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Die
Erfindung betrifft im allgemeinen ein verbessertes Verfahren zum
Auffinden und Lesen innerhalb einer Abbildung gedruckter, zweidimensionaler
Strichcodes.
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Im
Gegensatz zu den häufigen
Voraussagen, daß wir
eines Tages in einer "papierlosen
Gesellschaft" leben
werden, spielen Papier und andere bedruckte Medien eine zunehmend
wichtige Rolle als ein billiges, effektives und zweckmäßiges Kommunikationsmittel.
Eine grundlegende Einschränkung
bei Papier ist jedoch, daß es
vom Standpunkt des Computers aus gegenwärtig ein Format allein zur
Ausgabe ist. Während
Papier das bevorzugte Medium zur Anzeige von Information für den Gebrauch
durch den Menschen sein kann, ist es schwierig, wenn nicht unmöglich, daß ein Computer
zuverlässig
Daten wiederfinden kann, sobald sie gedruckt worden sind. Die optische
Zeichenerkennung (optical character recognition oder OCR) versucht,
dieses Problem auf einem relativ einfachen Gebiet, wie Text, der
unter Verwendung von Standardfonts ausgedrückt ist, zu lösen, hat
dies aber bisher nur mit begrenztem Erfolg erreicht. Während Genauigkeitsraten
von neunundneunzig (99 %) Prozent vielleicht erzielbar sind und
eindrucksvoll erscheinen mögen,
wird eine Seite mit 3000 Zeichen noch im Durchschritt dreißig (30)
OCR-Fehler aufweisen und somit eine teure und zeitraubende Nachbearbeitung
von Hand benötigen.
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Ein
anderer Ansatz verwendet computerlesbare Strichcodes, die direkt
auf Papier (oder einem anderen bedruckten Medium, wie Mikrofilm)
enthalten sein können.
Sobald sie codiert worden sind, können derartige Strichcodes
von dem Computer verwendet werden, um Information wiederzufinden,
die für
den menschlichen Leser offenbar, aber für einen Computer schwierig
zu erkennen ist (z. B. gedruckter Text), Information, die zur Schaffung
der Seite einbegriffen, jedoch für
den menschlichen Leser im wesentlichen unsichtbar ist (z. B. Tabellenkalkulationsformulare),
oder irgendwelche andere gewünschte
Information, ob von dem tatsächlichen
Zeichentext auf dem Papier abhängig
oder nicht.
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Computerlesbare
Strichcodes, in denen digitale Daten direkt auf Papier aufgezeichnet
sind, sind bekannt und sind dafür
verwendet worden, eine Dokument- oder Produktkennzeichnung bereitzustellen,
wobei ein fester Satz von Werten unter Verwendung einfacher numerischer
Codierungs- und
Lesetechniken gegeben ist. Dokument- oder Produktkennzeichnungssysteme,
die in der Vergangenheit angewandt worden sind, umfassen Strichcodemarkierer
und -lesegeräte,
die in einem weiten Bereich von Schauplätzen Verwendung gefunden haben.
Mit Bezug auf Papierdokumente sind spezielle Markierungen oder Muster
in dem Papier dazu verwendet worden, Information über ein
in Beziehung stehendes Ausrüstungsstück bereitzustellen,
beispielsweise das Auftragssteuerungsblatt zur Bildverarbeitung,
wie es in der
US 5 051
779 A gelehrt wird. Ähnlich sind
Kennzeichnungsmarkierungen, die codierte Information umfassen, auf
die Fläche
vorgedruckter Formulare gedruckt worden, wie es in der
US 5 060 980 A von Johnson
et al beschrieben worden ist. Diese schreibt vor, dass ein Benutzer
handgeschriebene Information in die Felder einer Papierkopie des
Formulars eingibt und dann das Formular abtastet, liest oder scannt,
um Einträge
in die Felder in dem Duplikatformular zu schaffen, das elektronisch
in dem Computer gespeichert ist. Ein weiteres System ist in der
US 5 091 966 A von Bloomberg
et al beschrieben, dass das Decodieren von skulpturförmigen Codes
lehrt, die digital codierte Daten auf Papier sind. Die Kennzeichnungscodes
können
von einem Computer gelesen werden und vereinfachen dadurch die Computerhandhabung
des Dokuments, wie die Kennzeichnung, das Wiederfinden und das Übertragen
eines solchen Dokuments.
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Neben
den oben beschriebenen, verschieden geformten Strichcodes sind zweidimensionale
Strichcodes, die "Datenstreifen" genannt werden,
mit mehreren Reihen aus "Datenlinien", die auf bedruckte
Medien digital codierte Information darstellen, in der Technik ebenfalls
bekannt. Jede Datenlinienreihe besteht aus einer Reihe aus schwarzen
und weissen Pixeln oder Bildpunkten, die jeweils eine binäre "0" bzw. "1" darstellen. Die
Orientierung oder Ordnung der Bits in jeder Reihe bestimmt die darin
gespeicherten digitalen Daten. Die in der Gesamtheit der Reihen
gespeicherten Daten definieren die Daten, die in dem zweidimensionalen
Strichcode enthalten sind. Um den Strichcode zu lesen, führt der
Benutzer normalerweise ein Handlesegerät (Handscanner), das gleichzeitig
die Information in jeder Datenlinienreihe liest, vertikal entlang
der Länge
des Strichcodes, um alle Datenlinienreihen zu lesen.
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Ein
Beispiel eines Systems nach dem Stand der Technik, das einen zweidimensionalen
Datenstreifenstrichcode mit Reihen aus Datenlinien mit Papiermedien
verwendet, wird in der
US
4 692 603 A ,
US
4 754 127 A und
US
4 782 221 A gefunden. Bei diesem System bestehen zweidimensionale
Strichcodes aus Datenlinienreihen, die dazu verwendet werden, Computerprogramme
und Daten auf Papier zu codieren, und unter Verwendung eines Handlesegerätes eingelesen
oder gescannt werden. Zusätzlich
zum Codieren der Computerprogramme und Daten enthalten diese Datenlinien
auch Folge- und Synchronisationsbits, die nachstehend als "Taktbits" bezeichnet werden.
Die Anforderung zur Verwendung zahlreicher Taktbits direkt innerhalb
jeder Datenlinienreihe reduziert die Menge von digitalen Daten wesentlich,
die innerhalb jeder Reihe gespeichert werden kann. Wenn Datenlinienreihen
mit Taktbits beschädigt
sind, was üblich
ist, wenn derartige Strichcodes fotokopiert oder durch Faksimilesysteme übertragen
werden, würden
ferner derartige Taktbits verlorengehen, was es schwierig, wenn
nicht unmöglich,
macht, die in dem Strichcode codierte Information zu decodieren.
Andere Beispiele von zweidimensionalen Strichcodes umfassen:
US 5 083 214 A ,
die ein zweidimensionales Strichcodesystem beschreibt, das innerhalb
der codierten Daten selbst eingebettete Taktbits erfordert, und
US 4 924 078 A die
ein zweidimensionales Strichcodesystem beschreibt, bei dem ein Orientierungs-
und/oder Zeitgebungszellenrand innerhalb des Körpers des Strichcodes selbst
enthalten ist.
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In
der nachveröffentlichten
US 5 862 270 A ist
ein taktloser, zweidimensionaler Strichcode mit einem Rand auf mindestens
einer der vier Seiten des Strichcodes beschrieben, wobei der Rand
ausserhalb der Umgrenzungen des Strichcodes selbst angeordnet ist.
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Wie
es in
1A hierin abgebildet
ist, ist ein zweidimensionaler Strichcode
10 an der unteren
rechten Ecke einer bedruckten Seite
11 gedruckt, obwohl
diese Position völlig
beliebig ist. Bei der in
1A abgebildeten
Ausführungsform
ist der restliche Teil der bedruckten Seite
11 von gedrucktem
Text
12 eingenommen. Jedoch wird ein Fachmann feststellen,
dass irgendeine Art eines computererzeugten, bedruckten Materials, beispielsweise
ein Tabellenkalkulationsblatt oder Graphiken, den gedruckten Text
12 ersetzen
kann. Der zweidimensionale Strichcode
10, der hierin in
1B abgebildet ist, umfasst
einen Rand
13, der an all seinen vier Seiten vorhanden
ist. Wie in der
US 5
862 270 A vollständig
beschrieben ist, ist der Rand
13, obwohl er nur auf einer
der vier Seiten des zweidimensionalen Strichcodes
10 notwendig
ist, aus ästhetischen
Gründen
typischerweise auf allen vier Seiten enthalten.
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In
der nachveröffentlichten
US 6 201 901 B1 ist
ein taktloser, zweidimensionaler Strichcode ohne eine Rand (hierin
in
2 gezeigt) zusammen
mit Verfahren zum Drucken und Lesen desselben beschrieben. In der
US 6 201 901 B1 sind
zwei alternative Symbologien für
den Strichcode dargestellt, und zwar eine erste Symbologie, die
erfordert, dass die vier Eckenbits
21 schwarz sind (wenn
auf einen weissen Hintergrund gedruckt wird), und eine zweite Symbologie,
in der keine schwarzen Eckenbits
21 erforderlich sind.
