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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur digitalen Analyse von Bild- oder Zeichenmustern, die aus digitalen, durch serielle Abtastung von Bildpunkten gewonnenen Signalen matrixartig aufgebaut sind, mit einer Kettenschaltung aus gleichartigen Transformationsstufen, deren Ketten- eingang mit einer die digitalen Signale liefernden Datenquelle und deren Kettenausgang mit einer Anzeigevorrichtung verbunden ist, wobei an den Eingang einer jeden Transformationsstufe ein Zwischenspeicher für die digitalen Signale eines zentralen Bildpunktes und der ihn umge- benden Nachbarbildpunkte angeschlossen ist, dem eine Vergleicheranordnung nachgeschaltet ist, deren Vergleichseingang jeweils Vorgabewerte für die Transformation der digitalen Signale zuführbar sind,
und deren Ausgang mit dem Steuereingang einer Ausgabevorrichtung für der jeweils nächsten Transformationsstufe in der Kettenschaltung zuzuführende transformierte Signalwerte verbunden ist. Eine Einrichtung dieser Art ermöglicht eine automatische Bildverarbeitung unter Anwendung mathematischer Verfahren, mit Hilfe derer Muster eines Silhouettenbildes klassiert werden können.
Es gibt eine Vielzahl von Anwendungsfällen für eine Maschine zur automatischen Erkennung, Analyse und/oder Klassierung von Mustern in Silhouettenbildern (durchgehend schwarze Formen auf weissem Hintergrund). Einige der einfacheren Probleme, die mit zumindest begrenztem Erfolg durch solche Maschinen gelöst wurden, sind die Erkennung alphanumerischer Schriftzeichen und die Erkennung oder Zählung von Teilchen wie beispielsweise Blutkörperchen. Schwierigere Anwendungen dieser Art, die die Möglichkeiten der gegenwärtigen Verfahren überschreiten, können beispielsweise in der automatischen Erkennung militärischer Ziele mit Infrarot-Bildsensoren oder in der Umsetzung von Handschrift in eine maschinenlesbare Codierung bestehen.
Es wurden bereits komplizierte Programme für Datenverarbeitungsmaschinen erstellt, mit denen die Musteranalyse und Klassierung durchgeführt werden können. Der begrenzte Erfolg, den man mit normalen Datenverarbeitungsmaschinen dabei hatte, liegt an extrem langen Verarbeitungszeiten für Bilder, die sehr viele Datenpunkte enthalten. Eine gewisse Verbesserung kann sich durch Anwendung eines Spezialgerätes ergeben, das nach einem mathematischen Verfahren arbeitet, welches auf Daten in Form von Bildern angewendet werden kann. Die US-PS Nr. 4, 060, 713 zeigt eine solche Möglichkeit. Das Verfahren arbeitet derart, dass die Eingabedaten in Form einer M x N-Anordnung der Werte 0 und 1 betrachtet werden, die schwarze bzw. weisse Bildelemente darstellen.
Aus dieser Eingabeanordnung wird eine weitere M x N-Anordnung abgeleitet, wobei jeder Punkt dieser zweiten Anordnung eine Funktion des Zustandes des ihm äquivalenten Punktes in der ersten Anordnung sowie verschiedener seiner Nachbarpunkte ist. Eine Reihe dieser Umsetzungen kann durchgeführt werden, um einige der Eigenschaften von Mustern zu bestimmen, die in der ersten Anordnung dargestellt werden. In der US-PS Nr. 3, 214, 574 ist beispielsweise ein hiezu geeignetes Bildverarbeitungsgerät beschrieben, das zur Zählung von Lymphocyten des Blutes dient.
Einrichtungen, die nach Verfahren arbeiten, welche gleichfalls derartige"Nachbarschafttransformationen"anwenden, sind in dem Aufsatz "Pattern Detection and Recognition" von Unger in Proceedings of the IRE, 1959, S. 737, sowie in den Aufsätzen "Feature Extraction" von Goley und "Hexagonal Pattern Transformers" von Preston, Jr. in IEEE Transactions on Computers, Vol. C-20, Nr. 9, September 1971, beschrieben.
