DD140092A1 - Anordnung zur abtastung farbiger graphischer vorlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung'zur Abtastung ebener Vorlagen mit graphischen Informationen in Schwarz/Weiß und in ausgewählten Farben im remittierten oder durchgelassenen Licht. Das Ziel, bei geringem Aufwand an Bauelementen ein hohes Farbauflösungsvermögen zu erreichen und eine eindeutige Farbzuordnung zu ermöglichen, soll für ausgewählte Farben mit einem einzigen Bildsensor realisiert werden. Bei einer Abtastanordnung, bestehend aus Beleuchtungseinrichtung, fotoelektrischer Wandlereinheit, Videoverstärker und Quantisierstufe, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als fotoelektrische Wandlereinheit ein Bildsensor mit einer von der Wellenlänge des Lichtes abhängigen Empfindlichkeit angeordnet ist. Die Anwendung der Erfindung ist in Geräten der Zeichenerkennung und Bildverarbeitung denkbar, z.B. zur Abtastung von Drucken, Zeichnungen, Filmen und Textilien.

Description

Beschreibung der Erfindung

Titel der Erfindung

Anordnung zur Abtastung farbiger graphischer Vorlagen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur optoelektronischen Abtastung von Vorlagen im remittierten oder durchgelassenen Licht zur Erkennung von graphischen Informationen in Schwarz/Weiß und in ausgewählten Farben. Zur Anwendung kommt diese Anordnung in der Zeichenerkennung und Bildverarbeitung ζ. B. bei der Abtastung von Drucken, Zeichnungen, Filmen und Textilien.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist seit langem bekannt, Schwarz/Weiß-Informationen fotoelektrisch abzutasten und nach ihren Amplitudenwerten voneinander zu unterscheiden. Bei farbigen Informationen werden ausgewählten Farben gleichartige Sensorbauelemente zugeordnet. Durch unterschiedliche, vorgesetzte, monochromatische Filter sind die Sensoren nur für bestimmte Farbanteile empfindlich. Die Ausgangssignale aller Sensorbauelemente stellen dann in ihrer Ge-

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samtheit die farbige Zeichen- oder Bildinformation dar. Nach der Erfindungsbeschreibung DE-OS 2559633 erfolgt die optische Abbildung der farbigen Informationen auf die Sensoren unter Ausnutzung des diffusen Lichtes. In der Erfindungsbeschreibung GB 1378422 wird die optische Abbildung über Lichtleiter oder nach den Erfindungsbeschreibungen US 3210552 und DE-OS 2446923 über Strahlteilung realisiert. Es ist evident, daß bei diesen Lösungen der Aufwand bei der Farbabtastung unvertretbar hoch ist, weil mehrere Farbkanäle mit der entsprechenden Ausrüstung erforderlich sind.

Es sind weiterhin Lösungen bekannt, die mit einem Bildsehsor auskommen. Wie aus der Erfindungsbeschrei-'bung DE-AS 2542254 hervorgeht, enthält eine solche Anordnung einen Farbstreifenfilter im optischen Strahlengang. Dadurch wird erzielt, daß schmale Segmente der Sensoroberfläche unterschiedlich farbselektiv empfindlich sind . Das durch die Streifenbreite zusätzlich eingeschränkte Auflösungsvermögen, insbesondere das der Farbinformation, erreicht jedoch nicht die Werte wie bei der Abtastung mit mehreren Sensoren. In der Schrift DE-OS 2363752 wird die Gewinnung von Farbwertsignalen aus Schwarz/Weiß-Signalen mit einer Bildröhre beschrieben. Das vom Empfänger ausgegebene, von der Helligkeit abhängige Analogsignal wird durch Schwellwertelemente in mehrere Pegelbereiche aufgeteilt, denen gesättigte bzw. im Sättigungsgrad einstellbare Farben beliebig zugeordnet werden.

Diese Anordnung ermöglicht nur die Farbbewertung vorliegender Graustufungen. Sie eignet sich nicht zur Farberkennung farbiger Vorlagen und ihrec richtigen Zuordnung in Verarbeitungskanäle.

