DE2435087A1

DE2435087A1 - Detailed instantaneous similarity comparison of samples - discerns shape and colour by using two electronic cameras

Info

Publication number: DE2435087A1
Application number: DE2435087A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Brueckl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-07-22
Filing date: 1974-07-22
Publication date: 1976-02-12

Abstract

The difference or the quotient of the video signals of two electronic cameras is formed and the difference is displayed on a monitor. The display indicates the qualitative and quantitative deviating true to position and/or the difference is used for process control purposes. The video signal of the sample is stored and the stored video signal together with the signal of the specimen are evaluated for the formations of the difference or the quotient. the two electronic cameras are matched according to picture geometry, spectral sensitivity distribution, amplitudes, distortion uniformity, spectral transmittancy of the objective and other technical data.

Description

TITEL: Gerät zum komplexen Vergleich aller Details von Bildern und Strukturen auf Gleichheit hinsichtlich Form und Farbe.TITLE: Device for complex comparison of all details of images and Structures for equality in terms of shape and color.

ANWENDUNG: Sofortkontrolle in a II e n Farb-, Form- und Positionsdetails von Gegenständen und Bildem, insbesonders solchen von hohem Struktur- und Detailgehalt.APPLICATION: Immediate control in a II e n color, shape and position details of objects and images, especially those with a high level of structure and detail.

ZWECK: Detail- und strukturreiche Bilder und Formen müssen in Wissenschaft, Industrie und Kunst häufig auf Übereinstimmung in a I I e n Farb-und Formdetails mit einem Original oder Muster oder Consens zwischen beteiligten Partnern verglichen werden. Das Gerät bringt s o f o r t ein Vergleichsergebnis innerhalb von Sekundenteilen über a I I e Farb- und Formdetails.PURPOSE: Images and shapes rich in detail and structure must be used in science, Industry and art often rely on consistency in color and shape details compared with an original or pattern or consensus between partners involved will. The device thus provides a comparison result within seconds about a I I e color and shape details.

STAND DER Die Feststellung der Maßhaltigkeit, der Soll-Entsprechung von Detail-TECHNI K: positionen und der Farbgebung erfolgt im heutigen Stand durch meßtechnische Erfassung e i n z e I n e r Strecken, e i n z e I n e r Raumkoordinaten und e i n z e I n e r farbmetrischer oder coloristischer Bewertung aller Details eines Bildes oder eines Körpers.STATE OF The determination of the dimensional accuracy, the target correspondence von Detail-TECHNI K: positions and the coloring is carried out in the current state Metrological acquisition of some routes, some spatial coordinates and some colorimetric or coloristic evaluation of all details an image or a body.

OFFENE WÜN- Die meßtechnische Erfassung nach Entsprechung gegenüber einer Vorgabe SCHE IM HEU- in allen Details hinsichtlich Form und Farbe ist bei detailreichen Bildern TIGEN TECH- und Körpern recht zeitraubend. In zunehmendem Masse entwickelt sich NISCHEN STAND: diese Tatsache zum Engpaß z. B. in produktionstechnischen Prozessen.OPEN WÜN- The metrological recording after correspondence opposite a specification SCHE IM HEU- in all details regarding shape and color is included detailed images TIGEN TECH and bodies quite time consuming. In increasing Mass develops NICHE STAND: this fact becomes a bottleneck z. B. in production engineering Processes.

Sie verhindert die optimale Ausschöpfung moderner Produktionstechni ken. It prevents the optimal exploitation of modern production technology ken.

So müssen verschiedene Produktionsabläufe, die durch technische Fortschritte beschleunigt werden konnten, künstlich gebremst werden, weil die Ergebnisse von Zwischen- oder Endkontrollen nach Farbe und Form erst abgewartet werden müssen, um sie als Korrekturregulative noch rechtzeitig in den Produktionsablauf einspeisen zu können. Das trifft besonders bei detailreichen Objekten zu. So different production processes have to be driven by technical advances could be accelerated, artificially braked because the results of Intermediate or final checks for color and shape have to be waited for, in order to feed them into the production process in good time as correction regulators to be able to. This is especially true for highly detailed objects.

AUFGABE: Die Erfindung löst die Aufgabe, a II e Maße und Farben eines Gebildes komplex und quasi gleichzeitig (gemessen an der Erfassunqs- und Reaktionszeit des Menschen) auf ihre Entsprechung zu den Sollwerten qualitativ und quantitativ zu kontrollieren.TASK: The invention solves the problem of a II e dimensions and colors of a Complex and quasi-simultaneous structure (measured by the acquisition and response time of humans) for their correspondence to the target values qualitatively and quantitatively to control.

