DE2706655A1

DE2706655A1 - Verfahren und vorrichtung zur realzeiterkennung von bildern

Info

Publication number: DE2706655A1
Application number: DE19772706655
Authority: DE
Inventors: Mario Marco Degasperi
Original assignee: Tasco SpA
Current assignee: Tasco SpA
Priority date: 1976-02-23
Filing date: 1977-02-17
Publication date: 1977-09-01
Also published as: ES456560A1; BR7701106A; CA1074014A; IT1055430B; FR2343290B1; FR2343290A1; GB1555206A; US4075604A; DE2706655C3; DE2706655B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Realzeiterkennung von Bildern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Realzeiterkennung von Bildern durch Vergleich mit gespeicherten Bildvorlagen, bei welchem das Bild gelesen und in Analogsignale, die der Helligkeit entsprechen, umgesetzt und die Amplituden dieser Signale zerlegt werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Unter Bilderkennung wird im vorliegenden Falle sowohl die Erkennung von zweidimensionalen als auch die Erkennung von dreidimensionalen Objekten verstanden. Auf dem Gebiet der Bilderkennung und Schriftzeichenlesung sind außer den Vorkodiersystemen mit binären oder numerischen Normzeichen, die in fluoreszierender oder magnetischer Form maschinenlesbar aufgezeichnet werden, Systeme bekannt, die ein Bild durch Auswertung der externen und/oder internen Bildkonturen analysieren. Diese Systeme versuchen, den Lesevorgang nachzuahmen,und die Analyse eines jeden Teiles oder bestimmter Teile des Bildes erfordert eine außerordentlich genaue Positionierung des zu erkennenden Objektes. Im allgemeinen sind solche Systeme langsam oder bei ihnen werden die zu erkennenden Objekte langsam an einer Lesevorrichtung vorbeibewegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen die Auswertung von Bildern mit relativ einfachen Mitteln möglich ist, ohne daß hohe Positionierungsanforderungen an die Bilder gestellt würden, wobei dennoch eine hohe

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Erkennungsgenauigkeit erzielt werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die zerlegten Signale entsprechend einer Helligkeitsskala in Digitalwerte umgewandelt werden, daß eine

Verteilungsfunktion der Lichtwert-Häufigkeiten durch

Akkumulierung und Speicherung von Werten derselben Helligkeit ermittelt wird, daß charakteristische Parameter
der Verteilungsfunktion ermittelt werden, daß die Gruppe typischer Parameter des zu erkennenden Bildes mit den

Gruppen der gespeicherten Parameter mehrerer Bildvorlagen nacheinander verglichen wird, daß der geringste Vergleichswert zwischen den Parametergruppen ermittelt und
ein Signal zur Identifizierung des zu erkennenden Bildes mit der Bildvorlage entsprechend dem ermittelten geringsten Vergleichswert gebildet wird, wenn dieser kleiner
ist als ein voreingestellter Schwellwert·

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Analyse und der Vergleich des zu erkennenden Bildes mit einer Reihe
gespeicherter Bildvorlagen außerordentlich schnell erfolgen und die Toleranzen bei der Positionierung der

einzelnen Objekte oder Gegenstände, die auf dem jeweiligen Bild erkannt werden soll, unterliegt weiten Toleranzen. Dies ermöglicht den Einsatz mechanischer Bewegungssysteme, die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten.

Weitere Vorteile der Erfindung bestehen in der sehr großen Anzahl von Bildvorlagen, mit denen das zu erkennende reale Bild verglichen werden kann, wobei die Möglichkeit besteht, die Bilder in viel detaillierterer Form zu analysieren. Es sei noch einmal darauf hingewiesen, daß der

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Ausdruck "Bild" im folgenden ein Bild sowohl als Ganzes als auch eines oder mehrerer Teile davon umfaßt.

Zur besseren Erläuterung der Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung wird nachfolgend auf die Erkennung von Abrechnungscoupons Bezug genommen, die häufig an zu verkaufenden Gegenständen angebracht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung können generell zur Erkennung zweidimensionaler und dreidimensionaler Objekte oder Gegenstände eingesetzt werden, beispielsweise in der Zeiterkennung und beim Sortieren.

Bekanntlich müssen die Abrechnungscoupons, die täglich an verschiedene Herstellerfirmen eingeschickt werden, erkannt, selektiert und gezählt werden. Die Menge der Abrechnungscoupons, die Einzelhändler erhalten und den Herstellern zur Erstattung von Vergütungen präsentieren, ist außerordentlich groß und wird auf der ganzen Welt gegenwärtig noch manuell verarbeitet, zuerst von den Einzelhändlern und dann von den Herstellern. Diese manuelle Bearbeitung ist erforderlich, weil die Coupons unterschiedliche Formen und Größen, unterschiedliche Papierstärken und andere Charakteristiken haben, die keine exakte Positionierung und keine akzeptable Bearbeitungsgeschwindigkeit durch die herkömmlichen Schriftzeichenleser erlauben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt eine allgemeine Bilderkennung, und insbesondere eine vollständig automatische Erkennung, Selektion und Zählung von Abrechnungscoupons.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Realzeiterkennung von Bildern ist dadurch gekennzeichnet, daß eine BiId-

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aufnahmeeinrichtung über eine Abtastschaltung mit einem Analog/Digital-Umsetzer verbunden ist, der an eine Einrichtung zur Bestimmung der Verteilungsfunktion der Lichtstärke-Häufigkeiten durch Akkumulierung und Speicherung der Lichtstärke-Werte verbunden ist, daß ein Rechner zur Berechnung der charakteristischen Parameter der Funktion mit einer Speicher- und Vergleichsschaltung verbunden ist, die die Gruppen der charakteristischen Parameter des zu erkennenden Bildes mit den Gruppen der Parameter mehrerer gespeicherter Bildvorlagen vergleicht, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die den kleinsten Vergleichswert zwischen den Parametergruppen ermitteln und an einen Schwellwert-Komparator angeschlossen ist, der ein Signal zur Identifizierung des zu erkennenden Bildes anhand desjenigen Vorlagenbildes, dem der ermittelte kleinste Vergleichswert zugehört, erzeugt.

