DE102015013905A1 - Automatische Vorrichtung zur Erfassung und Rekonstruktion eines Musters, einer Graphik, in Form eines Kratzers oder von Rückständen sowie entsprechendes Verfahren - Google Patents

Automatische Vorrichtung zur Erfassung und Rekonstruktion eines Musters, einer Graphik, in Form eines Kratzers oder von Rückständen sowie entsprechendes Verfahren Download PDF

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Pierre Raymond
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung aus Mitteln (10) zur Bilderfassung, Mitteln (30) zur Steuerung und Verarbeitung von Signalen aus den Mitteln zur Bilderfassung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) zur Bilderfassung eine mobile Platte (11), einen Schrittmotor (12) zum Antrieb dieser Platte und Mittel (13) zur Bildaufnahme aufweisen und dass die Mittel (30) zur Bildsteuerung und -verarbeitung folgende Mittel umfassen: – Mittel (31) zur Steuerung des Antriebs des Motors, – Mittel (32) zum Auslösen der Bildaufnahme, – Mittel (33) zur Synchronisierung der Mittel zur Bildsteuerung und der Mittel zum Auslösen der Bildaufnahme.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf den Bereich der Verfahren bzw. Vorrichtungen zum Lesen oder Erkennen von gedruckten oder geschriebenen Zeichen bzw. für die Erkennung von Formen, wie z. B. Fingerabdrücken.
  • Die Fingerabdrücke sind durch eine Reihe von rippenförmigen Motiven, insbesondere an der Fingeroberfläche, gekennzeichnet und sind für jede Person einzigartig. Zudem werden seit mehr als einem Jahrhundert Systeme zur Fingerabdruckerkennung, insbesondere im Rahmen einer Authentifizierung oder zur Identifizierung beispielsweise im Rahmen von Kriminalfällen, entwickelt.
  • Um Fingerabdrücke von einem Finger zu entnehmen, wird bekanntlich ein Scanner verwendet, wobei der Finger gegen den Scanner gedrückt und eine abrollende Bewegung gemacht wird. Dieses System besitzt jedoch den Nachteil, den Fingerabdruck zu verformen.
  • Als Lösung für dieses Problem wird in der Patentanmeldung US2010/0172548 eine Vorrichtung zur Fingerabdruckentnahme beschrieben, bestehend aus einer Unterlage, auf welcher der Finger blockiert wird, und einer Kamera, die sich z. B. um 180–200° um den Finger dreht und aufeinanderfolgende Bilder, beispielsweise jeweils 5° des Fingerumfangs, aufnimmt. Zudem sind Bildverarbeitungsmittel vorgesehen, mit denen diese Bilder mittels Filtermitteln bearbeitet und mit anderen bekannten und in einer Datenbank gespeicherten Bildern verglichen werden. Das Gesamtbild wird durch Nebeneinanderstellung der Einzelbilder zusammengestellt. Ein derartiger Fingerabdruck kann jedoch nicht als Beweismittel vor Gericht verwendet werden, da es sich um ein gefiltertes Bild handelt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Fingerabdruckentnahme vorzuschlagen, bei welcher eine Verformung des Fingers vermieden wird, so dass der Fingerabdruck als Beweismittel vor Gericht verwendet werden kann, ohne dass eine Bildfilterung oder -verarbeitung wie bei Patentanmeldung US2010/0172548 zum Einsatz kommt.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Fingerabdrücke entnehmen zu können, die eine Person auf einem konvexen und/oder konkaven kreisförmigen Gegenstand (Patronenhülsen, Getränkedosen...) hinterlässt, der beispielsweise auf einem PC-Bildschirm angezeigt wird, wobei dies innerhalb der Betriebszeit zwischen Bilderfassung und Ausdruck des Abschlussbildes erfolgen soll, die ca. 10 Minuten nicht überschreiten und zum Beispiel zwischen 1 und 5 Minuten liegen soll.
