CH627571A5

CH627571A5 - Vorrichtung und verfahren zur bestimmung charakteristischer einzelheiten in einem elektronisch abgetasteten bildmuster.

Info

Publication number: CH627571A5
Application number: CH1108977A
Authority: CH
Inventors: John Philip Riganati; Visvaldis Alberts Vitols
Original assignee: Rockwell International Corp
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1977-09-09
Publication date: 1982-01-15
Also published as: GB1565115A; FR2364511A1; AU2872377A; DE2740483C2; JPS5727496B2; NL7709631A; AU510995B2; FR2364511B1; CA1087315A; JPS5335344A; BR7706015A; DE2740483A1; US4083035A

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Erkennung von Mustern und betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung von charakteristischen Bildeinzelheiten eines Bildmusters, beispielswei-îcse eines Fingerabdrucks, sowie ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung.

Die Ausuferung verschiedener krimineller Tätigkeiten in unserer heutigen Gesellschaft zwingt die verschiedenen Organe zur Durchführung des Gesetzes in den Vereinigten Staaten und 15 in verschiedenen anderen Ländern zur Unterstützung der Entwicklung von automatischen Fingerabdruck-Lesegeräten. Zur Erfüllung dieses Bedürfnisses wurden verschiedene Arten von automatischen Fingerabdruck-Lesegeräten vorgeschlagen. Viele der in neuester Zeit vorgeschlagenen automatischen Finger-20 abdruck-Lesegeräte basieren auf der Erfassung und Lokalisierung von Kuppenenden und Aufzweigungen im Fingerabdruck. Diese Kuppenenden und Aufzweigungen, welche die Feinstruktur des Fingerabdruckes festlegen, werden hier mit «charakteristische Bildeinzelheiten» bezeichnet. Viele Fachleute für 25 Fingerabdrücke nehmen an, dass derartige Fingerabdruck-Lesegeräte, die auf Bildeinzelheiten basieren, das beste Mittel zur Erzielung einer positiven Identifizierung sind.

Da die automatische Erfassung oder Ermittlung von bestimmten Bildeinzelheiten im Grunde ein Problem der Muster-30 erkennung ist, könnte es als einfache Massnahme erscheinen, ein automatisches System für die Erfassung derartiger Bildeinzelheiten zu schaffen. Die Erkennung dieser Bildeinzelheiten wird jedoch durch verschiedene Fatoren erschwert, beispielsweise: (1) die bestimmten Bildeinzelheiten treten mit willkürli-35 eher Orientierung auf; (2) es treten Variationen in der Kuppenbreite und im Abstand zwischen Kuppenmitten auf; (3) alle Fingerabdrücke weisen verschiedene ihnen innewohnende Fehler auf, beispielsweise Schrammen, Auswüchse usw. ; (4) falsche Kuppenenden erscheinen an den Grenzstellen von Fingerab-40 drücken und an Schrammen ; (5) die Qualität von Fingerabdrücken ist sehr unterschiedlich bezüglich Kontrast und Helligkeit. Im Ergebnis zeigte sich in fast allen Fällen, dass das vorgeschlagene Fingerabdruck-Lesegerät entweder zu umfangreich, zu leistungsschwach oder unbrauchbar war.

45 Beispielsweise wurde vorgeschlagen, einen Grossrechner zu verwenden, um die Abtastpunkte eines Fingerabdruckes längs irgendeines vorbestimmten Musters zu steuern und das daraus resultierende komplexe elektrische Signal zu speichern. Danach muss zur Identifizierung eines Fingerabdruckes dieser abgetastet werden, und das sich daraus ergebende komplexe elektrische Signal muss mit demjenigen in den Datenbänken des Rechners verglichen werden. Dieser Weg kann zwar durchaus gangbar sein, weist jedoch den zwangsläufigen Nachteil aller Mas-sendaten-Verarbeitungssysteme auf, nämlich das Erfordernis 55 einer äusserst umfangreichen und kostspieligen Ausrüstung.

Ein weiterer Vorschlag besteht in der Anwendung von holographischer Technik, wobei zwei Fingerabdrücke in Deckung gebracht werden oder die Lokalisierung von bestimmten Bildeinzelheiten von Fingerabdrücken identifiziert wird, indem 60 gleichzeitig ein unbekannter Fingerabdruck und eine bekannte Maske mit kohärentem Laserlicht beleuchtet werden und die überinstimmenden Lokalisierungen bestimmt werden.

Wegen der Komplexität und der feinen Einzelheiten, die typische Fingerabdrücke aufweisen, ist es bisher jedoch nicht «s gelungen, ein derartiges System zu schaffen, das zuverlässig arbeitet.

Gemäss der US-PS 3 050 711 (Harmon) wird eine Kathodenstrahl-Abtastvorrichtung verwendet und werden Wandler-

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demente um eine Mehrzahl von Kreisen herum angeordnet. Die US-PS 3 699 519 (Campbell) beschreibt eine Vorrich-

Hierbei ist es schwierig und kostenaufwendig, Abtastbilder von tung zur Abtastung von frischen Fingerabdrücken mit einer Abausreichend kleinen Bahnen an irgendeiner Stelle eines Wand- tastvorrichtung mit abgelenktem oder liegendem Fleck und zur lerelementes zu erhalten, um eine Typenerkennung von der Art Erfassung der X-, Y-Stelle jeder Einheit (Kuppenende oder zu bewirken, wie sie bei der Analyse von Fingerabdrücken er- 5 Aufzweigung) und ihrer 0-Orientierung. Die Logikschaltungs-forderlich ist. Wenn berücksichtigt wird, dass der Durchmesser anordnung zur Bestimmung der Stelle und Orientierung jeder eines Kathodenstrahls in der Grössenordnung von 0,0254 mm Bildeinzelheit ist diesselbe wie in der vorstehend erwähnten (0.001 Zoll) liegt, so wird verständlich, weshalb es mit hohem US-PS 3 611 290. Die Beschreibung und Ansprüche der US-PS Aufwand verbunden ist, helle und dunkle Flecken an jeder Stel- 3 699 519 sind jedoch speziell auf eine Vorrichtung zur Bestim-le eines Wandlerelementes auszuwerten. Dies beruht auf der io mung der Charakteristika eines Fingerabdruckmusters unter Tatsache, dass die wirtschaftlich realisierbaren Abmessungen Verwendung einer Kathodenstrahl-Punkt-Abtasteinrichtung des Wandlerelements selbst grösser sind als die Einzelheiten der gerichtet, bei der das Abtastmuster an jeder Koordinatenstelle erforderlichen Erkennung innerhalb der Flächengrenzen ir- eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Polarabtastungen ist, gendeines Wandlerelements. mi Polarradien verschiedener Grössen zum Abtasten der Mehr-

Die US-PS 3 859 633 (Ho et al) betrifft ein System zur 15 zahl von Teilen an jeder Koordinatenstelle.

