[go: up one dir, main page]

RU2848151C1 - Method for signal recognition - Google Patents

Method for signal recognition

Info

Publication number
RU2848151C1
RU2848151C1 RU2024139125A RU2024139125A RU2848151C1 RU 2848151 C1 RU2848151 C1 RU 2848151C1 RU 2024139125 A RU2024139125 A RU 2024139125A RU 2024139125 A RU2024139125 A RU 2024139125A RU 2848151 C1 RU2848151 C1 RU 2848151C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
feature vector
matrix
feature
values
Prior art date
Application number
RU2024139125A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Дворников
Сергей Сергеевич Дворников
Александр Федотович Крячко
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения"
Application granted granted Critical
Publication of RU2848151C1 publication Critical patent/RU2848151C1/en

Links

Abstract

FIELD: signal recognition.
SUBSTANCE: invention relates to methods for signal recognition. The method is characterised in that the feature vector is additionally fed to a filter system, wherein the number of filters in the filter system and the values of their passbands are determined in accordance with the principle of multiple-scale signal transformation, according to which the passband of each subsequent filter is twice the passband of the previous filter, as a result, a signal feature matrix is obtained at the output of the filter system, and the recognisable signal is identified by comparing its feature matrix with the feature matrices of each of the reference signals, and the decision is made based on the results of calculating the difference between the values of the feature matrix of the recognisable signal and the reference signals, which is averaged in accordance with the bit depth of the feature matrix, while the recognisable signal is considered incidental to the reference signal, the difference module of the feature matrix with which will be minimal.
EFFECT: improved efficiency of object recognition when they are not fully displayed within the processed frame.
1 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к способам распознавания сигналов и может быть использовано в технических средствах распознавания объектов, изображенных на кадрах фото- и видеоизображений.The invention relates to methods for recognizing signals and can be used in technical means for recognizing objects depicted in frames of photo and video images.

Известен «Способ распознавания радиосигналов» (Патент РФ №2356064, МПК G01S 7/00, Бюл. №14, опубл.: 20.05.2009 г.) В известном способе предварительно задают эталонные радиосигналы (PС). Затем для каждого эталонного PC формируют его матрицу распределения энергии (РЭ). С этой целью эталонные PC дискретизируют, квантуют и затем выполняют операцию фреймового вейвлет-преобразования (ФВП) путем фильтрации их квантованных отсчетов посредством фильтров, полосы пропускания которых каждый раз увеличивают в два раза с возрастанием порядкового номера фильтра. После этого, полученные с выхода каждого из фильтров вейвлет-коэффициенты (ВК) нормируют, ранжируют и исключают малозначимые ВК. В качестве малозначимых выбирают совокупность ВК, начиная от наименьшего, суммарная энергия которых составляет 10-30% от суммарной энергии всей совокупности ВК на выходе каждого из фильтров соответственно. Затем из оставшихся ВК формируют матрицу РЭ, причем строками матрицы РЭ каждого эталонного PC являются ВК, полученные на выходе фильтров. А из матриц РЭ эталонных PC формируют их векторы признаков путем построчной конкатенации всех ВК сформированных матриц РЭ. После этого принимают распознаваемый PC, из квантованных отсчетов которого формируют матрицу РЭ и вектор признаков аналогично, как и для эталонных PC. Идентифицируют принятый PC путем вычитания по модулю его вектора признаков из векторов признаков каждого из эталонных PC. Распознаваемый PC считают инцидентным эталонному PC, разница векторов признаков с которым минимальна.A "Method for Recognizing Radio Signals" is known (RU Patent No. 2356064, IPC G01S 7/00, Bulletin No. 14, published: 20.05.2009). In this known method, reference radio signals (RS) are pre-defined. Then, for each reference RS, its energy distribution matrix (EDM) is formed. For this purpose, the reference RS are discretized, quantized, and then a frame wavelet transform (FWT) is performed by filtering their quantized samples through filters whose passbands are each doubled with an increase in the ordinal number of the filter. After this, the wavelet coefficients (WC) obtained from the output of each filter are normalized, ranked, and insignificant WCs are excluded. A set of VCs, starting from the smallest, whose total energy is 10-30% of the total energy of the entire set of VCs at the output of each filter, respectively, is selected as insignificant. Then, a matrix of REs is formed from the remaining VCs, where the rows of the RE matrix of each reference PC are the VCs obtained at the filter output. And from the RE matrices of the reference PCs, their feature vectors are formed by row-by-row concatenation of all VCs of the formed RE matrices. After this, a recognizable PC is accepted, and from its quantized samples, a RE matrix and a feature vector are formed in the same way as for the reference PCs. The accepted PC is identified by subtracting its feature vector modulo from the feature vectors of each of the reference PCs. A recognizable PC is considered incident to a reference PC whose feature vector difference with it is minimal.