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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Gerätes,

Fig. 2 zeigt die Verteilungsfunktion der Lichtstärke-Häufigkeiten für eine chromatische Komponente des zu erkennenden Bildes,

Fig. 3 zeigt das Diagramm der akkumulierten Lichtstärke-Häufigkeiten, das für die Berechnung der typischen Parameter der Funktion der Fig. 2 benutzt wird, um den Vergleich zwischen dem zu erkennenden Bild und der entsprechenden Bildvorlage durchzuführen,

Fig. 4 zeigt schematisch die Verbindungen zwischen den verschiedenen Speicherblöcken und Akkumulationsblöcken für die Lichtstärke-Häufigkeiten und der Vorrichtung zur Berechnung der typischen Parameter einer jeden Verteilungsfunktion der Lichtstärke-Häufigkeiten,

Fig. 5 zeigt in detaillierterer Form den Steuerteil zur Steuerung der Speicherblocks und Akkumulationsblocks nach Fig. 4,

Fig. 6 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild eines jedes Speicherblocks und Akkumulationsblocks für die Lichtstärken nach Fig. 4,

Fig. 7 zeigt den Anschluß der einzelnen Speicher- und Vergleichsblocks der verschiedenen typischen Parameter

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und der Einrichtung, die die Ergebnisse der durchgeführten Vergleiche selektiert und das zu erkennende Bild identifiziert,

Fig. 8 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild desjenigen Teiles der Vorrichtung, der die Speicher- und Vergleichsblocks der Fig. 7 steuert, und

Fig. 9 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild eines der Speicher- und Vergleichsblocks.

In Fig. 1 ist das generelle Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Gerätes dargestellt, dessen Aufbau nachrfolgend zusammen mit seinem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Arbeitsprinzip erläutert wird.

In Fig. 1 bezeichnet der gestrichelt eingezeichnete Block ein generelles Lesegerät, das wahlweise imstande ist, das Bild in seine grundlegenden chromatischen Komponenten, beispielsweise in rote, grüne und blaue Farbanteile zu zerlegen sowie das Bild oder jede der chromatischen Komponenten in Punkte aufzuteilen. Für jeden Punkt erhält man einen bestimmten Wert eines analogen Leuchtstärkesignals.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die Lesevorrichtung eine Farbfernsehkamera 2, vor der das zu erkennende Objekt oder Bild 3 positioniert wird. Diese Fernsehkamera 2 nimmt das zu prüfende Bild 3 auf und überträgt die jeweiligen Farbinformationen der roten, grünen bzw. blauen Farbanteile in entsprechende elektrische Signale. Infolge der Funktion von Block 2 wird

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natürlich die gesamte Beschreibung eines Bildes periodisch mit einer Frequenz von 50 Hz wiederholt und der Anfang einer jeden Periode wird von einem Zeitgeber 4 bestimmt.

Jedes der von der Fernsehkamera 2 erzeugten drei elektrischen Signale wird in einer Abtastschaltung 5, 6 bzw. 7 abgetastet, um eine Auflösung oder Aufteilung der betreffenden Bildkomponente in Punkte zu erhalten. Jedem Bildpunkt ist ein Analogsignal zugeordnet, das der Leuchtstärke oder Helligkeit des jeweiligen Punktes für die betreffende Farbe entspricht.

Anstelle der Fernsehkamera 2 und der Abtastschaltungen 5, 6 und 7 können auch andere Lese- und Vereinzelungsoder Aufteilungsgeräte verwendet werden, wie beispielsweise eine Fotodiodenbatterie oder ein flying spot-Abtaster.

Das Ausgangssignal einer jeden Abtasteinrichtung 5, 6 und 7 wird einem Analog/Digital-Umsetzer zugeführt, die jeweils für die drei chromatischen Bildkomponenten mit 8, 9 und 10 bezeichnet sind. Die Abtast- und Umsetzerschaltungen sind bekannt und werden beispielsweise unter der Bezeichnung Modell VADC 8/17 von DDC verkauft. Eine detailliertere Beschreibung ist daher nicht erforderlich. Es wird lediglich darauf hingewiesen, daß zur Erzielung einer guten Bildauflösung die Abtastfrequenz hoch sein sollte, beispielsweise in der Größenordnung von 4 MHz.

Daher erscheint an den Ausgängen der Blocks 8, 9 und 10 noch dieselbe Information wie an der Fernsehkamera, je-

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doch nun in digitaler und nicht in analoger Form.

