднімання) суматора 18, або на виході елемента АБО-НІ 21 вузла 17i оброблення, що приведе до формування одиничного сигналу на виході елемента АБО 22 вузла 17i оброблення. Отже, одиничний сигнал переносу суматора 18 свідчить про від'ємність поточного порогу Dti класифікації, а про його нульове значення свідчить одиничний сигнал на виході елемента АБО-НІ 21. Виконання умови (11) фіксують наявністю нульового сигналу на виході 31 сигналу «Кінець» пристрою. Одиничний сигнал ознаки нуля на виході і-го елемента І 7i у групі елементів І 71, ..., 7m вузла 8 аналізу, поданий на вхід 9i заборони комірок і-го рядка обчислювального блока 6, ініціює виключення вмісту цих комірок з подальшого оброблення. Одночасно всі сигнали ознаки нуля з виходів гр упи елементів І 71, ..., 7m подають на входи елемента І-НІ 10 вузла 8 аналізу і формують одиничний сигнал на його виході у разі наявності нульового сигналу ознаки нуля хоча б на одному виході гр упи елементів І 71, ..., 7 m, тобто при наявності відповідного ненульового рядка обчислювального блока 6. Отже, при наявності одиничних сигналів з виходу елемента І-HI 10 і прямого виходу RS-тригера 13i, одиничний сигнал ознаки нуля на виході відповідного елемента І 7i викличе обнуління RS-тригера 13i, оскільки одиничний сигнал з виходу елемента I 11i через елемент I 12i подають на його R-вхід. Такий процес скиду відповідних ( ) RS-тригерів 13i i = 1, m виконується поступово для всіх RS-тригерів 13i, крім останнього l-го, оскільки в цей час на виході елемента І-HI 10 з'явиться нульовий сигнал, який заборонить проходження одиничного сигналу з ви ходу елемента I 11l через елемент І 12l на R-вхід RS-тригера 13l. Таким чином, для останнього l-го рядка матN риці A (16) відповідний RS-тригер 13l залишиться в одиничному стані, в результаті на виході 14l 12 класифікації пристрою буде присутній одиничний сигнал, який вказує на максимальний за сумою його елементів вхідний векторний масив з урахуванням порогу q 0 класифікації. При цьому, якщо l на виході 30l l-го підсумкового сигналу пристрою присутній одиничний сигнал, то сума зважених елементів цього масиву більша, ніж поріг q 0 клаl сифікації. При нульовому сигналі на виході 30l l-го підсумкового сигналу пристрою вона менше за поріг q 0 класифікації. Нульовий сигнал на виході l 31 сигналу «Кінець» пристрою свідчить про закінчення процесу оброблення. Розглянемо приклад реалізації класифікації nвимірного образу у вигляді векторних масивів чисел, які зафіксовані в обчислювальному блоці 6. ( ) Нехай маємо чотири i = 1,4 масиви чисел A 0 за i кількістю класів класифікації, кожний з яких містить ( ) 0 по чотири j = 1,4 числа a i, j за кількістю елементів у вхідному векторному масиві даних, тобто 0 A1 =(25 16 12 8), A 0 =(14 9 6 20), 2 A 0 =(l0 22 31 5), 3 A 0 =(13 7 21 29), 4 які складають початкову двовимірну матрицю вигляду æ 25 16 12 8 ö ç ÷ ç 14 9 6 20÷ 0 (18) A =ç 10 22 31 5 ÷ ç ÷ ç 13 7 21 29÷ è ø ( ) Масив порогів q 0 = q0 , q 0 , q 0 , q0 класифікації 1 2 3 4 складає початковий вектор порогів вигляду θ0=(65,40,70,55). Цикли оброблення матриці А0 (18) з урахуванням масиву порогів θ 0=(65,40,70,55) представлено у вигляді табл.1. 