SU389671A1 - УСТРОЙСТВО дл КЛАССИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ ПО п ПРИЗНАКАЛ\ - Google Patents

Description

1

В многочисленных област х техники и вауки зачастую необходимо олределить при оомощи машины принадлежность к тому или иному классу предъ вленных объектов, отличающихс  р дом признаков, которые могут быть отнесены к п классам.

На1пример, вы вление цифр и букв, сортировка предметов по определенной форме, сортировка электрических узлов, например транзисторов , по определенным классам качества, оценка фотоматериала, оценка медицинских данных дл  диагноза, расшифровка графиков и т. д.

Относительно трудна  задача возникает при классификации стандартных знаков, местоположение которых твердо задано, например цифры, отпечатанные пишушей машинкой в заданных .пол х (дес ти классов цифр О, 1, ...9). Кроме того, из-за сложных форм подЛ1ежаших различению знаков дл  классификации требуетс  большее число признаков. Однако задача в этом случае относительно проста, так как цифры одного класса всегда имеют одну и ту же форму.

. Значительно сложнее задачи по классификации , когда нар ду с большим числом классов и сложностью вы вл емых фигур значительны дополнительные колебани  представителей в одном классе, наприл1ер опознание рукописных цифр.

При опознании рукописных цифр они классифицируютс  в 10 классах (т 10), а именно в классах цифр0... 9. Подлежащие опознанию представители, т. е. индивидуальные

формы выполнени  отдельных цифр, характеризуютс  большим числом признаков, так как почерк у разных людей различен.

До того как перейти к описанию известных методов опознани  рукописных цифр, должен

быть по снен на основе фиг. 1 и 2 принцип классификации и трудности, позникаюшне при опознании рукописных Ц1к|)р.

На фиг. 1 изображена обобш,енна  функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - нахождение коррел ций п тем самым геометрических взаимосв зей на примере цифр «1 и «7. Устройство дл  классификации содержит преобразующее устройство /, в котором шримен емые дл  классификации физические величины (в данном случае чернота, выдел юща с  на светлом фоне, на котором написаны цифры) преобразуютс  в электрические значени . Последние обрабатываютс  в устройстве 2 таким образом, что их можно сравнивать С

величинами, накопленными в запоминающем устройстве (ЗУ) 3. Эти величины получают путем применени  «процесса обучени  с использованргем значительного числа известных .представителей, подлежащих разделению на

классы, в да;- чом случае болъщого числа проб

почерков, характерных дл  отдельных классов. Обрабатывающее устройство 2 и ЗУ 3 могут быть объединены в одном электрическом контуре или схеме. В сравнивающем устройстве 4 электрические величины, поступающие из обрабатывающего устройства 2, например обычные напр жени  (в некоторых случа х токи), сравниваютс  со значени ми, Н1ако1пленными в ЗУ 5 и на основе этого сравнени  определ ют принадлел ность к классам.

Дл  классификации рукописных цифр (если не найдены дополнительные средства), в ЗУ 5 накапливаютс  дл  каждого класса в отдельности значени  признаков такого большого числа представителей, что классы могут быть хорошо описаны найденным выбором их представителей . Это означает, что в данном случае следует запоминать практически все возможные формы руконисных цифр от О до 9. Если дл  различи  классов используютс  п признаков , то дл  каждой формы запоминаемых цифр запоминаютс  также значени  тризнаков . При обнаружении незнакомого знака сравнивают .все накопленные значени  признаков , различных во всех классах, с значени ми признаков незнакомых знаков.

Однако при необходимой емкости запоминани  « затратах на ,коммутацию схемы в процессе сравнени  решение этой задачи может быть невозможно при существующем уровне техники.

Дл  описани  классов путем накоплени  всех возможных представителей распознаваемых объектов и дл  исключени  неоправданных затрат, накапливают вместо отдельных представителей средние значени  их признаков , (Примен емых дл  различени , вместе с «функци ми рассто ни  и используют их дл  оценки отклонений от средних значений. Обычно «функции рассто ни  представл ют собой данные об интервалах, в пределах которых должны находитьс  значени  признаков дл  отдельных классов. Интервалы, т. е. отклонени  от средних значений, могут быть получены таким образом, что подлежащие прочтению цифры не удерживают во врем  зондировани  в посто нном положении, а смещают их в определенном интервале относительно среднего положени .

Дл  каждого класса необходимо запоминать только 2rt значений дл  каждого из п признаков , т. е. верхнюю и нижнюю границу интервала . Таким образом, запоминаетс  значительно меньше велич «1, чем до Сих пор. Однако это не улучшает разрешающей способности и не снижает технические затраты дл  осуществлени  такого способа. Возможность улучщени  разрешающей способности и снижение технических затрат могут быть достигнуты, если в обрабатывающем устройстве 2 создавать новые признаки путем образовани  комбинаций признаков, полученных выделением из первон1ачальных признаков, выдаваемых преобразующим устройством /, и если эти новые признаки воспроизвод т характерные

свойства цифр, пригодные дл  различени  классов.