Jeder der Umsetzer 8, 9 und 10 ist mit einem Speicherund Akkumulationsblock für die einzelnen Signale gleicher Lichtstärke versehen. Diese Blocks sind mit 11, 12 und 13 bezeichnet. Sie werden von einem Steuerblock 14 gesteuert, der ebenfalls an den oben erwähnten Zeitgeber 4 angeschlossen ist und zusätzlich die Abtastschaltungen 5, 6 und 7 taktet. Jeder dieser Speicher- und Akkumulationsblocks 11, 12 und 13 dient zur Erzeugung der Frequenz· verteilungsfunktion g(li) der Lichtstärke der betreffenden chromatischen Bildkomponente, wie sie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Darstellung sind an der Ordinate die Häufigkeiten oder die Punktzahlen angegeben, die die auf der Abszisse eingetragene Lichtstärke haben. Durch geeignete Schwellwertschaltungen für obere und untere Schwellen werden die Signale des Bilduntergrundes, von denen sich das Bild abhebt, eliminiert. Dieser Bildhintergrund kann aus undurchsichtiger schwarzer oder weißer Farbe bestehen, damit er von dem Bildinhalt unterschieden werden kann. Für jede der chromatischen Bildkomponenten erhält man zu der Lichtstärke-Verteilungsfunktion g(li) auch die Anzahl N der verwendeten Funktionspunkte.

Die verschiedenen Speicher- und Akkumulationsblöcke sind mit einer Schaltung zur Berechnung der typischen Parameter einer jeden Lichtstärke-Verteilungsfunktion g(li) verbunden, die beispielsweise Bestandteil eines geeignet programmierten Computers 15 ist, der darüber hinaus die Identifizierung des zu erkennenden Bildes mit einem entsprechenden Vorlagenbild, das unter zahlreichen BiId-

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vorlagen ausgewählt wird, durchführt. Die Bildvorlagen sind in einem Speicher- und Vergleichsblock 16 gespeichert, der zusammen mit dem Computer 15 mit einem Steuerblock 17 (Fig. 1) verbunden ist.

Die Berechnung der typischen Parameter der Häufigkeits-Verteilungsfunktion g(li) der Lichtstärkesignale kann beispielsweise folgendermaßen erfolgen: die einzelnen diskreten Werte der Funktion g(li) werden sequentiell an den Rechner 15 übertragen, in dem die typischen Parameter berechnet werden. Bei dem vorliegenden Beispiel wird das folgende Verfahren angewandt: in dem Rechner wird eine Folge von Operationen ausgeführt, in dem über die Funktionen g(li) der drei Farbanteile integriert wird. Die entsprechende akkumulierte Häufigkeits-Funktion G(Ii) für eine Farbe ist in Fig. 3 dargestellt, wobei entlang der Ordinate die Anzahl der Lichtpunkte aufgetragen ist, deren Lichtstärke gleich oder kleiner ist als die an der Abszisse gekennzeichnete Lichtstärke. Diese Funktion G(Ii) wird an der Ordinate in χ gleiche oder ähnliche Teile (z.B. acht Teile) unterteilt, wobei man x-1 Abszissenwerte erhält. Im Falle einer achtfachen Unterteilung erhält man beispielsweise sieben Achtel.

Unter Berücksichtigung der drei Farbanteile der.Bildzerlegung nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel erhält man im Falle der Achtel-Unterteilung einundzwanzig Parameter und zusätzlich hierzu die Zahl N, die sich auf die Gesamtzahl der für einen bestimmten Farbanteil erkannten Punkte bezieht.

Nun muß unterschieden werden, ob die laufende Analyse

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sich auf die Ermittlung und Speicherung der typischen Parameter für die Bildvorlagen oder auf die Bilderkennung bezieht.

Im ersten Falle (Ermittlung und Speicherung) besteht die durchzuführende Operation darin, die typischen Parameter sämtlicher Bildvorlagen (im vorliegenden Falle 22 Parameter, zu denen 21/8 zuzüglich der Zahl N der verwendeten Bildpunkte eines bestimmten Farbanteils gehören) sämtlicher Bildvorlagen sequentiell zu übertragen, jeden der Parameter zu speichern und entsprechende Adresse sämtlicher Bildvorlagen in einer Speicher- und Vergleichseinheit in noch zu erläuternder Weise zu speichern. Im .Gegensatz dazu werden im zweiten Falle (Bilderkennung) die Parameter des zu erkennenden Bildes sequentiell den Registern der verschiedenen Speicher- und Vergleichseinheiten zugeführt. In jeder Speicher- und Vergleichseinheit werden die entsprechenden Parameter des zu erkennenden Bildes nacheinander mit allen entsprechenden Parametern der Bildvorlagen verglichen.

Die Vergleichsergebnisse werden dem Rechner 15 zugeführt, der eine Selektion der Ergebnisse vornimmt und auf diese Weise das zu erkennende Bild mit der entsprechenden Bildvorlage identifiziert. Wenn die Erkennung erfolgt ist, erzeugt der Rechner an einem Ausgang 18 ein Erkennungssignal, das zur Steuerung eines Gerätes zur Bearbeitung der erkannten Objekte benutzt werden kann.

Im folgenden werden die Blocks 11, 12, 13, 14, 16 und 17, ihre Verbindungen untereinander und die Verbindungen mit den übrigen Blocks des Gerätes, die an sich bekannt und

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kommerziell erhältlich sind, näher erläutert. Beispielsweise kann als Computer das Modell PDP11/05SD der Firma Digital Equipment Corporation verwendet werden.

