DE2026800A1 - Verfahren und Gerät zum Nachfahren des Umrisses eines Bildes - Google Patents

Description

■Or. \ηφ H, g Dipl. Ing. H. Hauck

DIpI. Phys. W. Schmilz

Τ·Ι,53ββ·»6

Iwatsu Electric Company, Ltd» ,

41, 7, 1-ehome Kugayama Suginamiku, 6l97O

Tokyo, Japan Anwaltsakte M-1196

Verfahren und Gerät zum Naohfahren des Umrisses eines Bildes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und OerÄt zur automatischen Verfolgung des Umrisses eines Bildes oder einer Zeichnung auf einem Zeihenbiatt.

Wenn ein relativ großflächiges Bild wie z.B. eine Fotographie oder eine Handzeiohnung in elektrische Signale umgesetzt werden soll, so wird gewöhnlioh die gesamte Blattfläohe mit einer Bildwandlerröhre und dergleichen abgetastet. Bei diesem System werden jedoch auch Blattflächen abgetastet, die nichts mit dem Bild zu tun haben« wobei die Abtastung mit großem Zeitaufwand verbunden ist und damit der Wirkungsgrad des Systeme herabgesetzt wird. .

Die Aufgabe dtr Erfindung beeteht aomit darin, ein neuartiges Verfahren aur automatischen VerfolJung des Umrisses eine· Bildes auf einem Zeiohenblatt sweoke Umsetjiung de« Umrisaea in elefctrisolj· Signal· au schaffen. Weiter wird MIt der Erfindung ein Verfahren und OerKt angegeben, das den Uraril eines Bildes rait hoher Oenauig-

keit naohfahrenkann.

ÖÄ ORIQfNAL

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Erfindungsgemäß wird eine Tonveränderung eines Jeden Punktes der Zeichnung durch einen Detektor abgetastet und in ein elektrisches Signal umgesetzt. Mittel« die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Detektors arbeiten, liefern ein Signal zur Bewertung, ob der Bildumriß verfolgt werden soll oder niohfc, und damit, ob der Detektor zur Durchführung eines Nachfahrvorganges bewegt werden soll* Somit wird der Detektor in Abhängigkeit von diesem Signal an einen bestimmten Punkt auf der Zeichnung hinbewegt. Die Nachfahr-Richtung wird bei jedem Nachfahr-Vorgang in einem, Speicher gespeichert,und die Bewertung, ob der Bildumriß verfolgt werden soll oder nicht, erfolgt in Abhängigkeit von der vorhergehenden Nachfahrrichtung. Auf diese Weise kann der Umriß des Bildes automatisch richtig und genau nachgefahren werden.

Die Erfindung lat nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlioher Bedeutung sein· Jn den Zeichnungen istι

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gezeigt ist.

Fig. 4 ein Diagramm zur Erklärung der Beziehung zwischen einem Rundabtastvorgang des.Detektors und dem Ausgangssignal eines Abtasters, das durch den Abtastvorgang erzeugt wird, wenn der Umriss eines Bildes auf dem Zeichenpapier verfolgt wird.

Fig. 5 ein Beispiel für bestimmte Bezugsrichtungen zur Festlegung der Bewegungsrichtung des Detektors für die Verfolgung des Umrisses eines Bildes.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild des gesamten erfindungsgemäßen Systems mit der Recheneinrichtung IG, dem Abtaster 20 und dem Antrieb 30. Der Abtaster 20 gibt eine Anzeige der Lageinformation des Umrisses des auf einem Zeichenblatt nachzufahrenden Bildes und überträgt die Anzeigesignale an die Recheneinrichtung 10. Die ; ^!Recheneinrichtung 10 verarbeitet diese Signale in geeigneter Weise für die Beaufschlagung des Antriebs 30 in Abhängigkeit von !elektrischen Signalen, die bei dieser Verarbeitung erzeugt werdenjj ι der Antrieb bewegt den Abtaster 20 in einer bestimmten Richtung j um einen bestimmten Weg weiter. Dann zeigt der Abtaster 20 wieder die Lageinformation des Bildumrisses in der neuen Stellung an. Die vorstehend beschriebenen Vorgänge werden zum Nachfahren des Bildumrisses wiederholt. Die bei den verschiedenen Nachfahrvorgängen erzeugten elektrischen Signale können der Eingabeschaltung eines elektrischen Computers (nicht gezeigt) eingegeben werden.