В качестве примера по сн етс  опознавание и различение цифр 1 и 7 (фиг. 2). Если дл  5 зондировани  подлежащих опознаванию цифр примен ют растровый метод, то в качестве первоначальных признаков используютс  величины  ркости растровых полей заданного разбиени  пол  изображени  (в данном при10 мере растрировани  с 4 X 6 - 24 растровыми пол ми). Эти первоначальные признаки независимы один от другого, это значит, что при каком-либо заданном распределении  ркости нельз  определ ть величину  ркости одного 15 или нескольких других растровых полей, основыва сь на величине  ркости одного растрового пол . Если же фигуры на поле изображени  относ тс  к одному оцределенному классу (в избранном примере это классы цифры 1 20 или цифры 7), то величины  ркости растровых иолей значительно коррелированы, причем коррел ци  дл  этих двух различных классов также различна (коррел ции соответствуют геометрическим свойствам этих .цифр). У циф5 ры 1 на правой кромке изображени  (прин то , что цифра находитс  в нормальном положении , в котором она соприкасаетс  с правой кромкой изображени ) вертикально или примерно вертикально, 1носледовательно располо0 женные растровые пол  сильно коррелированы .

Это значит, что они обладают примерно одинаковой  ркостью. В равной мере растровые пол  соответствующей косой линии цифры 5 1 имеют примерно, ту же  ркость. В то врем  как в цифре 7 растровые пол , расположенные у верхней кромки последовательно горизовтально , сильно коррелированы, за исключением тех, что проход т с правого верхнего 0 угла и до самого низа, в равной мере как и между зачерненными тол ми имеют место сильные коррел ции между пол ми, на которых не производитс  запись, и благодар  этому светлыми пол ми, а также между пол ми, 5 на которых производитс  запись, т. е. зачерiieHiFibiMin нол ми с одной стороны и большей частью светлыми пол ми, на которых запись не производитс , с другой стороны. Например, в цифре 1 между пол ми в левом верхнем углу 0 (на которых нет записи) и пол ми в правом нижнем углу (записанными), а в цифре 7 между пол ми в левом верхнем углу (с записью) и пол ми в правом нижнем углу (без записи). Это как раз те коррел ции, которые исполь5 зует человеческий глаз и мозг при опознавании знаков, а не сами по себе отдельные признаки . В примере с цифрами 1 и 7 правильное опознавание рукописных цифр 1 и 7 только на основе отдельных признаков, т. е. без учета 0 коррел ций, проблематично или невозможно. На фиг. 2, а и 2, б показаны «стандартные экземпл .ры цифр 1 и 7. Штрих-линии представл ют собой определ емые в «процессе обучени  граничные кривые, до которых доходит почернение в написанных от руки цифрах.

Естественно, что почерьшние вблизи от граничных кривых значительно слабее, чем в пределах самой цифры, однако они существуют. Фиг. 2, в и 2, г показывают возможное написание в пределах граничных кривых цифры 1, цифры, на которую мы бесспорно должны реагировать как на цифру 7, а D лределах гра-иичных кривых цифры 7 можно написать цифру, котора  будет представл тьс  ,в -виде цифры 1. Это значит, что рукописна  цифр.а 1 может иметь те же признаки, что и цифра 7, написанна  от рукн другим человеком, а также наоборот, но с меньшей веро тностью. Правильно различаютс  эти ди4зры толыко с учетом различных коррел ции отдельных признаков .

Дл  опознавани  принадлежности к классам с сильно отличающимис  представител ми необходимо нахождение соответствующим образом коррел ций и тем самым геометрических взаимосв зей представителей, подлежащих классификации, при условии, что дл  этого не потребуютс  неоправданные затраты на запоминающее и сравнительное устройства.

Известные устройства дл  классификации рукописных цифр, обеспечивающие нахождение геометрической взаимосв зи цифр, в которых донускаютс  достаточно больщие колебани  представителей, работают по принципу контурного слежени . При этом управл емый фотоэлементами и управл ющей схемой световой луч перемещаетс  вдоль распознаваемых рукописных цифр. Световой луч автоматически прослеживает контур цифр и из направлени  этого луча отбираютс  признаки опознаваемых цифр, величины которых сравниваютс  с накопленными величинами.

При таком слежении ао контуру возможна классификаци  « -при значительных колебани х представителей одного класса или при значительном различии мжду внещне одинаковыми представител ми различных классов, так как с одной стороны внешние значительно различные представители одного и того же класса (например, цифры 1) дают сильно совпадающие признаки, в то врем  как представители другого класса (например, цифры 7), особенно, когда имеет место большое подобие их отдельных признаков с отдельными признаками другого класса (цифра 1), выдел ют значительно отличающиес  признаки.

