DE102009058605A1

DE102009058605A1 - Method and device for increasing the contrast of a gray scale image

Info

Publication number: DE102009058605A1
Application number: DE102009058605A
Authority: DE
Inventors: Jörg 42277 Müller
Original assignee: Muehlbauer GmbH and Co KG
Current assignee: Muehlbauer GmbH and Co KG
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2011-06-22
Also published as: WO2011082798A1

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhöhen des Kontrastes zwischen einem Bildhintergrund und einem Bildvordergrund eines digitalen Grauwertebildes beschrieben. Das Verfahren hat folgende Schritte: Aufnehmen eines digitalen Farbbildes, wobei das digitale Farbbild eine Mehrzahl von Bildpunkten aufweist und wobei das digitale Farbbild ein Datenformat aufweist, in dem jedem Bildpunkt ein aus Grundfarben-Zahlenwerten zusammengesetzter Zahlenwert zugeordnet ist; Definieren zumindest eines Feldes in dem digitalen Farbbild, in dem der Kontrast zu erhöhen ist; Definieren zumindest eines Software-Farbfilters, das den Grundfarben-Zahlenwerten jeweils eine eigene Gewichtung zuordnet; und Umwandeln des zumindest einen Feldes in zumindest ein digitales Grauwertebild, wobei die Umwandlung für jeden Bildpunkt separat erfolgt und wobei die Grundfarben-Zahlenwerte jedes Bildpunktes entsprechend ihrer im Software-Farbfilter definierten Gewichtung zum Grauwert des umgewandelten Bildpunktes beitragen.A method and a device for increasing the contrast between an image background and an image foreground of a digital gray-scale image are described. The method has the following steps: recording a digital color image, wherein the digital color image has a plurality of pixels and wherein the digital color image has a data format in which each pixel is assigned a numerical value composed of basic color numerical values; Defining at least one field in the digital color image in which the contrast is to be increased; Defining at least one software color filter which assigns a separate weighting to each of the basic color numerical values; and converting the at least one field into at least one digital gray value image, the conversion being carried out separately for each pixel and the basic color numerical values of each pixel contributing to the gray value of the converted pixel according to their weighting defined in the software color filter.

Description

Hintergrundbackground

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhöhen des Kontrastes eines digitalen Grauwertebildes beschrieben. Insbesondere wird ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, um den Kontrast zwischen einem Bildvordergrund und einem Bildhintergrund eines digitalen Grauwertebildes zu erhöhen.A method and apparatus for increasing the contrast of a digital gray scale image is described. In particular, a method and an apparatus is described in order to increase the contrast between an image foreground and an image background of a digital gray scale image.

In vielen Fällen ist der Kontrast eines Grauwertebildes nicht ausreichend, um Bildverarbeitungsverfahren wirksam auszuführen. Da das Grauwertebild nur Helligkeitsinformation enthält, kann der Vordergrund mit dem Hintergrund verschmelzen, wenn beide eine ähnliche Helligkeit aufweisen und sich der Unterschied im Wesentlichen aus den Farben ergibt. So können zum Beispiel Schriftzeichen in einem Grauwertebild nicht ohne weiteres automatisch erfasst werden, wenn der Hintergrund kontrastreich ist.In many cases, the contrast of a gray scale image is not sufficient to effectively execute image processing techniques. Since the gray scale image contains only brightness information, the foreground may merge with the background if both have similar brightness and the difference is essentially due to the colors. For example, characters in a gray value image can not be automatically detected automatically when the background is high in contrast.

Um den Kontrast eines Grauwertebildes zu erhöhen, kann bei der Aufnahme des Grauwertebildes ein externes Farbfilter verwendet werden. Dabei wird das Farbfilter so gewählt, dass sich die Helligkeit des Hintergrundes gegenläufig zur Helligkeit des Vordergrundes verändert. In der anschließenden Bildverarbeitung wird dann ein Helligkeitsfilter verwendet, um den Kontrast zwischen Vordergrund und Hintergrund zu verstärken. In einem derart bearbeiteten Grauwertebild können dann die Schriftzeichen erfasst werden. Der Einsatz dieser Methode wird allerdings dadurch begrenzt, dass für unterschiedliche Farbkombinationen unterschiedliche Farbfilter verwendet werden müssen. Somit ist dieses Verfahren für einen inhomogenen Hintergrund nicht geeignet.To increase the contrast of a gray value image, an external color filter can be used when taking the gray value image. The color filter is chosen so that the brightness of the background changes in opposite directions to the brightness of the foreground. In the subsequent image processing, a brightness filter is then used to enhance the contrast between the foreground and the background. The characters can then be detected in a gray value image processed in this way. However, the use of this method is limited by the fact that different color filters must be used for different color combinations. Thus, this method is not suitable for an inhomogeneous background.

Alternativ dazu kann auch ein System verwendet werden, in dem der Vordergrund und der Hintergrund getrennt voneinander eingelernt und als separate Bilder im System hinterlegt werden. Das System kombiniert dann die beiden Bilder in allen möglichen Positionen miteinander. Beim Erfassen der Schriftzeichen im Grauwertebild werden dann die möglichen Positionen mit den Elementen des Grauwertebildes verglichen. Da sich mit steigender Auflösung und zunehmender Bildgröße die Anzahl der möglichen Positionen erhöht, ist dieses Verfahren in der Durchführung allerdings sehr aufwendig.Alternatively, a system can be used in which the foreground and the background are taught separately and deposited as separate images in the system. The system then combines the two images in all possible positions. When capturing the characters in the gray value image, the possible positions are then compared with the elements of the gray value image. Since the number of possible positions increases with increasing resolution and increasing image size, this method is very expensive to perform.

Das dargestellte Problem kann zum Beispiel beim Herstellen und Verarbeiten von Identifikationsdokumenten, Banknoten oder ähnlichen Sicherheitsdokumenten auftreten. Derartige Dokumente weisen oft Sicherheitsmerkmale auf die eine Reproduktion verhindern oder zumindest erschweren sollen. Beispielsweise können Formen und Farben des Hintergrundes so gewählt sein, dass beim Einscannen nicht alle Formen/Farben korrekt erfasst werden können, und/oder dass beim Ausdrucken nicht alle Formen/Farben korrekt wiedergegeben werden können.The problem presented may occur, for example, in the manufacture and processing of identification documents, banknotes or similar security documents. Such documents often have security features that are intended to prevent or at least complicate a reproduction. For example, shapes and colors of the background may be chosen so that not all forms / colors can be correctly captured when scanning, and / or that not all shapes / colors can be rendered correctly when printing.

Derartige Sicherheitsmerkmale erschweren allerdings auch die Anwendung von Bildverarbeitungsverfahren während der ordentlichen Herstellung von Sicherheitsdokumenten. Daraus resultiert, dass die Herstellung von Sicherheitsdokumenten nur bedingt automatisiert werden kann, da ohne eine entsprechende Bildverarbeitung der Druckvorgang nicht automatisch überwacht werden kann.However, such security features also complicate the application of image processing techniques during the proper production of security documents. As a result, the production of security documents can only be automated to a limited extent, since without appropriate image processing the printing process can not be automatically monitored.

So kann zum Beispiel eine Seriennummer des Sicherheitsdokumentes, die zumindest teilweise über ein Sicherheitsmerkmal gedruckt wurden, nicht oder nur mit sehr großem Aufwand automatisch erfasst werden. Da die Sicherheitsdokumente meist nur in Kleinserien hergestellt werden, lohnt sich eine aufwendige Bildverarbeitungseinrichtung meistens nicht. Daher wird die Kontrolle der Seriennummern in der Regel per Hand durchgeführt.Thus, for example, a serial number of the security document, which were printed at least partially via a security feature, can not be detected automatically or only at great expense. Since the security documents are usually produced only in small batches, a complex image processing device is usually not worthwhile. Therefore, the control of the serial numbers is usually done by hand.

