DE2544703A1

DE2544703A1 - Verfahren zur farberkennung

Info

Publication number: DE2544703A1
Application number: DE19752544703
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Keller; Klaus Moellgaard; Ulrich Dipl Ing Sendtko; Ruediger Dipl Ing Sommer
Original assignee: Dr Ing Rudolf Hell GmbH
Current assignee: Dr Ing Rudolf Hell GmbH
Priority date: 1975-10-07
Filing date: 1975-10-07
Publication date: 1977-04-14
Also published as: GB1563602A; IL50638A; US4110826A; FR2347662A1; JPS5256829A; DE2544703C3; BE847041A; DE2544703B2; FR2347662B1

Description

Pa.Dr.-Ing.Rudolf Hell GmbH 3 Kiel, den 30.9.1975

23) Kiel 14, Grenzstr. 1-5 Lf/Hbs.

Patentanmeldung Nr. 75/409
Kennwort: "Färberkennung"

Verfahren zur Farberkennung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Farben, bei dem eine farbige Fläche optisch-elektrisch abgetastet wird und trichromatische Farbmeßwertsignale (R,G,B) gewonnen werden, die in einem Farbraum durch Farberkennungsräume eingegrenzt werden, wobei die Begrenzungen der Erkennungsräume elektronisch durch Schwellwertschaltungen für die einzelnen Koordinaten nachgebildet werden, deren Ausgänge auf Koinzidenzschaltungen gegeben werden, welche das Vorhandensein einer Farbe anzeigen, wenn die Koordinaten der Farbsignale innerhalb des Farberkennungsraumes, d.h. der Schwellen, liegen.

Es ist bereits in dem US-Patent 3,210,552 ein Gerät zum Anzeigen des Vorhandenseins einer bestimmten Farbe in einer Meßprobe angegeben worden, bei dem das Auftreten einer Farbe in einem definierten Bereich von Farben erkannt werden soll, die in einer Meßprobe oder in einem Teil der Meßprobe vorkommt. Es werden hier drei optisch-elektrische Wandler verwendet, von denen jeder auf eine verschiedene Komponente des Lichtes der Probe anspricht. Die Ausgangssignale eines jeden Wandlers, d.h. die primären Farbmeßwertsignale, werden jeweils an eine Kontrollschaltung gegeben, die nur Ausgangssignale abgibt, wenn die Eingangssignale innerhalb eines vorher bestimmten und einstellbaren Bereiches⁵liegen. Die Ausgänge der Kontrollschaltung, die mit einem oberen und einem unteren Schwell-

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wert arbeitet, werden auf eine Koinzidenzschaltung gegeben, die nur ein Ausgangssignal liefert, wenn alle Kontrollschaltungen gleichzeitig ein Ausgangssignal liefern. Das Ausgangssignal zeigt die Gegenwart einer gewünschten, d.h. durch die Schwellwerte der Kontrollschaltungen eingestellten Farbe an.

Es wird also ein relativ enger Farbraum mit einstellbarem Volumen und einstellbaren Dimensionen aus dem gesamten Farbraum herausgeschnitten und wenn die gesuchte Farbe der Probe innerhalb dieses Raumes liegt, wird sie erkannt.

Eine Variante dieser räumlichen Farberkennung ist ebenfalls in diesem Patent beschrieben, bei der nicht 3-dimensional, sondern 2-dimensional gearbeitet wird. In diesem Falle werden nur zwei optischelektrische Wandler benutzt. Dies setzt voraus, daß man eine Variable als konstant ansieht und daher außer Betracht läßt, was im Grunde zu einer Reduktion der 3-dimensionalen Signalverarbeitung auf eine 2-dimensionale Signalverarbeitung führt. Die. Ausgänge der Wandler sind wiederum an Kontrollschaltungen mit einstellbaren Schwellwerten geschaltet, die an eine Koinzidenzschaltung angeschlossen sind. Es erscheint ein Ausgangssignal, d.h., die Farbe ist erkannt, wenn beide Kontrollschaltungen ein Ausgangs signal liefern.

In diesem 2-dimensionalen Falle wird also nicht ein räumliches Element herausgeschnitten und untersucht, sondern ein Flächenelement eliminiert, d.h., der gesamte Farbraum wird auf eine Ebene projiziert, in der diese Erkennungsfläche eingegrenzt wird.

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Weiterhin ist in diesem Patent angegeben, daß zum Erkennen mehrerer Farben mehrere solcher Schaltungen mit unterschiedlich eingestellten Schwellwerten parallel betrieben werden können.

Diese Technik der Eingrenzung bestimmter Teilflächen in dem auf zwei Dimensionen reduzierten Farbraum ist in dem US-Patent Nr. 5,012,666 weiter vorangetrieben worden. Dieses Patent beschreibt eine verbesserte Sortierung von Artikeln in Abhängigkeit von ihrer Farbe mit Hilfe der elektronischen Farberkennung. Ein von der Ware reflektierter Lichtstrahl wird mittels eines halb versilberten Spiegels in zwei Teilstrahlen aufgespalten, von denen einer über ein Rotfilter und der andere über ein Grünfilter auf je einen optisch-elektrischen Wandler gegeben werden. Im einfachsten Fall werden die Farben durch Beleuchtung mit monochromatischem Licht erkannt, was aber hier nicht interessieren soll. Bei der Abtastung mit weißem Licht werden die primären Farbmeßwertsignale, die von den Wandlern geliefert werden, über komplizierte Schwellen ausgewertet, wobei einzelne Farbbereiche durch mehrere Geraden, die elektronisch durch diese einstellbaren Schwellen nachgebildet werden, eingegrenzt werden. In den Figuren 10 bis 19 und 22 sowie 24 des Patentes sind solche durch Geraden und Geradenabschnitte gebildeten Trennfiguren dargestellt.

Diese Eingrenzung, die zu einer verfeinerten Erkennung der ge- · wünschten Farben führt, wird noch verbessert, indem geschlossene Bereiche von einzelnen Geraden umrissen werden. Fig. 25 zeigt eine solche Trennfigur.

In der Folgezeit taucht dieser Gedanke wieder auf, und zwar in der DT-OS 2 I58 758 und in der DT-OS 2 4θ4 201 (Zusatz zu DT-OS

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Ai

2 158 758). In der DT-OS 2 I58 758 werden ebenfalls Trennfiguren wie in dem US-Patent 3,012,666 zur Farberkennung benutzt. In dem Zusatz DT-OS 2 404 201 wird zusätzlich eine Koordinatentransformation der ursprünglichen Farbmeßwertsignale durchgeführt, dann aber eine Projektion dieses umgewandelten Koordinatensystems auf eine der Hauptebenen gemacht und anschließend das so erhaltene Auswertesystem, das um eine Dimension niedriger als das transformierte Koordinatensystem ist, nach den bekannten, in einer Ebene liegenden Trennfiguren ausgewertet. Im Falle, daß man mit drei primären Farbmeßwerten arbeitet, führt dies zu einer Rückführung des Erkennungsproblems vom 3-dimensionalen Farbraum in die Ebene, was wiederum der Farberkennung nach den US-Patenten 3,210,552 und 3,012,666 entspricht.

Die bisher beschriebenen Arten der Farberkennung, die im wesentlichen auf eine Rückführung der Auswertung in ein ebenes Problem beruhen, haben aber, wie verschiedene Anwendungsfälle gezeigt haben, noch entscheidende Nachteile. Z.B. in der Textiltechnik werden farbige Mustervorlagen, d.h. Textilmusterentwurfe, die von einem Künstler von Hand gemalt worden sind, optisch-elektrisch abgetastet, um die Farbe der einzelnen Mustervorlagen in einzelnen Farbenfeldern oder Farbproben zu erkennen und für die Steuerung von Webmaschinen auf einem Datenträger als Information aufzuzeichnen. In diesem Prozeß, bei dem viele Unzulänglichkeiten auftreten, hat das oben beschriebene Erkennungsverfahren keine zufriedenstellenden Resultate geliefert. Toleranzen der im Handel vorkommenden Farben, ungenaues Auftragen der Farben von Hand, Verschmutzung des weißen Vorlagenträgers, durch kleine schwarze Farbspritzer beim Drucken des Rasters

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des unbearbeiteten Vorlagenträgers, durch Übermalen korrigierter Stellen, auch - Schwankungen der Farbmenge sind solche typischen Fehler, führen zu falschen Farberkennungen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Erkennen einer Farbe einer farbigen Probe innerhalb einer Vielzahl von vorkommenden Farben anzugeben, das bei optisch-elektrischer Abtastung der Probe eine wesentlich größere Fehlerfreiheit, d.h. Erkennungssieherheit und Erkennungshäufigkeit, aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Farbmeßwertsignale R,G,B, die einen Farbraum mit einer Graugeraden (Verbindungslinien der unbunten Farborte) bilden, in einen Chrominanz-Luminanzfarbraum (x,y,z; χ',γ',ζ'; χ'',γ'',ζ^|! usw.) transformiert werden, in dem den Chrominanzkoordinaten (xy; x'y'; x''y¹' usw.) die Farbkomponenten und den Luminanzkoordinaten (z) die Helligkeit der gemessenen Probe zugeordnet sind, wobei die Luminanzachse mit der Grauachse des ersten Farbraumes zusammenfällt, daß die Chrominanzsignale (x,y; u ν w) durch eine zweite Transformation in einen zweiten Chrominanz-Luminanzfarbraum (x',y',z'j u'v'w'j z) transformiert werden, indem sie in Abhängigkeit von der Luminanz (z) unterhalb und oberhalb eines vorgegebenen Luminanzwertes oder Bereiches für ζ gestreckt werden, und daß die Farberkennungsräume durch entsprechende konstante Schwellen bzw. Doppelschwellen für die einzelnen Koordinaten in diesem Farbraum (χ'^',ζ¹) umrissen werden.