Als solche sind zwei alternative Verfahren zum Lesen des Strichcodes
von
2 in der
US 6 201 901 B1 beschrieben, und
zwar ein erstes Verfahren, das den Strich code verarbeitet, der keine
Eckenbits erfordert, wie es durch das Flussdiagramm in
8A darin und der damit in Beziehung stehenden
Beschreibung beschrieben ist, und ein zweites Verfahren, das den
Strichcode verarbeitet, der Eckenbits benötigt, wie es durch das Flussdiagramm
in
8B darin und die damit in Beziehung
stehende Beschreibung beschrieben ist. Obwohl die beiden Verfahren
zum Lesen des Strichcodes, die in der
US 6 201 901 B1 beschrieben sind, befriedigende
Ergebnisse liefern, wurde es herausgefunden, dass, wenn der Strichcode
auf eine Seite mit einem komplexen Hintergrund gedruckt war, die
durch den Auffindungsschritt
70 der
8A und
8B der
US 6 201 901 B1 , die darin in Verbindung
mit den
9A und
9B beschrieben ist, gelieferten
Ergebnisse weniger als optimal waren, insbesondere bei der Anwesenheit
von Einzellinienrauschzuständen
(d. h., eine beliebige Linie über
den Strichcode hinweg mit einer Breite, die kleiner oder gleich
der Breite eines Bitblocks innerhalb des Strichcodes ist, was oft bei
gefaxten Dokumenten und durch schlecht gewartete Drucker gedruckten
Dokumenten auftreten kann). Zusätzlich
wurde herausgefunden, dass Änderungen
bei dem Schritt der Abschätzung
des Schrägstellungswinkels über Hough-Transformation
71 der
8A und
8B der
US 6 201 901 B1 vorgenommen
werden könnten, um
die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Wegen der zunehmenden
Verarbeitungsgeschwindigkeit des Schrittes der Abschätzung des
Schrägstellungwinkels über Hough-Transformation der
vorliegenden Erfindung ist auch der Schritt der Abschätzung des
Schrägstellungswinkels
zur Vorlagenanpassung
71 der
8B der
US 6 201 901 B1 nicht
länger
erforderlich, der es erfordert, dass der Strichcode Eckenbits umfasst,
wodurch die Zahl von Bits verkleinert wird, die innerhalb des Strichcodes
gespeichert werden kann, und eine weniger als optimale Verarbeitungsgeschwindigkeit
aufweist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren
zum Decodieren stochastisierter Informationen bereitzustellen, das
ein verbessertes Verfahren zum Bestimmen des Schrägstellungswinkels eines
digitalen Bitmusters verwendet. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen
der Patentansprüche
gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Decodieren von Information, die digital in der Form eines randlosen,
taktfreien, zweidimensionalen Strichcodes codiert ist, der auf ein
bedrucktes Medium gedruckt ist, ist von Vorteil, da es bei Anwesenheit
komplexer Hintergründe
arbeiten kann.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Decodieren von Information, die digital in der Form eines randlosen,
taktfreien, zweidimensionalen Strichcodes codiert ist, der auf ein
bedrucktes Medium gedruckt ist, ist von Vorteil, da es eine verbesserte
Verarbeitungsgeschwindigkeit aufweist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist zum Decodieren von Information von Vorteil, die digital in der Form
eines randlosen, taktfreien, zweidimensionalen Strichcodes codiert
ist, der auf ein bedrucktes Medium gedruckt ist und keine Eckenbits
umfasst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist zum Decodieren von Information von Vorteil, die digital in der Form
eines zweidimensionalen Strichcodes codiert ist, der auf ein bedrucktes
Medium gedruckt ist, und der einen Rand umfassen kann oder auch
nicht umfassen kann.
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Diese
und andere Ziele werden durch ein Verfahren zum Decodieren stochastisierter
Information erreicht, die auf ein von einem Menschen lesbares Medium
in der Form eines Pixel- oder Bitmusters (Bitmaps) aus Reihen und
Spalten aus Datenpixeln gedruckt ist, die codierte Datenbits darstellen.
Jedes Datenpixel weist entweder eine erste oder eine zweite Farbe
auf. Das Bitmuster weist eine vorherbestimmte Größe auf und ist von einem Außernbereich
aus Pixeln mit einer vorherbestimmten, im wesentlichen gleichmäßigen Farbe
umgeben. Ein Rand aus einer kontrastbildenden Farbe kann innerhalb
des Außenbereichs
vorhanden sein. Das vom Menschen lesbare Medium wird zuerst abgetastet
oder gescannt, um das Bitmuster zu digitalisieren, und dann zu einer
Grauskalendarstellung auf einer Pixelbasis formatiert. Die Grauskalendarstellung
auf Pixelbasis wird in eine Binärdarstellung
auf Pixelbasis umgewandelt, indem ein Schwellenwertintensitätspegel
auf der Grundlage der Grauskalendarstellung festgelegt wird, und
Pixel, die größer oder
gleich dem Schwellenwert sind, auf einen ersten Pegel, z.B. "0", umgewandelt werden, und Pixel, die
kleiner als der Schwellenwert sind, auf einen zweiten Pegel, z.B. "1", umgewandelt werden. Die Reihen- und
Spaltenumgrenzungen des digitalisierten Bitmusters werden aufgefunden
oder lokalisiert, indem ein Fenster schrittweise in einem vorherbestimmten
Muster über
die Binärdarstellung
auf Pixelbasis bewegt wird. Bei jedem Schritt wird der Teil der
Darstellung, der von dem Fenster umgeben ist, geprüft, um zu
bestimmen, ob der Teil zu einem Charakteristikum oder mehreren Charakteristiken
des Bitmusters paßt,
und die Umgrenzungen des digitalisierten Bitmusters werden als die
Umgrenzungen des Fensters festgelegt, wenn der Teil zu der einen
Charakteristik oder den mehreren Charakteristiken des Bitmusters
paßt.
Der Schrägstellungswinkel
des digitalisierten Bitmusters wird bestimmt, und die Schrägstellung
des digitalisierten Bitmusters wird gegebenenfalls be seitigt, so
daß der Schrägstellungswinkel
auf im wesentlichen Null verringert wird. Das digitalisierte Bitmuster
wird danach gestutzt oder zugeschnitten, und die Binärdaten werden
aus dem digitalisierten Bitmuster ausgelesen, wodurch ein eindimensionales
Feld oder Array aus digitalen Daten erzeugt wird. Schließlich wird
das eindimensionale Array entstochastisiert, und es wird eine Fehlerkorrektur
angewandt, um eine im wesentlichen fehlerfreie digitale Darstellung
der codierten Information zu erzeugen.
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Bei
einer Ausführungsform
umfaßt
das Fenster, das bei dem Auffindungs- oder Lokalisierungsschritt verwendet
wird, einen Kernbereich, der der vorherbestimmten Größe des Bitmusters
entspricht, und einen Ruhebereich, der dem Außenbereich entspricht. Das
Prüfen
umfaßt
das getrennte Prüfen
von Teilen der Darstellung, die von dem Kernbereich und dem Ruhebereich
umgeben sind, um zu bestimmen, ob die Teile zu einem Charakteristikum
oder mehreren Charakteristiken des Bitmusters bzw. des Außenbereichs
passen. Vorzugsweise wird die Pixelverteilung jedes Bereichs geprüft, um zu
bestimmen, ob sie in vorherbestimmte Bereiche fällt, um zu bestätigen, daß das Bitmuster
in der Abbildung vorhanden ist, d.h., das Bitmuster im Kernbereich wird
eine annähernd
gleichmäßige Pixelverteilung
aufweisen, und der Außenbereich
wird eine Pixelverteilung aufweisen, die Pixel nahe bei 100 % mit
entweder "0" oder "1" besitzt. Wenn die Teile der Darstellung,
die von dem Kernbereich und dem Ruhebereich umgeben sind, zu dem
einen Charakteristikum oder den mehreren Charakteristiken des Bitmusters
passen, werden die Umgrenzungen eines Kandidatbereichs für das digitalisierte
Bitmuster auf die Umgrenzungen des Kernbereichs festgelegt. Wenn
zusätzlich
herausgefunden wird, daß die
Teile der Darstellung, die von dem Fenster umgeben sind, die vorher gehende
Prüfung
bestehen, kann der Teil, der vom Kernbereich umgeben ist, auch zugeschnitten
werden, um die äußeren Umgrenzungen
des Kandidatbitmusters darin zu bestimmen, wenn die äußeren Umgrenzungen
mit den vorherbestimmten Abmessungen des Bitmusters verglichen werden,
um weiter zu bestätigen,
daß ein
Bitmuster innerhalb des Fensters vorhanden ist.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Schrägstellungswinkel bestimmt,
indem zuerst alle horizontalen oder vertikalen Kanten innerhalb
des aufgefundenen Kandidatbereichs vorzugsweise unter Verwendung
eines Erkenners endlicher Zustände
aufgefunden werden. Die Koordinaten einer horizontalen oder vertikalen
Linie innerhalb des aufgefundenen Kandidatbereichs, die die horizontalen oder
vertikalen Kanten darstellen, werden dann unter Verwendung der Hough-Transformation berechnet. Schließlich wird
der Schrägstellungswinkel
als der Winkel zwischen den Koordinaten der horizontalen oder vertikalen
Linie innerhalb des Kandidatbereichs und einer horizontalen Linie,
die eine Reihe aus Pixeln innerhalb der Darstellung darstellt, oder
einer vertikalen Linie, die eine Spalte aus Pixeln innerhalb des
Kandidatbereichs darstellt, berechnet. Wahlweise können sowohl
die horizontalen als auch vertikalen Kanten aufgefunden werden,
und der Schrägstellungswinkel
kann unter Verwendung sowohl der horizontalen als auch vertikalen Kanten
berechnet werden.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
wird der Kandidatbereich in mehrere horizontale und/oder vertikale
Bereiche unterteilt. Für
jeden horizontalen und/oder vertikalen Bereich werden vorläufige Schrägstellungswinkel
berechnet, und der Schrägstellungswinkel
wird durch ein Wahlschema aus den vorläufigen Schrägstellungswinkeln ausgewählt, beispielsweise
wird der Medianwert ausgewählt.
