Спосіб розпізнавання зображень

УКРАЇНА (19) UA (11) 39442 (51) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (13) A 7 G06K9/68 видається під відповідальність власника патенту (13) 39442 (11) UA порівнюють значення максимального елемента з величиною k*C (де k - довільна величина більша одиниці), якщо значення максимального елемента вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій більше величини k*C, судять про відповідність вхідного зображення еталонному зображенню з номером, який відповідає номеру максимального елемента у векторі максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій, якщо значення максимального елемента вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій менше величини k*C, судять про невідповідність вхідного зображення будь-якому еталонному зображенню. 2. Спосіб розпізнавання по п.1 відрізняється тим що в блоці пошуку додатково визначають вектор номера рядка і вектор номера стовпця максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, в яких номер елемента відповідає номеру еталонного зображення, з яким порівнюють вхідне зображення, а значення елементів вектора номера рядка і номера стовпця відповідають номеру рядка і номеру стовпця максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, на блок прийняття рішення додатково подають вектор номера рядка і вектор номера стовпця максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій, у блоці прийняття рішення додатково визначають значення взаємного повороту і масштабного коефіцієнта вхідного зображення відносно еталонного значення взаємного повороту визначають як значення елемента вектора номера стовпця максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій з номером, що відповідає номеру максимального елемента вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій, значення взаємного масштабного коефіцієнта визначають як значення елемента вектора номера рядка максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій, з номером, що відповідає номеру максимального елемента вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій. (19) (21) 2000084716 (22) 08.08.2000 (24) 15.06.2001 (33) UA (46) 15.06.2001, Бюл. № 5, 2001 р. (72) Русин Богдан Павлович, Остап Володимир Петрович, Остап Олег Петрович (73) Державний університет "Львівська політехніка", Фізико-механічний Інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, Русин Богдан Павлович, Остап Володимир Петрович, Остап Олег Петрович (57) 1. Спосіб розпізнавання зображень, згідно з яким формують вхідне оцифроване растрове зображення, порівнюють з еталонними оцифрований растровими зображеннями, вхідне і еталонні зображення подають на блок двомірного прямого швидкого дискретного перетворення Фур'є, на виході отримують масиви просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, який відрізняє ться тим що масиви просторових спектрів вхідного і еталонних зображень подають на вхід інтерполятора, на виході якого отримують масиви просторових спектрів вхідного і еталонних зображень на полярній сітці координат, отримані масиви через блок визначення модуля подають на корелятор, на виході отримують масиви взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, які подають на блок пошуку максимальних елементів, на виході якого отримують вектор максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, в якому номер елемента відповідає номеру еталонного зображення, з яким порівнюють вхідне зображення, а значення елементів вектора відповідають максимальним значенням масивів взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, вектор максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій подають на усереднювач, на виході якого отримують усереднену величину С, величина С і вектор максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій подають на блок прийняття рішення, в якому визначають максимальний елемент вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій, A (54) СПОСІБ РОЗПІЗНАВАННЯ ЗОБРАЖЕНЬ 39442 Винахід відноситься до галузі робототехніки, зокрема корисний при розробці пристроїв автоматичного розпізнавання об'єктів за їх двомірними зображеннями. Відомий спосіб розпізнавання зображень, згідно з яким формують вхідне оцифроване растрове зображення, порівнюють з еталонними оцифрованими растровими зображеннями, вхідне і еталонні зображення подають на блок двомірного прямого швидкого дискретного перетворення Фур'є, на виході отримують масиви просторових спектрів вхідного і еталонних зображень (Г.И.Василенко, Л.М.Цибулькин, Голографические распознающие устройства. 1985). У відомому способі досягнуто інваріантність лише до афінних перетворень 2-ї параметричної групи (взаємний зсув зображень) і при дії на зображення афінних перетворень 6-ї параметричної групи (зсув, поворот, масштабування зображень)точність розпізнавання зображень зменшується за експоненціальною залежністю і вже при поворотах на декілька градусів зменшується в два рази. В основу винаходу поставлена задача створення такого кореляційного способу розпізнавання, який був би інваріантний до афінних перетворень 4-ї параметричної групи (інваріантний до зсуву по осях координат і до повороту) і частково 6-ї (інваріантний до зсуву, до повороту і до однакових масштабних коефіцієнтів), а також визначення кута взаємного повороту зображень і масштабного співвідношення,.