Ein entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß eine wesentlich bessere Trennung bei den einzelnen Farbräumen möglich ist als bei den bekannten Verfahren.

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Erst die Kombination der an sich bekannten ersten Transformation des RGB-Farbraumes in einen Chrominanz-Luminanzfarbraum der zweiten Transformation dieses Farbraumes durch Drehung um die Luminanzachse in einen zweiten Chrominanz-Luminanz-Farbraum, der zweiten Transformation dieses Farbraumes durch Drehung um die Luminanzachse in einen zweiten Chrominanz-Luminanz-Färbraum und der Streckung der gedrehten und nicht gedrehten Chrominanzkoordinatenwerte in Abhängigkeit von der Luminanz unterhalb und oberhalb eines vorgegebenen Luminanzwertes oder Bereiches, der Überlagerung der mit den Luminanzkoordinaten gestreckten, gedrehten analogen Chrominanzsignale mit der an sich bekannten räumlichen Auswertung durch Doppelschwellen lassen eine exakte Trennung der gekrümmten Farbräume zu. Für jede Koordinate ist eine Doppelschwelle möglich, die jeweils zwei gegenüberliegende Seiten des Farberkennungsräumes darstellen. Es müssen aber nicht alle Doppelschwellen angewendet werden, d.h., falls es sich um eine einfache Vorlage handelt, kann auch eine Eingrenzung mit wenig Außenfläche erfolgen. Auch bei unterschiedlich stark gekrümmten Farbräumen ist eine exakte Trennung möglich, da das Maß der Drehung der Chrominanzsignalwerte in Abhängigkeit von der Luminanz der Krümmung der Farbräume angepaßt werden kann. Diese gleichwertige Lösung, die Kombination des RGB-Farbraumes in einen Chrominanz-Luminanzfarbraum, der räumlichen Auswertung der Farberkennungsräume mit Doppelschwellen, wobei die Besonderheit darin liegt, Schwellwertspannungen der Schwellen nicht konstant, sondern in Abhängigkeit von der Luminanzkoordinate zu verändern, bringt ebenfalls eine exakte Trennung der gebogenen Farbräume.

In beiden Fällen hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, falls die Farbräume, in denen eine Farbe auftritt, komplizierte

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räumliche Gebilde sind, diese Gebilde in mehrere in Richtung der Luminanzachse aneinander anschließende Farberkennungsräume aufzuteilen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, den Chrominanz-Luminanzfarbraum um seine Luminanzachse zu drehen und die räumliche Auswertung, sei es nach Dehnung der Chrominanzkoordinaten in Abhängigkeit von der Luminanz oder durch Verwendung von Schwellwertspannungen, die Punktion der Luminanz sind, gleichzeitig in den ungedrehten und gedrehten Chrominanz-Luminanz systemen durchzuführen, d.h., beide Systeme zu überlagern. Es können bei einer einmaligen Drehung die Erkennungsräume mit sechs Doppelschwellen angesetzt werden; wird eine dritte Drehung durchgeführt, so stehen insgesamt acht Doppelschwellen zur Verfügung.

Eine besondere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, anstelle der an sich bekannten Transformation der RGB-Farbräume in einen Chrominanz-Luminanzfarbraum mit einer Luminanzkoordinate und zwei Chrominanzkoordinaten eine Transformation vorzunehmen mit drei Chrominanzkoordinaten. Hier stehen von vornherein acht DoppeIschwellen zur Eingrenzung der Farberkennungsräume zur Verfügung, bei Anwendung einer Drehung um die Luminanzachse sogar elf Doppelschwellen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 35 näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Abtasteinheit,

Fig. 2 einen durch die primären Farbmeßwertsignale aufgespannten Farbraum (R,G,B),

Fig. J5 die erste Transformation des R,G,B-Farbraumes,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Koordinaten der Transformation nach Fig. 3,

Fig. 5 ein Beispiel einer Transformationsmatrix, Fig. 6a die Lage einiger Farben im x,y,ζ-Farbraum,

Fig. 6b eine Darstellung, wie die Farben bei einer herkömmlichen Farbtrennung liegen können,

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Lage verschiedener Farben im x,y,ζ-Farbraum,

Fig. 8 die Lage der Farben nach einer weiteren Transformation innerhalb eines zylindrischen Raumes,

Fig. 9a die Lage einiger Farben nach der Transformation,

Fig. 9fr eine vergleichende Darstellung zu Fig. 6 nach der Transformation,

Fig. 10 eine Einteilung des Farbraumes in Farberkennungsräume,

Fig. 11 einen Schnitt durch Fig. 10 zur Darstellung der Schwellen für χ und z,

Fig. 12 die Koordinaten, nach denen eine weitere Transformation in Form einer Drehung durchgeführt wird,

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- 9-

Pig. 13 die Eingrenzung einer Farbe durch Schwellwerte, Pig. 14 eine räumliche Darstellung der Farberkennungsräume,

Fig. 15 ein Beispiel für die Transformation einer Farbe und ihre Eingrenzung in einen Farberkennungsraum,

Fig. 16 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung der Farbtransformationen,

Fig. 17 eine Darstellung einer bei einer der Transformationen benutzten Funktion,

Fig. 18 eine Schaltung zur Erzeugung der Funktion nach Fig. 17* Fig. 19 ein Ausführungsbeispiel für eine Transformationsschaltung,

Fig. 20 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Transformationsschaltung,

Fig. 21 eine Schwellwertschaltung zum Eingrenzen der Farberkennungsräume,

Fig. 22 ein Beispiel für die Eingrenzung eines Farbraumes durch mehrere Teilbereiche,

Fig. 23 ein Ausführungsbeispiel zur Erzeugung einer von ζ abhängigen Schwe Uwe rt spannung,

Fig. 24a-e schematische Darstellungen, wie sich die Schwellwertspannung der Schaltung nach Fig. 23 zusammensetzt,

Fig. 25 den resultierenden Kurvenverlauf der Schwellwertspannung,

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Fig. 26 Schaltungsbeispiele zum Anschalten der Schwellwertspannung an die Komparatoren der Pig. 21,

Pig. 27 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für Textildruck, Fig. 28 eine Matfixschaltung nach Fig. 27, Fig. 29 eine Verzerrerschaltung nach Fig. 27,

Pig. 30 Kurvenverläufe für die Entzerrerschaltung der Fig. 29,

Fig. 51 ein Beispiel für die Farberkennungsräume für "weiß" nach Pig. 27,

Fig. 32 ein Ausführungsbeispiel für die Weißauswahl nach Fig. 27, Pig· 33 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch die Gewinnung der primären Farbmeßwertsignale R,G,B. Eine Bildvorlage 1 wird mittels einer weißen Lichtquelle 2 beleuchtet. Es werden über nicht dargestellte halbdurchlässige Spiegel 3 Teillichtstrahlen 3, 4 und 5 gewonnen, die über Filter 6, 7 und 8 auf optisch-elektrische Wandler 9, 10 und 11 gegeben werden. Die Filter 6, 7 und 8 sind bekannte dichroitische Filter, und zwar das Rotfilter (6), das Grünfilter (7) und das Blaufilter (8). An den Ausgängen der Wandler 9* 10 und 11 erscheinen dann die primären Farbmeßwertsignale als Rotfiltersignal R, Grünfilter- ' signal G und Blaufiltersignal B. Diese Signale lassen sich in einem R,G,B-Farbraum darstellen.

In Fig. 2 ist der durch die primären Farbmeßwertsignale aufgespannte Farbraum idealisiert dargestellt. Die Achsen R,G,B geben das Rot-,

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/a

Grün- und Blaufiltersignal an. Der Koordinatennullpunkt, in dem alle Signale Null sind, stellt die Farbe Schwarz dar (Schwarzpunkt) und der Eckpunkt des Farbraumes, in dem alle Filtersignale ihren Maximalwert haben, die Farbe Weiß (Weißpunkt). Die Verbindungslinie zwischen dem Schwarzpunkt und dem Weißpunkt nennt man "Graugerade".

Fig. 3 zeigt die erste Koordinatentransformation des R,G,B-Farbraumes in einem sogenannten Chrominanz^Luminanzfarbraum mit den Achsen x, y und z, wobei die x- und y-Achse die Chrominanzsignale (Farbsignale) und die z-Achse das Luminanzsignal (Helligkeit) darstellen. Transformationen dieser Art sind in der Fernsehtechnik geläufig. Siehe hierzu "H. Schönfelder, Fernsehtechnik I, I. Liebig Verlag, Darmstadt, Seiten 3/1-3* 3/14 und 3/1 4b" . Es werden dort die R,G,B-Signale in ein x,y,z-Koordinatensystem transformiert, wobei aber die y-Achse der Luminanz, d.h. Helligkeit, entspricht.

Bei der vorliegenden Erfindung wird aber eine speziellere Transformation durchgeführt, und zwar wird die Graugerade des R,G,B-Farbraumes, die z-Achse, welche das Luminanzsignal (Helligkeit) darstellt und die x- und y-Achsen werden symmetrisch zu der B- und G-Achse gelegt. Dies wird durch eine einfache Kippung des R,G,B-Farbraumes erreicht, bis die Graugerade mit der z-Achse zusammenfällt. Anschließend wird noch eine Drehung um die z-Achse vorgenommen, wobei die Symmetriebedingungen für die x- und y-Achse erfüllt werden. Fig. 2 zeigt diese Kippung.

In Fig. 4 sind nur die Achsen des R,G,B-Farbraumes und des neuen x,y,ζ-Farbraumes dargestellt, um die Drehung um die z-Achse sichtbar zu machen. Damit die Symmetrie erkennbar wird, wurde eine Drauf-

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- ie -

ίο

sieht von oben in Richtung der z-Achse gewählt. Der Drehwinkel be trägt 15° und die Transformationsgleichungen lauten:

χ = 0,789 R - 0,211 G - 0,578 B y = -0,214 R + 0,789 G - 0,578 B ζ = 0,578 R + 0,578 G + 0,578 B.