Eine weitere Klasse von Spezialgeräten, die mit einer Integralgeometrie-Analyse unter Anwendung sogenannter "Ja-Nein-Transformationen" arbeitet, ist in "The Texture Analyzer" in Journal of Microscopy, Vol. 95, Teil II, April 1972, auf den S. 349 bis 356 beschrieben.
Diese bisher bekannten Bildverarbeitungsgeräte verwenden insgesamt Bilder, deren Datenpunkte auf binäre Form reduziert sind, also mit den Werten 0 oder 1 darstellbar sind.
Anwendungen für die Mustererkennung sind an folgenden Stellen veröffentlicht :
1. G. Matheron,"Random Sets and Integral Geometry"Wiley, 1975.
2. Albert B. J. Novikoff,"Integral Geometry as a Tool in Pattern Perception", in Principles of Self-Organization, herausgegeben von Von Foerstn und Zopf, Pergamon Press, 1962.
3. J. Serra"Stereology and Structuring Elements", Journal of Microscopy, Vol. 95, Teil 1,
Februar 1972, S. 93 bis 103.
Die Aufgabe der. Erfindung besteht nun darin, eine Einrichtung anzugeben, bei der zur
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Bild-oder Zeichenanalyse das Verfahren nach der US-PS Nr. 4, 060, 713 durchgeführt wird, jedoch kein besonderer Rechner gebraucht wird und ein insgesamt sehr einfacher Aufbau vorgesehen ist.
Eine Einrichtung eingangs genannter Art ist zur Lösung dieser Aufgabe derart ausgebildet, dass jede Transformationsstufe an den Eingängen von Registern über eine Transformationssammel- leitung und an den Eingängen eines Adressendecodierers über eine Adressensammelleitung mit einer programmierbaren, die Vorgabewerte abgebenden Steuereinheit verbunden ist, dass der
Ausgang des Adressendecodierers mit Freigabeeingängen der Register verbunden ist, dass jeweils in einem Register erste Vorgabewerte für den jeweiligen zentralen Bildpunkt und die ihn umge- benden Nachbarbildpunkte sowie zweite Vorgabewerte speicherbar sind, die von der jeweiligen
Transformationsstufe als transformierte Signalwerte an die nächste Transformationsstufe abzuge- ben sind, dass ferner in einem Register als dritter Vorgabewert eine digitale Zahl speicherbar ist,
die bestimmte der digitalen Signale von Nachbarbildpunkten angibt, und dass der Vergleicher- anordnung die ersten Vorgabewerte aus ihren Registern zugeführt sind, während der Ausgang des Registers für die zweiten Vorgabewerte mit der Ausgabevorrichtung verbunden ist.
Wird mit einer Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise ein digitalisiertes Original- bild in Form einer Silhouette verarbeitet, dessen Bildpunkte als Binärwerte angegeben sind, so können die aus den Transformationen dieses Bildes resultierenden Matrizen drei oder mehr mögliche Bildpunktzustände oder Werte haben. Die Ausdehnung des Verfahrens auf derartige
Mehrfachzustände und die im folgenden zu beschreibenden Schaltungen zur Anwendung der ma- thematischen Verfahren sind wesentlich einfacher und/oder leistungsfähiger als die bisher bekann- ten Verfahren und Maschinen. Hieraus ergibt sich ein wesentlicher Fortschritt bei der Erkennung,
Analyse und Klassierung von Silhouettenmustern.
Wie sich aus der folgenden Beschreibung eines vorzugsweisen Ausführungsbeispiels der
Erfindung ergibt, hat das Bildverarbeitungsgerät die Form einer Kette identischer Analysierungsstufen, wobei jede Stufe teilweise aus mehrstufigen Schieberegistern und Speichern mit direktem Zugriff besteht, welche in beliebiger Technik wie beispielsweise als Kernspeicher, Halbleiterspeicher oder Magnetbläschenspeicher aufgebaut sein können. Bei dem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel wird jeder Bildpunkt mit zwei Binärwerten ausgedrückt, so dass er einen von vier möglichen Zuständen annehmen kann. Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch noch mehr Bildpunktzustände vorgesehen sein. Die Funktion des Schieberegisters in jeder Analysierungsstufe besteht darin, nacheinander Zugriff zu allen möglichen Nachbarpunkten des in die Stufe eingegebenen Bildes zu erhalten.
Zu diesem Zweck wird vorausgesetzt, dass die Bildpunkte der Stufe sequentiell zugeführt werden, was sich aus einer zeilenweisen Abtastung ergibt.