Однако устройства, основанные на нринцине контурного слежени , требуют больщих технических затрат, так как управление слежением и устройства дл  сравнени  выделенных признаков очень сложны. Кроме того, эти устройства чувствительны к нарушени м (прерывани м ) контура.

Цель изобретени  - уменьшить технические затраты и повысить надежность устройства дл  классификации объектов по п признакам, величины которых подвергаютс  значительным колебани м и которые представлены в виде п электрических величин. При этом каждой из п электрических величин отвод т два пропорциональных им противофазных электрических напр жени , которые подвод т к п многополюсникам на резисторах дл  каждого подлежащего индентификации класса, а в этих многополюсниках путем образовани  комбинаций признаков получают выделенные признаки. Причем величина отдельных сопротивлений многополюсников подобрана в соответствии с данными «процесса обучени  так, что выделенные нризнаки независимы один от другого и колебани  их значений минимальны дл  представителей соответствующих классов, примен емых в «процессе обучени , и эти сопротивлени  определ ют, что значени  выделенных признаков наход тс  в пределах границ, вы вленных в «процессе обучени .

Предложено устройство, отличающеес  от известных тем, что оно содержит п источников

противофазных нанр жений, входы которых подключены к выходам преобразователей физических параметров в электрические сигналы, и п резисторных многополюсников, соответствующие входы которых подключены к выходам источников противофазных нанр жений, а выходы - ко входам логической схемы. Каждый многополюсник состоит из п комбинирующих резисторов, одни выводы которых объединены в общую точку, соединенную с выходом

многонолюсника, а вторые подключены к соответствующим входам многонолюсника.

В каждом многополюснике обща  точка, с которой соединены один нз выводов комбинирующих резисторов и один вывод суммирующего резистора, соединена через дополнительный резистор с одним из полюсов дополнительного источника напр жени , второй полюс которого соединен со всеми взаимосоединенными полюсами всех источников противофаз-,

ных напр н ений. Причем дополнительные ре-, зистор и источник напр жени  подобраны так, что напр жени , возникающие в суммирующих резисторах, отклон ютс  от нул  дл  представителей соответствующих классов, используемых при обучении.

Допо.лнительный источник напр жени  может быть выполнен D виде источника посто нного или переменного тока.

Кроме того, источники противофазных напр жений могут быть выполнены в виде источников переменного тока, измен ющегос  во времени с частотой, преимущественно большей , чем 1000 периодов в секунду. Если отвод т напр л енне дополнительного

источника от п противофазных напр жений (например, путем суммировани ), то почти полностью исключаетс  вли ние абсолютной величины признаков, используемых дл  классификации , например почернений, и вли ние

возможных колебаний питающих напр жений. При использовании изобретени  можно в случае опознавани  геометрических форм, например рукописных цифр, получать примен емые дл  классификации электрические величины ,в соответствии с растровым методом.

В предложенном устройстве из преобразованных в электрические величины признаков, предназначенных дл  опознавани  объектов, образуетс  максимально во3 можное число независимых комбинаций. Это число комбинаций равно числу признаков лри зондировании представителей в соответствии € растровым методом , т. е. равно числу растровых полей. Значени  комбинаций образуют новые выделенные признаки. Дл  классификации рукописных цифр достаточно применить 24 растровых делени  (может быть использован более мелкий растр).

Комбинации 01предел ютс  так, что они независимы одна от другой   колебани  их значений оказываютс  минимальными в «процессе обучени  примен емых представителей соответствующих классов.

Этот вид определени  обуславливает последующую проверку отдельных комбинаций с точки зрени  наличи  коррел ций, которые определ ютс  в «процессе обучени  и которые описывают геометрические взаимосв зи подлежащих опознанию фигур.

-На основе того, что колебани  значений свод тс  к минимуму, значительно улучшаетс  разрешающа  способность. Вследствие этого возможно обходитьс  при относительно небольщом числе -выделенных признаков небольшим числом растровых полей и допускаютс  неизбежные в рукописи колебани  первоначальных признаков.

Образование комбинаций производитс  при помощи электрических сопротивлений. При счетном определении комбинаций и тем самым величин сопротивлений образование комбинаций происходит как с .положительной, так и с отрицательными величинами сопротивлений. Но так как отрицательных пассивных сопротивлений -нет, то необходимо получить из п электрических величин пропорциональные им как положительные , ..., , так и отрицательные -t/i, ..., -Un - напр жени  или протифазные напр жени  U, ..., /7„ и иг,..., ипНа фиг. 3 изображена схема многополюсников на резисторах дл  .одного класса.

На фиг. 4 изображен растр с 4 X 6 24 растровыми пол ми, используемый дл  опознани  и классификации рукописных цифр; на фиг. 5 - вариант блок-схемы устройства дл  опознавани  рукописных цифр.

На фиг. 6 изображены 25 образцов -рукописной цифры 1, которые перерабатываютс  в соответствии с приведенным ниже примером.

