DE2223522A1

DE2223522A1 - Verfahren und vorrichtung zum erkennen von farben

Info

Publication number: DE2223522A1
Application number: DE19722223522
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr-Ing Schunack
Original assignee: Franz Morat GmbH
Current assignee: Franz Morat GmbH
Priority date: 1972-05-13
Filing date: 1972-05-13
Publication date: 1973-11-22
Also published as: AT336703B; IT987616B; DD104849A5; CH556020A; FR2184638B1; GB1436638A; FR2184638A1; ES415152A1; NL7306375A; ATA369973A; BE798956A

Description

PATENTANWÄLTE
Ing. HANS PUCHERT

Dipl.-Phys. REINFRIED Frhr. v. SCHORLEMER 2223522

3506 HELSA/KASSEL · MARIENQRVND 3

TELEFON: (05605) 2367

D 4199

Franz Morat GmbH, Stuttgart-Vaihingen

Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Farben

Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Erkennen von Grund- und Mischfarben werden die durch optisch-elektrisches Abtasten der Farben erhaltenen und den Grundfarbenanteilen zugeordneten elektrischen Analogsignale durch Amplitudendiskriminierung in digitale Signale umgeformt und die digitalen Signale logisch ausgewertet« Dabei können sowohl Grundfarben wie rot, grün und blau, die nur in je einem engen Spektralbereich stark reflektieren bezw. .transmittieren, als auch Mischfarben wie violett, türkis, gelb und weiß, die in zwei oder allen drei der den Grundfarben zugeordneten Spektralbereichen stark reflektieren bezw. transmittieren, nebeneinander erkannt werden,,

Bei dem Verfahren gemäß der DT-OS 1 930 510 (D 3771) werden zur Erkennung der oben genannten sieben Farben drei Fotozellen benötigt, die mittels Farbfiltern für die drei Grundfarben empfindlich gemacht sind. Erscheint bei der Abtastung irgendeiner Farbe nur an einer Fotozelle ein elektrisches Analogsignal mit vorgewählter Mindestgröße, dann handelt es sich um eine Grundfarbe. Sprechen ,jedoch gleichzeitig zwei oder drei Fotozellen an, dann ist der abgetastete Punkt in einer Mischfarbe gezeichnete

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Das Verfahren gemäß der deutschen Patentanmeldung P 17 85 870 (D 5272) unterscheidet sich von dem zuerst genannten Verfahren lediglich dadurch, daß eine Farbe dann erkannt wird, wenn die Anteile der Grundfarben in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen» Im übrigen werden ebenfalls Diskriminator- " schaltungen verwendet, mittels denen ermittelt wird, welche der von den Fotozellen abgegebenen Analogsignale oberhalb bezwo unterhalb vorgewählter Schwellwerte liegen,,

Nachteilig an den beiden bekannten Verfahren ist der Umstand, daß in denjenigen Fällen, in denen die genannten sieben Grund- und Mischfarben nebeneinander erkannt werden sollen, aufgrund geringfügiger Schwankungen, z.B_o der Farbzusammensetzung oder des Deckungsgrades der Farben, fehlerhafte Erkennungen möglich sind« Wird nämlich beispielsweise beim Abtasten eines violetten Punktes der Rotanteil gegenüber dem Blauanteil zu stark vermindert, dann wird nicht, die Farbe "violett", sondern fälschlicherweise die Farbe "blau" erkannt. Wird dagegen z.B. der Rotanteil einer blauen Farbe zu stark erhöht, dann erkennt die Apparatur fälschlicherweise die Farbe "violett¹¹«

Bei der Abtastung allein der Grundfarben blau, rot und grün kann dieser Nachteil nicht eintreten, weil der im Farbdiagramm zwischen dem Blaubereich und dem Rotbereich liegende Violettbereich nicht verwendet wird und daher als Trennzone zwischen dem Blaubereich und dem Rotbereich wirkt. Mit anderen Worten würde bei zu starker Erhöhung des Rotanteils einer an sich blauen Farbe weder "blau" noch "violett", sondern überhaupt keine Farbe erkannt.