Erfassung oder Ermittlung von Bildeinzelheiten (Aufzweigun- Die US-PS 3 537 070 (Malek) beschreibt eine Abtastvor gen und Kuppenenden) in einem Fingerabdruckmuster. Ein richtung, die dazu geeignet ist, aufeinanderfolgende Teile eines

Fingerabdruck wird mit einer Fernsehkamera abgetastet, um ein Musters, beispielsweise eines Fingerabdruckes, abzutasten, entsprechendes Videosignal zu erzeugen. Das Videosignal wird Während jedes Abtasvorganges des Musters (Fingerabdruckeiner Verstärkerschaltung zugeführt, die dazu dient, den Kon- 20 musters) wird der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden trast zwischen Kuppen und Tälern des Fingerabdruckmusters zu Segmenten (Kuppen) des Musters (Fingerabdrucks) überwacht verstärken. Für die Verstärkerschaltung ist keine besondere und ein Signal erzeugt, wenn dieser Abstand entweder um einen Schaltung gezeigt, und es wird angegeben, dass sie nicht zur vorbestimmten Faktor grösser als normal ist oder unter eine

Erfindung (auf den Namen Ho et al) gehört. Die verstärkten vorbestimmte Schwelle abfällt. In gleicher Weise erfolgt eine Videosignale werden umgesetzt in Binärsignale mittels eines Di- 25 Bestimmung bezüglich der Breite jedes Segments (Kuppe) und gitalumsetzers, der das verstärkte Videosignal mit der Frequenz die Erzeugung eines Signals, wenn die Breite eines Segments um 1 MHz abtastet, entsprechend einer Matrix von 350 X 262 einen vorbestimmten Faktor grösser als normal ist oder wenn sie abgetasteten Punkten, die den abgetasteten Fingerabdruck unter eine vorbestimmte Schwelle abfällt. Die abgeleiteten Si-

darstellen. gnale werden einer Schaltung zugeführt, die Signale aus ver-

Die Binärsignale aus dem Digital-Umsetzer werden paralle- 30 schiedenen aufeinanderfolgenden Abtastvorgängen analysiert len Kontinuitäts-Logiknetzwerken zugeführt, die überwacht und verschiede vorbestimmte Charakteristika (Kuppen) des werden, um das Vorhandensein und die Koordinaten von Bild- Musters (Fingerabdrucks) erkennt.

einzelheiten zu bestimmen. Diese Kontinuitäts-Logiknetzwerke Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bestim-bilden «leitende Wege entsprechend dem Kontrast zwischen mung von charakteristischen Bildeinzelheiten zu schaffen, die Kuppen und Tälern». Jedes Kontinuitäts-Logiknetzwerk ent- 35 sowohl einfach ist als auch wiederholbare Resultate erarbeitet, hält eine Potentialquelle (+V) in der Mitte einer 12 X 12 Ma- Diese Vorrichtung soll verwendbar sein, wo auch immer Muster trix. Die + V-Quelle wirkt als Kontinuitätssignal. Jeder Matrix- in eindeutiger Weise durch Charakteristika und Eigenschaften punkt ist ein Logikkreis, der so wirkt, dass ein Ausgangssignal ähnlich wie die erwähnten Bildeinzelheiten von Fingerabdrük-beim Zusammentreffen eines Signals aus seiner entsprechenden ken dargestellt werden können. Mit der erfindungsgemässen Speicherstelle in einem zugeordneten Schieberegister mit einem 40 Vorrichtung sollen bestimmte Einzelheiten eines elektronisch Signal aus einem der vier Matrixpunkte erzeugt, die daran an- abgetasteten Bildmusters erfasst werden. Die Erfassung der grenzen oder rechtwinklig dazu liegen. Dieses System erfordert Orientierungswinkel von Bildeinzelheiten eines Musters, bei-folglich spezielle Bauteile für jede Lage und ist sehr umfang- spielsweise eines Fingerabdrucks, soll bei verschiedenen Abreich, platzraubend und kostspielig. drücken desselben Fingers widerspruchsfrei bzw. konsistent und

Die US-PS 3 611 290 (Luisi) betrifft eine Fingerabdruck- 45 wiederholbar erfolgen. Ferner sollen die Lage der bestimmten Bildenzelheiten-Lesevorrichtung, die automatisch die Stelle von Bildeinzelheiten des Musters bzw. Fingerabdrucks erfasst Kuppenenden und Aufzweigungen ermittelt und sie entspre- werden.

chend koordiniert als X-, Y- und 0-Koordinaten. Eine Abtast- Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der

Vorrichtung mit fliegendem Fleck wird verwendet, um kleine unabhängigen Patentansprüche 1 und 5 angegebenen Erfindun-Teile des Fingerabdruckmusters sequenziell abzutasten und zu 50 gen gelöst.

prüfen, um ein elektrisches Analogsignal abzuleiten, welches Das nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der Er das Muster an dem abgetasteten Teil des Fingerabdrucks angibt, findung betrifft zwar eine Vorrichtung zur Erfassung von Bild-Die Abtastvorrichtung mit fliegendem Fleck enthält einen Se- einzelheiten in Mustern wie zum Beispiel Fingerabdrücken, es kundärelektronen-Vervielfacher bzw. Photomultiplier, der das versteht sich jedoch, dass ähnliche Charakteristika oder Eigen-elektrsiche Analogsignal erzeugt. Eine Quantisierungseinrich- 55 schaffen aus Mustern anderer Art entnommen werden können, tung ist an den Ausgang des Photomultipliers angeschlossen, um Beispielsweise können aus optisch abgetasteten Zeichen bzw. das elektrische Analogsignal in ein Digitalsignal umzuwandeln. Symbolen (beispielsweise Buchstaben und Zahlen) ähnliche Eine Mehrzahl von Schieberegistern empfängt das digitale Aus- Charakteristika oder Eigenschaften entnommen werden, gangssignal aus der Quantisierungseinrichtung, um jeden abge- ebenso aus Sprach- und Schallmustern und vielen Arten von tasteten Teil des Fingerabdruckes vorübergehend zu speichern. 60 Konturmustern, einschliesslich solcher, die im Zusammenhang Diese digitale Darstellung des abgetasteten Teiles des Fingerab- mit geographischen Karten, Strukturanalyse und Wellenunter-drucks läuft durch die Schieberegister durch und wird einer Ent- suchung angefertigt werden.

scheidungs-Logikschaltung zugeführt. Wenn die Entscheidungs-

Logikschaltung bestimmt, dass der abgetastete Teil einer Bild- ^as weitere Verständnis ergibt sich aus der Beschreibung einzelheit entspricht (Kuppenende oder Aufzweigung), so er- 65 e'nes Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren, zeugt es ein Signal, welches die Erfassung einer Bildeinzelheit ^on fen Figuren zeigen:

anzeigt und kodiert entsprechend die erfasste Bildeinzelheit in Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Vorrichtung zur

X-, Y- und 0-Koordinaten. Bestimmung der Bildeinzelheiten gemäss der Erfindung ;

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Fig. 2 ein Blockschaltbild der Takt- und Steuerschaltung der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform;

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Bildeinzelheiten-Lagedetek-tors bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform;

Fig. 4 Beispiele von Adressemustern, die der Erfassung von Bildeinzelheiten in dem 3 Bit X 3 Bit-Fenster von Fig. 3 entsprechen;

Fig. 5A, 5B, 5C gemeinsam ein Blockschaltbild des Bildein-zelheiten-Orientierungsdetektors der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform; und

Fig. 6 verschiedene Adressenmuster entsprechend Kuppenlaufrichtungen, die in dem 3 Bit X Bit-Fenster von Figur 5A erfasst werden.

