DE1122753B

DE1122753B - Method and device for the identification of pictures and objects

Info

Publication number: DE1122753B
Application number: DEF17595A
Authority: DE
Inventors: Dr Heinrich Struebig; Dr Friedrich Michels
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1955-05-25
Filing date: 1955-05-25
Publication date: 1962-01-25
Also published as: GB826752A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Identifizierung von Bildern und Gegenständen Es ist aus zahlreichen technischen Vorschlägen bekannt, bei Fertigungskontrollen die Abweichung des Produktes hinsichtlich der Farbe, Länge oder einer anderen eindimensionalen Größe mit Hilfe einer Photozelle zu prüfen und das erhaltene Signal zur Steuerung eines Mechanismus zu benutzen, der das abweichende Produkt aussondert.Method and device for the identification of images and objects It is known from numerous technical proposals for production controls the deviation of the product in terms of color, length or any other one-dimensional To check size with the help of a photocell and the received signal to the control to use a mechanism that rejects the aberrant product.

Es wurde auch vorgeschlagen, Fernsehgeräte in der industriellen Fertigung zur Beobachtung von Meßgeräten u. dgl. zu verwenden und die bei Eintreten bestimmter Gegebenheiten im Bild erhaltenen Bildsignale zur Auslösung eines Achtungssignals auszunutzen. Ferner ist es auch bekannt, Maschinen durch Ableitung von Bildern oder Gegenständen auf die Weise zu steuern, daß während eines Prüfvorgangs wechselnde Teile des Bildes oder Merkmals aufeinanderfolgend zur Einwirkung auf ein strahlenempfindliches Mittel, etwa eine Photozelle, gebracht werden, wobei gleichzeitig durch eine im Takt dieses Wechsels bewegte Kontrolleinrichtung die Steuerwirkung des strahlenempfindlichen Mittels auf eine angeschlossene Anzeigevorrichtung überwacht wird. Beispielsweise kann ein Schaltungsvorgang mit dieser Einrichtung ausgelöst werden, wenn eine bestimmte Schablone aus einer Auswahl von Schablonen mit einer vorliegenden Bildfigur, z. B. einer Zahl oder einem Buchstaben, übereinstimmt. Diese Anordnung versagt jedoch, wenn die vorgelegte Bildfigur nur eine gewisse Ähnlichkeit mit der zugehörigen Schablone aufweist oder aber verdreht ist. Es ist bereits eine Anordnung, mit einer Vakuumröhre bekannt, bei der ein Schablonenvergleich mit elektrischen Mitteln vorgenommen wird. Eine solche Anordnung, bei der lediglich ein Schablonenvergleich vorgenommen wird, ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.It has also been suggested that televisions be used in industrial manufacture to use for the observation of measuring devices and the like and when certain Image signals received in the image for triggering an attention signal to take advantage of. It is also known to derive images or machines Controlling objects in such a way that they change during a test process Parts of the image or feature consecutively to act on a radiation sensitive Means, such as a photocell, are brought, while at the same time by an im Clock of this change moving control device the control effect of the radiation-sensitive Is monitored by means of a connected display device. For example a switching process can be triggered with this device if a certain Template from a selection of templates with a present image figure, e.g. B. a number or a letter, matches. However, this arrangement fails if the figure presented has only a certain resemblance to the associated template has or is twisted. It is already an arrangement with a vacuum tube known, in which a template comparison is made with electrical means. Such an arrangement, in which only a template comparison is made, however, is not the subject of the present invention.

Etwas weiter geht eine andere bekannte Anordnung. Bei dieser handelt es sich um Maßnahmen zum Vergleichen von Gegenständen oder Darstellungen mit gegebenen Kennzeichen zur Feststellung von Ähnlichkeit. Hierzu sollen nacheinander Teile von Objekt und Muster miteinander verglichen werden, deren Ausdehnung gegen die Ausdehnungen des ganzen Objekts oder Musters gering sind, z. B. von der Größe eines oder einiger Bildpunkte. Praktisch werden hierzu die Vorlage und das Vergleichsobjekt mit je einem Fernsehaufnahmesystem abgetastet und die erhaltenen Bildsignale miteinander verglichen. Bei der übereinstimmung der Bildsignale in einem kleinen Bereich, z. B. einer Zeile, kann durch ein Summen- oder Differenzsignal eine Anzeige erhalten werden. Des weiteren wird in der die Anordnung erläuternden Patentschrift erwähnt, daß die Abtastfrequenzen etwas gegeneinander verschieden sein können, so daß fortlaufend von Abtastung zu Abtastung ein Bild nach dem anderen verglichen würde. Hierdurch kann eine Parallelverschiebung ausgeglichen werden. Es besteht jedoch der Nachteil, daß die während des Rücklaufs des abtastenden Strahles erhaltenen Bildsignale eine wesentliche Intensität besitzen, so daß das Anzeigegerät vorwiegend auf die Rücklaufsignale ansprechen wird. Die Anordnung sieht ferner vor, daß die Vergrößerung und die Beleuchtung nachgestellt werden.Another known arrangement goes a little further. These are measures for comparing objects or representations with given characteristics to determine similarity. For this purpose, parts of the object and pattern are to be compared one after the other, the extent of which is small compared to the extent of the entire object or pattern, e.g. B. the size of one or a few pixels. In practice, the original and the object to be compared are each scanned with a television recording system and the image signals obtained are compared with one another. When the image signals match in a small area, e.g. B. a line, a display can be obtained by a sum or difference signal. Furthermore, it is mentioned in the patent specification explaining the arrangement that the scanning frequencies can be somewhat different from one another, so that one image after the other would be compared continuously from scan to scan. In this way, a parallel shift can be compensated for. However, there is the disadvantage that the image signals obtained during the return of the scanning beam are of substantial intensity, so that the display device will primarily respond to the return signals. The arrangement also provides that the magnification and the lighting are readjusted.