  • Diese Aufgabe wird durch eine automatische Vorrichtung zur Erfassung und Rekonstruktion eines Musters, einer Graphik, in Form eines Kratzers oder von Rückständen, wie z. B. ein Fingerabdruck, auf einem Gegenstand gelöst, wobei diese Vorrichtung aus Mitteln zur Bilderfassung für das Generieren von Bildern oder bildrepräsentativen Signalen und aus Mitteln zur Steuerung und Verarbeitung von Signalen bzw. Bildern aus den Mitteln zur Bilderfassung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel zur Bilderfassung eine mobile Platte, einen Schrittmotor mit Anbindung an diese Platte über Antriebsmittel der Platte und Mittel zur Bildaufnahme für das Generieren der Bilder und/oder Signale mit einem Objektiv und einer Anordnung in der Nähe der Platte aufweisen und dass die Mittel zur Steuerung und Verarbeitung von Signalen bzw. Bildern folgende Mittel umfassen:
    • – Mittel zur Steuerung des Antriebs des Schrittmotors zur Verschiebung der Platte,
    • – Mittel zum Auslösen der Bildaufnahme durch die Mittel zur Bildaufnahme,
    • – Mittel zur Synchronisierung der Mittel zur Bildsteuerung und der Mittel zum Auslösen der Bildaufnahme.
  • Somit werden die Bewegung der Platte und anschließend das Auslösen der Bildaufnahme durch die Mittel zur Bildaufnahme nacheinander gesteuert.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform zur Erstellung eines Verbundbildes, dessen Inhalt z. B. nicht durch Filterung bearbeitet wird, umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung Mittel zur Auswahl lediglich eines Teils eines Bildes, Mittel zur Suche nach einem gemeinsamen Teil in Form einer Spalte oder Zeile zwischen den ausgewählten Bereichen von zwei aufeinanderfolgenden Bildern und Mittel zur Nebeneinanderstellung der ausgewählten Bereiche am gemeinsamen Teil.
  • Gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform bestehen
    • – die Mittel zur Suche nach einem gemeinsamen Teil in Form einer Spalte oder Zeile zwischen den ausgewählten Bereichen von zwei aufeinanderfolgenden Bildern,
    • – die Mittel zur Nebeneinanderstellung der ausgewählten Bereiche am gemeinsamen Teil und eventuell
    • – die Mittel zur Auswahl lediglich eines Teils eines Bildes
    aus einem neuronalen Netz, einem nicht linearen Klassifikator, beispielsweise kNN (k als nächster Nachbar), oder einem PC-programmierbaren Klassifikator, wobei das neuronale Netz bzw. der Klassifikator chipbasiert oder in Form von ASIC bzw. FPGA vorliegen kann.
  • Gemäß einer anderen zusätzlichen Ausführungsform umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung Mittel zur Generierung eines Verbundbildes bestehend aus n Teilbildern, die jeweils paarweise an deren gemeinsamen Teil nebeneinander angeordnet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform zur Anpassung der Größe des Bildes an die Größe des Musters, des Kratzers oder der Rückstände weisen die Mittel zur Bildaufnahme eine manuelle oder automatische Zoom-Funktion auf, die eventuell PC-gesteuert ist, wobei diese Mittel beispielsweise mindestens einen Fotoapparat oder mindestens einen Scanner oder mindestens eine Kamera umfassen.
  • Gemäß einer insbesondere für zylindrische Objekte ausgelegten Ausführungsform führt die mobile Platte eine Drehbewegung um eine Drehachse Y aus, wobei der Schrittmotor zum Antrieb der sich drehenden Platte dient und das Objektiv der Mittel zur Bildaufnahme in Richtung der Drehachse Y ausgerichtet oder ausrichtbar ist, wobei der Verschiebungsschritt des Schrittmotors beispielsweise zwischen 0,01 und 15 Grad liegen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform zur einmaligen Einstellung, beispielsweise im Werk, der relativen Positionierung der erfindungsgemäßen Mittel, werden der Motor, die mobile Platte und die Mittel zur Bildaufnahme unmittelbar oder mittelbar auf derselben Unterlage positioniert und besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise lediglich ein einziges Mittel zur Bildaufnahme, wie z. B. einen einzigen Fotoapparat oder einen einzigen Scanner bzw. eine einzige Kamera.
