DE2111232A1

DE2111232A1 - Vorrichtung zur Durchfuehrung der Mehrheitsentscheidung bei Binaerinformationen

Info

Publication number: DE2111232A1
Application number: DE19712111232
Authority: DE
Inventors: Roger Lefevre
Original assignee: Alcatel CIT SA; Compagnie Industrielle de Telecommunication CIT Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1970-01-27
Filing date: 1971-03-09
Publication date: 1972-09-14
Also published as: GB1278392A; NL7102305A; FR2085202B1; BE763058A; FR2085202A1

Description

JS/K/ED O A Λ Λ

F 4783 ^L ' ' ¹

PATEMTANWXLTE

DR. MOLLER-BORg ■ DR. MANITZ · DR. DEUFEL DIPL-ING. FINSTERWALD . DIPL.-ING1 GRÄMKOW - β MÖNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1 ·- TELEFON 225110 -

COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES TELECOMMUNICATION

CIT-ALCATEL
12, rue de la Baume, PARIS (8), Frankreich

VORRICHTUNG ZUR DURCHFUHRUNG DER

MEKRHEITSENTSCHEIDUNG BEI BINÄRINFORMATIONEN

In einem Entnahmesystem für Binärinformationen des Typs +/- oder l/O kann es vorkommen, dass ein im Augenblick der Entnahme auftretendes Störsignal einen falschen Wert verursacht, und zwar nach der einen oder anderen Richtung. Wenn beispielsweise bei der zeilenweise erfolgenden Abtastung eines Schriftstücks durch eine Fernsehkamera unter der Voraussetzung, dass ein den vorher festgelegten Lichtundurchlässigkeits-Schwellenwert überschreitender schwarzer Punkt den Wert 1 ergibt und ein unterhalb des Lichtundurchlässigkeits-Schwellenwerts liegender weisser Punkt den Wert 0 ergibt, kann es vorkommen, dass ein Zeilenafeoehßitt, der in tJirfslicfekei'fc aus aneinandergereihten

1110011000011010100

besteht, folgende Form
IHOOIIOOIOUOIOIOO
aufweist,

Um in grossem Masse die auf derartige Ursachen zurückzuführenden Fehler einzuschränken, werden bekanntlich beispielsweise drei aufeinanderfolgende Zeilen einander zugeordnet, und es wird durch eine Zweidrittel-Mehrheitsentscheidung der Wert gewählt, der auf den drei Zeilen mindestens zweimal auftritt. So kann beispielsweise für vier aufeinanderfolgende Zeilenabschnitte folgendes gelten:

a) 1110011000011010100

b) 1110011000011010100

c) 1110011001011010100

d) 1110011001011010100

Eine fehlerhafte Stelle ist mit * bezeichnet.

Bei einer Mehrheitsentscheidung auf den Zeilen a), b), c) ergibt sich folgendes:

(abc) 1110011000011010100

(bed) 1110011001011010100 .......

Auf diese Weise wird eine räumliche Wechselbeziehung hergestellt.

Es wird so mits beträchtlich erhöhter Sicherheit an

jedem Punkt d@© äa Eetr-aefet- gez&geaes. Abschnitts der Wert b&- stiBis&tg des⁵ ©iefe ^©a ®£ß©r;- foestiiEoisa Zeile aß ändern kana„ Aber c!i©8© Si©ln©rft®£t %rkr-o. auf E-ss'&ea eines Verlustes an Auf-

209838/1-iSe-

lösung erzielt: Aus der obigen Aufstellung ist ersichtlich, dass ausgehend von vier "ungenauen" Zeilen des Originalschriftstücks a), b), c), d) zwei "genauere«» Zeilen (abc), (bed) etc. erzielt werden.

Das erste Ziel der Erfindung ist die durch Mehrheitsentscheidung erfolgende Erzielung einer erhöhten Sicherheit ohne Auflösungsverlust. Dazu muss die tatsächliche Entnahmedauer verlängert werden. Die räumliche Wechselbeziehung wird durch eine zeitliche ersetzt.

Angenommen, der Fernsehraster weist 200 Zeilen auf und ^ das Aussieben der eventuell vorhandenen Störsignale wird durch eine 3/5-Mehrheitsentscheidung durchgeführt. Die Entnahme erfolgt in einem rechtwinkligen Bereich, der die ganze Bildhöhe bedeckt und fünfzehn Punkte auf jeder Zeile aufweist. Nach Abtastung eines rechtwinkligen Bereichs mit 15 Punkten auf jeder der 200 Zeilen wird beispielsweise rechts von diesem der benachbarte Bereich abgetastet, und zwar mit einer gewissen Überschneidung .

In Anbetracht des Auflösungsverlustes genügt eine ein- ä malige Abtastung eines Bereichs der Ordnung k; dann wird der folgende Bereich der Ordnung k+1 abgetastet.