Die beiden Anlagen setzen jedoch für ein einwandfreies Arbeiten einen hohen Grad an Identität der Bilder voraus. Falls diese Identität nur in beschränktem Maße vorhanden ist, muß eine menschliche Mitwirkung vorgesehen werden, etwa beim Geraderükken des Bildes oder Nachstellen der Optik, welche den Zweck der Anlage, nämlich das selbsttätige Arbeiten, wenigstens zum Teil illusorisch macht.However, the two systems use one for perfect work high degree of identity of the images. If this identity is only limited Dimensions is available, human participation must be provided, for example when Straighten the image or readjust the optics, which the purpose of the system, namely that makes automatic work, at least in part illusory.

Die Non der Erfindung gestellte Aufgabe besitzt einen von vornherein weitergezogenen Rahmen insofern, als es dort nicht nur um den Vergleich und die Identifizierung praktisch identischer Symbole oder Schablonen einfacher Gestalt geht, deren geometrische übereinstimmung schon von vornherein in einem hohen Maße festgelegt ist, wie dies bei dem Schablonenvergleich der Fall ist. Bei einem geringeren Maß an Korrelation der beiden zu vergleichenden Gegenstände erhöhen sich demgemäß die Anforderungen an die Variationsfähigkeit der für die Bildwiedergabe bestimmenden Größen, so daß die bekannten Verfahren, welche lediglich mechanische, optische oder eindimensionale elektrische Variationsmöglichkeiten besitzen, von vornherein versagen müssen.The problem posed by the invention does not exist from the outset broader framework insofar as it is not just about the comparison and the Identification of practically identical symbols or templates of simple shape goes, whose geometric correspondence from the outset to a high degree is fixed, as is the case with the template comparison. With a lesser one The degree of correlation of the two objects to be compared increases accordingly the requirements for the ability to vary for image reproduction determining Sizes, so that the known methods, which only mechanical, optical or have one-dimensional electrical variation possibilities, fail from the outset have to.

Bei der Erfindung werden hingegen die an sich bekannten Mittel der Fernsehtechnik und der Rechenmaschinentechnik in wirksamer Weise kombiniert und dadurch ein Lösungsweg für Aufgaben der bisher für unlösbar gehaltenen Arten mit höheren geometrisehen Abweichungsmerkmalen aufgezeigt. Die Erfindung macht dabei von der Tatsache Gebrauch, daß es möglich ist, aus einer wiederholten Signalfolge im Vergleich mit einer ähnlichen Signalfolge ein Extremsignal zu bestimmen und auszuwählen und die Lage dieses Signals in der Signalfolge zu bestimmen. Hernach werden bei dem vorliegenden Verfahren zur Identifizierung des dargebotenen Gegenstandes oder Bildes im Vergleich mit einem oder mehreren Vergleichsobjekten, nach dem von den zu vergleichenden Gegenständen oder Bildern mit Fernsehaufnahmeröhren Signale aufgenommen und bild-, zeilen-oder bereichsweise miteinander verglichen werden, erfindungsgemäß zur Zentrierung des zu identifizierenden Gegenstandes oder Bildes auf das Vergleichsobjekt von den von den beiden Gegenständen aufgenommenen Signalen zunächst Ähnlichkeitsmeßwerte niedriger Geometrieordnung, z. B. die Koordinaten des Schwerpunkts oder eines Symmetriezentrums eventuell bei verringerter Auflösung abgeleitet, diese Meßwerte miteinander verglichen und das erhaltene Vergleichssignal dazu benutzt, den Unterschied der Ahnlichkeitswerte durch Variation der die Lage des Schwerpunktes oder Symmetriezentrums bestimmenden elektrischen Größen, z. B. des in den Ablenkspulen fließenden Gleichstroms, mit Hilfe einer Regelschaltung auf ein Minimum zu bringen, hiernach gegebenenfalls bei erhöhter Auflösung durch einen gesteuerten Umschaltvorgang Ähnlichkeitsmeßwerte höherer Genauigkeit oder höherer geometrischer Ordnung, wie z. B. ein Vergrößerungsunterschied oder eine Winkelverdrehung, ermittelt und durch Variation der entsprechenden elektrischen Betriebswerte der Fernsehanlage, z. B. Vergrößerungsmaßstab der Ablenkamphtude, korrigiert usf. und diese Maßnahmen durch automatische Umschaltvorgänge so oft wiederholt bzw. fortsetzt, bis eine nach Maßgabe der Unterschiede der Bildvorlage und der maximalen Auflösung des Fernsehsystems optimale Deckung der Bilder erreicht ist.In the invention, however, the known means of Television technology and computing machine technology combined and effectively thereby a solution for problems of the kinds previously thought to be unsolvable higher geometrical deviation features shown. The invention makes it make use of the fact that it is possible from a repeated signal sequence to determine and select an extreme signal in comparison with a similar signal sequence and to determine the position of this signal in the signal sequence. Afterwards will be at the present procedure for identifying the presented object or Image in comparison with one or more comparison objects, according to which of the to be compared objects or images recorded with television pick-up tubes signals and are compared with one another image, line or area-wise, according to the invention for centering the object or image to be identified on the comparison object from the signals picked up by the two objects initially similarity measurements low geometry order, e.g. B. the coordinates of the center of gravity or a center of symmetry possibly derived with reduced resolution, these measured values are compared with one another and the comparison signal obtained is used to determine the difference in the similarity values by varying the position of the center of gravity or the center of symmetry electrical quantities, e.g. B. the direct current flowing in the deflection coils with To bring the control circuit to a minimum with the help of a control circuit, afterwards if necessary increased resolution through a controlled switching process similarity measurement values higher accuracy or higher geometric order, such as. B. a difference in magnification or an angular rotation, determined and by varying the corresponding electrical Operating values of the television system, e.g. B. Magnification of the Ablenkamphtude, corrected etc. and these measures repeated so often by automatic switching processes or continues until one according to the differences in the original image and the maximum Resolution of the television system optimal coverage of the images is achieved.