  • Gemäß einer Ausführungsform zur Gewährleistung einer konstanten Helligkeit auf der gesamten Oberfläche des Musters, der Grafik, des Kratzers oder der Rückstände umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung Mittel zur Generierung einer Lichtwand mit manuell oder automatisch einstellbarer Lichtintensität an der Platte.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform besitzt eine erfindungsgemäße Erfindung Mittel zur Suche nach genauen Einzelheiten und/oder Mittel zur Suche nach entsprechenden Fingerabdrücken in einer Datenbank.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls ein automatisches Verfahren zur Erfassung und Rekonstruktion eines Musters, einer Graphik, in Form eines Kratzers oder von Rückständen, wie z. B. ein Fingerabdruck, auf einem Gegenstand, wobei dieses Verfahren durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung umgesetzt werden kann und wie folgt abläuft:
    • – Steuerung des ersten Auslösens einer Bildaufnahme zur Generierung eines ersten Bildes,
    • – Übertragung des ersten Bildes mit Hilfe der Mittel zur Bildsteuerung und -verarbeitung,
    • – Sicherung des ersten Bildes in einem ersten Speicher, der mit den Mitteln zur Bildsteuerung und -verarbeitung in Verbindung steht,
    • – Antrieb des Motors zur Drehung der Platte um einen Winkel β von weniger als 20°,
    • – Steuerung des zweiten Auslösens einer Bildaufnahme zur Generierung eines zweiten Bildes,
    • – Übertragung des zweiten Bildes mit Hilfe der Mittel zur Bildsteuerung und -verarbeitung,
    • – Sicherung des zweiten Bildes in einem zweiten Speicher, der mit den Mitteln zur Bildsteuerung und -verarbeitung in Verbindung steht, wobei dieser zweite Schritt n-mal wiederholt wird, wobei n vorzugsweise kleiner oder gleich 360°/β ist und wobei jedes der n gespeicherten Bilder in den jeweiligen n Speichergeräten wie folgt verarbeitet wird:
    • – Suche des Mittelpunktes in jedem Bild,
    • – Auswahl und Isolierung eines symmetrischen Mittelstreifens gegenüber dem Bildmittelpunkt in jedem Bild,
    • – Suche nach der Beziehung zwischen den Mittelstreifen der Bilder i und i + 1 von i = 1 bis n – 1 durch Auswahl einer Spalte des Mittelstreifens in einem Bild und Suche im anderen Bild,
    • – Nebeneinanderstellung der Mittelstreifen i und i + 1 an deren gemeinsamen Spalte von i = 1 bis n – 1 zur Generierung eines kompletten Vollbildes,
    • – Sicherung des erhaltenen Verbundbildes in einem Speicher, und vorzugsweise:
    • – Anzeige dieses Verbundbildes mit Hilfe der Mittel zur Anzeige, wie z. B. eines Bildschirms, um den entnommenen Fingerabdruck in Form eines zweidimensionalen Ablaufbildes wiederherzustellen.
  • Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus folgender Beschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung sowie den beigefügten Abbildungen hervor, wobei:
  • in 1 die allgemeinen Mittel der Erfindung vorgestellt werden;
  • in 2a bis 2f die Umsetzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt wird;
  • in 3 die Übereinstimmung zwischen einem Bild und den entsprechenden Positionen auf einem zylindrischen Objekt aufgezeigt wird.
  • in 4 ein Vergleich zwischen einem gescannten Fingerabdruck und einem mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mittel wiederhergestellten Fingerabdruck gezeigt wird.
  • In 1 werden die allgemeinen Mittel der Erfindung vorgestellt. Dazu gehören hauptsächlich Mittel zur Bilderfassung 10 und Mittel 30 zur Steuerung und Verarbeitung von Bildern aus den Mitteln zur Bilderfassung. Die Mittel zur Bilderfassung 10 umfassen eine mobile Platte 11, die sich um eine Y-Achse dreht, einen Motor 12, Mittel zur Bildaufnahme 13 in der Nähe der Platte 11 und deren Objektiv im Betrieb in Richtung der Drehachse Y der Platte ausgerichtet ist, wo sich ein zylindrisches Objekt 14 befindet, wie z. B. eine Hülse, auf deren Außenwand ein Fingerabdruck 15 abgesetzt wird. Bei dem Motor 12 handelt es sich um einen Schrittmotor. Zudem befinden sich an der Drehplatte Mittel 17 zur Zentrierung des zylindrischen Objektes zur Drehachse Y der Platte, die mit Mitteln 18 zur Ausrichtung des Objektivs der Mittel zur Bildaufnahme in Richtung der Drehachse Y der Platte in Verbindung stehen.