Figur 1 zeigt also ein vereinfachtes Blockschaltbild der Vorrichtung zur Feststellung von charakteristischen Bildeinzelheiten eines Bildmusters. Ein Bildmuster 11, beispielsweise eines Fingerabdruckes, oder irgendein optisches Symbol liegt an einer Abtasteinheit 13 an. Eine Takt- und Steuerschaltung 15 legt sequenziell verschiedene X- und Y-Adressen oder Adressen-zählraten an die Abtasteinheit 13 an. Ansprechend auf diese verschiedenen X- und Y-Adressenzählraten tastet die Abtasteinheit 13 zunehmende Positionen oder Stellen des Musterbilds bzw. Fingerabdrucks 11 in einem typischen Rastermuster ab. Ein derartiges Rastermuster kann beispielsweise 216 (oder 65.536) zunehmende Stellen aufweisen, mit 28 (bzw. 256) Zunahmen längs jeder Linie in X-Richtung und 28 Zeilen oder Zunahmen in Y-Richtung. Die Zunahmepositionen oder -stellen der X- und Y-Koordinaten der Abtastung werden von den X- und Y- Adressenzählraten der Takt- und Steuerschaltung 15 erzeugt.

Aus der Rasterabtastung der als Beispiel angegebenen 216 Zunahmestellen des Bildes 11 erzeugt die Abtasteinrichtung 13 eine Reihe von Abtast-Datensignalen an ihrem Ausgang. Diese Abtast-Datensignale sind jedoch analoge Datensignale, die von reinem Schwarz (gleichwertig mit einer binären «1 ») bis zu reinem Weiss (gleichwertig mit einer binären «0») variieren können. Es ist zu beachten, dass ein Signal für reines Weiss gewöhnlich nur in den hellen Untergrundbereich auftritt, die das Fingerabdruckmuster des Bildes 11 begrenzen. Die Abtastdatensignale werden sequenziell einer Schwellenschaltung 17 zugeführt, die alle Abtastdaten derart quantisiert, dass sie entweder einen binären Zustand «1» oder «0» ergeben. Alle Datensignale, die gleich dem Wert eines vorgewählten Schwellensignals T sind oder darüber hinausgehen, werden so quantisiert, dass sie Binärsignale «1» ergeben, während alle anderen Datensignale so quantisiert werden, dass sie eine binäre «0» ergeben. Das Ausgangssignal der Schwellenschaltung 17 ist somit ein Binär-daten-Bit-Fluss, in dem jedes binäre «1 »-Signal einem Signal für Schwarz und jedes binäre «0»-Signal einem Signal für Weiss entspricht. Ferner ist dieser Binärdaten-Bit-Fluss gebildet aus zweidimensionalen Binärdaten, die aus dem zweidimensionalen Bildmuster 11 abgeleitet sind.

Der Binärdaten-Bit-Fluss aus der Schwellenschaltung 17 wird von einer Verstärkungsschaltung 19 verstärkt bzw. verdeutlicht, welche Poren-Ausfüllungs- und Linien-Verdünnungsvorgänge an den Daten ausführt, um unerwünschte Änderungen des Musters zu entfernen, ohne das Wesen des gerade verarbeiteten Musters zu verändern. Die Verstärkungs oder Anhe-bungsschaltung 19 füllt Poren aus, die in dem Kuppenmuster erscheinen und Unstetigkeiten verursachen können. Zusätzlich verdünnt die Verstärkungs- oder Anhebungsschaltung 19 die Kuppen oder Erhebungen des Musters, bis keine weiteren Änderungen in dem Muster auftreten, d.h. die Breiten der Kuppen besitzen eine Breite von nicht mehr als einem Bit. Bei einer als Beispiel beschriebenen Ausführungsform der Verstärkungsschaltung 19 können eine Poren-Ausfüllungsschaltung und fünf Linien-Verdünnungsschaltungen verwendet werden, um diese Ausfüllungs- und Verdünnungsvorgänge an den Binärdaten vorzunehmen. Eine Schaltung zur Durchführung dieser Ausfüllungs* und Verdünnungsvorgänge an den Binärdaten ist beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 621 724 vom 14. Oktober 1975 mit dem Titel «Ein zweidimensionales Binärda-5ten-Verstärkungssystem» beschrieben; die dortigen Ausführungen werden in die vorliegende Offenbarung einbezogen.

Dieser verstärkte oder betonte Daten-Bit-FIuss aus der Verstärkungsschaltung 19 liegt weiterhin in Form von zweidimensionalen Binärdaten vor, weil jedes Bit in dem Bit-Fluss icweiterhin in Beziehung zu dem Gesamtmuster der anderen Bits in dem Bit-Fluss steht. Der verstärkte oder verdeutlichte Binärdaten-Bit-Fluss wird an einen Bildeinzelheiten-Orientierungsdetektor 21 und einen Bildeinzelheiten-Lagedetektor angelegt. Die X- und Y-Adressenzählraten aus der Takt- und Steuer-îsschaltung 15 werden ebenfalls an den Bildeinzelheiten-Lagedetektor 23 angelegt. Der Detektor 23 analysiert jedes Muster des verstärkten Binärdaten-Bit-Flusses, das in einem Fenster (wird erläutert) erscheint, um zu bestimmen, ob eine Bildeinzelheit in dem Fenster vorhanden ist oder nicht. Wann immer der Detek-2otor 23 das Vorhandensein eines Bildeinzelheitenmusters in dem Fenster erfasst, so erzeugt er ein Signal «Bildeinzelheit erfasst». Dieses Signal «Bildeinzelheit erfasst» gibt intern den Detektor 23 frei, so dass dieser die X- und Y-Adressen, die zu diesem Zeitpunkt von der Schaltung 15 erzeugt werden, an seinen Aus-25 gang als XM- und YM-Koorinaten der erfassten Bildeinzelheit durchlässt. Zusätzlich gibt das Signal «Bildeinzelheit erfasst» den Bildeinzelheiten-Orientierungsdetektor 21 frei, so dass dieser an seinem Ausgang den Orientierungswinkel 0M erzeugt, der den XM- und YM-Koordinaten der erfassten Bildeinzelhei-3oten zugeordnet ist. Die Signale XM, XM und 0M bilden gemeinsam die Bildeinzelheitenkoordinaten für jede erfasste oder ermittelte Bildeinzelheit.