Vorzugsweise werden die einzelnen elektrischen Variablen der Bilddaten in aufeinanderfolgenden Schritten, insbesondere in zyklischer Folge, unter stufenweiser Erhöhung der Auflösung der Fernsehbilder geregelt. Bei voneinander unabhängigen Variablen, z. B. bei Vertikal- und Horizontalverschiebung, kann aber auch eine gleichzeitige Regelung vorgenommen werden.The individual electrical variables are preferably used in the image data in successive steps, in particular in a cyclical sequence, with gradual steps Increasing the resolution of the television images regulated. With independent Variables, e.g. B. with vertical and horizontal displacement, but can also be simultaneous Regulation can be made.

Für den Regelmechanismus wählt man zweckmäßig eine Schaltung, welche die bei kleinen periodischenVerschiebungen der jeweiligenBildgröße auftretenden Veränderungen des resultierenden Signals in je nach dem Effekt der Verschiebung positive oder negative Impulse umwandelt, die mit einem RC-Kreis von gegen die Abtastperiode langer Zeitkonstante integriert werden. Das erhaltene Summensignal ist dann entweder positiven bzw. negativen Vorzeichens oder auch gleich Null, je nachdem, ob die zu regelnde Bildkoordinate noch korrigiert werden muß oder nicht.For the control mechanism, it is expedient to choose a circuit which converts the changes in the resulting signal that occur with small periodic shifts in the respective image size into positive or negative pulses, depending on the effect of the shift, which are integrated with an RC circuit with a time constant that is longer than the sampling period. The sum signal obtained is then either positive or negative, or also equal to zero, depending on whether the image coordinate to be regulated still has to be corrected or not.

Bei der obenerwähnten Aufeinanderfolge der einzelnen Regelschritte ist es zweckmäßig, die Auflösung der Femsehbilder entsprechend zu steigern, z. B. durch steigende Abbildungsschärfe in dem Maße, wie die Identifizierung der beiden Bilder fortschreitet.With the above-mentioned sequence of the individual control steps it is appropriate to increase the resolution of the TV images accordingly, z. B. by increasing the sharpness of the image as the identification of the two Images progresses.

Dieser Erfindungsgedanke sei zunächst an einem einfachen Beispiel erläutert. Es sei angenommen, daß das aufzunehmende Bild (Fig. 1 a) ein Dreieck bestimmter Lage, das Vergleichsbild ein ähnliches Dreieck anderer Lage (Fig. 1 d) darstellt. Es besteht nun die Aufgabe, das empfangene Bild in solcher Weise geometrisch durch lineare Transformationen zu verändern, daß die bei der Abtastung erhaltene Impulsfolge mit den bei der Abtastung des gespeicherten Bildes ermittelten Impulsfolgen möglichst weitgehend übereinstimmt.This inventive concept will first be explained using a simple example. It is assumed that the image to be recorded (FIG. 1 a) represents a triangle in a certain position, and the comparison image represents a similar triangle in a different position (FIG. 1 d) . The task now is to change the received image geometrically by linear transformations in such a way that the pulse sequence obtained during the scanning corresponds as closely as possible to the pulse sequences determined during the scanning of the stored image.