  • Die Mittel zur Bildaufnahme sind z. B. über ein USB-Kabel 16 mit den Verarbeitungsmitteln verbunden.
  • Die Mittel 30 zur Steuerung und Verarbeitung von Bildern aus den Mitteln zur Bilderfassung umfassen einerseits Mittel zur sequentiellen Steuerung über einen Zyklus der Mittel zur Bilderfassung und Mittel zum Antrieb des Motors 12 sowie andererseits Mittel zur Verarbeitung von Bildern aus den Mitteln zur Bilderfassung während desselben Zyklus.
  • Die Mittel zur Bildaufnahme 13 können beispielsweise aus einem digitalen Fotoapparat mit Zoom-Mechanismus bestehen, mit welcher die Bildgröße an den zu entnehmenden Fingerabdruck angepasst werden kann. Vorzugsweise ist eine Vorrichtung 19 zur gezielten Emission eines schmalen Laserlichtbandes auf oder unter dem Fotoapparat angeordnet sowie in Richtung der Achse des Objektivs und somit der Drehachse Y der Drehplatte ausgerichtet. Diese Vorrichtung kann dem Bediener somit dabei behilflich sein, den Fingerabdruck in Bezug zur Achse des Objektivs anzuordnen, um die Anzahl der durchzuführenden Aufnahmen für die Entnahme des Fingerabdrucks sowie die Erfassungszeit des Fingerabdrucks so gering wie möglich zu halten.
  • Die Mittel 17 zur Zentrierung des zylindrischen Objektes können beispielsweise aus einem Spannfutter mit 3 bzw. 4 Backen bestehen.
  • Die Mittel zur Bilderfassung 10, die Drehplatte 11 und der entsprechende Motor 13 können kraftschlüssig miteinander verbunden sein und auf derselben Unterlage angeordnet werden, so dass nach der Werkseinstellung die Ausrichtung der Mittel zur Bilderfassung 10 in Richtung der Drehachse Y der Platte feststeht und vor dem Einsatz nicht erneut nachgestellt werden muss.
  • Die Mittel 30 zur Steuerung und Verarbeitung der Bilder aus den Mitteln zur Bilderfassung 10 können beispielsweise aus einem Mikrocomputer, vorzugsweise einem Laptop, bestehen, mit welchem die Erfindung einfach transportiert werden kann.
  • Wie in 3 dargestellt, dient der Fotoapparat dazu, Bilder mit vollständiger oder teilweiser Darstellung einer Seite der Hülse 14 aufzunehmen. Je weiter man von der X-Achse über die Achse des Objektivs und die Drehachse Y entfernt ist, desto größer ist die Verzerrung des reellen Bildes. Anders ausgedrückt, je weiter man von der X-Achse entfernt ist, desto größer ist die Verformung der durch den Bildsensor erfassten Szene. Die Seitenbänder 27 sind die Bereiche mit der größten Verformung. Somit werden in dieser Abbildung mehrere identische Bögen 22, 23, 24, 25, 26 und 27 dargestellt, die symmetrisch zur X-Achse verteilt sind. Sie besitzen alle dieselbe Länge „L” mit L = R·β, wobei R für den Radius der Hülse 14 und β für den Winkel des Ausschnitts, ausgedrückt in Radiant, steht.
  • Festzustellen ist, dass die entsprechenden, vom Fotoapparat aufgenommenen Längen nicht identisch sind, sie werden immer kleiner, je mehr man sich von der X-Achse entfernt. Um zu vermeiden, diese Erscheinung durch Verarbeitungsmittel auszugleichen, und um ein zuverlässiges und auswertbares Ergebnis zu erzielen, besteht die ausgewählte Ausgangslösung darin, für jedes Bild der Hülse lediglich den Mittelstreifen 22 auf beiden Seiten der X-Achse zu behalten, da in diesem Bereich die geringsten Verzerrungen auftreten und diese Zone als ebene Fläche betrachtet wird. In diesem Bereich 22 sind die Verzerrungen absolut vernachlässigbar. Zu diesem Zeitpunkt und nach vollständiger Drehung der Hülse um ihre Symmetrieachse steht eine Reihe von Bereichen mit allen erforderlichen Informationen ohne Verformungen zur Verfügung.