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L ■ ;;.;;■■■ v"* ORIGINAL

Nachstehend folg-t eine Beschreibung eines jeden Bauteils ι
Der Abtaster 20 besitzt den Detektor 21 zur Umsetzung der Farbtöne des Zeichnungsbildes in elektrische Signale und eine 7er- ; arbeitungsschaltung 22 zur entsprechenden Verarbeitung der.Ausgangs signale des Detektors 21. Bei diesem Ausführungsbeispiel arbeitet ι.

I dbr Detektor 21 als.Optischer Detektor^ dessen Aufbau in Figo 2 I gezeigt ist. Der Detektor 21 der Fig« 2 besitzt ein lichtundurch- ■ lässiges zylinderförmiges Gehäuse 24 mit einem geschlossenen :

oberen Ende 25 und einen spitzkegligen Boden mit der Bodenöffnung ]

j 26, den im Gehäuse 24 konzentrisch angeordneten Zylinder 27* ^!

dessen eines Ende mit dem oberen Ende 25 verbunden ist und dessen , Unterende in einem Abstand von der Öffnung 2β liegte Im Zylinder 27 ist ein Lichtaufnahmeelement^ ζ.Β» ein photoelektrischer Um-

■ ;'

setzer angeordnet, und eine Lichtquelle 29 liegt Im Raum zwischen j dem Gehäuse 24 und dem Zylinder 27» Bei angeschaltetem Abtaster
20 wird Licht von der Quelle 29 durch die Öffnung 26 nach außen
geworfen. Der ph'dfoelektrische Umsetzer 28 empfängt das auf einen abzutastenden Bildpunkt projiziert« Lichte das vom Punkt reflektiert wird, und verwandelt es in elektrische Signale»

In der. Verarbeitungsschaltung 22 wird die Wellenform des Ausgangs«; signals vom photoelektrischen Umsetzer 28 gebildet, um die Tonwerte des Bildes zu unterscheiden und damit ein binäres Ausgangssignal "1" und "0" oder weitere Ausgangssignale abzugeben.

Der Antrieb 30 besitzt zwei Schrltt-Motore Jl und 32 sowie eine
Steuerschaltung 33 zur Steuerung der Schritt-Motoren in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Rechenvorrichtung 10, wobei

„ Κ _

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- 5 -die Einzelheiten des Antriebs in Fig. 3 gezeigt sind.

Der Antrieb der Fig. 3 enthält die Trommel 34 mit der Welle 35, und der Papierstreifen 36 mit dem durch den Detektor '21 nachzufahrenden Bild wird am Umfang der Trommel 34 vorbeigeleitet. Die Trommel 34 wird über den Riemen 38 zur Bewegung des Papierstreifens 36 in der durch den Pfeil (X-Achse) angegebenen Richtung durch den Schritt-Motor 31 angetrieben. Der Papierstreifen 36 bewegt sich zwischen der Abwickelspule 40 und der Aufwiekelspule 4l über die Führungsrollen 42 und 43, welche den Papierstreifen 36 an die Umfangsfläche der Trommel 3^ andrücken. Der endlose Riemen 46 läuft um zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Riemenscheiben 44 und 45, und der Detektor 21 ist an einem bestimmten Punkt an der Längsausdehnung des Riemens 46 befestigt. Der Detektor 21 ist so angeordnet, daß seine Bodenöffnung 26 auf die Achse der Trommel 34 hin gerichtet ist, und daß er sich längs der Oberfläche der Trommel 34 in Pfeilrichtung (Y-Achse) bewegt. Die Riemenscheibe 45 wird durch den Schritt- Motor 32 für die Y-Achse angetrieben. In Abhängigkeit von einem Impuls der Steuerschaltung 33 dreht sich jeder der Schritt-Motoren 31 und 32 um einen bestimmten Winkelschritt weiter, wodurch der Papierstreifen 36 und der Detektor £1 um einen bestimmten Weg weiterbewegt werden. Somit bewirken die Schritt-Motoren 31 und bei jedem Schritt eine relative Bewegung von etwa 0,1 mm zwischen dem Papierstreifen 36 und dem Detektor 21. Man erkennt, dass Aufbau und Arbeiteweise des Antriebs gleich sind den bekannten schrittweise arbeitenden Koordinatenschreiber!!.