Im einzelnen kann man nun im Sinne der Erfindung folgendermaßen verfahren. Das primäre Dreieck wird zunächst mit einer sehr groben Rasterung abgetastet und die dabei erhaltenen Signale dazu benutzt, um den Schwerpunkt des Gebildes zu finden. Die Auffindung der Schwerpunktkoordinaten kann durch einen Vorgang erreicht werden, der analog der bekannten Schwerpunktsermittlung eines flächenhaften Gegenstandes durch Auflösung dieses Gegenstandes in einzelne Streifen und Ermittlung der Streifenschwerpunkte vor sich geht. Bekanntlich verfährt man zurErmittlungderSchwerpunktkoordinaten entsprechend den Formeln Es ist zur übertragung dieses bekannten Verfahrens nur notwendig, zur Auffindung der Schwerpunktkoordinate in der Zeilenrichtung die Bildsignale mit der jeweiligen Zeilenkoordinate, d. h. mit der Zeilensägezahnspannung, zu multiplizieren und das erhaltene Augenblickssignal über die Bilddauer zu integrieren und gegebenenfalls durch einen Normierungswert entsprechend dem Integralwert der Bildsignale zu dividieren. Ebenso kann in der Y-Richtung, d. h. in der Bildablenkrichtung, verfahren werden. Die Resultate dieses Rechenvorgangs entsprechen den Koordinaten des Schwerpunkts. Da die Normierungsgrößen bei beiden Integralwerten im allgemeinen gleich sein werden, kann der Divisionsvorgang gegebenenfalls weggelassen werden. Das Resultat dieses Rechenvorgangs dient dazu, den Abtastmittelpunkt auf den Schwerpunkt zu justieren (Fig. 1 a). Dies kann bei einer Bildspeicherröhre z. B. durch der Ablenkspannung überlagerte Gleichspannungen geschehen. Das Vergleichsbild sei bereits schwerpunktzentriert. Als nächste Transformation des empfangenen Bildes werden nun die Drehung (Fig. 1 b) und die radiale Vergrößerung (Fig. 1 c) angewendet. Bei diesen Operationen, die nacheinander ausgeführt werden können und in kleinen Variationen der Ablenkamplitude und -phase bestehen, treten beim überlagern der beiden erhaltenen Bildsignale Doppelimpulse auf, deren Abstand um so geringer und deren Häufigkeit um so größer ist, je besser die beiden Bilder geometrisch übereinstimmen. Zur Erzielung einer Regelspannung aus den Doppelimpulsen kann z. B. eine Schaltung angewendet werden, welche eine Pentode enthält, deren Charakteristik ausgeprägte Sättigung zeigt. Dieser Pentode ist eine Iniegrationsschaltung nachgeordnet, in der die Impulse mit einer Zeitkonstante von etwa Bilddauer summiert werden. Das Summensignal fällt nun um so kleiner aus, je geringer der Abstand der beiden Impulse ist, da bei einem Aufeinanderfallen der beiden Impulse am Aus gang der Pentode ein kleineres Signal auftritt als bei getrennten Impulsen. Bei einer Variation im richtigen, d. h. zur Cberdeckung der beiden Bilder, führenden Sinne erreicht das Ausgangssignal ein Minimum. Für das gewählte Beispiel bedeutet das, daß die beiden Dreiecke aufeinander fallen.In detail, one can proceed as follows within the meaning of the invention. The primary triangle is first scanned with a very coarse grid and the signals obtained are used to find the center of gravity of the structure. The location of the center of gravity coordinates can be achieved by a process that is analogous to the known determination of the center of gravity of a flat object by breaking up this object into individual strips and determining the center of gravity of the strips. As is well known, one proceeds according to the formulas to determine the center of gravity coordinates For the transfer of this known method it is only necessary to find the center of gravity coordinate in the line direction, the image signals with the respective line coordinate, i. H. with the line sawtooth voltage and to integrate the instantaneous signal obtained over the image duration and, if necessary, to divide it by a normalization value corresponding to the integral value of the image signals. Likewise, in the Y direction, i.e. H. in the direction of image deflection. The results of this calculation correspond to the coordinates of the center of gravity. Since the normalization quantities will generally be the same for both integral values, the division process can be omitted if necessary. The result of this calculation process is used to adjust the scanning center to the center of gravity (Fig. 1 a). This can be done in an image storage tube, for. B. happen by the deflection voltage superimposed DC voltages. The comparison image is already centered on the center of gravity. The next transformation of the received image is the rotation (FIG. 1 b) and the radial magnification (FIG. 1 c). In these operations, which can be carried out one after the other and consist of small variations in the deflection amplitude and phase, double pulses occur when the two image signals are superimposed, the spacing of which is smaller and the frequency the greater, the better the two images correspond geometrically . To achieve a control voltage from the double pulses, z. For example, a circuit can be used which contains a pentode, the characteristic of which shows pronounced saturation. This pentode is followed by an integration circuit in which the pulses are summed with a time constant of approximately the duration of the image. The sum signal is now the smaller, the smaller the distance between the two pulses, since if the two pulses coincide at the output of the pentode, a smaller signal occurs than with separate pulses. In the case of a variation in the correct, i.e. H. the output signal reaches a minimum in order to cover the two images, guiding senses. For the example chosen, this means that the two triangles coincide.

Eine Erhöhung der Genauigkeit kann durch eine höhere Zeilenzahl bzw. feinere Rasterung erreicht werden, die zweckmäßig automatisch von dem Gerät eingestellt wird. Während also die erste Variation mit einem groben Raster durchgeführt wird, schaltet sich automatisch nach Erreichen einer optimalen Obereinstimmung ein feineres Raster ein, wonach das Variationsschema wiederholt wird usw.The accuracy can be increased by increasing the number of lines or finer rastering can be achieved, which is expediently automatically set by the device will. So while the first variation is carried out with a rough grid, automatically switches to a finer one after achieving an optimal match Grid, after which the variation scheme is repeated, etc.

Zweckmäßig werden die Bildsignale vor dem Vergleich in der Integrationsschaltung differenziert, so daß lediglich die Konturen des Bildes übrigbleiben.The image signals are expediently in the integration circuit before the comparison differentiated, so that only the contours of the image remain.

Die Maßnahmen der radialen Vergrößerung und Drehung können bei Verwendung einer Radialabtastung besonders leicht durchgeführt werden, da bei der radialen Vergrößerung lediglich die Ablenkamplitude und bei einer Drehung lediglich die Ablenkphase geändert zu werden braucht.The measures of radial enlargement and rotation can if used a radial scan can be carried out particularly easily, since the radial Enlargement only the deflection amplitude and, in the case of a rotation, only the deflection phase needs to be changed.

Die an Hand dieses geometrisch einfachen Beispiels gegebenen Erläuterungen behalten ihre Gültigkeit im wesentlichen auch, wenn es sich um komplizierter aufgebaute Bilder handelt. Jedoch kann bei zu großer Mannigfaltigkeit des zu untersuchenden Bildes eine Führung der Fernsehkamera auf den zu prüfenden Bereich zweckmäßig sein. Im übrigen wird die vergleichende Funktion des Gerätes durch Maßnahmen erleichtert oder beschleunigt, welche nicht zum Gegenstand der Untersuchung gehörende Teile des Bildes ausschließen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man das zu untersuchende Bild mit einem weißen oder schwarzen Rahmen ohne jede Bildinformation umgibt. Die Bildelektrode in der Aufnahmekamera soll zweckmäßig so groß sein, daß keinerlei Randeinflüsse der Röhre bei einer Verschiebung des Rasters den Bildpunkt stören können. Die Apparatur kann gegebenenfalls noch durch ein Archiv ergänzt werden, aus welchem automatisch weitere Vergleichsbilder entnommen werden, die dazu dienen, den aufgenommenen Gegenstand noch genauer zu klassifizieren und identifizieren.The explanations given on the basis of this geometrically simple example essentially retain their validity even if the structure is more complex Pictures is about. However, in the case of too great a diversity of the to be examined It may be useful to guide the television camera to the area to be checked. In addition, the comparative function of the device is facilitated by measures or accelerated which parts are not part of the investigation of the image. This can be done, for example, by the Image to be examined with a white or black frame without any image information surrounds. The picture electrode in the recording camera should expediently be so large that no edge influences of the tube when shifting the raster the image point can disturb. If necessary, the equipment can be supplemented by an archive, from which further comparison images are automatically taken, which are used to classify and identify the recorded object even more precisely.