Bei dem Verfahren gemäß der deutschen Patentanmeldung P 21 18 (D 4047) werden zur Erkennung einer jeden Farbe die Farbanteile aller drei Grundfarben ausgewertet, und zwar wird eine Farbe nur dann erkannt, wenn die den drei Farbanteilen zugeordneten Analogsignale oder aus diesen Analogsignalen abgeleitete

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Signale innerhalb vorgewählter Toleranzbereiche liegen, die durch einen oberen und einen unteren Schwellwert begrenzt sind. Hierdurch ist es zwar möglich, eine Vielzahl von Grund- und Mischfarben nebeneinander zu erkennen und außerdem zwischen allen Farben Trennzonen vorzusehen, doch ist die benötigte Schaltungsanordnung relativ aufwendig und daher nur für große Anlagen geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe-zugrunde, die aus der DT-OS 1 930 510 bezw. der deutschen Patentanmeldung P 17 85 720 bekannten Verfahren und Vorrichtungen dadurch zu verbessern, ' daß auch bei der Verwendung von Grund- und Mischfarben zwischen allen Farben Trennzonen vorhanden sind, die fehlerhafte Erkennungen vermeiden., Mit anderen Worten sollen auf möglichst einfache Weise zwischen allen Grund- und Mischfarben Bereiche geschaffen werden, in denen keine Erkennung irgendeiner Farbe erfolgt.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren besteht die Erfindung darin, daß zur Bildung von Trennzonen zwischen den Grund- und Mischfarben auch solche Analogsignale digitalisiert und ausgewertet werden, die durch Division, Addition und/oder Subtraktion aus den den Grundfarbenanteilen zugeordneten Analogsignalen abgeleitet sind.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zum Erkennen einer Grundfarbe Analogsignale verwendet, die den Differenzen zwischen dem zugehörigen Grundfarbenanteil und den übrigen Grundfarbenanteilen proportional sind, wohingegen zum Erkennen einer Mischfarbe Analogsignale verwendet werden, die der Differenz zwischen den in der Mischfarbe enthaltenen Grundfarbenanteilen proportional sind. Sowohl für die Grundfarben als auch für die Mischfarben können dabei außerdem auch Signale verwendet werden, die dem Fehlen eines Grundfarbenanteils entsprechen.

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- Zj. .

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, enthaltend eine optisch-elektrische Abtasteinrichtung, zur Bildung von elektrischen, den Grundfarbenanteilen zugeordneten Analogsignalen, denen Diskriminatorschaltungen zur Digitalisierung der Analogsignale nachgeschaltet sind, und eine den Diskriminatorschaltungen nachgeschaltete Auswerteschaltung zur logischen Auswertung der digitalen Signale ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Abtasteinrichtung und die Auswerteschaltung zusätzlich Divisions-, Additions- und/oder Subtraktionsschaltungen mit nachgeordneten Diskriminatorschaltungen geschaltet sind, wobei die Diskriminatorschaltungen vorzugsweise feste Schwellwerte besitzen. Werden Subtraktionsschaltungen verwendet, dann sind diese vorzugsweise so ausgelegt, daß sie sowohl die Differenz als auch den Absolutwert der Differenz bilden«,

Die Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit der Zeichnung an bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Fig. 1 bis 10 zeigen schematisch verschiedene Farbdiagramme mit und ohne Trennzonen.

Die Fig. 11 bis 14 zeigen schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie geeignete Subtraktions-, Additions- und Divisionsschaltungen.

Werden zur Erkennung einer Farbe drei Fotozellen verwendet, denen ein roter, grüner oder blauer Farbfilter vorgesetzt ist (DT-OS 1 950 510), die elektrischen Ausgangsspannungen der drei Fotozellen bezw. der ihnen nachgeschalteten linearen Verstärker gemessen und die so ermittelten Spannungen längs der drei Achsen eines kartesischen Koordinatensystems abgetragen, dann erhält man bei Verwendung von sieben Farben im ersten Oktanten dieses Koordinatensystems einen aus sieben Raumsektoren bestehenden Farbwürfel. Entsprechend erhält man bei Verwendung von zwei Grundfarben und der zugehörigen Misch-

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farbe im ersten Quadranten eines kartesischen Koordinatensystems ein aus drei Farbsek'toren bestehendes Farbquadrat (Fig.1)o In Fig. 1 bis 10 sind derartige Farbquadrate für die Farben blau, rot und violett mittels der beiden Farbachsen b und r (blau bezw. rot) sowie der drei Farbsektoren B, V und R (blau bezw. violett bezw. rot) dargestellt.