Fig. 4 zeigt in detaillierter Form die Verbindungen zwisehen den drei Speicher- und Akkumulationsblocks 11, 12 und 13 mit den übrigen Blocks des Gerätes. In Fig. 4 und in den nachfolgenden Figuren werden gleiche Blocks stets mit denselben Bezugszeichen versehen. Außerdem sei vereinbart, daß bei der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen Blocks stets dasselbe Bezugszeichen zur Kennzeichnung des Signals und der jeweiligen Eingangs- oder Ausgangsleitung des Blocks verwendet wird.

Gemäß Fig. 4 ist die Anschlußeinheit (interface) zum Anschluß an den Rechner 15 mit 19 bezeichnet. Zu Beginn der Operationen liefert der Rechner 15 über die Anschlußeinheit 19 ein Signal in Form eines positiven Impulses, das mit INIT bezeichnet ist, an den Steuerblock 14. Durch dieses Signal wird die Operation des Steuerblocks gestartet. Im Block 14 wird das Signal INIT durch einen Inverter E13 (Fig. 5) invertiert. Der Ausgang des Inverters E13 ist in zwei Leitungen 20 und 21 aufgespalten, von denen die Leitung 20 einer Zeitsteuerschaltung 22 zugeführt wird und dieser die Anfangs-Ausgangsbedingungen CONT = 0L (das Signal CONT bei einem Logikwert 0) und CONT = 1L (das Signal CONT bei einem Logikwert 1) mitteilt. Der zweite Anschluß 21 ist mit einem Eingang des Tores E9 verbunden, das das Signal unverändert durchläßt, weil am anderen Eingang des Tores E9 der Logikwert 1 (1L) ansteht. Das Signal erreicht dann den Block 23 oder den "Abschaltbefehl für Überfluß-Addierer" und den Block 24

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oder den "Abschaltbefehl für Speicherlade-Ende" innerhalb der Blocks 11, 12 und 13. Diese werden gestartet, so daß die logischen "O"-Signale REQB = 0L bzw. REQA = 01 der Anschlußeinheit 19 (Fig. 4 und 5) zugeführt werden.

Dann liefert der Rechner 15 ein Signal GO (Fig. 4 und 5) an die Zeitsteuereinheit 22 und setzt diese in Betrieb. Dieses Signal GO enthält einen übergang zwischen dem Niveau 0L und dem Niveau 1L.

Beim ersten Impuls V der Vertikalsynchronisation von Block 4, der dem Signal GO folgt, schalten die Ausgangssignale CONT und CONT der Zeitsteuerschaltungen 22, indem sie die Werte 1L und 0L annehmen, jeweils um, während die Signale CONT und CONT diesen Wert bis zum zweiten Impuls V beibehalten. Bei dessen Ankunft kehren sie zu dem zuvor beim Start eingenommenen Signalzustand (CONT = 0L; CONT = 1L) zurück. Die η nachfolgenden V-Impulse, deren Anzahl η an der Zeitsteuereinheit 22 voreinstellbar ist, haben keine Wirkung auf die Ausgangssignale CONT und CONT, während das eintreffende n+1-te V-Signal das Signal CONT auf den Zustand 1L, und das Signal CONT auf das Signal 0L zurückstellt. Der beschriebene Zyklus wird mit einer Periode von n+2 V-Impulsen wiederholt, damit die Fernsehkamera alle n+2 Abtastungen abtastet.

Dieses CONT-Signal wird den drei Speicher- und Akkumulationsblocks 11, 12 und 13 nach Fig. 4 oder insbesondere nach Fig. 6 zugeführt. Wenn dieses CONT-Signal den Wert 1L einnimmt, wird der Datenermittlungsschritt von den Umsetzern 8, 9 und 10 durchgeführt, und wenn es den Wert 0L einnimmt wird die Datenübertragung zum Rechner für

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die drei Funktionen g(li) für die einzelnen Farbanteile, die das zu erkennende Bild mit der jeweiligen Anzahl von N Punkten zerlegt worden ist, durchgeführt.

Die Frequenz, mit der ein Impulserzeugerblock 26 die SC-Impulse für die Bildabtastung oder -zerlegung erzeugt, wird von einem Quarzoszillator 25 (Fig. 5),der beispielsweise mit 4 MHz schwingt, übersteuert.

Die SC-Impulse werden gleichzeitig den Abtastern 5, 6 und 7 der Fig. 1 zugeführt. Von jedem Abtaster werden die abgetasteten Daten dem jeweiligen Umsetzer 8, 9 und 10 zugeführt, der nach Beendigung der Umsetzung einen Impuls DR (data ready) erzeugt. Da diese Impulse gleichzeitig abgegeben werden, wird irgendeiner dieser drei Impulse, z.B. der von dem Umsetzer 10 (Fig. 4) kommende Impuls, zur Steuerung der "Lese/Schreib"-Schaltung, die in Block 27 (Fig. 5) enthalten ist, benutzt. Hierbei handelt es sich um eine monostabile Kippstufe, die die Zeit Tc zwischen zwei DR-Impulsen in zwei Teile unterteilt. Während des ersten Teiles befindet sich das Ausgangssignal WEA · von Block 27 im 1L-Zustand, und während des zweiten Teiles befindet sich das Signal WEA im 0L-Zustand. Dieses Signal ViEA steuert die "Lese/Schreib"-Funktion der drei Speicher- und Akkumulationsblocks 11, 12 und 13. Wenn es sich im Zustand 1L befindet, bewirkt es das Auslesen des Speichers, und wenn es sich im Zustand 0L befindet das Einschreiben in den Speicher. Die Anstiegsflanke des komplementierten Ausgangssignals WEA wird als Taktsignal für die Register 28 benutzt, von denen in Fig. 6 nur eines dargestellt ist.