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Die
Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben,
in dieser ist bzw. sind:
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1A ein
Diagramm, das schematisch den zweidimensionalen Strichcode der '280-Anmeldung veranschaulicht,
der auf eine Seite aus gedrucktem Text gedruckt ist, und 1B ein
Beispiel des zweidimensionalen Strichcodes der '280-Anmeldung,
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2 ein
Beispiel eines zweidimensionalen Strichcodes gemäß der vorliegenden Erfindung,
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3 ein
Flußdiagramm,
das die Schritte zum Codieren und Decodieren von Information auf
einem bedruckten Medium gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt,
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4 ein
zweidimensionaler Strichcode, der auf ein bedrucktes Medium mit
einem komplexen Hintergrund gedruckt ist, wobei eine Ruhezone um
den Strichcode herum vorgesehen ist,
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5 ein
Flußdiagramm,
das beschreibt, wie der zweidimensionale Strichcode gemäß der vorliegenden
Erfindung zu lesen ist,
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6 die
Auslegung des Schiebefensters, das als Teil des Auffindungsverfahrens
der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
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7A, 7B und 7C drei
alternative Ausführungsformen
von Suchmustern, die als Teil des Auffindungsverfahrens der vorliegenden
Erfindung verwendet werden,
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8 ein
Schaubild des Erkenners endlicher Zustände, der dazu verwendet wird,
Kantenpixel bei dem Verfahren zur Schrägstellungsabschätzung der
vorliegenden Erfindung zu detektieren,
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9A ist
ein Diagramm eines Verfahrens zur Schrägstellungswinkelabschätzung nach
dem Stand der Technik auf der Grundlage der Verwendung einer einzigen
Linie innerhalb der Kantenabbildung, und 9B ist
ein Diagramm des Wahlschemaverfahrens, das als Teil des Verfahrens
zur Schrägstellungswinkelabschätzung der
vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Wie
es in der
US 5 625 721
A und
US 5
703 972 A sowie in der
US 5 748 807 A beschrieben ist, kann Information über Inhalte,
Layout, Erzeugung und Wiederauffindung eines Dokuments durch einen
Compu ter codiert werden, wenn das Dokument zu Beginn erzeugt wird
oder bei einer anschließenden
Computerverarbeitung desselben. Die codierte Dokumentinformation
kann dann über
einen zweidimensionalen Strichcode bereitgestellt werden, der auf
der Fläche
einer gedruckten Version des Dokuments erzeugt ist. Fortschrittliche Codier-
und Druckauflösungsfähigkeiten,
die gegenwärtig
verfügbar
sind, können
bis zu 30 000 Bits Information auf dem Raum von einem einzigen Quadratzoll
(645,16 mm
2) aufnehmen. Deshalb kann man,
wie es durch die oben genannten Anmeldungen gelehrt wird, theoretisch
die gesamten Dokumentinhalte codieren, wobei dies nur durch die
Menge an Raum auf der Dokumentfläche
begrenzt ist, die man dem zweidimensionalen Strichcode zu opfern
gewillt ist. Ein Strichcodelesegerät in Verbindung mit einem optischen
Seitenscanner oder Seitenlesegerät
oder vollständig
getrennt von diesem, kann den zweidimensionalen Strichcode abtasten
und die Information einem zugehörigen
System liefern, das mit der geeigneten Erkennungs- und Decodier-Software
ausgestattet ist. Die decodierte Information kann dann von dem Abtastsystem
dazu verwendet werden, eine neue Version des Dokuments zu schaffen
oder die Erkennung, Wiedergabe und Fehlerkorrektur für das gescannte
oder abgetastete Dokument zu verbessern. Um den zweidimensionalen
Strichcode zu decodieren, ist es nicht erforderlich, daß ein derartiges
Strichcodelesegerät-
und -abtastsystem die Druckauflösung
des zweidimensionalen Strichcodes kennt, vorausgesetzt, daß die Abtastauflösung des
Lesegeräts
in der Lage ist, mindestens eine 3 × 3-Pixelmatrix für jedes logische Bit des zweidimensionalen
Strichcodes für
die bevorzugte Ausführungsform
des unten in bezug auf
8 diskutierten Erkenners endlicher
Zustände
herzustellen.
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Die
in der Form eines zweidimensionalen Strichcodes codierte Information
kann dazu verwendet werden, die Software-Werkzeuge zu verbessern,
die bereits dazu verwendet werden, Papierdokumente zu schaffen.
Beispiele umfassen Textverarbeitungs-, Tabellenkalkulations-, objektorientierte
Graphik- und Multimediaanwendungen, wie Sprachaufzeichnung und fotografische
Bildgebung.
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Der
Rand
13, der bei dem zweidimensionalen Strichcode
10 von
1 verwendet wird, war kein kritisches
Merkmal der Erfindung, die in der
US 5 862 270 A offenbart ist, da der grösste Teil
der darin beschriebenen Schlüsselverfahrensschritte
funktioniert, ob ein Rand vorhanden ist oder nicht. Jedoch wurde
der Rand
10 bei der
US
5 862 270 A von den Schritten der Schrägstellungsabschätzung und
der Schrägstellungsbeseitigung
verwendet.
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2 veranschaulicht
ein Beispiel der zweidimensionalen Strichcodesymbologie, die bei
der
US 6 201 901 B1 eingeführt wurde.
Ein zweidimensionaler Strichcode
20 umfasst einen codierten
Satz aus Datenbits in einem zweidimensionalen Gitter. Typischerweise
wird jedes Datenbit; das codiert ist, als eine Matrix aus schwarzen
oder weissen Pixeln
23 gedruckt. Eine Pixelmatrix, die
ein Datenbit darstellt, ist quadratisch und kann so klein wie eine
1 × 1-Matrix
bis so gross wie eine 6 × 6-Matrix
oder grösser
sein. Es können
auch nichtquadratische Matrizen verwendet werden. Es sind keine
Takte oder Ränder
bei der Symbologie für
den zweidimensionalen Strichcode
20 notwendig oder erforderlich.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist der zweidimensionale Strichcode
20 ein 20 × 20-Array
aus Datenbits, wobei jedes Bit in einer 9 × 9-Pixelmatrix gespeichert
ist, obwohl festgestellt werden kann, dass die Grösse flexibel
ist, und dass die ein zige Anforderung an die Grösse ist, dass der Leseprozess
die Grösse
des codierten Arrays kennt.
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In
der
US 6 201 901 B1 sind
zwei unterschiedliche Ausführungsformen
der Strichcode-Symbologie beschrieben. Bei der ersten Ausführungsform
sind die vier Eckenbits
21 immer schwarz (wenn auf einen
weissen Hintergrund gedruckt wird). Die vier Eckenbits
21 bei
der ersten Ausführungsform
werden "Ankerbits" genannt. Die restlichen
Datenbits bei der ersten Ausführungsform
der
US 6 201 901 B1 sind
pseudostochastisiert (pseudorandomized) und können irgendeine Kombination
gewünschter
Information und Fehlerkorrekturbits enthalten. Die Symbologie der
ersten Ausführungsform
sorgt für
eine gute Schrägstellungsabschätzung, wenn
die Schrägstellung
klein ist und der zweidimensionale Strichcode
20 frei von
irgendeiner Beschädigung
ist. Jedoch macht die Plazierung der Ankerbits
21 in der
Ecke diese gegenüber
Beschädigung
anfällig.
Somit gibt es bei der in der
US 6 201 901 B1 beschriebenen zweiten Ausführungsform
keine Forderung nach Ankerbits
21, und der zweidimensionale
Strichcode
20 ist einfach ein N × M-Array aus Datenbits, vorzugsweise
mit N = M = 20, wobei in diesem Fall für die Speicherung von bis zu
50 Bytes (400 Bits) Information gesorgt wird. Bei der zweiten Ausführungsform
sind alle Datenbits pseudo-stochastisiert und können irgendeine Kombination
gewünschter
Informations- und Fehlerkorrekturbits enthalten. Vorzugsweise wird
ein herkömmlicher
Hamming-Code (7, 4) als der Fehlerkorrekturcode verwendet, um statistisches
Rauschen zu detektieren und zu korrigieren, wobei in diesem Fall
der zweidimensionale Strichcode bis zu 28 Bytes (224 Bits) Information
festhalten kann.
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3 veranschaulicht
die Schritte, die in dem Codier/Decodier-Prozess enthalten sind.
Mit der Ausnahme, wie es hierin in bezug auf die Verfahren der vorliegenden
Erfindung beschrieben ist, ist jeder Schritt ausführlicher
in der
US 5 862 270
A und/oder in der
US
6 201 901 B1 beschrieben. Während des Codierprozesses werden
zunächst
Eingangsdaten in der Form eines eindimensionalen, linearen Bitstroms
verarbeitet, um bei Schritt
30 einen normalen, auf Blöcken beruhenden
Fehlerkorrekturcode ("ECC") zu addieren, bei Schritt
31 stochastisiert,
bei Schritt
32 von einem eindimensionalen Bitstrom auf
eine zweidimensionale Darstellung, d. h., den zweidimensionalen
Strichcode, abgebildet, und der zweidimensionale Strichcode wird schliesslich
bei Schritt
33 gedruckt. Der Decodierprozess wiederholt
diese Schritte in umgekehrter Reihenfolge, wobei der gedruckte,
zweidimensionale Strichcode bei Schritt
34 gelesen wird,
bei Schritt
35 aus einer zweidimensionalen auf eine eindimensionale
Darstellung abgebildet wird, bei Schritt
36 entstochastisiert
wird, und schliesslich bei Schritt
37 der ECC angewandt
wird, um den "rohen" linearen Bitstrom
wiederherzustellen. Insbesondere werden die Verfahren der vorliegenden
Erfindung bei dem Leseschritt
34 verwendet.
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5 veranschaulicht
die Schritte bei dem Leseverfahrensschritt der vorliegenden Erfindung.
Zuerst wird die gescannte oder abgetastete Grauskalenabbildung durch
den Schwellenwertbildungsschritt 100 in schwarz und weiss
umgewandelt, wobei ein bestimmter Intensitätspegel dynamisch ausgewählt wird
(z. B. der mittlere oder Medianwert-Pixelwert) und Pixel mit einem Pegel
gleich oder über
dem ausgewählten
Intensitätspegel
werden als schwarz (oder weiss) angesehen, und Pixel mit einem Intensitätspegel,
der kleiner als der ausgewählte
Intensitätspegel
ist, werden als weiss (oder schwarz) angesehen. Um den Prozess zu
beschleunigen, wird als nächstes
wahlweise die Auflösung
der gescannten oder abgetasteten Eingangsabbildung bei Schritt 102 reduziert,
wie es unten weiter diskutiert wird. Danach wird bei Schritt 104 durch
das Schiebefensterverfahren der vorliegenden Erfindung ein zweidimensionaler
Kandidatstrichcodebereich lokalisiert oder aufgefunden und aus der
Eingangsabbildung herausgezogen, wie es unten in bezug auf die 4, 6 und 7 weiter diskutiert wird. Wenn bestimmt
wird, dass ein Kandidatbereich einen zweidimensionalen Strichcode
umfasst, wird der Kandidatbereich bei Schritt 104 aus der
ursprünglichen
Abbildung herausgezogen (mit der ursprünglichen Auflösung). Dann
wird bei Schritt 106 der Schrägstellungswinkel des zweidimensionalen
Strichcodes innerhalb des Kandidatbereichs durch das Verfahren der
vorliegenden Erfindung abgeschätzt,
wie es mit Bezug auf die 8 und 9 hierin
weiter beschrieben wird.