В преобразователе известного типа получают из каждой из   электр-ических величин, приданных п признакам подлежащих классификации объектов, два противофазных напр жени  , Ui, и f/2,..., , Un(cM. фиг. 3). Эти напр жени  могут быть также посто нными напр жени ми, в этом случае Ui, ..., Un положительны, а f/i,..., Un - отрицательны. При классификации рукописных цифр электрические величины соответствуют почернени м отдельных растровых полей (например, полей -24 на фиг. 6).

Напр жени  Ui - Un и Ui - fJn преобразуютс  в параллельно включенных многополюсниках Л/1 - Nn, причем дл  каждого класса имеетс  п многополюсников. Целесообразно , чтобы число многополюсников было равно числу электрических величин (в данном случае

числу растровых полей). В случае, когда подлежащие Классификации объекты отличаютс  один от другого и полностью исключено по вление знаков, не относ щихс  к какому-либо классу, может быть использовано небольшое

число многополюсников.

На фиг. 3 изображены многополюсники дл  одного класса. Многополюсники дл  других классов выполн ютс  аналогично, и на все подаютс  напр жени  L/i - Un и Ui - Un

Таким образом, дл  каждого класса имеютс  параллельню включенные многополюсники - Nn, и каждый из них содержит п отдельных резисторов (обозначены как комбин-ации резисторов). Многополюсник NI содержит комбинацию резисторов jRi,i - R,n, многополюсник 7V2 -комбинации резисторов R2,. - 2,n, Nn - комбинации резисторов Rn,i - Rn,nЕсли при расчете комбинации резисторов сопротивлени  положительны, то на них 1подаютс  соответствующие напр жени  Ui - Un, если отрицательны, то на них подаютс  напр жени  Ji-Un- Каждый многополюсник содержит суммирующий резистор. Многополюсник Al содержит суммирующий резистор i и т. д.

Величины комбинирующих |резисторов - Rn,n более подробно определ ютс  в «процессе обучени . Комбинирующие резисторы представл ют собой запоминающие элементы дл 

признаков, характеризующих отдельные классы .

В многополюснике одни выводы всех комбинирующих резисторов соединены с одним выводом придаиных суммирующих резисторов и сход тс  iB общих точках каждом многополюснике второй вывод суммирующих резисторов св зав с одним полюсом всех источников -противофазных напр жений

Ui-Un и Ui - Un. Вторые выводы комбинирующих резисторо-в каждого многополюсника NI - Nn соединены с каждым вторым полюсом источников противофазных п электрических

напр жений Ui - Un и Ui - Un- Таким образом , комбинирующий резистор Ri,i многополюсника Л соединен со вторым полюсом источника напр жени  f/i или Ui, комбинирующий резистор Ri,2 - со вторым полюсом источника напр жени  Uz или f/2 и т. д. в следующей взаимосв зи: комбинирующий резистор Rik (k - комбинирующий резистор в i-OM многополюснике) соединен с источником напр жени  Uh, если расчет согласно «процессу обучени  показал, что k-к комбинирующий резистор i-ro -многополюсника положителен,

если, наоборот, расчет ino-казывает, что fe-й

комбинирующий резистор f-ro многополюсника отрицателен, то соединение происходит с .источником Иапр жени  UиКомбинирующие резисторы всех многополюсников рассчитывают дл  каждого класса в соответствии с данными «процесса обучени , а затем измер ют так, что напр жени , возникающие на суммирующих резисторах Я - Кп, независимы одно от другого и колебани  их дл  предста.вителей соответствующих классов, примен емых в «процессе обучени , минимальны.

В схеме, изображенной на фиг. 3, все многополюсники NI - одного класса объединены и содержат п раз столько комбинирующих резисторов Ki,i - Rn,n, сколько имеетс  признаков , и в каждом многополюснике - имеетс  комбинирующий резистор дл  одного из напр жений U - Un или (п Если различи  между подлежащими классификации представител ми достаточно велики (т. е. дл  их различени  требуетс  меньше признаков), то может быть применено меньщее число комбинирующих резисторов Ri,i - Rn,n.

В каждом многополюснике происходит еа основе измерени  комбинирующего резистора автоматическое сравнение поступающих значений объектов, подлел ацвдх классификации, со значени ми в форме накопленных величин сопротивлений комбинирующих резисторов, например в f-OM Многополюснике, благодар  тому , что определ етс  будут ли напр жени  1 - или Ui - Un , приложенные к резисторам Ri,i - Ri,n и отличающие наличие признаков классифицируемых объектов, создавать в суммирующем резисторе г ток, который находитс  в пределах, определенных «процессом обучени . Токи в суммирующих резисторах RI - ,1  вл ютс  мерой дл  значений выделенных признаков. Если эти токи остаютс  в заданных пределах в каждом многополюснике одного класса, то данный объект относитс  к этому классу и принадлежность к классу положительно определ етс  в последующей схеме.