Aber bei Anwendung der seitlichen Wechselbeziehung unter den angegebenen Bedingungen, und zwar bei Einspeicherung von η aufeinanderfolgenden Entnahmen auf,jeder Zeile eines Bereichs, wobei beispielsweise η = 5, um jeden Zeilenabschnitt

209838/1156 "^!

eines Bereichs durch Mahrheitsentscheidung zu "sieben", muss der gesamte Raster mit 200 Zeilen fünfmal abgetastet werden, anstatt dsGs jede Seile einmal abgetastet wird, d.h., die Abtastzeit ist mit 1000 zu multiplizieren (fünf Raster mit je 200 Seilen).

Im allgemeinen herrscht die Ansicht vor, dass es widersinnig ist, die Abtastdauer eines Bildbereichs mit 1000 zu multiplizieren.

Das Verfahren kann durch eine stufenweise Abtastung, die fünfmal nacheinander über dieselbe Zeile, dann fünfmal nacheinander über die folgende Zeile usw. usf. erfolgt, beschleunigt werden. Dadurch wird die Abtastzeit eines Bereichs mit 5 multipliziert, was als annahmbar angesehen werden kann. Während eine Verlängerung der Abtastzeit um 1000 übertrieben ist, kann eine Verlängerung um das Fünffache in Kauf genommen werden.

Eine derartige Lösung erfordert eine besondere Zeitbasis, die eine stufenweise Abtastung mit fünfmaligem Passieren jeder Zeile ergibt. Die handelsüblichen Industriekameras sind hierfür nicht ausgestattet; ihre Zeitbasis ist stufenweise fortschreitender Art. Zugegebenermassen ist eine Spezial?3^r.esh~ kamera im Grunde nicht in der Industrie anwendbar, denn sie erfordert, ein handelsübliches Erzeugnis durch eine Sonderanfertigung zu ersetzen, die sehr viel mehr kostet und von geringerer Zuverlässigkeit ist.

Um den Gebrauch einer in der Industrie verwendeten

209838/1156 '^J

-S-

Fernsehkamera gewöhnlichen Typs mit einer Erhöhung der zulässigen Abtastdauer zu vereinbaren, sieht die Erfindung vor, hinter der Fernsehkamera mittels geeigneter Vorrichtungen einen Pufferspeicher anzuschliessen, der für eine bestimmte Anzahl von Q Zeilen (beispielsweise Q = 200) Q Abschnitte aufweist, von denen jeder η Blöcke mit h Zellen (beispielsweise η = 5, h=15) enthält, von denen zu einem bestimmten Zeitpunkt die eine Zelle η Einspeicherungen desselben Abschnitts mit h Punkten eines Bereichs aufweist. wobei diesem Pufferspeicher η Register mit 8 Zellen oder dgl. nachgeschaltet sind, in denen η - mal die X'/erte der h Punkte der qten Zeile, wobei ij zwischen 1 und Q schwankt, eingespeichert werden, und wobei die Register ihrerseits an eine bekannte Mehrheitsentscheidungsschaltung angeschlossen sind und die durch Mehrheitsentscheidung ausgesiebte Information dann in einen Arbeitsspeicher übertragen wird.

Es ist besonders vorteilhaft, den Pufferspeicher als Umlaufspeicher, beispielsweise als Verzögerungsleitung^ auszubilden.

Der Wert η ~ 5 der Anzahl von Entnahmen eines und desselben Abschnitts beruht auf folgenden Überlegungen: ρ sei der Wahrschexnlxchkeitswert dafür, dass ein Punkt eines Abschnitts ("bit") einen falschen Wert annimmt. Die Berechnung zeigt, dass bei η = S die Fehlerwahrscheinlichkeit nach 3/5 - Mehrheitsentscheidsing P = 6p^ - ISp^ + 1Ορ3 beträgt.

Wenn ρ einen genügend kleinen Wert hat, kann P -ΐ

ragen _B Bei ρ = 10"^ wäre P — 10.10"^ä _? bei η = 7 wäre P = 3,5

2 0 9 8 3 8 / 1 1 S 8

.ΙΟ"³, und bei η = 9 wäre P = 1,2.ΙΟ"*³. Der Wert η =5 ist somit ein vorteilhafter Kompromiss zwischen der Wirksamkeit des Mehrheitsentscheidung und dem komplizierten Aufbau der Anlage.

Es folgt die Beschreibung der erfindungsgemässen Vorrichtung an Hand einer Zeichnung.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Fig. 2 ist das Blockschema eines Ausführungsbeispiels.

Fig. 3 veranschaulicht den Zustand des Speichers der Vorrichtung im Verlauf von η aufeinanderfolgenden Entnahmen der Information (wobei η = S).