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Sobald
der Schrägstellungswinkel
bekannt ist, wird er bei Schritt
108 wie notwendig korrigiert,
wie es in der
US 6
201 901 B1 ausführlicher
beschrieben ist. Wenn der Schrägstellungswinkel
phi grösser
als ein minimaler Schwellenwert alpha ist, über welchen der Leseschritt
112 nicht
länger
in der Lage ist, den Strichcode zuverlässig zu lesen, jedoch unter
einem zweiten Schwellenwert beta, wird ein einfaches Schrägstellungsbeseitigungsverfahren
angewandt. Wenn der Schrägstellungswinkel
phi grösser
als der zweite Schwellenwert beta ist, der typischerweise auf sieben
Grad Schrägstellung
festgelegt ist, wird ein trigonometrischer Schrägstellungsbeseitigungsprozess
angewandt, der mehr Verarbeitungszeit als das einfache Schrägstellungsbeseitigungsverfahren
benötigt.
Das einfache Schrägstellungsbeseitigungsverfahren
wendet das Scher-Dreh-Verfahren an, und ist vollständig in
der
US 6 201 901 B1 in
bezug auf die
16A,
16B und
16C darin offenbart. Das trigonometrische
Schrägstellungsbeseitigungsverfahren
ist auch vollständig
in der
US 6 201 901
B1 in bezug auf
17 darin
beschrieben.
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Der
Kandidatbereich wird wahlweise bei Schritt
110 zugeschnitten,
um eine enge Umgrenzung um den zweidimensionalen Strichcode herum
zu schaffen, wie es unten weiter beschrieben ist. Schliesslich wird
die Information, die in dem zweidimensionalen Strichcode codiert
ist, bei Schritt
112 aus dem Kandidatbereich gelesen, wie
es in der
US 5 862 270
A und
US 6
201 901 B1 vollständig
beschrieben ist. Der Kandidatbereich kann sowohl bei dem Zuschneideschritt
110 als
auch dem Leseschritt
112 geprüft werden, um sicherzustellen, dass
er bestimmte Charakteristiken des zweidimensionalen Strichcodes
enthält,
und in dem Fall, dass der Kandidatbereich derartige Charakteristiken
nicht enthält,
kann die Verarbeitung zu dem Auffindungsschritt
104 zurückkommen,
um die Suche nach einem Kandidatbereich wiederaufzunehmen.
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Der
erste Schritt 102 des Leseprozesses verringert die Auflösung der
Abbildung um einen Faktor von vorzugsweise vier, um den Auffindungsschritt 104 zu
beschleunigen, obwohl ein Fachmann feststellen kann, dass die Auflösung der
Abbildung um andere Faktoren verringert werden kann, und, wenn die
Verarbeitungsgeschwindigkeit kein Thema ist, muss dieser Schritt überhaupt
nicht ausgeführt
werden. Die Eingangsabbildung wird vorzugsweise einfach unterabgetastet,
um eine Abbildung mit niedrigerer Auflösung zu schaffen. Die folgende
Gleichung beschreibt, wie eine Abbildung mit verringerter Auflösung aus
der ursprünglichen
Eingangsabbildung erzeugt werden kann R(I, J) = O(Reihe_Sprung·I, Spalte_Sprung·J) (1) für 0 ≤ I < Reihe_m/Reihe_Sprung 0 ≤ J < Spalte_m/Spalte_Sprungwobei
0(x, y) die ursprüngliche
Eingangsabbildung darstellt, R(x, y) die reduzierte Abbildung darstellt,
Reihe_m und Spalte_m jeweils die vertikale bzw. horizontale Grösse des
Eingangsabbildungs-Arrays darstellen, und Reihe_Sprung und Spalte_Sprung
jeweils Abtastfaktoren in den vertikalen bzw. horizontalen Richtungen
sind. Vorzugsweise sind Reihe_Sprung und Spalte_Sprung beide gleich
4. Wie der Fachmann feststellen kann, können andere Verfahren zur Verringerung
der Auflösung
der Eingangsabbildung das durch Gleichung (1) beschriebene, bevorzugte
Verfahren ersetzen.
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Der
Auffindungsschritt
104 bestimmt den Ort des zweidimensionalen
Strichcodes innerhalb einer gegebenen Dokumentabbildung. Verfahren
nach dem Stand der Technik zur Auffindung umfassen ein einfaches Auffindungsschema
auf der Grundlage der Verteilung eines Histogramms der horizontalen
und vertikalen Projektion von Abbildungspixeln, wie es in der
US 5 862 270 A beschrieben
ist, und ein mathematisches, auf Morphologie beruhendes Schema,
das in der nachveröffentlichten
US 5 974 200 A beschrieben
ist. Das einfache Auffindungsschema der
US 5 862 270 A ist ungeachtet
des Ortes des zweidimensionalen Strichcodes innerhalb einer Abbildung
relativ schnell, liefert jedoch keine optimalen Ergebnisse, wenn
der zweidimensionale Strichcode auf einen komplexen Hintergrund
gedruckt ist, Einzellinienrauschen umfasst oder einen Schrägstellungswinkel
aufweist, der grösser
als fünf
Grad ist. Das auf Morphologie beruhende Auffindungsschema der
US 5 974 200 A kann
mit Dokumenthintergründen
wie gedrucktem Text umgehen, kann jedoch nicht mit komplexen Hintergründen, wie
dem dunklen Hintergrund
220 von
4 umgehen
und ist im Hinblick auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit nicht so
effektiv. Das unten beschriebene Verfahren der vorliegenden Erfindung
hat die günstigen
Eigenschaften der beiden Verfahren nach dem Stand der Technik und
ist in der Lage, den zweidimensionalen Strichcode aufzufinden, wenn
er auf ein Dokument gedruckt ist, das einen komplexen Hintergrund,
wie den dunklen Hintergrund
220 von
4, umfasst.
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Nach 4 wird
nun beim Drucken eine Ruhezone 200 aus weissem Raum explizit
um den zweidimensionalen Strichcode 210 herum geschaffen,
um die Genauigkeit des Auffindungsprozesses zu verbessern, wenn
der zweidimensionale Strichcode 210 in einem bedruckten
Medium eingeschlossen ist, das komplexe Hintergründe, wie Hintergrund 220,
enthält.
Die Ruhezone 200 verbessert auch die Genauigkeit des Auffindungsprozesses
bei der Anwesenheit von Linienrauschen und Schrägstellung des zweidimensionalen
Strichcodes. Wie es in 1A gezeigt ist, ist, wenn der
zweidimensionale Strichcode in einer Ecke eines Dokuments ausserhalb
der Grenzen angeordnet ist, in denen die Dokumentinhalte, wie Text
oder Graphiken, liegen, von Natur aus eine Fläche aus weissem Raum vorhanden.
Jedoch zeigt sich eine viel schwierigere Situation, wenn ein Dokument
keine derartigen Grenzen oder anderen Flächen aus weissem Raum umfasst.
Somit kann dadurch, dass explizit die Anwesenheit einer Ruhezone 200 um
den zweidimensionalen Strichcode 210 herum erforderlich
ist, der zweidimensionale Strichcode 210 überall auf
einem Dokument mit einem komplexen Hintergrund plaziert sein, wie
es allgemein in 4 gezeigt ist, und dennoch durch
das Verfahren der vorliegenden Erfindung gelesen werden.
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Der
Auffindungsschritt 120 von 5 zieht
Nutzen aus der Tatsache, daß der
zweidimensionale Strichcode in der Mitte einer Ruhezone (weißer Bereich)
angeordnet ist, wobei die Kombination auf jede Art von Dokumenthintergrund
gedruckt werden kann. Deshalb ist der zweidimensionale Strichcode
von einem weißen
Randbereich umgeben, wie es in 4 gezeigt
ist. Wie ein Fachmann feststellen wird, erfordert die Ruhezone,
daß im
wesentlichen alle Pixel darin die gleiche Farbe aufweisen, jedoch
kann die besondere Farbe schwarz oder weiß sein (oder eine andere Farbe
im Fall eines Farbdokuments, die in dem Schwellenwertschritt 100 in
schwarz oder weiß umgewandelt
wird). Der Auffindungsschritt 120 muß ein gewisses Niveau an "Speckle"-Rauschen und Linienrauschen
gestatten, das in die Ruhezone beispielsweise während des Druckens oder Abtastens
bzw. Scannens eingeleitet wird. Der Auffindungsschritt 120 verwendet
das in 6 veranschaulichte Schiebefenster 300,
um einen zweidimensionalen Strichcode in der Eingangsabbildung aufzufinden.
Insbesondere wird das Schiebefenster 300 über die
Eingangsabbildung hinweg bewegt und wird an ausgewählten Positionen
dazu verwendet, den Teil der Abbildung innerhalb der Umgrenzungen
des Schiebefensters 300 herauszuziehen. Der herausgezogene
Teil der Abbildung wird dann geprüft, um zu bestimmen, ob ein
zweidimensionaler Strichcodekandidatbereich darin vorhanden ist,
wie es unten weiter diskutiert wird. Das Schiebefenster 300 weist
zwei Bereiche auf: (1) einen Kernbereich 310 und (2) einen
Ruhebereich 320. Der Kernbereich 310 entspricht
dem zweidimensionalen Strich code selbst, und der Ruhebereich 320 entspricht
der Ruhezone des zweidimensionalen Strichcodes. Die Größe der beiden
Bereiche ist hauptsächlich
durch die Spezifikation des zweidimensionalen Strichcodes, d.h.,
die Größe des zweidimensionalen
Strichcodes 210 und der Ruhezone 200, die in 4 gezeigt
sind, bestimmt. Da jedoch die Größe des rechteckigen
Fensters, die notwendig ist, um den zweidimensionalen Strichcode
zu enthalten, zunimmt, wenn der zweidimensionale Strichcode schräggestellt
ist, wie dies durch den schräggestellten,
zweidimensionalen Strichcode 330 in 6 gezeigt
ist, ist die Größe des Kernbereichs
des Schiebefensters 300 geringfügig größer als die erwartete Größe des zweidimensionalen
Strichcodes, um sich an Umstände
anzupassen, bei denen ein zweidimensionaler Strichcode bis zu einer
bestimmten maximalen Größe schräggestellt
ist. Zusätzlich
gestattet diese Eigenschaft auch, daß der zweidimensionale Strichcode
während
des Druck- und/oder Scanprozesses geringfügig vergrößert und dennoch durch das
Verfahren der vorliegenden Erfindung aufgefunden werden kann.