Problemproblem

Es besteht somit die Aufgabe, mit geringem Aufwand den Kontrast eines Grauwertebildes zu erhöhen, um dadurch eine digitale Bildverarbeitung mit hoher Verarbeitungssicherheit und hoher Durchsatzrate zu ermöglichen.There is thus the task of increasing the contrast of a gray value image with little effort, thereby enabling digital image processing with high processing reliability and a high throughput rate.

Vorgeschlagene LösungSuggested solution

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Erhöhen des Kontrastes zwischen einem Bildhintergrund und einem Bildvordergrund eines digitalen Grauwertebildes vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren wird ein digitales Farbbild aufgenommen, wobei das digitale Farbbild eine Mehrzahl von Bildpunkten aufweist und ein Datenformat aufweist, in dem jedem Bildpunkt ein aus Grundfarben-Zahlenwerten zusammengesetzter Zahlenwert zugeordnet ist. Es wird zumindest ein Feld in dem digitalen Farbbild definiert, in dem der Kontrast zu erhöhen ist. Es wird zumindest ein Software-Farbfilter definiert, das den Grundfarben-Zahlenwerten jeweils eine eigene Gewichtung zuordnet. Das zumindest eine Feld wird in zumindest ein digitales Grauwertebild umgewandelt, wobei die Umwandlung für jeden Bildpunkt separat erfolgt und wobei die Grundfarben-Zahlenwerte jedes Bildpunktes entsprechend ihrer im Software-Farbfilter definierten Gewichtung zum Grauwert des umgewandelten Bildpunktes beitragen.To achieve this object, a method for increasing the contrast between an image background and an image foreground of a digital gray-scale image is proposed. In this method, a digital color image is captured, the digital color image having a plurality of pixels and having a data format in which each pixel is composed of primary color numerical values Numerical value is assigned. At least one field is defined in the digital color image in which the contrast is to be increased. At least one software color filter is defined, which assigns each of the primary color numerical values its own weighting. The at least one field is converted into at least one digital gray scale image, wherein the conversion is done separately for each pixel and wherein the fundamental color numerical values of each pixel contribute to the gray level of the converted pixel according to their weighting defined in the software color filter.

Dieses Verfahren zeichnet sich vor allem durch die hohe Flexibilität und die geringe Anzahl der Verfahrensschritte aus. So können zum Beispiel mehrere Felder und mehrere Software-Filter definiert werden, um den Kontrast zwischen einem inhomogenen Hintergrund und einem ebenfalls inhomogenen Vordergrund zu erhöhen. Da der Software-Farbfilter sehr einfach aufgebaut ist, kann er ohne großen Aufwand an unterschiedliche Vorder- und Hintergründe angepasst werden.This process is characterized above all by the high flexibility and the small number of process steps. For example, multiple fields and multiple software filters can be defined to increase the contrast between an inhomogeneous background and an inhomogeneous foreground. Since the software color filter is very simple, it can be easily adapted to different foregrounds and backgrounds.

Auch können mit dem beschriebenen Verfahren Bildhintergründe, die den Einsatz von Bildverarbeitungsverfahren erschweren oder sogar verhindern, so verändert werden, dass eine digitale Bildverarbeitung möglich ist. Es kann auf einfache Weise ein modifiziertes Grauwertebild bereitgestellt werden, dass für eine Vielzahl von Bildverarbeitungsverfahren geeignet ist. Das vorgeschlagene Verfahren erlaubt im Gegensatz zu externen, einheitlichen Farbfiltern eine unterschiedliche Behandlung/Filterung einzelner Bildelemente (Pixel oder größere zusammenhängende Felder in dem Bild).Also, the described method can be used to change image backgrounds, which make the use of image processing methods difficult or even impossible, so that digital image processing is possible. It is easy to provide a modified gray level image suitable for a variety of image processing methods. The proposed method, unlike external, uniform color filters, allows different treatment / filtering of individual pixels (pixels or larger contiguous fields in the image).

Da mit dem beschriebenen Verfahren Farbunterschiede in Helligkeitsunterschiede umgewandelt werden, kann in den nachfolgenden Bildverarbeitungsverfahren ein Grauwertebild verwendet werden. Dadurch kann der Rechenaufwand gering gehalten werden.Since color differences are converted into differences in brightness with the method described, a grayscale image can be used in the subsequent image processing methods. As a result, the computational effort can be kept low.

Aufgrund der geringen Komplexität und der geringen Anzahl der Verfahrensschritte kann das beschriebene Verfahren sehr schnell durchgeführt werden. Im Unterschied zu den bekannten Verfahren ist es nicht notwendig aufwendige Vergleiche oder komplexe Algorithmen auszuführen.Due to the low complexity and the small number of process steps, the method described can be carried out very quickly. In contrast to the known methods, it is not necessary to carry out complex comparisons or complex algorithms.

Ausgestaltung und EigenschaftenDesign and characteristics

Im Gegensatz zu herkömmlichen Bildverarbeitungsverfahren, die zur Reduzierung der Datenmenge und zur Vereinfachung der Bearbeitungsalgorithmen im Allgemeinen nur Grauwertebilder verarbeiten, wird bei der hier vorgeschlagenen Lösung ein digitales Farbbild verarbeitet. Durch das Verwenden eines digitalen Farbbildes kann bei der Bildverarbeitung auch die Farbinformation berücksichtigt werden. Das Farbbild liegt zumindest bei der Aufnahme in einem Datenformat vor, in dem jedem Bildpunkt ein aus Grundfarben-Zahlenwerten zusammengesetzter Zahlenwert zugeordnet ist. Natürlich kann dieses Datenformat während der folgenden Bearbeitung in eine Vielzahl von anderen Datenformaten umgewandelt werden. So kann zum Beispiel das Farbbild in einem komprimierten und/oder codierten Datenformat von der Kamera zu einer Datenverarbeitungsvorrichtung gesendet werden.In contrast to conventional image processing methods, which only process gray-scale images in order to reduce the amount of data and to simplify the processing algorithms, a digital color image is processed in the solution proposed here. By using a digital color image, the color information can also be taken into account in image processing. The color image is present at least during the recording in a data format in which each pixel is assigned a numerical value composed of primary color numerical values. Of course, this data format can be converted into a variety of other data formats during the following processing. For example, the color image may be sent in a compressed and / or encoded data format from the camera to a data processing device.

Ferner können die Zahlenwerte der einzelnen Bildpunkte einzeln oder in Gruppen in Grauwerte umgewandelt werden. So ist es möglich, dass mehrere Bildpunkte die einen ähnlichen Zahlenwert aufweisen zu Gruppen zusammengefasst werden und dass beim Umwandeln ein Bereich mit mehreren Bildpunkten auf einmal umgewandelt wird.Furthermore, the numerical values of the individual pixels can be converted individually or in groups into gray values. It is thus possible that several pixels which have a similar numerical value are combined into groups and that during conversion, an area with several pixels is converted at once.

Der Bildhintergrund kann inhomogen sein und der Bildvordergrund kann ein oder mehrere Zeichen beinhalten. Außerdem kann nach dem Umwandeln des zumindest einen Feldes eine Texterkennung auf den Bildvordergrund angewandt werden, um aus dem Bildvordergrund Zeichen zu extrahieren. Die Texterkennung kann dabei mit einem oder mehreren Texterkennungsalgorithmen durchgeführt werden.The image background may be inhomogeneous and the image foreground may include one or more characters. In addition, after converting the at least one field, a text recognition may be applied to the image foreground to extract characters from the image foreground. The text recognition can be carried out with one or more text recognition algorithms.

