DE2207407A1 - Verfahren zur Umsetzung des Outputs optischer Informationsverarbeitungssysteme in eine Ja-Nein-Aussage - Google Patents

Description

• Verfahren zur Umsetzung des Outputs optischer Informationsverarbeitungssysteme in eine Ja-Nein-Aussage Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umsetzung des Outputs optischer Informationsverarbeitungssysteme, die Korrelationstunktionen als Output liefern und insbesondere zur Objekterkennung verwendet werden, in eine Ja-Nein-Aussage.
• Es ist bekannt, die Umsetzung über die Messung der Intensität der gesamten Korrelationsiunktion im Output des optischen Systems und deren Auswertung in einer Schwellwertstufe vorzunehmen. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, daß die Intensität der normierten Autokorrelationsfunktion eines Objektes stets größer ist als die der normierten Kreuzkorrelationsfunktion des Objektes mit einem anderen Objekt.
• Ein Mangel dieser. Art der Auswertung liegt in den geringen Unterschieden der normierten Auto- und Kreuzkorrelationsfunktionen manoher Objekte ( s. B. der Zeiohen O - Q).
• Darüber hinaus weisen die Korrelationsfunktionen gleicher Objekttypen mit verschiedener Striohstärke starke Untersohiede auf, so daß eine Auswertung Uber eine solche Intensitätsmessung zu falschen Ergebnissen führen kann.
• Zweck der Erfindung ist es, diese Mängel su beseitigen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zur Umsetzung der Outputs optischer Informationsverarbeitungssyste.e, die Korrelationsfunktionen als Output liefern, in eine Ja-Nein-Aussage derart zu verbessern, daß eine sichere Objekterkennung erreicht wird.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in den Quadranten der gorrelationsfunktion eine Intensitätsmessung vorgenommen wird, die Meßwerte einer Vergleiohseinrichtung zugeführt werden und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis eine Ja-Nein-Entscheidung abgeleitet wird.
• Der Vergleich der gemessenen Werte kann entweder mit entsprechenden gespeicherten Werten oder auoh durch Vergleich der gemessenen Werte untereinander vorgenommen werden, wobei es besonders vorteilhaft ist, die Meßwerte der diagonal liegenden Quadranten zu vergleichen. Eine vorteilhafte Durchführung des Verfahrens liegt darin, daß die Intensitätemessung fotoelektrisch durchgeführt und eine den Intensitäten der Korrelationsfunktionen ntsprechende elektrische Spannung erzeugt wird. Die Spannungen können mittels Schwellwertatufen in die digitalen Werte 0 und L umgewandelt und dann verglichen werden.
• Eine andere Vergleichsmöglichkeit besteht in der Verwendung einer Brückenschaltung.
• Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen Fig. 1: eine Vorrichtung zur Erzeugung optischer Korrelationsfunktionen, Fig. 2: eine BrUokensohaltung sur erfindungsgemäßen Umsetzung der Korrelationsfunktionen, Fig. 3: eine andere Schaltungsanordnung zur erfindungsgemäßen Umsetzung der Eorrelationsfunktionen.
• Fig. 1 seigt eine bekannte Vorrichtung zur Erzeugung optisoher Korrelationsfunktionen von beliebigen transparenten Objekten. Eine Beleuchtungseinrichtung 1 erzeugt duroh eine Opalglasscheibe 2 diffuses licht. Durch dieses licht wird das sich im Input 3 befindende Objekt mit dem in der Filterebene 4 befindenden Objekt korreliert. Die Intensität der Korrelationsfunktionen wird im Output 5 duroh fotoelektrische Empfänger ausgewertet. Bei den bisher beschriebenen Verfahren wird dabei die Intensität der Korrelationsfunktionen in ihrer Gesamtheit gemessen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren geht von der als bekannt vorausgesetzten Tatsache aus, daß die Autokorrelationsfunktionen stets punktsymmetrisch sind, zum Teil sogar Symmetrie höherer Ordnung aufweisen, während die Kreu»-korrelationsfunktionon unsymmetrisch sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird deshalb die Intensität jedes der vier Quadranten der Korrelationsfunktion gemessen und dann ausgewertet.
• Die Auswertung erfolgt dadurch, daß die Intensitäten der einzelnen Quadranten bzw. die diesen Intensitäten entspreohenden physikalischen Größen, s. B. elektrische Spannungen, entweder diagonal miteinander (Quadrant I mit III, II mit IV) oder mit entsprechenden gespeicherten Werten verglichen werden. Bei Symmetrien höherer Ordnung kann es genUgen, wenn die Intensitäten der zwei symmetrischen Hälften der Korrelationsfunktionen gemessen und miteinander verglichen werden.
• Ergibt der nach den geschilderten Varianten vorgenommene Vergleich der Quadranten bzw. Hälften Gleichheit, so liegt Symmetrie und damit eine Autckorrelationsfunktion vor; das bedeutet beispielsweise, daß das im Input 3 angebotene Objekt dem Objekt in der Filterebene 4 entspricht. Bei Ungleiohheit liegt keine Symmetrie vor und es handelt sioh also als um eine Kreuzkorrelationsfunktion. In Abhängigkeit dieser Ergebnisse erfolgt die Ja-Nein-Entscheidung (z. B. Gleichheit I Ja; Ungleiohheit - Nein).
• Die Auswertung duroh diagonalen Ouadrantenvergleioh kann beispielsweise in einer Brückenschaltung erfolgen, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Die römischen Ziffern I, II, III und IV kennzeichnen die Quadranten der Korrelationsfunktionen, wie sie aus Fig. 1 ersichtlich sind. In den vier fotoelektrisohen Empfängern 6 bis 9 wird die Intensität gemessen und der Wert des Quadranten I mit dem des Quadranten III sowie der Wert des Quadranten II mit dem des Quadranten IV verglichen. Die beiden Differenzen werden duroh die Schwellwertstufen 10; 11 digitalisiert und einem NOR-Glied 12 zugeführt, das die Aussage liefert, ob im Output eine Auto- oder eine Kreuakorreletiansfunktion vorliegt. Wird im Output zum Beispiel eine Autokorrelationsfunktion abgebildet, sind die' duroh die fotoelektrischen Empfänger 6 und 7 erzeugten Spannungen annähernd gleich, der Differenzbetrag überschreitet nioht den Wert der Sohwellwertstufe 10, so daß am NOR-Glied 12 ein O-Signal anliegt. Das gleiche trifft auf den Vergleich des Quadranten II mit dem Quadranten IV zu, die Schwellwertstufe 11 wird ebenfalls nioht geschaltet und am zweiten Eingang des NOR-Gliedes 12 liegt ebenfalls ein O-Signal an. D3-mit ist der Ausgang des NOR-Gliedes 12 L. Sobald die Intensitäten zweier vorgliohener Quadranten nioht gleich sind, entsteht in der Brüoke eine Differenzspannung, die eine Umsohaltung der zugeordneten Schwellwertstufe 10 bzw. 11 verursacht. Daduroh liegt ein L-Signal am NOR-Glied 12 an und der Ausgang des NOR-Gliedes 12 wird 0.
• Eine weitere Auswertemögliohkeit wird in Fig. 3 dargestellt. Die fotoelektrischen Empfänger 13 bis 16 liefern den Sohwellvertstufen 17 bis 24 eine bestimmte Spannung.
• Die Schwellwertstufen 17 bis 20 besitzen einen unteren Grenzwert und die Sohwellwertstufen 21 bis 24 einen oberen Grenzwert, bei dem sie entweder ein oder wieder ausschalten. Je zwei Schwellwertstufen sind mit einem UND-Glied verbunden. Die UND-Glieder 25 bis 28 sind nur dann durchgängig, wenn die vom fotoelektrisohen Empfänger zugeführte Spannung zwischen den beiden Grenzwerten liegt.
• Ist z. B. die vom fotoelektrisohen Empfänger 13 zugeführte Spannung höher als der obere Grenzwert, schaltet außer der Schwellwertstufe 17 auoh die Schwellwertstufe 21 um, das an ihrem Ausgang liegende Signal wird jedoch negiert dem UND-Glied 25 zugeführt und der Ausgang des UND-Gliedes 25 ist 0. Den beiden UND-Gliedern 25 und 26 ist ein weiteres UND-Glied 29 und den beiden UND-Gliedern 27 und 28 ist ein weiteres UND-Glied 30 zugeordnet; jedes dieser beiden letztgenannten UND-Glieder 29;30 ist nur dann durchgängig, wenn der Vergleich der zugehörigen Quadranten ergibt, daß die von den fotoelektrischen Empfängern 13; 14 bzw. 15; 16 gelieferten Spannungen sioh innerhalb der Grenzwerte der Sohwellwertstufen 17 bis 24 bewegen. Wenn das bei beiden UND-Gliedern 29; 30 der Fall ist, ist das sie verbindende UND-Glied 31 durohgängig und hat somit am Ausgang ein L-Signal. Damit wird ausgedrückt, daß eine Autokorrelationsfunktion vorliegt. Sobald mindestens zwei vergliohene Quadranten nicht gleioh sind, liegt an mindestens einem Eingang des UND-Gliedes 31 kein L an, so daß der Ausgang O ist und damit angezeigt wird, daß eine Kreuzkorrelationsfunktion vorliegt. Die untere und obere Grense der Sohwollwertstufen 17 bis 24 braucht nur einmalig eingestellt zu werden, wenn für die einzelnen Korrelationsfunktionen Normierungsfilter vor dem Output verwendet werden. Andernfalls müssen die Grenzwerte der Sohwellwortstufen für versohiedene Objekte in der Filterebene immer anders festgelegt werden. Damit wird die Variante des Vergleiohes mit gespeicherten Werten verwirklicht, wobei zusätzlioh duroh die UND-Glieder nooh der Quadrantenvergleich durohgeführt wird.

