CZ20014389A3 - Způsob a zařízení pro synchronizaci při kódování a dekódování dat vytiątěných na datových páskách - Google Patents

Description

Způsob a zařízení pro synchronizaci při kódování a dekódování dat vytištěných na datových páskách

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro synchronizaci pro kódování a dekódování dat vytištěných na datových páskách, zejména způsobu pro synchronizaci při kódování a dekódování dat na tištěných podkladech, zvláště dat uspořádaných na datových páskách s plošnou informací uloženou do paměti, které mohou být čteny čtecím přístrojem s lineárním nebo plošným senzorem, přičemž dvourozměrové synchronizační informace vhodné pro kódování dat jsou integrovány v datovém kódu a při dekódování použity pro nastavení dvourozměrného adaptivního synchronizačního filtru, jakož i zařízení pro provádění tohoto způsobu. Opticky evidovatelná informace je typicky čtena řádkovým nebo obrazovým CCDsenzorem.

Dosavadní stav techniky

Pro uložení relativně malých množství formací do paměti jsou již dlouho známy a všeobecně používány čárové kódy v jednorozměrném uspořádání. Pro kódování informace se na daném předmětu uspořádají čáry různých šířek a mezery mezi nimi v různých odstupech. Tento čárový vzorec je pak čtecím zařízením přečten a informace dekódována. Ačkoliv čárový vzor zaujímá určitou plochu, je informace uspořádána jednorozměrově. I při snímání čar šikmo se sice mění šířky čar, avšak poměr obou šířek, tj. šířky čar a šířky mezer zůstává konstantní, takže synchronizace mezi snímáním a čárovým vzorcem je velmi jednoduchá a všeobecně známá. Hustota dat takového kódu je však vzhledem k relativně hrubé a jednorozměrné struktuře dat jen několik málo bitů na čtvereční centimetr tištěné plochy.

-2Dvourozměmé čárové kódy, které se používají méně, obsahují větší množství informací. Obvykle se používají pro datové pásky s čárovými kódy různé kódy podle oblasti použití, např. EAN. Zvýšení integrity dat pomocí redundance (zálohování) je popsáno v US-patentu 3 211 470.

Pro zvýšení hustoty dat se používají datové pásky sestávající z více datových linií a se zdokonalenými strukturami pro synchronizaci. Ve spise WO 86/05906 je popsána taková datová páska obsahující specielní synchronizační oblasti, které slouží k vyrovnání optického čtecího zařízení na datové linie a k řízení tzv. skenovacího poměru (scan-rate), jímž snímá čtecí zařízení řádku po řádce zatímco je vedeno přes datovou pásku. Uvnitř jedné řádky je prováděna lineární interpolace, v řádce se tedy synchronizace neprovádí. Počítačové vyhodnocení takovýchto synchronizačních oblastí je popsáno ve spise DE 41 07 020 Al,

Ve spise EP 0 670 555 Al jsou uvedeny synchronizační oblasti v podobě okrajů dílčích oblastí datové pásky. Firma Cobblestone Software lne. popisuje ve www.paperdisk.com způsob se synchronizačními značkami jakožto dvourozměrné rozšíření čárového kódu. Dosáhla tak hustoty dat až 4 megabytů na listu 8krát 8 palců v podobě tzv. datové dlaždice.

Nevýhoda známých datových pásek, které sestávají z určitého počtu datových linií, tj. z informačních bodů tvořených řádky a mezerami, spočívá ve stále malé dosažitelné hustotě dat.

Je to založeno na okolnosti, ze použité způsoby a zařízení pro kódování a dekódování uložených dat předpokládají, že uspořádání datových linií a tím také informačních bodů je vzhledem k senzoru dostatečně přímočaré, že pravoúhle sestavená struktura dat s rovnými datovými liniemi zůstává i při rušivých vlivech alespoň v podobě Čtyřúhelníku s rovnými datovými liniemi a že struktura dat může být otočením a/nebo lineárním vyrovnáním opět transformována zpět do původní formy.

Tyto předpoklady lze však bez problémů dodržet jen pro relativně malá množství informací, protože je velmi těžké a náročné je vyrobit po stránce technické a zabránit rušivým vlivům při zdeformování datových linií, např. v důsledku vlhkosti při použití papíru jako

-3nosiče dat, vzhledem ke dlouhým rovným liniím a rozměrům datového bodu, tedy liniím sestávajícím z mnoha datových bodů a vytvořit je přísně přímočaré pro senzor čtecího zařízení.

Bylo proto ve spise EP 0 670 555 Al navrženo rozdělit datové pole do více dílčích oblastí svždy vlastním synchronizačním rámcem. Transformace každé senzorem sejmuté dílčí oblasti do cílových koordinát pro dosažení původně předpokládané struktury dat se tu provádí zvnějšku řízením pomocí synchronizačního rámce a tak nezávisle na obsahu dílčí oblasti. Ovšem žádoucí vnitřní synchronizace, tedy uvnitř dílčí oblasti, prováděna není.

Známé techniky tedy vykazují jen velmi malou a s chybami čitelnou, dekódovatelnou a složitelnou informační hustotu. Plocha nutná pro určitá množství dat je pro praktické použití příliš velká.

Jednou možností pro zvýšení hustoty dat je u známých kódů zmenšení tiskových bodů. V těchto případech však zvlášť vyvstávají typické zobrazovací problémy jako je zkreslení, astigmatizmus, koma a stínové obrazce vznikající odrazy na rovnoběžných deskách. Proces tisku a zobrazovací optika způsobí, že synchronizační struktury pro čtecí zařízení jsou neostré nebo zkreslené, synchronizace kódu přes náročnou techniku zklame a dekódování je pak chybné a tím nepoužitelné.