Der inhomogene Hintergrund kann eine Vielzahl von Farben und Formen aufweisen und die Zeichen können wenigstens einen Buchstaben und/oder eine Zahl umfassen, die vorzugsweise als mehrere Zeichen in einer Zeichenkette angeordnet sind. Die Zeichenkette kann zum Beispiel eine Seriennummer sein.The inhomogeneous background may have a variety of colors and shapes, and the characters may include at least one letter and / or number, preferably arranged as a plurality of characters in a string. The string may be, for example, a serial number.

Für jede Zeichenkette kann ein Feld und ein Software-Farbfilter definiert werden. Ergänzenden oder alternativ dazu kann für jedes Zeichen einer Zeichenkette ein eigenes Feld und ein eigenes Software-Farbfilter definiert werden. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die Zeichenkette eine Vielzahl von Zeichen aufweist und sich über Bereiche mit unterschiedlichem Hintergrund erstreckt. Ebenso kann sich auch die Farbe der Zeichen der Zeichenkette ändern.For each string, a field and a software color filter can be defined. In addition or alternatively, a separate field and a software color filter can be defined for each character of a character string. This may be advantageous, in particular, when the character string has a large number of characters and extends over regions with a different background. Likewise, the color of the characters of the string may change.

Das zumindest eine Software-Farbfilter kann die dominierenden Farben des Bildhintergrundes in dem zumindest einen Feld abschwächen oder zumindest annähernd vollständig unterdrücken. Dadurch kann der Bildhintergrund homogenisiert werden. The at least one software color filter can attenuate or at least almost completely suppress the dominant colors of the image background in the at least one field. As a result, the image background can be homogenized.

Beim Umwandeln des digitalen Farbbildes in das zumindest eine digitale Grauwertebild kann für jeden Bildpunkt ein Grauwert Y = a·R + b·G + c·B ermittelt werden.When converting the digital color image into the at least one digital gray-scale image, a gray value Y = a.R + b.G + c.b can be determined for each pixel.

Die Gewichtungen a, b und c können einen Gleitkommawert zwischen –1 und +1 aufweisen, der so gewählt ist, dass das zumindest eine digitale Grauwertebild wenigstens zwei unterschiedliche Grauwertebereiche aufweist, wobei ein erster Grauwertebereich dem Bildvordergrund und ein wenigstens zweiter Grauwertebereich dem Bildhintergrund entsprechen kann. Die Gewichtungen können dabei voneinander unabhängig sein. Zum Beispiel können alle Gewichtungen negativ sein. Ebenso kann ein Teil der Gewichtungen Null sein. Die Summe der Gewichtungen kann außerdem größer oder kleiner als 1 sein.The weightings a, b and c can have a floating-point value between -1 and +1, which is selected such that the at least one digital gray-scale image has at least two different gray scale ranges, wherein a first gray scale range can correspond to the image foreground and an at least second gray scale range to the image background , The weights can be independent of each other. For example, all weights can be negative. Similarly, some of the weights may be zero. The sum of the weights may also be greater or less than 1.

Der Hintergrund kann mehrere Bereiche mit unterschiedlichen Grauwerten aufweisen. Diesen Bereichen kann in einem weiteren Verfahrensschritt ein einheitlicher Grauwert zugewiesen werden, um dadurch den Hintergrund zu homogenisieren.The background can have several areas with different gray levels. In a further method step, these regions can be assigned a uniform gray value in order to homogenize the background.

Der erste Grauwertebereich kann eine erste Anzahl unterschiedlicher Grauwerte aufweisen und der zweite Grauwertebereich kann eine zweite Anzahl unterschiedlicher Grauwerte aufweisen, wobei die erste und die zweite Anzahl kleiner sein kann als eine Anzahl unterschiedlicher Grauwerte, die in dem Zahlenbereich zwischen dem ersten und zweiten Grauwertebereich liegen.The first gray scale area may have a first number of different gray levels, and the second gray scale area may have a second number of different gray levels, wherein the first and second numbers may be smaller than a number of different gray levels that are in the number range between the first and second gray scale areas.

Die Grauwerte die außerhalb eines vordefinierten Wertebereiches liegen, können auf einen Grauwert innerhalb des vordefinierten Wertebereiches begrenzt werden. Dieser vordefinierte Wertebereich kann zum Beispiel ein 8-Bit Zahlenbereich sein, in dem die Zahlen 0 bis 255 dargestellt werden können. Größere Grauwerte können auf den Maximalwert 255 begrenzt werden. Negativen Grauwerten kann der Minimalwert 0 zugewiesen werden. Ergänzend oder alternativ dazu kann ein Clipping durchgeführt werden. Dabei wird innerhalb des darstellbaren Zahlenbereiches ein beliebiger Maximal- oder Minimalwert definiert. Grauwerte die größer als der Maximalwert oder kleiner als der Minimalwert sind werden dann entsprechend auf diesen Wert begrenzt.The gray values that lie outside of a predefined value range can be limited to a gray value within the predefined value range. For example, this predefined value range can be an 8-bit number range, where numbers 0 through 255 can be represented. Larger gray values can be limited to the maximum value 255. Negative gray values can be assigned the minimum value 0. Additionally or alternatively, a clipping can be performed. An arbitrary maximum or minimum value is defined within the representable number range. Gray values that are greater than the maximum value or less than the minimum value are then limited accordingly to this value.

Durch das Software-Farbfilter kann der Kontrast zwischen Bildhintergrund und Bildvordergrund verstärkt werden. Gleichzeitig kann das Software-Farbfilter den Bildhintergrund homogenisieren, wobei die Farben des Bildhintergrundes in einen ähnlichen Grauwert konvertiert werden. Auch kann der Grauwert des Bildhintergrundes möglichst stark vom Grauwert des Bildvordergrundes abweichen. Die Gewichtungen a, b und c können daher sowohl vom Bildvordergrund als auch vom Bildhintergrund abhängen.The software color filter enhances the contrast between the image background and the image foreground. At the same time, the software color filter can homogenize the image background, converting the colors of the image background to a similar gray level. Also, the gray value of the image background can deviate as much as possible from the gray value of the image foreground. The weightings a, b and c can therefore depend on both the foreground and the background image.

Allen Grauwerten des zweiten Grauwertebereiches kann ein einheitlicher Grauwert zugewiesen werden. So kann zum Beispiel allen Bildpunkten die zum Bildhintergrund gehören ein einheitlicher Grauwert zugewiesen werden. Ebenso kann allen Bildpunkten des Bildvordergrundes ein einheitlicher Grauwert zugewiesen werden, wobei dieser Grauwert frei gewählt werden kann.All gray values of the second gray scale range can be assigned a uniform gray value. For example, all pixels belonging to the image background can be assigned a uniform gray value. Likewise, all pixels of the image foreground can be assigned a uniform gray value, wherein this gray value can be freely selected.

Ein Anwender kann zumindest die Grundfarben-Zahlenwerte des Bildvordergrundes ermitteln und eine Datenverarbeitungseinrichtung kann dann anhand der vom Anwender ermittelten Grundfarben-Zahlenwerte die Gewichtungen a, b und c ermitteln.A user can determine at least the primary color numerical values of the image foreground and a data processing device can then determine the weightings a, b and c on the basis of the primary color numerical values determined by the user.

Das Verfahren kann zur Kontrolle von Zeichenketten auf bedruckten Bögen verwendet werden, wobei die Position der Zeichenketten auf den bedruckten Bögen im Wesentlichen gleich ist. Die bedruckten Bögen können aus Papier oder einem Kunststoff bestehen und können für die Herstellung von Sicherheitsdokumenten, Banknoten oder ähnlichen Dokumenten verwendet werden. Dabei kann der Bildhintergrund zumindest ein Sicherheitsmerkmal des Sicherheitsdokumentes, der Banknote oder des ähnlichen Dokumentes aufweisen. Das zumindest eine Sicherheitsmerkmal kann so gestaltet sein, dass eine digitale Bildverarbeitung zumindest erschwert wird. Das beschriebene Verfahren kann verwendet werden, um eine Seriennummer auf einem Sicherheitsdokument automatisch einzulesen und zu kontrollieren. Das beschriebene Verfahren kann ferner zur Kontrolle eines Druckvorganges verwendet werden.The method can be used to control character strings on printed sheets, with the position of the strings on the printed sheets being substantially the same. The printed sheets may be made of paper or plastic and may be used for the production of security documents, banknotes or similar documents. In this case, the image background can have at least one security feature of the security document, the banknote or a similar document. The at least one security feature can be designed such that digital image processing is at least made more difficult. The described method can be used to automatically read in and control a serial number on a security document. The method described can also be used to control a printing process.