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Die Recheneinrichtung 10 der Figo 1 besitzt-den Programmspeicher 11 zur Speicherung des für die Abtastung und Verfolgung des Bildes notwendigen Programms-, " * die !Codiereinrichtung 12 zum Auslesen des Programms aus dem Programmspeicher XX_s die Folgesteuerung 13 zur Steuerung der Arbeitsfolge der verschiedenen nachstehend beschriebenen Bauteile sowie eine Gruppe von Registern- I4_fl die sich I

aus einer Ansah! von in Reihe geschalteten Schieberegistern zusammensetzt» Die meisten <䱩ser Schieberegister dienen- zur zeit-

weiligen Speicherung eisee 'Ausgangssignals der Eingabe-Ausgabe- |

schaltung 15 _a während die übrigen Schieberegister Konstanten, ■ {

BetriebsartenjfSpeicheraärgsseiip. Rüoksprungadressen und der-gleicheh speichern. Diese Schieberegister arbeiten in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der vorstehend-beschriebenen Folgesteuerung 13· Zur Durchführung von Operationen und Verarbeitungsvorgängen j

wie Additionen, Subtraktionen, logisch© Multiplikationen und ■ j

Verknüpfungen usw. In Abhängigkeit von einem Ausgaaigssignal" der j Schieberegister 14 ist die Rechenschaltung X6 vorgesehen,, Die j Betriebsart bzw«, Art cter Operationen wird durch ein Ausgangssignalj

der Folgesteuerung 13 gewählt«, Der Steuerzahler If bestimmt die_; \ Adresse im Progranaraspeiqli@r 11. So enthält der Steuerzahler \ \ 17 den Inhalt des Feldes,das die Sprungadrass© Z₀Zt₀ ä@s Sprungfee»! fehls darstellt, jedoch ά®& Inhalt des Schieberegisters für die; Rücksprungadresse aus der Registergrupp© lh darstellt^ wenn ein Rücksprungbefehl von ainero unterprogramm vorliegt ₆ Außerdem ist das Schaltpult 18 mit versehiedenen SoSialtern und Anzeigegeräten vorgesehen, die zur Bedienung des Systems erforderlich sind.

Wenn die Sfcarttast© (nicht gezeigt) d@a Schaltpults 18 gedrückt

wird, so beginnen verschiedene Bauteile der Pig. 1 zu arbeiten, damit der Detektor 21 des Abtasters 20 anfangen kann, das Bild nach dem im Speicher 11 gespeicherten Programm nachzufahren« Der Detektor 21 wird durch den Antrieb 30 bewegt, um auf einer im

wesentlichen quadratischen Fläche mit dem zu verfolgenden Bild ι
I auf dem Papierstreifen 36 einen Rundabtastvorgang durchzuführen.

Dieser Rundabtastvorgang wird durch eine entsprechende Steuerung j durch die Steuerschaltung 33 der Schritt-Motoren 31 und 32 des ;Antriebs 30 durchgeführt. Durch Befehle über das Steuerpult l8 ;kann eine beliebige Anzahl von bei einem Rundabtastvorgang abzutastenden Punkten gewählt werden.;Im Beispiel der Fig. werden j 10 Punkte" in der X-Achse und 10 Punkte in der Y-Achse abgetastet «- Dementsprechend werden insgesamt vierzig Punkte bei jedem Rundabtastvorgang abgetastet.

Fig. 4 ist ein Diagramm zur Erklärung der Arbeitsweise des ! Detektors 21 beim Abtasten des Teiles 48 der Zeichenfläche einschließlich des nachzufahrenden Bildes oder der Kurve 47 von ;

beliebiger Form. P», Pp... Pj^₀ sind die Punkte, an denen "entlang der Detektor 21 relativ zum Papierstreifen 36 während eines Rundabtastvorganges bewegt wird. Weiße und schwarze Punkte an diesen iStellen sind das Ergebnis der Verarbeitung des Ausgangssignals ,des Detektors 21 durch die Verarbeitungsschaltung 22, wenn der j Detektor diese Punkte abtastet. Insbesondere zeigen die schwarzen

i -

Punkte an P, bis P,γ und P^g bis PhQ* daß die Verarbeitungsschal- ; tung 22 diese Punkte als Ergebnis der Verarbeitung des Ausgangssig'-

nals des Detektors 21 als "schwarz" bewertet hat. Andererseits zeigen die weißen Punkte an P₁Q bis ρ , daß die Verarbeitungs-

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schaltung 22 diese Punkte als "weiß" bewertet hat.» D„h. j, daß hier Unterschiede in den Tonwerten zwischen den Punkten P₁₇ und P₁Q sowie zwischen den Punkten P^g und P^₁- vorhanden sind, und diese Information wird gespeichert. Die gespeicherte Information wird mit einer während des vorhergehenden Abtastvorgangs gewonnenen Information verglichen, um zu bestimmen, daß die Information, die der vorhergehenden Information am nächsten kommt, die Nachfahr Richtung bestimmt.

