Пристрій для розпізнавання образів

Пристрій для розпізнавання образів, що містить блок порогових елементів, блок зважування, обчислювальний блок, блок упорядкування навчальних сигналів, входи якого підключені до виходів блока порогових елементів, і блок формування цілочисельних ваг, входи якого з'єднані з відповідними виходами блока упорядкування навчальних сигналів, а виходи - з керуючими входами блока зважування, який відрізняється тим, що в нього введений блок суматорів, входи якого з'єднані з відповідними виходами блока зважування, а виходи з'єднані з відповідними входами обчислювального блока і з другими входами блока формування цілочисельних ваг, входи блока зважування з'єднані з відповідними виходами блока порогових елементів, входи якого з'єднані з входами пристрою, виходи обчислювального блока є виходами пристрою, його вихід є виходом сигналу "Кінець" пристрою, а його входи є входами установлення в U 2 (19) 1 3 елементів, а виходи - до других входів блока поліноміальних перетворювачів, і блок формування цілочисельних ваг, входи якого з'єднані з виходом суматора і відповідними виходами блока упорядкування навчальних сигналів, а виходи - з керуючими входами блока зважування. Недоліком даного пристрою є обмежені функціональні можливості через неможливість формування вихідного векторного сигналу належності вхідного образу до певного класу. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою для розпізнавання образів, в якому за рахунок введення нових блоків та зв'язків між ними забезпечується можливість формування вихідного векторного сигналу належності вхідного образу до певного класу, що приводить до розширення функціональних можливостей пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для розпізнавання образів, що містить блок порогових елементів, блок зважування, обчислювальний блок, блок упорядкування навчальних сигналів, входи якого підключені до виходів блока порогових елементів, і блок формування цілочисельних ваг, входи якого з'єднані з відповідними виходами блока упорядкування навчальних сигналів, а виходи - з керуючими входами блока зважування, введено блок суматорів, входи якого з'єднані з відповідними виходами блока зважування, а виходи з'єднані з відповідними входами обчислювального блока і другими входами блока формування цілочисельних ваг, входи блока зважування з'єднані з відповідними виходами блока порогових елементів, входи якого з'єднані з входами пристрою, виходи обчислювального блока є виходами пристрою, його вихід є виходом сигналу «Кінець» пристрою, а його входи є входами установлення в початковий стан та синхронізації пристрою, крім того обчислювальний блок містить m лічильників, де m - кількість класів, m елементів І першої групи, m елементів І другої групи, m елементів НІ групи, елементи І, АБО, НІ, m RS-тригерів, причому входи віднімання лічильників з'єднані відповідно з виходами елементів І першої групи, перший вхід елемента І з'єднаний з входом синхронізації пристрою, а його другий вхід підключений до виходу елемента АБО і до других входів елементів І другої групи, виходи яких з'єднані відповідно з Rвходами RS-тригерів, вихід елемента І з'єднаний з першими входами елементів І першої групи, а виходи елементів НІ групи з'єднані з першими входами елементів І другої групи відповідно, інформаційні входи лічильників з'єднані відповідно з входами обчислювального блока, інверсні виходи ознаки нуля лічильників підключені відповідно до других входів елементів І першої групи, входів елементів НІ групи, а також з'єднані з відповідними входами елемента АБО, вхід елемента НІ з'єднаний з виходом елемента АБО, а його вихід є виходом сигналу «Кінець» пристрою, вхід установлення в початковий стан пристрою з'єднаний з входами скиду лічильників, а також з S-входами RS-тригерів, прямі виходи яких є виходами обчислювального блока. На Фіг.1 наведено структурну схему пристрою для розпізнавання образів; 55924 4 на Фіг.2 - функціональну схему обчислювального блока. Пристрій для розпізнавання образів (Фіг.1) складається з входів 11, ..., 1n пристрою, блока 2 порогових елементів, блока 3 упорядкування навчальних сигналів, блока 4 зважування, блока 5 суматорів, блока 6 формування цілочисельних ваг, обчислювального блока 7. Входи 