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Es
können
verschiedene Suchmuster für
das Schiebefenster 300 verwendet werden. Der Einfachheit halber
kann das Suchmuster von der oberen linken Ecke der Abbildung starten
und Reihe um Reihe von links nach rechts für jede Reihe abtasten, wie
es in 7A gezeigt ist, was leicht durchzuführen ist,
jedoch keinerlei a priori Wissen um den Ort des zweidimensionalen
Strichcodes innerhalb einer gegebenen Abbildung verwendet und deshalb
nicht das effektivste Suchverfahren sein kann.
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In
der Praxis wird der zweidimensionale Strichcode gewöhnlich an
einen vordefinierten Ort innerhalb einer Seite gedruckt. Wenn decodiert
wird, braucht somit nur ein kleiner Teil der gesamten Dokumentabbildung durch
das Schiebefenster 300 abgetastet werden. Dieser kleine
Bereich wird gewöhnlich
durch die Abtastvorrichtung gemäß dem erwarteten
Ort des zweidimensionalen Strichcodes, z.B. in jeder Ecke des Dokuments, erhalten.
Sobald der kleine Bereich (oder Bereiche) herausgezogen sind, ist
es wahrscheinlicher, daß sich
der zweidimensionale Strichcode näher an der Mitte des herausgezogenen
kleinen Bereichs als an der Umgrenzung befinden wird. Das bevorzugte
Suchmuster startet von der Mitte des herausgezogenen kleinen Bereichs und
dehnt sich in einem spiralähnlichen
Muster nach außen
aus, wie es in 7B gezeigt ist, was es gestattet, daß der zweidimensionale
Strichcodekandidatbereich viel schneller aufgefunden wird, als durch
das einfache Verfahren, das in bezug auf 7A diskutiert
wurde. Jedoch kann die Implementierung dieses Suchverfahrens komplizierter
sein. Deshalb kann alternativ ein Suchmuster, das weniger kompliziert
als das Suchmuster von 7B durchzuführen jedoch schneller als das
Suchmuster von 7A ist, unter Verwendung eines Sprungreihensuchmusters
durchgeführt
werden, wie es in 7C veranschaulicht ist, das
reihenweise in dem herausgezogenen kleinen Bereich sucht. Wie es
in 7C gezeigt ist, startet das Sprungreihensuchmuster das
Suchen in der mittleren Reihe, springt dann von der mittleren Reihe
eine Reihe nach oben und eine Reihe nach unten, dann von der mittleren
Reihe zwei Reihen nach oben und zwei Reihen nach unten, wobei jede Reihe
durchsucht wird, bis ein zweidimensionaler Kandidatstrichcodebereich
gefunden wird oder das obere Ende und das untere Ende des herausgezogenen
kleinen Bereichs erreicht sind. Für jede Reihe sucht das Sprungreihensuchmuster
von links nach rechts. Obwohl es nicht so effektiv wie das spiralähnliche
Muster von 7B ist, ist es leichter durchzuführen.
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Wenn
eine verbesserte Effektivität
notwendig ist, kann ferner jedes hierin diskutierte Suchmuster derart
modifiziert werden, daß es
durch Überspringen
einiger Abtastwege sucht, so daß nur
entlang der geradzahligen Wege gesucht wird, wie es in den 7A–7C gezeigt
ist.
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Wenn
das Schiebefenster jeden Ort passiert, wird der Abbildungsbereich
innerhalb des Schiebefensters 300 geprüft, um zu sehen, ob er bestimmte
Charakteristiken des zweidimensionalen Strichcodes enthält. Wie
es oben angedeutet wurde, sind die Bits in dem zweidimensionalen
Strichcode stochastisiert und enthalten eine gleichmäßige Verteilung
von Bits. Zusätzlich
ist die annähernde
Größe des zweidimensionalen
Strichcodes bekannt, und der zweidimensionale Strichcode ist von
einer Ruhezone aus weißem
Raum umgeben. Das Auffindungsverfahren der vorliegenden Erfindung
prüft den
Abbildungsbereich bei jedem Schritt, um zu bestimmen, ob er diese
Merkmale enthält,
und somit zu bestimmen, ob der Abbildungsbereich als ein zweidimensionaler
Strichcodekandidatbereich ausgewählt
werden sollte.
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Als
eine erste Prüfung
an jeder Position wird der Kernbereichsdichtewert der Abbildung
innerhalb des Kernbereichs 310 des Schiebefensters 300 geprüft, um zu
bestimmen, ob er in einen vorbestimmten Bereich fällt. Weil
die Bits innerhalb des zweidimensionalen Strichcodes wegen des Stochastisierungsprozesses
(randomization process) in einem gleichmäßigen Muster verteilt sind,
wird insbesondere ein perfekt gleichmäßiger, zweidimensionaler Strichcode
eine gleiche Anzahl von schwarzen Pixeln und weißen Pixeln aufweisen. Die "Kernbereichsdichte" ist als das Verhältnis der
Anzahl von schwarzen Pixeln zur Gesamtzahl von Pixeln innerhalb
des Kernbereichs 310 des Abtastfensters 300 definiert.
Weil der oben disku tierte Binärisierungsprozeß (binarisation
process) der Abtastvorrichtung oder des Schwellenwertschrittes 100 bewirken
kann, daß der zweidimensionale
Strichcodebereich zu dunkel oder zu hell ist, kann die Kernbereichsdichte
geringfügig
auf einem Niveau schwanken, das etwas niedriger oder höher als
0,5 ist. Deshalb kann der Kernbereichsdichtewert in einem vorherbestimmten
Bereich um 0,5 herum liegen. Wenn der zu decodierende, zweidimensionale Strichcode
einen Rand umfaßt,
müssen
zusätzlich
der Schwellenwert und der Bereich der Kernbereichsdichte entsprechend
eingestellt werden, um den zusätzlichen
schwarzen Pixeln Rechnung zu tragen, die aufgrund des schwarzen
Randes vorhanden sind (falls z.B. der Schwellenwert 0,5 beträgt und der
Bereich 0,45 bis 0,55 beträgt,
wenn kein schwarzer Rand vorhanden ist, kann der Schwellenwert 0,55
betragen und der Bereich ist 0,50 bis 0,60, wenn ein schwarzer Rand
vorhanden ist). Wenn herausgefunden wird, daß der Kernbereich eine Kernbereichsdichte
aufweist, die die Anwesenheit eines zweidimensionalen Strichcodes
anzeigt, fährt
die Prüfung
fort, sonst wird das Schiebefenster in seine nächste Position bewegt, um die
Kernbereichsdichte zu bewerten.
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Als
eine zweite Prüfung
an jeder Position wird die Ruhebereichsdichte des Bereichs innerhalb
des Ruhebereichs 320 des Schiebefensters 300 bewertet,
um zu bestimmen, ob sie in einen vorherbestimmten Bereich fällt. Die
Ruhebereichsdichte ist als das Verhältnis der Anzahl von schwarzen
Pixeln zur Gesamtzahl von Pixeln innerhalb des Ruhebereichs 320 des
Schiebefensters 300 definiert. Wie es in 4 gezeigt
ist, enthält die
Ruhezone 200 idealerweise keine schwarzen Pixel, und somit
würde ein
perfekt abgetasteter, zweidimensionaler Strichcode ohne irgendein
Rauschen (d.h. schwarze Pixel) innerhalb der Ruhezone 200 einen
Ruhebereichsdichtewert von Null ergeben. Um etwas Speckle-Rauschen
oder Rauschen einer einzelnen gezogenen Linie Rechnung zu tragen,
wird im voraus ein Maximaldichtewert, der etwas größer als
Null ist, als ein annehmbarer Wert ausgewählt. Der Ruhebereichsdichtewert
für den
Teil der Abbildung in der Ruhezone 320 des Schiebefensters 300 wird
bewertet, und wenn herausgefunden wird, daß er kleiner oder gleich dem
im voraus ausgewählten
Wert ist, fährt
die Prüfung
fort, sonst wird das Schiebefenster in seine nächste Position bewegt, um die
Kernbereichsdichte zu bewerten.
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Als
eine abschließende
Prüfung
wird ferner eine Zuschneideprüfung
durchgeführt,
wenn ein Abbildungsbereich innerhalb eines Abtastfensters in die
annehmbaren Bereiche für
sowohl die Kernbereichsdichte als auch die Ruhebereichsdichte fällt, um
die Gültigkeit
jedes Bereichs zu prüfen.
Der Zuschneideschritt der vorliegenden Erfindung beruht auf der
Tatsache, daß die
Bits in dem zweidimensionalen Strichcode gleichmäßig verteilt sind. Somit wird
in einem Array aus 20 × 20
Bits keine Reihe oder Spalte in dem Kandidatbereich vorhanden sein,
die nicht irgendwelche schwarzen Bits enthält. Das Zuschneiden wird von
der Mitte zur Außenseite
hin vorgenommen. Von der Mitte des Kandidatbereichs ausgehend wird
jede Abbildungsreihe fortlaufend von der Mitte zum oberen Ende des
Kandidatbereichs abgetastet, bis eine Reihe erreicht ist, die keine schwarzen
Pixel enthält,
wobei man annimmt, daß dies
dort ist, wo die obere Kante des zweidimensionalen Strichcodes liegt.