Bei Anwendung des in der DT-OS 1 930 510 beschriebenen Verfahrens ergibt sich das Bild nach Fig. 1. Unterhalb eines vorgewählten Schwellwertes, der durch den am Nullpunkt befindlichen Quadrat S dargestellt ist, ergibt sich in keinem der beiden Fotozellen, denen der für "rot" bezw. "blau" bestimmte Kanal nachgeschaltet ist, ein für die Farberkennung ausreichend großes elektrisches Signal» Liegt dagegen das Ausgangssignal der für "blau" oder "rot" zuständigen Fotozelle oberhalb des Schwellwertes S, dann wird die blaue oder rote Farbe erkannt, da es sich um einen Punkt innerhalb des Farbsektors B oder R handelte Liegen die Ausgangesignale beider Fotozellen oberhalb des Schwellwertes, dann handelt es sich um einen Punkt innerhalb des Farbsektors V, d„h. es wird die violette Farbe erkannt.

Bei.dem Verfahren gemäß der deutschen Patentanmeldung P 17 85 870 werden die drei Farbsektoren B, V und R nicht durch parallel zu den Koordinatenachsen verlaufende Linien, sondern durch Linien begrenzt, die vom Koordinatenanfäng aus schräg mit positiver Steigung verlaufen (Fig. 2)„

Der Nachteil dieser beiden bekannten Verfahren zeigt sich, wenn Farben verwendet werden müssen, denen in den Farbsektoren B, V oder R Punkte zugeordnet sind, die in der Nähe einer Begrenzungslinie zu einem benachbarten Farbsektor liegen und infolgedessen aufgrund einer Vielzahl von optischen und apparativen Einflüssen über die Begrenzungslinie hinweg in den benachbarten Farbsektor wandern können, was eine fehlerhafte Erkennung zur Folge hat. Es ist daher erwünscht, anstelle der falschen Farbe überhaupt keine Farbe zu erkennen«

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Falsche Erkennungen können vermieden werden, wenn gemäß Fig, 3 zwischen allen Farbsektoren erfindungsgemäße Trennzonen 11,13 angeordnet werden, in denen keine Farberkennung erfolgt.

Um den apparativen Aufwand zur Schaffung der Trennzonen 11, 13, die mit Hilfe von Divisionsschaltungen realisiert werden könnten, möglichst klein zu halten, werden diese Trennzonen gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung durch Verwendung von einfachen Additions- und/oder Subtraktionsschaltungen nur angenähert. Bildet man aus den analogen, gegebenenfalls linear verstärkten Ausgangssignalen der Fotozellen der Abtasteinrichtung die Summe, dann erhält man im Farbquadrat gemäß Fig. 4- Geraden 15 mit negativer Steigung entsprechend dem Ausdruck Su = k (r + b), wobei k ein multiplikativer, durch Schaltungsmaßnahmen veränderbarer Parameter ist. Bildet man dagegen die Absolutwerte der Differenz entsprechend dem Ausdruck P_ = _z/r-b_/ ,'wobei ζ ebenfalls ein multiplikativer Parameter ist, dann ergeben sich im Farbquadrat Geraden 17 mit positiver Steigung (Fig. 4). Eine Paralle!verschiebung dieser Geraden wird bei Verwendung von Amplitudendiskriminatoren mit festen Schwellwerten dadurch herbeigeführt, daß die Parameter k bzw. _z ohne Änderung dieser Schwellwerte variiert werden. Für eine bestimmte Gerade 15 in Fig« 4 ist außerdem der Wert Su unterhalb dieser Geraden kleiner und oberhalb dieser Geraden größer als der feste Schweilwert. Für Je zvi/ei symmetrisch zu der durch Null gehenden Geraden 19 verlaufende Geraden 17 ergibt sich dagegen, daß der Wert D zwischen ihnen kleiner und außerhalb von ihnen größer als der feste Schwellwert ist.