In Fig. 1 veranschaulicht der Block 10 eine Abtastung von Q Zeilen durch eine Fernsehkamera und eine Einspeicherung mit anschliessender Verarbeitung von jeweils h Punkten einer Zeile. Hinter einer Schwellenwertschaltung 11 werden bei A am Eingang eines Eingabe - Ausgabe - Registers 12 mit h Zellen logische Signale erhalten. In einem bestimmten Augenblick eines Zyklus wird der Inhalt des Registers 12 in einen Pufferspeicher 13 übertragen. In einem anderen Augenblick des Zyklus wird der Inhalt eines Abschnitts des Speichers 13, der η Blöcke mit jeweils h Zellen aufweist, vom Register 12 entnommen und über B in η in Reihe geschaltete, mit I4a_t 14b ... 14n bezeichnete Register 14 salt jeweils h Zellen tibe-ir-tragen. Aa Ausgang der η Register IA- ιΆνύ, die lafor-raation dux-eh eine MehrheitiS-sntscheidungsschaltung IS getestet, aus der- die ausgesiebte Information

<?% η t<% α °ϊ "^ f <i <i F O? /

durch eine Vorrichtung 16 entnommen wird, die die Ausgangsinforiaation auf eine Klemme 17 gibt.

Ein Zählwerk 18 bestimmt das Arbeitstempo der verschiedenen Vorrichtungen.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 kann das Register 12 mit h Eingabe- und Ausgabezellen A bzw. B seinen Inhalt Zelle für Zelle, gesteuert durch eine übertragungsschaltung 19, parallel hierzu in ein Register 20 mit gleichfalls h Zellen übertragen, dessen Inhalt über den in Reihe liegenden Eingang C zu einem bestimmten Zeitpunkt des ™ Zyklus in einen Umlaufspeicher 21 übertragen und zu einem anderen Zeitpunkt des Zyklus über einen Eingang D vom Umlaufspeicher 21 wieder in das Register 20 zurückübertragen wird. Zu einem anderen Zeitpunkt des Zyklus wird der Inhalt des Registers über 19 parallel hierzu wieder in das Register 12 zurückübertragen, das seine Informationen der Reihe nach über den Eingang B Zelle für Zelle in das Register 14a und von dort in die η in Reihe liegenden Register 14 eingibt (Fig. l).

Die Fig. 3 stellt einen Teil des UmlaufSpeichers 21 | zu beiden Seiten des Registers 20 (Fig. 2) mit dem Inhalt der einzelnen Zellen im Laufe von fünf aufeinanderfolgenden Durchgängen der Information dar.

Die Fig. 3 bezieht sich auf das folgende Ausführungsbeispiel:

209838/1156

Der abgetastete Bereich des zu analysierenden Bilds weist die Ordnung k auf und folgt auf den Bereich k-1;

die abgetastete Zeile weist die Ordnung q auf und folgt auf die Zeile q-lj

jeder einen Block des UmlaufSpeichers darstellende Abschnitt enthält 15 Zellen (Parameter h), die ebenso vielen Punkten entsprechen (diese 15 Zellen sind nicht in der Fig. 3 dargestellt);

^ in jedem Abschnitt erfolgen fünf Entnahmen (obiger

™ Parameter n).

In jeder Zelle ist die Ordnung des Bereichs, in Klammern die Zeilenordnung und rechts von der Klammer die Ordnung der Wiederholungsfrequenz (l bis 5) angegeben.

Die sechs dargestellten Zeilen entsprechen sechs aufeinanderfolgenden Ubertragungsmomenten, die durch eine Rasterperiode voneinander getrennt sind.

Im Augenblick der ersten übertragung (erste Abtastung ^ des Rasters) wird der Abschnitt der vom Bereich k begrenzten Seile q unter der Bezeichnung (q) 1 in das Register 20 eingespeichert .

Am Ende der zweiten Abtastung des Rasters ist der Abschnitt k (q) 1 um einen Block vorgerückt: Im Register 20 befindet sich ein zweites Mal der Abschnitt (q): (q)2.

Am 3nde der dritten Abtastung des Rasters ist der 209838/1156 ··/

Abschnitt k/(q)l ebenso wie der Abschnitt k (q)2 um einen weiteren Block vorgerückt; im Register 20 befindet sich das zum dritten Mal entnommene Segment (q) : k/(q)3.

Und so weiter: Am Ende der fünften Abtastung des Rasters wird der Abschnitt q exn fünftes Mal entnommen: k/(q)5.