LÖSUNG: Zwei eldctronische Kameras sind nach Bildgeometrie, spektrale Empfindlich kei tsvertei lung, Ampl i tudengang, Verzerrungsg leich -heit und spektrale Durchlässigkeit der Objektive und anderen technischen Daten gepaart.SOLUTION: Two electronic cameras are according to image geometry, spectral Sensitivity distribution, amplitude response, distortion equality and spectral The transmission of the lenses and other technical data are paired.

Eine Kamera schaut das Muster an, die zweite Kamera schaut die Probe an, die nach Form- und Farbübereinstimmung zum Muster zu kontrollieren ist. One camera looks at the sample, the second camera looks at the sample which is to be checked for shape and color match to the sample.

Beide Objekte sind spektral und helligkeitsmäßig paritätisch beleuchtet. Both objects are illuminated with equal spectral and brightness.

Aus den Bildsignalen beider Kameras wird - je nach Anwendungsfall - die Differenz oder der Quotient gebildet, im Regelfall dadurch, daß je ein Bildsignal-Kameraausgang auf dem invertierenden und nichtinvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers geschaltet wird. Der Ausgang dieses Verstärkers steuert die Helligkeit eines Monitors. Bei normalen Anforderungen ist die Zeilen- und Bildablenkung beider Kameras und des Monitors konventionell synchroni -sieht. Bei erhöhten Anforderungen betreiben Ablenkgeneratoren, die beiden Kameras gemeinsam sind, die Abtastung. Der Monitor bleibt weiterhin lediglich impulssynchronisiert. The image signals from both cameras become - depending on the application - The difference or the quotient is formed, usually by the fact that each image signal camera output on the inverting and non-inverting input of a differential amplifier is switched. The output of this amplifier controls the brightness of a monitor. With normal requirements, the line and image deflection of both cameras and of the monitor conventionally synchronized. Operate with increased requirements Deflection generators that are common to both cameras do the scanning. The display remains only pulse-synchronized.

Diese Besonderheit erklärt sich daraus: Wenn ein Monitorbild vom menschlichen Sehapparat ausgewertet wird, so ist das Maß für die zulässigen Ungenaui g keifen die Feh lerauflösung dieses Seha ppa rates. This peculiarity is explained by the fact: If a monitor image from human eyesight is evaluated, it is the measure for the permissible inaccuracies g nag the error resolution of this visual a ppa rate.

Bei diesem neuen Verfahren werden jedoch die Bildsignale zweier Kameras miteinander verglichen und erst das Vergleichsergebnis dem menschlichen Sehapparat zugeführt. In this new method, however, the image signals from two cameras compared to each other and only the comparison result to the human visual apparatus fed.

Das kann in gewissen Anwendungsfällen dazu fUhren, daß die bisher weit unter der Fehlerauflösung liegenden und deshalb tolerablen Linearitäts- und Triggerfehler der Ablenkgeneratoren vermieden werden müssen. In certain applications, this can lead to the previously and therefore tolerable linearity and Trigger errors of the deflection generators must be avoided.

Wenn beide Kameras in allen Details das gleiche nach Form und Farbe sehen, so wird der Monitor keine Strukturen zeigen, weil sich die Bildsignale beider Kameras gegenseitig in allen Bildpunkten genau aufheben. Der Monitor sei in diesem Falle auf mittlere Helligkeit eingepegelt. When both cameras are the same in all details in terms of shape and color see, the monitor will not show any structures because the image signals of both Cameras exactly cancel each other in all pixels. The monitor is in this one Trap leveled to medium brightness.

Sobald aber eine Kamera in irgendeinem Detail etwas anderes sieht als die andere Kamera, ist diese Amplituden-Gleichheit der Bildsignale für den zugehörigen Bildpart gestört, die Helligkeit des Monitors wird an den entsprechenden Bi Idorten auf- oder zugesteuert, aus dem vorher strukturlosen Grau des Monitors wird diejenige Bildpartie helier oder dunkler erscheinen, die dem ungleichen Detail entspricht. Die Monitorwiedergabe bleibt in allen gleichen Details unverändert in strukturloser mittlerer Helligkeit. So werden nur die abweichenden Details indiziert, alle gleichen Details bleiben ohne Indikation. But as soon as a camera sees something else in some detail than the other camera, this is equal to the amplitude of the image signals for the associated one Part of the picture is disturbed, the brightness of the monitor is at the corresponding picture locations Opened or closed, the previously unstructured gray of the monitor becomes the one Part of the image appear helier or darker that corresponds to the uneven detail. The monitor display remains unstructured in all the same details medium brightness. So only the deviating details are indexed, all the same Details remain without indication.