Pro záznam velkých množství údajů se po technické stránce používají obvykle dva základní principy, a sice záznam dat v rovnoběžných stopách na páskovitém datovém nosiči a záznam dat na rotujícím datovém nosiči v rovnoběžných nebo spirálovitých stopách.

U obou těchto základních principů se volí lineární uspořádání v datových liniích, přičemž při malé hustotě dat závisí přesné vedení ve stopě na přesném mechanickém vedení pásku nebo záznamové a čtecí hlavy, zatímco při velké hustotě dat sleduje čtecí hlava vždy zvolenou datovou linii. Signál vytvořený ze sejmuté informace datového nosiče čtecí hlavou dostane časovou, tedy jednorozměrnou synchronizaci známými způsoby.

-4Tyto synchronizační metody jsou navrženy jen pro jednorozměrné časové synchronizace, i když se jedná o geometricky dvourozměrné zobrazované objekty. Tak se například synchronizace televizního obrazu omezuje na čistou časovou synchronizaci s časovými synchronizačními impulsy pro řádku a obraz.

Známé způsoby synchronizace samy o sobě neumožňují používat senzor sestávající z velkého počtu lineárně nebo plošně uspořádaných senzorových prvků, jako je řádkový CCD-senzor nebo plošný CCD-senzor. Protože u těchto obrazových senzorů se pro přenos informací z nosiče dat na senzor snímá současně relativně mnoho datových bodů, musely by se sledovat podle geometrického průběhu současně na něm zobrazované relativně četné datové body, k čemuž by však bylo nutné snímaní probíhající bodově a nikoliv přímočaře. Jestliže jsou senzorové články i nepodstatně menší než je synchronizační rastr, synchronizace v tomto případě selhává. Nevýhody malých senzorových článků spočívají v malé světelné citlivosti, ve vysoké ceně a ve velkém množství dat při indikaci.

Nevýhodná je u známých metod též citlivost na zašpinění, opotřebení nebo zdeformování nosiče dat. Také hrubé datové a synchronizační struktury jsou rozpoznatelné lidským okem a mohou působit rušivě při překrývání dodatečných vizuelních informací.

Pro dosažitelné množství dat dvourozměrové datové pásky jsou její rozměry a bezvadně dekódovatelná hustota dat. Čím větší jsou tyto volitelné hodnoty, tím náročnější a obtížnější je potřebná synchronizace.

Podstata vynálezu

Tyto nevýhody a nedostatky jsou odstraněny způsobem a zařízením pro synchronizaci při kódování a dekódování dat vytištěných na datových páskách podle vynálezu, kde podstata způsobu synchronizace při dekódování informací s pomocí plošného nebo řádkového senzoru, kdy informace jsou uloženy na datové pásce s vysokou hustotou dat v buňkách situovaných dvourozměrové spočívá v tom, že se vytvoří předpis popisující relativní polohu polí senzoru ve vztahu k poloze buněk a tento předpis se průběžně v obou rozměrech vede pomocí • *

-5relativní polohy hran nebo vnitřních struktur buněk zjistitelné senzorovými signály senzorových polí. Při kódování této informace se používá způsob synchronizace, kde do vnitřní struktury buněk uspořádaných dvourozměrově na datové pásce a obsahujících uloženou informaci se integruje dvourozměrová synchronizační informace. Vynálezecké zařízení pak má detektor, k němuž jsou senzorová data přiváděna a který zjišťuje polohu buňky ve vztahu k systému senzorových souřadnic a jejich informačnímu obsahu.

Vynález má za úkol umožnit na datové pásce dosažení vysoké hustoty dat, přičemž je zaručeno kódování, dekódování s co možno nejmenším počtem chyb a správná synchronizace i při podstatně rušivě působících, i nelineárních vlivech a že kromě toho mohou být kódové struktury tak dimezovány, že nejsou rozpoznatelné pouhým okem a dodatečná vizuelní informace může překrývat uloženou informaci.

Pod pojmem synchronizace se všeobecně rozumí vytvoření synchronního chodu mezi dvěma postupy, jemuž postačitelně odpovídá časový vztah. Z toho tak vyplývá pro způsob realizovatelný pro danou synchronizaci také vztah k jedné jediné dimenzi, a to Času. Při přenosu způsobů a zařízení sdělovací techniky na optiku se čas obvykle nahrazuje místní dimenzí, takže pojem synchronizace se analogicky používá pro vytvoření zobrazovacích předpisů.

Pod předpisy ve smyslu vynálezu se rozumí pravidla pro zobrazení systému souřadnic na jiném systému. To mohou být vztahy, rovnice, funkce nebo algoritmy. V technice se mluví o „zobrazovacích předpisech“. Pro provádění vynálezeckého způsobu může být výhodné převedení předpisů do algoritmů.

Synchronizace informace přečtené senzorem čtecího zařízení z datové pásky je podle vynálezu dvourozměrová a vztahuje se z důvodu chyb při zobrazení a snímání, jakož i změn snímané plochy, např. v důsledku vlhkosti papírového datového nosiče, na souřadnicový systém, který podle možnosti není rozdělen ani ortogonálně, ani přímočaře ani rovnoměrně.

Jen při relativně malé hustotě dat a malém plošném protažení snímané oblasti datové pásky ohraničené synchronizačním rámcem je možno rezignovat na synchronizaci uvnitř • * i ·· *· · «· ·· ·····♦·· • · · · · · • * · « *««·« • · » · ♦ · · «·· ··· ···· ·· ···

-6takové oblasti, tady na vnitřní synchronizaci, kdy se vzniklý systém souřadnic obrazce oblasti lineárně přiblíží a sejmutá informace se transformuje obvyklou souřadnicovou transformací do systému cílových koordinát odpovídajícímu původním údajům.