Es wird nun auf Figur 2 Bezug genommen, die ein detailliertes Blockschaltbild der Takt- und Steuerschaltung 15 von Figur 351 zeigt. Ein Abtastbeginn-Signal, beispielsweise aus einer externen Quelle (nicht gezeigt) wie ein Drucktaster, leitet die Arbeit der Schaltung 15 ein und folglich diejenige der Vorrichtung nach Figur 1. Insbesondere wird durch dieses Abtastbeginn-Signal ein Flip-Flop 31 gesetzt und werden seriell gekoppelte 40 Teilerschaltungen durch 2, durch 8, durch 32 durch 8 und durch 32 sowie Abwärts-Zählschaltungen 33,35,37,39 und 41 auf 0-Ausgangssignale zurückgesetzt.

Wenn das Flip-Flop 31 gesetzt ist, so gibt es UND-Gatter 43 frei, so dass dieses Taktimpulse C aus einem Taktgenerator 45 45 zu der Folge von Abwärts-Zählschaltungen 33,35,37,39 und 41 durchlässt, damit verschiedene Taktimpulse und Taktsignale zur Steuerung der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Figur 1 erzeugt werden.

Es werden jeweils die Taktimpulse C, C2, C3 und C4 an so den Ausgängen des UND-Gatters 43 bzw. der Abwärtszähl-schaltungen 33, 35,37 und 39 erzeugt. Taktimpuls C5 wird dadurch erzeugt, dass in einem UND-Gatter 47 das Taktsignal C3 mit den drei Taktsignalen aus der Abwärts-Zählschaltung 39 durch die UND-Funktion verknüpft wird.

55 Ein 3 Bit-Signal F, das aus Taktsignalen F0, Fj und F2 gebildet ist, wird von der Abwärts-Zählschaltung 35 erzeugt. In gleicher Weise wird ein 5 Bit-Signal D, das aus den Taktsignalen D3, D4, Ds, D6 und D7 gebildet ist, von der Abwärts-Zählschal-tung 37 erzeugt. Gemeinsam bilden die Abwärts-Zählschaltun-60 gen 35 und 37 einen 8-Bit-Zähler zum Zählen von 256 Cr Taktsignalen zur Erzeugung der 256 X-Adressen bzw. Zunah-me-(Bit)-Positionen längs jeder Linie, die von der Abtasteinheit 13 abgetastet werden. Mit anderen Worten, die 256 verschiedenen X-Adressen für jede Linien- oder Zeilenabtastung werden «s abgeleitet, indem die Kombination aus den F- und D-Signalen mit den CrTaktsignalen erhöht wird. Nachdem die 256 Adressen bzw. Adressenzählraten für jede Linie oder Zeile erzeugt wurden, wird ein Ubertragbit bzw. C3- Taktsignal am Ausgang

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der Abwärts-Zählschaltung 37 erzeugt und am Eingang der Abwärts-Zählschaltung 39 angelegt. Die Abwärts-Zählschaltungen 39 und 41 ergeben in der Kombination einen 8 Bit-Zähler zum Zählen dieser C3-Takte für die Erzeugung der 256 Y-Adressen bzw. Zeilen in der Rasterabtastung der Abtasteinheit 13 (Figur 1). Die 256 X-Positionen in jeder neuen Zeile werden also abgetastet, nachdem die Zählrate der Schaltungen 39 und 41 durch einen C3-Taktimpuls erhöht wurde. Nach 256 verschiedenen Y-Adressenzählraten bzw. nach Abtastung von vollständigen Zeilen entlang der Y-Achse bewirkt der aus den Schaltungen 49 und 41 gebildete Zähler die Erzeugung eines Abtasten-de-Signals am Ausgang der Abwärts-Zählschaltung 51. Dieses Abtastende-Signal setzt Flip-Flop 31 zurück, um die Rasterabtastung des Bildes 11 zu beenden, indem das UND-Gatter 43 gesperrt wird, wodurch verhindert wird, dass weitere C-Taktsi-gnale von den Schaltungen 33,35,37,39 und 41 in Abwärtsrichtung gezählt werden.

Die Bildeinzelheiten-Lagedetektorschaltung 23 nach Figur 1 wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf das in Figur 3 gezeigte Blockschaltbild erläutert. Grundlegend besteht die Funktion des Bildeinzelheiten-Lagedetektors 23 darin, anzuzeigen, wenn eine Bildeinzelheit erfasst wurde (durch Erzeugung eines Signals «Bildeinzelheit erfasst») und die X- und Y-Koor-dinaten der erfassten Bildeinzelheit anzugeben.

Bei der Anordnung nach Figur 3 wird der verstärkte bzw. verdeutlichte Binärdaten-Bit-Fluss aus der Verstärkungsschaltung 19 (Figur 1) durch ein 2040 Bit-Verzögerungsregister 51 verzögert, bevor er insgesamt an ein 256 Bit-Verzögerungsregi-ster 53 und an ein erstes 3 Bit-Seriell-Ein/Parallel-Aus-Register 55 angelegt wird. Die 2040 Bit-Verzögerung des Registers 51 entspricht einer Verzögerung von 8 Zeilen (bei 256 Bits pro Zeile) minus 8 Bits. Eine derartige 2040 Bit-Verzögerung wird in dem Bildeinzelheiten-Lagedetektor 23 verwendet, weil der Bildeinzelheiten-Orientierungsdetektor 21 (Figur 1) ungefähr 2040 Bitzeiten mehr benötigt, um sein Ausgangssignal 0M zu erzeugen, als der Bildeinzelheiten-Lagedetektor 23 benötigt, um seine XM- und YM-Ausgangssignale zu erzeugen. Durch diese Verzögerungskompensation werden die einander zugeordneten Bildeinzelheitenkoordinaten 0M, XM und YM für eine erfas-ste Bildeinzelheit von den Detektoren 21 und 23 gleichzeitig erzeugt.

Das Ausgangssignal des Registers 53 wird einem 256 Bit-Verzögerungsregister 57 und einem zweiten 3 Bit-Seriell-Ein/ Parallel-Aus-Register 59 zugeführt. Das Ausgangssignal des Registers 57 wird einem dritten 3 Bit-Seriell-Ein/Parallel-Aus-Register 61 zugeführt. Die drei 3 Bit-Register 55,59 und 61 bilden ein 3 X 3 (3 mal 3) Bit-Abtastfenster 63, welches durch 9 Bit-Abtasbereiche der verzögerten verstärkten Binärdaten am Ausgang des Verzögerungsregisters 51 bitweise abtastet. Das Fenster 63 enthält daher Bit-Fluss-Information entsprechend einem 9 Bit-Abtastwert der drei angrenzenden Bits pro Zeile in drei nebeneinanderliegenden Zeilen. Im Takt mit den CrTaktsignalen tastet das 3 X 3-Fenster 63 längs des Fingerabdruckmusters Bit für Bit bis zum Ende der Zeile ab, wird zur nächsten Zeile verschoben und tastet dann längs dieser Zeile ab.