Claims (7)

Patentansprüohe

1. Verfahren zur Umsetzung des Outputs optischer Informationsverarbeitungssysteme, die insbesondere zur Objekt erkennung verwendet werden und Korrelationsfunktionen als Output liefern, in eine Ja-Nein-Aussage durch Intensitätsmessung, dadurch gekennzeichnet, daß in den Quadranten der Korrelationsfunktion eine Intensitätsmessung vorgenommen wird, die Meßwerte einer Vergleichseinrichtung zugeführt werden und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis eine Ja-Nein-Entsoheidung abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich der gemessenen Werte mit entsprechenden gespeioherten Werten vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertvergleich durch Vergleich der gemessenen Werte untereinander vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertvergleich duroh Vergleich der Meßwerte der diagonal liegenden Quadranten erfolgt.

5. Verfahren nach inspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätsmessung fotoelektrisch durohgefifhrt und eine den Intensitäten der Korrelationsfunktionen entsprechend elektrische Spannung erzeugt wird.

6. Verfahren naoh Anspruch 1, 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vergleichseinrichtung die elektischen Spannungen für die Quadranten mittels Sohwellwertstufen (17 bis 24, Fig. 3) in die digitalen Werte O und L umgewandelt werden und der Vergleich mit den digitalen Werten vorgenommen wird.

7. Verfahren nach anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vergleiohseinriohtung die elektrischen Spannungen der Quadranten mittels einer Brückenschaltung (Fig. 2) verglichen werden.

L e e r s e i t e