що дало б змогу збільшити точність розпізнавання зображень при наявності взаємного повороту зображень, що порівнюються, і наявності різних масштабів зображень, і визначити їх взаємний кут повороту і масштабне співвідношення. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі кореляційного розпізнавання, згідно з яким формують вхідне оцифроване растрове зображення, порівнюють з еталонними оцифрованими растровими зображеннями, вхідне і еталонні зображення подають на блок двомірного прямого швидкого дискретного перетворення Фур'є, на виході отримують масиви просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, згідно винаходу масиви просторових спектрів вхідного і еталонних зображень подають на вхід інтерполятора, на виході якого отримують масиви просторових спектрів вхідного і еталонних зображень на полярній сітці координат, отримані масиви через блок визначення модуля подають на корелятор, на виході отримують масиви взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, які подають на блок пошуку максимальних елементів, на виході якого отримують вектор максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, в якому номер елемента відповідає номеру еталонного зображення, з яким порівнюють вхідне зображення, а значення елементів вектора відповідають максимальним значенням масивів взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, вектор максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій подають на усереднювач, на виході якого отримують усереднену величину С, величина С і вектор максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій подають на блок прийняття рішення, в якому визначають максимальний елемент вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій, порівнюють значення максимального елемента з величиною k*C (де k - довільна величина більша одиниці), якщо значення максимального елемента вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій більше величини k*C, судять про відповідність вхідного зображення еталонному зображенню з номером, який відповідає номеру максимального елемента у векторі максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій, якщо значення максимального елемента вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій менше величини k*C, судять про невідповідність вхідного зображення будь-якому еталонному зображенню. Поставлене завдання досягається також тим, що в блоці пошуку додатково визначають вектор номера рядка і вектор номера стовпця максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, в яких номер елемента відповідає номеру еталонного зображення з яким порівнюють вхідне зображення, а значення елементів вектора номера рядка і номера стовпця відповідають номеру рядка і номеру стовпця максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, на блок прийняття рішення додатково подають вектор номера рядка і вектор номера стовпця максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій, у блоці прийняття рішення додатково визначають значення взаємного повороту і масштабного коефіцієнта вхідного зображення відносно еталонного, значення взаємного повороту визначають як значення елемента вектора номера стовпця максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій, з номером, що відповідає номеру максимального елемента вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних, значення взаємного масштабного коефіцієнта визначають як значення елемента вектора номера рядка максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій, з номером, що відповідає номеру максимального елемента вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій. Введення інтерполяції просторових спектрів вхідного і еталонних зображень та обчислення їх взаємокореляційних функцій дозволяє досягти інваріантності до афінних перетворень зсуву, повороту, масштабування, тим самим підвищити точність розпізнавання. Подальше визначення місця розташування максимального елемента взаємокореляційних масивів просторових спектрів дозволяє визначати величину взаємного повороту зображень і співвідношення масштабних коефіцієнтів 2 39442 зображень, які порівнюють, тим самим отримати параметри кута повороту і масштабного співвідношення для подальшого нормування вихідного зображення. Спосіб реалізується наступним чином. Формують вхідне оцифроване растрове зображення, порівнюють з еталонними оцифроване растрове зображення, вхідне і еталонні зображення подають на блок двомірного прямого швидкого дискретного перетворення Фур'є, на виході отримують масиви просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, які подають на вхід інтерполятора, на виході якого отримують масиви просторових спектрів вхідного і еталонних зображень на полярній сітці координат, отримані масиви через блок визначення модуля подають на корелятор, на виході отримують масиви взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, які подають на блок пошуку максимальних елементів, на виході якого отримують вектор максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, в якому номер елемента відповідає номеру еталонного зображення з яким порівнюють вхідне зображення, а значення елементів вектора відповідають максимальним значенням масивів взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, вектор максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій подають на усереднювач, на виході якого отримують усереднену величину С, величина С і вектор максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій подають на блок прийняття рішення, в якому визначають максимальний елемент вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій, порівнюють значення максимального елемента з величиною k*C (де k -довільна величина більша одиниці), якщо значення максимального елемента вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій більше величини k*C, судять про відповідність вхідного зображення еталонному зображенню з номером, який відповідає номеру максимального елемента у векторі максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій, якщо значення максимального елемента вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій менше величини k*C, судять про невідповідність вхідного зображення будь-якому еталонному зображенню. В блоці пошуку додатково визначають вектор номера рядка і вектор номера стовпця максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, в яких номер елемента відповідає номеру еталонного зображення з яким порівнюють вхідне зображення, а значення елементів вектора номера рядка і номера стовпця відповідають номеру рядка і номеру стовпця максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного і еталонних зображень, на блок прийняття рішення додатково подають вектор номера рядка і вектор номера стовпця максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій, у блоці прийняття рішення додатково визначають значення взаємного повороту і масштабного коефіцієнта вхідного зображення відносно еталонного, значення взаємного повороту визначають як значення елемента вектора номера стовпця максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій, з номером, що відповідає номеру максимального елемента вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій, значення взаємного масштабного коефіцієнта визначають як значення елемента вектора номера рядка максимальних елементів масивів взаємокореляційних функцій, з номером, що відповідає номеру максимального елемента вектора максимальних значень масивів взаємокореляційних функцій. Формують вхідне оцифроване растрове зображення, задане масивом [f(ij)] і=1,2...1, j=1,2...j, де 1, j - відповідно, кількість елементів у рядку та кількість рядків, порівнюють з еталонними оцифрованими растровими зображеннями, заданими масивами [es(i,j)], s=1,2,...,S, де S кількість еталонних зображень, вхідне [f(i,j)] і еталонні [es(i,j)] зображення подають на блок двомірного прямого швидкого дискретного перетворення Фур'є, на ви ході отримують масиви [F(i,j)] і [Es(i,j)] просторових спектрів зображень [f(i,j)] і [es(i,j)], масиви [F(i,j)] і [Es(i,j)] подають на інтерполятор, на виході якого отримують масиви [F(g,q)] і [Es(g,q)] просторових спектрів вхідного [f(i,j)] і еталонних [es(i,j)] зображень на полярній сітці координат, g=1,2...G, q=1,2...Q, де G і Q кількість дискретних відліків спектру, по осях, в полярній системі координат, отримані масиви [F(g,q)] і [Es(g,q)] через блок визначення модуля подають на корелятор, отримують масиви [os(g,q)] взаємокореляційних функцій просторових спектрів, які подають на блок пошуку максимальних елементів, на виході якого отримують вектор v(s) максимальних значень взаємокореляційних функцій просторових спектрів вхідного [f(i,j) і еталонних [es(i,j)] зображень, вектор v(s) подають на усереднювач, на виході якого отримують величину С, величину С і вектор v(s) подають на блок прийняття рішення, в якому визначають максимальний елемент vmax вектора v(s), порівнюють vmax з k*C (де k - довільна величина більша одиниці), якщо vmax більше k*C, судять про однаковість вхідного зображення [f(i,j)] і еталонного зображення [em(i,j)], де індекс m відповідає індексу елемента vmax у векторі v(s). В блоці пошуку додатково визначають вектор nr(s) номера рядка і вектор nc(s) номера стовпця максимальних елементів масивів [F(g,q)] і [Es(g,q)], в яких номер елемента s відповідає номеру еталонного зображення [es(i,j)] з яким порівнюють вхідне зображення [f(i,j)], а значення елементів вектора номера рядка і номера стовпця відповідають номеру рядка і номеру стовпця максимальних елементів масивів [F(g,q)] і [Es(g,q)], на блок прийняття рішення додатково подають вектор nr(s) і вектор nc(s), у блоці прийняття рішення додатково визначають значення взаємного повороту R і масштабного коефіцієнта М вхідного зображення відносно еталонного, значення взаємного повороту визначають як 3 39442 значення nr(m) векторa nr(s), де індекс m відповідає індексу елемента vmax у векторі v(s), значення взаємного масштабного коефіцієнта М визначають як значення елемента nс(m) вектора nc(s), де індекс m відповідає індексу елемента vmax у векторі v(s). Пропонований спосіб був застосований до напівтонових дактилоскопічних зображень. Особливо запропонований спосіб ефективний у випадках, коли основні складові спектрів зображень розташовуються в середньочастотній смузі частот. При використанні запропонованого способу досягнуто розпізнавання зображень без втрати точності при наявності довільного кута взаємного повороту і взаємного масштабного співвідношення, а також визначено кут взаємного повороту зображень і їх масштабне співвідношення. 4 39442 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5