Im transformierten x,y,z-Koordinatensystem entsprechen

ζ der Helligkeit der Farbe / = *■ dem Farbton

\i2. 2
r = γ χ + y der Farbsättigung.

Fig. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Durchführen einer solchen Transformation; es kann z.B. eine einfache Widerstandsmatrix sein. Die primären Farbmeßwertsignale R,G,B werden auf Widerstand R,, Rg, R-z gegeben, die über einen Widerstand R^ mit Masse verbunden sind. Die Widerstände R, R_p und R^- sind entsprechend den Konstanten für R,G,B der Transformationsgleichungen bemessen. Für jede Variable x,y,ζ ist eine solche Matrix vorgesehen. Zur Erzeugung negativer Signalkomponenten müßten jeweils den entsprechenden Widerständen R,, Rp oder R^ nicht dargestellte Vorzeicheninverter vorgeschaltet werden.

In den Figuren 6a und 6b sind in dem x,y, z-Chrominanz-Luminanzfarbraum die tatsächlich beim Abtasten von in der Praxis verwendeten Farben auftretenden Signale eingezeichnet.

Fig. 6a zeigt die räumlichen Bereiche A,B,C und D, innerhalb der die Signale von vier verschiedenen Farben liegen. Die bananenförmige Gestalt ist charakteristisch.

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9*

Pig. 6b zeigt eine Draufsicht auf den Farbraum, und man erkennt, daß sich die Farben A und B räumlich umschließen, was in der Projektion zu einer Überlappung führt.

Wie leicht einzusehen ist, liegt hier eine Schwierigkeit der Trennung dieser beiden Farben A und B. Diese Trennung ist bei den bekannten Erkennungsverfahren, die mit der zweidimensionalen Auswertung der Bereiche A bis D durch Schwellwerte (Geraden) arbeiten, nicht möglich. Wie aus Fig. 6a ersichtlich, ist der Farbort einer Farbe sehr stark von der z-Achse, d.h. von der Helligkeit, abhängig. Während die bekannte Farberkennung die dritte Koordinate außer Betracht läßt, ist bei der vorliegenden Erfindung eine ganz spezielle Berücksichtigung der drei Koordinaten, d.h. der z-Achse, bei der Farberkennung vorgesehen. Zur Verdeutlichung dieser Zusammenhänge ist in Fig. 7 die Begrenzung des Farbraumes um die Farben der Fig. 6a eingezeichnet. Die Farben selbst werden als idealisierte Striche eingezeichnet. Der Wert "Schwarz" liegt im Koordinatennullpunkt, der Wert "Weiß" auf der z-Achse, d.h. auf der Spitze des Farbraumes, der die Farben in einem Doppelkegel umschließt.

Damit die Farben getrennt werden können und Überlappungen nach Fig. 6b (Felder A und B) wegfallen, wird eine weitere sehr spezielle Transformation des Farbraumes vorgenommen.

In Fig. 8 wurde der als Doppelkegel ausgebildete Farbraum in einen Zylinder umgewandelt. Man erkennt, daß die ursprünglich gekrümmten Farben gestreckt werden, wodurch Überlappungen in der x,y-Ebene wegfallen. *

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Dies ist in den Figuren 9a und 9t> nochmals genauer dargestellt.

Die Farbräume A, B der Figuren 6a und 6b, die sich dort überlappen, sind an ihren Enden gestreckt worden und die Überlappung ist, wie die Figuren 9a und 9b zeigen, weggefallen. Die Bereiche A, B, C und D sind an ihren Enden nicht mehr gekrümmt. Der Wegfall der Überlappung ermöglicht so eine saubere Trennung der Bereiche.

Zur eigentlichen Farberkennung wird zunächst die z-Achse untersucht.

Fig. 10 zeigt, wie die z-Achse, d.h. die Helligkeitsachse, in Bereiche eingeteilt wird, welche durch unterschiedliche z-Werte sowie x- und y-Werte umrissen werden. Die Werte z, bis Z₁-, Y₁ bis y^ und X₁ bis Xj-definieren diese Räume. Die Werte x, bis X₁- wurden der Übersichtlichkeit halber nicht eingetragen. Die entsprechenden x-Werte sind in Fig. 11 eingezeichnet, die einen z-x-Schnitt der Fig. 10 zeigt. Die Erkennungsräume I bis V der Figuren 10 und 11 lassen sich jeweils durch Schwellwerte für z, +x, -x, +y, -y eingrenzen. Der Raum I z.B. durch

der Raum II durch

Liegen die Komponenten der transformierten R,G,B-Signale im ersten Chrominanz-Luminanzfarbraum innerhalb dieser Bereiche, so werden die den Bereichen zugeordneten Farben erkannt. Es sind z.B. Raum I

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für "Schwarz" und die Räume II bis V für "Weiß" repräsentativ.

Der Wegfall der Krümmung bringt auch eine exakte Abgrenzung der Bereiche gegenüber den Farberkennungsbereichen I bis V der Figuren und 8 mit sich, wodurch eine sehr exakte Erkennung von Weiß möglich wird. Ohne diese Streckung der Bereiche A bis D in Fig. 9a würden die Enden der Bereiche A bis D in die Bereiche I bis V fallen, und es wäre keine eindeutige Aussage möglich.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung kann darin liegen, daß alle z-Werte, die größer als Zg (Bereich V) sind, auf Zg reduziert werden, also in den Erkennungsraum V fallen.

Gemäß der Auswertung der z-Achse in verschiedene Bereiche mit unterschiedlicher Abhängigkeit von ζ, χ und y wurde e.ine wesentlich verbesserte Erkennung von Weiß und Schwarz erreicht. Um aber auch die übrigen Bereiche, die nicht in die z-Bereiche I bis V fallen, sauber erkennen zu können, wird eine weitere Koordinatentransformation durchgeführt.

Fig. 12 zeigt eine solche Transformation, bei der der Chrominanz-Luminanz-Farbraum x,y,z um die ζ-Achse gedreht wird. Man erhält dann das in Fig. 12 dargestellte x',y',z¹-Koordinatensystem, das im Beispiel um 45 gegenüber dem x,y,z-System gedreht ist. Andere Winkel sind ebenfalls vorteilhaft.

Es kann außerdem noch eine oder mehrere weitere Drehungen dieser Art anschließen, Je nachdem, wie hoch die Anforderungen an die Erkennung seinrichtung gestellt sind. Der Sinn dieser Transformation wird aus Fig.,13 ersichtlich. Nachdem zuerst die z-Koordinate (Figuren 10 und 11) untersucht worden ist und sich z-Werte ergeben haben, die

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mit ihren entsprechenden χ- und y-Komponenten nicht in die Räume I bis V fallen, werden diese Signaltripel in dem mit dem neuen gedrehten System x'jy'jZ¹ überlagerten x,y,z-System untersucht. Es sei noch besonders darauf hingewiesen, daß die Koordinate ζ nicht unterdrückt worden ist, sondern ausgewertet wurde.

Pig. 15 zeigt einen Farbraum D, der in dem x,y, z- und dem γ',χ',ζ¹-Koordinatensystem liegt. Es handelt sich um den Farbraum D der Figuren 9a und 9b· Um den Farbraum D werden eingrenzende Schwellen gelegt, und zwar χ_χ, x_g, γ_χ> y_g, ζ_χ, z_g, χ·_χ, x'₂, y^, z^, ζ'₂· Die Schwellen gehören also sowohl dem x,y,z- als auch dem gedrehten x',y',ζ'-System an. Im Beispiel der Fig. I5 wurden zwar nur acht Schwellen benutzt, da die x¹-Vierte nur als x^f, und die y¹ -Werte nur einmal als y'~ verwendet wurden. Es können aber auch geometrische Figuren zur Eingrenzung benutzt werden, bei denen sämtliche Werte oder aber auch weniger Schwellen vorkommen, je nachdem, was am zweckmäßigsten ist. Aus der Figur ist zu ersehen, daß man so auf einfache Weise einen transformierten Farbwert bezüglich seiner Chrominanz durch bis zu zehn Geraden, d.h. Schwellwerten, eingrenzen kann, nachdem bereits die z-Komponente in den Farbräumen I bis V jeweils zehnmal an sieben Schwellwerten (jeder Raum I bis V ist durch sechs Schwellwerte begrenzt) geprüft worden ist. Es lassen sich so mit großer Genauigkeit räumlich komplizierte Gebilde untersuchen und einklassifizieren. Die Bereiche A, B und C der Figuren 9a und 9b können ebenfalls durch solche Geraden, die elektronisch als Schwellen oder Doppelschwellen nachgebildet werden, eingegrenzt werden.

Fig. 14 zeigt eine räumliche Darstellung im x,y, z-Koordinatensystem und dem überlagerten x',y',z'-System. Es ist eine Vielzahl von

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durch Schwellen aufgebauten Farberkennungsräumen dargestellt, mit denen die transformierten verzerrten und begrenzten Meßwerte ausgewertet werden können. So sind die Bereiche I bis V der Figuren 10 und 11 vorhanden sowie einige Bereiche VI, VII, VIII, IX, X, die aber nur einen geringen Teil der tatsächlich verwendeten Farberkennungsräume darstellen, auf deren Darstellung zur Erhaltung der Übersicht der Figur verzichtet wurde. In der praktischen Ausführung ist für jede zu erkennende Farbe ein solcher prismatischer Erkennungsraum vorgesehen.