13 38507 14 Таблиця 1 Цикл/ операція 1 1/1 1/2 Дія Результат (числова матриця) і коментар 2 3 Формуваня рядка мінелементів (пошук мініMin0=(10 7 6 5) мального елемента стовпця). Формування невпорядæ 25 - 10 16 - 7 12 - 6 8 - 5 ö æ15 9 6 3 ö ç ÷ ç ÷ кованої матриці (відніç 14 - 10 9 - 7 6 - 6 20 - 5 ÷ ç 4 2 0 15 ÷ A1 = ç =ç мання мінелементів у ÷ ÷ ç 10 - 10 22 - 7 31- 6 5 - 5 ÷ ç 0 15 25 0 ÷ кожному стовпці матриç 13 - 10 7 - 7 21- 6 29 - 5 ÷ ç 3 0 15 24 ÷ ці). Формування поточè ø è ø них порогів оброблення. D1 1 =((((65-10)-7)-6)-5)=37 D1 =((((40-10)-7)-6)-5)=12 2 D1 =((((70-10)-7)-6)-5)=42 3 D1 =((((55-10)-7)-6)-5)=27 4 1/3 2/1 Формування впорядкоæ 15 9 ваної матриці (транспоç ç4 2 зиція елементів у рядA1 = ç ках з просуванням ç 15 25 нульових елементів ç 3 15 è праворуч). Формування рядка міні- Min1=(3 2 0 0) елементів. Формування невпорядæ 15 - 3 ç кованої матриці. ç 4 -3 2 Формування поточних A =ç порогів оброблення. ç 15 - 3 ç 3-3 è 3ö ÷ 15 0 ÷ 0 0÷ ÷ 24 0 ÷ ø 6 9-2 6 3ö æ 12 7 6 3ö ÷ ç ÷ 2 - 2 15 0÷ ç 1 0 15 10÷ = 25 - 2 0 0÷ ç 12 23 0 0 ÷ ÷ ç ÷ 15 - 2 24 0÷ ç 0 13 24 0 ÷ ø è ø D2 =((((37-3)-2)-0)-0)=32 1 2/2 D2 =((((12-3)-2)-0)-0)=7 2 D2 =((((42-3)-2)-0)-0)=37 3 D2 =((((27-3)-2)-0)-0)=22 4 Формування впорядкованої матриці. 2/3 3/1 æ 12 7 6 3ö ç ÷ ç 1 15 0 0÷ A2 = ç ÷ ç 12 23 0 0÷ ç 13 24 0 0÷ è ø Формування рядка міні- Min2=(1 7 0 0) елементів. 15 38507 16 Продовження таблиці 1 1 2 Формування невпорядкованої матриці. Формування поточних порогів оброблення. æ12 - 0 7 - 7 ç ç 1- 1 15 - 7 A3 = ç ç 12 - 1 23 - 7 ç 13 - 1 24 - 7 è 3 6 3ö æ 12 0 6 ÷ ç 0 0÷ ç 0 8 0 = 0 0÷ ç 11 16 0 ÷ ç 0 0÷ ç 12 17 0 ø è 3ö ÷ 0÷ 0÷ ÷ 0÷ ø D3 =((((32-1)-7)-0)-0)=24 1 D3 2 =((((7-1)-7)-0)-0)=-1 D3 3 3/2 =((((37-1)-7)-0)-0)=29 D3 =((((22-1)-7)-0)-0)=14 4 Від'ємне значення поточного порогу класифікації ініціює формування одиничного підсумкового сигналу Y2 пристрою. Масив A 0 більший за 2 Формування впорядкованої матриці. 3/3 4/1 поріг q 0 класифікації 2 æ 11 6 3 ç ç8 0 0 A3 = ç ç 11 16 0 ç12 17 0 è Формування рядка міні- Min3=(8 0 0 0) елементів. Формування невпорядæ 11- 8 7 кованої матриці. ç Формування поточних A 4 = ç 8 - 8 0 ç 11- 8 16 порогів оброблення. ç ç 12 - 8 17 è 0ö ÷ 0÷ 0÷ ÷ 0÷ ø 3 0ö æ3 6 3 ÷ ç 0 0÷ ç0 0 0 = 0 0 ÷ ç 3 16 0 ÷ ç 0 0 ÷ ç 4 17 0 ø è 0ö ÷ 0÷ 0÷ ÷ 0÷ мінімальний масив A 0 ø 2 Отримано перший нульовий рядок двовимірної матриці, який вказує на 0 те, що масив чисел A 0 є мінімальним серед масивів A1 , A 0 , A 0 , A 0 і 4 2 2 3 4/2 більший за поріг q 0 класифікації. Цей рядок виключають з подальшого 2 оброблення. D4 =((((24-8)-0)-0)-0)=16 1 D4 =((((-1-8)-0)-0)-0)=-9 2 D4 =((((29-8)-0)-0)-0)=21 3 D4 =((((14-S)-0)-0)-0)=6 4 Формування впорядкованої матриці. 4/3 5/1 æ3 6 3 ç ç- - A4 = ç ç 3 16 0 ç 4 17 0 è Формування рядка міні- Min4=(3 6 0 0) елементів. 0ö ÷ -÷ 0÷ ÷ 0÷ ø 17 38507 18 Продовження таблиці 1 1 2 Формування невпорядкованої матриці. Формування поточних порогів оброблення. 