Anhand der Flg. 5 wird nun ein Verfahren zur Bestimmung der Richtung beschrieben, in welcher der Detektor.21 bewegt wird. In Flg. 5 ist eine Anzahl von beispielsweise acht Bezugsrichtungen angegeben, die im Uhrzeigersinn durch Kodes "1", "2"..."8" gekennzeichnet sind. Angenommen die vorstehend beschriebene Nachfahrrichtung werde durch den Punkt P,~ dargestellt, dann soll dieser Punkt der Bezugsrichtung "1" entsprechen, und über die Eingabe- ! Ausgabeschaltung 15 gelangt ein Signal entsprechend der Richtung ! "1" von den Registern 14 an die Steuerschaltung 33 des Antriebs 30. Dementsprechend wird der Detektor 21 über einen bestimmten ; Weg zum Mittelpunkt des nachfolgenden Abtastvorgangs hin bewegt, wobei.er einen Nachfahrvorgang vollzieht, Das Nachfahren des Um- "! risses und die Bewegung des Abtastmittelpunktes werden abwechselnd wiederholt, wodurch der Umriß eines Bildes kontinuierlich ver- , folgt wird. Um eine Änderung der Nachfahrrichtung bei jedem Ab-. ^! tastvorgang zu verhindern, wird die Richtung des vorhergehenden Nachfahrvorgangs in den Registern 14 gespeichert, so daß der nachfolgende Nachfahrvorgang auf die gespeicherte Richtung hin ■ gerichtet wird,.-etJ-fcü während des vorhergehenden Abtastvorgangs

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für die Umrißverfolgung gewonnen wurde. Da bei diesem Ausführungs beispiel vierzig gewählte Punkte abgetastet werden müssen, wird die Zahl dieser Punkte gespeichert, um die Richtung des vorhergehenden Nachfahrvorgangs zu bestimmen.

Da weiterhin der Nachfahrweg bei jedem Schritt durch Darstellung der Nachfahrrichtung durch den Kode "2 2 1)1 ..." konstant ist, läßt sich der Umriß des Bildes leicht wiedergeben.

Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel ein photoelektrischer Detektor verwandt wurde, ist es offensichtlich, daß auch andere Arten von Detektoren benutzt werden können, einschließlich eines bekannten magnetischen und eines elektrischen Detektors, und zwar in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Zeichenblattes und der Schreibtusche.

Um den Aufbau des über die Zeichenfläche bewegten Detektors weiter zu vereinfachen, können der photoelektrische Umsetzer und die Lichtquelle stationär an Punkten gehalten werden, die von dem auf der Zeichnung bewegten Ablesekopf entfernt sind, wobei der Kopf durch Lichtleitungen aus optischem Fiberglas mit der Lichtquelle und dem photoelektrischen Umsetzer verbunden werden kirn. ' '■-.''

Außer dem vorstehend beschriebenen AusfUhrungsbeispiel sind noch weiter© möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

OfflG|_NAt INSPECTED

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ; Verfahren zur automatischen Verfolgung des Umrisses eines i Bildes, gekennzeichnet 'durch die Schritten J

   Abtasten des Farbtons eines Punktes auf einer Zeichnung durch :

   einen Detektor, Verwendung des Ausgangssignals des Detektors j

   zur Bewertung der Verfolgung aes Umrisses eines Bildes auf j der Zeichnung und Bewegung des Detektors zu einem bestimmten

   Punkt auf der Zeichnung in Abhängigkeit vom Ergebnis der _s Bewertung, wobei die Bewertung durch Bezugnahme auf die Richtung

   des vorhergehenden Nachfahrvorgangs erfolgt. ; I

   2. Gerät zum automatischen Nachfahren eines Bildumrisses zur 1

   Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn-:
   zelohnet, daß der Detektor (21) ein mit einem Boden versehenes' [ zylinderförmiges Gehäuse (24), einen im Gehäuse (24) konzen- ι trisch angeordneten Zylinder (27), eine im Raum zwischen dent ' Gehäuse (24) und dem Zylinder (27) angeordnete Lichtquelle (29)f sowie ein im Zylinder (27) liegendes Element zur Licht aufnahme | (28) enthält. ?

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   3. Gerät zum automatischen Nachfahren eines Bildumrisses zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (21) durch einen Antrieb (30) mit einem ersten Motor (31) zur Bewegung des Detektors in einer Richtung bewegt wird, und der zweite Motor (32) die Zeichnung in einer anderen Richtung bewegt.

   14. Gerät zum automatischen Nachfahren eines Bildumrisses zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertung durch Speicher zur Speicherung der Nachfahrrichtung bei Jedem Abtastvorgang erfolgt und Mittel vorgesehen sind, die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des

   ι- ■

   Speichers die Nachfahrrichtung auf einer Anzahl von bei einem Abtastvorgang abgetasteten Richtungen wählen.

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