При этом целесообразно использовать не токи , протекающие в суммирующих резисторах, а полученные из этих токов в суммирующих резисторах R - Rn пропорциональные напр жени  USi - USn. Эти напр жени  подвод тс  к схеме логической по соединительным проводникам LI - Ln, подключенным к общим точкам комбинирующих резисторов и суммирующего резистора каждого многополюсника . Схема 5 0 предел ет, наход тс  ли напр жени  в суммирующих резисторах Rn в заданных пределах.

Выход 6 схемы 5 каждого класса св зан рещающей схемой известного типа (на чер.теже не показана), «котора  определ ет и показывает к какому классу относитс  данный объект (цифра). Если напр жени  на суммирующих резисторах многополюсников р.асполюжены в интервале онределениых «процессов обучени  представителей, не относ щихс  к какому-либо из этих классов или относ щихс  к более чем одному классу, то решающа  схема отмечает этих представителей как не относ щихс  к какому-либо из этих классов. По сн емое ниже на примере определение комбинирующих резисторов точно устанавливает их сопротивление. Так как определение комбинирующих резисторов происходит так, что колебани , возникающие в суммирующих

резисторах i - напр жений USi - USn, минимальны в пределах одного класса, это приводит к тому, что напр жени  USi - USn дл  представителей одного класса в п многополюсниках , относ щихс  к этому классу, расположены в относительно небольщих интервалах , в то врем  как дл  представителей какого-либо другого класса по меньщей мере одно из напр жений US, - USn в этих же п многополюсниках находитс  вне интервала, определенного «нроцессом обучени .

Целесообразно подводить к каждому многополюснику кроме противофазных напр жений U - Un и Ui - и„ еще два дополнительных противофазных нйшр жени  UZ или UZ,

причем в каждом многополюснике Л - последовательно с дополнительными резисторами RZ - RZn подключаютс  или напр жение UZ или напр жение UZ. При этом один вывод дополнительного резистора соединен с

общей точкой AI-АП, В которой подключены одни концы всех комбинирующих резисторов и один конец суммирующего резистора, а второй его конец св зан с одним полюсом одного из двух источников дополнительных противофазных напр жений UZ или UZ, второй полюс которых подключен к соединенным между собой полюсам всех источников шротивофазных напр жений U - U и Ui - Un Дополнительные резисторы RZi - RZn и дополнительные противофазные напр жени  f/Z и UZ соизмер ютс  так, что интервалы, в пределах которых происхолит колебание напр жений US,-USr,: возникающие в суммирующих резисторах / - Rn, относ щиес  к примен емым в «процессе обучени  объектам соответствующих классов, располагаютс  вокруг нулевой T04i4H. Н пр жен т  UZ- UZ могут быть посто нными или могут быть отведены из протнвофазных напр жений Ui - Un и f/i-fJn , например, путем суммировани .

Получение и подвод напр жений UZ и UZ нар ду с применением дополнительных резисторов RZi - RZn дает следующие преимущества:

1.Без использовани  дополнительных проти .вофазных напр жений UZ и UZ определенные «процессом изучени  интервалы наход тс  в положении, отличающемс  от нул . Примен   указанные дополнительные напр жени  UZ и UZ, МОЖНО сместить интервал через нулевую точку в качестве средней величины, что более просто с технической точки зрени .

2.Классификаци  опираетс  на относительные значени  используемых признаков, благодар  чему почти полностью исключаетс  вли ние абсолютной величины почериени , что в большинстве случаев более целесообразно, чем использование абсолютных значений.

3. Предотвращаетс  вли ние колебаний питающего напр жени  на результаты.

Поскольку электрические величины, используемые дл  классификации, например напр жени , получаемые при зондировании фотоэлементами , могут быть очень малыми (пор дка милливольт), в большинстве случаев оказываетс  необходимо примен ть усилители, а так как усиление посто нных напр жений,- а при использовании суммированных напр жений необходимость суммиро вани , особенно посто нных напр жений, представл ет значительные трудности,- то целесообразно использовать переменные напр жени  преимущественно с частотой, большей чем 1000 периодов в секунду.

Ниже приводитс  пример выполнени  и работы устройства, показанного на фиг. 5.

Пример. Поставлена задача классифицировать рукописные цифры О ... 9. Таким образом , имеютс  10 классов. Зондирование производитс  путем освещени  опознаваемых цифр и применени  фотоэлементов. Поле, в котором написаны цифры, раздел етс  еа 4X6 24 растровых пол  (фиг. 4). На фиг. 5 изображена обща  Схема. Имеющиес  в растровых пол х соответствующие классифицируемым цифрам почернени  преобразуютс  фотоэлементами в аналоговые электрические напр жени . Усилители У служат дл  усилени  напр жений, создаваемых фотоэлементами , которые соответствуют п признакам, названным в описании.