Die Bedeutung einer solchen vergleichenden Vorrichtung und der damit erzielbare technische Fortschritt liegt in der Möglichkeit, Suchvorgänge und Identifizierungen objektiv und unter Einsparung ermüdender Geistesarbeit durchzuführen. Als einige Beispiele seien genannt: Die Aussortierung von fehlerhaften Stücken aus einer Fertigung, die Identifizierung von Unterschriften, die Aufdeckung von Fälschungen, die Auswertung von Bildkarteien, z. B. kriminell belasteter Personen, die Durchführung von Werkstücken an Hand vorliegender Zeichnungen, das Wechseln von Geldscheinen, das Umwandeln von Schriftzeichen, z. B. Ziffern, in Impulse, und andere mehr.The importance of such a comparative device and the with it achievable technical progress lies in the possibility of searches and identifications to be carried out objectively and with the saving of tiring intellectual work. As some Examples are: The sorting out of defective pieces from a production, the identification of signatures, the detection of forgeries, the evaluation of picture files, e.g. B. criminally charged persons, the implementation of workpieces on the basis of existing drawings, changing banknotes, converting Characters, e.g. B. digits, in pulses, and other more.

Im foleenden werden zweckmäßige Ausführungen der erfindungsgemäßen Apparatur näher erläutert. Hierbei zeigt Fig. 2 ein Blockschaltbild einer solchen Apparatur. In Fig. 2 ist 1 eine Fernsehaufnahmekamera, mit der der dargebotene Gegenstand A bzw. das dargebotene Bild aufgenommen wird. Die mit dieser Bildsignalfolge ähnlichen Bildsignale werden mit einer Aufnahmekamera 2 gewonnen, welche eines oder eine Anzahl Bilder einer gegebenen Vorlage B aufnimmt. Die von den Kameras 1 und 2 ermittelten Bildsignale werden einer Vergleichsschaltung 3 zugeführt. welche eine Differenz oder Summe der Bildsignale oder ihrer Integrale oder Differentiale herstellt und ein Anzeigegerät 4 zur Anzeige des noch bestehenden Unterschiedes der beiden Signale aufweist. Das erhaltene Unterschiedssignal kann nun nach weiterer Umforrnung in einer Apparatur 5 einem Verteiler zugeführt werden. Dieser Verteiler hat die Aufgabe, in periodischer Wiederholung (1) das Unterschiedssignal einer Regeleinrichtung R zuzuführen, welche bei großem Unterschiedssignal eine sehr grobe Rasterung bzw. geringe Punktschärfe der beiden Fernsehbilder einstellt, danach (2) ein Regelorgan S zu betätigen, welches den Schwerpunkt in dem in der Kamera dargebotenen Bild ermittelt und den Abtastmittelpunkt darauf einstellt, (3) eine z. B. elektronenoptische Verdrehung des Bildes im Gerät V, und (4) eine radiale Vergrößerung des Bildes im Gerät D auszulösen. Bei jedem der Schritte (2) bis (4) wird von den Unterschiedssignalen eine Regelung auf möglichst kleinem Unterschied durchgeführt.Expedient embodiments of the apparatus according to the invention are explained in more detail below. 2 shows a block diagram of such an apparatus. In FIG. 2, 1 is a television recording camera with which the presented object A or the presented image is recorded. The image signals similar to this image signal sequence are obtained with a recording camera 2 which records one or a number of images of a given original B. The image signals determined by the cameras 1 and 2 are fed to a comparison circuit 3. which produces a difference or sum of the image signals or their integrals or differentials and has a display device 4 for displaying the still existing difference between the two signals. The difference signal obtained can now, after further reshaping in an apparatus 5, be fed to a distributor. This distributor has the task of (1) feeding the difference signal to a control device R in periodic repetition, which sets a very coarse rasterization or low point sharpness of the two television images in the event of a large difference signal, then (2) actuating a control element S , which focuses in the image presented in the camera is determined and the scanning center is adjusted, (3) a z. B. electron-optical rotation of the image in device V, and (4) trigger a radial enlargement of the image in device D. In each of the steps (2) to (4), the difference signals are controlled for the smallest possible difference.