In Fig. 14 ist außerdem ein Farbpunkt "E" eingezeichnet, der z.B. von der Optik bei einer unreinen Farbe erfaßt wird. Wie zu erkennen ist, wird dieser Punkt nicht als Farbe erkannt; er soll aber trotzdem ausgewertet werden, was später in Fig. 21 näher beschrieben wird.

Fig. 15 zeigt einen Schnitt durch dieFig. 14, durch die x'- und ζ-Achse. Man erkennt in dem Farberkennungsraum V, daß die Farbe 1 nach Streckung in x-Richtung in Abhängigkeit von. ζ zum größten Teil in den Farberkennungsraum VII fällt. Dadurch, daß bei dieser Strekkung eine Begrenzung des Farbraumes vorgenommen wurde, werden die x-Werte, die rechts außerhalb des Farberkennungsraumes liegen, auf die Grenzwerte reduziert und als Farbe 1 erkannt. Auch der untere Teilbereich der Farbe 1 wird in den Farberkennungsraum VII transformiert. Im oberen Teilbereich V für ζ verbleibt ein Teil der Farbe 2 im Erkennungsraum V. Da die Farbe 2 mit steigendem Z unbunter wird, werden die Werte, die im Erkennungsraum V liegen, als Weiß erkannt, was in der Praxis auch gefordert wird. Ein solcher praktischer Fall wäre z.B. dann gegeben, wenn eine Farbe zum Zweck der Korrektur mit Deckweiß" übermalt worden wäre. Die Filtersignale liefern einen gerin-

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gen Farbanteil, aber es ist beabsichtigt, daß diese Stelle als Weiß erkannt wird, was auch durch die verstärkte räumliche Ausdehnung des Erkennungsraumes V in x- und y-Richtung erreicht wird. Das gleiche gilt für die Farbe 2 im Erkennungsraum X.

In Fig. l6 ist ein Schaltbild für die Koordinateniiransformationen mit der linearen Verzerrung und der Begrenzung der Chrominanz signale angegeben. Zur Vereinfachung ist die in Fig. 1 angegebene Abtastanordnung lediglich durch die Fotoelemente I6, IJ und 18 dargestellt, welche die Rot-, Grün- und Blaufiltersignale R,G,B liefern. Diese Signale werden in den nachgeschalteten Operationsverstärkern I9 bis 27 verstärkt. Die Operationsverstärker 28 bis 32 mit ihrer äußeren Beschaltung führen die lineare Koordinatentransformation gemäß den angegebenen Transformationsgleichungen aus. An den Ausgängen der Verstärker 28, 30 und j52 erscheinen die x,y,z-Werte des ersten Chrominanz -Luminanzfarbraumes. Es wird bei dieser Transformation jedes primäre Farbmeßwertsignal entsprechend den Konstanten der Transformationsgleichungen, die durch die Bemessung der Besehaltungswiderstände der Operationsverstärker berücksichtigt werden, auf die beiden anderen Kanäle gegeben. Diese Schaltung zur Durchführung der Transformation mit Operationsverstärkern arbeitet im Prinzip wie die' in der Fig. 5 dargestellte Widerstandsmatrix; nur sind, um Verluste zu vermeiden, aktive Elemente in Form der mit entsprechenden Widerständen beschalteten Operationsverstärker angewendet worden. Man kann bekanntlich die Verstärkung der Operationsverstärker sehr genau durch die Bemessung der Widerstände einstellen und so die Parameter der Transformationsgleichungen nachbilden. Es sei dies z.B. für die x-Koordinate und die z-Koordinate angegeben. Die Schaltung für die

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y-Koordinatentransformation entspricht im wesentlichen der für die x-Koordinate, was aus Fig. 16 ersichtlich ist.

Die Gleichung für χ lautet:

χ = 0,789 R - 0,211 G - 0,578 B y = 0,789 R - (0,211 G + 0,578 B).

Die Klammer stellt eine Addition von G und B dar und wird am Summier-

eingang des Operationsverstärkers vorgenommen.

Vom Grünkanal G wird über einen entsprechend bemessenen Widerstand R _G und vom Blaukanal B über einen Widerstand R- die entsprechenden Werte in einem Verhältnis, wie es die Konstanten der Klammer angeben, zueinander addiert. Am Ausgang des Operationsverstärkers Jl erscheint dann das negative Signal und wird am Summiere ingang des Operationsverstärkers 32 zu der über einen Widerstand R- ankommenden R-Komponente addiert. Durch die Bemessung der Widerstände R_x^* R_xJ₃ und Rq und der Rückkopp lung swi der stände der Operationsverstärker J>1 und 32 wird somit die Transformationsgleichung erfüllt.

Es wird aber noch eine zusätzliche Transformation durchgeführt. Da schwach gesättigte Farben nahe beim Nullpunkt liegen, wird eine zusätzliche Dehnung der x,y-Koordinaten durchgeführt, wodurch diese Farben weiter vom Nullpunkt wegrücken. Es wird hierdurch ihre Unterscheidung zu "Schwarz" wesentlich erleichtert.

Diese Dehnung wird dadurch vorgenommen, daß man in die Transformationsgleichungen einen konstanten Faktor k einführt.

χ = k (j),789 R - (0,211 G + 0,578 B£7

Dies wird dadurch erreicht, daß das Signal am Operationsverstärker J2 entsprechend verstärkt wird, indem der Rückkopplungswiderstand

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as

in einem entsprechenden Verhältnis zum Widerstand R_xGB bemessen wird.

Die Transformation der z-Komponente wird am Operationsverstärker 28 durchgeführt. Am Summiereingang des Operationsverstärkers 28 liegen entsprechend der Transformationsgleichung

ζ =.0,578 R + 0,578 G + 0,578 B drei gleiche Widerstände R , welche die R,G,B-Komponenten anliefern.

Eine weitere Besonderheit der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß sowohl die z-Achse als auch die x,y-Komponenten in ihren Amplituden begrenzt werden. Dies hat den Vorteil, daß die in den in Fig. 15 schraffiert gezeichneten Bereich fallenden x,y,z-Werte auf den Maximalwert des entsprechenden Erkennungsbereiches reduziert werden. In der Figur 16 geschieht dies, indem die Rückkopplungswiderstände der Operationsverstärker 28, 30 und J>2 durch jeweils zwei antiparallelgeschaltete Zenerdioden 33* 1Ä und 35 überbrückt werden. Hierdurch ist die Verstärkung der Operationsverstärker begrenzt und damit auch ihre Ausgangsspannung.

Um die hellen Farben noch besser von "Weiß" und die dunklen Farben noch besser von "Schwarz" unterscheiden zu können, wird eine weitere zusätzliche Transformation durchgeführt, und zwar werden die x- und y-Werte in Abhängigkeit von ζ verschieden stark gedehnt bzw. verstärkt.

Zur Verdeutlichung der ζ-Abhängigkeit ist in Fig. I7 die Funktion dargestellt, mit der diese Transformationen, die in den Figuren 7 und 8 schematisch dargestellt sind, durchgeführt werden. Diese Transformation führt dazu, daß die in Fig. 6a gekrümmten Farbbereiche entsprechend der Fig. Sa. gerade gebogen werden.

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Zur Durchführung dieser Transformation werden in Fig. 16 den Operationsverstärkern 30 und 32 Dividierer 37 und 38 nachgeschaltet, durch die die Chrominanzsignale durch einen von ζ abhängigen Signalwert dividiert werden. Diese von ζ abhängigen Signalwerte (Pig. I7)· werden mit Hilfe eines in Fig. 18 dargestellten Punktionsgenerators 36 gewonnen. Diese Punktion hat für kleine z-Werte eine kleine Amplitude, die bis zu einem Wert ^ - c, ansteigt, über den Bereich C₁ + C₂ konstant bleibt und im Bereich % + c_o bis ζ abnimmt. Durch die

£_ et ΓΠ3.Χ

Division der x,y-Werte mit dieser Punktion wird erreicht, daß kleine x- bzw. y-Werte vergrößert werden, wobei die Vergrößerung mit steigendem ζ abnimmt. In den Bereichen c, -t- Cp soll die Punktion f(z) = sein, wodurch keine Verzerrung der x,y-Werte auftritt. Steigt f(z) über pi + c₂, so tritt wieder eine langsame Vergrößerung der x,y-Werte ein, die bei f(z) = ζ ihren Höchstwert'erreicht. Die Konstanten c, und Cp können auch gleich sein.

Fig. 18 zeigt eine entsprechende Schaltung für die Gewinnung der Funktion f(z). Es werden an einem Operationsverstärker 50* der als Differenzverstärker arbeitet, drei Kennlinienstücke von drei Dioden zusammengefaßt; die Knickpunkte der Dioden D₁, Dp, D^ werden über die Widerstände R₀₁, R₀₂ und Rq-z* die mit dem Widerstand R einen Spannungsteiler bilden, bestimmt. Die Steigung der Dioden wird durch die Potentiometer P,, P₂ und P, bestimmt. Die übrigen Widerstände sind so bemessen, daß das Eingangssignal ζ zu gleichen Teilen auf den Plus- und den Minus-Eingang des Operationsverstärkers 50 gelangt. · Dadurch, daß die Dioden D₁, D₂, ΐ>-, durch den relativ niederohmig ausgebildeten Spannungsteiler R_D1> ^Rnp* ¹V)^ ^{an unterscnie}dlichen Spannungen liegen, werden die Schleifer der Potentiometer auf diese Spannungswerte reduziert, wenn die Spannung am Schleifer diese Werte er-

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reichen oder überschreiten. Liegen die Schleifer auf Mitte, so teilt sich die Eingangs spannung ζ auf den Plus- und Minuseingang des Operationsverstärkers symmetrisch auf, und am Ausgang des Operationsverstärkers tritt kein Signal auf.