Podle vynálezu se při kódování dat integruje dvourozměrová synchronizační informace do vzorců určených danými údaji a používá při dekódování za účelem dodatečného nastavení dvourozměrového adaptivního synchronizačního filtru, takže mohou být velmi hustě kódovány a s malým počtem chyb dekódovány i datové pásky velkých rozměrů, které mají jen jedinou snímanou oblast nenarušenou synchronizačními značkami.

datová pásky se přitom rozdělí dvourozměrově na periodicky opakovatelné buňky. Kódovaná informace, která se ukládá do těchto buněk, je proti tomu strukturovaná alespoň třírozměrově, přičemž např. každé buňce datové pásky odpovídá její délkový rozměr, dále její šířka a jako třetí dimenze pak informační hloubka.

Ve zvláštních případech může každá ze tří dimenzí mít délku 1, například datová páska může sestávat jen z jedné řádky nebo mezery nebo může obsahovat jen jeden bit na buňku.

Také je možné, přibrat další dimenze podle technických význaků datové pásky. Tak např. může jedna dimenze odpovídat hloubce u vícevrstvých datových pásek, jedna nebo více pak barevným dimenzím barvy nanesené na datové pásce pro daný kód.

Vysokých informačních hustot je možno s výhodou dosáhnout tak, že v jedné buňce se uloží více informačních bitů, přičemž ke každé možné kombinaci informačních bitů složitelných do buňky patří vlastní vzor.

Buňky mají přednostně pravoúhlý tvar a ortogonálně se umisťují na sebe. Mohou však mít i jiné tvary a mohu se skládat parketovitě do dané datové pásky. Navíc mohou sestávat z jednoho nebo více polí.

Při roztaženém souřadnicovém systému, který nemá žádné přesně známé nebo alespoň konstantní dělení ani přesně známý nebo alespoň konstantní úhel mezi osami, musí být

-7souřadnicový systém průběžně synchronizován v obou osách průběžným snímacím procesem. Jen tak se umožní průběžné přiřazování informace buňky datové pásky, která se zjišťuje z obrazové intenzity polí této buňky zjištěné senzorem, k cílovým souřadnicím.

Přitom se podle vynálezu průběžně ve smyslu adaptivní regulace koriguje matematický model synchronizace, který popisuje zobrazení souřadnic datové pásky nelineárně změněných různými vlivy, jako je vlhkost nebo chyby optického zobrazení, v systému cílových koordinát.

Jako základní struktura tohoto matematického modelu slouží s výhodou dvourozměrná síť z čtyřůhelníkových smyček, která potřebuje relativně jemnou strukturu, tedy malou velikost smyček, a u níž jsou souřadnice uvnitř jedné smyčky interpolovány lineárně. Upřednostňuje se však dvourozměrový splíne, např. splíne typu B, který potřebuje podstatně méně opěrných bodů a přitom je velmi dobře přizpůsobitelný vlastnostem regulační dráhy.

Pro případ, že buňka je tvořená jen jedním polem, se v jednom zvláště výhodném provedení vynálezu omezí počet takových buněk, které mají tutéž informaci, v dalších informačních dimenzích (např. v délce a šířce datové pásky).

Vnitřní dvourozměrová synchronizace se podle vynálezu provádí na okrajích buněk. Používají se např. pravoúhlé buňky těsně a ortogonálně zhuštěné, s pomocí přechodů mezi buňkami s rozdílnou informací v jedné z obou dimenzí datové pásky, např. ve směru řádek, se tak zjišťuje mezerová synchronizační informace přiřazovaná kaktuelní poloze řádek. S pomocí přechodů mezi buňkami s rozdílnou informaci ve druhé dimenzi, např. ve směru mezer, se pak zjišťuje řádková synchronizační informace přiřazovaná kaktuelní poloze mezer.

Výhodou omezení počtu buněk se stejnou informací ve druhé dimenzi, např. ve směru mezer, je okolnost, že se zabrání tomu, aby byl na datové pásce zobrazen větší počet stejných řádek nebo stejných částí řádek než je možno nastavit.

• ·«*·

-8Existuje řada vhodných metod, které se podle vynálezu mohou použít pro dosažení těchto cílů, a to jednotlivě nebo v kombinaci. Tak např. je možno použít snímání údajů pomocí počtu opakování, dodatečně vložené synchronizační obrazce posouvající polohu datového kódu uvnitř řádky, resp. mezery, snímání paritních bitů s lichou paritou pro kódovaný lichý počet datových bitů nebo kódy, které zajišťují, že ne všechny bity, z nichž se skládají kódová slova sestávající z datových bitů a paritních bitů, jsou nula nebo jednička.

Dále jsou vhodné i takové metody, které se používají pro redukci dat při přenosu faxem.

Rezignuje-li se při kódování jednoho bitu na buňku na vnitrní buněčnou strukturu, přestavuje pak např. černá buňka nulu, bílá buňka jedničku. Vynálezecká dvourozměrová synchronizace snímání takové datové pásky se pak nemůže provádět na vnitřní struktuře buňky, nýbrž jen na vnějších hranách, a sice tam, kde se stýkají buňky různých barev.

Takové přechody mohou být použity pro dvourozměrovou synchronizaci, přičemž přechody s převážně horizontálním průběhem se smyslu cílového souřadnicového systému se použijí pro mezerovou synchronizaci a přechody s převážně vertikálním průběhem pro řádkovou synchronizaci. Přitom je možno zohlednit směr přechodu, aby bylo možno vzít v úvahu různé vlastnosti regulačně-technické dráhy, jako např. kódování, tisk datové pásky a snímání. Tak je možno u tiskové barvy mající sklon k rozplývání toto kompenzovat tak, že se přechod z černé na bílou posune ve směru bílé.