Aufgrund der Einführung von Summen- bezw. Differenzsignalen in der oben beschriebenen Weise lassen sich, wie Fig. 5 bis 10 zeigen, die verschiedenartigsten Trennzonen zwischen den drei Flächensektoren B, V und R bilden»

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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5, die wie die Ausführungsformen gemäß Fig. 6 bis 9 von der bekannten Ausführungsform nach Fig. 1 ausgeht, sind mit Hilfe von Subtrahierschaltungen vier Trennzonen 21 bis 24- gebildet worden, durch welche die Farbsektoren B, V und E voneinander getrennt sind ο Die Berührungspunkte zwischen den Farbsektoren B und V bezwo V und R können dadurch beseitigt werden, daß nicht nur das Paar der Geraden 17» sondern noch ein zweites Paar von Geraden 25 (Figo 6) eingeführt wird, d.h. zur Erkennung von rot und blau andere Parameter ζ als zur Erkennung von violett verwendet werden.

In Fig. V und 8 sind zusätzlich zu den Geraden 17 bezw. 25 noch Geraden 27 bezw. 29 hinzugefügt worden, die einer konstanten Summe der Grundfarbanteile entsprechen. Ein Vergleich von Fig» 7 mit Fig. 6 zeigt, daß die -Wirkung der Geraden äquivalent zur Wirkung des zweiten Paars von Geraden 25 ist, denn in beiden Fällen sind die Berührungspunkte zwischen den Farbsektoren (Fig. 5) beseitigt.

Fig. 9 zeigt, daß bei Einführung allein der Summe der beiden Farbanteile r und b entsprechend der Geraden 31 ebenfalls eine Trennzone 33 erhalten werden kann, die beispielsweise dann vorteilhaft ist, wenn eine fehlerhafte Erkennung im wesentlichen nur im Nullpunktsbereich zu befürchten ist. Fig. 10 zeigt schließlich die Bildung von Trennzonen, wenn man von dem anhand Fig. 2 beschriebenen Verfahren ausgeht. Durch Einführung einer Geraden 35 (Summe) und einem Paar von weiteren Geraden 37 (Differenz) wird wiederum erreicht, daß der Farbsektor V vollkommen ohne Berührung mit den benachbarten Farbsektoren E und B ist.

Aufgrund der anhand Fig. 5 bis 10 beschriebenen Trennzonen 21 bis 23 bezw. 33 werden fehlerhafte Erkennungen nahezu ausgeschlossen, weil die unsicheren Punkte nicht innerhalb der Farbsektoren B, E oder V, sondern in einer gestrichelt dargestellten Trennzone liegen»

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Die schaltungstechnische Realisierung der in Fig. 5 bis 10 schematisch angedeuteten Zustände bringt für den Fachmann keine besonderen Schwierigkeiten mit sich, wenn man die Logik betrachtet, die zur Erkennung der roten, blauen bezw„ violetten Punkte benötigt wird«

Für die Figo 5 ergibt sich beispielsweise die folgende Wahrheitstabelle zur Erkennung der Farben rot, blau und violett:

rot (erkannt) = r.b· / r-b / =* V blau (erkannt) = r.b. / r-b"/ ■ V^ violett (erkannt) = r.b· / r^b / - V ,

wobei V , V-v und V die A us gangs signale der den Farben rot, blau und violett zugeordneten Ausgänge der Erkennungslogik sind.

Nach der obigen Tabelle wird eine Grundfarbe erkannt, wenn die ihr zugeordnete Fotozelle ein oberhalb des Schwellwertes S liegendes Signal abgibt und außerdem die Differenz zwischen dem Farbanteil dieser Grundfarbe und dem Farbanteil der anderen Grundfarbe desselben Farbquadrates oberhalb eines vorgewählten Schwellwertes liegt. Eine Mischfarbe wird dagegen erkannt, wenn die in ihr enthaltenen beiden Grundfarbenanteile oberhalb des Schwellwertes S liegen und wenn außerdem der Wert D für die Differenz der in ihr enthaltenen beiden Gr und farbenanteile unterhalb des durch die Geraden 17 festgelegten Schwellwertes liegt, d.h. im logischen Sinne eine "0" ergibt.

Eine der Figo 6 entsprechende Wahrheitstabelle unterscheidet sich von der für Fig. 5nur dadurch, daß,der Parameter ζ für die Differenz /r-b/ im Violettkanal auf einen anderen Wert als im Rot- und Blaukanal eingestellt wird. Entsprechende Wahrheitstabellen lassen sich auch für die in Fig. 7 bis 10 dargestellten Beispiele aufstellen.