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Der Block 23 des "Abschaltbefehls für den überfluß-Addierer" wird nur während der Zeitspanne, in der das Signal CONT sich im Zustand 1L befindet, eingeschaltet, wenn während einer derartigen Zeitspanne eines der drei Eingangssignale COUT 1, COUT 2 oder COUT 3, die jeweils von den Blocks 11, 12 und 13 ausgehen, einen Übergang von 1L nach 0L erfährt. Dann geht das Ausgangssignal REQ B in den Zustand 1L über und signalisiert dem Rechner 15 eine anomale Situation und gibt die Signale OUT00 + 0UT15 aus dem Addierer 36 (Fig. 6) aus, die höher als 16 Bit sind. In diesem Falle liefert der Rechner 15 an seinem Ausgang 18 ein Nicht-Erkennungssignal. Das Signal REQ B bleibt im Zustand 1L, bis der Rechner einen Informationsempfang durch Lieferung des Signals DT mitgeteilt hat.

DT ist ein positiver Impuls, der einem Inverter E3 zugeführt wird und das Signal WEB in Fig. 5 erzeugt, das sich anschließend auf drei verschiedene Anschlüsse verzweigt: über den ersten Anschluß 29 erreicht es einen Eingang des Tores E9, welches das Signal unverändert an seinen Ausgang überträgt (am anderen Eingang des Tores E9 liegt ein Signal 1L an) und anschließend gelangt es zu den Blocks 2 3 "Abschaltbefehl für Überflußaddierer" und 24 "Abschaltbefehl für Speicherladungs-Ende", wodurch das Signal REQ B auf 0 gesetzt oder zurückgesetzt wird; das Ausgangssignal E3 verzweigt sich ferner auf die verschiedenen Anschlüsse 30, 31, von denen der Anschluß 30 zur gleichzeitigen Steuerung der Blocks 11, 12 und 13 dient, während Anschluß 31 zur Steuerung eines Speicheradressen-Generators 32 dient.

Das Signal WEB an Leitung 30 steuert die "Lese/Schreib"-

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Funktion der Blocks 11, 12 und 13 während der Periode, in der der Rechner 15 im Datenerfassungsmodus arbeitet. Wenn es 0L ist, bedeutet dies Schreiben, und wenn es 1L ist bedeutet dies Lesen.

Der Signalübergang von 0L nach 1L durch das Signal CONT steuert über Anschluß 33 den Block 24 für den "Abschaltbefehl für Speicherladungs-Ende", so daß der Ausgangszustand REQ A des Blocks 24 sich von 0L nach 1L verändert. Dieser Signalübergang gibt dem Rechner 15 das Ende einer Datenladeperiode von den Umsetzern 8, 9 und 10 zu den Abtast- und Akkumulationsblocks 11, 12 und 13 für die Dauer einer Abtastung an. Der erste Impuls DT (transmitted data), der auf das Signal REQ A folgt, setzt den Block 24 "Abschaltbefehl für Speicherladungs-Ende" entsprechend den oben beschriebenen Modalitäten zurück.

Der Speicheradressen-Generator 32 ist ein als programmierbarer Adressengenerator arbeitender Zähler, der die an den acht Eingangsleitungen ¹LD(J(J f LD07, durch den Impuls LD erscheinende Startadresse enthält. Die Startadresse und der Impuls LD werden vom Rechner 15 geliefert.

Die acht Ausgangsadressen ¹A' f H¹' von Block 32 werden den Blocks 11, 12 und 13 (Fig. 4) gleichzeitig zugeführt und ihre Entwicklung wird von dem Signal WEB gesteuert, das von dem Inverter E3 über den oben erwähnten Anschluß 31 ausgegeben wird.

Anhand von Fig. 6 wird nun die Arbeitsweise eines der Blocks 11, 12 und 13, beispielsweise des Blocks 11, beschrieben,' da die Blocks nach demselben Schema arbeiten

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und hinsichtlich der Datenerfassungsstufe von dem Umsetzer sogar gleichzeitig.

Die Datenerfassung von dem Umsetzerblock 8 wird von dem Signal CONT im Zustand 1L von dem Steuerblock 14 gesteuert. Das Signal CONT stellt die verschiedenen Blocks der Schaltung nach Fig. 6 für den folgenden Betriebsablauf ein:

a) Den Adressenselektor 34: er überträgt die Signale AtH vom Konverter 8 zu seinen acht Ausgängen, die insgesamt mit AB τ HB bezeichnet sind.

b) Den Funktionsselektor 35: an seinem Ausgang WEL überträgt er das Signal WEA von Steuerblock 14.

c) Den Addierer 36: er bildet die Summe des an den insgesamt mit OUTH00 4- +OUTH15 bezeichneten sechszehn Eingängen anstehenden Signale und der arithmetischen Zahl 1, die am Eingang ^ 1 vorhanden ist.

d) Die Vorbereitungsschaltung (enabling circuit) 37: sie wird von dem Signal CONT für den Betrieb vorbereitet.

e) Das Register 28 wird von dem Signal CONT für den Betrieb vorbereitet, d.h. die an den Eingängen OUT00 τ OUT15 anstehenden Zustände werden bei jedem Taktimpuls, d.h. der Anstiegskante des Signals WEA, zu den Ausgängen ΙΝ00 4· ΙΝ15 übertragen.

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Das Signal AZ vom Rechner 15 stellt einen Zähler für N, das für die Funktion g(li) benötigt wird, zurück.