Obraz různých vzorů jedné buňky očekávaný po sejmutí čtecím přístrojem závisí na veličinách různých vlivů, mezi nimi na poloze buňky na datové pásce, na tiskové barvě, vlastnostech různých materiálů datových nosičů, na nerovnoměrném snímání nebo optickém zkreslení.

Buňky je možno provést s výhodou co do jejich tvaru, polohy a uspořádání tak, že mohou být dobře a bezpečně vytvářeny používanými technikami a po přenosu čtecím přístrojem co možno nejlépe rozpoznávány. Tak je např. možno dosáhnout podstatných zlepšení při tisku tak, že se požadovaný tiskový bod vyrobí s pomocí jemnějšího osvětlovacího rastru, tedy • 4 * ·

-9tiskové pole je složeno s více osvětlovacích bodů. Tak je možno vyrobit takové vnitřní struktury polí, které mohou kompenzovat rušivé vlastnosti tiskového procesu.

Navíc pak mohou buňky sestávat z více polí.

Volbou tvaru a polohy buněk a/nebo polí v buňkách je možno zohlednit technické okrajové podmínky dráhy mezi kódováním a požadované informace a jejím dekódováním, jako např. rozplývavá barva, chybějící ostrost použité optiky a/nebo neizotropní chování členů dráhy.

V tiskové technice používané osvity tak vykazují ortogonální souřadnicový systém jejich osvětlovaných bodů. Rozlišovací schopnost rastru se tak pohybuje kolem osmi mikrometrů, je možno vycházet i z dalších zjemnění. Při tisku datové pásky se nemusí bezpodmínečně předpokládat, že se s jistotou vyrobí i tak jemné tiskové body.

S výhodou se tak může zvolit pro datovou pásku hrubší bodový rastr. Tvar a/nebo polohu bodů na datové pásce je však možno uspořádat pomocí výběru rastrových bodů osvětlovače určujících tiskový bod a pomocí jejich polohy v souřadnicovém systému. Má-li osvětlovač např. rastr o osmi mikrometrech, může být každý tiskový bod při velikosti bodů 32 mikrometrů složen ze 16 osvětlovacích bodů a s pomocí místního rozlišení o osmi mikrometrech polohován na datové pásce.

Přednostně se dvourozměrný vzorec sestavený z buněk uspořádá tak, že není rozlišitelný lidským okem. Toho se dosáhne trak, že geometrická struktura uvnitř buněk je jemnější než rozlišovací schopnost oka a že průměrná barva sousedních buněk je stejná. Každé z možných informací buňky je podle vynálezu přiřazen charakteristický dvourozměrový vzorec. Tak je např. při informační hloubce jeden bit na buňku smysluplné rozdělení buňky do dvou řad vždy se dvěma poli.Ze šestnácti možných vzorců je šest z poloviny černých, z nichž např. dvě jsou zvoleny jako charakteristické, zmíněná dvě pole jsou uspořádána diagonálně, přičemž charakteristickému vzorci s diagonálním uspořádáním je přiřazena hodnota nula a vzorci s jiným uspořádáním hodnota jedna. Tak se vzorec, jemuž je přiřazena jednička, nahradí pro kódovanou hodnotu nula svým negativním obrazem.

-10« * ·· 44 * 4 • · φ 4

444 444 • 4 4 4 4

4 4

4 4 ·

4 4

To je možné použít i pro komplexnější vnitrní struktury buňky, např. u černého kříže na bílém podkladu pro hodnotu nula a u bílého kříže na černém podkladu pro hodnotu jedna.

Při takové vnitřní struktuře buněk může být informační poloha potřebná pro synchronizaci zjišťována v obou dimenzích u každého jednotlivého řádku a přivedena do adaptivní regulace, tak je možno docílit velmi jemné a pevné synchronizace, čímž je možno vykompenzovat i silná zkreslení. Je tak rovněž možno uspořádat u jedné buňky s dvěma řadami po dvou polích čtyři charakteristické vzorce odpovídající jedné kódovatelné informaci o dvou bitech nebo dokonce šest charakteristických vzorců, které jsou všechny z poloviny černé. Pro oko tak vzniká jednotná nestrukturovaná šedá plocha nezávisle na kódované informaci.

Při velké informační hloubce buněk se zvyšuje odpovídající počet různých nutných charakteristických vzorců, při čtyřech bitech na buňku tak např. na šestnáct. Výhodné rozdělení buňky na Šest polí umožňuje použití až 20 charakteristických vzorců, je-li zvolena předběžná podmínka, že polovina všech polí musí být černá. Jsou-li kladeny menší požadavky na rovnoměrnost průměrné barvy buněk, mohou být pro určení charakteristických vzorců použity i ty s pouze dvěma bílými nebo černými poli, aby se tak dospělo například ke 32 charakteristickým vzorcům, s jejichž pomocí je možno kódovat pět bitů na buňku.

Při výběru použitých charakteristických vzorců, které vyhovují zvoleným předem daným okrajovým podmínkám, z většího množství možných charakteristických vzorců jsou přednostně používána dvě kritéria, a sice za prvé, aby se zásadně zabránilo použití datovětechnických podobných vzorců a za druhé, aby se zabránilo použití opticky rušivých vzorců.

Kódovaná informace může znesnadnit dekódování pomocí různých metod, zvláště vezmeme-li v úvahu tolerance. Tak např. při metodě nepolarizovaného záznamu s návratem k nule lze bez chyby zjistit počet za sebou následujících bitů při stejné hodnotě nula nebo popř. jedna jen při konstantním taktu. U trirozměrového strukturování kódované informace je tak výhodné omezení délky běhu podstruktur se stejnou informací pro zlepšení synchronizace a/nebo optického uspořádání. Kódovaná informace může též vyvolat struktury rozeznatelné

-11pouhým okem. V tomto případě je výhodné nahradit rušivé podstruktury jinými podstrukturami, kterým je přiřazena žádaná informace.