Das Verfahren kann für einen ersten bedruckten Bogen einer Mehrzahl von bedruckten Bögen ausgeführt werden, wobei für die anderen bedruckten Bögen der Mehrzahl der bedruckten Bögen jeweils die folgenden Schritte ausgeführt werden können: Aufnehmen eines digitalen Farbbildes; Definieren zumindest eines Feldes in dem digitalen Farbbild, wobei die Anordnung des Feldes innerhalb des aufgenommenen digitalen Farbbildes und die Geometrie des Feldes im Wesentlichen mit dem für den ersten bedruckten Bogen definierten Feld übereinstimmt; Umwandeln des zumindest einen Feldes in zumindest ein digitales Grauwertebild, wobei die Umwandlung für jeden Bildpunkt separat erfolgt und wobei die Grundfarben-Zahlenwerte jedes Bildpunktes entsprechend ihrer im Software-Farbfilter definierten Gewichtung zum Grauwert des umgewandelten Bildpunktes beitragen, dabei wird das in Verbindung mit dem ersten bedruckten Bogen definierte Software-Farbfilter auch für alle weiteren der Mehrzahl der bedruckten Bögen verwendet; Begrenzen eines außerhalb eines vordefinierten Wertebereiches liegenden Grauwertes auf einen maximalen oder minimalen Grauwert; Anwenden einer Zeichenerkennung auf den Bildvordergrund, um aus dem Bildvordergrund Zeichen zu extrahieren; Vergleichen der extrahierten Zeichen mit vordefinierten Zeichen.The method may be practiced for a first printed sheet of a plurality of printed sheets, and for the other printed sheets of the plurality of printed sheets, each of the following steps may be performed: taking a digital color image; Defining at least one field in the digital color image, the arrangement of the field within the captured digital image Color image and the geometry of the field substantially coincides with the field defined for the first printed sheet; Converting the at least one field into at least one digital gray-scale image, wherein the conversion for each pixel takes place separately and wherein the basic color numerical values of each pixel contribute to the gray value of the converted pixel according to their weighting defined in the software color filter, this becomes in connection with the first printed sheet defined software color filter also used for all other of the majority of printed sheets; Limiting a gray value lying outside of a predefined value range to a maximum or minimum gray value; Applying character recognition to the image foreground to extract characters from the image foreground; Compare the extracted characters with predefined characters.

Dabei kann das in Verbindung mit dem ersten bedruckten Bogen definierte Software-Farbfilter in einer Speichereinrichtung gespeichert werden.In this case, the software color filter defined in conjunction with the first printed sheet can be stored in a memory device.

Somit kann mit dem beschriebenen Verfahren die Herstellung von Sicherheitsdokumenten überwacht werden. Durch das Verwenden eines Farbbildes und durch das Software-Farbfilter kann auf relativ einfache Weise der Kontrast eines Grauwertebildes erhöht werden. Durch die Homogenisierung des Hintergrundes kann unrelevante Information aus dem Grauwertebild entfernt werden. Daher können auch die nachfolgenden Bearbeitungsschritte effektiver durchgeführt werden.Thus, with the described method, the production of security documents can be monitored. By using a color image and the software color filter, the contrast of a gray level image can be increased in a relatively simple manner. By homogenizing the background, unrelevant information can be removed from the gray value image. Therefore, the subsequent processing steps can be performed more effectively.

Neben dem beschriebenen Verfahren wird eine Vorrichtung zum Erhöhen des Kontrastes zwischen einem Bildhintergrund und einem Bildvordergrund in einem digitalen Grauwertebild beschrieben. Diese Vorrichtung weist eine Kamera zum Aufnehmen eines digitalen Farbbildes mit einer Mehrzahl von Bildpunkten, wobei jedem Bildpunkt ein aus Grundfarben-Zahlenwerten zusammengesetzter Zahlenwert zugeordnet ist; und eine Steuereinheit auf, die dazu eingerichtet und programmiert ist, zumindest ein Feld in dem digitalen Farbbild zu definieren, eine Gewichtung der Grundfarben-Zahlenwerte zu bestimmen, und das zumindest eine Feld in zumindest ein digitales Grauwertebild umzuwandeln, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Grundfarben-Zahlenwerte jedes Bildpunktes entsprechend ihrer Gewichtung in einen Grauwert umzuwandeln.In addition to the described method, an apparatus for increasing the contrast between an image background and an image foreground in a digital gray scale image is described. This device comprises a camera for taking a digital color image having a plurality of pixels, each pixel being associated with a numerical value composed of primary color numerical values; and a controller configured and programmed to define at least one field in the digital color image, determine a weight of the primary color numerical values, and convert the at least one field into at least one digital gray scale image, the controller being configured to: to convert the basic color numbers of each pixel into a gray scale according to their weighting.

Die Vorrichtung kann dabei dazu eingerichtet sein, zusätzlich einen einzelnen oder mehrere der vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte auszuführen. Insbesondere kann die Vorrichtung dazu eingerichtet sein, Zeichenketten auf einer Mehrzahl von bedruckten Bögen einzulesen und für weitere Bearbeitungsschritte bereitzustellen.In this case, the device can be configured to additionally execute a single or a plurality of the method steps described above. In particular, the device can be set up to read in character strings on a plurality of printed sheets and to provide them for further processing steps.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Zeichnungen.Other objects, features, advantages and applications will become apparent from the following description of non-limiting embodiments to be understood and the accompanying drawings.

1 zeigt ein Verfahren zum Erhöhen des Kontrastes eines digitalen Grauwertebildes; 1 shows a method of increasing the contrast of a digital gray scale image;

2 zeigt ein Verfahren zum Erfassen von Schriftzeichen auf einem inhomogenen Hintergrund, in dem das in 1 gezeigte Verfahren verwendet wird; 2 shows a method for capturing characters on an inhomogeneous background, in which the in 1 shown method is used;

Die 3a, 3b, 3c, 3d zeigen die Anwendung von Filtern auf ein Bild mit inhomogenen Hintergrund.The 3a . 3b . 3c . 3d show the application of filters on an image with inhomogeneous background.