Das Schieberegister enthält an geeigneten Stellen Ausgangskanäle, so dass der Wert eines jeden Bildpunktes sowie seiner unmittelbaren Nachbarpunkte gleichzeitig geprüft werden kann. Diese gleichzeitig verfügbaren Werte bilden das Argument einer logischen Funktion, die in Form eines Speichers mit direktem Zugriff, einer programmierbaren logischen Anordnung oder eines Netzwerkes aus logischen Elementen vorliegt.
Während die in der Matrix repräsentierten Werte der Bildpunkte durch das Register geschoben werden, werden jeder Datenwert sowie seine Nachbarwerte sequentiell geprüft, und die Logik erzeugt einen transformierten Datenpunkt, der eine Funktion des Wertes des äquivalenten Datenpunktes im eingegebenen Bild und der Werte der Nachbarpunkte im eingegebenen Bild ist. Die logische Funktion entsprechend diesen Nachbarwerten erzeugt das Ausgangssignal einer einzelnen Analysierungsstufe. Diese Werte werden dann der nächstfolgenden Analysierungsstufe in der Kette zugeführt, in der eine weitere Transformation erfolgt.
Die Art der in jeder Analysierungsstufe durchgeführten Transformation kann mit einer zentralen Programmiereinheit geändert werden, die mit jeder Analysierungsstufe in Verbindung steht.
Das Konzept der Durchführung mehrstufiger Transformation in einer Reihenanordnung identischer Analysierungsstufen vermeidet eine Vielzahl peripherer Bildspeichervorrichtungen und arithmetischer sowie logischer Elemente, die normalerweise den Spezialgeräten zur Bildverarbeitung zugeordnet sind. Ferner tritt das Ausgangssignal einer jeden Analysierungsstufe mit derselben Geschwindigkeit wie des Eingangssignal auf. Die Betriebsgeschwindigkeit ist nur durch das
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Schieberegister und die Technologie der verwendeten Logikschaltungen begrenzt. Daher werden die mit Zeilenabtastung gelieferten Daten zeitgetreu verarbeitet, und das analysierte Bild ist laufend am Ausgang der letzten Analysierungsstufe mit nur einer fest vorgegebenen Verzögerung verfügbar, die proportional der Anzahl der Analysierungsstufen in der Kette ist.
Das bei der Erfindung angewendete Datenverarbeitungsverfahren verwendet die Darstellung von Nachbarschaftstransformationen in einer zweidimensionalen Matrix aus Bildpunkten mit N möglichen Zuständen zur Schaffung transformierter Matrizen, in denen jeder Bilddatenpunkt mit N : M möglichen Zuständen ausgedrückt wird. Hat beispielsweise jeder Bilddatenpunkt zwei mögliche Werte im Eingangssignal, so kann die erste Analysierungsstufe eine transformierte
Matrix erzeugen, in der jeder Bilddatenpunkt einen von drei Werten annehmen kann. Nachfolgende
Transformationen mit weiteren Analysierungsstufen der Kette können die Zahl von Zuständen, die einem Bilddatenpunkt zuzuordnen sind, erhöhen oder verringern.
Die meisten Transformationen erhöhen oder verringern die Zahl zulässiger Zustände für einen Bilddatenpunkt um den Wert 1, jedoch ist das Verfahren so allgemein anwendbar, dass auch Transformationen in Betracht kommen können, die die Zahl zulässiger Zustände um einen höheren Wert ändern.
Als einfaches Beispiel eines bei einer Einrichtung nach der Erfindung anwendbaren analy- tischen Verfahrens sei die zweidimensionale Anordnung der Werte 1 und 0 betrachtet, die in
Fig. l dargestellt ist. Die Werte 1 bilden eine Anzahl offener und sich gegenseitig nicht schnei- dender Kurven unterschiedlicher Länge. Bei der Auswahl der Kurven mit einer Länge grösser als L ergibt eine gerade Zahl der Einheiten des minimalen Abstandes zwischen zwei Punkten der Anordnung deren Auflösungsgrenze. Die erste Analysierungsstufe einer Kette von Stufen führt eine Nachbarschaftstransformation der in sie eingegebenen Anordnung durch, bei der alle Werte 1 mit einem einzigen unmittelbaren Nachbarwert 1 in Werte 2 umgesetzt werden, während alle anderen Bildpunkte ihre Anfangszustände beibehalten (Fig. 2). Diese Transformation markiert die Endpunkte einer jeden Kurve.