Werden aber die Potentiometer verstellt, so teilt sich die Eingangsspannung ζ unterschiedlich auf den Plus- und Minuseingang des Operationsverstärkers auf, wobei die Differenzspannung von dem jeweils durchlaufenen Kennlinienpunkt der gerade angesprochenen Diode abhängt. In der Fig. I7 sind diese verschiedenen Kurvenäste mit D₁, Dp, D., bezeichnet.

Als Dividierer kann eine handelsübliche Schaltung verwendet werden, und zwar z.B. Motorola, Type MC

In Fig. 16 schließt sich an die Transformation der Chrominanz signale in Abhängigkeit von der Luminanz eine weitere Transformation in Form einer Drehung um die ζ-Achse an. Mit Hilfe der Operationsverstärker 39, 40, 41 und 42 werden die entsprechenden Transformationsgleichungen nachgebildet. Ein vorteilhafter Drehwinkel ist 45°, für den die Transformationsgleichungen wie folgt lauten:

x" = 0,707(x^J - y¹)
y" = O,7O7(x' + y').

Die erste Gleichung wird durch die Operationsverstärker 4l und 42 realisiert. An den Summiereingang des Operationsverstärkers 41 wird die x^!-Komponente gegeben, die am Ausgang als -x erscheint und zusammen mit der y^f-Komponente auf den Summeneingang des Operations-Verstärkers 42 gegeben wird. Die entsprechenden Faktoren der Transformatiönsgleichungen werden durch Bemessung der Widerstände R it„i,

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Rii ι, R_vit i,R τι ι sowie der Rückkopplungswiderstände R₁ I_1n bzw. R₁^Ii₁, RvJio u¹¹^ der Summenwiderstände R ti und Rn berück-Sicht igt. An den Ausgängen der Schaltung nach Fig. 16 liegen nun die mehrfach transformierten Chrominanz signale x', x'¹, y¹, y^fl und das Luminanzsignal z, die nun zur eigentlichen Farberkennung benutzt werden.

In Abwandlung zu Fig. 16 sind auch Lösungen möglich, die nur mit der z-abhängigen Verzerrung der Chrominanzsignale oder ohne diese nur mit der Drehung um die z-Achse arbeiten, wie aus den nachfolgenden Figuren I9 und 20 hervorgeht.

In Fig. 19 stimmt die Schaltung von den Fotozellen 16, 17 und 18 bis zu den Ausgängen der Operationsverstärker 28, 30 und 32 mit der Schaltung gemäß Fig. l6 überein. Die Dividierer 37 und 38 sowie der Funktionsgenerator 36 stimmen ebenfalls mit Fig. 16 überein. Die Schaltung der Fig. I9 arbeitet also ohne die gedrehten Signale x^T' und y^1! und reicht für viele Anwendungsfälle völlig aus.

Fig. 20 zeigt ebenfalls eine Modifikation der Schaltung nach Fig. 16, bei der wohl die gedrehten Signale x' ' und y¹ ' neben den Signalen x¹ und y¹ auftreten, die Signale x¹ und y¹ wurden aber nicht der Transformation mit der z-Komponente durch die Dividierer 37 und und den Funktionsgenerator 36 unterzogen. Diese Schaltung reicht ebenfalls in vielen Anwendungsfällen aus.

Fig. 21 zeigt die Auswertung der durch die verschiedenen Transformationen erhaltenen Signale x^f, y¹, x¹', y^f' und z. Es werden für die verschiedenen Farberkennungsraume Auswerte schaltungen 43 bis mit Kompäratoren eingesetzt, um die Erkennungsräume einzugrenzen. Der

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Operationsverstärker 43 liegt mit seinem Minuseingang über einem Potentiometer P^,-, an einer Referenzspannung, die je nach Einstellung des Potentiometers positiv oder negativ sein kann. Am Plus-Eingang des Operationsverstärkers 43 kommt das transformierte Signal x¹ an. Ist das Signal x¹ größer als die Referenzspannung am Minuseingang, so wird ein Signal abgegeben, d.h., der gemessene Farbwert liegt oberhalb der vorgegebenen Schwelle.

Soll erkannt werden, daß der gemessene Farbwert x¹ unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt, so wird die Schaltung umgekehrt, wie bei dem Operationsverstärker 44 dargestellt. Die Plus- und Minuseingänge sind miteinander vertauscht worden.

In gleicher Weise sind die Schwellwertstufen für die anderen Komponenten aufgebaut.

Die Ausgänge der Operationsverstärker 34 bis 48 werden auf ein Und-Tor S₁ gegeben, das bei Vorhandensein sämtlicher Eingangssignale am Ausgang ein Signal abgibt, das "Farbe erkannt" bedeutet. Soll z.B. die Farbe "Weiß" erkannt werden, die in mehreren·Farberkennungsräumen auftritt (z.B. Räume II, III, IV und V der Fig. 14), so werden für jeden Farbraum ein Satz Komparatoren, die auf die entsprechenden Schwellen bzw. Doppelschwellen eingestellt sind, über die ihnen zugeordneten Und-Tore Sp, S^, S₁, usw. auf ein gemeinsames Oder-Tor T, gegeben, an dessen Ausgang immer dann, wenn ein Satz Vergleicher für einen Farberkennungsraum angesprochen hat, die Farbe "Weiß" erkannt.

Die Komparatorschaltung mit den Operationsverstärkers 49 bis 55 und dem Und-Tor Sj- ist für einen Farberkennungsraum vorgesehen, bei dem alle Komponenten x¹, x", y¹, y¹ ' und ζ ausgewertet werden sollen, z.B. ein sechseckiges Prisma.

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Sind einzelne Schwellen gleich Null oder kommen einzelne Komponenten bei einem Farberkennungsraum nicht vor, so können die entsprechenden Komparatoren für diese Schwelle weggelassen werden. Im Beispiel der Fig. 15 könnten ein Komparator für x' und einer für y¹ ' weggelassen werden.

Soll in Fig. 14 der Farberkennungsraum I, der für die Farbe "Schwarz" repräsentativ ist, erkannt werden, so können sämtliche Komparatoren für x¹' und y¹' sowie ein Komparator für ζ weggelassen werden.

Es ist auch möglich, die Farberkennungsräume I bis V nicht durch quadratische xy-Bemessungen einzugrenzen, sondern durch sechseckige Begrenzungen, so können die x^lf- und y^1!-Komponenten ebenfalls mit benutzt werden. Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, nur die z-, x¹¹- und y''-Komponenten zu benutzen.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, noch eine oder mehrere zusätzliche Drehungen vorzunehmen, um so z.B. x'¹'- und y¹''-Komponenten zu gewinnen, für die ebenfalls entsprechende Komparatoren vorgesehen werden müßten. Dies hätte den Vorteil, daß man einen Erkennungsraum noch feiner umreißen könnte.

In Fig. 21 sind nur zwei Sätze von Komparatoren angegeben, um die Zeichnung übersichtlich zu halten. Eine Besonderheit liegt noch darin, daß im Falle, daß die Farbe "Weiß" erkannt worden ist, alle anderen Farberkennungsschaltungen blockiert sind. Hinter dem Oder-Tor T^ ist ein Inverter I, angeschlossen, der das Ausgangssignal L in Null invertiert bzw., wenn "Weiß" nicht erkannt wird, ein L-Signal liefert. Für jede Farbe ist ein Und-Tor Tp bis T vorgesehen, das außerdem an den"inverter I₁ angeschlossen ist. Wird "Weiß" erkannt, so sind

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alle Und-Tore T₂ bis T_ft blockiert. Wird kein "Weiß" erkannt, so werden die Tore T₂ bis T jeweils dann durchlässig, wenn eine Komparatorgruppe über die Und-Tore S₁- bis S ein Ausgangssignal liefert. Die Farbe wird also am Ausgang des entsprechenden Und-Tores signalisiert.

In Fig. 21 ist weiterhin eine Logikschaltung angegeben, mit deren Hilfe angezeigt werden kann, wenn keine Farbe erkannt worden ist. Hierzu werden der Inverter I, sowie die Inverter Ip, T-* usw. verwendet, die an die Ausgänge der einzelnen Farberkennungsschaltungen angeschlossen sind und im Falle, daß die Tore T₁ bis T_n kein Signal abgeben, über ein Und-Tor T₁ infolge ihrer invertierenden Wirkung ein Signal abgeben. Dieser Fall ist z.B. gegeben, wenn die Optik eine Farbe erfaßt, die z.B. in Fig. 14 durch den Ort "E" gekennzeichnet ist. Solche Fälle treten auf, wenn die Vorlage verschmutzt ist- oder Farben übereinander gemalt sind. Erscheint das Signal "keine Farbe", so wird die Abtastung angehalten und die Bedienungsperson gibt dann die richtige Farbe ein. Dies hat den Vorteil, daß fehlerfreie Muster hergestellt werden können.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Anlage nicht anzuhalten und die Information "Farbe nicht erkannt" als Codewort zu speichern, um diesen Punkt bei einer späteren Kontrolle manuell zu korrigieren.

Außerdem kann anstelle der manuellen Eingabe der Farbe die Farbe des vorangehenden Punktes registriert werden, was sich bei aufeinanderfolgenden Fehlern wiederholen kann. Es ist sinnvoll, die Anzahl der Wiederholungen zu begrenzen, z.B. durch einen mitlaufenden einstellbaren Zähler, um dann entweder "Farbe nicht erkannt" zu registrieren oder die Farbe manuell einzugeben.

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Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, das Umfeld des Punktes zu untersuchen und die Farbe zur Anzeige zu bringen, die am häufigsten vorkommt. Sollte es wiederum zu keiner eindeutigen Entscheidung kommen, so kann entweder die Information "Farbe nicht erkannt" registriert werden oder die Farbe wieder manuell eingegeben werden.