  • Das am besten geeignete Verfahren ist die Bildanpassung. Mit einem geeigneten Rotationswinkel und einer geeigneten Bandbreite enthalten alle linken Ränder des Bandbereichs dieselben Informationen wie die rechten Ränder des vorhergegangenen Bandbereichs. Die Software vergleicht zwei aufeinanderfolgende Bandbereiche, überlagert die Randbereiche und erstellt ein neu angepasstes Bild. Das Abschlussbild entspricht dem zweidimensionalen Ablaufbild der Hülse.
  • Folglich ist eines der Ziele der Verarbeitungsmittel, lediglich einen Mittelstreifen zu behalten.
  • Vorzugsweise werden mit Hülsen mit Abmessungen zwischen 4 und 20 mm sehr gute Ergebnisse erzielt, wobei die Breite des ausgewählten Mittelstreifens jedes Bildes einen Wert zwischen 0,198 und 0,558 multipliziert mit dem Radius der Hülse 14 aufweist.
  • Die Funktionsweise der Vorrichtung gemäß 1 kann wie folgt erläutert werden:
    Der Bediener zentriert die Hülse auf der Drehplatte 11 mit Hilfe der Zentriermittel 17.
  • Anschließend startet der Bediener den Betrieb der Mittel 30 zur Bildsteuerung und -verarbeitung, beispielsweise mit Hilfe einer Software und einer speziellen elektronischen Karte, wobei dieser Ablauf eines Bildaufnahmezyklus wie folgt aufgebaut ist:
    Eine erste Phase umfasst:
    • – Steuerung des ersten Auslösens einer Bildaufnahme zur Generierung eines ersten Bildes;
    • – Übertragung des ersten Bildes mit Hilfe der Mittel zur Bildsteuerung und -verarbeitung;
    • – Sicherung des ersten Bildes in einem ersten Speicher, der mit den Mitteln zur Bildsteuerung und -verarbeitung in Verbindung steht; und eine zweite Phase umfasst:
    • – Antrieb des Motors zur Drehung der Platte um einen Winkel β von 9°: Bekannt ist, dass bei jedem Schritt der verwendete Motor die Platte um einen Winkel von 0,9° dreht, so dass über die Mittel zur Bildsteuerung 10 Drehschritte des Motors zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern ausgelöst werden;
    • – Steuerung des zweiten Auslösens einer Bildaufnahme zur Generierung eines zweiten Bildes;
    • – Übertragung des zweiten Bildes mit Hilfe der Mittel zur Bildsteuerung und -verarbeitung;
    • – Sicherung des zweiten Bildes in einem zweiten Speicher, der mit den Mitteln zur Bildsteuerung und -verarbeitung in Verbindung steht; wobei dieser zweite Schritt n-mal mit n = 360°/β wiederholt wird, was einer Summe von insgesamt n = 40 Bildern entspricht und wobei jedes der n gespeicherten Bilder in den jeweiligen n Speichern wie folgt verarbeitet wird:
    • – Suche des Mittelpunktes in jedem Bild gemäß 2a;
    • – Auswahl und Isolierung eines symmetrischen Mittelstreifens gegenüber dem Bildmittelpunkt in jedem Bild gemäß 2b;
    • – Suche nach der Beziehung zwischen den Mittelstreifen der Bilder i und i + 1 gemäß 2c von i = 1 bis n – 1 durch Auswahl einer Spalte des Mittelstreifens in einem Bild und Suche im anderen Bild gemäß 2d;
    • – Nebeneinanderstellung der Mittelstreifen i und i + 1 an deren gemeinsamen Spalte gemäß 2e von i = 1 bis n – 1 zur Generierung eines kompletten Vollbildes gemäß 2f;
    • – Sicherung des erhaltenen Verbundbildes in einem Speicher, und vorzugsweise:
    • – Anzeige dieses Verbundbildes mit Hilfe der Mittel zur Anzeige, wie z. B. eines Bildschirms, um den entnommenen Fingerabdruck in Form eines zweidimensionalen Ablaufbildes wiederherzustellen.