Die neun parallelen Ausgangs-Adressensignale B[ -B9 aus dem Fenster 63 werden einem Ende- und Knotenpunkt-Detek-tor 65 zugeführt, der als 512 Bit X 1 Bit-Lesespeicher (ROM) bzw. Speicher nur zum Lesen gezeigt ist. Der Lesespeicher bzw. das ROM 65 ist intern so programmiert, dass er Bildeinzelheiten in Form von Kuppenenden (Enden) und Aufzweigungen (Knotenpunkte) ermittelt. Es ist jedoch zu beachten, dass ge-wünschtenfalls der Lesespeicher 65 auch so programmiert werden kann, dass er andere Bildeinzelheiten als Kuppenenden und Aufzweigungen erfasst. In diesem Fall ist der Lesespeicher 65 so programmiert, dass bei Vorhandensein einer Bildeinzelheit, die in dem 3 X 3-Fenster 63 zentriert ist, die Adressensignale B]. -By einer Bildeinzelheitenadresse entsprechen. Jede mögliche

Adresse, die einer an irgendeiner Stelle erfassten Bildeinzelheit entspricht, bewirkt, dass der Lesespeicher 65 eine binäre « 1 » bzw. ein Signal «Bildeinzelheit erfasst» erzeugt, das dazu verwendet wird, Register 67 und 69 freizugeben, um die X- und 5 Y-Koordinaten dieser erfassten Bildeinzelheit zu speichern. Es wird daran erinnert, dass diese X- und Y-Koordinaten oder Adressen von der Takt- und Steuerschaltung 15 (Figur 2) erzeugt werden.

Figur 4 zeigt 24 verschiedene Muster, wobei jedes Muster io die Anwesenheit einer Bildeinzelheit anzeigt, wenn das Muster in dem 3 X 3-Fenster 63 erscheint, das von den Registern 55, 59 und 61 in Figur 3 gebildet wird. Insbesondere zeigt jedes der oberen 8 Muster an, dass ein Kuppenende in dem Fenster 63 vorhanden ist, während jedes der unteren 16 Muster anzeigt, 15 dass eine Aufzweigung im Fenster 63 vorhanden ist. Ferner ist zu sehen, dass in all diesen 24 Mustern von Figur 4, wenn entweder ein Kuppenende oder eine Aufzweigung in dem 3 X 3-Fenster 63 zentriert ist, ein binäres Signal «1» an der Stelle des zentralen Bits (B5) des Registers 59 vorhanden ist. Es ist das 20 die binäre « 1 » an der Stelle D5 umgebende Muster, welches bestimmt, ob ein Kuppenende oder eine Aufzweigung in dem Fenster 63 vorhanden ist oder nicht.

Eine entsprechende Adresse wird aus jedem der 24 Muster von Figur 4 abgeleitet. Jede Adresse, die in der Form B9 Bg B7 25 b6 Bs B4 B3 B2 B! vorliegt, ist direkt unterhalb seinem entsprechenden Muster in Figur 4 gezeigt. Jede dieser 24 Adressen gibt den Lesespeicher 65 frei, um die binäre «1» bzw. das Signal «Bildeinzelheit erfasst» aus einer zugeordneten Stelle der 512 Adressenstellen des Lesespeichers 65 auszulesen. Die verblei-30 benden 488 aus den 512 Adressenstellen des Lesespeichers 65 speichern binäre Signale («0») um anzuzeigen, dass die zugeordneten Muster keine Kuppenenden oder Aufzweigungen enthalten.

Das detaillierte Blockschaltbild des Bildeinzelheiten-Orien-35 tierungsdetektors 21 von Figur 1 ist in den Figuren 5A, 5B und 5C gezeigt. Figur 5A zeigt eine Grob-Kuppenwinkel-Daten-schaltung 71, die anspricht auf den verdeutlichten Binärdaten-Bit-Fluss zur Erzeugung von groben (oder örtlichen) Kuppenwinkel-Datensignalen D0, Dx, D3 und eines Freigabebits bzw. 40 -signais E. Der verstärkte Binärdaten-Bit-Fluss aus der Verstärkungsschaltung 19 (Figur 1) wird an ein 256 Bit-Verzögerungs-register 73 und an ein erstes 3 Bit-Seriell-Ein/Parallel-Aus-Re-gister 75 angelegt. Der Ausgang des Registers 73 wird an ein 256 Bit-Verzögerungsregister 77 und an ein zweites 3 Bit-Se-45 riell-Ein/Parallel-Aus-Register 79 angelegt. Das Ausgangssignal des Registers 77 wird zu einem dritten 3 Bit-Seriell-Ein/ Parallel-Aus-Register 81 geführt. Die 3 Bit-Register 75,79 und 81 bilden ein 3 X 3 Bit-Fenster 83, welches durch 9 Bit-Abtast-bereiche der verstärkten Binärdaten jeweils bitweise abtastet, so Das Fenster 83 enthält daher Bit-Fluss-Information entsprechend einem 9 Bit-Abtastwert der drei aneinander angrenzenden Bits pro Zeile in drei nebeneinanderliegenden Zeilen. Die Q-Taktsignale werden an die Register 73,75,77,79 und 81 angelegt, um das 3 X 3-Fenster 83 freizugeben und die Abta-55 stung längs des Fingerabdruck-Musters Bit für Bit bis zum Ende einer Zeile zu bewirken und dann eine Verschiebung zur nächsten Zeile und Abtastung entlang dieser Zeile zu bewirken.

In Aufbau und Wirkungsweise sind die Register 73,75,77, 79 und 81 von Figur 5A ähnlich den Registern 53,55,57,59 60 und 61 von Figur 3. Der verstärkte bzw. verdeutlichte Binärda-ten-Bit-Fluss wird jedoch direkt an die Register 73 und 75 in Figur 5A angelegt, während der verstärkte Binärdaten-Bit-Fluss in Figur 3 um 2040 Bitzeiten (durch Register 51) verzögert wird, bevor er an die Register 53 und 55 angelegt wird. 65 Die neun parallelen Ausgangs-Adressensignale Al — A9 aus dem 3 X 3-Fenster 83 werden an einen 512 X 4-Kuppenrich-tung-Lesespeicher 85 angelegt. Der Lesespeicher 85 ist derart programmiert, dass er einen spezifischen Örtlichen Winkel in

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Übereinstimmung mit einer von 12 verschiedenen Adressen ausliest.

Die 12 verschiedenen Adressen, die die verschiedenen Kuppenverläufe durch das 3 X 3-Fenster 83 symbolisieren, sind in Figur 6 gezeigt. Wie aus dieser Figur zu ersehen ist, ergeben 12 verschiedene Muster einer einzelnen Linie, die sich durch das 3 X 3-Fenster 83 erstreckt, 12 verschiedene Adressen. Jede Linie wird durch die Lage der Einsen in dem Muster gebildet, und es handelt sich entweder um eine gerade Linie oder eine leicht gekrümmte Linie, die durch die zentrale Bitstelle (A5) des Fensters 83 verläuft. Jede Adresse, die in der Form A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 Ai vorliegt, ist neben seinem zugeordneten Muster in Figur 6 gezeigt.