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Zur Vereinfachung der Darstellung sind in Fig. 1 bis 4 nur die aus den Grundfarben rot und blau resultierenden Farberkennungen dargestellte Während die aus den Farben rot und grün einerseits bezw. blau und grün andererseits resultierenden Erkennungen auf dieselbe Weise erhalten werden, erhält man bei Zusammenfassung aller Farbquadrate in einem kartesischen Koordinatensystem mit den drei Farbachsen rot, blau und grün einen aus sieben räumlichen Farbsektoren bestehenden Farbwürfel, wobei die Farbsektoren für türkis, gelb und violett jeweils an einen Farbsektor grenzen, der die Farbe "weiß" definiert und sich dadurch ergibt, daß alle drei Grundfarbenanteile oberhalb des Schwellwertes S liegen.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erkennung der sieben Farben, nämlich rot, blau, grün, gelb, türkis, violett und weiß beschrieben, Ausgangspunkt ist das auf sieben Farben erweiterte Verfahren nach Fig« 5> so daß die folgende Wahrheitstabelle zugrunde liegt:

weiß	(erkannt) »	r.g.b	/r-b/	■ ^Vw
rot	(erkannt)	r.g.b". /g-r/ ο	/b-g/"	- ^Vr
blau	(erkannt) =	r«g«b. /r-b/ ·	/b-g/	" ^Yb
grün	(erkannt) «	r«g»b· /g-r/ .		^eYs
gelb	(erkannt) =	r.g.b. /epr/		ge
türkis	(erkannt) «	r«g»b· /b^g/
violett	(erkannt) «	r»g.b* /r-b/	■v

Figo 11 zeigt ein Blockschaltbild der gesamten Vorrichtung, Drei Fotozellen 35, die mittels Farbfiltern für die Farben rot, blau und grün empfindlich gemacht sind, ist je ein Vorverstärker 37 und diesen je ein Nachverstärker 39 nachgeschaltet, so daß an den Ausgängen der Nachverstärker 39 die analog verstärkten, für die drei Farben rot, grün und blau

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charakteristischen Signale erscheinen« Die Ausgänge der drei Vorverstärker 37 sind außerdem paarweise (Figo 11) mit je zwei Eingängen von Differenzverstärkern 41, 43 und 45 verbunden, in denen nicht nur die Differenzen, sondern auch deren Absolutwerte gebildet werden«, An den Ausgängen der Differenzverstärker erscheinen daher analog verstärkte Signale, die den Werten /r-g/ , /b-g/ beaw. /r-b/ proportional sind.

Die Ausgänge der Verstärker 59 und 41 bis 45 sind mit den Eingängen eines Analog/Digital-Wandlers 47 verbunden, der als Amplitudendiskriminator and Normierer ausgebildet ist. Die von ihm erzeugten Signale werden schließlich einer Erkennungslogik 49 zugeführt, in welcher Farbsignale gebildet werden, die für die von den drei Fotozellen 35 gemeinsam abgetasteten Farben charakteristisch sind. Die Erkennungslogik 49 besitzt infolgedessen .je einen Ausgang für jede der sieben Farben*

Abtasteinrichtungen mit Fotozellen 35» Vorverstärkern 37, Nachverstärkern 39* Analog/Γ igifcal-V/andlern 47 und einer Erkennungslogik 49 sind im Prinzip aas den deutschen Patentanmeldungen P 15 85 226 und P 17 85 870 bekannt, so daß auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann«

Zur Vermeidung hoher Kosten für den Analog/Digital-Wandler 47 werden bevorzugt solche Bausteine (z.B. TTL-Gatter) angewendet, die auf dem Markt erhältlich und billig sind. Der erfindungsgemäße Analog/Digital-Wandler 47 ist daher aus je drei NAND-Gatterη für jeden der Verstärker 39 und 41 bis 45 aufgebaut»

Die Anordnung der drei NAND-Glieder ist in Fig. 11 schematisch für den Verstärker 45 dargestellt. Ein erstes NAM)-Glied 5% das einen natürlichen Schwellwert von beispielsweise 1,5 Volt besitzt, wirkt als Amplitudendiskriminator. Seinem einem Eingang werden die AusgangsSignaIe des Ver-