Недостатком известного способа является то, что он ориентирован на работу с сигналами, имеющими малое число отсчетов, поскольку векторы признаков сигналов формируются путем построчной конкатенации значений их матриц РЭ, и поэтому они имеют очень большое число элементов, т.е. высокую размерность. А уменьшение размерности векторов признаков, формируемых в соответствии с известным способом, путем их усреднения, ведет к снижению достоверности распознавания.A disadvantage of the known method is that it is designed to work with signals with a small number of samples, since the signal feature vectors are formed by row-by-row concatenation of the values of their RE matrices, and therefore have a very large number of elements, i.e., a high dimensionality. Reducing the dimensionality of the feature vectors formed in accordance with the known method by averaging them leads to a decrease in recognition reliability.

Известен «Способ распознавания радиосигналов) (Патент РФ №2430417, МПК G06K 9/00, Бюл. №27, опубл.: 27.09.2011).The “Method for recognizing radio signals” is known (Patent of the Russian Federation No. 2430417, IPC G06K 9/00, Bulletin No. 27, published: 09/27/2011).

В известном способе предварительно задают эталонные PC и формируют для каждого эталонного PC матрицу РЭ, для чего его дискретизируют, квантуют и затем выполняют операцию ФВП последовательности его квантованных отчетов с помощью фильтров, полосы пропускания которых кратны числу два в степени К, где К - целое число. Затем из ВК эталонного PC формируют вектор признаков. Причем для каждого временного отсчета PC из числа соответствующих ему ВК на выходах фильтров выделяют максимальный, на который нормируют остальные ВК, соответствующие данному временному отсчету PC, а в качестве элементов векторов признаков выбирают средние значения мощности ВК, полученные на выходе каждого из фильтров. После чего принимают распознаваемый PC и формируют его вектор признаков аналогично, как для эталонного PC. Затем принятый PC идентифицируют путем последовательного вычитания по модулю элементов его вектора признаков из элементов векторов признаков каждого из эталонных PC. Распознаваемый PC считают инцидентным эталонному PC, разница векторов признаков с которым минимальна.In the known method, reference FSs are predefined and a RE matrix is formed for each reference FS. This is done by discretizing and quantizing it, and then performing a FVP operation on the sequence of its quantized reports using filters whose passbands are multiples of two to the power of K, where K is an integer. A feature vector is then formed from the reference FS's VC. Moreover, for each FS's time sample, the maximum VC is selected from among the corresponding VCs at the filter outputs, to which the remaining VCs corresponding to this FS's time sample are normalized. The average VC power values obtained at the output of each filter are selected as the feature vector elements. The recognized FS is then received, and its feature vector is formed similarly to that for the reference FS. The received FS is then identified by successively subtracting the absolute values of its feature vector from the elements of the feature vectors of each reference FS. The recognized FS is considered incident to the reference FS if its feature vector difference with the reference FS is minimal.

Недостатком известного способа является то, что в нем в качестве элементов векторов признаков выбирают средние значения мощности ВК, полученные на выходе каждого из фильтров, что ведет к снижению достоверности распознавания.The disadvantage of the known method is that the average values of the VC power obtained at the output of each filter are selected as elements of the feature vectors, which leads to a decrease in the reliability of recognition.

Известен «Способ распознавания радиосигнала» (Патент РФ №2423735, МПК G06K 9/00, Бюл. №19, опубл.: 10.07.2011). В известном способе предварительно задают эталонные PC, формируют для каждого эталонного PC матрицу РЭ, для чего его дискретизируют, квантуют и выполняют операцию ФВП последовательности его квантованных отчетов с помощью фильтров, полосы пропускания которых кратны числу два в степени K, где K - целое число. После этого ВК ФВП нормируют относительно его максимального значения. Затем ВК эталонного PC, полученные в каждой полосе частот, ранжируют и формируют вектор признаков эталонного PC. Причем в качестве элементов векторов признаков выбирают средние значения мощности ВК, полученные на выходе каждого из фильтров. После чего принимают распознаваемый PC и формируют его вектор признаков аналогично, как и для эталонного PC. Идентифицируют принятый PC путем последовательного вычитания по модулю элементов его вектора признаков из векторов признаков каждого из эталонных PC. Распознаваемый PC считают инцидентным эталонному PC, разница векторов признаков с которым минимальна.A "Method for Recognizing Radio Signals" is known (RU Patent No. 2423735, IPC G06K 9/00, Bulletin No. 19, published: 10.07.2011). In this known method, reference signals are pre-defined, and a radio frequency matrix is formed for each reference signal. This matrix is discretized, quantized, and a frequency-domain transformation (FWD) operation is performed on the sequence of its quantized reports using filters whose passbands are multiples of two to the power of K, where K is an integer. After this, the FWD VC is normalized relative to its maximum value. Then, the VCs of the reference signal, obtained in each frequency band, are ranked, and a feature vector of the reference signal is formed. Moreover, the average values of the FWD power obtained at the output of each filter are selected as the elements of the feature vectors. Afterwards, the recognized signal is received and its feature vector is formed in the same way as for the reference signal. The received PC is identified by successively subtracting the absolute values of its feature vector elements from the feature vectors of each reference PC. The recognized PC is considered incident to the reference PC whose feature vector difference is minimal.