Beim Eintreffen des Signals DR vom Umsetzer 8 tritt folgendes ein:

a) Die Eingangssignale AtH des Blocks 34 haben schon einen stabilen Zustand angenommen.

b) Das Signal WEA und demnach auch das Signal WEL ist zu einem logischen "1"-Signal (1L) geworfen und setzt den ,Speicher 39 in den Lesezustand.

Die Eingangssignale AyH adressieren im Speicher 39 sowohl entsprechend ihrem numerischen Wert die Speicherzelle als auch die Schwellwertvergleichsschaltung 40. Diese gibt der "Torschaltung" 37 die Bedingung an, daß AxH gleich oder größer als ein unterer Schwellwert, und A-J-H kleiner ist als ein oberer Schwellwert. Solche Schwellwerte dienen der Unterscheidung des Bildes von der Hintergrundfärbung, die von schwarzer Farbe (unterer Schwellwert) oder weißer Farbe (oberer Schwellwert) sein kann. In Abhängigkeit davon, welche Bedingung erfüllt ist, bereitet die "Torschaltung" 37 den Speicher 39 vor oder nicht, indem ihr Ausgangssignal CEL den Wert 0h bzw. 1L hat.

Wenn der Speicher für den Betrieb vorbereitet ist, dann steht der Inhalt "X" derjenigen Zelle, die von der an den Leitungen AB τ AH anstehenden Zahl adressiert ist an den Ausgangsleitungen OUTH00 τ OUTH15 an und wird in dem Addierer mit der Zahl 1 addiert. So erscheint an den Ausgängen OUT00 τ OUT15 die Zahl "X +1".

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Nun erfolgt der Obergang des Signals WEA vom Zustand 1L zum Zustand 0L und der hieraus folgende übergang von WEA von 0L nach 1L. Dies erfordert sowohl eine Änderung der Funktion für die Speicher (die in den Schreibzustand übergehen), als auch die Einspeicherung der Zahl "X + 1" von dem durch WEA gesteuerten Register 28. Da die Ausgänge IN00 -r IN15 des Registers 28 mit den entsprechenden Eingängen des Speichers 39 verbunden ist, wird die Zahl "X + 1" in die adressierte Zelle des Speichers eingeschrieben.

Am Ende der Abtastperiode Tc wird der Inhalt der Speicherzelle, die durch den numerischen Helligkeitswert AfH adressiert worden ist, nur dann um eine Einheit inkrementiert, wenn die Helligkeit die Bedingungen der Schwellwertschaltungen des Blocks 40 erfüllt. Bei Beendigung der Abtastung des Bildes 3 steht in jeder Speicherzelle diejenige Zahl, die der Anzahl entspricht, mit der die betreffende Leuchtstärke sich wiederholt hat. Es wird daher im wesentlichen die Funktion g(li) der Häufigkeits-Verteilung für die Lichtstärken nach Fig. 2 erzeugt.

Die Anzahl N aller jener Punkte, deren Lichtstärken die Bedingungen der Schwellwertschaltungen erfüllen, ist von dem Zähler 38 gezählt worden, der immer dann die Steueroder Treiberimpulse CKN von den "Torschaltungen" 37 erhalten hat, wenn der Speicher für den Betrieb vorbereitet worden ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Zellenzahl im Speicher 39 mindestens gleich der Anzahl der Intervalle sein soll, in die die Leuchtskala unterteilt ist, im Falle der Fig. 2 beispielsweise gleich 256. Ferner muß ein Speicher vorgesehen sein, der für jeden HeI-

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ligkeitswert eine relativ hohe große Zahl speichern kann, beispielsweise einen 16-Bit-Speicher.

Das Einspeichern der Zahl N und der Funktion g(li) der Fig. 2 in den Rechnerspeicher wird von dem Signal CONT (Fig. 6) gespeichert, das den Wert 0h eingenommen hat und die verschiedenen Schaltungsblocks für die folgenden Vorgänge gesetzt hat:

a) Der Adressenselektor 34: an seinen Ausgängen AB τ HB überträgt dieser Block Signale A¹ f H' von dem Steuerblock 14;

b) der Funktionsselektor 35: an seinem Ausgang WEL überträgt er das Signal WEB des Steuerblocks 14;

c) der Addierer 36: er ist blockiert mit den Ausgangssignalen OUT(Jj? τ OUT15, die auf (?L stehen;

d) die Vorbereitungsschaltung 37: sie hält das Ausgangssignal CEL stets auf 0L-Stellung, um den Speicher 39 kontinuierlich vorbereitet zu halten; und

e) das Register 28 wird rückgesetzt, so daß an den Ausgangsleitungen ΙΝ00 τ ΙΝ15 permanent logische O-Signale (0L) anstehen.

Der Vorgang der Datenübertragung zu dem Rechnerspeicher erfolgt unter Steuerung durch den Rechner, der die Drei-Zustandspuffer ("Tristate Buffers") 41 und 42 der Lei-

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tungen TOUT00 τ TOUT15 in der folgenden Reihenfolge vorbereitet: Drei-Zustandspuffer 41 entsprechend der Zahl N; Drei-Zustandspuffer 42 entsprechend der Funktion g(li) der Fig. 2. Die Ausgangssignale TOUT00 τ TOUT 15 der Blocks 11, 12 und 13 werden nacheinander an den Rechner übertragen.

Durch das Signal EC1, das sich im Zustand 0L befindet, wird der Drei-Zustandspuffer 41, der der Zahl N zugeordnet ist, aktiviert und überträgt den Wert N auf die Leitungen TOUT00 τ TOUT15 (und dementsprechend in den Rechnerspeicher) .