Der Abtastprozeß wird
weitere drei Male wiederholt, wobei die Reihenabtastung von der
Mitte nach unten zum unteren Ende des Kandidatbereichs und die Spaltenabtastung
dann von der Mitte zu der am weitesten links liegenden Spalte des
Kandidatbereichs und schließlich
von der Mitte zu der am weitesten rechts liegenden Spalte des Kandidatbereichs
fortschreitet. Anstelle daß eine
einzige Reihe die Kante des zweidimensionalen Strichcodes kenn zeichnet,
können
die jeweiligen Umgrenzungen des zweidimensionalen Strichcodes durch
die Anwesenheit einer vorherbestimmten, aufeinanderfolgenden Anzahl
von Reihen oder Spalten gekennzeichnet sein, die kein Schwarz enthalten,
um Abtastzeilenrauschen von dem Abtastprozeß oder einer zu hellen Abbildung
Rechnung zu tragen.
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Nachdem
der Kandidatbereich zugeschnitten worden ist, wird die Größe des neuen
Bereichs gegen die erwartete Größe des zweidimensionalen
Strichcodes geprüft.
Wenn eine wesentlich unterschiedliche Größe gefunden wird, kennzeichnet
dies, daß der
Kandidatbereich kein zweidimensionaler Strichcodebereich ist, und
das Schiebefenster wird in seine nächste Position bewegt, um die
Kernbereichsdichte zu bewerten. Das Prüfen der Größe nach dem Zuschneideprozeß bewirkt
die Beseitigung gewisser Bereiche, die von den ersten beiden Prüfungen falsch
detektiert worden sein können.
Beispielsweise kann ein Textbereich die Dichteprüfung bestehen, wenn er einen
Font mit einer Größe umfaßt, die
der Größe jedes
Bits innerhalb des zweidimensionalen Strichcodes ähnlich ist
und einen bestimmten Zeilenabstand und Zeichenabstand aufweist.
Jedoch wird ein Zuschneiden eines Textbereichs gewöhnlich mit
einem einzigen Bereich eines verbundenen Bestandteils, z.B. einem
Zeichen, enden, der eine Größe aufweisen
wird, die sich wesentlich von derjenigen unterscheidet, die für den zweidimensionalen
Strichcode erwartet wird.
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Sobald
herausgefunden wird, daß ein
Kandidatbereich alle drei Prüfungen
erfüllt,
wird er als ein gültiger
Kandidatbereich angesehen. Der gegenwärtige Ort innerhalb der Abbildung
des Schiebefensters wird aufgezeichnet und auf die Abbildung mit
voller Auflösung
abgebildet, und der entsprechende Bereich wird als ein Kandidatbereich
zur weiteren Verarbeitung herausgezogen. Wenn ein zweidimensionaler
Strichcode innerhalb des Schiebefensters einen relativ grossen Schrägstellungswinkel
aufweist, können
dessen Ecken ausserhalb der Umgrenzungen des Kernbereichs 310 des
Schiebefensters 300 verblieben sein. Die Ecken können wiedergefunden
werden, indem die Grösse
des Kernbereichs 310 geringfügig ausgedehnt wird, wenn der
Kandidatbereich aus der Abbildung mit voller Auflösung herausgezogen
wird, um sicherzustellen, dass der gesamte zweidimensionale Strichcode
herausgezogen ist. Jegliches Rauschen, das in dem herausgezogenen
Bereich wegen der Ausdehnung der Fenstergrösse geschaffen wird, kann bei
dem Zuschneideschritt 110 beseitigt werden, der die gleiche
Zuschneideverfahrensweise von innen nach aussen verwendet, die oben
in bezug auf den Auffindungsschritt 104 beschrieben wurde.
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Ungleich
den Auffindungsverfahren, die in der
US 5 862 270 A und
US 6 201 901 B1 beschrieben
sind, schneidet das Verfahren der vorliegenden Erfindung den aufgefundenen
Kandidatbereich vor der Schrägstellungsbeseitigung
nicht zu, weil das Zuschneiden eines schräggestellten, zweidimensionalen
Strichcodes leicht seine Ecken beschädigen kann, wohingegen das
Zuschneiden eines zweidimensionalen Strichcodes, dessen Schrägstellung
richtig beseitigt ist, seine Ecken bewahren wird.
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Das
Verfahren zur Schrägstellungsabschätzung der
US 5 862 270 A beruht
auf der Auffindung von zwei Ankerbits an der oberen linken und der
unteren linken Ecke des zweidimensionalen Strichcodes, um den Schrägstellungswinkel
zu berechnen. Wie es darin weiter diskutiert wird, werden Vorlagen
dazu verwendet, die Ecken aufzufinden, und dieses Verfahren versagt,
wenn der Schrägstellungswinkel
relativ gross, wie grösser als
annähernd
fünf Grad
Schrägstellung
ist. Zusätzlich
sind die Ecken des zweidimensionalen Strichcodes oft durch Rauschen
verformt, was zu einem ungenauen Wert für den durch das Verfahren der
US 5 862 270 A abgeschätzten Schrägstellungswinkel
führt.
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Um
diese Mängel
zu beheben, offenbart die
US
6 201 901 B1 eine Schrägstellungsabschätztechnik auf
der Grundlage einer Hough-Transformation.
Die Hough-Transformation ist eine parametrische Transformation,
die dazu verwendet werden kann, geometrische Merkmale, wie gerade
Linien, innerhalb einer Abbildung zu detektieren. Das Verfahren
der
US 6 201 901 B1 zieht
alle horizontalen Kantenpixel unter Verwendung einer vertikalen
Schwarz- und Weiss-Maske über
die gesamte Abbildung hinweg heraus. Dann wird die Hough-Transformation
mit allen identifizierten horizontalen Kantenpixeln durchgeführt, um
den Winkel der längsten
Kantenlinie zu berechnen, der den Schrägstellungswinkel des zweidimensionalen
Strichcodes darstellt. Dieses Verfahren erfordert eine bedeutende
Verarbeitungszeitdauer, weil eine Bewegen einer vertikalen Maske über die
gesamte Abbildung hinweg, um jedes Kantenpixel zu detektieren, umfasst,
dass auf jedes Abbildungspixel mehrere Male zugegriffen wird (die
tatsächliche
Anzahl von Zugriffen hängt
von der Grösse
der Maske ab), und weil das Hough-Transformationsverfahren eine breite
Vielfalt von möglichen
Winkeln in 0,5-Grad-Inkrementen für alle Kantenpixel prüft, um den
Winkel der längsten
Kantenlinie zu bestimmen. Weil der durch die Hough-Transformation bestimmte
Winkel dem Winkel der Linie entspricht, die die grösste Anzahl von
Pixeln enthält,
wird zusätzlich
der Schrägstellungswinkel
nicht genau bestimmt, wenn Rauschen einer gezogenen Linie über den
zweidimensionalen Strichcode hinweg vorhanden ist. Dies ist der
Fall, weil die Rauschlinie die dominante Linie unter allen Kantenlinien
sein wird, was bewirkt, dass der Verfahrensschritt zu Schrägstellungsabschätzung den
Winkel gemäss
dem Linienrauschen berechnet. Die Auswirkung einer gezogenen Linie
ist in
9A veranschaulicht, wobei Linie
400 entlang
des unteren Endes des zweidimensionalen Strichcodes
410 gezogen
ist. Weil die dominante Linie
430 in der horizontalen Kantenabbildung
420 die
dominante Linie ist, wird das Verfahren zur Schrägstellungswinkelabschätzung der '189-Anmeldung den
Schrägstellungswinkel
falsch als 0,5 Grad berechnen.
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Das
Verfahren zur Schrägstellungsabschätzung der
vorliegenden Erfindung beruht auch auf dem Hough-Transformationsverfahren
mit zwei wesentlichen Änderungen,
um das Verfahren praktischer und zuverlässiger zu gestalten. Zuerst
wird ein Erkenner endlicher Zustände
dazu verwendet, die Kantenpixel des zweidimensionalen Strichcodes
in einem einzigen Durchgang zu detektieren, anstelle der vertikalen
Maske, die bei der
US
6 201 901 B1 verwendet wird. Da die Schwarz-Weiss- und
Weiss-Schwarz- Übergänge innerhalb
des Kandidatbereichs Kanten in den logischen Reihen und Spalten
zugeordnet sind, wird ein gültiger Übergang
durch eine spezifizierte Anzahl von aufeinanderfolgenden schwarzen
Pixeln gefolgt durch eine spezifizierte Anzahl von aufeinanderfolgenden
weissen Pixeln (oder umgekehrt) durch einen zusätzlichen Erkenner endlicher
Zustände
bestimmt, der in
8 in Diagrammform gezeigt ist.
Dieses Verfahren ist effizienter, weil es nur einmal auf jedes Abbildungspixel
zugreift, und kann dazu verwendet werden, entweder horizontale oder
vertikale Kanten oder beide zu detektieren. Zusätzlich erfordert der Erkenner
endlicher Zustände
nicht, dass der zweidimensionale Strichcode überhaupt irgendwelche Ankerbits
umfasst, was das Verfahren zur Schrägstellungsabschätzung der
vorliegenden Erfindung bei der Anwesenheit einer geringfügigen Verformung irgendeiner
Ecke des abgetasteten, zweidimensionalen Strichcodes robuster macht.
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Insbesondere überprüft der Erkenner
endlicher Zustände
nacheinander jedes Pixel in jeder Reihe (oder Spalte), um vertikale
(oder horizontale) Kanten zu finden. Ein Kantentransistor oder -übergang
ist als eine erste Abfolge von mindestens N Pixeln in einer ersten
Farbe gefolgt durch eine zweite Abfolge von mindestens N Pixeln
in der entgegengesetzten Farbe definiert. Die Position des schwarzen
Pixels, die den Kantenübergang
bewirkt, wird als der Ort der Kante verwendet. In einer Reihe, die
beispielsweise aus vier aufeinanderfolgenden weißen Pixeln gefolgt von vier
aufeinanderfolgenden schwarzen Pixeln und weiter gefolgt von drei
aufeinanderfolgenden weißen
Pixeln besteht, werden somit nur die fünf Pixel in der Reihe als ein
Kantenübergang
bezeichnet, wenn N = 4. Wenn jedoch in dem gleichen Beispiel N =
3, werden die fünften
und die achten Pixel als Kantenübergänge (Kanten)
bezeichnet.