Недостатком известного способа является то, что в нем в качестве элементов векторов признаков выбирают средние значения мощности ВК, полученные на выходе каждого из фильтров, что ведет к снижению достоверности распознавания.The disadvantage of the known method is that the average values of the VC power obtained at the output of each filter are selected as elements of the feature vectors, which leads to a decrease in the reliability of recognition.

Известен «Способ распознавания радиосигналов» (Патент РФ №2533651, МПК G06K 9/00, опубл.: 20.11.2014, Бюл. №32). В известном способе предварительно задают эталонные РС равной длительности, которые дискретизируют и квантуют, затем выполняют операцию ФВП для последовательности квантованных отчетов каждого эталонного РС и формируют для каждого из них вектор признаков из ВК полученных матриц РЭ, затем принимают распознаваемый РС и формируют его вектор признаков аналогично, как и для эталонного РС, после чего идентифицируют распознаваемый РСл путем вычитания по модулю его вектора признаков из вектора признаков каждого из эталонных РС, распознаваемый РС считают инцидентным эталонному РС, разница векторов признаков с которым минимальна. При том, что вектора признаков строят путем построчной конкатенации ВК полученных матриц РЭ, причем ВК в векторах признаков нормируют и ранжируют, а распознаваемый РС предварительно разбивают на фрагменты, длительность каждого из которых совпадает с длительностью эталонных РС, и вычисляют фрагмент средних значений распознаваемого РС, из которого затем формируют вектор признаков для распознаваемого РС.A "Method for Recognizing Radio Signals" is known (RU Patent No. 2533651, IPC G06K 9/00, published: 20.11.2014, Bulletin No. 32). In the known method, reference RS of equal duration are pre-defined, which are discretized and quantized, then the FVP operation is performed for the sequence of quantized reports of each reference RS and a feature vector is formed for each of them from the VC of the obtained RE matrices, then the recognized RS is received and its feature vector is formed in the same way as for the reference RS, after which the recognized RS is identified by subtracting its feature vector by modulus from the feature vector of each of the reference RS, the recognized RS is considered incident to the reference RS, the difference in feature vectors with which is minimal. In this case, the feature vectors are constructed by row-by-row concatenation of the VC of the obtained RE matrices, and the VC in the feature vectors are normalized and ranked, and the recognized RS is preliminarily divided into fragments, the duration of each of which coincides with the duration of the reference RS, and a fragment of the average values of the recognized RS is calculated, from which a feature vector for the recognized RS is then formed.

Недостатком способа является то, что он ориентирован на работу с сигналами, имеющими малое число отсчетов, поскольку векторы признаков сигналов формируются путем построчной конкатенации значений их матриц РЭ, и поэтому они имеют очень большое число элементов, т.е. высокую размерность. А уменьшение размерности векторов признаков, формируемых в соответствии с известным способом, путем их усреднения, ведет к снижению достоверности распознавания.A disadvantage of this method is that it is designed to work with signals with a small number of samples, since the signal feature vectors are formed by row-by-row concatenation of the values of their RE matrices, and therefore have a very large number of elements, i.e., a high dimensionality. Reducing the dimensionality of feature vectors formed in accordance with the known method by averaging them leads to a decrease in recognition reliability.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявленному является «Способ распознавания сигналов» (Патент РФ №2809021, МПК G06F 18/00, опубл.:06.12.2023, Бюл. №34)The closest analogue in technical essence to the claimed one is the “Signal Recognition Method” (RU Patent No. 2809021, IPC G06F 18/00, published: 06.12.2023, Bulletin No. 34)

В способе-прототипе предварительно задают эталонные сигналы равной длительности, формируют для каждого из них вектор признаков, затем принимают распознаваемый сигнал и формируют его вектор признаков аналогично, как и для эталонного сигнала, после чего идентифицируют распознаваемый сигнал путем сравнения его вектора признаков с векторами признаков каждого из эталонных сигналов, а решение принимают по результатам вычисления разности значений параметров распознаваемого сигнала и эталонных сигналов, распознаваемый сигнал считают инцидентным эталонному сигналу, когда модуль разницы параметров векторов признаков с которым будет минимальным, причем в качестве эталонных и распознаваемых сигналов используют сигнал, состоящий из элементов, последовательно считываемых из кадра видеоизображения, а вектор признаков формируют из значений гистограмм распределения частости проявления яркости по градациям уровней, в соответствии с разрядностью битов, которые считают параметрами векторов признаков, после чего вычисленную разность значений параметров распознаваемого сигнала и эталонных сигналов усредняют в соответствии с разрядностью вектора признаков.In the prototype method, reference signals of equal duration are pre-set, a feature vector is formed for each of them, then a recognizable signal is received and its feature vector is formed in the same way as for the reference signal, after which the recognizable signal is identified by comparing its feature vector with the feature vectors of each of the reference signals, and a decision is made based on the results of calculating the difference in the values of the parameters of the recognizable signal and the reference signals, the recognizable signal is considered incident to the reference signal when the modulus of the difference in the parameters of the feature vectors with which is minimal, wherein a signal consisting of elements sequentially read from a video image frame is used as the reference and recognizable signals, and the feature vector is formed from the values of the histograms of the distribution of the frequency of brightness manifestation by gradations of levels, in accordance with the bit depth, which are considered the parameters of the feature vectors, after which the calculated difference in the values of the parameters of the recognizable signal and the reference signals is averaged in accordance with the bit depth of the feature vector.

