Построение систем распознавания образов (стр. 26 из 36)

Рассмотрев указанные примеры, мы все-таки не охватили другие важные стороны измерителей, на которые должно быть обращено внимание при построении модели. К ним относиться надежность.

Если измеритель вышел из строя или его отказ привел к снижению точности определения параметра распознавания, то ясно, что это приведет к падению эффективности классификации объектов. Следовательно, при моделировании такие ситуации должны быть предусмотрены, а выполнить это достаточно просто, если мы располагаем, например, вероятностью безотказной работы соответствующего средства как паспортной характеристикой. В соответствии с рассмотренным нами методом моделирования случайных событий (метод Монте-Карло) достаточно организовать датчик таких случайных событий как отказ и при выполнении условий выхода из строя запрещать модели измерителя выдавать на выход данные по распознаваемому объекту. Если же отказ приводит только к снижению точности, то в задачи такого модуля должно входить соответствующее изменение характеристик измеренных параметров по сравнению с паспортными.

Проведенное рассмотрение типового состава модели измерителя даетоснования считать, что реальные объекты, явления, процессы, подлежащиераспознаванию, а соответственно и измерители их характеристик, могутобладать широким спектром особенностей. Именно они отражаются на принципах построения модели измерителя. Поэтому реально рассматриваемыемодели могут быть и значительно проще и существенно сложнее. Однакоизложенные принципы дают основы методологии, базирующейся на тщательном анализе объектов, явлений, процессов и задач измерения их характеристик, а поэтому позволяют надеяться на учет указанной простоты или сложности при реализации и обеспечении изоморфного представления моделей измерителей.

5.6.2. Моделирование каналов связи

Немаловажную роль в определении характеристик распознаваемых объектов играют каналы связи. И говоря о том, что главная цель СР - получение информации для решения задач распознавания, указанные каналы можно считать конструктивно присущими таким системам.

В качестве каналов связи могут рассматриваться:

-каналы передачи и приема энергии измерителями, осуществляющими дистанционное измерение характеристик объектов;

-каналы передачи информации измерителя на устройства, осуществляющие ее обработку и использование.

Так, если речь идет об измерителях радиолокационного типа, то здесь каналом названного первого типа является земная атмосфера. Она обладает частотно-избирательными свойствами, пропуская почти без потерь одни волны и задерживая другие. Ослабление и поглощение при этом носит экспоненциальный характер и зависит от протяженности трассы распространения сигналов от радиолокатора до наблюдаемого объекта. Поэтому при достаточно коротких трассах этим ослаблением можно пренебречь. В противном случае любые ослабления сигналов ведут как к снижению дальности наблюдения интересующего объекта, так и к ухудшению точности сопутствующих измерений.

Ионосфера Земли является анизотропной средой, обладающей различными значениями показателя преломления для различных длин волн. В итоге - изменение поляризации, а значит ослабление принимаемого сигнала.

Слоистость атмосферы - причина систематических ошибок измеренияугловых координат, дальности и скорости объекта.

Местные неоднородности атмосферы, обусловленные вихревыми процессами в воздухе, - причина случайных ошибок измерений.

Для ультразвукового локатора, используемого в медицинской аппаратуре УЗИ, слоистость и местные неоднородности тканей человека, частотная зависимость их коэффициента пропускания приводят:

-к затуханию сигнала;

-к поглощению сигнала;

-к рассеянию сигналов;

-к интерференции ультразвуковых колебаний.

Если первые три вызывают неоднородное ослабление отраженного сигнала, несущего информацию о состоянии внутреннего органа человека, то последнее приводят к появлению спекл - шума, затрудняющего наблюдения распознаваемых объектов и являющегося результатом дифракции отраженных от различных неоднородностей сигналов.

Характерно то, что в большинстве случаев исследованию рассматриваемых каналов связи посвящены многочисленные теоретические и экспериментальные работы. При этом достаточно часто указанные воздействия на распространение сигналов измерителей хорошо описываются математически. Для них существуют или теоретические зависимости или в худшем случае эмпирические соотношения, хорошо себя зарекомендовавшие. В каждом конкретном случае канала связи и измерителя эти зависимости и соотношения наполняются своим специфическим содержанием.

Главный вывод из этого рассмотрения - возможность учета искажений информационных сигналов в разрабатываемой модели системы распознавания.

Второй из упомянутых типов каналов передачи информации измерителей - это в большинстве случаев каналы ее ввода в ЭВМ. Здесь главным является, если не учитывать дальность передачи и соответствующее ослабление сигналов, преобразование измеренного значения , представленного в виде тока или напряжения в цифровую форму.

Такое преобразование может осуществляться как стандартными средствами ЭВМ, так и в самом измерителе параметров объектов распознавания.

Речь же о важности выяснения существа указанного преобразования идет потому, что дискретизация всегда вносит ошибки в передаваемый параметр и должна учитываться при моделировании.

Здесь математическое описание достаточно строго и исходит их того, что плотность распределения вероятностей ошибок дискретизации - равномерная с нулевым математическим ожиданием и дисперсией

где D - цена младшего разряда преобразования.

Таким образом, рассмотрение показало, что каналы связи, осуществляющие передачу информации зависят главным образом от типа измерителя. Поэтому их включение в модель измерителя в качестве специальных модулей не должно вызывать сомнений.

В итоге типовая функциональная схема модели измерителя может быть представлена следующим образом (Рис.5.6.1).

Динамические характеристики объекта

Модель 1-го измери- Модель 2-го измери-

теля теля