Durch diese Arten der Auswertung kann in jedem Fall erreicht werden, daß völlig fehlerfreie Patronen hergestellt werden; sei es direkt bei der Abtastung oder in einem späteren Korrekturvorgang.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, nicht gerade prismatische Farberkennungsräume zu untersuchen, sondern geknickte Räume. Dieser Fall wird dann interessant, wenn man die im Anspruch 2 und in Fig. 7 und 8 beschriebene Transformation nicht durchführt.

Fig. 22 zeigt ein Beispiel für zwei Erkennungsräume, die sich der in den Figuren 6a und ¹J gezeigten Anordnung der Farben anpassen. Die Erkennungsräume XI und XII werden je in drei Teilräume a, b und c aufgeteilt. Zur Erkennung kann eine Schaltung gemäß Fig. 21 verwendet werden mit dem Unterschied, daß anstelle der konstanten Spannungen an den Potentiometern, die an den Operationsverstärkern angeschlossen sind und die Referenzspannung für die Schwellen bestimmen, eine von der z-Komponente abhängige Spannung gelegt wird. Dies kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß jeweils Spannungen mit dem in Fig. 17 angegebenen charakteristischen Verlauf verwendet werden. Zur Erzeugung der Spannungen können Generatoren mit dem in Fig. 18 gezeigten Aufbau verwendet werden·.

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Anstelle der Schaltung nach Fig. 18 kann auch eine in Fig. 2J dargestellte Schaltung zur Anwendung kommen. In Fig. 23 wird die z-Komponente über Widerstände 6O und 61 auf die Minuseingänge der Operationsverstärker 62 und 65 gegeben. Die Minuseingänge liegen außerdem über Widerstände 64 und 65 an Spannungsteilern 66 und 67, die an die Spannung -u angeschlossen sind. Bei dem Operationsverstärker 62 sind eine in Durchlaßrichtung am Ausgang angeschlossene Diode 68 und eine ebenfalls in Durchlaßrichtung den Rückkopplungswiderstand Ri-go überbrückende Diode 69 vorgesehen. Beim Operationsverstärker 65 sind ebenfalls zwei Dioden 70 und 7O¹ vorgesehen, die aber umgekehrt gepolt sind. Die Wirkungsweise dieser Schaltung wird anhand der Fig. 24 verdeutlicht.

Fig. 24a zeigt die ansteigende Spannung der z-Komponente in Abhängigkeit von der Zeit t, die an den Widerständen 6O und 61 anliegen soll.

In Fig. 24b ist dargestellt, daß die Ausgangs spannung χ an der Diode 68 für alle Werte Zp auf Null gehalten wird, wobei. Zp durch den Spannungsteiler 66 einstellbar ist. Die Spannung, die oberhalb Zp liegt, geht nach Minus, da der Operationsverstärker 62 invertiert.

Durch den Operationsverstärker 65 werden alle Spannungen U ab einem Wert z, der durch den Spannungsteiler 67 einstellbar ist, auf Null gehalten. Der entsprechende Spannungsverlauf ist in Fig. 24c dargestellt. Bei steigendem ζ baut sich die durch die negative Spannung -U über den Spannungsteiler an den Minuseingang des Operationsverstärkers gelangende Spannung bis auf den Wert Null ab. Daß die Spannung y .am Ausgang positiv erscheint, liegt an der invertierenden Eigenschaft des Operationsverstärkers.

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Die Ausgangsspannungen χ und y werden in Fig. 23 durch zwei Operationsverstärker Jl und 72 addiert, und zwar nach folgenden Gleichungen :

U 1 = -z + χ - U_.

Die entsprechenden Spannungsverläufe sind in den Figuren 24c und 24d dargestellt. Hierbei sind U_i und U _t die Ausgangsspannungen der Operationsverstärker 71 und 72· Die Spannung χ wird über einen Widerstand 73 auf den Minuseingang des Operationsverstärkers Jl gegeben, der gleichfalls über einen Widerstand 74 an einer Referenzspannungsquelle U liegt. Der Pluseingang des Operationsverstärkers Jl liegt über einen Widerstand 75 an Masse und einen Widerstand j6 an der Ausgangsspannung y des Operationsverstärkers 73· Der Operationsverstärker 72, der am Ausgang die Spannung Ui liefert, liegt mit seinem Minuseingang über einen einstellbaren Widerstand 77 an der Spannung y und über einen Widerstand 78 an einer negativen Spannungsquelle U. Der Pluseingang liegt über einen Widerstand 79 an Masse und einen einstellbaren Widerstand 8O an der Spannung x.

Fig. 25 zeigt die Spannungen U__t(z) und U _t(z) in Abhängigkeit von z. Diese Spannungen werden als Referenzspannungen anstelle der Festspannungen, die in Fig. 21 an den Komparatoren 43 bis 55 liegen, angeschlossen.

In den Figuren 25a, 25b, 25c sind die Varianten dargestellt, mit denen diese Spannungen an die Komparatoren 43 bis 55 gelegt werden.

> Mit Hilfe dieser Spannungen können die in der Fig. 22 dargestellten

gekrümmten Farberkennungsräume umgrenzt werden. Soll z.B. nur ein

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Knick im Erkennungsraum auftreten, so können z, und Zp gleich gemacht werden, was durch Einstellung der Potentiometer 66 und 6¹J in Fig. 2J vorgenommen werden kann.

Die verschiedenen Ausbaustufen der Erfindung können je nach dem geforderten Maß an Genauigkeit und nach der Anzahl der zu untersuchenden Farben miteinander kombiniert oder bei geringeren Anforderungen vereinfacht werden. Eine bevorzugte Anwendung liegt in der Textiltechnik zur Gewinnung von Steuerdaten von Patronen für Textilmaschinen, wie Web-, Wirk- oder Strickmaschinen, wobei die gewonnenen Farbdaten codiert zwischengespeichert werden, z.B. auf Magnetband, Platte oder Lochstreifen oder Lochkarten oder in Form von Jacquardkarten. Eine solche Farberkennungseinrichtung kann für diesen Zweck mit einem sogenannten Bindungsrechner zusammenarbeiten. In einem anderen Anwendungsfall kann die Farberkennungseinrichtung mit einer Maschine zum Herstellen von Farbauszügen für den Textildruck integriert werden. Im Textildruck wird jede Farbe separat aufgedruckt, was für jede Farbe einen separaten Farbauszug erfordert, der mittels einer Färbern kennungsschaltung erzeugt werden kann. Die gewünschte zu extrahierende Farbe wird über eine Logikschaltung aus der Vielzahl der erkannten Farben selektiert.

Fig. 27 zeigt ein Beispiel eines solchen Gerätes. Eine Walze 101 trägt eine Farbvorlage 102 und wird von einem Motor 103 angetrieben. Vom Motor I03 wird weiterhin eine Schreibwalze 104 in Umdrehung versetzt, die einen Schreibfilm I05 zur Wiederaufzeichnung des ausgezogenen Farbsignals trägt. Es ist ein Abtastkopf IO6 vorgesehen, der einen axialen Vorschub ausführt und die Vorlage 102 entlang von Schraubenlinien abtastet. Im Abtastkopf werden über eine Optik I07,

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as

eine Blende 108, halbdurchlässige Spiegel 109 und HO, Filter 111, 112 und 115 und optischelektrische Wandler 114, 115 und II6 die primären Farbmeßwertsignale R,G,B gewonnen. Diese werden dann in einer Matrixschaltung 117, die in Fig. 28 im Detail dargestellt ist, transformiert, und zwar in ein Helligkeitssignal ζ = +R +G +B und drei Farbkoordinatensignale

U = +R - G₉ V = +B - G und W = +R - B.

Die Farbkoordinatensignale U, V und W liegen in einer Ebene, auf der das Helligkeitssignal ζ senkrecht steht. Das Helligkeitssignal wird in der Stufe II8 entsprechend der in Fig. 29 angegebenen Funktion verzerrt. Die U,V,W-Farbkomponenten werden anschließend in den Multiplizierern 119* 120 und 121 mit diesem verzerrten Helligkeitssignal ζ multipliziert, was der Transformation entspricht, die in Fig. 8 dargestellt ist, d.h., bei geringer und großer Helligkeit h werden die x,y,z-Werte stärker vergrößert als im mittleren Bereich. Als Multiplizierer können käufliche Schaltungen eingesetzt werden, wie z.B. die Type AD 532 der Fa. Analog Devices. Die an den Ausgängen der Multiplizierer II9, 120 und 121 erscheinenden Signale U', V¹, W' werden dann entsprechend der Fig. 21 auf die Operationsverstärker 122 bis 127 gegeben, die als Schwellwertschalter dienen und ihre Schwellwertspannung über Potentiometer 128 bis 133 von einer Konstantstromquelle U erhalten. Je nachdem, ob angezeigt werden soll, ob eine Schwelle über- oder unterschritten wird, sind den Operationsverstärkern 122, 124 und 126 Inverter I35, I36 und I37 nachgeschaltet, deren Ausgänge zusammen mit den Ausgängen der Operationsverstärker 123, 125 und 127 auf ein Und-Tor I38 gegeben werden, welches am Ausgang anzeigt, wenn die Farbe, die durch die einstellbaren Schwell'en 128 bis I33 eingegrenzt worden ist, vorkommt.

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Dieses Signal gelangt über einen Umschalter 159 und einen Verstärker 14O auf eine Schreiblampe l4l, mit deren Hilfe die ausgezogene Farbe über eine Optik 142 auf den Schreibfilm I05 aufgezeichnet wird. Am Umschalter 1J9 liegt noch eine Weißauswahlschaltung l4;5, mit deren Hilfe die in Pig. Jl gezeigten Farberkennungsräume A, B und C untersucht werden. Die genaue Schaltung der Baugruppe 143 ist in Fig. angegeben.