Detaillierte Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments

1 zeigt ein Verfahren zum Erhöhen des Kontrastes eines digitalen Grauwertebildes. Bei dem Verfahren 100 wird in Schritt 102 ein digitales Farbbild aufgenommen. Dieses Farbbild setzt sich dabei aus einer Mehrzahl von einzelnen Bildpunkten zusammen. Dabei ist zumindest bei der Aufnahme des Bildes jedem Bildpunkt ein Zahlenwert zugeordnet. Dieser Zahlenwert kann zum Beispiel ein 24-Bit Zahlenwert sein, der sich aus drei 8-Bit Grundfarben-Zahlenwerten zusammensetzt. Die 8-Bit Grundfarben-Zahlenwerte entsprechen Werten die in den Farbkanälen einer Bildverarbeitungs- oder Bildwiedergabeeinrichtung verarbeitet werden. Zum Beispiel im RGB-Farbmodell sind die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau. Die Anordnung der Werte des „Roten”, „Grünen” und Blauen Farbkanals in dem 24-Bit Zahlenwert kann mathematisch wie folgt dargestellt werden. Dabei bezeichnet Z den 24-Bit Zahlenwert. Z = R·2¹⁶ + G·2⁸ + B 1 shows a method of increasing the contrast of a digital gray scale image. In the process 100 will be in step 102 a digital color image taken. This color image is composed of a plurality of individual pixels. At least when the image is taken, each pixel is assigned a numerical value. For example, this numeric value may be a 24-bit numeric value consisting of three 8-bit primary color numbers. The 8-bit primary color numbers correspond to values that are processed in the color channels of an image processing device or image display device. For example, in the RGB color model, the three primary colors are red, green, and blue. The arrangement of the values of the "red", "green" and blue color channels in the 24-bit numerical value can be represented mathematically as follows. Where Z is the 24-bit numeric value. Z = R * 2 ¹⁶ + G * 2 ⁸ + B

Der Zahlenwert jedes Bildpunktes ergibt sich somit aus je einem 8-Bit Grundfarben-Zahlenwert für die Farben Rot, Grün und Blau. Das Datenformat des Farbbildes kann im Verlauf der weiteren Bearbeitung in ein beliebiges Datenformat umgewandelt werden. Relevant für die weitere Bearbeitung ist dabei nur, dass die Farbinformation für die einzelnen Bildpunkte, oder zumindest für einzelne Bildbereiche, im wesentlichen erhalten bleibt. Die weitere Bearbeitung kann dabei unmittelbar nach der Aufnahme des digitalen Farbbildes erfolgen. Allerdings ist es auch möglich, dass die weitere Bildverarbeitung zu einem späteren Zeitpunkt erfolgt. Auch können beliebige Zwischenschritte zwischen der Aufnahme des digitalen Farbbildes und der weiteren Bearbeitung ausgeführt werden. Ferner kann die weitere Bearbeitung auf unterschiedlichste Weisen erfolgen. Ungeachtet dessen wird in der folgenden Erläuterung, zum besseren Verständnis, nur eine separate Bearbeitung der drei Farbkanäle beschrieben. The numerical value of each pixel thus results from an 8-bit primary color value for the colors red, green and blue. The data format of the color image can be converted in the course of further processing in any data format. Relevant for the further processing is only that the color information for the individual pixels, or at least for individual image areas, substantially maintained. The further processing can take place immediately after the recording of the digital color image. However, it is also possible that the further image processing takes place at a later date. Also, any intermediate steps between the recording of the digital color image and the further processing can be performed. Furthermore, the further processing can be done in various ways. Regardless, in the following explanation, for better understanding, only a separate processing of the three color channels will be described.

Im digitalen Farbbild wird in Schritt 104 zumindest ein Feld definiert, in dem der Kontrast zu erhöhen ist. Dieses Feld kann ein beliebiger Teil des digitalen Farbbildes sein. So ist es möglich, dass das Feld nur einen kleinen Teil des Farbbildes einnimmt. Es ist allerdings ebenso möglich, dass das Feld das gesamte Farbbild einnimmt. Gemäß eines Ausführungsbeispiels können zumindest zwei Felder definiert werden.In the digital color image is in step 104 defines at least one field in which the contrast is to be increased. This field can be any part of the digital color image. So it is possible that the field occupies only a small part of the color image. However, it is also possible that the field occupies the entire color image. According to one embodiment, at least two fields can be defined.

In Schritt 106 wird ein Software-Farbfilter definiert. In diesem Software-Farbfilter ist, für jedes Feld separat, jedem der Grundfarben-Zahlenwerte eine einstellbare Gewichtung zugewiesen. So kann zum Beispiel dem „Roten” Farbkanal die Gewichtung a, dem „Grünen” Farbkanal die Gewichtung b und dem „Blauen” Farbkanal die Gewichtung c zugeordnet werden. Die Gewichtungen können dabei einen Gleitkommawert zwischen –1 und +1 aufweisen. Dabei können die einzelnen Gewichtungen unabhängig von den Werten der anderen Gewichtungen innerhalb des Bereiches zwischen –1 und +1 frei gewählt werden. So können zum Beispiel alle Gewichtungen negativ sein. Es ist auch möglich, dass eine oder mehrere der Gewichtungen Null sind. Ebenso kann die Summe der einzelnen Gewichtungen größer oder kleiner als 1 sein. Es besteht allerdings die Einschränkung, dass zumindest zwei Gewichtungen einen unterschiedlichen Wert aufweisen müssen.In step 106 a software color filter is defined. In this software color filter, for each field separately, each of the primary color numbers is assigned an adjustable weight. Thus, for example, the weighting a can be assigned to the "red" color channel, the weighting b to the "green" color channel, and the weighting c to the "blue" color channel. The weights can have a floating-point value between -1 and +1. The individual weightings can be freely selected, regardless of the values of the other weightings within the range between -1 and +1. For example, all weights can be negative. It is also possible that one or more of the weights are zero. Likewise, the sum of the individual weights may be greater or less than one. However, there is the restriction that at least two weights must have a different value.

Die Kriterien anhand derer die Gewichtungen bestimmt werden, richten sich dabei nach der Vorgabe den Helligkeitsunterschied zwischen Vordergrund und Hintergrund zu erhöhen. Daher sollten die Gewichtungen a, b und c so gewählt werden, dass die Grauwerte des Bildvordergrundes einen möglichst großen Unterschied zu den Grauwerten des Bildvordergrundes aufweisen. Dabei ist es unrelevant, dass durch die Gewichtungen der Farb-/Helligkeitseindruck des Originalbildes verfälscht wird.The criteria by which the weightings are determined, depend on the requirement to increase the brightness difference between foreground and background. Therefore, the weightings a, b and c should be chosen such that the gray values of the image foreground have the greatest possible difference to the gray values of the image foreground. It is irrelevant that the weighting of the color / brightness impression of the original image is falsified.

In Schritt 108 werden die Grundfarben-Zahlenwerte der Bildpunkte, die sich innerhalb des in Schritt 104 definierten Feldes befinden, in Grauwerte umgewandelt. Dabei kann die Umwandlung für jeden Bildpunkt separat erfolgen. Es ist allerdings auch möglich, dass die Umwandlung nicht für jeden Bildpunkt separat, sondern Bereichsweise erfolgt. Dabei werden mehrere Bildpunkte die in einem Bereich liegen und ähnliche Grundfarben-Zahlenwerte aufweisen, wie ein einzelner Bildpunkt behandelt. Die 8-Bit Grundfarben-Zahlenwerte tragen gemäß ihrer im Software-Farbfilter definierten Gewichtung zum Grauwert des Bildpunktes bei. Der Grauwert Y kann dabei durch die folgende Rechenoperation ermittelt werden. Y = R·a + G·b + B·c In step 108 The basic color numbers of the pixels that are within the range specified in step 104 defined field, converted to gray values. The conversion can be done separately for each pixel. However, it is also possible that the conversion does not take place separately for each pixel, but rather in regions. In this case, several pixels that are in a range and have similar primary color numerical values, treated as a single pixel. The 8-bit basic color numbers contribute to the gray value of the pixel according to their weighting defined in the software color filter. The gray value Y can be determined by the following arithmetic operation. Y = R * a + G * b + B * c

Dieser Vorgang wird anhand eines Zahlenbeispiels verdeutlicht. In diesem Zahlenbeispiel wird ein Farbbild mit fünf Bildpunkten aufgenommen. Jeder der Bildpunkte weist dabei eine unterschiedliche Farbe auf. Die Bildpunkte 1, 2, 3 und 4 bilden dabei den Hintergrund. Der Bildpunkt 5 bildet den Vordergrund. Um das Verständnis zu erleichtern, wird der 24-Bit Zahlenwert in die drei 8-Bit Grundfarben-Zahlenwerte aufgeteilt und als Dezimalzahl dargestellt.This process is illustrated by a numerical example. In this numerical example, a five-pixel color image is taken. Each of the pixels has a different color. The pixels 1, 2, 3 and 4 form the background. The pixel 5 forms the foreground. To aid understanding, the 24-bit numeric value is divided into the three 8-bit primitive numbers and represented as a decimal number.