  • Zur Begrenzung der Anzahl n an erforderlichen Bildern zur Entnahme des Fingerabdrucks umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren eine Phase zur Festlegung des Ausschnitts des zylindrischen Objektes, wovon aufeinanderfolgende Bilder aufgenommen werden, wobei dieser Ausschnitt unter 2·πRd liegt.
  • Dazu kann der Bediener die Vorrichtung 19 zur gezielten Emission eines schmalen Laserlichtbandes auslösen und anschließend die Platte manuell oder über den Motor drehen, so dass das Lichtband auf einer Seite des zu entnehmenden Fingerabdrucks positioniert wird, um den Ausgangspunkt des Bilderfassungszyklus festzulegen und den Winkel des zu bearbeitenden Ausschnitts über die Software der Mittel zur Bildsteuerung und -verarbeitung einzugeben, damit der Abschlusspunkt des Bilderfassungszyklus ermittelt werden kann, wobei der komplette Fingerabdruck zwischen diesen beiden Punkten liegt.
  • Bei einer Hülse mit 6.35 mm, 7.65 mm oder 9 mm Durchmesser erfolgt der Bildaufnahmezyklus meistens bei 2·πRd, da sich auf beiden Seiten ein Fingerabdruck befindet, der jeweils einen Raum von ca. πRd einnimmt. Bei einem zylindrischen Objekt mit 10 cm Durchmesser kann der Bilderfassungszyklus auf ca. π/4 Rd begrenzt werden.
  • Zur Quantifizierung der Qualität eines erfindungsgemäßen Verfahrens wurden Fingerabdrücke auf ein weißes Blatt Papier abgesetzt und analysiert. Der Fingerabdruck wurde mit Hilfe eines PC-Scanners gescannt, um über eine reelle 2D-Bildwiedergabe auf einem IT-Träger zu verfügen; anschließend wurde das Blatt Papier um einen Zylinder gerollt, auf der Drehplatte zentriert und das erfindungsgemäße Verfahren gestartet. Die aufgenommenen Bilder sind in 4 dargestellt. Festzustellen ist, dass das Verbundbild des Fingerabdrucks mit dem gescannten Bild absolut identisch ist.
  • Bei allen durchgeführten Tests wird eine durchschnittliche Fehlerquote von kleiner oder gleich 5% erzielt. Diese Fehler sind einerseits auf den Informationsverlust im gescannten Bild, da einige Pixel nicht angezeigt werden, und andererseits auf einen Informationsmangel auf der rechten Seite des Fingerabdrucks zurückzuführen: Der Informationsmangel in diesen Bereichen wirkt sich nachteilig auf die Korrelation zwischen aufeinanderfolgenden Bändern in diesem Bereich aus. In der Praxis werden jedoch über die Farbe und Textur der Hülse zusätzliche Informationen eingeholt, wodurch eine qualitativ bessere Korrelation erreicht werden kann.
  • Eine Variante der Erfindung besteht darin, die Unterlage nach Zeilen oder Zeilengruppen zu scannen, deren Breite angepasst wird, um lokale Verformungskorrekturen zu vermeiden. Dabei handelt es sich darum, die Länge der Zeile und/oder die Breite des Zeilenblocks anzupassen. Das Prinzip der Bildanpassung der Zeilenblöcke entspricht Patentanspruch N7. Je nach Form der Unterlage kann eine bidirektionale Bildanpassung (x, y) ohne Änderung des Erfindungsprinzips vorgenommen werden.
  • Im Falle einer mono- oder bidirektionalen Bildanpassung von elementaren Erfassungen nach Zeile und/oder Spalte, Zeilengruppe und/oder Spaltengruppe auf einer Unterlage, die keine zylindrische Drehsymmetrie aufweist (beliebige Fläche), kann jedes Verfahren zur Bildanpassung von Informationsabschnitten in Zeilen(gruppen) und/oder Spalten(gruppen) mit Hilfe von herkömmlichen mathematischen Korrelationsoperatoren, chipbasierten oder programmierten künstlichen Intelligenzmotoren, wie z. B. neuronalen Netzwerken oder nicht linearen Klassifikatoren, ohne Änderung des Erfindungsprinzips durchgeführt werden.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, nicht nur Fingerabdrücke auf Hülsen oder zylindrischen Objekten zu entnehmen, sondern auch alle anderen Informationen auf dieser Unterlage, wie z. B. Kratzer, physische Markierungen, Muster, Graphiken, zu erfassen. Für eine Quantifizierung dieser Informationen ist ein Stereo-Sicht-Mechanismus, beispielsweise mit zwei Kameras, erforderlich, um die Größe der Spuren, Rillen, Kratzer... zu ermitteln.