Свет, которым освещаетс  поле с записанной цифрой, модулируетс  вращающимс  перфорированным диском, прерывающим луч света с частотой, .например, в 1000 ги. Поэтому преобразователи физических величин в электрические сигналы (фотоэлементы) создают переменное напр жение, а усилители Fj - V24 представл ют собой усилители переменного еатгр жени .

На выходах усилителей Vi - Vzk наход тс  трансформаторы TPi - ТР24, создающие приведенные в 01писаш™ противофазные напр жени  и - f/24 W. fJi - f/24- в данном случае переменные напр жени   вл ютс  напр жени ми , которые мен ют свою фазу так, что

напр жени  f/i - f/24 и LJi - Uzt всегда противофазны , и поэтому выполн етс  требование, заключающеес  в том, чтобы из электрических величин выдел лись противофазные напр жени .

Напр жени  f/i - Uz и f/i-6 24 подвод тс  ко всем многополюсникам на резисторах

Ai,,0, Mi,i - N23,l и т. д. до V,,9 ,9.

Все многаполюсни ки класса «О, т. е. N,0 - .о служат дл  классификации цифры О, двадцать три многополюсника класса 1, т. е. ,i - ,1 - дл  классификации цифры 1 и т. д. до многоиолюсников ,9 дл  классификации цифры 9. Таким образом, здесь применено 10X23 230 многополюсников на резисторах. Каждое напр жение Ui-Uzi и

Ui - Uit подаетс  на вход каждого многополюсника , т. е. на 230 входов.

В общем при 24 признаках и 24 измерительных напр жени х требуетс  дл  каждого класса 24 многополюсника. В св зи с тем, что при применениИ в описанном примере напр жений

f/Z и t/Z, полученных суммированием, .представл ющих собой одну из возможных комбинаций , дл  каждого класса требуетс  23 многополюсника . Многополюсники выполнены таким образом,

что при выполнении условий отнесени  их к одному классу на выходах всех 23 многополюсников , относ щихс  к данному классу, например ДЛ1Я цифры О, т. е. многополюсников - ,0, по вл ютс  напр жени , наход щиес  в определенных пределах. Напр жени  на выходах многополюсников  вл ютс  напр жени ми на суммирующих резисторах (например 7 - на фиг. 3). Выходы всех многополюсников, относ щихс 

к одному классу, соединены со схемой «И. Таким образом выходы многополюсников yVi,o - ,о соединены со схемой «И 5о, а выходы многополюсников yVi,i -Ni3, - со схемой «И 5, и т. д. При помощи этих схем «И

5о - 9 определ етс , наход тс  ли колебани  напр жени  «а общих суммирующих резисторах многополюсников, предусмотренных дл  данного класса в пределах заданных интервалов , или выход т за эти пределы.

Дл  того чтобы заданные интервалы, в пределах которых могут колебатьс  напр жени  на суммирующих резисторах, располагались вокруг величины, равной нулю, ко всем многополюсникам дополнительно подвод т напр жени  f/Z или f/Z, представл ющие собой сумму напр жений V - f/24 или U -f/24. Напр жени  UZ и f/Z получают из противофазных напр жений IJ - /24, - 24 при помощи двух дополнительных вторичных обмоток, последовательно соединенных трансформаторов Tpi-Тр24.

Дл  того чтобы сделать эту схему невосприимчивой к различной толщине линий зачернени  заданных цифр и изменений питающих напр жений , пределы, в которых элементы «И определ ют колебани  напр жений на общих суммирующих резисторах, сделаны зависимыми от величины напр жений f/Z и f/Z. Это

достигаетс  путем подвода дополнительного напр жени  f/Ki, которое отводитс  из суммированного напр жени  f/Z через трансформатор Тр25, а также путем такого коммутировани  э лементов «И, что они производ т классификацию только тогда, когда напр жени  на суммирующих резисторах меньще, чем дополнительное напр жение, UV. Если, например , линии зачернени  будут слабее или уменьшаютс  питающие напр жени , то

уменьщ.аютс  также противофазные еапр же13

ни  Ui-.Uzi и Ui - f/24,Подводимые .к мнотополюсникам , и напр жени  USi на суммирующих резисторах Ri, а также напр жение UVi, подводимое к схеме «И 5, благодар  чему возникает компенсаци .

Выходы схем 5о--Зд соединены с выходом схемы 7 и блокирующими элементами SQ-8д. Если опознаетс  заданна  цифра, т. е. если колебани  напр жений на общих суммирующих резисторах нахбд тс  в заданных классификацией пределах, то соответствующа  «И (например, 5) управл ет выходом Pi через блокирующий элемент Sj.

Схема .«И 7 может запирать выходы 9о-9д через усилитель 10 и блокирующие элементы So-§9. Эта схема построена так, чтобы выходы 9о-РЭ залирались в случае, когда элементы «И положительно выдел ют больше, чем один класс, например, при очень слабом почернении заданных цифр или тустых полей и тем самым недостаточной надежности выделени , выходы 9(1-РЭ, «о не за-пирались, когда схема «И выдел ет только один класс, т. е. когда точно опознаетс  только одна из предъ вленных цифр.