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- 3 - Ziel der Erfindung

Für die Abtastung von ebenen Vorlagen mit graphischen Informationen in Schwarz/Weiß und in ausgewählten Farben soll eine Einrichtung geschaffen werden, die bei geringem Aufwand an Bauelementen ein hohes Farbauflösungsvermögen erreicht und eine eineindeutige Farbzuordnung bei der Auswertung ermöglicht. . .-

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Farberkennung für 'ausgewählte Farben mit geringem Aufwand zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in einer Anordnung zur optoelektronischen Abtastung ebener Vorlagen mit farbigen graphischen Informationen im remittierten oder durchgelassenen Licht, die eine Beleuchtungseinrichtung und auf der Empfängerseite eine . fotoelektrische Wandlereinheit und nachfolgend einen Viodeverstärker und eine Quantisierstufe enthält, dadurch gelöst, daß als fotoelektrische Wandlereinheit ein Bildsensor mit einer von der Wellenlänge des Lichtes abhängigen Empfindlichkeit zur Abtastung von Informationen in ausgewählten Farben mit hohem Sättigungsgrad angeordnet ist und daß die Quantisierstufe aus der gleichen Anzahl von Schwellwertstufen besteht, wie unterschiedliche, ausgewählte Farben zuzüglich Weiß auf der Vorlage vorhanden sind. Es erweist sich als vorteilhaft, daß der Sensor im sichtbaren Bereich des Lichtes eine nahezu lineare Abhängigkeit der Empfindlichkeit von der Wellenlänge des Lichtes aufweist.

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Darüber hinaus kann im Strahlengang von der Lichtquelle zum fotoelektrischen Wandler ein optisches Breitbandfilter mit einer Bandbreite im Bereich der ausgewählten Lichtwellenlängen angeordnet werden, das auch in der Vorlage selbst enthalten sein kann. Statt der Anordnung eines optischen Breitband.filters ist auch als Lichtquelle eine solche verwendbar, die ein Frequenzspektrum im Bereich der ausgewählten Wellenlänge aufweist.

Das Ausgangssignal des verwendeten Bildsensors ist vorwiegend eine Funktion der Wellenlänge des Lichtes. Daneben kann auch eine Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke vorhanden sein. Da die abzutastenden graphischen Informationen einen hohen Sättigungsgrad in Schwarz/Weiß und in den ausgewählten Farben aufweisen, ist die Abhängigkeit von der Wellenlänge dominierend, und die Auswertung der Farben wird ermöglicht. Den ausgewählten Farben werden zueinander disjunkte ' Amplitudenbereiche des Videosignals zugeordnet. Der oberste Amplitudenbereich wird von Weiß und der unterste von Schwarz belegt. Auch nach der Quantisierung des Videosignals z. B. in digitale Signale bleibt die Information über die ursprünglichen Farben erhalten, da ein Amplitudenbereich eineindeutig einem Quantisierungswert entspricht.

Der wichtigste Vorteil der Erfindung ist neben der eineindeutigen Farbzuordnung der geringe Aufwand an Bauelementen und das erreichbare hohe Farbauflösungsvermögen. Vorlagen mit farbigen Informationen und mit Markierungen in Schwarz/Weiß können im remittierten oder durchscheinenden Licht abgetastet werden.

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Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4
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Ausfuhrunqsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend in ihrer Funktion an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

eine Abtastordnung gemäß der Erfindung, Spektralkennlinie eines Silizium-Bildsensors, Beispiel einer Vorlage mit graphischen Informationen und

Videosignal des Bildsensors entsprechend der Vorlage in Fig. 3.

enthält eine Vorlage 1, eine Lichtquelle 2, ein Objektiv 3, einen zellenförmigen Bildsensor 4 mit einer zugehörigen Ahsteuerschaltung 5. Dem Bildsensor 4 nach-•geordnet sind ein Videoverstärker 6 und ein A/D-Wandler 7. In dem Strahlengang von der Lichtquelle 2 zur Vorlage 1 ist ein Infrarotfilter 8 angeordnet. Der Bildsensor 4 ist in Halbleitertechnik mit Silizium als Basismaterial ausgeführt. Fig. 2 zeigt die dazugehörige typische Spektralkennlinie eines solchen Bauelementes, die die relative Empfindlichkeit £ in Abhängigkeit von der Wellenlänge X darstellt. In Fig 3 ist eine vergrößerte Vorlage 1 mit graphischen Informationen auf weißem Untergrund 10 abgebildet. Die Informationen bestehen aus einem schwarzen Strich 11 und farbigen Strichen 12, 13, wobei die Wellenlänge der Farbe des Striches 13 kleiner als die der Farbe des Striches 12 ist. Die Informationen sind mit Tusche aufgetragen.