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Ii

stärkers 51 und seinem anderen Eingang positive Taktimpulse T zugeführt, die den gesamten zeitlichen Ablauf des Abtastvorgangs steuern,,

In Abhängigkeit von der Art des Abtastvorgangs können die Ausgangssignale des NAND-Glieds 51 unterschiedliche Längen und Phasenlagen aufweisen, und zwar insbesondere dann, wenn für den Abtastvorgang eine impulsmäßig betriebene Belichtungsquelle verwendet wird. Da es jedoch aus Gründen der Betriebssicherheit bei der logischen Erkennung zweckmäßig ist, nur digitale Signale gleicher Amplitude, Länge und Phasenlage zu verwenden, ist dem NAND-Glied 51 noch ein RS-Flipflop nachgeschaltet, das aus zwei kreuzweise miteinander verbundenen NAND-Gliedern 53 und 55 besteht (Fig. 11), wobei den Eingängen des NAND-Gliedes 53 die Ausgangssignale der NAKD-Glieder 51 und 55 ^{und den} beiden Eingängen des NAND-Gliedes 55 die positiven Taktimpulse I und die Ausgangssignale des NAND-Gliedes 53 zugeführt werden. Infolge der bekannten Eigenschaften eines derartigen RS-Flipflops erscheinen am Ausgang des NAND-Gliedes 53 immer dann, wenn der V/ert /r-b/ oberhalb des Schwellwertes liegt, digitale, normierte Ausgangssignale, deren Länge und Phasenlage genau der Länge und Phasenlage der Takt impulse entsprechen, wohingegen am Ausgang des NAND-Gliedes 55 Signale erscheinen, die gegenüber den Ausgangssignalen des NAND-Gliedes 53 invertiert sind und daher dem V/ert /r-b/ entsprechen. Den Ausgängen' der Verstärker 39j 4-1 und 43 sind identische Schaltkreise nachgeschaltet _o

Der Analog/Digital-Wandler besitzt somit gemäß Fig„ 11 insgesamt dreizehn, mit entsprechenden Eingängen der Erkennungslogik verbundene Ausgänge, und zwar je einen für die Ifi/erte *"> g· b* /r-b/» /r-g/ und /b-g/ und deren Negationen und einen.für die Takt impulse.

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Für die logische Erkennung (vgl. obige Wahrheitstabelle) genügt es, ,jedem Farbkanal ein NAND-Glied 57 zuzuordnen, das mit den zugehörigen Ausgängen des Analog/Digitalwandlers verbunden ist. In Fig. 11 ist lediglich das dem Rotkanal zugeordnete NAND-Glied 57 dargestellt, das in Übereinstimmung mit der obigen Wahrheitstabelle mit den Ausgängen ^r» b", S» /r-g/, /r-b/ und außei"dem mit dem Taktimpulsausgang des Analog/Digital-Wandlers 47 verbunden ist und daher nur dann ein negatives Eotsignal abgibt, wenn gleichzeitig an allen Eingängen "1"-Signale anliegen.

Bin besonderer Vorteil der Erkennungslogik 49 nach Fig. 11 besteht darin, daß beim Vorliegen einer Signalkombination, die an irgendeinem der NAND-Glieder 57 zu einem Ausgangssignal und somit zu einer Farberkennung führt, alle anderen sechs NAND-Glieder 57 jnindestens einen Eingang besitzen, an dem ein im Vergleich zum erkennenden NAND-Glied negiertes Signal anliegt. Hierdurch wird automatisch verhindert, daß bei Erkennung irgendeiner Farbe gleichzeitig an zwei oder mehr NAND-Gliedern 57 ein Farbsignal erscheint.

In Fig. 12 ist schematisch ein Differenzverstärker dargestellt, der sowohl die Differenzen zweier AusgangsSignaIe der Vorverstärker 37 als auch deren Absolutwerte bildet und daher für die Verstärker 41 bis 45 verwendet werden kann. Er enthält drei hintereinander geschaltete Operationsverstärker 59, 61 und 63o Der erste Operationsverstärker 59 besitzt zwei Eingangswiderstände 65, 67 mit identischem Widerstandswert und außerdem einen Widerstand 69, der den invertierenden Eingang mit seinem Ausgang 71 verbindet» Der nicht invertierende Eingang ist über einen Widerstand 72 geerdet, der denselben Wert wie der Widerstand 69 besitzt. Aufgrund dieses Aufbaus wirkt der Operationsverstärker 59 als Differenzverstärker und erzeugt an seinem Ausgang 71 in Abhängigkeit von der Größe der den Rot- bezw. Grünanteilen zugeordneten Analogsignale eine positive oder negative Spannung