Dann werden mehrere identische Transformationen nacheinander durchgeführt, bei denen jeder Bildpunkt des Wertes 1 mit einem unmittelbaren Nachbarwert 2 zum Wert 2 umgesetzt wird. Diese Transformation wird L/2-lmal in L/2-1 Analysierungsstufen nach der Anfangsstufe der Kette durchgeführt. Dann bestehen alle Kurven mit einer Länge kleiner oder gleich L nur aus Werten 2, und die längeren Kurven haben einen mittleren Teil mit Werten 1 (Fig. 3). Danach werden L/2 Transformationen in den nächstfolgenden L/2 Analysierungsstufen durchgeführt, wobei jeder Punkt mit dem Wert 2 und einem unmittelbaren Nachbarwert 1 zum Wert 1 umgesetzt wird. Nach dieser Reihe von Transformationen werden die Kurven mit einer Länge grösser als L durch Werte 1 und die Kurven mit einer Länge kleiner oder gleich L durch Werte 2 angegeben (Fig. 4).
Somit sind die Kurven in zwei Gruppen entsprechend ihren Längen klassiert und durch zwei unterschiedliche Bilddatenpunktwerte gekennzeichnet. Die Analyse erfolgte in einer Kette von L Analysierungsstufen.
Bei der Betrachtung dieser Transformationsreihe ist zu berücksichtigen, dass das transformierte Bild einer jeden Stufe innerhalb der Reihe einen ausreichenden Informationsgehalt hat, um das Originalbild wieder herzustellen. Deshalb ist keine Speicherung des Originalbildes oder eines Zwischenbildes wie bei den bisherigen Analysiersystemen erforderlich. Auch müssen keine Bilder addiert oder voneinander subtrahiert werden, wie es bei den bisher bekannten Verfahren nötig ist, da mit den bei der Erfindung angewendeten Transformationen dieselben äquivalenten Ergebnisse erzielt werden.
Zur Durchführung der vorstehenden Analyse mit einer Einrichtung nach der Erfindung ist es lediglich erforderlich, eine Kette von Analysierungsstufen mit einer Länge gleich der Anzahl von Nachbarschaftstransformationen in dem Algorithmus zur Längendiskriminierung zu programmieren. Die Einzelstufen der Kette können mit der zentralen Transformationssteuerung so programmiert werden, dass sich eine bestimmte Nachbarschaftstransformation ergibt, wobei die Steuerdaten von einer Tastatur oder einer andern Informationsquelle geliefert werden. Alternativ kann auch eine höhergradige Programmiersprache zur Programmierung der Einzelstufen verwendet werden. Beispielsweise kann bei Anwendung der vorstehend beschriebenen Transformationsreihe die Zahl L in die zentrale Transformationssteuerung mit einer Tastatur eingegeben werden.
Dieses Gerät programmiert dann die jeweilige Stufe in der Kette an geeigneten Punkten, so dass
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die Bedienungsperson die erforderliche Umsetzung nicht L+lmal kennzeichnen muss.
Jede Einzelstufe führt mit den in sie eingegebenen Daten im wesentlichen dieselbe Transfor- mation durch. Zuächst wird die zentrale Zelle eines Nachbarschaftsbereiches von 9 Zellen ge- prüft, um zu bestimmen, ob sie den Wert Kl hat. Danach wird eine Untergruppe N der 8 Nachbar- zellen geprüft, um zu bestimmen, ob mindestens eine Zelle mit dem Wert K2 vorliegt. Werden diese beiden Bedingungen erfüllt, so wird der Wert der mittleren Zelle zu K3 geändert und dieser Wert als transformierter Signalwert abgegeben. Die Programmierung einer Analysierungs- stufe besteht also in der Eingabe der Werte N, Kl, K2 und K3 in die entsprechenden Register des Moduls.
Ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der Erfindung sowie typische mit ihr durchführbare Verfahren werden im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen Fig. l bis 4 schematische Darstellungen einer Transformationsfolge in einer Einrichtung nach der Erfindung, Fig. 5 das Blockdiagramm eines Gerätes zur Durchführung der Umsetzungen als vorzugsweises Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 6 das Blockdiagramm eines Teiles einer typischen Analysierungsstufe als Modul innerhalb eines Systems nach Fig. 5, Fig. 7 das
Blockdiagramm eines Adressendecodierers und einer Registeranordnung in einem der Module nach Fig. 5, Fig. 8 das Blockdiagramm der in einem Modul nach Fig. 5 verwendeten Schaltung zur Bestim- mung der Identität zwischen Nachbarzellwerten und dem Inhalt des K2-Registers, Fig. 9 das
Blockdiagramm der Schaltung eines Moduls nach Fig. 5 zur Bestimmung der Identität zwischen einer zentralen Zelle und dem Inhalt des Kl-Registers, Fig.
10 das Blockdiagramm einer Schaltung in jedem der Module nach Fig. 5 zur Bestimmung einer positionsabhängigen Nachbarschaftsunter- gruppe, Fig. 11 eine Darstellung typischer Unterfelder, die die Gruppe von Positionen in der
Eingabeanordnung angeben, welche mit den Modulen nach Fig. 5 mit identischen Nachbarschaft- konfigurationen verarbeitet werden, und Fig. 12 das Blockdiagramm einer andern möglichen Aus- führung der Schaltung zum Vergleich der Werte einer jeden Nachbarzelle mit dem Inhalt des
K2-Registers.
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, besteht das vorzugsweise Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der Erfindung aus mehreren Analysierungsstufen oder Modulen --10--, die praktisch iden- tisch ausgeführt und in Reihe geschaltet sind, so dass das Ausgangssignal jeweils eines Moduls das Eingangssignal für den nächstfolgenden Modul in der Kette ist. Die Zahl verfügbarer Module begrenzt die Zahl der Transformationen, die die Einrichtung mit eingegebenen Daten in einem einzigen Arbeitsgang durchführen kann. Da jeder Modul relativ einfach und billig aufgebaut ist, können Einrichtungen mit mehreren hundert oder tausend Modulen realisiert werden, wobei ein Kostenvorteil gegenüber einem normalen Datenverarbeitungsgerät erhalten bleibt.
Die Eingabematrix für den ersten Modul --10-- der Kette wird von einer Datenquelle --12-geliefert, die mit einem Speicher, beispielsweise einem Magnetbandspeicher --14--, verbunden sein oder auch ein Digitalisierungsgerät sein kann, das mit einem Datenstrom von einer zeitgerecht arbeitenden Einrichtung, beispielsweise von einem Radarempfänger --16--, gespeist wird.
Das Ausgangssignal des letzten Moduls --10-- der Kette wird einer Anzeige- oder Aufzeich- nungsvorrichtung --18-- zugeführt, die eine Kathodenstrahlröhre oder ein Magnetbandgerät oder ähnliches sein kann, wobei das letztere zu einem späteren Zeitpunkt eine Anzeigevorrichtung steuern kann.
Die in jedem Modul --10-- durchgeführte Transformation wird durch eine Transformationssteuerung --20-- bestimmt. Die Arbeitsweise dieser Steuerung kann durch eine Tastatur --22-oder eine andere geeignete Programmiervorrichtung, beispielsweise mit Lochkarten, Bandspeicher usw., bestimmt werden. Die Steuerung --20-- ist mit jedem Modul --10-- über eine Adressensammelleitung-24-- und eine Transformationssammelleitung --26-- verbunden. Zur Modifikation der mit einem einzelnen Modul --10-- durchgeführten Transformation erzeugt die Transformations- steuerung --20-- zunächst die Adresse dieses Moduls --10-- auf der Adressensammelleitung - und danach einen geeigneten Transformationscode auf der Transformationssammelleitung --26--.
Jeder Modul --10-- enthält eine ihm zugeordnete gespeicherte Adresse zum Vergleich mit einer Adresse auf der Adressensammelleitung --24--. Ist der Vergleich erfolgreich, so wird
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der auf der Transformationssammelleitung --26-- folgende Transformationscode in dem
Modul --10-- gespeichert und steuert dessen Arbeitsweise.
Alle Schaltungen innerhalb dieser Einrichtung arbeiten synchron unter Steuerung mit Zeit- signalen, die ein Taktgenerator --28-- liefert.