3 æ3 -3 6 - 6 ç ç 5 A =ç 3 - 3 16 - 6 ç ç 4 - 3 17 - 6 è 3 0 ö æ0 0 3 ÷ ç - -÷ ç - - = 0 0 ÷ ç 0 10 0 ÷ ç 0 0 ÷ ç 1 10 0 ø è 0ö ÷ -÷ 0÷ ÷ 0÷ ø D5 =((((16-3)-6)-0)-0)=7 1 5/2 D5 =((((21-3)-6)-0)-0)=12 3 D5 =((((6-3)-6)-0)-0)=-3 4 Від'ємне значення поточного порогу класифікації ініціює формування одиничного підсумкового сигналу Y4 пристрою. Масив A 0 більший за 4 поріг q 0 класифікації 4 Формування впорядкованої матриці з. 5/3 6/1 6/2 æ3 0 ç ç- A5 = ç ç10 0 ç 1 10 è 0 0ö ÷ - -÷ 0 0÷ ÷ 0 0÷ ø Формуваня рядка міне- Min5=(1 0 0 0) лементів. Формування невпорядæ 3-1 0 ç кованої матриці. ç 6 Формування поточних A =ç порогів оброблення. ç 10 - 1 0 ç 1- 1 11 è 0 0ö æ 2 0 ÷ ç - -÷ ç - = 0 0÷ ç 9 0 ÷ ç 0 0÷ ç 0 11 ø è D6 1 =((((7-1)-0)-0)-0)=6 D6 3 0 0ö ÷ - -÷ 0 0÷ ÷ 0 0÷ ø =((((l2-1)-0)-0)-0)=11 D6 =((((-3-1)-0)-0)-0)=-4 4 Формування впорядкованої матриці. 6/3 7/1 æ2 ç ç4 A =ç ç9 ç 11 è 0 0 0ö ÷ - - -÷ 0 0 0÷ ÷ 0 0 0÷ ø Формування рядка мі- Min6=(2 0 0 0) нелементів. Формування невпорядæ 2 -2 0 ç кованої матриці. ç Формування поточних A7 = ç порогів оброблення. 9 -2 0 ç ç11 - 2 0 è 0 0 0ö ÷ - - -÷ 0 0 0÷ ÷ 0 0 0 ÷ наступний мінімум A 0 ø 1 Отримано наступний нульовий рядок двовимірної матриці, який вказує 7/2 0 0ö æ0 ÷ ç - -÷ ç= 0 0÷ ç7 ÷ ç 0 0÷ ç9 ø è 0 0 на те, що масив чисел A1 є мінімальним серед масивів A1 , A 0 , A 0 і 3 4 0 менший за поріг класифікації q1 . Підсумковий сигнал Y1 залишається нульовим. Цей рядок виключають з подальшого оброблення. D7 =(((6-2)-0)-0)-0)-4 1 D7 =((((11-2)-0)-0)-0)=9 3 D7 =((((-4-2)-0)-0)-0)=-6 4 19 38507 20 Продовження таблиці 1 1 2 Формування впорядкованої матриці. 7/3 8/1 3 æç çA7 = ç ç7 ç9 è - - -ö ÷ - - -÷ 0 0 0÷ ÷ 0 0 0÷ ø Формування рядка міні- Min7=(7 0 0 0) елементів. Формування невпорядæ ç кованої матриці. Формування поточного A 8 = ç ç7 - 7 0 порогу оброблення ç ç9 - 7 0 è - - -ö ÷ - - -÷ 0 0 0÷ ÷ 0 0 0÷ наступний мінімум A 0 ø 3 Отримано наступний нульовий рядок двовимірної матриці, який вказує 8/2 - -ö æ÷ ç - -÷ ç= 0 0÷ ç0 ÷ ç 0 0÷ ç2 ø è на те, що масив чисел A 0 є мінімальним серед масивів A 0 , A 0 і 4 3 3 менший за поріг класифікації q 0 . Підсумковий сигнал Y3 залишається 3 нульовим. Цей рядок виключають з подальшого оброблення. D8 =((((9-7)-0)-0)-0)=2 3 D8 =((((-6-7)-0)-0)-0)=-13 4 Формування впорядкованої матриці. 8/3 9/1 9/2 æç çA8 = ç çç2 è - - -ö ÷ - - -÷ - - -÷ ÷ 0 0 0÷ ø Формування рядка мі- Min8=(2 0 0 0) нелементів. Формування невпорядæ- - ç кованої матриці ç- - 9 A =ç ç- - ç0 0 0 è -ö ÷ -÷ -÷ ÷ 0÷ максимум A 0 ø 4 Цей рядок вказує на те, що масив чисел A 0 є максимальним серед 4 0 масивів A1 , A 0 , A 0 , A 0 і більший за поріг класифікації. 4 2 3 D9 =((((-13-2)-0)-0)-0)=-15 4 Отже, максимальним за сумою своїх елементів є масив q0 4 A0 , 4 він також більший за поріг = 55 , тобто вхідний образ належить до четвертого класу образів за даною класифікацією. Кількість циклів оброблення, виконаних в процесі пошуку цього максимуму, дорівнює 9. Таким чином, використання можливості порівняння з відповідним порогом класифікації проміж них результатів оброблення однойменних елементів в усі х масивах зважених даних до послідовного формування масивів з нульовими елементами дозволяє розширити область застосування пристрою для класифікації образів у вигляді векторних масивів даних через паралельне врахування величин порогів класифікації, що може бути використано в подальшому для кластеризації образів. 21 Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 38507 Підписне 22 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601