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Dem Ausgang 71 ist über einen Widerstand 73 der invertierende, über einen Widerstand 75 mit dem Ausgang 77 verbundene Eingang des Operationsverstärkers 63 nachgeschaltet, dessen nicht invertierender Eingang geerdet, ist und der lediglich als Inverter wirkt, wenn das Signal B₀ am Ausgang 71 negativ ist, so daß für diesen Fall am Ausgang 77 ein positives Signal E erscheint.

Dem Ausgang 71 ist über einen Widerstand 79 außerdem der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 61 nachgeschaltet, der über zwei parallel geschaltete¹ Widerstände 81 und 83 gleicher Größe mit dem Ausgang 85 dieses Operationsverstärkers 61 verbunden ist. Dabei entspricht der Wert des V/iderstandes 81 dem des Widerstandes 79» wohingegen der Widerstand 83 denselben Wert wie der Widerstand 75 besitzt« In den Strompfad zwischen dem Widerstand 81 und dem Ausgang 85 ist eine in Richtung des Ausgangs 85 offene Diode 87 und in den Strompfad zwischen dem Widerstand 83 und dem Ausgang 85 ist eine in Richtung des Widerstandes 83 offene Diode 89 geschaltet, Wenn daher das Signal E am Ausgang 71 des Operationsverstärkers 59 positiv ist, dann erscheint dieses Signal am Ausgang 85 verdoppelt und invertiert.

Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 81 und der Diode 87 ist außerdem über einen weiteren Widerstand 91» dessen V/ert halb so groß wie der der Widerstände 75 und 83 ist, mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 63 verbunden. Dieser wirkt daher für den Fall, daß am Ausgang 71 der V/ert +E erscheint, nicht nur als Inverter, sondern auch als Addierer für die beiden Werte +E_Q (am Widerstand 73) und -E₀ (am Widerstand 91), so daß auch für diesen Fall an seinem Ausgang 77 immer der positive Wert E erscheint_β Unabhängig vom Vorzeichen des Wertes E_Q am Ausgang 71 des Operationsverstärkers 59 wird daher am Ausgang 77 des Operationsverstärkers 77 der positive Absolutwert von E_Q gebildet«,

In Fig. 13 ist eine einfache Additionsschaltung dargestellt, die einen Operationsverstärker 93 aufweist, dessen nicht invertierender Eingang geerdet ist. Seine beiden Eingänge

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sind über Widerstände 95 bezw. 97 an den invertierenden Eingang geführt, der aber einen weiteren Widerstand 99 an den Ausgang 101 angeschlossen ist ₅ so daß am Ausgang 101 ein Signal erscheint, das der Surnr;-? der Eingangs signale proportional and invertier-; isr_; Die Mdifcionsschaltung nach Figo 13 kann anstelle ode.^ 2usat2-.lJ.ch zu. einer Subtraktionsschaltung nach iig, 12 vorgesehen und mit beliebigen zwei Ausgängen der Yo;/verstärker 37 verbunden sein.

Pig» 14 zeigt ein einfaches Beispiel für eine "Divisionsschaltung, SLe enthält als wesentliche Bestandteile einen Operationsverstärker IGJ, chaser Licht invertierender Eingang geerdet ;iz:u dessen I/.i7-rti3xer.ao.r Singarg einerseits über einen Widerstand 105 "^"-S oi.ee:^ Ar.s.^hIuS 10? und andererseits über einen weiteren v^rl£srsnanc 107 21t dem Ausgang einer linearen MuItlp"J iaie"st:u:fe 109 verbunden ist. Der eine Eiutrars; der MuItip: isiir.-oufV. 1C9 ist rnifc ej.nea Anschluß 111 χινΛ der anaere ^lrgcng mit; de£, Ausgang/des Operationsversräpizsrs 1Oo verbunden. Wird lioer den Anschluß 107 ein Signal Z ur,i üfc^r άε-η Anschluß ■; 11 ein Signal Y zugeführt, dann erscha inen er den verschiedenen Punkten der Divisionsschaltung die in Fig. 1^ώ· angegebenen Signale.