Die wichtigsten logischen Einheiten eines Moduls --10-- sind in den Fig. 6 bis 10 darge- stellt. Fig. 6 zeigt die Schieberegisteranordnung zur sequentiellen Aussonderung der 9 Nachbar- schaftszellen aus dem eingegebenen Datenstrom. In dieser Darstellung kann jede Zelle jeden von vier möglichen Zuständen annehmen, so dass zwei Bits pro Zelle für alle Schieberegister- stufen erforderlich sind. Wenn die eingegebene Datenmatrix eine Breite von W Elementen hat, so muss das Schieberegister eine Länge von W-3 Stufen haben.
Jeder Modul --10-- hat eine Adresse, die durch seine Position in der Kette festgelegt ist.
Zur Programmierung eines Moduls --10-- überträgt die Transformationssteuerung --20-- gleich- zeitig die Adresse dieses Moduls --10-- auf der Adressensammelleitung --24-- und die Werte
N, Kl, K2 und K3 auf der Datensammelleitung. Der Wert N ist eine achtstellige Binärzahl, bei der eine 1 an der i-ten Bitstelle anzeigt, dass die Grenznachbarschaftszelle i in die Nachbar- schaftsuntergruppe N der zentralen Zelle einzuschliessen ist (die Numerierung für die Grenznachbarschaftszellen ergibt sich aus Fig. 6). Fig. 7 zeigt die Anordnung des Adressendecodierers sowie der Register.
Für jede ausgesonderte Nachbarschaft wird der mit zwei Bits angegebene Wert eines jeden Nachbars mit dem Inhalt des K2-Registers innerhalb einer Gruppe von acht Vergleichern (Fig. 8) verglichen. Das Ausgangssignal eines Vergleichers hat den Wert 1 dann und nur dann, wenn der Inhalt der Nachbarzellen dem Inhalt des K2-Registers entspricht. Das Ausgangssignal eines jeden Vergleichers wird dann durch das entsprechende Bit im Nachbarschafts-Untergruppenregister oder N-Register weitergeleitet. Das Ausgangssignal eines jeden hiezu vorgesehenen logischen Schaltgliedes ist 1 dann und nur dann, wenn die entsprechende Nachbarschaftsposition in der Nachbarschaftsuntergruppe N eingeschlossen ist und der Inhalt der Nachbarzelle den Wert K2 hat.
Ein ODER-Glied prüft das Ausgangssignal eines jeden UND-Gliedes und liefert ein Ausgangssignal mit dem Wert 1 dann und nur dann, wenn mindestens eine Nachbarzelle in der Untergruppe N den Wert K2 hat.
Der Inhalt der Zentralzellen wird mit dem Inhalt des Kl-Registers in dem in Fig. 9 gezeigten Vergleicher verglichen. Das Ausgangssignal des Vergleichers hat dann und nur dann den Wert 1, wenn die Zentralzelle den Wert Kl hat. Tritt dieser Zustand in Verbindung mit dem zuvor abgeleiteten Zustand der Nachbarzellen ein, so wird das Ausgangssignal des Multiplexers auf den Wert K3 gebracht. Im andern Fall ist das Ausgangssignal des Multiplexers gleich dem Inhalt der Zentralzelle. Das Ausgangssignal des Multiplexers bildet den Ausgangsdatenstrom eines Moduls.
Es ist gegebenenfalls nicht immer erwünscht, jede Zelle einer Anordnung in genau derselben Weise unabhängig von ihrer Position in der Anordnung zu verarbeiten. Allgemein kann die Untergruppe N von Nachbarn einer zentralen Zelle mit der Position i, j in der Anordnung eine Funktion dieser Position sein. Die Art der Bestimmung der positionsabhängigen Nachbarschaftsuntergruppe N.. ist in Fig. 10 gezeigt. Die Gruppe aller Zellpositionen in der Eingabeanordnung, die mit identischen Nachbarschaftskonfigurationen verarbeitet werden, bildet ein Unterfeld. Eine Anordnung kann in M Unterfelder geteilt werden, wobei M den Wert 2,3, 4 oder höher haben kann.
Zwei günstige Unterfelder sind in Fig. 11 gezeigt.