Překrytí obrazových informací rozpoznatelných okem se podle vynálezu může provést změnou tiskové barvy, přičemž tato může zůstat pro čtecí přístroj dalekosáhle nepostřehnutelná. Použije-li se např. optický čtecí přístroj s červeným okénkem, resp. červené osvětlení, vypadají pak tiskové barvy bez podílu červené, tedy zeleně, žlutě, modře nebo černě, pro čtecí přístroj mají podobnou intenzitu obrazu, nikoliv však pro oko.

Zatímco u známých kódů s vysokou hustotou dat jsou zvlněné podlohy, protažené papírové nosiče a malé nerovnoměrnosti zvlášť kritické při pohybu čtecího přístroje, protože synchronizace na kód a uložení zjištěných dat bez přesazení v cílovém souřadnicovém systému zklame, je u vynálezeckého způsobu přes podstatná zvlnění možné udržet synchronizaci během pochodu snímání. Dokonce mohou odpadnout oblasti stiskovými obrazci jinak nutné pro synchronizaci. To je zvláště důležité pro graficky odpovídajícím způsobem vytvořené datové pásky.

Pro dekódování se načítají datové pásky přístrojem, jehož místní rozlišení je s výhodou alespoň dvakrát tak velké než je rozlišovací schopnost lidského oka. Tak mají potom senzory čtecího přístroje místní rastr. Jedná-li se u senzoru o řádkový senzor pohybující se relativně vzhledem k datovým páskám, může se místní snímací frekvence měnit ve směru pohybu se snímací rychlostí, zatímco místní snímací frekvence příčně ktomu se může měnit např. tolerancemi senzoru nebo chybami optiky, která zobrazuje datovou pásku na senzoru.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů a příkladů provedení, u nichž znázorňuje:

obr.l možné kódování buňky se dvěma řadami po dvou polích, obr.2 možné kódování buňky se stejnou průměrnou jasností se třemi řadami po dvou polích, ··· • ··· · • 9 • * · • · ·♦· ··· ·

-12obr.3 příklad buňky pro rozlévavou tiskovou barvu, obr.4 dva různé rastry pro polohování buňky z obr. 3, obr.5 schematické uspořádání zařízení k provádění vynálezeckých kroků pro dekódování kódu, a obr.6 zjednodušené příkladné zobrazení tištěných buněk jak v senzorovém souřadnicovém systému, tak i v cílovém souřadnicovém systému.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje možnosti kódování buňky se dvěma řadami po dvou polích. Přiřadí-lui se například bílému poli hodnota nula a černému poli hodnota jedna, vznikne při možném zatížení polí pod danou buňkou vždy udané hexadecimální kódování mezi 0 odpovídající OH (decimálně 0) a F odpovídající FH (decimálně 15). Má-li být v takové buňce kódována jednobitová informace, je výhodná volba buňky 6, např. pro nulu, a buňky 9, např. pro jedničku, kteréžto obě buňky mají stejnou průměrnou jasnost a vzhledem k vizuelnímu určení mají zvláště jemnou strukturu. S pomocí jednoduchého detektoru je možno zaprvé odlišit tyto buňky od jiných, za druhé dekódovat informační bit a za třetí přesně určit polohu buňky vzhledem k rastru cílového souřadnicového systému a tak ji použít pro regulaci synchronizace.

Obr.2 zobrazuje ze 64 možností kódování buňky se třemi řadami po dvou polích 20 možností, u nichž polovina polí jedné buňky je černá. Přiřadí-Ii se např. bílému poli hodnota nula a černému poli hodnota jedna, vznikne v možném zatížení polí vždy pod buňkou udané hexadecimální kódování mezi 00 odpovídající 00H (decimálně 0) a 3F odpovídající 3FH (decimálně 63). Použije-li se jen znázorněných 20 možností, obdržíme konstantní průměrnou jasnost. Pro regulaci synchronizace je zvlášť výhodné rezignovat na buňky s hexadecimálním kódováním 15,2A,31,32, protože buňky s hexadecimálním kódováním 15 a 2A ve

4444

4 4 4

-13vertikálním směru, buňky s hexadecimálním kódováním 3J. a 32 v horizontálním směru nemohou být rastrově přesně při dekódování odděleny v mezeře, resp. v řádku se stejnou informací. Pro zvýšení jistoty dekódování je možno vybrat používané kódování buněk při datově jistých obvyklých hlediskách, jako je Hammingova vzdálenost, nebo u hlediska jednoduchého zhotovení a účinné realizace detektorů.

Obr.3 znázorňuje příklad tvaru buňky nebo pravoúhlé buňky pro kódování polí, která byla navržena tak, aby se zabránilo splynutí barev rozlévajících se při tiskovém procesu s barvou sousedních buněk.

Obr.4 znázorňuje periodické opakování buněk s libovolnou informací. Například čistě bílé buňky odpovídají hodnotě nula, částečně černé buňky odpovídají hodnotě jedna. V části A obrázku 4 se ukazuje, že se dosáhlo jistoty proti slití tiskové barvy sousedních buněk s buňkou podle obr.3 v ortogonálním souřadnicovém systému jen částečně, zatímco v části B se ukazuje, že při změně systému souřadnic by barva musela se rozlít velmi daleko, aby spojila sousední buňky.