В противном случае, когда колебани  напр жений на общих суммирующих резисторах во всех многополюсниках больше заданных (определенных) интервалов,классификации нет, так как схемы «И 5о-59 не выдают управл ющие напр жени .

Рассмотрим пример «процесса изучени  с определением величин отдельных сопротивлений многополюсников дл  случа  классифика-. дин .рукописных цифр с применением 24 растров . Рассматриваетс  один класс, но все выводы и положени  действительны и дл  остальных классов.

Дл  соответствующих классов цифр вз то большое число образцов почерков разных людей (на фиг. б 25 образцов начертани  цифры I). Общее число образцов почерков обозначено буквой S. При ломощи зондирующей оптики и фотоэлементов определ ютс  почернени  всех 24 .растровых полей (фиг. 4). Дл  каждого образца почерка принимаютс  24 числа Xi-Х24 , пропордиональные почернени м 24 растровых полей. Индексы (степень в скобках) означают, к какому образцу почерка ОТНОСИТСЯ число, например .ХГь JC2,.. . ,.t24

обозначают почернени  в растровых пол х 1,

2 2

2 ... 24 первого образца почерка, а Xi, xi,..., дгм -почернени  в растровых пол х 1, 2 ... 24 второго образца почерка.

Из замеренных почернений рассчитываютс  средние значени  mi - «124 почернений в растровых пол х- I-24 по следующим формулам:

т, (n) + f) + ...4-4), m, -|-(4 + + ... + 4).

,,::i(...44f).

14

С помощью рассчитанных средних значений образуютс  только выделенные признаки, т. о. комбинации б di (xi - т) -f di(x2 - 2) -i+ . .. 4- (х24 - m24) первоначальных признаков , т. е. почернений -Vi-Хг/,, имеющич следующие свойства: дл  каждого образца почерка х, Х2, 1 Хы такого рода комбинаци  имеет следующее значение

5(1) d, (.(/) - /и.) + d, (4) - ш,) -f .. . +

+ d,,().

При усреднении образцов почерков сумма

квадрата F У о; , т. е. статическое

лебавие комбинации вокруг ее нулевой точки, должна достигнуть минимума. Это значит, что колебани  значений выделенных признаков должны быть минимальными дл  представитеЛ ей класса, примененных в «процессе обучени .

Исключа  тривиальное решение d da ... и замен   его dj + dl-f .. . + (24

Cos 0, получаем следующие минимальные ные услови : функци 

F d, (хт - т,) + d, (4 -т,) + ...+

+ d,, (хт - т,,)Г + d, (,vf - m,) +

+ d, (4) ,„) ц .., + d,, ( - т,,) + ...+

+ Id, ( - m,)+ d, ( - Ш,) + ... +

+ (44 - ) + (df) + df + ... + df,)).

должна в зависимости от коэффициентов di, d2 . . . d2.t стать минимальной.

Дл  осуществлени  минимума необходимо, чтобы

dp дР

дР дР dd ddn 6j

отсюда получаетс :

- 2 lid, (хт m J + d. (xW -т,) + ...+ + d,, (4i - m,,(xW - т,) + d, (42) т,} +

+ d, (4) m,) + ...+ d«. (4|)- ш„)1 X X (xf - m,} + d, (() - m,) + d, (4 - ) + + ... + d,, (4f - т„)1 (4) m,)} - 2ad, 0;

55

dF

z 2 , (.(1) - m,) + d, (41) - m,) +

dd.

+ ... + d« (41) - m«) (41 - т„ + И - ) + И - i) + .. . + -f d,, ((2) - m«) (44 - г..) + .-.+ + Id, (x) - mj + d, (4) - m, + ... +

+ .4 (4 - )1 (4l )) - 2.4 0; (1) 15 Использу  апределееие S Х/й 3 -(jc/ -W;)(:ft ), можио следующим образом написать упом HiyTbie выше услови  после умножени  квадратных скобок с их множителем, и после суммировани  р дом расположенных членов ( элементы ковариантной матрицы)ю u,Xi,i-f .2 + . 4-й24 -1,24 aj, ,1 + ,-2,2 + + 242,24 (2) ,4.1 + rf.)-24.2 + . . . + .24 arf,, ИЛИ в виде матричной записи Ли - ad с ковариантной матрицей U424 Л I / 2 I A-J . 1; ,i ,iW4/ , / Матричное уравнение (2) имеет 24 линейных25 независимых решени  14), 4), . . .. 4J)j, (df), df,. . ., df) . . . . . . df df . . . 4f) (отличающиес  здесь степен ми в -скобках), которые определ ютс  одним из известных ме5 , dp (, - т,) + Р(лг,- .-г 16 тодов определени  собственных векторов матРИДЫ . В описанном здесь примере примен ютс  почернени  -,-,... , причем д: это су , , . . - 24- Поэтому уже использова линейна  комбинаци  и получаютс  еще 23 линенно независимых решени . определени  решении вначале необходимо рассчитать в соответствии с определ юЩ5 )У уравнением (1) элементы Яьй ковариантНОЙ матрицы Л таким образом г.1 (лг) - Ш,) + (rf - m,) -f . . . + , 42 4 ) И ) + +(.(2),„(2)„,)... +(л;()-т,)(4)-/л,) расчета 23 решений ), ,..., ), jd(2,, rf(2), . . ., rf|2,,, . . ., (d(23), (23), . . ., (23)} матричного уравнени  (2) дл  каждой из лолученных 23 -независимых комбинаций: ,) + ... 4-4i( - .4).