Die Vorlage 1 wird von der Lichtquelle 2 beleuchtet. Vom Objektiv 3 wird ein Ausschnitt der Vorlage 1 auf den zellenförmigen Bildsensor 4 scharf abgebildet. Da der Sensor auch im infraroten Bereich stark empfindlich ist, wie aus Fig. 2 hervorgeht, werden die zum Teil von der Vorlage 1 remittierten irrelevanten Infrarotanteile bereits vorher in der Beleuchtung durch einen Infrarotfilter 8 ausgefiltert. Hierdurch erfolgt

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eine Beschränkung auf den sichtbaren Bereich des Lichtes, in dem die Spektralkennlinie nach Fig, 2 nahezu linear ist. Das Infrarotfilter 8 ist zur Funktion der Anordnung nicht unbedingt erforderlich. Die Beschränkung auf einen bestimmten Bereich des Lichtes kann auch die Lichtquelle 2 oder die Vorlage 1 selbst bewirken oder ganz entfallen. Im Bildsensor 4 erfolgt die Umsetzung der optischen Information in ein elektrisches Signal, das vom Videoverstärker 6 verstärkt wird. Ein abzutastender Streifen 14 möge quer zu den Strichen 11, 12, 13 liegen. In Fig. 4 ist das von dem Streifen 14 am Ausgang des Videoverstärkers 6 erhaltene Videosignal 24 dargestellt. Das von dem weißen Untergrund 10 erzeugte Videosignal 24 stellt sich in einem 100 % zugeordneten Amplitudenbereich 20 ein. Der schwarze Strich 11 hingegen remittiert die Strahlung am geringsten und erzeugt ein Signal im O-Amplitudenbereich 21. Für den farbigen Strich 12 ergibt sich eine Amplitude im Bereich 22 und für den farbigen Strich 13 eine Amplitude im Bereich 23. Da die Farben von unterschiedlicher Wellenlänge sind, werden ihnen aufgrund der Spektralkennlinie des Bildsensors unterschiedliche Amplitudenbereiche zugeordnet. Die Bereiche 25 stellen Sicherheitsbereiche dar, in denen kein Farbsignal auftreten darf. Dies wird erreicht durch den hohen Sättigungsgrad der farbigen graphischen Information. Das so gewonnene Videosignal 24 wird durch den A/D-Wändler 7 in ein binäres Signal gewandelt, das dem jeweiligen Farbkanal zugeordnet ist und zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung steht. Der A/D-Wandler 7 besteht dazu aus drei Schwellwertstufen, die ansprechen, sobald der jeweilige Spannungs- oder Stromamplitudenbereich 23, 22 oder 20 erreicht ist. Als Schwellwertstufen können drei Schwellwertschalter mit unterschiedlichen Schwellwerten parallel zueinan-

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der angeordnet sein. Es ist aber auch möglich. Schwellwertschalter durch Kombination mit Subtraktionsschaltungen mehrfach auszunutzen. Die Schwellwertstufen sind dann durch die jeweilige Verknüpfung realisiert.

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Claims (5)

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   Erfindunqsanspruch

   1. Anordnung zur optoelektronischen Abtastung von ebenen Vorlagen mit farbigen graphischen Informationen im remittierten oder durchgelassenen Licht, die eine Beleuchtungseinrichtung und auf der Empfängerseite eine fotoelektrische VVandlereinheit und nachfolgend einen Videoverstärker und eine Quantisierstufe enthält, gekennzeichnet dadurch, daß als fotoelektrische Wandlereinheit ein Bildsensor mit einer von der Wellenlänge des Lichtes abhängigen Empfindlichkeit zur Abtastung von Informationen in ausgewählten Farben mit hohem Sättigungsgrad angeordnet ist und daß die Quantisierstufe aus der gleichen Anzahl von Schwellwertstufen besteht, wie unterschiedliche, ausgewählte Farben zuzüglich Weiß auf der Vorlage vorhanden sind.
2. 2. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Sensor im sichtbaren Bereich des Lichtes eine nahezu lineare Abhängigkeit der Empfindlichkeit von der Wellenlänge des Lichtes aufweist.
3. 3. Anordnung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Licht der Lichtquelle ein Frequenzspektrum im Bereich der Lichtwellenlängen der ausgewählten Farben aufweist. .
4. 4. Anordnung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß im Strahlengang von der Lichtquelle zum fotoelektrischen Wandler ein optisches Breitbandfilter mit einer Bandbreite im Bereich der Lichtwellenlängen der ausgewählten Farben angeordnet ist.
5. 5. Anordnung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß das optische Breitbandfilter in dier Vorlage enthalten ist.

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