Недостатком способа-прототипа является то, что он не обеспечивает эффективное распознавание объектов при их неполном отображении в пределах обрабатываемого кадра.The disadvantage of the prototype method is that it does not provide effective recognition of objects when they are not fully displayed within the processed frame.

Задачей изобретения является разработка способа, который позволял бы за счет вторичной обработки векторов признаков, полученных из значений гистограмм распределения частости проявления яркости по градациям уровней, в соответствии с разрядностью битов, повысить контрастность результата процедур идентификации распознаваемого сигнала.The objective of the invention is to develop a method that would allow, through secondary processing of feature vectors obtained from the values of histograms of the distribution of the frequency of brightness manifestation by gradations of levels, in accordance with the bit depth, to increase the contrast of the result of identification procedures for a recognizable signal.

Техническим результатом является повышение эффективности распознавания объектов при их неполном отображении в пределах обрабатываемого кадра.The technical result is an increase in the efficiency of recognizing objects when they are not fully displayed within the processed frame.

Технический результат достигается тем, что в способе распознавания сигналов, заключающегося в том, что предварительно задают эталонные сигналы равной длительности, состоящие из элементов, последовательно считываемых из кадра видеоизображения, формируют для каждого из них вектор признаков, из значений гистограмм распределения частости проявления яркости по градациям уровней, в соответствии с разрядностью битов, затем принимают распознаваемый сигнал, состоящий из элементов, последовательно считываемых из кадра видеоизображения, и формируют его вектор признаков аналогично, как и для эталонного сигнала, после чего идентифицируют распознаваемый сигнал путем сравнения его вектора признаков с векторами признаков каждого из эталонных сигналов, а решение принимают по результатам вычисления разности векторов признаков распознаваемого сигнала и эталонных сигналов, которую усредняют в соответствии с разрядностью вектора признаков, распознаваемый сигнал считают инцидентным эталонному сигналу, модуль разницы векторов признаков с которым будет минимальным, дополнительно вектор признаков как эталонных сигналов, так и распознаваемого сигнала подают на систему фильтров, при этом количество фильтров в системе фильтров и значения полос их пропускания определяют в соответствии с принципом кратномасштабного преобразования сигналов, согласно которого полоса пропускания каждого последующего фильтра в два раза больше полосы пропускания предыдущего фильтра, в результате на выходе системы фильтров получают матрицу признаков сигнала, а идентифицируют распознаваемый сигнал путем сравнения его матрицы признаков с матрицами признаков каждого из эталонных сигналов, а решение принимают по результатам вычисления разности значений матрицы признаков распознаваемого сигнала и эталонных сигналов, которую усредняют в соответствии с разрядностью матрицы признаков, при этом распознаваемый сигнал считают инцидентным эталонному сигналу, модуль разницы матрицы признаков с которым будет минимальным.The technical result is achieved in that in the method of recognizing signals, which consists in pre-setting reference signals of equal duration, consisting of elements sequentially read from a video image frame, forming for each of them a feature vector, from the values of the histograms of the distribution of the frequency of manifestation of brightness by gradations of levels, in accordance with the bit depth, then receiving a recognizable signal, consisting of elements sequentially read from a video image frame, and forming its feature vector in the same way as for the reference signal, after which identifying the recognizable signal by comparing its feature vector with the feature vectors of each of the reference signals, and making a decision based on the results of calculating the difference between the feature vectors of the recognizable signal and the reference signals, which is averaged in accordance with the bit depth of the feature vector, the recognizable signal is considered incident to the reference signal, the modulus of the difference of the feature vectors with which will be minimal, in addition, the feature vector of both the reference signals and the recognizable signal is fed to a filter system, wherein the number of filters in the filter system and the values of their bandwidths are determined in accordance with the principle of multiple-scale signal transformation, according to which the bandwidth of each subsequent filter is twice the bandwidth of the previous filter, as a result of which a matrix of signal features is obtained at the output of the filter system, and the recognizable signal is identified by comparing its matrix of features with the matrices of features of each of the reference signals, and the decision is made based on the results of calculating the difference in the values of the matrix of features of the recognizable signal and the reference signals, which is averaged in accordance with the bit depth of the matrix of features, while the recognizable signal is considered incident to the reference signal, the modulus of the difference in the matrix of features with which will be minimal.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:The claimed method is explained by drawings showing:

фиг. 1 - кадр с первым распознаваемым объектом, используемый для формирования первого эталонного сигнала;Fig. 1 - a frame with the first recognizable object, used to form the first reference signal;

фиг. 2 - кадр со вторым распознаваемым объектом, используемый для формирования второго эталонного сигнала;Fig. 2 - a frame with a second recognizable object used to form a second reference signal;

фиг. 3 - сформированный вектор признаков для первого эталонного сигнала;Fig. 3 - the generated feature vector for the first reference signal;

фиг. 4 - сформированный вектор признаков для второго эталонного сигнала;Fig. 4 - the generated feature vector for the second reference signal;

фиг. 5 - кадр с распознаваемым объектом для формирования принятого сигнала;Fig. 5 - frame with a recognizable object for forming a received signal;

фиг. 6 - сформированный вектор признаков принятого для распознавания сигнала;Fig. 6 - formed feature vector of the signal received for recognition;

фиг. 7 - матрица дискретных отсчетов кадра изображения первого эталонного сигнала;Fig. 7 - matrix of discrete samples of the image frame of the first reference signal;

фиг. 8 - матрица дискретных отсчетов кадра изображения второго эталонного сигнала;Fig. 8 - matrix of discrete samples of the image frame of the second reference signal;

фиг. 9 - матрица дискретных отсчетов кадра изображения принятого для распознавания сигнала;Fig. 9 - matrix of discrete samples of the image frame received for signal recognition;

фиг. 10 Модули разности значений матрицы признаков распознаваемого сигнала и первого эталонного сигнала;Fig. 10. Modules of the difference between the values of the matrix of features of the recognized signal and the first reference signal;

фиг. 11 Модули разности значений матрицы признаков распознаваемого сигнала и второго эталонного сигнала.Fig. 11 Modules of the difference between the values of the matrix of features of the recognized signal and the second reference signal.

Все кадры представлены в одинаковом формате, а все векторы и матрицы признаков представлены в одинаковом масштабе.All frames are presented in the same format, and all feature vectors and matrices are presented in the same scale.

Реализация заявленного способа объясняется следующим образом.The implementation of the claimed method is explained as follows.

П.1 Задают эталонные сигналы равной длительности. В качестве эталонных сигналов используют сигналы, состоящие из элементов, последовательно считываемых из кадра видеоизображения, на которых изображены объекты, подлежащие распознаванию.P.1. Set reference signals of equal duration. These signals consist of elements sequentially read from a video frame containing the objects to be recognized.

В качестве примера, на фиг. 1 и фиг. 2 показаны кадры видеоизображений, являющиеся эталонными для распознавания изображенных на них объектов. Размеры кадра определяются стандартами изображений, разрешение которых представляется количеством пикселей. Для представленных примеров использованы кадры размером 1280 × 720 пикселей в режиме градации серого. В этом случае каждый пиксель изображения будет содержать значение яркости в диапазоне от 0 (черный) до 255 (белый), на кодирование которой требуется 8 бит. Следовательно, сигналы, состоящие из элементов, последовательно считываемых из кадра видеоизображения, будут представлять поток 8-битовых данных, длина которого определяется размерами исходного кадра. В представленном случае один кадр будет содержать 921 600 пикселей, объем кадра составит 7372800 байт.As an example, Fig. 1 and Fig. 2 show video image frames that serve as reference for recognizing objects depicted in them. Frame dimensions are determined by image standards, the resolution of which is represented by the number of pixels. For the presented examples, frames measuring 1280 × 720 pixels in grayscale mode were used. In this case, each pixel of the image will contain a brightness value in the range from 0 (black) to 255 (white), the encoding of which requires 8 bits. Consequently, signals consisting of elements sequentially read from the video image frame will represent an 8-bit data stream, the length of which is determined by the dimensions of the original frame. In the presented case, one frame will contain 921,600 pixels, for a frame volume of 7,372,800 bytes.

П.2 Формируют для каждого из эталонных сигналов вектор признаков. Вектор признаков формируют из значений гистограмм распределения частости проявления яркости по градациям уровней, в соответствии с разрядностью битов, которые считают параметрами векторов признаков.P.2. A feature vector is formed for each reference signal. The feature vector is formed from the histogram values of the luminance frequency distribution across gradations of levels, in accordance with the bit depth, which are considered the parameters of the feature vector.