WEITERE AUSGE- Der eventuell gewünschte Vergleich von Muster und Probe aus ver-STALTUNG DER schiedenen Perspektiven erfolgt dadurch, daß beide Objekte in zu-ERFI NDUNG: einander synchrone Drehung vor den Kameras versetzt werden oder, bei großen Gegenständen, die Kameras synchron um die Objekte herumgeführt werden. Wenn über eine 360 - Drehung der Objekte bzw der Kameras der Monitorschirm keine Strukturen zeigte, sind die Objekte nach den vorgenannten Kriterien identisch.FURTHER CHARACTERISTICS The possibly desired comparison of sample and sample from the EVENT OF the different perspectives takes place in that both objects in to-FINDING: mutually synchronous rotation in front of the cameras are offset or, in the case of large objects, the cameras are moved synchronously around the objects. If the monitor screen does not have a 360 - rotation of the objects or the cameras Structures showed, the objects are identical according to the aforementioned criteria.

Die lndikationsempfindlichkeit kann praktisch beliebig geändert werden durch Ampli tudenei nstel lung des Bild-Differenzsignals. Durch Einführung nichtlinearer Glieder oder durch Pegelunterdrückung lassen sich die dadurch gegebenen Möglichkeiten der Einstellung von Toleranzbereichen, innerhalb derer trotz Ungleichheit keine Monitorindikution erfolgt, beliebig erweitern. The sensitivity of the indication can be changed practically at will through amplitude adjustment of the image difference signal. By introducing non-linear Limits or by level suppression, the possibilities given thereby the setting of tolerance ranges within which, despite inequality, none Monitor indication takes place, expand as required.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Schwarz-Weiß-Kameras zeigen Unterschiede des spektralen Remissionsgrades oder der Sättigung oder Helligkeit zwischen Muster und Probe in bekannter Weise als Grauabstufung an. Wenn darüber hinausgehende Informationen über Farbunterschiede gewünscht sind, werden durch Farbfilter, die bei beiden Kameras in den optischen Strahlengang synchron geschaltet werden, Farbauszuge gemacht. Sind in beiden Kameras für die Betrachtungszeit die Filterrevolver z. B. auf grün geschaltet, so werden nur die Farbabweichungen in diesem Spektralgebiet indiziert usf. Das gleiche kann auch mit e i n e m Wechselfilter vor der gemeinsamen Objekt-Beleuchtungs-Lichtquelle erreicht werden. The black-and-white cameras used according to the invention show differences the spectral reflectance or the saturation or brightness between samples and sample in a known manner as a gray scale. If additional information About color differences are desired, through color filters that are available on both cameras are switched synchronously in the optical beam path, color separations are made. Are in both cameras for the viewing time, the filter turret z. B. switched to green, so only the color deviations in this spectral area are indicated and so on. The same can also be fitted with an exchangeable filter in front of the common object illumination light source can be achieved.

Für spezielle Anwendungsfälle kann das Gerät auch so ausgestaltet werden, daß statt der Kamera, die dem Muster zugeordnet ist, ein elektronischer Bildspeicher verwendet wird. Er kann von der Probenkamera oder synthetisch programmiert werden. Der weitere Vorgang bleibt wie beschrieben, der Vergleich findet dann zwischen dem Speicherinhalt und dem Bildsignal der Probenkamera statt. The device can also be designed in this way for special applications that instead of the camera that is assigned to the pattern, an electronic one Image memory is used. It can be programmed by the sample camera or synthetically will. The rest of the process remains as described, the comparison then takes place between the memory content and the image signal of the sample camera instead.

VORTEILE: Statt einer unter Umständen sehr großen Zahl von Einzelmessungen, deren einzelne Schritte sich häufig einer gewünschten Beschleunigung widersetzen, wird die Gleichheit bzw. Ungleichheit nach Geometrie (Form) und spektralem Remissionsgrad bzw. bei unbunten Proben nach der Helligkeit sofort angezeigt, so daß z.B. in einem Produktionsablauf sofort qualitativ und quantitativ korrigierend eingegriffen werden kann. Dieser Vorteil wird umso größer, je detailreicher die Objekte sind.ADVANTAGES: Instead of a possibly very large number of individual measurements, whose individual steps often resist a desired acceleration, becomes the equality or inequality according to geometry (shape) and spectral reflectance or in the case of achromatic samples immediately displayed after the brightness, so that e.g. in one The production process can be corrected immediately in terms of quality and quantity can. This advantage becomes greater the more detailed the objects are.