Die 12 gezeigten Muster sind zwar alle verschieden, es können jedoch dieselben Winkel Wertangaben jeweils von 4 Paaren dieser Muster abgeleitet werden. Im Ergebnis ergeben die örtlichen Winkelwerte, die aus dem Lesespeicher 85 ausgelesen wurden, insgesamt 8 verschiedene Winkelangaben. Jegliche anderen Muster, die in dem 3 X 3-Fenster 83 erscheinen können, werden ignoriert, um die Kuppen-Verlaufsrichtung-Information zu identifizieren, und entsprechend werden Nullen aus diesen unprogrammierten Adressenstellen des Lesespeichers 85 ausgelesen. Die 12 ausgewählten Winkelwerte, entsprechend den 12 Adressen des Lesespeichers 85 (± 180 °, was 4 von diesen anbetrifft) ergeben 8 kodierte Winkelwerte (D0 Dj D2).

Ein Ausgangs-Freigabebit bzw. -signal E wird von dem Lesespeicher 85 erzeugt, gemeinsam mit einem der 8 örtlichen Winkelwerte (wie er durch die Binärzustände der Bits D0, Dj und D2 bestimmt wird), wann immer der Lesespeicher 85 von einer der 12 Adressen in Figur 6 adressiert wird. Das Freigabesignal E zeigt an, dass eine Linie durch die zentrale Bitposition (A5) des Fensters 83 verläuft, während der zugeordnete kodierte Winkelwert D0 Dj D2 anzeigt, welche der 8 Richtungen diese Linie durchläuft.

Es wird nun auf Figur 5 B Bezug genommen, die ein Blockschaltbild einer Kuppenrichtung-Mittelungseinrichtung 101 des Bildeinzelheiten-Orientierungsdetektors 21 (Figur 1) zeigt. Die Taktimpulse C, C2, C4 und C5 und die Taktsignale F0 - F2 (F) und D3 - D7 (D) von Figur 2 sowie der örtliche 3 Bit-Winkelwert Dg — D2 aus dem Lesespeicher 85 von Figur 5 A werden in der beschriebenen Weise für die Arbeitsweise der Schaltung nach Figur 5B verwendet.

Die Signale D0 - D2 für den örltichen Winkel und die Taktsignale D3 — D7 werden so kombiniert, dass sie eine 8 Bit-Adresse einem Eingangsmultiplexer (MUX) 103 zuführen, welcher alternierend diese 8 Bit-Adresse D0 - D7 entweder an einen 256 Byte-Speicher 105 mit willkürlichem Zugriff (RAM) oder an einen 256 Byte-Speicher 107 mit willkürlichem Zugriff (RAM) während abwechselnder C4-Taktimpulsintervalle anlegt. Hierdurch werden — wie weiter unten erläutert wird -Daten selektiv aus adressierten Speicherstellen eines Speichers mit willkürlichem Zugriff ausgelesen, aufgefrischt durch ein zugeordnetes Freigabebit E und wiederhergestellt bzw. in den Speicher mit willkürlichem Zugriff an der adressierten Stelle wieder eingeschrieben.

Ein Ausgangsmultiplexer (MUX) 109 arbeitet in alternierenden Zeitrahmen gemeinsam mit dem Eingangsmultiplexer 103 derart, dass Daten aus dem Multiplexer 103 ausgelesen, aufgefrischt und erneut in den Speicher mit willkürlichem Zugriff 105 eingeschrieben werden, während Daten zur Verarbeitung vom Multiplexer 109 aus dem Speicher mit willkürlichem Zugriff 107 ausgelesen werden. In gleicher Weise werden Daten aus dem Speicher mit willkürlichem Zugriff 107 entnommen, aufgefrischt und in diesen wieder eingeschrieben, während im Speicher 105 gespeicherte Daten ausgelesen und verarbeitet werden. Diese Multiplextechnik wird verwendet, weil die Verarbeitungsgeschwindigkeit wesentlich grösser ist als die Geschwindigkeit, mit der die Datenspeicherung in den Speichern mit willkürlichem Zugriff 105 und 107 erfolgt, und folglich steht genügend Zeit für die alternierende Funktion der Multiplexer 103 und 109 zur Verfügung.

Es ist zu beachten, dass 8 vollständige Zeilen des Bildes 11 während jedes C4-Taktimpulsintervalls abgetastet werden. Infolgedessen wird jeder der Speicher mit willkürlichem Zugriff 105,107 implementiert, um 256 Bytes (8 Bit/Byte) aus Information über 8 abgetastete Zeilen zu speichern bzw. 32 8 X 8-Bitfenster-Stellen über eine gegebene Zeilenabtastung (256 Bits) des Bildes 11. Jedes 8 X 8-Bitfens wird durch 8 Worte dargestellt, wobei jedes Wort eine Länge von 8 Bits aufweist, worin jedes der 8 Wörter einen der 8 möglichen örtlichen Winkel (D0 - D2) darstellt, die von dem Lesespeicher 85 (Figur 5 A) erzeugt werden können. Die D3 - D7-Teile der D0 - D7-Adresse für den Eingangsmultiplexer 103 bestimmen, welches dieser 32 8 X 8-Fenster in einer gegebenen Zeilenabtastung (256 Bits) des Bildes 11 adressiert wird.

Zum Verständnis der Arbeitsweise soll angenommen werden, dass der Eingangsmultiplexer 103 die D0 - D7-Adressen an den Speicher 105 während eines gegebenen C4-Taktimpulsin-tervalls anlegt. Wann immer ein örtlicher Winkel (D0 - D2) vom Lesespeicher 85 erzeugt wird, um den ersten Teil der D0 - D7-Adresse zu bilden, wird das binäre «1 »-Freigabebit E an einen Addierer 111 angelegt. Gleichzeitig wird die 8 Bit-Adresse D0 -D7 am Eingangsmultiplexer 103 angelegt, um den Speicher 105 dazu zu veranlassen, den Dateninhalt an seiner adressierten Stelle am Addierer 111 anzulegen. Der Addierer 111 addiert das binäre «1 »-Freigabebit E zu dem adressierten Dateninhalt hinzu und legt diesen vergrösserten Dateninhalt über den Eingangsmultiplexer 103 an den Eingang des Speichers 105 an. Der erhöhte Eingangs-Dateninhalt wird dann an der adressierten Stelle des Speichers 105 gespeichert bzw. erneut eingeschrieben. Wenn hingegen kein örtlicher Winkel vom Lesespeicher 85 erzeugt wird, so ist das Freigabebit E eine binäre «0», und D0, Dj und D2 sind jeweils Nullen (D0 Dj D2 = 000). Im Ergebnis bleibt der Dateninhalt an der Stelle 000 D3 D4 Ds D6 D7 des Speichers 105 unverändert. Auf diese Weise wird die Summe eines binären «1»-Bits E, die innerhalb desselben 8 X 8-Fen-sters auftreten und denselben örtlichen Winkel aufweisen, an derselben Stelle in dem Speicher mit willkürlichem Zugriff 105 gespeichert.