Zur Unterfeldverarbeitung ist es vorteilhaft, das N-Register durch ein grösseres Speicherelement zu ersetzen, das M Worte mit 8 Bitstellen entsprechend den M Nachbarschaftsuntergruppen enthält, u. zw. eine für jedes von M möglichen Unterfeldern. Das Ausgangssignal dieses Speichers wird durch das Eingangssignal der Anordnung ausgewählt, welches das Unterfeldzeichen R ist, wobei R den Wert 1, 2,...., M haben kann. Das Nachbarschaftsspeicherelement kann durch die Steuerung über die Adressensammelleitung und die Datensammelleitung ähnlich programmiert werden, wie es für das N-Register der Fall ist.
Das Unterfeldzeichen R wird aus der Zentralzellenposition i, j in der logischen Unterfeldanordnung abgeleitet. Die genaue Ausführung dieses Netzwerkes hängt von der Zahl der Unter-
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felder und ihrer jeweiligen Konfiguration in der Datenanordnung ab. Da Zentralzellen sequen- tiell geprüft werden, können ihre Koordinaten durch einen Zähler laufend registriert werden, wenn dieser durch die Steuerung entsprechend der Position des Moduls in der Kette auf eine
Anfangsstellung gesetzt wird.
Die Nachbarschaftsanalysierungsstufe nach Fig. 6 bis 10 arbeitet so allgemein, dass alle nützlichen Nachbarschaftstransformationen mit einer oder mehr Analysierungsstufen in Reihen- anordnung durchgeführt werden können. Die in Fig. 12 gezeigte Schaltung ist jedoch für den
Fall vorteilhaft, dass bestimmte Transformationsarten durch eine einzige Analysierungsstufe an
Stelle von mehreren durchgeführt werden können. Die in Fig. 12 gezeigte Schaltung stimmt mit der nach Fig. 8 überein mit dem Unterschied, dass das ODER-Glied durch eine allgemeinere logi- sche Funktion von acht Variablen ersetzt ist, die in einem Speicher mit direktem bzw. wahlfreiem
Zugriff gespeichert sind. Dieser Speicher kann selbstverständlich über die Adressensammelleitung und die Datensammelleitung von der Steuerung programmiert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur digitalen Analyse von Bild-oder Zeichenmustern, die aus digitalen, durch serielle Abtastung von Bildpunkten gewonnenen Signalen matrixartig aufgebaut sind, mit einer Kettenschaltung aus gleichartigen Transformationsstufen, deren Ketteneingang mit einer die digitalen Signale liefernden Datenquelle und deren Kettenausgang mit einer Anzeigevorrich- tung verbunden ist, wobei an den Eingang einer jeden Transformationsstufe ein Zwischenspeicher für die digitalen Signale eines zentralen Bildpunktes und der ihn umgebenden Nachbarbildpunkte angeschlossen ist, dem eine Vergleicheranordnung nachgeschaltet ist, deren Vergleichseingang jeweils Vorgabewerte für die Transformation der digitalen Signale zuführbar sind,
und deren Ausgang mit dem Steuereingang einer Ausgabevorrichtung für der jeweils nächsten Transformationsstufe in der Kettenschaltung zuzuführende transformierte Signalwerte verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Transformationsstufe (10) an den Eingängen von Registern über eine Transformationssammelleitung und an den Eingängen eines Adressendecodierers über eine Adressensammelleitung mit einer programmierbaren, die Vorgabewerte abgebenden Steuereinheit (20) verbunden ist, dass der Ausgang des Adressendecodierers mit Freigabeeingängen der Register verbunden ist, dass jeweils in einem Register erste Vorgabewerte (Kl, K2) für den jeweiligen zentralen Bildpunkt und die ihn umgebenden Nachbarbildpunkte sowie zweite Vorgabewerte (K3) speicherbar sind, die von der jeweiligen Transformationsstufe (10)
als transformierte Signalwerte an die nächste Transformationsstufe abzugeben sind, dass ferner in einem Register als dritter Vorgabewert eine digitale Zahl (N) speicherbar ist, die bestimmte der digitalen Signale von Nachbarbildpunkten angibt, und dass der Vergleicheranordnung die ersten Vorgabewerte (Kl, K2) aus ihren Registern zugeführt sind, während der Ausgang des Registers für die zweiten Vorgabewerte (K3) mit der Ausgabevorrichtung verbunden ist.