Obr. 5 schematicky znázorňuje podstatné části zařízení k provádění nárokovaného způsobu. S výhodou digitalizovaná senzorová data 10 senzoru i jsou přivedeny k detektoru 8 a tam zpracována synchronizačním polohovým dekodérem 3 a vzorcovým rozpoznáváním 4 s použitím detekčních parametrů 11 . Přitom synchronizační polohový dekodér 3 zjišťuje odchylku dané polohy senzorových dat 10 od sousední synchronizační polohy a předává ji dále v podobě synchronizačního klíče 13 pro výpočet 6 dané polohy. Tímto výpočtem 6_ se zjistí pravděpodobná daná poloha ze synchronizačních klíčů dvourozměrových sousedních senzorových dat a předá výsledek jako polohovou informaci 15 do výpočtu parametrů 5_a k dalšímu použití ven. Ve vzorcovém rozpoznávání 4 zjišťuje detektor 8, zda existuje jeden z charakteristických vzorců a případně jaký, a předá odpovídající vzorcový klíč H do bitového vzorcového přiřazení 7_, které zjistí vydávaný bitový sled 16. Ve výpočtu parametrů 5 se provede výpočet nových detekčních parametrů 12 z polohové informace 15 a dosavadních detekčních parametrů uložených v parametrové paměti 2 a uloží se do ní. Tam jsou k dispozici pro detektor 8 pro následující cyklus. Parametry pro detektor 8 zohledňují mimo jiné regionální zkreslení měřítka, posuny polohy a pootočení, jako takové i v malých

• ··	·· « «	9 9	9«
	•	• »	♦ ·
	• *	• ·	• 9 ·
	•	9 ·	• 9
• 9	···	999 9«9*	• 9	9«

-14oblastech. Polohová informace J_5 může sloužit pro stanovém adresy, která může být při bitovém sledu J6 uložena do výsledkové paměti.

V obr.6 je zobrazeno zjednodušené provedení tištěných buněk jak v senzorovém souřadnicovém systému, tak i v cílovém souřadnicovém systému. Senzorový souřadnicový systém je bez omezení zevšeobecnění zvolen v tomto zobrazení jako vztažný systém. Má jako jeden rozměr mezery, z nichž jsou zde zobrazeny ty, které jsou označeny jako T-2 až T+8, ve druhém rozměru řádky, z nichž jsou zde zobrazeny ty, které jsou označeny jako U-2 až U+8. Odpovídajícím způsobem má cílový souřadnicový systém dva rozměry, zobrazeny jsou mezery N-l až N+9 jakož i řádky M-l až M+5. S ohledem na senzorový souřadnicový systém, není cílový souřadnicový systém dělen ani přímočaře ani rovnoměrně, není vlastně ani ortogonální. S ohledem na senzor je i zobrazení tištěného vzorce velmi zjednodušeno.

Tak mají přechody mezi černou a bílou nanejvýš ještě na datové pásce ostré hrany, zobrazení na senzoru je však neostré, šířka přechodové oblasti leží při vysoké hustotě dat zhruba ve stejném řádu veličin jako je dělení senzoru odpovídající senzorovému souřadnicovému systému.

Použije-li se pro senzor řádkový senzor, je dělem senzorového souřadnicového systému v jedné ose rozdělením jednotlivých ploch senzoru pevně dáno, ve druhé ose je určeno např. snímací rychlostí senzoru relativně k datové pásce, takže nekonstantní snímací rychlost vede ke zkreslení, které však může být vzato v úvahu výpočtem do cílového souřadnicového systému a případně pro regulaci snímací rychlosti.

V souřadnicovém systému výchozí informace, který má odpovídat cílovému souřadnicovému systému, je zde šrafovaně zobrazený příklad tištěného vzorce zvolen tak, že buňky s koordinátami (Μ, N+6), (M+l, N+6) a (M+2, N+5) mají být černé. Je znázorněno, jak například hrany tištěného vzorce vzniklé tiskovým procesem nesouhlasí s předpokládanými hranicemi buněk cílového souřadnicového systému, K tomu je nutno ještě vzít v úvahu neostrost zobrazení na senzoru jakož i místní převodní funkci senzoru samotného.

a · « a a a a a*i a*a aaa aaea aa aaa

-15Při zpracování dat zjištěných senzorem, které například odpovídají hodnotám jasu přiřazených senzorem každému poli senzorového souřadnicového systému, jsou jednotlivá pole využita rozdílně:

pro pole (T+4, U-3) není použití, protože jeho poloha odpovídá rohu cílového souřadnicového systému;

pole (T+3,U+1) a (T+4, U+l) jsou použita pro synchronizaci mezerové souřadnice N+6, protože představují přechod mezi bílou a černou uvnitř jedné řádky cílového souřadnicového systému;

pole (T, U+5) a (T, U+6) jsou použita pro synchronizaci řádkové souřadnice M+2, protože představují přechod mezi bílou a černou uvnitř jedné mezery cílového souřadnicového systému;

pole (T+5, U+l) se použije jako datová informace pro cílovou souřadnici (Μ, N+6), protože je dostatečně daleko od okrajů cílového pole;

pro pole (T+4, U+2) a (T+4, U+3) není použití, protože není k dispozici žádný přechod mezi Černou a bílou, resp. bílou a černou, který by mohl být využit pro synchronizaci.

Odpovídajícím způsobem pak jsou využity pro mezerovou synchronizaci barevné přechody ležící dostatečně daleko uvnitř jedné řádky, které jako ležící dostatečně daleko uvnitř jedné mezery cílového souřadnicového systému přispívají k řádkové synchronizaci cílového souřadnicového systému a pole senzorového souřadnicového systému ležící dostatečně daleko uvnitř řádku a mezery cílového souřadnicového systému jsou pak použita pro určení dat.