11, ..., 1n пристрою з'єднані з відповідними входами блока 2 порогових елементів, виходи 81, ..., 8n якого з'єднані з відповідними входами блока 4 зважування і входами 91, ..., 9n блока 3 упорядкування навчальних сигналів, виходи якого з'єднані з входами 101, ..., 10n блока 6 формування цілочисельних ваг. Виходи блока 6 формування цілочисельних ваг з'єднані з входами 111, ..., 11mn блока 4 зважування, виходи 121, ..., 12mn якого підключені до відповідних входів блока 5 суматорів, виходи якого з'єднані з входами 131, ..., 13m блока 6 формування цілочисельних ваг і входами 141, ..., 14m обчислювального блока 7. Виходи 151, ..., 15m обчислювального блока 7 є виходами пристрою, вихід 16 є виходом сигналу «Кінець» пристрою, входи 17 і 18 є відповідно входом установлення в початковий стан і входом синхронізації пристрою. Обчислювальний блок 7 (Фіг.2) містить m лічильників 191, ..., 19m, m елементів I 201, ..., 20m першої групи, m елементів І 211, ..., 21m другої групи, m елементів НІ 221, ..., 22m групи, елементи І 23, АБО 24, НІ 25, m RS-тригерів 261, ..., 26m. Входи віднімання лічильників 191, ..., 19m з'єднані відповідно з виходами елементів І 201, ..., 20m першої групи, перший вхід елемента І 23 з'єднаний з входом 18 синхронізації пристрою, а його другий вхід підключений до виходу елемента АБО 24 і до других входів елементів І 211, ..., 21m другої групи, виходи яких з'єднані відповідно з R-входами RSтригерів 261, ..., 26m. Вихід елемента І 23 з'єднаний з першими входами елементів І 201, ..., 20m першої групи, а виходи елементів НІ 221, ..., 22m групи з'єднані з першими входами елементів І 211, ..., 21m другої групи відповідно. Інформаційні входи лічильників 191, ..., 19m з'єднані відповідно з входами 141, ..., 14m обчислювального блока 7, інверсні виходи 271, ..., 27m ознаки нуля лічильників 191, ..., 19m підключені відповідно до других входів елементів І 201, ..., 20m першої групи, входів елементів НІ 221, ..., 22m групи, а також з'єднані з відповідними входами елемента АБО 24. Вхід елемента НІ 25 з'єднаний з виходом елемента АБО 24, а його вихід є виходом 16 сигналу «Кінець» пристрою. Вхід 17 установлення в початковий стан пристрою з'єднаний з входами скиду лічильників 191, ..., 19m, а також з S-входами RS-тригерів 261, ..., 26m, прямі виходи яких є виходами 151, ..., 15m обчислювального блока 7. Пристрій для розпізнавання образів (Фіг.1) працює таким чином. Пристрій працює в двох режимах: режимі навчання і робочому режимі. В режимі навчання на входи 11, ..., 1n блока 2 порогових елементів подаються значення компонент навчальних векторів (образів), які з його ви 5 55924 ходів 81, ..., 8n поступають по входах 91, ..., 1n на блок 3 упорядкування навчальних сигналів, де зберігаються в регістрах. Двійкові сигнали з виходів 81, ..., 8n блока 2 порогових елементів подаються також на відповідні входи блока 4 зважування, де виконується множення вхідного вектора X=(x1, ..., хn) на відповідні вагові коефіцієнти W=(w11, ..., wmn), які подаються на його входи 111, ..., 11mn, вигляду x'j=xj·wij, де і=1, ..., m; j=1, ..., n. На початку всі ваги дорівнюють нулю, а в процесі навчання послідовно налаштовуються за допомогою блока 6 формування цілочисельних ваг, що формує на кожному кроці цілочисельні значення цих ваг за сигналом належності навчального вектора, поданого на даному кроці з виходів блока 3 упорядкування навчальних сигналів на його входи 101, ..., 10n, і за сигналами оберненого зв'язку з m виходів блока 5 суматорів на його входи 131, ..., 13m у вигляді дискримінантних функцій: n Si x j w ij , i=1, ..., m. (1) j 1 Отже, в режимі навчання задіяно блок 2 порогових елементів, блок 3 упорядкування навчальних сигналів, блок 4 зважування, блок 5 суматорів і блок 6 формування цілочисельних ваг, за допомогою яких і реалізовується режим навчання. В робочому режимі на входи 11, ..., 1n пристрою подається досліджуваний об'єкт у вигляді вектора його ознак. При цьому n двійкових сигналів з виходів 81, ..., 8n блока 2 порогових елементів надходять на відповідні входи блока 4 зважування, а на його входи 111, ..., 11mn, з виходів блока 6 формування цілочисельних ваг надходять відповідні вагові коефіцієнти. В результаті у блоці 4 зважування здійснюється множення