Der Verteiler 5 kann z. B. aus einem Elektronenstrahlschalter mit auf einem Kreisumfang angeordneten Kontakten für jedes Variationselement bestehen. Die Umlauffrequenz des Elektronenstrahls auf diesen Kontakten wird zweckmäßig niedriger als die Bildwechselfrequenz gewählt. Die Intensität des Elektronenstrahls soll dabei eine Funktion des von der Vergleichsschaltung gelieferten Summensignals sein. Nachdem also von dem Verteiler die drei Transformationsschaltungen betätigt worden sind, wird von neuem eine Erhöhung der Zeilenzahl vorgenommen, und beim weiteren Einschalten der Transformationen eine noch höhere Obereinstimmung der beiden Bildsignalfolgen erzielt. Wenn jedoch ein Grenzwert in der übereinstimmung erreicht ist, können von der Apparatur Signale abgeleitet werden, welche eine Gesamtaussage über die bestehende Abweichung der beiden Bilder gibt. Diese Aussage liefern die Geräte V, S, D, 4 usw., und sie lautet z. B.: »Das Prüfobjekt ist etwas verdreht, nach rechts oben verschoben, 10% kleiner, außerdem besteht ein Restfehler von 15%.« Mit diesen Signalen können nun zusätzliche Korrekturmaßnahmen, nichtlineare Verzerrungen u. dgl. eingeschaltet oder neue Vergleichsobjekte ausgesucht werden. Diese Vergleichsobjekte können ebenfalls durchgemessen und ausgeschieden oder in engere Wahl gezogen werden. Nach Beendigung des Suchvorganges unter Einbeziehung sämtlicher Vergleichsobjekte kann eine mechanische oder elektrische Auswertung der aus den vom Gerät 3 abgegebenen Identitätszahlen dazu dienen, die noch in Frage kommende engere Auswahl der Bilder der Apparatur zur nochmaligen überprüfung zuzuführen. Hierbei kann unter Umständen durch Änderung des Rasterschemas, z. B. übergang von Radialabtastung auf Zeilenabtastung oder durch Vorschalten von Farbfiltern, eine Ergänzung der Informationen gewonnen werden.The distributor 5 can, for. B. consist of an electron beam switch with contacts arranged on a circumference for each variation element. The rotational frequency of the electron beam on these contacts is expediently chosen to be lower than the frame rate. The intensity of the electron beam should be a function of the sum signal supplied by the comparison circuit. After the three transformation circuits have been actuated by the distributor, the number of lines is increased again, and when the transformations are switched on an even greater degree of agreement between the two image signal sequences is achieved. If, however, a limit value in the agreement is reached, signals can be derived from the apparatus, which give an overall statement about the existing discrepancy between the two images. This statement is provided by the devices V, S, D, 4, etc., and it is e.g. For example: "The test object is slightly twisted, shifted to the top right, 10% smaller, there is also a residual error of 15%." With these signals, additional corrective measures, non-linear distortions etc. can be switched on or new comparison objects can be selected. These comparison objects can also be measured and eliminated or shortlisted. After completion of the search process including all comparison objects, a mechanical or electrical evaluation of the identity numbers provided by the device 3 can be used to feed the shortlist of images still in question to the device for further checking. Under certain circumstances, by changing the grid scheme, e.g. B. transition from radial scanning to line scanning or by connecting upstream color filters, an addition to the information can be obtained.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann ein Vergleich von zwei Bildern auch mit Hilfe einer einzigen Kameraröhre vorgenommen werden. Eine derartige Röhre wird in Fig. 3 in einer beispielsweisen Ausführung dargestellt. Sie besteht aus einem Gefäß, in welchem sich zwei Bildwandlersysteme befinden, deren von den Photokathoden 7 und 8 ausgehende Bilder nüt elektronenoptischen Mitteln auf die halbleitende Folie 9 projiziert werden. Eines oder beide Bildwandlersysteme sind mit Mitteln zur Ab- lenkung des Elektronenstrahlbündels über die halbleitende Folie 9 ausgerüstet. In geringem Abstand gegenüber der Folie ist außerdem eine als Netz ausgebildete Elektrode 10 vorgesehen, welche zur Ab- nahme von Signalen dient. Die Geschwindigkeit des abgelenkten Strahlbündels wird so gewählt, daß es eine Löschung des von dem anderen Bildwandler auf der Folie erzeugten Ladungsbildes bewirken kann. Zur Durchführung einer automatischen Identitätsbestimmung werden nun die Ablenkspulen des einen Bildwandlersystems 11 und 11' mit Wechselspannungen verschiedener Frequenz und einer eine geringere Verschiebung als die Größe des Bildausschnitts bewirkenden Amplitude gespeist. Diese Ablenkspulen bewirken also eine Ablenkung des von 7 ausgehenden Elektronenbildes über dem Ladungsbild, welches die Elektronen der Photokathode 8 auf der Folie 9 erzeugen. Es erfolgt also durch die Elektronen der Kathode eine Löschung des Ladungsbildes unter gleichzeitigem Auftreten eines die Ablenkfrequenzen der Spulen 11 und 11' enthaltenden Bildsignals. Die Signalampfitude ist um so höher, je genauer die Bilder auf den Kathoden 7 und 8 übereinstimmen. In diesem Fall ist jedem Bildpunkt des Ladungsbildes ein Löschstrahl der seiner Ladungsmenge entsprechenden Intensität zugeordnet. Wenn also das von der Kathode 7 ausgehende Elektronenstrahlbündel langsam und mit einer überlagerten Wobbelbewegung über der Halbleiterelektrode 9 hinweggelenkt wird, so entsteht im Moment der Deckung der beiden Bilder ein besonders markantes Signal an der Elektrode 10. Dies kann nun dazu benutzt werden, um die Lage des Elektronenstrahlbündels in dieser Stellung zu arretieren. Verwendet man für die Spulen 11 und 11' Wechselspannungen so kleiner Amplitude, daß nur eine Variation des Bündels um wenige Bildpunkte stattfindet, und wählt man die beiden Ablenkfrequenzen wesentlich verschieden, so kann man die resultierenden Frequenzen an der Elektrode 10 mit Hilfe von Bandfiltern trennen und zur Regelung der in den Spulen 11 und 11' fließenden Gleichströme benutzen. Bei einer solchen Schaltanordnung gelingt es also, zwei Koordinateneinstellungen gleichzeitig vorzunehmen. In ähnlicher Weise kann auch noch der Vergrößerungsmaßstab, in dem das auf der Photokathode 7 erhaltene Elektronenbild auf der Folie 9 abgebildet wird, variiert werden, indem man die elektrischen Betriebsgrößen der Linsenelektroden mit einer Wechselspannung überlagert, die wiederum aus dem Signalgemisch an der Elektrode 10 ausgefiltert und zur Regelung der Fokussierung benutzt werden kann.According to a further development of the invention, a comparison of two images can also be carried out with the aid of a single camera tube. Such a tube is shown in Fig. 3 in an exemplary embodiment. It consists of a vessel in which there are two image converter systems whose images emanating from the photocathodes 7 and 8 are projected onto the semiconducting film 9 using electron-optical means. One or both of image converter systems are provided with means for exhaust deflection of the electron beam on the semiconducting film 9 is equipped. At a small distance opposite the film further designed as a grid electrode 10 is provided, which for taking waste of signals is used. The speed of the deflected beam is selected so that it can cause a deletion of the charge image generated by the other image converter on the film. In order to carry out an automatic identity determination, the deflection coils of the one image converter system 11 and 11 ' are now fed with alternating voltages of different frequencies and an amplitude which causes a smaller displacement than the size of the image section. These deflection coils thus cause a deflection of the electron image emanating from 7 above the charge image which the electrons of the photocathode 8 generate on the film 9. The electrons of the cathode thus erase the charge image with the simultaneous appearance of an image signal containing the deflection frequencies of the coils 11 and 11 '. The signal vapor height is higher, the more exactly the images on the cathodes 7 and 8 match. In this case, each pixel of the charge image is assigned an erasure beam of the intensity corresponding to its amount of charge. If the electron beam emanating from the cathode 7 is deflected slowly and with a superimposed wobbling movement over the semiconductor electrode 9 , a particularly striking signal is generated at the electrode 10 at the moment when the two images overlap. This can now be used to determine the position to lock the electron beam in this position. If one uses alternating voltages so small amplitude for the coils 11 and 11 ' that only a variation of the bundle by a few pixels takes place, and if the two deflection frequencies are chosen to be substantially different, the resulting frequencies can be separated at the electrode 10 with the aid of band filters and to regulate the direct currents flowing in the coils 11 and 11 '. With such a switching arrangement it is therefore possible to make two coordinate settings at the same time. In a similar way, the magnification at which the electron image obtained on the photocathode 7 is reproduced on the film 9 can be varied by superimposing an alternating voltage on the electrical operating variables of the lens electrodes, which in turn is filtered out of the signal mixture at the electrode 10 and can be used to regulate the focus.