  • Die Erfindung kann ebenfalls allgemein wie folgt eingesetzt werden:
    • – Zweidimensionale Aufnahme einer zylindrischen Unterlage, die jedoch auf keinen Fall Verzerrungen zum Zeitpunkt der Bilderfassung aufweisen darf. Dies kann somit dazu dienen, das Ablaufbild der zylindrischen Kernbohrungen bei Bohrarbeiten zu archivieren.
    • – Zweidimensionale Aufnahme eines konkaven oder konvexen Objektes mit einer oder zwei Kameras gemäß dem Bilderfassungsprinzip mit oder ohne strukturiertes Licht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2010/0172548 [0004, 0005]

Claims (13)

  1. Eine automatische Vorrichtung zur Erfassung und Rekonstruktion eines Musters, einer Graphik, in Form eines Kratzers oder von Rückständen, wie z. B. ein Fingerabdruck, auf einem Gegenstand, wobei diese Vorrichtung aus Mitteln (10) zur Bilderfassung für das Generieren von Bildern oder bildrepräsentativen Signalen und aus Mitteln (30) zur Steuerung und Verarbeitung von Signalen bzw. Bildern aus den Mitteln zur Bilderfassung (10) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bilderfassung eine mobile Platte (11), einen Schrittmotor (12) mit Anbindung an diese Platte über Antriebsmittel der Platte und Mittel zur Bildaufnahme (13) für das Generieren der Bilder und/oder Signale mit einem Objektiv (20) und einer Anordnung in der Nähe der Platte (11) aufweisen und dass die Mittel (30) zur Steuerung und Verarbeitung von Signalen bzw. Bildern folgende Mittel umfassen: – Mittel (31) zur Steuerung des Antriebs des Schrittmotors zur Verschiebung der Platte, – Mittel (32) zum Auslösen der Bildaufnahme durch die Mittel zur Bildaufnahme 13, – Mittel (33) zur Synchronisierung der Mittel zur Bildsteuerung und der Mittel zum Auslösen der Bildaufnahme. (Zur aufeinanderfolgenden Steuerung der Plattenbewegung und des Auslösemechanismus der Bildaufnahme durch die Mittel zur Bildaufnahme 13.)
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung Mittel zur Auswahl lediglich eines Teils eines Bildes, Mittel zur Suche nach einem gemeinsamen Teil in Form einer Spalte oder Zeile zwischen den ausgewählten Bereichen von zwei aufeinanderfolgenden Bildern und Mittel zur Nebeneinanderstellung der ausgewählten Bereiche am gemeinsamen Teil umfasst.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Suche nach einem gemeinsamen Teil in Form einer Spalte oder Zeile zwischen den ausgewählten Bereichen von zwei aufeinanderfolgenden Bildern und die Mittel zur Nebeneinanderstellung der ausgewählten Bereiche am gemeinsamen Teil und eventuell die Mittel zur Auswahl lediglich eines Teils eines Bildes aus einem neuronalen Netz, einem nicht linearen Klassifikator, beispielsweise kNN (k als nächster Nachbar), oder einem PC-programmierbaren Klassifikator bestehen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das neuronale Netz oder der Klassifikator chipbasiert oder eine ASIC-Schaltung bzw. ein FPGA ist.
  5. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung Mittel zur Generierung eines Verbundbildes umfasst, das aus n Teilbildern besteht, die jeweils paarweise an deren gemeinsamen Teil nebeneinander angeordnet werden.
  6. Vorrichtung gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bildaufnahme (13) eine manuelle oder automatische Zoom-Funktion aufweisen, die eventuell PC-gesteuert ist.