В качестве примера, на фиг. 3 и фиг. 4 показаны векторы признаков эталонных сигналов. На фиг. 3 показан вектор признаков, соответствующий объекту, изображенному на фиг. 1, а на фиг. 4 показан вектор признаков, соответствующий объекту, изображенному на фиг. 2.As an example, Fig. 3 and Fig. 4 show the feature vectors of the reference signals. Fig. 3 shows the feature vector corresponding to the object depicted in Fig. 1, and Fig. 4 shows the feature vector corresponding to the object depicted in Fig. 2.

Для 8 битового потока размерность вектор признаков будет равна 256 значениям. Формировать вектор признаков можно следующим образом. Битовый поток подают на компаратор, число входов которого определяется количеством битов, приходящихся на пиксель (для рассматриваемого примера 8 битов). На каждом выходе компаратора, по числу возможных комбинаций (для рассматриваемого примера их 256), стоит свой счетчик, который посчитывает количество комбинаций, приходящихся на градацию яркости, которые встречаются в кадре. Значения счетчиков представляют собой параметры вектора признаков.For an 8-bit stream, the feature vector dimension will be 256 values. The feature vector can be formed as follows. The bitstream is fed to a comparator, the number of whose inputs is determined by the number of bits per pixel (8 bits for this example). Each comparator output, corresponding to the number of possible combinations (256 for this example), has its own counter, which counts the number of combinations per brightness gradation occurring in the frame. The counter values represent the parameters of the feature vector.

В результате проведения указанных технических операций, вектор признаков будет представлять собой гистограмму распределения частости проявления яркости по градациям уровней, в соответствии с разрядностью битов.As a result of carrying out the specified technical operations, the feature vector will represent a histogram of the distribution of the frequency of brightness manifestation by gradations of levels, in accordance with the bit depth.

П.3 Принимают распознаваемый сигнал и формируют его вектор признаков аналогично, как и для эталонного сигнала.P.3 Receive the signal to be recognized and form its feature vector in the same way as for the reference signal.

В качестве примера, на фиг. 5 показаны кадр видеоизображения, формируемый сигнал, с которого подан на распознавание. На фиг. 6 показан вектор признаков, соответствующий объекту, изображенному на фиг. 5.As an example, Fig. 5 shows a video frame, the generated signal from which is fed for recognition. Fig. 6 shows a feature vector corresponding to the object depicted in Fig. 5.

П.4 Вектор признаков как эталонных сигналов, так и распознаваемого сигнала подают на систему фильтров, при этом количество фильтров в системе фильтров и значения полос их пропускания определяют в соответствии с принципом кратномасштабного преобразования сигналов, согласно которого полоса пропускания каждого последующего фильтра в два раза больше полосы пропускания предыдущего фильтра.P.4 The feature vector of both the reference signals and the recognizable signal is fed to a filter system, whereby the number of filters in the filter system and the values of their passbands are determined in accordance with the principle of multiple-scale signal transformation, according to which the passband of each subsequent filter is twice the passband of the previous filter.

Так для вектора признаков, состоящего из 256 элементов, система фильтров будет включать 8 цифровых фильтров, с полосами пропускания равными 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 отчетов.Thus, for a feature vector consisting of 256 elements, the filter system will include 8 digital filters with bandwidths equal to 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 reports.

Реализация цифровых фильтров известна, см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №758166 «Цифровой фильтр», дата публикации заявки: 23.08.1980 Бюл. №24. Опубликовано: 25.08.1980.The implementation of digital filters is known, see the description of the invention to the USSR Author's Certificate No. 758166 "Digital Filter", application publication date: 08/23/1980 Bulletin No. 24. Published: 08/25/1980.

В качестве примера, на фиг. 7 показана матрица дискретных отсчетов кадра изображения, являющаяся матрицей признаков сигнала, представленного на фиг. 1, получаемая на выходе системы фильтров. На фиг. 8 показана матрица дискретных отсчетов кадра изображения, являющаяся матрицей признаков сигнала, представленного на фиг. 2, получаемая на выходе системы фильтров. А на фиг. 9 показана матрица дискретных отсчетов кадра изображения, являющаяся матрицей признаков сигнала, представленного на фиг. 5, получаемая на выходе системы фильтров.As an example, Fig. 7 shows the matrix of discrete samples of the image frame, which is the matrix of features of the signal shown in Fig. 1, obtained at the output of the filter system. Fig. 8 shows the matrix of discrete samples of the image frame, which is the matrix of features of the signal shown in Fig. 2, obtained at the output of the filter system. And Fig. 9 shows the matrix of discrete samples of the image frame, which is the matrix of features of the signal shown in Fig. 5, obtained at the output of the filter system.

П.5 Идентифицируют распознаваемый сигнал путем сравнения его матрицы признаков с матрицами признаков каждого из эталонных сигналов.P.5 Identify the recognizable signal by comparing its feature matrix with the feature matrices of each of the reference signals.