Pracuje-Η se s vysokou hustotou dat, jsou buňky cílového souřadnicového systému relativně malé, pole senzorového souřadnicového sytému ještě menší. Mají-li být sejmuta data z datové pásky v krátkém čase, musí se to dít s vysokou frekvencí, např. čtecí rychlostí několika milionů senzorových polí za sekundu.

U vynálezeckého způsobu je možno již jen dobrou dostačující synchronizací zjistit ta senzorová pole, která mohou přispět k synchronizaci nebo ke stanovení dat, například pět senzorových polí ležících nejblíže středů hran buněk v jedné buňce cílového souřadnicového systému, resp. středu buňky.

·· ·

«

9 •99 999

999 9*99

-16Při zohlednění sousedních buněk je možno průměrný počet senzorových polí na buňku, která je nutno vzít v úvahu, ještě dále podstatně snížit. Mají-lí např. dvě sousední buňky stejnou barvu, odpadá barevný přechod. Ještě dále je možno snížit počet zohledňovaných senzorových polí na buňku tak, že v oblastech, v nichž leží pole pro synchronizaci jedné dimenze, např. řádky cílového souřadnicového systému velmi těsně u sebe, vzít v úvahu pro synchronizaci skutečně jen jednu podmnožinu z nich.

Jsou-li hodnoty senzorů, např. jas senzorových polí, zpracovávány analogicky nebo digitálně rozlišeny více než jedním bitem, nemohou být souřadnice jednoho jasového přechodu z hodnot jasu vztaženy pouze na hrany senzorového souřadnicového systému, nýbrž rozlišeny ještě dále. Odpovídajícím způsobem je možno provádět určení dat tou senzorovou buňkou, která neleží v blízkosti kraje a má z nich nejextrémnější, tedy maximální nebo minimální hodnotu jasu.

Při zpracování binárních hodnot jasu, tedy rozlišení jen jednoho bitu, mohou souřadnice přechodu jasu být především vztaženy jen na hrany senzorového souřadnicového systému. Je však též možno potom přesněji vyhodnotit polohy hranic buněk, v nichž jsou sousední přechody jasu vzaty v úvahu, zhruba tak příklad zobrazený v obr.6 společným zohledněním přechodů (T+3,U+1)-(T+4,U+1) a (T+2, U+4) - (T+3, U+4) a (Τ+Ϊ, U+7) - (T+2.U+7). Odpovídajícím způsobem je možno provést určení dat vytvořením středních hodnot jasu senzorových buněk neležících v blízkosti kraje dotazem na mezní hodnotu.

Proces zobrazení předem nalezeného souřadnicového systému na žádaný cílový souřadnicový systém se může provést v podobě dvourozměrové polygonální sítě, jak se používá pro metodu konečných prvků, pomocí dvourozměrových splínů nebo způsobem vícedimezíonální aproximace.

Potřebné souřadnice cílového souřadnicového systému zjištěné za účelem uložení dat jsou zpravidla celá čísla. Přesto může být výhodné rozlišit ještě více polohu senzorových polí v cílovém souřadnicovém systému. Označíme-li mezeru v senzorovém souřadnicovém systému jakox a řádku jako y , mezeru v cílovém souřadnicovém systému jako a řádku

-17jako b , je možno dosáhnout zobrazení senzorového souřadnicového systému v cílovém souřadnicovém systému dvěma předpisy f a g s pomocí a = f (x,y) a b = g (x,y). Tyto předpisy mohou být mimo jiné polygony, polynomy, Bezierovy křivky nebo splíny typu B, avšak i krokové metody.

Při použití řádkového senzoru jsou současně zachyceny hodnoty jasu polí jedné senzorové řádky a následně s vysokou frekvencí přivedeny k dalšímu zpracování. V tomto případě je výhodné, vytvořit na počátku zpracování hodnot jasu jedné senzorové řádky předpisy fy a gy pomocí a = fy (x) a b = gy (x) z předpisů f a g , které pak závisejí jen na jedné proměnné x.

Výhodné je též přiměřeně zohlednit čistě inkrementální vyhodnocení předpisů fy a gy , protože hodnoty jasu se vyskytují sekvenčně. Při odpovídající realizaci předpisů může rozhodnutí, zda pro jedno pole má nějaký význam použít svou hodnotu jasu a případně jaký význam, být určeno jednotlivými bity digitálního zobrazení hodnot a(x,y) a b(x,y). Tak by mohla být použita kombinace 00 pro oba první bity za desetinnou čárkou pro přední okrajovou polohu, kombinace 11 pro zadní okrajovou polohu a kombinace 01 a 10 pro středovou polohu. Pro synchronizaci by se pak použily například jen senzorová pole s těmi kombinacemi, které ukazují v jednom rozměru středovou polohu a v druhé okrajovou polohu, pro určení dat potom jen takové, které mají v obou rozměrech středovou polohu v jedné buňce cílového souřadnicového systému.

Jsou-li použity signální procesory, mohou být předpisy náležející k těmto metodám realizovány v aritmetice s klouzavou desetinnou čárkou nebo a aritmetice s pevnou desetinnou čárkou. Může být výhodné, podpořit části těchto metod ve smyslu zobrazovacích pochodů tabulkovým zpracováním. Aby se potřebné místo v paměti udrželo co možno nejmenší, lze rezignovat na ty hodnoty jasu, které nejsou nebo již nejsou pro uložení potřebné. Současně se tak redukuje zpracování na nutnou míru.

Pro usnadnění náběhu procesu na počátku snímání datové pásky je možno zobrazení podpořit vhodným vyhodnocením procesních parametrů. Podle místní hustoty synchronizačních informací je možno použít regulačně-technické metody pro další postup a

-18regulaci zobrazení, jako je vyhlazování, vytvoření středních hodnot, napojení rušivých veličin nebo adaptivní regulace.