Die fünf Bildpunkte weisen folgende Grundfarben-Zahlenwerte auf: Bildpunkt 1: R (030) G (000) B (000) Bildpunkt 2: R (040) G (040) B (010) Bildpunkt 3: R (200) G (040) B (130) Bildpunkt 4: R (000) G (000) B (050) Bildpunkt 5: R (010) G (010) B (010) The five pixels have the following primary color numbers: Pixel 1: R (030) G (000) B (000) Pixel 2: R (040) G (040) B (010) Pixel 3: R (200) G (040) B (130) Picture point 4: R (000) G (000) B (050) Pixel 5: R (010) G (010) B (010)

Ferner werden folgende Gewichtungen gewählt: a 1 b –0,4 c 0,6 Furthermore, the following weights are chosen: a 1 b -0.4 c 0.6

Somit können folgende Grauwerte ermittelt werden. Bildpunkt 1: 30·1 + 0·(–0,4) + 0·0,6 = 30 + 0 + 0 = 30 Bildpunkt 2: 40·1 + 40·(–0,4) + 10·0,6 = 40 + (–16) + 6 = 30 Bildpunkt 3: 200·1 + 40·(–0,4) + 130·0,6 = 200 + (–16) + 78 = 262 Bildpunkt 4: 0·1 + 0·(–0,4) + 50·0,6 = 0 + 0 + 30 = 30 Bildpunkt 5: 10·1 + 10·(–0,4) + 10·0,6 = 10 + (–4) + 6 = 12 Thus, the following gray values can be determined. Pixel 1: 30 x 1 + 0 x (-0.4) + 0 x 0.6 = 30 + 0 + 0 = 30 Pixel 2: 40 · 1 + 40 · (-0.4) + 10 · 0.6 = 40 + (-16) + 6 = 30 Pixel 3: 200 · 1 + 40 · (-0.4) + 130 · 0.6 = 200 + (-16) + 78 = 262 Picture point 4: 0 · 1 + 0 · (-0.4) + 50 · 0.6 = 0 + 0 + 30 = 30 Pixel 5: 10 · 1 + 10 · (-0.4) + 10 · 0.6 = 10 + (-4) + 6 = 12

Die ermittelten Grauwerte werden dann in einem 8-Bit Format gespeichert. Da der 8-Bit Zahlenbereich nur den Bereich von 0 bis 255 umfasst, kann der Wert 262 für den Bildpunkt 3 nicht unmittelbar gespeichert werden. Gemäß einer Variante des vorliegenden Verfahrens kann eine automatische Beschränkung des Grauwertes vorgesehen sein. Das heißt, dass beim Überlauf des 8-Bit Zahlenbereiches der Grauwert auf den Maximalwert 255 begrenzt wird. Ebenso kann bei einem negativen Grauwert dieser auf den Minimalwert 0 gesetzt werden.The determined gray values are then stored in an 8-bit format. Since the 8-bit number range includes only the range of 0 to 255, the value 262 for the pixel 3 can not be immediately stored. According to a variant of the present method, an automatic limitation of the gray value can be provided. This means that the gray value is limited to the maximum value 255 when the 8-bit number range overflows. Likewise, with a negative gray value, this can be set to the minimum value 0.

Gemäß dieses Ausführungsbeispiels ergeben sich für den Bildhintergrund folgende Grauwerte: 30 und 255. Der Bildvordergrund weist einen Grauwert von 12 auf. Der Unterschied zwischen 30 und 12 ist dabei ausreichend, um den Vordergrund von dem Hintergrund zu unterscheiden. Um den Hintergrund weiter zu homogenisieren, können gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels die Grauwerte auch auf einen beliebigen Wert innerhalb des Zahlenbereiches begrenzt werden. Dieser Vorgang wird als Clipping bezeichnet. So kann zum Beispiel ein „Clipping-Wert” von 30 definiert werden und alle Grauwerte die einen größeren Wert als 30 aufweisen, wird der Maximalwert 255 zugewiesen. Alternativ dazu kann allen Grauwerten des Hintergrundes ein einheitlicher Grauwert zugewiesen werden.According to this exemplary embodiment, the following gray values result for the image background: 30 and 255. The image foreground has a gray value of 12. The difference between 30 and 12 is sufficient to distinguish the foreground from the background. In order to further homogenize the background, according to a further embodiment, the gray values can also be limited to any value within the numerical range. This process is called clipping. For example, a "clipping value" of 30 may be defined and any gray values greater than 30 will be assigned the maximum value of 255. Alternatively, all gray levels of the background can be assigned a uniform gray level.

Auch wenn sich die vorstehenden Erläuterungen nur auf ein Datenformat, ein Farbmodell und eine separate Bearbeitung der Farbkanäle beziehen, ist ersichtlich, dass das dargestellte Verfahren auch mit anderen Datenformaten, Farbmodellen oder anderen Abweichung implementiert werden kann.Although the above explanations only relate to a data format, a color model and a separate processing of the color channels, it is apparent that the illustrated method can also be implemented with other data formats, color models or other deviation.

In 2 wird eine Anwendung des im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Verfahrens dargestellt. Das in 2 dargestellte Verfahren ermöglicht es, Zeichenketten auf einem inhomogenen Bildhintergrund zu erfassen. Der inhomogene Bildhintergrund kann dabei zum Beispiel ein Sicherheitsmerkmal eines Sicherheitsdokumentes umfassen und die Zeichenkette kann zum Beispiel eine Seriennummer des Sicherheitsdokumentes sein. Dabei bildet die Zeichenkette den Bildvordergrund. Dabei entsprechen die Schritte 202 bis 208 im Wesentlichen den Schritten 102 bis 108.In 2 becomes an application of related 1 described method. This in 2 The method illustrated makes it possible to capture character strings on an inhomogeneous image background. The inhomogeneous image background can comprise, for example, a security feature of a security document, and the string can be, for example, a serial number of the security document. The string forms the foreground of the picture. The steps correspond 202 to 208 essentially the steps 102 to 108 ,

In Schritt 202 wird ein digitales Farbbild eines Sicherheitsdokumentes aufgenommen. In Schritt 204 wird in dem digitalen Farbbild zumindest ein Feld definiert, in dem der Kontrast zu erhöhen ist. Dieses Feld umfasst dabei den gesamten Bereich in dem eine Zeichenkette auftreten kann oder auftreten darf. Zum Erkennen mehrerer Zeichenketten können auch mehrere Felder definiert werden. In einem Ausführungsbeispiel können für eine Zeichenkette mehrere Felder definiert werden. So kann zum Beispiel für jedes Zeichen der Zeichenkette ein eigenes Feld definiert werden.In step 202 a digital color image of a security document is taken. In step 204 At least one field is defined in the digital color image in which the contrast is to be increased. This field encompasses the entire area in which a character string can occur or may occur. To recognize several character strings several fields can be defined. In one embodiment, multiple fields may be defined for a string. Thus, for example, a separate field can be defined for each character of the character string.

In Schritt 206 wird ein Software-Farbfilter definiert. Das Software-Farbfilter weist jedem der Grundfarben-Zahlenwerte eine Gewichtung zu. Wurden in Schritt 204 mehrere Felder definiert, kann für jedes Feld ein separates Software-Farbfilter definiert werden.In step 206 a software color filter is defined. The software color filter assigns a weight to each of the primary color numbers. Were in step 204 defined multiple fields, a separate software color filter can be defined for each field.