Eine ähnliche in Fig. 4 gezeigte Röhre besteht aus einem Bildwandlersysteni 12 mit veränderlichem Ab- bildungsmaßstab und Vorrichtungen 13 zur Ab- lenkung des Elektronenbündels über der Zielelektrode 14 in zwei Koordinaten. Wenn die Zielelektrode z. B. durch einen mit Signalelektrode verbundenen Photohalbleiter nach Art eines Vidikons gebildet wird, so kann sowohl auf die Photokathode als auch auf den Photohalbleiter je ein Bild geworfen werden. Durch Beeinflussung des von der Photokathode ausgehenden Strahlbündels in der beim vorhergehenden Beispiel beschriebenen Weise kann wiederum eine Aussage über die übereinstimmung der beiden Bilder gewonnen werden.A similar tube shown in Fig. 4 consists of a Bildwandlersysteni 12 with variable exhaust scale formation and apparatus 13 to the exhaust deflection of the electron beam on the target electrode 14 in two coordinates. When the target electrode is e.g. B. is formed by a signal electrode connected to a photo-semiconductor in the manner of a vidicon, so can both to the photocathode and an image to be thrown on the photo-semiconductor ever. By influencing the beam emanating from the photocathode in the manner described in the previous example, a statement about the correspondence of the two images can in turn be obtained.

Das Verfahren zur Gewinnung dieser Aussage wird an Hand der Fig. 5 und 6 näher erläutert. In Fig. 5 und 6 sind eine Reihe von Rechteckimpulsen aufgezeichnet, von denen der Impuls a den Helligkeitsverlauf längs einer Zeile des zu prüfenden Bildes und b bis e den Helligkeitsverlauf einiger Stellungen des zu vergleichenden Bildes darstellen. In Fig. 5 werden durch die Stellungen b bis e Parallelverschiebungen des Vergleichsbildes, in Fig. 6 Maßstabsänderungen angedeutet. Das Vergleichsbild wird in beiden Fällen variiert, d. h., es wird die die Verschiebung oder Vergrößerung bewirkende elektrische Größe mit einer Hochfrequenzspannung überlagert, so daß das Vergleichsbild kleine Seiten- bzw. Radialbewegungen ausführt. Bei diesen Bewegungen ergibt sich an der mit der Halbleiterschicht 14 verbundenen Signalelektrode eine Wechselspannung, deren Amplitude von dem Grad der Überdeckung der beiden Bilder abhängt. Der Teil des Vergleichsbildes, der nicht mit dem Originalbild zusanunenfällt, kann nicht zur Entstehung der Wechselspannung in der Signalelektrode beitragen, weil der Photohalbleiter an nicht belichteten Stellen sehr hochohmig ist. Wenn nun das Vergleichsbild durch die der Ablenkspannung überlagerte Wechselspannung um kleine Beträge hin und her verschoben wird, so entsteht zunächst im Falle der Fig. 5 b eine gleichphasige Wechselspannung an der Signalelektrode, und zwar in Form einer reinen Sinuskurve, solange der Hub nicht zur überdeckung der Kanten der beiden Impulse führt. Dagegen ergibt sich eine Kurvenverzerrung, wenn im Falle der Fig. 5 c bei der Variation eine vorübergehende überdeckung der Kanten stattfindet. Schließlich entsteht bei einem Zusammenfallen der Kanten eine Schwingung von doppelter Frequenz, da eine Verschiebung nach rechts und nach links die gleiche Verringerung der überdeckten Fläche bewirkt. Bei weiterer Verschiebung bis zu der Lage e nimmt die Amplitude der doppelten Frequenz wieder ab, und es entsteht schließlich wieder ein sinusförmiges Signal, das je- doch gegenüber dem Fall b um 1801 phasenverschoben ist.The method for obtaining this statement is explained in more detail with reference to FIGS. 5 and 6. In Fig. 5 and 6 a series of square pulses are recorded, of which the pulse a represents the brightness curve along a line of the image to be examined and b to e the brightness curve of some positions of the image to be compared. In FIG. 5 , the positions b to e indicate parallel displacements of the comparison image, and in FIG. 6 changes in scale are indicated. The comparison image is varied in both cases, i. That is, the electrical variable causing the displacement or enlargement is superimposed with a high-frequency voltage, so that the comparison image executes small lateral or radial movements. During these movements, an alternating voltage is produced at the signal electrode connected to the semiconductor layer 14, the amplitude of which depends on the degree of overlap between the two images. The part of the comparison image that does not coincide with the original image cannot contribute to the generation of the alternating voltage in the signal electrode because the photo semiconductor has a very high resistance at unexposed areas. Now, if the comparison image is displaced by the layered the deflection voltage AC voltage by small amounts back and forth, the FIG is produced initially in the case. 5 b an in-phase AC voltage to the signal electrode, in the form of a pure sine wave as long as the hub not to overlap the edges of the two impulses. In contrast, results in a curve distortion when in the case of Fig. 5 c in the variation of a temporary covering of the edges takes place. Finally, when the edges coincide, an oscillation of double frequency occurs, since a shift to the right and to the left causes the same reduction in the covered area. With a further shift up to position e, the amplitude of twice the frequency decreases again, and finally a sinusoidal signal is produced again, which however is phase shifted by 1801 compared to case b.

