Загальні відомості про системи розпізнавання образів

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Загальні відомості про системи розпізнавання образів

Побудова сучасних автоматизованих виробництв, автоматизованих складів, автоматизованих систем обліку і контролю, автоматизованих сортувальних центрів потребує автоматичної ідентифікації тих чи інших образів (товарів, деталей, ПО тощо).

Серед систем розпізнавання образів важливе місце посідають системи розпізнавання графічних зображень. На базі саме таких систем побудовано переважну більшість розпізнавальних систем автоматизованих промислових виробництв.

Нині одними з найбільш поширених систем розпізнавання графічних зображень є розпізнавальні системи поштового зв'язку, призначені для автоматизації складних операцій оброблення ПО, зокрема, їх сортування.

Відповідно до сучасних поглядів розпізнавання образів подається у виді перетворень, наведених на рис. 1

Рисунок 1 Подання розпізнавання образів у виді перетворень

Множина образів складає деяку сукупність об'єктів, що відносяться до тієї чи іншої області дослідження, наприклад, графічні зображення, звукові сигнали, діагнози хвороб і т.ін.

Зазначені образи піддаються аналізу, в процесі якого виконується їх опис мовою заздалегідь обраної системи ознак. Як ознаки можуть бути фізичні параметри образів (маса, габарити, форма, температура); їх відносні характеристики (великий - малий, високий - низький, товстий - тонкий); характерні ознаки (друкований, рукописний) і т.ін.

Вибір системи ознак - складна і відповідальна задача, в загальному випадку неформалізована. У будь-якому випадку система ознак повинна забезпечувати різні описи множини розпізнаваних образів.

Отримана множина наборів ознак (описів образів) синтезується (класифікується), тобто відноситься до того чи іншого заздалегідь визначеного основного класу відповідно до деяких вирішальних правил або визначається, що вона не відноситься до жодного з цих класів, тобто класифікується як додатковий заздалегідь невизначений клас .

Вирішальні правила звичайно забезпечують оптимальність прийняття рішень відповідно до заданих критеріїв оптимальності, наприклад, мінімального ризику, мінімальної помилки тощо.

У реальних системах розпізнавання , тобто, як в результаті аналізу, так і в результаті синтезу відбувається стискання інформації про розпізнаваний образ. Цеозначає, що практично нічим необмежена множина реальних образів розбивається множиною їх описів на т підмножин, що не перетинаються, кожне з яких може розглядатися як деякий узагальнений образ, який подає реальні образи з ознаками, що збігаються. В свою чергу, кожний конкретний клас включає деяку множину описів образів, які є представниками цього класу, а клас - множину описів образів, що не є представниками жодного з цих класів.

Розпізнавальні системи поштового зв'язку призначені, головним чином, для розв'язання задач автоматичного сортування ПО, які включають задачі пошуку лицьової сторони ПО, визначення місцеположення адресної інформації на лицьовій стороні ПО, зчитування і розпізнавання зазначеної інформації. Як адресна інформація звичайно виступає цифровий ПІ, який наноситься відправником або оператором поштового зв'язку у спеціально виділеному місці на лицьовій стороні ПО. Внаслідок цього, як образи (об'єкти розпізнавання) виступають графічні зображення (конфігурації) арабських цифр і деякі спеціальні мітки (репери), що наносяться друкарським способом на конверти, картки або адресні ярлики, які наклеюються на посилки, бандеролі чи пачки преси, і дозволяють знаходити лицьову сторону ПО та визначати місцеположення ПІ.

Враховуючи, що параметри цифр ПІ, особливо рукописних, таких як конфігурації й розміри цифр, колір, товщина і контрастність ліній, розриви ліній, завади, відхилення ліній від рекомендованих або середніх значень, деформації, зсуви і повороти цифр, виходи цифр за обмежувальні рамки, зіпсовані, закреслені, виправлені і наведені цифри, відсутність цифр ПІ, сторонні записи у полі ПІ і т.ін. носять імовірний характер, будь-який опис з тією чи іншою ймовірністю може бути представником будь-якого з класів

До сказаного слід додати доступність зображень цифр ПІ до так званих афінних спотворень (поворот, зсув і масштабування зображень у площині, перпендикулярній оптичній осі зчитувального пристрою).

Зазначені обставини призводять до суттєвого ускладнення розпізнавальних систем поштового зв'язку й обумовлюють доцільність їх побудови на базі ЕОМ.

Стосовно АЛСМ розпізнавання графічних зображень є задачею віднесення кожної цифри ПІ до одного з десяти класів арабських цифр або виявлення того, що зазначена цифра не належить жодному із цих класів (відмова від розпізнавання).

Кожне зображення R, що розпізнається, характеризується набором ознак , які вибираються на основі статистичних досліджень, досвіду, зручності виділення та інших факторів.

Рисунок 2 Ймовірний характер перетворень у процесі розпізнавання образів

Різні алгоритми розпізнавання цифр використовують як ознаки: штрихи (горизонтальні, вертикальні, нахилені); контури (замкнені, розімкнені); кількість перетинів знака вертикальними, горизонтальними чи нахиленими лініями; топологічні ознаки (початок і кінець ліній, розгалуження і з'єднання ліній, перетинання ліній); метричні ознаки (відстані між елементами знака, розміри окремих елементів).

При розпізнаванні графічної інформації, зокрема, цифр ПІ, використовуються поняття подібності і відмінності образів, що розпізнаються. Набір ознак , кожна з яких набуває певних дискретних значень, створює деякий m-вимірний векторний простір ознак, кожна координата якого являє одну ознаку, а кожна точка - один образ. Якщо увести певну міру близькості між точками цього m-вимірного векторного простору (наприклад, евклідову чи відстань Хеммінга), то подібність або відмінність образів буде визначатися значеннями цієї відстані.

Образи з малою відмінністю ознак займають малий (компактний) об'єм простору ознак, а з великою - великий об'єм цього простору, не мають чітких меж (розпливчаті). Найбільш компактними є зображення цифр ПІ, нанесені друкарським способом, найбільш розпливчатими - нанесені людиною від руки. На рис. наведено приклад ланцюжка переходів образів із одних класів в інші.

Рисунок 3 Приклад переходів образів із одних класів в інші

розпізнавання образ алгоритм автоматичний

Задача побудови дієздатної розпізнавальної системи неминуче потребує різкого звуження характеристичних об'ємів рукописних цифр у просторі ознак.

Для спрощення розпізнавальних систем поштового зв'язку уводяться деякі обмеження на місцеположення, розміри і (або) форми написання цифр ПІ. Значного поширення набули системи розпізнавання так званих стилізованих і нормалізованих цифр ПІ. У системах розпізнавання стилізованих рукописних цифр уводяться обмеження на місцеположення, розміри і форми написання цифр, у системах розпізнавання нормалізованих рукописних цифр - тільки на місцеположення і розміри цифр.

Размещено на Allbest.ru