кожної компоненти xj вхідного вектора на відповідну їй цілочисельну вагу wij і подається m n отриманих сигналів з його виходів 121, ..., 12mn на відповідні входи блока 5 суматорів. З виходів блока 5 суматорів сформований результат у вигляді m дискримінантних функцій Si (1) подається на входи 141, ..., 14m обчислювального блока 7, в якому визначається місцезнаходження максимальної з усіх за значенням дискримінантної функції вигляду (1) і формується вихідний векторний сигнал на його виходах 151, ..., 15m. Отримане одиничне значення в k-ій позиції вихідного вектора вказує на належність вхідного образу до k-го класу. Процес закінчується за наявності одиничного сигналу на виході 16 сигналу «Кінець» пристрою. У процесі роботи обчислювального блока 7 задіяно вхід 17 установлення в початковий стан та вхід 18 синхронізації пристрою. Отже, в робочому режимі задіяно блок 2 порогових елементів, блок 4 зважування, блок 5 суматорів і обчислювальний блок 7, за допомогою яких реалізовується робочий режим пристрою для розпізнавання образів. Обчислювальний блок 7 (Фіг.2) працює наступним чином. Одиничний сигнал з входу 17 установлення в початковий стан, який подається на вхід скиду 6 лічильників 191, ..., 19m і на S-вхід RS-тригерів 261, ..., 26m, приводить до обнулення лічильників 191, ..., 19m і до встановлення в одиничний стан RSтригерів 261, ..., 26m. Зі входів 141, ..., 14m по інформаційних входах лічильників 191, ..., 19m записуються відповідні дискримінантні функції вигляду (1). В результаті на інверсних виходах 271, ..., 27m ознаки нуля відповідних лічильників 191, ..., 19m присутні одиничні сигнали. Отже, елементи І 201, …, 20m першої групи є відкритими, а на виході елемента АБО 24 присутній одиничний сигнал. На перший вхід елемента І 23 поступають тактові імпульси зі входу 18 синхронізації пристрою, а на його другий вхід подається одиничний сигнал з виходу елемента АБО 24. В результаті з виходу елемента І 23 тактові імпульси поступають на входи елементів І 201, ..., 20m першої групи, а з їх виходів на входи віднімання лічильників 191, ..., 19m. З виходу елемента АБО 24 одиничний сигнал подається на вхід елемента HI 25, а отже, на виході 16 присутній нульовий сигнал «Кінець» пристрою. Вміст усіх лічильників 191, ..., 19m одночасно зменшується на одиницю з надходженням кожного тактового імпульсу на їх входи віднімання. Якщо першим обнулиться і-й лічильник 19i, де і=1, ... m, то на другий вхід елемента І 20і першої групи і на відповідний вхід елемента АБО 24 надходить нульовий сигнал з його інверсного виходу 27i ознаки нуля. В результаті припиняється надходження тактових імпульсів на вхід віднімання лічильника 19і через елемент І 20i першої групи, а на виході елемента АБО 24 залишається одиничний сигнал, який надходить на другий вхід відповідного елемента І 21i другої групи, де і=1, ... m, на перший вхід якого з виходу відповідного елемента HI 22i групи надходить одиничний сигнал. Отже, з виходу елемента І 21i другої групи на R-вхід RS-тригера 26і подається одиничний сигнал, який встановлює його у нульовий стан. На прямому виході RSтригера 26і формується нульовий сигнал, який відображає обнулення вмісту відповідного лічильника 19i. Аналогічним чином відбувається обнулення всіх лічильників 191, ..., 19m. При обнуленні останнього лічильника 19k, де k=1, ..., m на виході елемента АБО 24 формується нульовий сигнал, оскільки на всі його входи надходять нульові сигнали з інверсних виходів 271, ..., 27m ознаки нуля всіх лічильників 191, ..., 19m. Нульовий сигнал з виходу елемента АБО 24 надходить на вхід елемента HI 25 і на другий вхід відповідного елемента I 21k другої групи, на перший вхід якого з виходу елемента HI 22k групи надходить одиничний сигнал. Отже, з виходу елемента І 21k другої групи на R-вхід RS-тригера 26k подається нульовий сигнал, який не змінює стану RSтригера 26k а на виході 16 сигналу «Кінець» пристрою формується одиничний сигнал. Отриманий на прямому виході RS-тригера 26k одиничний сигнал відображає на виходах 151, ..., 15m пристрою належність вхідного образу до k-го класу за максимумом m дискримінантних функцій вигляду (1). 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 55924 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601