Dann veranlaßt das Signal ME1, das sich im Zustand 0L befindet, daß der Drei-Zustandspuffer 42 die am Eingang anstehenden Daten ausgibt und an den Rechner 15 weiterleitet.

In diesem Zustand werden die Zellen des Speichers 39 von den Signalen A' τ H¹ an den Leitungen AB τ HB adressiert, wobei zuerst die Zelle "Ci" entsprechend der ersten Lichtstärke oberhalb der Schwelle der Funktion g(li) angegeben wird.

Der Inhalt dieser Zelle wird daher an den Speicher übertragen und nach Beendigung dieses Vorganges führt das Signal WEB des Inverters E3 (Fig. 5) eine Dual-Funktion durch, die zunächst bewirkt, daß der Speicher 39 die an den Eingangsleitungen (ΙΝ00 τ ΙΝ15) anstehenden Signale ausliest. Diese sind 0 für die erste Zelle. Als zweites wird der Adressengenerator (A¹ 4· H¹) 32 des Steuerblocks 14 weitergeschaltet. Als Folge davon erscheint

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der Inhalt der Zelle "Ci + 1" nun an den Ausgängen TOUT00 f TOÜT15.

Wie in dem vorherigen Fall folgt auf die übertragung zur Speicherung dieser zweiten Daten die Zuführung eines Signals WEB, das bewirkt, daß eine 0 in die Zelle "Ci +1" eingeschrieben und der Adressengenerator 32 um eine Einheit weitergeschaltet wird.

Nach Beendigung der übertragung wird der Speicher 39, der die Funktion g(li) der Lichtstärke-Häufigkeitsverteilung enthält, rückgesetzt und kann nun von neuem mit dem Start eines Erkennungszyklus beginnen. Der Rechner überträgt nun sequentiell die anderen Daten, die sich auf die Blocks 12 und 13 beziehen entsprechend dem obigen Vorgang.

Nun sind alle Funktionen g(Ii) für die Farbanteile, in die das Bild von der Fernsehkamera 2 zerlegt worden ist, an den Rechner 15 übertragen und auch die entsprechenden Punktzahlen N, die für jede Funktion benutzt werden, sind im Rechner enthalten.Durch geeignete Programmierung rechnet der Rechner 15 die typischen Parameter für jede der Funktionen g(li) aus. Diese Parameter sind die Identifizierungselemente für das zu erkennende Bild»

Als Beispiel wird auf die Berechnung der typischen Parameter nach Fig. 3 Bezug genommen. In diesem Diagramm ist die Funktion G(Ii) der akkumulierten Häufigkeiten entsprechend der Integration f einer Funktion g(li) dargestellt.

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In diesem Falle ist das Intervall zwischen O und der Zahl N der verwendeten Punkte in gleiche Intervalle, z.B. 8 Intervalle, aufgeteilt. Die typischen Parameter der Funktion g(li) werden für die Berechnung der Lichtwerte S1, S2, S3, S4, S5, S6 und S7, die den entsprechenden Werten der die berechneten Intervalle trennenden Zahl N1, N2, N3, N4, N5, N6 und N7 in der Funktion G(Ii) entsprechen, errechnet. In dem vorliegenden Falle sind diese typischen Parameter als "Achtel" bezeichnet.

Im folgenden wird die Funktion der Blocks 16 und 17 erläutert, wobei eine Anzahl typischer Parameter, die entsprechend dem Beispiel der Fig. 3 errechnet worden sind, zugrundegelegt wird, so daß pro Farbanteil 7 Parameter vorhanden sind, zuzüglich nur einer Zahl N der verwendeten Punkte für einen voreingestellten Farbanteil. Dies ergibt insgesamt 22 Parameter.

Nachfolgend werden die Blockschaltbilder der Fig. 7, 8 und 9 erläutert.

Der Rechner 15 liefert durch die Anschlußeinheit 43 an einen Eingang des Steuerblocks 17 (Fig. 7), dessen Schaltung detaillierter in Fig. 8 dargestellt ist, zunächst einen Impuls CSR1, der die Zähler 45, 46 und 47 (Fig. 8) rücksetzt, nachdem er die nicht-invertierende Pilotstufe E10 durchlaufen hat. Die Zähler 45 und 47 sollten eine feste Zählkapazität haben, die mindestens gleich der Anzahl der Parameter oder Parameterpaare in dem dargestellten Beispiel ist, und der Zähler 46 sollte eine Zählkapazität haben, die mindestens gleich der Anzahl der Bildvorlagen ist, mit denen der Vergleich durchgeführt wird.

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Der Rechner 15 liefert an Leitung CSR0 ein Signal 1L, das nach Passieren der nicht-invertierenden Pilotstufe E11 zum Selektor 48, zur Torschaltung 49 und zur invertierenden Pilotschaltung E12 verzeigt wird, und erzeugt die folgenden Zuständen:

- der Selektor 48 erzeugt an seinem Ausgang ein "Carry"-

Signal,

- die Torschaltung 49 läßt die ihren Eingängen AB00 τ AB11 zugeführten Signale durch, - die invertierende Pilotschaltung E12 führt ein Signal R/W mit dem Wert 0L, das jedem Speicher 50 (Fig. 9) der Speicher- und Vergleichseinheiten U1 bis U22 (Fig. 7) den Befehl "Lesen" mitteilt. Eine der Speichereinheiten ist detaillierter in Fig. 9 abgebildet.