Die Erfindung läßt sich insbesondere zav schnellen Abtastung von rasterförmig geaeichneten Mustern verwenden, die aus einer Vielzahl von horizontalen Zeilen und vertikalen Spalten mit .in ge einer von sieben möglichen Farben gezeichneten Rasterpunkten bestehen, Eine derartige Abtastanlage kann beispielsweise in der Strick- oder Webtechnik dazu dienen, das Muster in digitaler Perm auf einen Informationsträger zu überführen, indem die an den Ausgängen der Erkennungslogik: 49 erhaltenen Farbsignale auf einen Magnetband-, Lochstreifen oder Film oder- auch im Hauptspeicher einer Datenverarbeitungsanlage gespeichert werden» Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Ye2\i>.hrens wird vermieden, daß die unvermeidbar3 Korrektur dsa Informationsträgers mit

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größeren Schwierigkeiten verbunden ist, weil allenfalls die aufgrund fehlender Farberkennung entstandenen Lücken ergänzt, nicht aber auch die durch falsche Erkennung bewirkten Fehler. beseitigt werden brauchen.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und läßt sich auf viele Weise abwandeln» So sind insbesondere die speziellen Subtraktions-, Additions- und Divisionsschaltungen nur als Beispiele angegeben, die sich durch alle bekannten ähnlichen Schaltungen ersetzen lassen,, Auch sind die in Fig. 3 bis 10 dargestellten Trennzonen durch andere Trennzonen ersetzbar, wenn dies aus irgendwelchen Gründen erforderlich sein sollte. Schließlich können mit den Ausgängen 77 j 101 und 113 der Subtraktions-, Additions- und/oder Divisionsschaltungen Spannungsteiler verbunden sein, die mit unterschiedlichen Schwellwertschaltern verbunden werden. Auf diese Weise lassen sich die Parameter k und £ variieren und die Verfahren nach Fig. 6 oder 8 realisieren.

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Claims

Patentansprüche

,iy Verfahren zum Erkennen von Grund- und Mischfarben, bei dem die durch optisch-elektrisches Abtasten der Farben erhaltenen und den Grundfarbenanteilen zugeordneten elektrischen Analogsignale durch Amplitudendiskriminierung in digitale Signale umgeformt und die digitalen Signale logisch ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Trennzonen zwischen den Grund- und Mischfarben auch solche Analogsignale digitalisiert und ausgewertet werden, die durch Division, Addition und/oder Subtraktion aus den den Grundfarbenanteilen zugeordneten Analogsignalen abgeleitet werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erkennen einer Grundfarbe Analogsignale verwendet werden, die den Differenzen zwischen dem zugehörigen Grundfarbenanteil und den übrigen Grundfarbenanteilen proportional sind ο
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erkennen einer Mischfarbe Analogsignale verwendet werden, die der Differenz zwischen den in der Mischfarbe enthaltenen Grundfarbenanteilen proportional sind.
4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß zum Erkennen einer Mischfarbe Analogsignale verwendet werden, die der Summe der in der Mischfarbe enthaltenen Grundfarbenanteile proportional sind.
5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erkennen der Farben auch Signale verwendet werden, die dem Fehlen eines Grundfarbenanteils entsprechen»

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6) Vorrichtung zum Erkennen von Farben, enthaltend eine optisch-elektrische Abtasteinrichtung zur Bildung von elektrischen, den Grundfarbenanteilen zugeordneten Analogsignalen, denen Diskriminatorschaltungen zur Digitalisierung der Analogsignale nachgeschaltet sind, und eine den Diskriminatorschaltungen nachgeschaltete Auswerteschaltung zur logischen Auswertung der digitalen Signale, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Abtasteinrichtung und die Auswerteschaltung zusätzlich Divisions-, Additions- und/oder Subtraktionsschaltungen mit nachgeordneten Diskriminatorschaltungen geschaltet sind.
7) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskriminatorschaltungen feste Schwellwerte aufweisen.
8) Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Subtraktionsschaltungen vorgesehen sind, die aus einer Stufe zur Bildung der Differenz und einer Stufe zur Bildung des Absolutwertes der Differenz bestehen.

INSPECTED

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Le

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