Jeder der Speicher 105,107 speichert letzlich, wenn er vollständig mit Daten aus dem Eingangsmultiplexer 103 gespeist ist, den Zählwert der Anzahl des Auftretens jedes der örtlichen Winkel (D0 - D2), welche festgelegt wird vom Ausgangssignal des Kuppenrichtung-Lesespeichers 85 für jedes der 32 8 X S-Bitfenster. Wie bereits erwähnt wurde sind diese 8 X 8-Bit-fenster festliegende Fenster, die vorbestimmte 8 Bit X 8 Bit-Teile in 8 waagerechten Zeilen des gesamten Abtastrasters belegen. Dies steht im Gegensatz zu dem 3 Bit X 3 Bit-Fenster 83 von Figur 5A (und auch zu dem 3 Bit X 3 Bit-Fenster 63 von Figur 3), welches über das gesamte Bild Bit für Bit abtastet. Daher besteht letztlich die Aufgabe des Bildeinzelheiten-Orientierungsdetektors 21 (Figur 1) darin, die örtliche Winkelinformation abzulesen, die aus der Abtastung des 3 X 3-Bitfensters 83 gewonnen wird, und sie so zu verarbeiten, dass ein einzelner Winkelwert erzeugt wird, der einen gemittelten Wert der Kuppenlinien ist, die in dem 8 X 8-Bitfenster vorhanden sind. Die Akkumulierung der Anzahl des Auftretens jedes der 8 möglichen örtlichen Winkel innerhalb des 8 X 8-Bitfensters ergibt eine Basis zur Schaffung eines bewerteten Mittelwertes dieser örtlichen Winkel, indem der Orientierungswinkel 0 für das jeweilige 8 X 8-Bitfenster abgeleitet wird. Während jedes 3 X 3-Bitfenster-Muster von Figur 6 den örtlichen Winkel einer einzelnen abgetasteten Kuppenlinie darstellt, stellt das 8 X 8-Fen-ster einen Orientierungswinkelwert dar, der das Vektormittel einer Anzahl von Kuppenlinien enthält, die in dem 8 X 8-Fenster vorhanden sein können, wie später beschrieben wird.

6

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

7

627 571

Der Inhalt jedes Speichers mit willkürlichem Zugriff 105, 107 stellt 32 8 X 8-Bitfenster dar, wobei jedes 8 X 8-Bitfenster durch 8 Wörter mit einer Länge von 8 Bits dargestellt wird, welche wiederum jeweils Häufigkeitszählraten der 8 möglichen örtlichen Winkel in jedem Fenster darstellen. Zur Verarbeitung des Inhalts eines dieser Speicher werden die Signale F(F0 F[ F2) und D(D3 D4 D5 D6 D7) so kombiniert, dass sie die X-Adresse bilden. Diese X-Adresse wird an den Ausgangsmultiplexer 109 angelegt, um Zugriff zu jeder Gruppe von 8 Winkeln für jedes der 32 Fenster in Aufeinanderfolge zu erlangen. Für jedes 8 X 8-Bitfenster (wie es durch die Zustände der D-Signale bestimmt wird) erfolgt Zugriff zu den 8 Winkeln durch Erhöhung mittels der F-Signale und Akkumulierung der Ergebnisse in Registern 113 und 115 jeweils der Akkumulationsregister 117 und 119. Das Akkumulationsregister 117 besteht aus dem Register 113 und einer Additions/Subraktionsschaltung 121, und das Akkumulationsregister 119 besteht aus Register 115 und einer Additions/Subtraktionsschaltung 123.

Die Aufgabe der Akkumulationsregister 117 und 119 besteht darin, einen angenäherten Winkelwert der Sinus- und Cosinusprojektion der mittleren Vektorrichtung aller örtlichen Winkel, die in einem 8 X 8-Bitfenster ermittelt wurden, zu verschaffen. Der Mittelungsvorgang geschieht unter Steuerung eines Prozessorsteuerungs-Lesespeichers geschieht unter Steuerung eines Prozessorsteuerungs-Lesespeichers (ROM) 125, der in Figur 5C gezeigt ist. Der Lesespeicher 125 wird adressiert durch Taktsignale F0, Fj und F3, die über die Adressen für die 8 möglichen örtlichen Winkel (Du - D2) weitergeschaltet oder erhöht werden. Ansprechend auf diese von den Taktsignalen F0, F, und F2 erzeugten Adressen erzeugt der Prozessorsteuerung-Lesespeicher 125 die in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführten Ausgangssignale Gl5 G2, G3 und G4.

Tabelle 1

Prozessorsteuerung-Lesespeicher

Adressen

Ausgänge

F2

F,

F0

G!

G2

G3

a

0

1

0

l

Ov

0

1

l

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

Die Ausgangsbits G3 und G4 steuern jeweils Additions/Sub-traktionsschaltung 121 bzw. 123. Wenn G3 «1» ist, so addiert die Additions/Subtraktionsschaltung 121. Wenn G3 «0» so subtrahiert Schaltung 121. In gleicher Weise steuert G4 die Addi-tions/Subtraktionsschaltung

Die Ausgangsbits G] und G2 werden jeweils mit dem Taktimpuls C] in UND-Gattern 127 bzw. 129 nach der UND-Funk-tion verknüpft, um Auswertesignale (strobe) Si und S2 zu erzeugen, die jeweils an den Additions/Subtraktionsschaltungen 121 bzw. 123 angelegt werden. Diese Auswertesignale bewirken, dass die Additions/Subtraktionsschaltungen 121,123 die Daten aus dem Ausgangsmultiplexer 109 zum Inhalt der zugeordneten

Register 113,115 hinzuaddieren bzw. davon subtrahieren, entsprechend dem Binärzustand der Steuerbits G3 und G4, wie vorstehend erläutert wurde. Wenn also einer von beiden (oder beide) Auswerteimpulsen Sj und S2 nicht geliefert wird (beispiels-5 weise Si = 0), so wird das Ausgangssignal des Multiplexers 109 von der zugeordneten Additions/Subtraktionsschaltung (beispielsweise 121) ignoriert.

Wenn die 8 Winkel für ein 8 X 8-Bitfenster in den Registern 113,115 akkumuliert sind, so gibt der Taktimpuls C2 jedes io der Register 113,115 frei, um die 5 höchstwertigen Bits (5 MSB's) der akkumulierten Daten in jedem Register auszugeben. Die 5 höchstwertigen Bits jedes der Register 113,115 werden zu einer 10-Bit-Adresse kombiniert, die einem Lesespeicher (ROM) 131 zugeführt werden. Der Lesespeicher 131 15 ist so programmiert, dass er 1024 8 Bit-Wörter speichert. Grundlegend besteht die Funktion des Lesespeichers 131 darin, eine angenäherte Arkus-Tangens-Berechnung durchzuführen. Der Inhalt an einer besonderen Stelle des Lesespeichers 131 enthält den Kuppenverlauf-Winkel, welcher der 10 Bit-Adresse 20 zugeordnet ist, die von den 5 Bit-Sinus- und 5 Bit-Cosinus-Projektionen definiert wird, welche an den Ausgängen der Register 113 und 115 erzeugt werden. Das Taktsignal Q, welches die Register 113 und 115 dazu veranlasst hat, die 10 Bit-Adresse für den Lesespeicher 131 zu erzeugen, wird ferner dazu ver-25 wendet, die Register 113 und 115 zurückzusetzen, um für die Verarbeitung der Daten im nächsten 8 X 8-Bitfenster bereit zu sein.