Bei Fig. 6 besitzt das Vergleichsbild von vomherein eine symmetrische Lage zum Originalbild. Hier entsteht bei einer Ablenkung des Bildes durch die den Ablenkspannungen überlagerte Sinusspannung bei allen durch die Folge b bis e angedeutete Vergrößerungen eine Sinusspannung von doppelter Frequenz, die jedoch ein ausgeprägtes Maximum im Falle der überdeckung der beiden Bilder aufweist.In FIG. 6 , the comparison image inherently has a symmetrical position with respect to the original image. If the image is deflected by the sinusoidal voltage superimposed on the deflection voltages, a sinusoidal voltage of twice the frequency arises for all the enlargements indicated by the sequence b to e, which, however, has a pronounced maximum when the two images overlap.

Aus diesen Beispielen geht hervor, daß man aus der Frequenz und Phasenlage der am Ausgang der Röhre auftretenden Spannungen eindeutige Kriterien dafür gewinnen kann, ob die Anderungen der Betriebsspannungen zu einer überdeckung der beiden Bilder führt oder nicht. Man kann daher von Phasendetektoren und durch Anwendung von Frequenzweichen Regelspannungen gewinnen, die durch Veränderung derBetriebsspannung derRöhre eine Überdeckung der beiden Bilder herbeiführen.These examples show that the frequency and phase position the voltages occurring at the outlet of the tube gain clear criteria for this can determine whether the changes in the operating voltages overlap the two images leads or not. One can therefore use phase detectors and crossovers Control voltages gain that by changing the operating voltage of the tube an overlap of the bring about both images.

Claims

CLAIMS: 1. A method for identifying a presented object or image in comparison to the received by the compared items or images using television camera tubes signals and image with one or more objects of comparison, line, or loading rich as compared with each other, characterized in that that in order to center the object or image to be identified on the comparison object of the signals recorded by the two objects, first similarity measured values of low geometrical order, e.g. B. the coordinates of the center of gravity or a center of symmetry can possibly be derived with reduced resolution, that these measured values are compared with each other and the comparison signal obtained is used to determine the difference in the similarity measured values by varying the electrical variables determining the position of the center of gravity or center of symmetry, e.g. B. the direct current flowing in the deflection coils to bring to a minimum with the help of a control circuit that afterwards, if necessary, with increased resolution by a controlled switching process similarity measurements of higher accuracy or higher geometric order, such. B. a magnification difference or an angular rotation, determined and by varying the corresponding electrical operating values of the television system, z. B. magnification of the deflection amplitude, are corrected and that these measures are repeated or continued by automatic switching processes until an optimal coverage of the images is achieved according to the differences compared to the original image and the maximum resolution of the television system.

2. The method according to claim 1, characterized in that a product of the deflection coordinates with the image signals is obtained to determine the center of gravity of the image to be compared, that the product values are integrated and divided by the integral of the image signals with the aid of an arithmetic unit and that from this Operation obtained direct current signal, which corresponds to the center of gravity coordinates of the image, is used to move the image to the center of deflection. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a radial enlargement or reduction of the image z. B. is done by changing the deflection amplitude until the outlines of the images to be compared match. 4. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the two image signal sequences are fed to a coincidence counter which emits a control voltage that is all the higher to derive the control voltages for the operations of parallel displacement, rotation and enlargement of the image, the more rapid sequence similar impulses and these follow one another in ever smaller distance. 5. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the image signal mixture is fed to a Braun tube, the luminous screen shows pronounced saturation properties, and that the control voltages are taken from a photocell which the light emitted by the luminescent screen records, which has a minimum when the two images coincide completely. 6. Apparatus for performing the method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the electrical operating variables determining the size and position of the image are each modulated individually at a different frequency and that the image signals occurring at the signal electrode are fed to a number of band filters at the output of which the various modulation frequencies are picked up and used to control the electrical voltage sources that determine the position and size of the image. 7. The device according to claim 6, which comprises a tube with two opposing photocathodes on which the test image and the image to be compared is imaged, and that electron-optical means are provided to the beam to the front and back of a semiconducting film throw, characterized in that deflection and focusing means are provided which allow, if there is a similarity between the two images, these are geometrically coincident on the film. Considered publications: German Patent Nos. 625 861, 662 417, 697 402, 904 115, 913 242; U.S. Patent No. 2,645,971; Electronics, 1952, February, pp. 136 and 138. Prior patents considered: German Patent No. 961225.