In Fig. 28 ist die Matrixschaltung II7 der Fig. 27 näher dargestellt. Die primären Farbmeßwertsignale R,G,B gelangen von den Ausgängen der bipolaren Verstärker 145, 146 und 147 ^zu den Widerständen 148 bis 156, die so geschaltet sind, daß die Transformationsgleichungen

U = +R - G

V = +B - G

W = +R - B

Z = +R + G + B
erfüllt sind.

Fig. 29 zeigt ein Beispiel für eine Verzerrerschaltung II8 des Helligkeitssignals ζ der Fig. 27. Das Signal ζ geht zu drei verschiedenen Verzerrerstufen, deren Resultatsignale über Entkopplungswiderstände ΙβΟ, Ιοί und I62 am Eingang eines Operationsverstärkers 163 summiert werden. In der ersten Stufe R,, D, wird die in Fig. JOa gezeigte Kurvenform erzeugt. Durch eine niedrige Bemessung des Vorwiderstandes R₁ geht die Diode D, früh in Sättigung. In der zweiten Stufe, in der das Signal ζ durch die Widerstände Rp, R, geteilt wird, wird erreicht, daß die Diode D₀ erst bei höheren Werten von ζ leitend wird, was zu einem Spannungsverlauf am Widerstand R^, führt, der in Fig. 20c" dargestellt ist. Die dritte Stufe mindert das Signal ζ im

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Vorzeichen mit Hilfe des Operationsverstärkers 165· Die Diode D_ begrenzt die negative Spannung, deren Verlauf in Pig. 30b dargestellt ist. Der Widerstand R^ ist so gewählt, daß die Begrenzung erst später einsetzt als in der ersten Stufe. Fig. 30c gibt die Summenspannung der drei Stufen an, mit der die Farbkomponenten U,V, W in den Multiplizierern 119, 120 und 121 der Fig. 27 multipliziert werden.

In Fig. 31 sind für die Farbe "Weiß" drei Erkennungsräume angegeben, was gegenüber der Fig. 10 eine Vereinfachung darstellt. Von der Transformationsmatrix 117 (Fig. 28) gelangen die Farbkomponenten U,V,W und das Helligkeitssignal ζ auf die Weißauswahlschaltung der Fig. 27, deren spezielle Schaltung in Fig. 32 angegeben ist. Die Farbkomponenten U,V,W und das Helligkeitssignal ζ werden auf Operationsverstärker 170 bis 184 gegeben, mit deren Hilfe die in Fig. 3I angegebenen Farberkennungsräume umrissen werden. Die Schwellwertspannungen werden durch die Potentiometer I85 bis 199 eingestellt.

Soll z.B. der Farbraum A der Fig. 3I erkannt werden, so muß die z-Komponente größer als Z^ -sein. Diese Bedingung wird durch die Schwellwertstufe 182 und 197 erfaßt. Ist ζ größer als der am Potentiometer 197 eingestellte Schwellwert, so gelangt das Signal "Farbe erkannt" über das Oder-Tor 200 an den Schalter I39 der Fig. 27.

Soll der·Farbraum B der Fig. 3I erkannt werden, so müssen die U,V,W-Werte innerhalb der Grenze -u, < u ^L +u.

-^vi < ^v ,

-w, < w /C +w-, » liegen. Für u sind die Komparatoren I70 und I7I vorgesehen, wobei

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das Potentiometer I85 auf den Wert +u, und das Potentiometer 186 auf den Wert -u, eingestellt sind. Wird +u, unterschritten, so liefert der Komparator I70 das Signal Null, was durch den Inverter 201 zu "1" invertiert wird. Wird ein Komparator -U₁ überschritten, so erscheint das Signal, "1". In gleicher Weise sind die Komparatoren 172, 175 für ν und die Komparatoren für w aufgebaut, wobei für das Unterschreiten der positiven Werte die Inverter 202 und 203 vorgesehen sind. Werden die Schwellen -u,, -v,, -w, überschritten und die Schwellen +u,, +v,, +w-, unterschritten, so erscheint am Ausgang des Addierers 204 die Signalschwellwertbedingung für u,v,w des Farberkennungsraumes B erfüllt. Die z-Komponente wird durch die Komparatoren I82 und I83 untersucht. Die Schwelle des Komparators l82 für Z₁ wird unterschritten, weshalb am Inverter 205 eine "1" erscheint. Die Schwelle des Komparators I83 für z_g wird überschritten, was ebenfalls eine "1" liefert. Die Ausgänge des Komparators I83, des Inverters 205 und des Und-Tores 204 sind am Und-Tor 206 zusammengefaßt, was bei Erfüllen der Schwellwertbedingungen für den Raum B das Signal "1", d.h. "Farbe erkannt" liefert, das über das Oder-Tor 200 an den Schalter I39 der Fig. 27 gelangt.

Der Farberkennungsraum A der Fig. 3I wird mit Hilfe der Komparatoren 176 bis 181 für u,v,w und I83 und 184 für ζ erkannt. Zur Anzeige des Unterschreitens der Schwellen für +Up,v~,Wp dienen die Inverter 207 bis 209, für die Schwelle Z₂ der Inverter 210. Die Einzelschwellen sind dann über das Und-Tor 211 zusammengefaßt, das sein Signal "Farbe erkannt" über das Oder-Tor 200 weitergibt.

Fig· 33 zeigt ein Beispiel für die direkte Sichtbarmachung eines ausgezogenen Farbraumes mittels einer Elektronenstrahlröhre. Die Ab-

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tastung der Vorlage geschieht bis zu den Verstärkern 145, 146, 147 wie in Pig. 27 bzw. Pig. 28. An die Ausgänge dieser Verstärker sind zwei Transformationsmatrizen M, und M_ angeschlossen, von denen die erste M₁ die Signale x, y und ζ der Fig. 4 liefert und die zweite M₂ die Signale x'y¹ der Pig. 12. Die Signale x'y¹ sind gegenüber den Signalen x,y um 45° gedreht. Entsprechende Schaltungen sind bereits vorher angegeben worden. Die Helligkeits- bzw. Luminanzkomponente ζ wird in den Stufen 118 der gleichen Umwandlung wie in der Stufe 118 in Fig. 27 unterworfen. Die entsprechende Schaltung ist in Fig. 25 dargestellt. Die Spannungen +U_ und -U , welche den Verlauf der Fig. 25 haben, werden auf Spannungsteiler 215 bis 223 gegeben, denen Komparatoren 224 bis 232 nachgeschaltet sind, welche jeweils die ^x, "^x', *y, -y'-Signale der Matrizen M, und Mp erhalten. Durch Einstellen der Schwellwerte der Spannungsteiler 215 Ms 223 können Farberkennung sräume mit den Schwellen X₁, Xp, y,, y„, X₁1, χ₂'» Ύ^* ^V2' eingestellt werden. Die Inverter 23I bis 239 dienen zum Feststellen, ob eine Schwelle unterschritten wird. Die Ausgänge der Komparatoren 224 bis 232 und die Inverter 23I bis 239 werden auf ein Und-Tor 240 gegeben, das ein Ausgangssignal abgibt, wenn alle Komponenten innerhalb der eingestellten Schwellwerte liegen.

Es ist eine Elektronenstrahlröhre 241 vorgesehen, deren Bildschirm 242 in Fig. 34 nochmals separat dargestellt ist. Die Elektronenstrahlröhre besetzt Ablenkplattenpaare 243 und 244, von denen ein Paar an die x-Komponente der Matrix M₁ angeschlossen ist, während das andere Paar wahlweise über einen Schalter 245 an die z- oder y-Komponente angeschlossen werden kann. Das Steuergitter 246 der Elektronenstrahlröhre liegt über einen Widerstand 247 an einer Spannungsquelle 248, die eine Grundhelligkeit liefert. Gleichzeitig wird

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dem Gitter 246 über einen Modulator 249 das Signal des Und-Tores zugeführt, und zwar wird das Signal mit einer niedrigen Frequenz bis zu 16 Hz/ die von einem Generator 250 geliefert wird, moduliert. Dies hat zur Folge, daß der erkannte Farbbereich über die Grundhelligkeit hinaus aufflackert und so kenntlich wird. In Fig. ^4 sind die Koordinaten x,y sowie x'y' aufgetragen und der erkannte Farbbereich stärker ausgezogen. Durch Umschalten am Schalter 245 kann auch anstelle der Komponente y die z-Komponente sichtbar gemacht werden.

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Claims

Fa.Dr.-Ing.Rudolf Hell GmbH S/k***

D-25) Kiel 14, Grenzstr. 1-5 Lf/Hbs.

Patentanmeldung Nr. 75/^09
Kennwort: " Partierkennung

Patentansprüche

J) Verfahren zum Erkennen von Farben, bei dem eine farbige Fläche optisch-elektrisch abgetastet wird und trichromatische Farbmeßwertsignale (R,G,B) gewonnen werden, die in einem Farbraum durch Farberkennungsräume eingegrenzt werden, wobei die Begrenzungen der Erkennungsräume elektronisch durch Schwellwertschaltungen für die einzelnen Koordinaten nachgebildet werden, deren Ausgänge auf Koinzidenzschaltungen gegeben werden, welche das Vorhandensein einer Farbe anzeigen, wenn die Koordinaten der Farbsignale innerhalb des Farberkennungsraumes, d.h. der Schwellen, liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbmeßwertsignale (R,G,B), die einen Farbraum mit einer Graugeraden (Verbindungslinie der unbunten Farborte) bilden, in einen Chrominanz-Luminanzfarbraum (x,y,z) transformiert werden, indem den Chrominanzkoordinaten (xy) die Farbkomponenten und der Luminanzkoordinaten (z) die Helligkeit der gemessenen Probe zugeordnet sind, wobei die transformierte Luminanzachse mit der Grauachse des ersten Farbraumes zusammenfällt, daß die Farberkennungsräume in diesem Farbraum durch Schwellen bzw. Doppelschwellen für die einzelnen Koordinaten umrissen werden, deren Schwellwert spannungen für die Luminanzkomponente konstant und für die Chrominanzkomponenten einen von der Luminanz abhängigen Verlauf haben, wobei der Betrag der Schwellwertspannung unterhalb und oberhalb eines vorgegebenen Luminanzwertes^ζ oder Bereiches (z,, Zo) abnimmt.