  7. Vorrichtung gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bildaufnahme (13) mindestens einen Fotoapparat oder mindestens einen Scanner oder mindestens eine Kamera umfassen.
  8. Vorrichtung gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 zur Erfassung und Rekonstruktion eines Musters, einer Graphik, in Form eines Kratzers oder von Rückständen, wie z. B. ein Fingerabdruck, auf einem zylindrischen Objekt, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Platte eine Drehbewegung um eine Drehachse Y ausführt, wobei der Schrittmotor zum Antrieb der sich drehenden Platte dient und das Objektiv (20) der Mittel zur Bildaufnahme (13) in Richtung der Drehachse Y ausgerichtet oder ausrichtbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor, die mobile Platte und die Mittel zur Bildaufnahme unmittelbar oder mittelbar auf derselben Unterlage positioniert werden.
  10. Vorrichtung gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung lediglich ein einziges Mittel zur Bildaufnahme, wie z. B. einen einzigen Fotoapparat oder einen einzigen Scanner oder eine einzige Kamera, besitzt.
  11. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung Mittel zur Generierung einer Lichtwand mit manuell oder automatisch einstellbarer Lichtintensität an der Platte aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung Mittel zur Suche nach genauen Einzelheiten und/oder Mittel zur Suche nach entsprechenden Fingerabdrücken in einer Datenbank umfasst.
  13. Automatisches Verfahren zur Erfassung und Rekonstruktion eines Musters, einer Graphik, in Form eines Kratzers oder von Rückständen, wie z. B. ein Fingerabdruck, auf einem Gegenstand, wobei dieses Verfahren wie folgt abläuft: – Steuerung des ersten Auslösens einer Bildaufnahme zur Generierung eines ersten Bildes, – Übertragung des ersten Bildes mit Hilfe der Mittel zur Bildsteuerung und -verarbeitung, – Sicherung des ersten Bildes in einem ersten Speicher, der mit den Mitteln zur Bildsteuerung und -verarbeitung in Verbindung steht, – Antrieb des Motors zur Drehung der Platte um einen Winkel β von weniger als 20°, – Steuerung des zweiten Auslösens einer Bildaufnahme zur Generierung eines zweiten Bildes, – Übertragung des zweiten Bildes mit Hilfe der Mittel zur Bildsteuerung und -verarbeitung, – Sicherung des zweiten Bildes in einem zweiten Speicher, der mit den Mitteln zur Bildsteuerung und -verarbeitung in Verbindung steht, wobei dieser zweite Schritt n-mal wiederholt wird, wobei n vorzugsweise kleiner oder gleich 360°/β ist und wobei jedes der n gespeicherten Bilder in den jeweiligen n Speichergeräten wie folgt verarbeitet wird: – Suche des Mittelpunktes in jedem Bild, – Auswahl und Isolierung eines symmetrischen Mittelstreifens bezogen auf den Bildmittelpunkt in jedem Bild, – Suche nach der Beziehung zwischen den Mittelstreifen der Bilder i und i + 1 von i = 1 bis n – 1 durch Auswahl einer Spalte des Mittelstreifens in einem Bild und Suche im anderen Bild, – Nebeneinanderstellung der Mittelstreifen i und i + 1 an deren gemeinsamen Spalte von i = 1 bis n – 1 zur Generierung eines kompletten Vollbildes, – Sicherung des erhaltenen Verbundbildes in einem Speicher, und vorzugsweise: – Anzeige dieses Verbundbildes mit Hilfe der Mittel zur Anzeige, wie z. B. eines Bildschirms, um den entnommenen Fingerabdruck in Form eines zweidimensionalen Ablaufbildes wiederherzustellen.
DE102015013905.3A 2014-10-27 2015-10-27 Automatische Vorrichtung zur Erfassung und Rekonstruktion eines Musters, einer Graphik, in Form eines Kratzers oder von Rückständen sowie entsprechendes Verfahren Ceased DE102015013905A1 (de)

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FR1402425A FR3027702B1 (fr) 2014-10-27 2014-10-27 Dispositif automatise d'acquisition et de reconstruction d'un dessin, d'une gravure, de la forme d'une rayure ou d'un residu et procede associe
FR1402425 2014-10-27

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