В качестве примера на фиг. 10 показаны модули разности значений матрицы признаков V02k,m распознаваемого сигнала, см. фиг. 5, и эталонного сигнала, см. фиг. 1. А на фиг. 11 показаны модули разности значений матрицы признаков V12k,m распознаваемого сигнала, см. фиг. 5, и эталонного сигнала, см. фиг. 2.As an example, Fig. 10 shows the absolute values of the difference between the feature matrix V02 k,m of the recognizable signal, see Fig. 5, and the reference signal, see Fig. 1. And Fig. 11 shows the absolute values of the difference between the feature matrix V12 k,m of the recognizable signal, see Fig. 5, and the reference signal, see Fig. 2.

П.6 Вычисленную разность значений матрицы признаков распознаваемого сигнала и эталонных сигналов усредняют в соответствии с разрядностью матрицы признаков, при этом распознаваемый сигнал считают инцидентным эталонному сигналу, модуль разницы матрицы признаков с которым будет минимальнымP.6 The calculated difference between the values of the feature matrix of the recognized signal and the reference signals is averaged in accordance with the bit depth of the feature matrix, while the recognized signal is considered incident to the reference signal, the modulus of the difference between the feature matrix with which will be minimal

Для представленного примера усредненное значение модуля разницы матрицы признаков распознаваемого сигнала и первого эталонного сигнала, см. фиг. 1, равно R02ср = 2,102. А разность с вектором признаков второго сигнала, см. фиг. 2 составила R12ср = 2,819.For the presented example, the average value of the modulus of the difference between the feature matrix of the recognized signal and the first reference signal, see Fig. 1, is R02ср = 2.102. And the difference with the feature vector of the second signal, see Fig. 2, was R12ср = 2.819.

В соответствии с заявляемым способом, кадр видеоизображения распознаваемого сигнала будет отнесен к первому эталонному кадру видеоизображения.In accordance with the claimed method, the video image frame of the recognized signal will be assigned to the first reference frame of the video image.

При этом реализация процедур распознавания в соответствии со способом-прототипом привела к тому, что кадр видеоизображения распознаваемого сигнала был отнесен ко второму эталонному кадру видеоизображения. Расчетные значения разности, соответственно R02ср = 4,898 и R12ср = 4,891.Moreover, the implementation of recognition procedures in accordance with the prototype method resulted in the video frame of the recognized signal being assigned to the second reference video frame. The calculated difference values, respectively, were R02cp = 4.898 and R12cp = 4.891.

Для подтверждения работоспособности заявляемого способа было проведено 200 экспериментов, в ходе которых распознаванию подвергались кадры видеоизображения, на которых были запечатлены различные части объекта (автомобиля) от 100% до 2% его общей площади. Установлено, что заявляемый способ устойчиво осуществляет распознавание, если на кадре видеоизображения запечатлено не менее 3-5% объекта при неизменной освещенности местности, представленной на кадре видеоизображения фиг. 2.To validate the effectiveness of the proposed method, 200 experiments were conducted, during which video frames were recognized, each capturing various parts of an object (car) ranging from 100% to 2% of its total area. It was found that the proposed method consistently performs recognition if the video frame captures at least 3-5% of the object, while maintaining constant illumination of the area shown in the video frame (Fig. 2).

Таким образом, благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе обеспечивается достижение заявляемого технического результата: повышение эффективности распознавания объектов при их неполном отображении в пределах обрабатываемого кадра.Thus, thanks to a new set of essential features in the claimed method, the claimed technical result is achieved: an increase in the efficiency of recognizing objects when they are not fully displayed within the processed frame.

Claims (1)