8,3 . df3) (, т,} 4- 4 (-V, - /п.) + .. . -Ь dg3) („ т„)

рассчитываетс  максимум абсолютной величи-«процессе обучени . Дл  определени  максины , что получаетс , если дл  лг, yiz, ... - 24мума необходимо рассчитать значени  комбивставл ютс  значени  используемых образцов35 наций бь 62,... 623 дл  каждого образца попочерка . Этим определ ютс  границы, в пре-черка. делах которых колеблютс  выделенные признаки представителей классов, примен емых вДл  первого образца почерка получаетс 

5П) ::z d() ((/) - т + («2 -«,) + ... -f d() (4i - Ш„).

S() df) ((i) - /n J + df 3) ((1) ;n j +... + 423) (a) ,„),

ДЛЯ второго образца почерка индекс (степеньлах которых должны колебатьс  напр жени 

в скобках) дл  х,, Xz, ... будет 2 и т. д. 40US на общих суммирующих резисторах.

Таким обр-азом, дл  образцов почерка лолу-Из рассчитанных величин mi, niz,... «24 и

чаютс  23 группыdi.da,... d24 получаютс  следующим обра{8 (1), 8(2),... 8(j-5)}, {г(), 8(2),. .., 8()) ,...зом величины сопротивлений многополюсн-иков

2§ 23 fОбратные значени  чисел di , d ...,

из S чисел, из которых выбираютс  абсолют-пропорциональны комбинирующим сопротивные величины л с-оотзетствии с наибольшимлени м ,i, 1,2, . . . ,,,2,. .,i,2

числом. Эти числа задают интервалы, в преде-многополюсников Л/ь обратные значени  чисел

45N,N2,... N23.

17

i . da ,..., dsM пропорциональны сопротивлени м 2,Ь ,2, - ,24 ИЛИ R.l, R2,-2 , ; ,24

МНОГОПОЛЮСНИКОВ N2 и т. д. Обратное значение уравнени  //Л1+4 +- . Pi проП 0рционально до1полнительному сопротивлению RZi или Zi в многополюснике и т. д.

Если рассчитанные числа dl положительны, то на приданные комбинирующие резисторы в виде Ri,h Следует подать напр жени  L,, Uz, ..., 1/24, В другом случае в качестве Ri,h на них подают напр жени Ui, Uz, . ,U-n. Если PJ положительное число, то на резистор RZi подают дополнительное напр жение f/Z, в противном случае на резистор RZi подают дополнительное напр жение UZ.

Использу  эти выводы, можно рассчитать величины комбинирующих резисторов многополюсников .

Предмет изобретени 

Claims (6)

1. Устройство дл  классификации объектов ио п признакам, содержащее преобразователи физических параметров в электрические сигналы и логическую схему, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  устройства при значительно измен ющихс  признаках классифицируемых объектов, устройство содержит л источников противофазных напр жений, входы которых подключены к выходам преоб|разователей физических параметров в электрические сигналы, и п резисторных многополюсников.

8

18

соответствующие входы которых подключены к выходам источников противофазных напр жений , а выходы - ко входам логической схемы .

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что каждый из п многополюсников состоит из п комбинирующих резисторов и одного суммирующего резистора, одни выводы которых объединены в общую точку, соединенную с выходом многополюсника, а вторые выводы резисторов подключены к соответствующим входам многополюсника.

3.Устройство по пп. 1, 2, отличающеес  тем, что оно содержит дополнительный источник напр жени , одрш полюс которого соединен iC общей точкой всех источников противофазных напр жепий, а второй полюс-через дополнительный резистор с обндей точкой соответствующего резисторного многополюсника.

4.Устройство 1ПО пп. 1, 2, 3, отличающеес  тем, что дополнительный источник напр жени  выполнен в виде источника посто нного тока.

5.Устройство по пп. 1, 2, 3, отличающеес  тем, что дополнительный источник выполнен в виде источника переменного тока.

6.Устройство по (П. 1, отличающеес  тем, что источники противофазных напр жений выполнены в виде источников переменного тока, измен ющегос  во времени с частотой нрепреимущественно большей, чем 1000 периодов в секунду.

Н.Н

Ъ