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2) Verfahren zum Erkennen von Farben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbmeßwertsignale (R,G,B), die einen Farbraum mit einer Graugeraden (Verbindungslinie der unbunten Farborte) bilden, in einen Chrominanz-Luminanzfarbraum (x,y,z) transformiert werden, indem den Chrominanzkoordinaten (xy) die Farbkomponenten und der Luminanzkoordinaten (z) die Helligkeit der gemessenen Probe zugeordnet sind, wobei die transformierte Luminanzachse mit der Grauachse des ersten Farbraumes zusammenfällt, daß die Chrominanzsignale (x,y) durch eine zweite Transformation in einen zweiten Chrominanz-Luminanzfarbraum (x',y',z') transformiert werden, indem sie in Abhängigkeit von der Luminanz (z) unterhalb und oberhalb eines vorgegebenen Luminanzwertes oder Bereiches für ζ gestreckt werden, und daß die Farberkennungsräume durch entsprechende konstante Schwellen bzw. Doppelschwellen für die'einzelnen Koordinaten in diesem Farbraum (x',y',z') umrissen werden.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformation der Farbmeßwertsignale (R,G,B) in den Chrominanz-Luminanzfarbraum (x,y,z) nach den Gleichungen

χ = 0,7,89 R - 0,211 G - 0,578 B

y = -0,211 R + 0,789 G - 0,578 B

ζ = 0,578 R + 0,578 G + 0,578 B, erfolgt, wobei
x,y die Chrominanzsignale,
ζ das Luminanzsignal und
R,G,B die trichromatisehen Farbmeßwerte
darstellen. ». ■ ■-

4) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformation der Farbmeßwertsignale R, G,B in den Chrominanz-

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Luminanzfarbraum nach den Gleichlingen

U = R-G

V = B-G

W = R-B

ζ = R + G + B
erfolgt, wobei

R,G,B die trichromatisehen Farbmeßwertsignale, u,v,w die Chrominanzsignale und
ζ das Luminanzsignal
darstellen.

5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Chrominanzkomponenten vor ihrer Auswertung durch die Schwellwertstufen durch Drehung um die Luminanzachse transformiert werden und daß der gedrehte und nicht gedrehte Farbraum überlagert werden und die Farberkennungsräume durch gleichzeitige Schwellwertauswertung der gedrehten und nicht gedrehten Koordinaten in dem durch Überlagerung entstandenen System erfolgt.

6) Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung nach den Gleichungen

y¹ = a(x + y)
x¹ = b(x - y) erfolgt, wobei a und b Konstanten für den Drehwinkel sind.

7) Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Transformationen der Chrominanzsignale in Form von Drehungen um die Luminanzachse vorgenommen werden und die so erhaltenen Farbräume zur gleichzeitigen Schwellwertauswertung· allen Komponenten überlagert werden.

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8) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß ein Raum, in dem eine zu erkennende Farbe liegt, in Richtung ■ der Luminanzachse in mehrere aneinander anschließende Erkennungsräume aufgeteilt wird.

9) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung der unbunten Farben die zu einem oberen und unteren Luminanzwert eines Erkennungsraumes gehörigen Chrominanzschwellwerte dem Betrage nach gleich sind.

10) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und J bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung der unbunten Farben die zu einem oberen und unteren Luminanzwert gehörigen Chrominanzschwellwerte sich zwischen dem oberen und unteren Luminanzwert als Funktion der Luminanz (z) ändern.

11) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle sich bei den Transformationen ergebenden Signale, die größer als vorgegebene, den Farbraum begrenzende Koordinatenwerte sind, auf diese Grenzwerte reduziert werden. ^'

12) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle, daß keine Farbe erkannt wird, ein Signal abgegeben wird, durch das die weitere Farberkennung gestoppt wird und daß eine entsprechende Farbkorrektur von Hand eingegeben wird.

13) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang der Ausgabe der vorangehenden Farbe auf eine vorgegebene Anzahl von Bildpunkten beschränkt wird und anschließend eine manuelle Eingabe der Farbe erfolgt.

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Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle, daß keine Farbe erkannt wird, ein Signal abgegeben wird, das signalisiert "Farbe nicht erkannt" und daß, von diesem Signal gesteuert, die vorhergehende Farbinformation aus- " gegeben wird.

15) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle, daß keine Farbe erkannt wird, ein Signal ausgegeben wird, das signalisiert "Farbe nicht erkannt" und daß, von diesem Signal gesteuert, eine Auswertung der Farben der Umfeldpunkte vorgenommen wird und die im Umfeld am häufigsten vorkommende Farbe ausgegeben wird.

16) Verfahren nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle, daß das Umfeld keine eindeutige Entscheidung liefert, die Eingabe der Farbe manuell erfolgt.

17) Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch : mit optisch-elektrischen Wandlern zur Gewinnung der trichromatischen Farbmeßwertsignale (R,G,B) und Schwellwertschaltungen für die Abgrenzung von Farberkennungsräumen innerhalb des Farbraumes durch vorgegebene Koordinatenwerte und durch Koinzidenzschaltungen mit Und-Bedingung, die für jeden Farberkennungsraum an die zu dem Erkennungsraum gehörenden Schwellwertstufen angeschlossen sind dadurch gekennzeichnet, daß den Wandlern eine Transformationsmatrix nachgeschaltet ist, die den Gleichungen

χ = 0,789 R - 0,211 G - 0,578 B y = -0,211 R + 0,789 G - 0,578 B ζ = 0,578 R + 0,578 G + 0,578 B

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entspricht, wobei

R,G,B die trichromatisehen Farbmeßwertsignale, x,y . die Chrominanzsignale und
ζ das Luminanzsignal

darstellen, daß an die Chrominanzausgänge der Matrix (x,y) Subtrahierer (37* ?8) angeschlossen sind, in denen von den Chrominanzsignalen (x,y) ein Signal, welches eine Punktion der Luminanz (z) ist, abgezogen wird, das über einen andas_Luminanzsignal (z) angeschlossenen Punktionsgeber gewonnen wird, dessen Punktion im

Bereich (^ - c^C z<(§ + ^₂) ^{den Wert} "¹" ^{hat Und im Bereich} z<r§ - οΛ und z>[-?j + Cp) linear abnimmt, und daß der z-Ausgang der Matrix und die Ausgänge der Subtrahierer an die Schwellwertschaltungen (x',y') für die einzelnen Farberkennungsräume angeschlossen sind.

18) Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch mit optisch-elektrischen Wandlern zur Gewinnung der trichromatischen Farbmeßwertsignale (R,G,B) und Schwellwertschaltungen für die Abgrenzung von Farberkennungsräumen innerhalb des Farbraumes durch vorgegebene Koordinatenwerte und durch Koinzidenzschaltungen mit Und-Bedingung, die für jeden Farberkennungsraum an die zu dem Erkennungsraum gehörenden Schwellwertstufen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß den Wandlern eine Transformationsmatrix nachgeschaltet ist, die den Gleichungen ·

χ = 0,789 R - 0,211 G - 0,578 B

y = -0,211 R + 0,789 G - 0,578 B

ζ = 0,578 R + 0,578 G + 0,578 B entspricht, wobei

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RjGjB die trichromatischen Farbmeßwertsignale, x,y die Chrominanzsignale und
ζ das Luminanzsignal

darstellen, daß der z-Ausgang der Matrix land die Chrominanz signale an Schwellwertschalter für die einzelnen Farberkennungsräume angeschlossen sind, wobei die Schwellwertspannungen für die z-Komponente konstant sind und die Schwellwertschalter der Luminanzkomponenten an einen Funktionsgenerator angeschlossen sind, dessen Funktion im Bereich

ΓΊ ~ ^cl) *~ (^z)^ (Ί ^{+ c}p) ^kons^^{ant ist} v^ü- ^im Bereich (z)^l·^ - c. J und (z)> IΙ + CgJ linear abnimmt.

19) Vorrichtung nach Anspruch I7 oder l8 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß an die Chrominanzausgänge (x,y) bzw. x(z), y(z) eine weitere Matrix angeschlossen ist, die der Gleichung

y^f = a(x + y)

x¹ = b(x - y)

entspricht, wobei a und b Konstanten für den Drehwinkel sind, und daß die Chrominanzausgänge x,y bzw. x(z), y(z) und die Chrominanzausgänge (x',y^!) an die Schwellwertschaltungen für die einzelnen Farberkennungsräume angeschlossen sind.

20) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche I7 bis l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschalter der einzelnen Farberkennungsräume jeweils aus Operationsverstärkern mit einem Plus-Eingang und einem Minus-Eingang bestehen, daß an den Plus-Eingang (Minus-Eingang) das auszuwertende Signal angeschlossen ist und an

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den Minus-Eingang (Plus-Eingang) eine den Schwellwert bestimmende Referenzspannungsquelle angeschlossen ist, wenn angezeigt werden soll, daß die Schwelle über(unter)schritten wird, und daß die Ausgänge der Operationsverstärker an ein Und-Tor angeschlossen sind, das ein Signal "Farbe erkannt" abgibt, wenn alle an ihm angeschlossenen Schwellwertschalter ein Signal abgeben.

21) Schaltungsanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Und-Tore, welche das Signal "Farbe erkannt" abgeben, jeweils über Inverter an ein gemeinsames Und-Tor geschaltet sind, an dem ein Signal "keine Farbe erkannt" erscheint..

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