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Im
Zustandsdiagramm von 8 ist ein Erkenner endlicher
Zustände,
der eine Maschine für
bedingte Zustände
ist, gezeigt, der für
N gleich oder größer als
3 arbeitet. In 8 beziehen sich die Bezeichnungen "B" und "W" auf
die Farbe (d.h., schwarz oder weiß) des Pixels an der besonderen
Position innerhalb der verarbeiteten Reihe oder Spalte. Somit geht
in einem Anfangszustand 500, wenn die Farbe des ersten
Pixels schwarz ist, der Prozeß von
Zustand 500 zu Zustand 501 über. Wenn die Farbe des ersten
Pixels weiß ist,
geht statt dessen der Prozeß von
Zustand 500 zu Zustand 502 über. Die Verarbeitung fährt durch
die Zustandsmaschine weiter fort, wie es weiter unten diskutiert
wird, bis ein spezielles Zeichen erreicht ist, das das Ende der besonderen
verarbeiteten Reihe oder Spalte angibt, an welchem Punkt die nächste Reihe
oder Spalte vom Anfangszustand 500 verarbeitet wird. Bei
jedem Zustand über
Zustand 500 hinaus, wird ein Positionsindex I inkrementiert,
um die Position des Pixels zu verfolgen, das innerhalb der besonderen
Reihe oder Spalte untersucht wird. Zusätzlich werden bestimmte andere
Arbeitsgänge
bei verschiedenen Zuständen
durchgeführt,
wie dies in Tabelle 1 angegeben und unten weiter beschrieben ist.
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Wenn
bei Zustand 501 die Farbe des nächsten Pixels schwarz ist,
geht die Verarbeitung zu Zustand 503 über, wohingegen, wenn die Farbe
des nächsten
Pixels weiß ist,
die Verarbeitung zu Zustand 502 übergeht. Wenn ebenso bei Zustand 502 die
Farbe des nächsten
Pixels weiß ist,
geht die Verarbeitung zu Zustand 504 über, wohingegen, wenn die Farbe
des nächsten
Pixels schwarz ist, die Verarbeitung zu Zustand 501 übergeht.
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Wie
es in Tabelle 1 angegeben ist, ist bei den Zuständen 501 und 502 die
Anzahl von aufeinanderfolgenden Pixeln, denen begegnet wird, auf
2 festgesetzt (für
zwei aufeinanderfolgende schwarze Pixel bei Zustand 501 und
zwei aufeinanderfolgende weiße
Pixel bei Zustand 502). Vom Zustand 501 aus geht
die Verarbeitung zu Zustand 503 über, wenn das nächste Pixel
schwarz ist, und zu Zustand 502, wenn das nächste Pixel weiß ist. Bei
Zustand 503 fährt
die Verarbeitung bei Zustand 503 fort, solange jedes folgende
Pixel, dem begegnet wird, schwarz ist und die Anzahl der Pixel kleiner
als N bleibt. Jedesmal, wenn Zustand 503 durchlaufen wird,
wird der Pixelzählwert,
d.h., #Pixel in Tabelle 1, inkrementiert. Wenn das N-te aufeinanderfolgende schwarze
Pixel erreicht wird, geht die Verarbeitung zu Zustand 505 über. Wenn
einem weißen
Pixel vor N aufeinanderfolgenden schwarzen Pixeln begegnet wird,
geht die Verarbeitung zu Zustand 502 über. Die Verarbeitung durchläuft die
Zustände 502, 504 und 506 auf
analoge Weise, wenn zuerst einer Reihe von weißen Pixeln begegnet wird, wobei
die Pixelfarben umgekehrt sind.
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Bei
Zustand 505 fährt
die Verarbeitung bei Zustand 505 für jedes folgende schwarze Pixel
fort, wobei der Pixelzählwert
für jeden
Durchlauf inkrementiert wird und tatsächlich nach dem letzten schwarzen
Pixel in der gegenwärtigen
Abfolge gesucht wird. Wenn bei Zustand 505 einem weißen Pixel
begegnet wird, geht die Verarbeitung zu Zustand 507 über, wo
der Pixelzählwert
auf 2 gesetzt wird und der Index des letzten schwarzen Pixels als
ein "Kanten_Kandidat" gesetzt wird. Der
Kanten_Kandidat ist das letzte schwarze Pixel in einer Abfolge von
N oder mehr aufeinanderfolgenden schwarzen Pixeln. Bei Zustand 507 wird
der Pixelzählwert
auf 2 zurückgesetzt.
Wenn das Pixel, dem bei Schritt 507 begegnet wird, schwarz
ist, geht die Verarbeitung zurück zu
Zustand 501, um ein Zählen
von schwarzen Pixeln zu beginnen, wobei tatsächlich der Kanten_Kandidat verworfen
wird, weil die notwendige Bedingung, d.h. mindestens N aufeinanderfolgende
schwarze Pixel gefolgt von mindestens N aufeinanderfolgenden weißen Pixeln,
nicht erfüllt
worden ist. Wenn das Pixel, dem bei Zustand 507 begegnet
wird, weiß ist,
geht die Verarbeitung zu Zustand 509 über, wo der Pixelzählwert inkrementiert
wird. Die Verarbeitung fährt
bei Zustand 509 fort, solange weißen Pixeln begegnet wird und
der Pixelzählwert
kleiner als N bleibt. Wenn einem schwarzen Pixel zu irgendeiner
Zeit, bevor das N-te weiße
Pixel erreicht ist, begegnet wird, kehrt die Verarbeitung zu Zustand 501 zurück, wobei
der Kanten_Kandidat verworfen wird, weil die notwendige Bedingung
von mindestens N aufeinanderfolgenden weißen Pixeln nicht erfüllt ist. Wenn
das N-te aufeinanderfolgende weiße Pixel erreicht ist, geht
die Verarbeitung zu Zustand 511 über, bei dem der Kantenkandidat
gespeichert wird, und der Pixelzählwert
wird inkrementiert. Wie es oben mit Bezug auf die Zustände 502, 506 und 506 festgestellt
wurde, ist die Verarbeitung durch die Zustände 508, 510 und 512 analog
zu derjenigen, die oben mit Bezug auf die Zustände 507, 509 und 511 diskutiert
wurde, wobei die Pixelfarben umgekehrt sind. Die einzige Ausnahme
ist, daß der
Kanten_Kandidat bei Zustand 508 auf den Index des gegenwärtigen Pixels
gesetzt ist, während
der Kanten_Kandidat bei Zustand 507 auf den Index des vorhergehenden
Pixels gesetzt ist, wie es in Tabelle 1 angegeben ist, da nur schwarze
Pixel als Kanten bezeichnet werden können.
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Wenn
als nächstes
bei Zustand 511 einem schwarzen Pixel begegnet wird, geht
die Verarbeitung zu Zustand 508 über und dieses schwarze Pixel
wird als ein Kanten_Kandidat festgelegt, da mindestens N aufeinanderfolgenden
weißen
Pixeln begegnet worden ist (nur schwarze Pixel können Kanten sein). Nach Zustand 508 fährt die
Verarbeitung durch die Zustände 510 und 512 fort,
auf eine ähnliche
Weise wie die Verarbeitung, die bei den Zuständen 509 und 511 auftrat,
um zu bestimmen, ob es N aufeinanderfolgende schwarze Pixel gibt,
die mindestens N aufeinanderfolgenden weissen Pixeln folgen, und
wenn dies der Fall ist, wird der Kanten Kandidat als eine Kante
bei Schritt 512 gespeichert. Wenn bei Zustand 511 einem
weissen Pixel begegnet wird, geht die Verarbeitung zu Zustand 506 über, um
das letzte weisse Pixel in der gegenwärtigen Abfolge zu suchen, und
geht dann zu Zustand 508 über, sobald das letzte weisse
Pixel aufgefunden wurde, um zu bestimmen, ob eine Abfolge von mindestens
N schwarzen Pixeln folgt. Analoge Schritte treten mit Bezug auf
die Verarbeitung von Zustand 512 durch die Zustände 505, 507, 509 und 511 auf.
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Der
Kantendetektionsprozess fährt
durch die Reihe oder Spalte aus Pixeln fort, wobei nach N aufeinanderfolgenden
schwarzen (oder weissen) Pixeln und dann nach N aufeinanderfolgenden
weissen (oder schwarzen) Pixeln einer zweiten Farbe gesucht wird,
bis das spezielle Zeichen erreicht ist, das das Ende der Reihe oder
Spalte bezeichnet. An jedem Punkt, an dem N aufeinanderfolgende
schwarze (oder weisse) Pixel gefunden werden, dem N aufeinanderfolgende
weisse (oder schwarze) Pixel folgen, wird das schwarze Pixel an
der Grenze zwischen den beiden Abfolgen als eine Kante festgelegt.
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Sobald
die Kantenpixel (entweder horizontal, vertikal oder sowohl horizontal
als auch vertikal) durch den Erkenner endlicher Zustände detektiert
werden, werden sie in den Hough-Bereich unter Verwendung des gleichen
Prozesses, der in der
US
6 201 901 B1 beschrieben ist, abgebildet.
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Der
Erkenner endlicher Zustände
verbessert die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Schrittes zur Schrägstellungsabschätzung, beeinflußt jedoch
nicht die Auswirkung von Linienrauschen. Wenn, wie es in 9A gezeigt
ist, eine Linie 400 gezogen wird, die durch einen Strichcode 410 hindurch
verläuft,
wird sie die dominante Kantenlinie 430 innerhalb der Kantenabbildung 420 werden
und wird ein falsches Ergebnis für
den Schrägstellungswinkel
erzeugen, wenn die Linie nicht parallel zur horizontalen (oder vertikalen,
wenn vertikale Kanten detektiert werden) Achse des Strichcodes selbst
gezogen ist. Die Linie 430 in 9A bewirkt,
daß der Schrägstellungswinkel
falsch als 0,5 Grad abgeschätzt
wird. Um den Einfluß einer
derartigen beliebig gezogenen Linie beim Abschätzen des Schrägstellungswinkels
des zweidimensionalen Strichcodes zu verringern, unterteilt das
Verfahren der vorliegenden Erfindung die horizontale Kantenabbildung,
die von dem Erkenner endlicher Zustände geschaffen wird, in eine
Anzahl von Bereichen. Der Schrägstellungswinkel
wird für
jeden Bereich bestimmt, und es wird ein Wahlschema dazu verwendet,
den Schrägstellungswinkel
zu bestimmen, der am wahrscheinlichsten die tatsächliche Schrägstellung
repräsentiert.