In Schritt 208 werden die Grundfarben-Zahlenwerte der Bildpunkte, die sich innerhalb des in Schritt 104 definierten Feldes befinden, in Grauwerte umgewandelt. Dabei kann die Umwandlung für jeden Bildpunkt separat erfolgen. Dabei tragen die drei Grundfarben gemäß ihrer im Software-Farbfilter definierten Gewichtung zum Grauwert des Bildpunktes bei. Dabei kann zum Beispiel die in Verbindung mit 1 erläuterte Rechenoperation ausgeführt werden.In step 208 The basic color numbers of the pixels that are within the range specified in step 104 defined field, converted to gray values. The conversion can be done separately for each pixel. The three primary colors contribute to the gray value of the pixel according to their weighting defined in the software color filter. It can, for example, in conjunction with 1 explained arithmetic operation are performed.

In Schritt 210 wird in den Grauwertebildern eine Zeichenerkennung durchgeführt. Dabei kann ein aus dem Stand der Technik bekanntes Texterkennungsverfahren verwendet werden, um die Zeichen aus dem Grauwertebild zu extrahieren. In step 210 a character recognition is performed in the gray value images. In this case, a text recognition method known from the prior art can be used to extract the characters from the gray scale image.

Befindet sich eines der zu erkennenden Zeichen außerhalb des definierten Feldes, kann das Zeichen nicht korrekt erkannt werden. Dies führt zu einer Fehlermeldung. Dieses Verhalten ist allerdings korrekt, da es den Benutzer auf ein falsch definiertes Feld oder auf ein Zeichen außerhalb eines zulässigen Bereiches aufmerksam macht.If one of the characters to be recognized is outside the defined field, the character can not be recognized correctly. This leads to an error message. However, this behavior is correct because it alerts the user to an incorrectly defined field or to a character outside of an acceptable range.

Die extrahierten Zeichen können dann in folgenden Bearbeitungsschritten weiterverarbeitet werden. So können zum Beispiel mehrere Zeichen zu einer oder mehreren Seriennummern zusammengefasst werden. Diese Nummern können gespeichert, mit einer Vorlage verglichen, oder anderweitig verwendet werden.The extracted characters can then be further processed in the following processing steps. For example, several characters can be combined into one or more serial numbers. These numbers can be stored, compared to a template, or otherwise used.

Die 3a, 3b, 3c, 3d zeigen Grauwertebilder eines farbigen Originalbildes 300. Aus Gründen der Darstellbarkeit ist das farbige Originalbild 300 nicht dargestellt. Das Originalbild 300 besteht aus einem linken Teilbild 302, einem rechten Teilbild 304, einer linken Zeichenkette 306 und einer rechten Zeichenkette 308. Der Hintergrund des linken Teilbildes 302 ist blauweiß-kariert. Die linke Zeichenkette 306 ist in roter Farbe gedruckt. Der Hintergrund des rechten Teilbildes 304 ist rot-weiß-kariert. Die rechte Zeichenkette 308 ist in blauer Farbe gedruckt. Die linke und rechte Zeichenkette 306, 308 weisen jeweils die Zahlen 12345 auf. Das Originalbild 300 weist somit einen inhomogenen Hintergrund und zwei Zeichenketten im Vordergrund auf.The 3a . 3b . 3c . 3d show grayscale images of a colored original image 300 , For reasons of representability, the original color image is 300 not shown. The original picture 300 consists of a left field 302 , a right-hand part of the picture 304 , a left-hand string 306 and a right-hand string 308 , The background of the left part of the picture 302 is blue and white checkered. The left string 306 is printed in red. The background of the right part of the picture 304 is red-white-checkered. The right string 308 is printed in blue color. The left and right strings 306 . 308 each have the numbers 12345. The original picture 300 thus has an inhomogeneous background and two strings in the foreground.

Die 3a, 3b, 3c, 3d zeigen unterschiedliche Abbildungen des Originalbildes 300, um das Verständnis zu erleichtern, werden in den 3a, 3b, 3c, 3d die in Verbindung mit dem Originalbild 300 verwendeten Bezugszeichen verwendet. Die Bezugszeichen der jeweiligen Fig. unterscheiden sich dabei in den nachgestellten Buchstaben a, b, c, d voneinander.The 3a . 3b . 3c . 3d show different pictures of the original picture 300 In order to facilitate understanding, be in the 3a . 3b . 3c . 3d in conjunction with the original image 300 used reference numerals. The reference numerals of the respective figures differ in the following letters a, b, c, d from each other.

Die 3a zeigt ein Grauwertebild 300a des Originalbildes 300. Dabei kann in dem Grauwertebild 300a die linke Zeichenkette 306a kaum von dem linken Teilbild 302a unterschieden werden. Ebenso kann die rechte Zeichenkette 308a kaum vom rechten Teilbild 304a unterschieden werden. Eine Bildverarbeitung oder eine unmittelbare automatische Texterkennung ist hier schwierig. Das Grauwertebild 300a verdeutlicht somit das dem vorliegenden Verfahren zugrunde liegende Problem.The 3a shows a gray value image 300a of the original picture 300 , It can in the gray scale image 300a the left string 306a hardly from the left part of the picture 302a be differentiated. Likewise, the right string 308a hardly from the right part of the picture 304a be differentiated. Image processing or direct automatic text recognition is difficult here. The gray scale image 300a thus clarifies the problem underlying the present method.

Die 3b zeigt ein Grauwertebild 300b des Originalbildes 300. Dabei wurde während der Aufnahmen des Grauwertebildes 300b ein externes Rotfilter verwendet. Durch das externe Rotfilter werden die roten Bereiche des Originalbildes 300 in dem Grauwertebild 300b in weiß wiedergegeben. Dadurch wird zwar die Erkennbarkeit der rechten Zeichenkette 308b verbessert, allerdings verschlechtert sich die Erkennbarkeit der linken Zeichenkette 306b.The 3b shows a gray value image 300b of the original picture 300 , It was during the recording of the gray scale image 300b used an external red filter. The external red filter turns the red areas of the original image 300 in the gray scale image 300b reproduced in white. This will indeed the recognizability of the right string 308b improves, but the recognizability of the left string deteriorates 306b ,

Die 3c zeigt ein Grauwertebild 300c des Originalbildes 300. Dabei wurde während der Aufnahmen des Grauwertebildes 300c ein externes Blaufilter verwendet. Durch das externe Blaufilter werden die blauen Bereiche des Originalbildes 300 in dem Grauwertebild 300c in weiß wiedergegeben. Dadurch wird zwar die Erkennbarkeit der linken Zeichenkette 306c verbessert, allerdings verschlechtert sich die Erkennbarkeit der rechten Zeichenkette 308c.The 3c shows a gray value image 300c of the original picture 300 , It was during the recording of the gray scale image 300c used an external blue filter. The external blue filter turns the blue areas of the original image 300 in the gray scale image 300c reproduced in white. This will cause the recognizability of the left string 306c improves, but the recognizability of the right string deteriorates 308c ,

Somit stellen die 3b und 3c die Probleme dar, die sich bei der Anwendung der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren auf ein Bild mit inhomogenem Hintergrund ergeben.Thus, the 3b and 3c the problems that arise in the application of the prior art methods to an image with inhomogeneous background.

Durch das Verwenden eines einheitlichen externen Farbfilters kann immer nur ein Teil des Hintergrundes homogenisiert werden.By using a uniform external color filter, only part of the background can be homogenized at a time.