Am Beispiel eines Vi erfa rben-Druckprozesses sei dies konkretisiert: Die heute modernen Druckmaschinen haben eine so hohe Ausstoßrate, daß eine ganze Druckauflage bereits durch die Maschine gelaufen sein kann, bis eine nach bisherigen Gebräuchen vorgenommene Prüfung nach Passergenauigkeit und farblichen Sollwerten aller Bilddetails, Detail für Detail, durchgeführt ist. Entweder man riskiert, daß für einige Zeit Ausschuß oder mit mangelhafter Qualität gedruckt wird, oder man hält die Maschine an, um das Prüfungsergebnis abzuwarten. Mit dem erfindungsgemäßen Gerät wird jedoch jede Passerungenauigkeit und jede Farbabweichung jedes noch so kleinen Details sofort scharf indiziert, so daß keine strapaziös hohe Aufmerksamkeitsrate des Monitorbeobachterserforderlich ist. Bei entsprechender Verwertung des vorhandenen Bi 1 ddi fferenzsi gna Is kann diese Entlastung ohne Schwierigkeiten durch automatische Grenzwertgeber (optische oder akustische Signalisierung) erweitert werden. Auch lassen sich on-line gekoppelte prozeßsteuernde Signale ableiten. Die Evidenz des behaupteten Vorteils dürfte erhellen bei Vorstellung einer detailreichen Illustration, z. B. eines Bildes von einer detailreichen Landschaft oder einer Illustration eines Speiserezeptes. Bei entsprechender Verwertung des vorhandenen Bildsignals kann diese Entlastung ohne Schwierigkeiten durch automatische Grenzwertgeber mit optischer oder / und akustischer Signalisierung erweitert werden.This can be concretized using the example of a Vi erfa rben printing process: Today's modern printing presses have such a high output rate that a whole Print run may have already run through the machine until one after the previous one Usage carried out check for registration accuracy and color target values of all image details, detail by detail, is carried out. Either you risk that for some time it is rejected or printed with poor quality, or one stops the machine to wait for the test result. With the invention Device, however, will be every register inaccuracy and every color deviation small details immediately and sharply indexed, so that there is no grueling attention rate of the monitor observer is required. With appropriate utilization of the existing Bi 1 ddi fferenzsi gna Is can provide this relief without difficulty through automatic Limit switches (optical or acoustic signaling) can be expanded. Even on-line coupled process control signals can be derived. The evidence of the claimed advantage should be clear when presenting a detailed illustration, z. B. an image of a detailed landscape or an illustration of a Recipe. With appropriate utilization of the existing image signal, this can Relief without difficulties through automatic limit switches with optical and / or acoustic signaling can be expanded.

Ein anderes Beispiel zeigt die Anwendungsspannweite auf: Eine detailreiche Schaltungsplatte eines Farbfernsehers kann mit einem Blick auf den Monitor auf Bestückungsfehler geprüft werden. (Am Versuchsmodell hat sich gezeigt, daß auch bei streuender Bauteil-Positionierung eine sollgemäße Bestückung von einer fehlerhaften ohne Anstrengung sofort unterschieden werden kann).Another example shows the range of applications: a detailed one The circuit board of a color television can be checked for assembly errors by looking at the monitor being checked. (The test model has shown that even with scattered component positioning A proper assembly can be distinguished immediately from a faulty one without any effort can be).

Ein weiterer Markierungspunkt für die Anwendungsbreite ist: Künstlerische Plastiken werden häufig zunächst im verkleinerten Maßstab künstlerisch hergestellt und entwickelt. Häufig soll damit der künstlerisch-kreative Prozeß grundsätzlich beendet sein und die Herstellung des Groß-Originals arbeitsteilend mehr handwerklich orientierten Beteiligten überantwortet werden.Another marking point for the breadth of application is: Artistic Sculptures are often first artistically produced on a reduced scale and developed. Often the artistic-creative process is supposed to be fundamental to be finished and the production of the large original is more handcrafted be entrusted to the oriented parties involved.

Durch die Möglichkeit beliebiger Maßstabsänderung des erfindungsgemässen Gerätes zwischen Muster- und Probenkamera kann die Übereinstimmung des Groß-Originals mit dem maßstäblich kleineren Künstler-Entwurf mit einem Blick festgestellt werden. Beim Vorliegen von Ungleichheiten werden auch in diesem Anwendungsfalle nur diese auf dem Monitor als Struktur erscheinen. Dies bezieht sich nicht nur auf die Konturen, sondern auch auf Flöchenstellungen und dreidimensionale Krümmungen in jeder Raumkoordinate, wenn die beiden Objekte richtig beleuchtet werden.Due to the possibility of any change in the scale of the inventive Device between sample and sample camera can match the large original can be determined at a glance with the artist's design, which is smaller in scale. If there are inequalities, only these will be used in this application appear as a structure on the monitor. This not only applies to the contours, but also on surface positions and three-dimensional curvatures in every spatial coordinate, when the two objects are properly lit.

Claims

PATENT CLAIM: Device for complex instant comparison of samples and rehearse

for the same shape and color of all details, characterized that the difference or the quotient of the image signals from two electronic cameras formed and this difference on a monitor true to position and qualitative and quantitatively displayed according to the deviations and / or for process control is used, or characterized in that the image signal of the pattern is stored and the stored image signal with the sample signal of a difference (quotient) Education is fed.