Способ распознавания сигналов, заключающийся в том, что предварительно задают эталонные сигналы равной длительности, состоящие из элементов, последовательно считываемых из кадра видеоизображения, формируют для каждого из них вектор признаков из значений гистограмм распределения частости проявления яркости по градациям уровней, в соответствии с разрядностью битов, затем принимают распознаваемый сигнал, состоящий из элементов, последовательно считываемых из кадра видеоизображения, и формируют его вектор признаков аналогично, как и для эталонного сигнала, после чего идентифицируют распознаваемый сигнал путем сравнения его вектора признаков с векторами признаков каждого из эталонных сигналов, а решение принимают по результатам вычисления разности векторов признаков распознаваемого сигнала и эталонных сигналов, которую усредняют в соответствии с разрядностью вектора признаков, распознаваемый сигнал считают инцидентным эталонному сигналу, модуль разницы векторов признаков с которым будет минимальным, отличающийся тем, что вектор признаков как эталонных сигналов, так и распознаваемого сигнала подают на систему фильтров, при этом количество фильтров в системе фильтров и значения полос их пропускания определяют в соответствии с принципом кратномасштабного преобразования сигналов, согласно которому полоса пропускания каждого последующего фильтра в два раза больше полосы пропускания предыдущего фильтра, в результате на выходе системы фильтров получают матрицу признаков сигнала, а идентифицируют распознаваемый сигнал путем сравнения его матрицы признаков с матрицами признаков каждого из эталонных сигналов, а решение принимают по результатам вычисления разности значений матрицы признаков распознаваемого сигнала и эталонных сигналов, которую усредняют в соответствии с разрядностью матрицы признаков, при этом распознаваемый сигнал считают инцидентным эталонному сигналу, модуль разницы матрицы признаков с которым будет минимальным.A method for recognizing signals which consists in pre-setting reference signals of equal duration, consisting of elements sequentially read from a video image frame, forming for each of them a feature vector from the values of the histograms of the distribution of the frequency of occurrence of brightness by gradations of levels, in accordance with the bit depth, then receiving a recognizable signal consisting of elements sequentially read from the video image frame, and forming its feature vector in the same way as for the reference signal, after which identifying the recognizable signal by comparing its feature vector with the feature vectors of each of the reference signals, and making a decision based on the results of calculating the difference between the feature vectors of the recognizable signal and the reference signals, which is averaged in accordance with the bit depth of the feature vector, the recognizable signal is considered incident to the reference signal, the modulus of the difference in the feature vectors with which will be minimal, characterized in that the feature vector of both the reference signals and the recognizable signal is fed to a filter system, wherein the number of filters in the filter system and the values of their passbands are determined in in accordance with the principle of multi-scale signal transformation, according to which the bandwidth of each subsequent filter is twice the bandwidth of the previous filter, as a result, at the output of the filter system, a matrix of signal features is obtained, and the recognizable signal is identified by comparing its matrix of features with the matrices of features of each of the reference signals, and the decision is made based on the results of calculating the difference in the values of the matrix of features of the recognizable signal and the reference signals, which is averaged in accordance with the bit depth of the matrix of features, while the recognizable signal is considered incident to the reference signal, the modulus of the difference in the matrix of features with which will be minimal.
RU2024139125A 2024-12-24 Method for signal recognition RU2848151C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2848151C1 true RU2848151C1 (en) 2025-10-16

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100260412A1 (en) * 2009-04-13 2010-10-14 Canon Kabushiki Kaisha Image processing apparatus and control method thereof
RU2423735C1 (en) * 2010-03-17 2011-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method of detecting radio signals
RU2533651C2 (en) * 2013-02-14 2014-11-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method of radio signal discrimination
US20160189381A1 (en) * 2014-10-27 2016-06-30 Digimarc Corporation Signal detection, recognition and tracking with feature vector transforms
US20220207672A1 (en) * 2020-12-31 2022-06-30 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus and method for sensing image based on event
RU2809021C1 (en) * 2023-07-04 2023-12-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Signal recognition method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100260412A1 (en) * 2009-04-13 2010-10-14 Canon Kabushiki Kaisha Image processing apparatus and control method thereof
RU2423735C1 (en) * 2010-03-17 2011-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method of detecting radio signals
RU2533651C2 (en) * 2013-02-14 2014-11-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method of radio signal discrimination
US20160189381A1 (en) * 2014-10-27 2016-06-30 Digimarc Corporation Signal detection, recognition and tracking with feature vector transforms
US20220207672A1 (en) * 2020-12-31 2022-06-30 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus and method for sensing image based on event
RU2809021C1 (en) * 2023-07-04 2023-12-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Signal recognition method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Janani et al. Image enhancement techniques: A study
Bora Importance of image enhancement techniques in color image segmentation: a comprehensive and comparative study
Rajput et al. Comparative study of image enhancement techniques
KR102144577B1 (en) Low-light image correction method based on optimal gamma correction
KR100207426B1 (en) Texture classifier using pattern size and orientation
EP3016383B1 (en) Method, device, and system for pre-processing a video stream for subsequent motion detection processing
CN108665417A (en) A kind of license plate image deblurring method, apparatus and system
CN102740069A (en) Data processing apparatuses, data processing method, program, and camera system
KR100943595B1 (en) Device and method for blurring decision of image
US11861814B2 (en) Apparatus and method for sensing image based on event
RU2848151C1 (en) Method for signal recognition
CN114549386A (en) Multi-exposure image fusion method based on self-adaptive illumination consistency
KR20220057025A (en) Fine dust detecting solution and system by computing RGB channel volume residual based on AI
KR101967992B1 (en) Method of compressing image in digital pathology system
CN112863010B (en) Video image processing system of anti-theft lock
Yuan et al. Color image quality assessment with multi deep convolutional networks
RU2831931C1 (en) Signal recognition method
RU2809021C1 (en) Signal recognition method
KR101928907B1 (en) Apparatus and method for enhancing image for quality improvement in radiographic image
KR102514200B1 (en) Automatic method of calibrating camera parameter for improving the quality of a specific area in the image
Tushabe et al. Color processing using max-trees: A comparison on image compression
CN107292829B (en) Image processing method and device
RU2842584C1 (en) Method of oil product spill detection
RU2839560C1 (en) Image recognition method
Zhang et al. Reduced-reference image quality assessment based on entropy differences in DCT domain