Bei der ersten Abtastung des Rasters wird ein erstes Mal jeder den Bereich bildende Zeilenabschnitt eingespeichert. Die Umlauffrequenz der Information im Speicher ist derart, dass während der Zeit zwischen der Einspeicherung der beiden Abschnitte (d.h. der Zeit der beiden Zeilenabtastungen) die Information im Speicher um einen Wert vorrückt, der dem Fünffachen des von der Einspeicherung des Abschnitts eingenommenen Platzes, d.h. 5 Blöcke mit je 15 Zellen, also 75 Zellen, entspricht.

Unter diesen Bedingungen bleiben zwischen den ersten Einspeicherungen aller Abschnitte (q)l und (q + l) I vier Plätze frei.

Im Verlaufe der Abtastung der folgenden vier Raster

müssen in den Zwischenblöcken die neuen Exnspexcherungen (q)2,

i (q)3, (q)4, (q)5 erfolgen. Hierzu genügt es, die Verzögerung des UmlaufSpeichers einzustellen: Am Ende der Abtastung eines Rasters hat die Information einen vollständigen Umlauf plus einen Block durchgeführt bzw. durchlaufen. Bei einem vollständigen Umlauf der Information minus ein Block wäre das Ergebnis das gleiche.

Am Ende von fünf Abtastungen des Rasters ist ein

38/1 1-S

9 C

Abschnitt des Bereichs fünfmal zu fünf verschiedenen Augenblicken auf jeder Zeile (oder ggf. auf einer bestimmten Anzahl von.Zeilen) entnommen und in den Registern 14 aufgezeichnet worden, und die fünf Aufzeichnungen sind durch Mehrheitsentscheidung verarbeitet worden, d.h., am Ende von fünf Abtastungen des Rasters ist ein ganzer Bereich (oder ggf. ein Teilbereich) einer Mehrheitsentscheidung unterzogen worden.

Während der Abtastung des sechsten Rasters findet die Verarbeitung statt.

Die Fig. 4 stellt die Information im Laufe von drei aufeinanderfolgenden Zeilenabtastungen in dem Teil des Umlaufspeichers dar, der neben dem Register 20 liegt.

Es sei angenommen, der zweite Raster wird aufgezeichnet (Kennzahl 2).

Wie ersichtlich, gelangt in das Register 20 zunächst der logische Wert der Zelle k/(q)2, dann derjenige der Zelle k/(q+l)2 und schliesslich derjenige der Zelle k/(q+2)2.

Die Zelle ist beim Durchlaufen der Information schraffiert dargestellt.

20983 8/1156

Claims

PATENTANSPRÜCHE

ζΐ j> Vorrichtung zur Durchführung der Mehrheitsentscheidung bei Binärinformationen, die insbesondere durch Abtastung eines ebenen Bilds durch eine herkömmliche Industriefernsehkamera gewonnen werden, wobei der Raster Q Zeilen und eine Einteilung in senkrecht verlaufende Bereiche aufweist und wobei an eine an sich bekannte Mehrheitsentscheidungsschaltung die durch η Entnahmen aus einem der Bereiche, d.h. h

je Bereichsabschnitt gewonnenen Informationen übertragen werden, ™ dadurch gekennzeichnet, dass sie ausgerüstet ist mit einem ersten Eingabe- und Ausgäberegister (12) mit h Zellen, einem Pufferspeicher (13) mit einer Kapazität nQh, η Registern(14) mit einer Kapazität h, einer an sich bekannten Mehrheitsentscheidungsschaltung (15) und logischen, durch ein Zählwerk gesteuerten Umschaltvorrichtungen (ll), um vorzugsweise die unverarbeiteten Informationen nacheinander in das Eingabe- und Ausgaberegister zu übertragen, um zu einem bestimmten Zeitpunkt vorzugsweise gleichzeitig den Inhalt des - ä Registers iⁿ den Pufferspeicher zu übertragen und zu einem anderen Zeitpunkt einen Teil des Inhalts des Pufferspeichers zu entnehmen, den Inhalt in die η in Reihen angeordneten Register_zu übertragen und den Inhalt der η Register gleichzeitig in eine Mehrheitsentscheidungsschaltung (15) einzugeben.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch g e 209838/1156 "^f

kennzeichnet, dass der Pufferspeicher (13) ein geschlossener Umlaufspeicher (20) ist, der eine zwischen dem Ausgang und dem Eingang angeordnete übertragungsschaltung (19) der Kapasität h aufweist, welche mit Vorrichtungen zur gleich~ zeitigen übertragung des Inhalts des Eingabe- und Ausgaberegisters (12) in die übertragungsschaltung (19) und des Inhalts der Übertragungsschaltung (19) in das Register (14) versehen ist, wobei dieses Register Q Abschnitte mit je η Blöcken mit h Zellen aufweist und so dimensioniert ist, dass während der Abtastzeit eines Rasters die Entnahme der Information auf einem vollständigen Raster + eine Zelle erfolgt.

209 838/1156