Die 3d zeigt ein Grauwertebild 300d, das durch das vorliegende Verfahren erhalten wurde. In dem Grauwertebild 300d kann sowohl die linke Zeichenkette 306d als auch die rechte Zeichenkette 308d erfasst werden. Das Grauwertebild 300d umfasst neben der linken und rechten Zeichenkette 306d, 308d und dem linken und rechten Teilbild 302d, 304d ein linkes Feld 310d und ein rechtes Feld 312d. Das linke und das rechte Feld 310d, 312d definieren dabei je ein Feld, in dem der Kontrast des Grauwertebildes zu erhöhen ist. Dazu ist dem linken Feld 310d und dem rechten Feld 312d je ein Software-Farbfilter zugeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Wirkung des Software-Farbfilters für das linke Feld 310d der Wirkung des externen Blaufilters. Die Wirkung des Software-Farbfilters für das rechte Feld 312d entspricht der Wirkung des externen Rotfilters.The 3d shows a gray value image 300d obtained by the present method. In the gray scale image 300d can both the left string 306d as well as the right string 308d be recorded. The gray scale image 300d includes next to the left and right strings 306d . 308d and the left and right part images 302d . 304d a left field 310d and a right field 312d , The left and the right field 310d . 312d each define a field in which the contrast of the gray scale image is to be increased. This is the left field 310d and the right box 312d each associated with a software color filter. In this embodiment, the effect of the software color filter corresponds to the left field 310d the effect of the external blue filter. The effect of the software color filter for the right field 312d corresponds to the effect of the external red filter.

Auch wenn das den 3a, 3b, 3c, und 3d zugrundeliegende Originalbild 300 einen rot- und blau-weißen Hintergrund und zwei Zeichenketten aufweist, ist ersichtlich, dass das vorliegende Verfahren nicht auf die Anwendung auf ein derartiges Bild beschränkt ist. Vielmehr wurde das den 3a, 3b, 3c, und 3d zugrundeliegende Originalbild 300 gewählt, um das Verständnis zu erleichtern. Es ist ersichtlich, dass ein beliebiger Hintergrund verwendet werden kann, dass der Vordergrund aus beliebigen Elementen bestehen kann, und dass die Felder eine beliebige Form aufweisen können.Even if that is the 3a . 3b . 3c , and 3d underlying original image 300 has red and blue-white background and two strings, it will be understood that the present method is not limited to application to such an image. Rather, that was the 3a . 3b . 3c , and 3d underlying original image 300 chosen to facilitate understanding. It will be appreciated that any background may be used, that the foreground may consist of any elements, and that the fields may have any shape.

Die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele ermöglichen es, den Kontrast in einen Grauwertebild derart zu verändern, so dass eine digitale Bilderverarbeitung und insbesondere eine Texterkennung ermöglicht wird. Dabei können auch Bilder verarbeitet werden, die Merkmale aufweisen, die eine digitale Bildverarbeitung erschweren sollen. Auch wenn für die Implementierung der beschriebenen Verfahren eine Farbkamera benötigt wird, vereinfachen die beschriebenen Verfahren die digitale Bildverarbeitung, da auf komplexe Algorithmen im Wesentlichen verzichtet werden kann.The exemplary embodiments explained above make it possible to change the contrast to a grayscale image in such a way that digital image processing and, in particular, text recognition are made possible. It can also be processed images that have features that make it difficult to digital image processing. Even if a color camera is required for the implementation of the described methods, the described methods simplify the digital image processing since complex algorithms can essentially be dispensed with.

Die vorstehend erläuterten Details der Verfahren und der Vorrichtung sind zwar im Zusammenhang dargestellt; es sei jedoch darauf hingewiesen, dass sie, zumindest soweit einzelne auf sie gerichtete Patentansprüche aufgestellt sind, auch unabhängig von einander sind und auch frei miteinander kombinierbar sind.Although the above-explained details of the method and the device are shown in conjunction; It should be noted, however, that they are, at least as far as individual claims directed to them, are also independent of each other and are also freely combinable.

Claims

Method for increasing the contrast between an image background and an image foreground of a digital gray-scale image, the method comprising the following steps: recording a digital color image ( 102 . 202 ), wherein the digital color image has a plurality of pixels, and wherein the digital color image has a data format in which each pixel is assigned a numerical value composed of primary color numerical values; Defining at least one field in the digital color image ( 104 . 204 ) in which the contrast is to be increased; Defining at least one software color filter ( 106 . 206 ), which assigns a respective weighting to the basic color numerical values; and - converting the at least one field into at least one digital gray scale image ( 108 . 208 ), wherein the conversion is done separately for each pixel, and wherein the basic color numerical values of each pixel contribute to the gray value of the converted pixel according to their weighting defined in the software color filter.

The method of claim 1, wherein the background image is inhomogeneous, the image foreground includes one or more characters, and the method additionally comprises the step of: Applying a text recognition to the image foreground to extract characters from the image foreground (S210).

A method according to claim 2, wherein the characters comprise at least one letter and / or a number, which are preferably arranged as a plurality of characters in a character string.

The method of claim 3, wherein for each string, a field and a software color filter is defined and / or for each character of a string a separate field and a separate software color filter is defined.

Method according to one of claims 1 to 4, wherein the at least one software color filter attenuates the dominant colors of the image background in the at least one field or at least almost completely suppressed.

Method according to one of claims 1 to 5, wherein when the digital color image is converted into the at least one digital gray scale image, a gray value Y = a * R + b * G + c * B is determined for each pixel Y is a gray value to be determined; R is a first fundamental color value; G is a second primary color number; B is a third fundamental color number; A is a weight for the first base color numerical value; - b is a weight for the second primary color number; C is a weight for the third primary color numerical value;

The method of claim 6, wherein the weights a, b, c used in converting the digital color image into the at least one digital gray scale image have a floating point value between -1 and +1 selected such that the at least one digital gray scale image has at least two different gray scale ranges wherein a first gray scale range corresponds to the image foreground and an at least second gray scale range corresponds to the image background.

The method of claim 7, wherein the first gray level range has a first number of different gray levels, and the second gray level range has a second number of different gray levels, and wherein the first and second numbers are smaller than a number of different gray levels that fall between the first and second gray level ranges ,

Method according to one of claims 6 to 8, wherein lying outside a predefined range of values gray values are limited to a gray value within the predefined range of values.

Method according to claim 7 or 8, wherein all the gray values of the second gray scale range are assigned a uniform gray value.

Method according to one of claims 6 to 10, wherein a user determines the basic color numerical value at least for the image foreground and determines a data processing device based on the numerical value determined by the user, the weights a, b, c.

The method of claim 3, wherein the method is used to control character strings on printed sheets, and wherein the position of the strings on the printed sheets is substantially equal.

The method of claim 12, wherein the printed sheets are made of paper or a plastic and the printed sheets are used for the production of security documents, banknotes or similar documents.

The method of claim 13, wherein the image background comprises at least one security feature of the security document, banknote or similar document.

The method of claim 14, wherein the at least one security feature is configured such that digital image processing is at least made more difficult.

A method according to any one of claims 12 to 15, wherein the method defined in claim 2 is performed for a first printed sheet of a plurality of printed sheets, and wherein for each of the other printed sheets of the plurality of printed sheets, the following steps are performed respectively: - taking a digital color image; - defining at least one field in the digital color image, wherein the arrangement within the captured digital color image and the geometry of the field substantially coincide with the field defined for the first printed sheet; Converting the at least one field into at least one digital gray-scale image, wherein the conversion takes place separately for each pixel and wherein the primary color numerical values of each pixel contribute to the gray value of the converted pixel according to their weighting defined in the software color filter; Limiting a gray value lying outside of a predefined value range to a maximum or minimum gray value; Applying character recognition to the image foreground to extract characters from the image foreground; - Compare the extracted characters with predefined characters.

Apparatus for increasing the contrast between an image background and an image foreground in a digital gray scale image according to a method as defined in the preceding claims, comprising - a camera for capturing a digital color image having a plurality of pixels, each pixel having a numerical value composed of primary color numerical values assigned; and - a control unit that is set up and programmed to - define at least one field in the digital color image, - determine a weighting of the primary color numerical values To convert the at least one field into at least one digital gray-scale image, wherein the control unit is adapted to convert the primary color numerical values of each pixel into a gray value according to their weighting.