Die 8 Bit-Verlaufwinkel-Daten aus dem Lesespeicher 131 werden in einem 8 Bit-Speicherregister 133 gespeichert, wel-30 ches wiederum die 8 Bit-Verlaufwinkel-Daten an den Eingang eines 32 X 8 Bit-Kuppenrichtung-Speichers 135 mit willkürlichem Zugriff anlegt. Die D-Signale (D3 - D7), die festlegen, welches der 32 8 X 8-Fenster zu diesem Zeitpunkt verarbeitet wird, werden dazu verwendet, den Speicher 135 zu adressieren. 35 Wenn die Taktsignale C2 und C5 beide im binären Zustand «1» sind, so erzeugt ein UND-Gatter 137 ein Signal für die Freigabe des Speichers mit willkürlichem Zugriff (RAM) zum Einschreiben oder Speichern der 8 Bit-Verlaufwinkel-Daten an der Adressenstelle, die von der D-Adresse angegeben wird. 40 Das zugeordnete Signal «Bildeinzelheiten erfasst» (aus dem Bildeinzelheiten-Lagedetektor 23 in Figur 1) gibt die Auslesung der Verlaufwinkel-Daten, die an der Stelle des Speichers 135 mit der D-Adresse gespeichert sind und deren Einrastung in einem ©-Register 139 frei. Das Ausgangssignal des 0-Regi-45 sters 139 ist der Orientierungswinkel 0M der erfassten Bildeinzelheit. Somit werden jeweils die XM-, YM- und ©M- Koordinaten einer erfassten Bildeinzelheit an den Ausgängen der Register 67 und 69 (in Figur 3) sowie 139 (in Figur 5B) erzeugt.

Durch die Erfindung wird also ein Binärbild-Bildeinzelhei-50 ten-Detektor geschaffen, bei dem in einer bevorzugten Ausführungsform ein zweidimensionaler Binärdaten-Bit-Fluss eines Bildes in einer Verstärkungsschaltung verstärkt bzw. verdeutlicht wird, und zwar durch Poren-Ausfüllungs- und Linien-Verdünnungsvorgänge. Der verstärkte oder akzentuierte Binärda-55 ten-Bit-Fluss wird dann in paralleler Form an einem ersten und einem zweiten Deteltor angelegt, welche Bildeinzelheiten erfassen und die X-, Y- und ©-Koordinate jeder in dem akzentuierten Binärdaten-Bit-Fluss erfassten Bildeinzelheiten gewinnen.

7 Blatt Zeichnungen

Claims

627 571 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Feststellung von charakteristischen Bildeinzelheiten eines Bildmusters, gekennzeichnet durch eine erste Schaltung (13,17) zur elektronischen Abtastung und Umsetzung des Bildmusters in eine Binärdatenfolge, eine zweite Schaltung (19) zur Aufbereitung der Binärdatenfolge, eine dritte Schaltung (23), die auf erste Muster (Fig. 4) von Daten aus der Binärdatenfolge anspricht zur Erfassung von Bildeinzelheiten und deren Lage im Bildmuster, und eine vierte Schaltung (21 ), die auf zweite Muster (Fig. 6) von Daten aus der Binärdatenfolge anspricht, zur Bestimmung der Orientierungswinkel der erfassten Bildeinzelheiten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen der dritten Schaltung (23) angehörenden ersten Schaltkreis (53,57,63,65), dem die aufbereitete Binärdatenfolge über einen zweiten Schaltkreis (51) verzögert zugeführt wird und der mittels eines zweidimensionalen Bit-Fensters (55,59,61) und eines nachgeschalteten Detektors (65) feststellt, ob in der aufbereiteten Binärdatenfolge eine Bildeinzelheit vorliegt, die mit einem von mehreren ersten Mustern von Daten (Fig. 4) übereinstimmt und einen dritten Schaltkreis (67,69), der an den ersten Schaltkreis angeschlossen ist und die Lage einer festgestellten Bildeinzelheit im Bildmuster anzeigt; einen der vierten Schaltung (21) angehörenden vierten Schaltkreis (73,77, 83, 85), dem die aufbereitete Binärdatenfolge direkt zugeführt wird und der mittels eines zweidimensionalen Bit-Fensters (75,79, 81) und eines nachgeschalteten Detektors (85) feststellt, ob in der aubereiteten Binärdatenfolge eine Bildeinzelheit vorliegt, die mit einem von mehreren zweiten Mustern von Daten (Fig. 6) übereinstimmt und einen fünften Schaltkreis (101,117,119, 125,131,133,135), zur Bestimmung des Orientierungswinkels einer festgestellten Bildeinzelheit im Bildmuster und ihn als vektoriellen Mittelwert darstellt und einen sechsten Schaltkreis (139) zur Korrelation des vektoriellen Mittelwertes des Orientierungswinkels einer festgestellten Bildeinzelheit mit deren Lage im Bildmuster; sowie einen siebten Schaltkreis (15), dessen Ausgangssignale als Takt- und Steuersignale verwendet werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Takt- und Steuersignale abgebende siebte Schaltkreis (15) die erste Schaltung (13,17) derart steuert, dass die Binärdatenfolge aus der ersten Schaltung in zwei geometrischen Richtungen entsprechende Daten aufgeteilt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Muster von Daten in Bit-Fenstern (Fig. 4, Fig. 6) enthalten sind.

5. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Abtastung des Bildmusters b) Umsetzung der Abtastinformation in eine Binärdatenfolge c) Aufbereitung der Binärdatenfolge d) Bestimmung der Lage von charakteristischen Bildeinzelheiten aus der Aufbereiteten Binärdatenfolge aus ersten Mustern von Daten aus der Binärdatenfolge e) Bestimmung von Orientierungswinkeln der erfassten Bildeinzelheiten aus zweiten Mustern aus der Binärdatenfolge.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinheit (13) der Abtastschaltung (13,17) zur Abtastung des Bildmusters und der Lagedetektor für die Bestimmung der Lage einer Bildeinzelheit im gleichen Takt in x-und y- Richtung gesteuert werden.

7. Verfahren nach Anspurch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Abtastung erzeugte Abtastinformation durch eine Schwellwert-Schaltung (17) in eine Binärdatenfolge mit fester Amplitude umgesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Binärdatenfolge enthaltene Information der

Bildlinien durch Zufügen und Auslassen von Datenbits zu einer Information für eine zusammenhängende Skelettlinie verändert wird, deren charakteristische Einzelheiten erfasst werden.