RU2009104869A - Способ распознавания трехмерных объектов по единственному двумерному изображению и устройство для его реализации - Google Patents

Abstract

1. Способ распознавания трехмерных объектов по единственному двумерному изображению, программа которого предусматривает предварительное приведение изображения объекта, вводимого в компьютер, к нормальному, стандартному для данного способа виду - изменению масштаба, поворот в требуемое положение, центрирование, вписание в прямоугольник требуемого размера, преобразование изображения объекта в изображение, выполненное в градациях - различных степенях яркости одного цвета, на которое последовательно, поочередно накладываются изображения хранящихся в памяти компьютера шаблонов, отличающийся тем, что эталонное изображение хранят в виде векторной трехмерной модели, для каждой такой модели фиксируют набор параметров для аффинных преобразований: углы поворота по осям x у z масштаб; этот набор параметров определяют для каждой модели с учетом сложности ее формы с тем, чтобы наиболее точно произвести идентификацию; производят следующую последовательность действий: получают векторную трехмерную модель эталонного объекта путем геометрического построения, затем, изменяя ее положение в пространстве (поворот, отражение, масштабирование), получают ряд вышеуказанных параметров, которые сохраняют и используют в дальнейшем при распознавании для воссоздания соответствующего ракурса эталона объекта; плоское изображение представляют в виде двумерного массива, элементами которого являются значения от 0 до 255 - градации серого цвета; помимо указанных параметров в набор включают дополнительно соотношение сторон габаритного изображения контейнера объекта и кодированное представление объекта, которое позволяет опред�

Claims (2)

1. Способ распознавания трехмерных объектов по единственному двумерному изображению, программа которого предусматривает предварительное приведение изображения объекта, вводимого в компьютер, к нормальному, стандартному для данного способа виду - изменению масштаба, поворот в требуемое положение, центрирование, вписание в прямоугольник требуемого размера, преобразование изображения объекта в изображение, выполненное в градациях - различных степенях яркости одного цвета, на которое последовательно, поочередно накладываются изображения хранящихся в памяти компьютера шаблонов, отличающийся тем, что эталонное изображение хранят в виде векторной трехмерной модели, для каждой такой модели фиксируют набор параметров для аффинных преобразований: углы поворота по осям x у z масштаб; этот набор параметров определяют для каждой модели с учетом сложности ее формы с тем, чтобы наиболее точно произвести идентификацию; производят следующую последовательность действий: получают векторную трехмерную модель эталонного объекта путем геометрического построения, затем, изменяя ее положение в пространстве (поворот, отражение, масштабирование), получают ряд вышеуказанных параметров, которые сохраняют и используют в дальнейшем при распознавании для воссоздания соответствующего ракурса эталона объекта; плоское изображение представляют в виде двумерного массива, элементами которого являются значения от 0 до 255 - градации серого цвета; помимо указанных параметров в набор включают дополнительно соотношение сторон габаритного изображения контейнера объекта и кодированное представление объекта, которое позволяет определить его положение внутри габаритного контейнера, кодирование производят разбиением габаритного контейнера на 121 одинаковых областей и определением наличия части объекта в каждой из них, таким образом получают 121-битный код данного ракурса объекта в двоичном виде: если часть изображения объекта находится в области, то ее помечают единицей; иначе нулем, код получают перебором значений меток в областях слева направо, сверху вниз, на вход распознавателя подают изображение, представленное массивом пикселей в градациях серого, то есть каждый элемент массива имеет значение от 0 до 255, размерность массива зависит от параметров дискретизации изображения, распознавание производят следующим образом: определяют габаритный контейнер входного изображения объекта, затем кодируют вышеуказанным способом, исходя из отношения сторон габаритного контейнера и полученного кода, выбирают набор параметров из базы эталонов, затем выполняют преобразование векторной модели эталонного объекта соответственно установленным ранее параметрам: поворот и масштабирование, после чего строят плоское изображение модели эталона, которое сравнивают с поданным на вход изображением посредством нейросети персептрон, сравнение производят путем анализа градаций серого для каждой дискретной области изображения, причем производят попиксельное сравнение, затем находят модуль разности для каждой пары пикселей изображения поданного на вход распознавателя и полученной проекции векторной модели эталонного объекта и сравнивают его с пороговым значением, полученные данные подают на вход нейросети персептрон, в зависимости от значения функции активации которой принимают решение о схожести проекции векторной модели эталонного объекта и входного изображения.

2. Устройство распознавания трехмерных объектов по единственному двумерному изображению содержит блок ввода и предварительной обработки изображения (БВПО), который выделяет габаритный контейнер, просчитывает необходимые коэффициенты, блок анализа изображения и последующего кодирования (БК), производящий вычисление параметров и кодирование входного изображения, блок, содержащий запоминающее устройство с параметрами эталонов и производящий сравнение (ЗУП), выполняет сравнения полученных ранее параметров исходного изображения с соответствующими параметрами эталонов, блок распознавания (БР), который выполняет сравнение проекции эталона и исходного изображения, блок содержит запоминающее устройство с эталонными изображениями в векторном формате, выполняет просчет трехмерного изображения с учетом имеющихся углов поворота и масштаба; генерирует веса на основе полученных данных и выполняет сравнение посредством нейросети типа персептрон за счет сравнения яркостных составляющих элементов изображения, блок сохранения параметров (БСП) идентифицированного объекта содержит стек для накопления изображений, которые были идентифицированы, блок, выбирающий трехмерный эталон по переданным параметрам и сохраняющий необходимые данные (БВЭ), обеспечивает сохранение результатов распознавания, устройство для коммуникации с ЭВМ (УКЭВМ), причем первый выход блока ввода и предварительной обработки изображения (БВПО) является входом, второй выход блока ввода и предварительной обработки изображения (БВПО) соединен с первым входом блока распознавания (БР), выход блока анализа изображения и последующего кодирования (БК) является первым входом блока, содержащего запоминающее устройство с параметрами эталонов и производящего сравнение (ЗУП), первый выход блока, содержащего запоминающее устройство с параметрами эталонов и производящего сравнение (ЗУП), соединен со вторым входом блока распознавания (БР), второй выход блока, содержащего запоминающее устройство с параметрами эталонов и производящего сравнение (ЗУП) является вторым входом блока, выбирающего трехмерный эталон по переданным параметрам и сохраняющего необходимые данные (БВЭ), первый выход блока распознавания (БР) является входом блока сохранения параметров (БСП), второй выход блока распознавания (БР) соединен с третьим входом блока, выбирающего трехмерный эталон по переданным параметрам и сохраняющего необходимые данные (БВЭ), выход блока сохранения параметров (БСП) является первым входом блока, выбирающего трехмерный эталон по переданным параметрам и сохраняющего необходимые данные (БВЭ), первый выход блока, выбирающего трехмерный эталон по переданным параметрам и сохраняющего необходимые данные (БВЭ), соединен со вторым входом запоминающего устройства с параметрами эталонов и производящего сравнение (ЗУП), второй выход блока, выбирающего трехмерный эталон по переданным параметрам и сохраняющего необходимые данные (БВЭ), подключен к устройству для коммуникации с ЭВМ (УКЭВМ), третий выход блока, выбирающего трехмерный эталон по переданным параметрам и сохраняющего необходимые данные (БВЭ), соединен с третьим входом блока распознавания (БР).