Plochy znázorněné v obrázcích jako černé nebo bílé mohou být přirozeně vzájemně zaměněny. Černá tak znamená malý jas obrazu datové pásky na senzoru, bílá vysoký jas, vždy vztaženo na barevné spektrum vyhodnocené senzorem. Pro člověka stejně světle působící barvy mohou pro senzor v důsledku použití Filtrů nebo barevného osvětlení datové pásky působit rozdílně světle.

Jsou-lí buňky rozděleny na pole a naplněny danými vzorci, je možno pozorování vzhledem k synchronizaci rozšířit na vnitřní struktury buněk. Při porovnání buňky s předpokládanými možnými vzorci, např. v podobě dvorozměrové křížové korelace, může vzorec snejvyšší kongruencí, odpovídající nejvyššímu korelačnímu koeficientu, určit datovou informaci s více bity náležející ke vzorci, a to podle třetího rozměru té buňky, jejíž poloha zjištěná při dvourozměrové křížové korelaci s největším korelačním koeficientem bude vzata v úvahu jako střední poloha buňky při synchronizační metodě. Odpovídajícím výběrem předpokládaných vzorců z celkem možných se zajistí, že každá buňka může k synchronizaci přispět. Jsou použitelné binární, digitální nebo analogové hodnoty jasu.

Použijí-li se binární hodnoty jasu, je možno nahradit nutná porovnání i velmi jednoduše přímým přístupem k tabulce. Přitom se sestaví adresa nutná pro přístup k tabulce z hodnot jasu, tedy jen jednotlivých bitů polí senzorového souřadnicového systému vzatých v úvahu pro srovnávání, resp. vytvořených podle algoritmu, zatímco v tabulce jsou zaneseny pod příslušnou adresou různé hodnoty výsledků, jako např. souřadnice středu pole, hledaná datová informace a/nebo rozpoznání kvality pro vyhodnocení pravděpodobnosti správné datové informace. Touto poslední je možno vhodně zprůměrovat vliv na synchronizační proces a zlepšit algoritmus oprav chyb pro přezkoušení, resp. opravu přenosových chyb. Tabulku je možno dativně změnit, např. přizpůsobit měnícímu se dělení cílového souřadnicového systému nebo měnícímu se jasu datové pásky.

• ·· ··· *·» ··* ·* ·

-19Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný zejména při výrobě identifikačních nosičů,např.datových pásek.

- j	•		* ?	z
• 4	4	4 4 4	4
	4	4 4 * 4	•
I v	4	4 4 4	4
•44 4 4 4			4 4

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob synchronizace při dekódování informací s pomocí plošného nebo řádkového senzoru, kdy informace jsou uloženy na datové pásce s vysokou hustotou dat v buňkách situovaných dvourozměrové, vyznačující se tím, že

   a) se vytvoří předpis popisující relativní polohu polí senzoru ve vztahu k poloze buněk;

   b) tento předpis se průběžně v obou rozměrech vede pomocí relativní polohy hran nebo vnitřních struktur buněk zjistitelné senzorovými signály senzorových polí.
2. 2. Způsob podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že informační obsah buňky je zjišťován senzorovým signálem jednoho senzorového pole voleného na základě předpisu.
3. 3. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že informační obsah buňky je zjišťován senzorovým signálem více senzorových polí volených na základě předpisu.
4. 4. Způsob podle nároku 3, v y z n a č u j í c í se t í m, že informační obsah buňky zahrnuje více datových bitů.
5. 5. Způsob synchronizace při kódování datové pásky dekódovatelné pomocí způsobu podle nároku 1,vyznačuj ící se t í m, že do vnitřní struktury dvourozměrové na datové pásce poloho váné a uloženou paměťovou informaci obsahující buňky se integruje dvourozměrová synchronizační informace.
6. 6. Způsob podle nároku 5, v y z n a č u j í c í se t í m, že buňky se s ohledem na jejich polohu na datové pásce ve dvou rozměrech periodicky opakují.
7. 7. Způsob podle nároku 5 nebo 6, vy zn a č u j í c í se t í m, že počet buněk se stejnou informací v obou rozměrech je omezen.
8. 9» v * · · · · ·

   Ι· ♦ » · « » · · • · « * · · «·· »·« ««« ··♦· ·· ···

   -21 8. Způsob alespoň podle jednoho z nároků 5až 7, vyznačující se t í m, že pro zobrazení informačního obsahu buňky se použije charakteristický vzorec sestávající z různých polí v buňce.

   9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se t í m, že různé charakteristické vzorce maj í v průměru měřeno nad příslušným vzorcem mezi sebou stejné nebo podobné, člověkem registrovatelné význaky.
9. 10. Způsob podle jednoho z nároků 8 nebo 9, vy zn a č u j í c í se t í m, že charakteristické vzorce sestávají z barev různě světlých pro senzor.
10. 11. Zařízení k provádění způsobu podle alespoň jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se t í m, že senzorová data jsou přivedena k detektoru, který z nich zjistí polohu buňky ve vztahu k senzorovému souřadnicovému systému a jejích informačnímu obsahu.
11. 12. Zařízení podle nároku 11,vyznačující se tím, že zařízení je opatřeno senzorem, kterým lze pohybovat pro snímání datové pásky, zobrazovačem střední hodnoty pro sdělení senzorových souřadnic řady nebo mezery datové pásky, pamětí pro uložení střední hodnoty, odčítačem pro zobrazení rozdílu mezi naposledy zobrazenou a předtím uloženou střední hodnotou a regulačním ústrojím pro regulaci snímací rychlosti, do něhož lze přivést zobrazený rozdíl.