Bei dem bevorzugten Verfahren wird die horizontale Kantenabbildung
in drei Bereiche unterteilt, wie einen oberen Bereich 440,
einen mittleren Bereich 450 und einen unteren Bereich 460 der
horizontalen Kantenabbildung 420 von 9B.
Der Schrägstellungswinkel
wird für
jeden Bereich bestimmt, d.h., fünf
Grad für
den oberen Bereich 440 und den mittleren Bereich 450 und
0,5 Grad für
den unteren Bereich (aufgrund der Kantenlinie 430, die
durch die gezogene Linie 400 hervorgerufen wird), und der
Medianwert, d.h., vorzugsweise fünf
Grad, wird als die tatsächliche
Schrägstellungswinkelabschätzung gewählt. Wie
der Fachmann feststellen wird, gibt es viele Möglichkeiten, das Wahlschema
zu implementieren. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Me dianwert
verwendet, weil er den geringsten Overhead im Hinblick auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit
liefert. Andere Verfahren zum Bestimmen des Schrägstellungswinkels umfassen
den am häufigsten
auftretenden Schrägstellungswinkel
(d.h., Majoritätswahl)
oder komplexere Gewichtungstechniken (d.h. gewichtete Wahl). Dieses
Mehrbereichs-Schrägstellungsabschätzschema
ist robuster gegenüber
beliebigem Linienrauschen als Verfahren nach dem Stand der Technik,
weil, wenn Linienrauschen vorhanden ist, das die Schrägstellungsabschätzung beeinflussen
wird, es wahrscheinlich ist, daß nur
ein einziger Bereich beeinflußt
wird, wie es durch die Linie 400 in 9B veranschaulicht
ist. Wenn Linienrauschen vorhanden ist, das mehr als einen Bereich überquert,
muß es
unter einem relativ großen
Winkel in bezug auf die Kantenpixel in der horizontalen Kantenabbildung
sein und wird somit keine dominante Linie sein, die die Schrägstellungswinkelabschätzung beeinflußt. Wie
der Fachmann feststellen wird, kann auf der Grundlage der Detektion
von sowohl horizontalen als auch vertikalen Kanten die Kantenabbildung
in sowohl horizontale als auch vertikale Bereiche zur Prüfung durch
eines der Wahlschemata unterteilt sein.
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Wie
es oben diskutiert wurde, gestattet die Verwendung eines Erkenners
endlicher Zustände,
um die Kantenpixel aufzufinden, gefolgt durch den Schrägstellungsabschätzschritt
auf der Grundlage der Hough-Transformation, daß das Verfahren der vorliegenden
Erfindung die Notwendigkeit für
Ankerbits in dem zweidimensionalen Strichcode beseitigt, was die
Auswirkung von Eckenverformung des zweidimensionalen Strichcodes
verringert. Zusätzlich
erhöht
das Mehrbereichs-Wahlschema die Immunität des Verfahrens zur Schrägstellungsabschätzung der
vorliegenden Er findung gegenüber
Hintergrundrauschen, insbesondere gezogene Linien, weiter.
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Sobald
der Schrägstellungswinkel
abgeschätzt
worden ist, wird die Schrägstellung
des Kandidatbereichs beseitigt, wie es oben mit Bezug auf Schritt
108 von
5 diskutiert
ist, und in der
US
6 201 901 B1 ausführlicher
beschrieben ist, unter Verwendung eines Scher-Dreh-Verfahrens für kleinere
Schrägstellungsniveaus
und alternativ unter Verwendung eines trigonometrischen Verfahrens
für grössere Schrägstellungsniveaus.
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Nach
dem Korrigieren des Schrägstellungswinkels
wird die Umgrenzung des zweidimensionalen Strichcodes wahlweise
durch den Zuschneideschritt 110 von 5 bestimmt,
der das gleiche Verfahren von innen nach aussen verwendet, das oben
mit Bezug auf den Auffindungsschritt 104 beschrieben ist,
obwohl ein engerer Schwellenwert dazu verwendet wird, die Gültigkeit
des Kandidatbereichs des zweidimensionalen Strichcodes zu prüfen, da
die Beseitigung der Schrägstellung
bereits aufgetreten ist und es unwahrscheinlich ist, dass irgendwelche
gültigen
Bits weggeschnitten sind. Sobald der Kandidatbereich zugeschnitten
ist, werden dessen Abmessungen mit den erwarteten Abmessungen des
zweidimensionalen Strichcodes verglichen. Wenn sich die Abmessungen
stark unterscheiden, ist kein zweidimensionaler Strichcode in dem
Kandidatbereich vorhanden, und die Verarbeitung geht zurück zu dem
Auffindungsschritt 104, wie es in 5 gezeigt
ist. Wenn die Abmessungen in einen Bereich fallen, der nahe bei
der Grösse
des zweidimensionalen Strichcodes ist, geht die Verarbeitung zum
Leseschritt 112 über.
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An
diesem Punkt ist der abgetastete, zweidimensionale Strichcode aufgefunden,
dessen Schrägstellung
beseitigt und er eng zugeschnitten worden. Der nächste Schritt ist es, die Datenbits
auszulesen, was den zweidimensionalen Strichcode aus dem Abbildungsbereich,
in dem jedes Bit als eine Ansammlung schwarzer oder weisser Pixel
dargestellt ist, bei der bevorzugten Ausführungsform in ein 20 × 20-Bit-Array
aus logischen Werten transformiert. Es ist anzumerken, dass, da
die zweidimensionale Strichcodesymbologie taktfrei ist, es keine
vorherbestimmten Referenzmuster gibt, um zu helfen, den Leseprozess
zu orientieren. Jedoch ist die logische Grösse des zweidimensionalen Strichcodes
im voraus bekannt, beispielsweise ein Quadrat, das bei der bevorzugten
Ausführungsform
20 Bits auf jeder Seite misst. Weil diese Bits in der Markierung
während
des Codierprozesses pseudo-stochastisiert werden, wird ausserdem
irgendeine besondere Reihe oder Spalte aus Pixeln eine stärkere Verteilung
von Schwarz-Weiss- und Weiss-Schwarz-Übergängen in
der Nähe
der Kanten in den logischen Reihen und Spalten und eine geringere
Verteilung in der Nähe
der Mitten aufweisen. Dieser Prozess ist vollständig in der
US 5 862 270 A beschrieben.
Sobald horizontale und vertikale Mittellinien durch den in der
US 5 862 270 A beschriebenen
Prozess hergestellt sind, werden die Bits aus dem zweidimensionalen
Strichcode ausgelesen, indem der Pixelwert aufgezeichnet wird, der
an der Schnittstelle jeder horizontalen und vertikalen Mittellinie
liegt (wobei beispielsweise jeder "weisse" Pixelwert = "0" und
jeder "schwarze" Pixelwert = "1" gesetzt wird). Die
US 6 201 901 B1 beschreibt
mit Bezug auf die
18A–
18D ein verbessertes Taktungsverfahren
zum Auslesen der Bits aus dem zweidimensionalen Strichcode, das
die Fehlerrate reduziert, indem die Bits in jeder der vier möglichen
Richtungen gelesen werden, wodurch vier unterschiedliche Arrays
geschaffen werden, die Daten darstellen, und das Array zur Ausgabe
ausgewählt wird,
bei dem der ECC-Schritt
37 von
3 zeigt,
daß es
die geringste Anzahl von Fehlern aufweist. Wenn der Leseschritt
versagt, wie es beispielsweise von dem ECC bestimmt wird, kann die
Verarbeitung hier wieder zurück
zu dem Auffindungsschritt
104 übergehen, wie es in
5 gezeigt
ist.
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Zusammengefaßt sind
zweidimensionale Strichcodes, die von einer Ruhezone aus weißem Raum
umgeben sind, die einen Rand umfassen oder nicht umfassen kann,
wobei jeder Strichcode codierte, digitale Information in einem Bitmuster
aufweist, das vorzugsweise stochastisierte, codierte Datenbits darstellt,
auf ein bedrucktes Medium gedruckt. Um die codierte, digitale Information
aus dem bedruckten Medium herauszuziehen, wird das bedruckte Medium
abgetastet, dann wird das Bitmuster innerhalb des bedruckten Mediums
aufgefunden, indem ein Fenster schrittweise in einem vorherbestimmten
Muster über
das bedruckte Medium hinweg bewegt wird. Bei jedem Schritt wird
der Teil des bedruckten Mediums, der von dem Fenster umgeben ist, geprüft, um zu
bestimmen, ob er zu einem Charakteristikum oder mehreren Charakteristiken
des Bitmusters paßt.
Die Schrägstellung
des Bitmusters, falls eine vorhanden ist, wird bestimmt, indem ein
Erkenner endlicher Zustände
in Kombination mit einer Hough-Transformationsberechnung verwendet
wird. Bei einer Ausführungsform
wird der Kandidatbereich in mehrere horizontale Bereiche unterteilt,
vorläufige
Schrägstellungswinkel
werden für
jeden Bereich berechnet, und der tatsächliche Schrägstellungswinkel
wird unter Verwendung eines Wahlschemas ausgewählt. Sobald der Schrägstellungswinkel
berechnet worden ist, wird die Schrägstellung des Bitmusters, falls
notwendig, beseitigt, das Bitmuster wird zugeschnitten und die stochastisierte,
digitale Information wird aus dem Bitmuster ausgelesen. Schließ lich werden
in dem Prozeß,
der jegliche entdeckte Fehler korrigiert und/oder aufzeichnet, die
digitalen Informationen entstochastisiert und jegliche Fehlerkorrekturcodes
entfernt, wodurch die ursprüngliche,
codierte, digitale Information reproduziert wird.