Als Ergebnis dieser Anfangszustände erzeugt der binärnumerische Dekodierer 51 ein Ausgangssignal mit dem Wert 0L nur an der Signalleitung AB(30, weil die Binärzahl 0 an seinen Eingängen CfJ f C3 ansteht. Daher erscheint ein Signal CE(30 am Ausgang der Torschaltung 49. Hierdurch werden die ersten beiden Einheiten von Block 16, die von den Ausgängen A00 ▼ A09 des Zählers 46 auf die Zelle 0 adressiert sind, freigegeben.

Nach diesen vorbereitenden Operationen folgt die Eingabe der Parameter p1 τ p22 der Bildvorlage. Diese Parameter entsprechen den Achteln S1 f S7, die sequentiell für die drei Farbanteile des Bildes aufgenommen sind, zuzüglich der Zahl N. Da diese Parameter mit 8 Bits kodiert sind und das Rechnerausgangsregister 16 Bits hat, kann die Speicherung der beiden Parameter in einem einzigen

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Arbeitsvorgang erfolgen. Die 8 Stellen des ersten Parameters bilden den unteren Teil und die 8 Stellen des zweiten Parameters bilden den oberen Teil des eingespeicherten Wortes.

Der Rechner 15 führt die Parameter p1 und p2 der ersten Bildvorlage dem Speicher 50 (Fig. 9) der ersten bzw. zweiten Speichereinheit U1 bzw. U2 zu.

Das Signal DTR wird vom Rechner dem Inkrementzähler 45 für Signaloperationsausführung durch eine Stufe zugeführt, wobei der Dekodierer 51 ein Signal mit dem Wert 0L nur am Ausgang AB(?1 erzeugt. Dieses Signal wird zum Ausgang CE01 der Schaltung 49 übertragen. Die adressierte Zelle wird im stationären Zustand gehalten. Da die Adressen A00 -r A09 somit unverändert sind, sind die betroffenen Speichereinheiten nun die dritte und die vierte Einheit U3 und U4, denen der Rechner Parameter p3 und p4 in einem gleichen Funktionsablauf wie oben beschrieben zuführt. Nach Beendigung der Operation liefert der Rechner einen Impuls DTR an den Inkrementzähler 45 und bringt diesen auf den Wert 2. Am Ausgang AB02 steht nun das Signal (JL und als Ergebnis auch das Signal CE02 usw. für die anderen Parameter. Die Einspeichervorgänge für die Daten der Bildvorlage erfolgen hintereinander in dem oben erläuterten Sinne bis zum elften Signal DTR.

Der Parameter p22 (entsprechend N) ist in den Speicher 50 der zweiundzwanzigsten Speichereinheit U22 eingespeichert worden. Auf diese Weise ist die erste Speicherzelle der 22 Einheiten U1 τ U22 geladen worden.

Zur Einspeicherung der Parameter für eine zweite Bildvor-

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lage sollte der Zähler 45 nun zurückgesetzt und die Zellenadressen um eine Einheit weitergeschaltet werden. Dies geschieht,indem weitere fünf Impulse DTR vom Rechner geliefert werden, die bewirken, daß der 16 Bit-Zähler 45 den Endstand erreicht, so daß seine Ausgänge zurückgesetzt werden und über den Selektor 48 "Carry"-Impulse dem Zähler 46 zugeführt werden, der um eine Einheit weitergeschaltet wird.

Nun haben sich wieder die oben erläuterten Startbedingungen eingestellt, mit der einzigen Variante, daß nun die von A00 τ AjJ9 adressierte Zelle für alle Einheiten ü1 τ U22 die zweite Zelle ist und die Operationen werden in der vorbeschriebenen Folge identisch wiederholt.

Auf diese Weise können sämtliche Parameter aller Bildvorlagen in die Speicherheiten U1 τ U22 des Speicher- und Vergleichsblocks 16 (Fig. 1) eingespeichert werden. Dieser Ladevorgang für die Parameter der Bildvorlagen wird nur einmal zu Beginn des Betriebes durchgeführt.

Nun kann der Vergleich zwischen den Parameters des zu erkennenden Bildes und den Parametern der Bildvorlagen erfolgen. Der Vergleich wird in zwei Schritten durchgeführt: dem Aufnehmen der Parameter für das zu erkennende Bild in die Speichereinheiten UI τ U22 und dem Vergleich zwischen den entsprechenden Parametern der BiIdvorlagen.

Bezüglich des ersten Schrittes stellt der Rechner 15, während das Signal CSR0 den Wert JJL einnimmt, die f-1-genden Bedingungen her:

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a) Der Selektor 48 empfängt das Signal DRT und leitet es mit seinem Ausgang an den Zähler 46 weiter;

b) die Torschaltung 49, deren sämtliche Ausgänge auf den Wert 0L eingestellt sind, empfängt das Signal CSR0 vom Rechner, was bedeutet, daß die

erste Zelle sämtlicher Speichereinheiten U1 f U22 gleichzeitig vorbereitet wird.

Dann liefert der Rechner 15 die Parameter p1 τ p22 des zu erkennenden Bildes jeweils zu zweit, wie im vorherigen Falle, jedoch gefolgt von einem Impuls NDR (Fig. 8), der die Inverterschaltung E13 passiert und sich auf den Anschluß 53 verzweigt, zum Dekodierer 52 und an Anschluß 54 zum Zähler 47. Der Ausgang UC00 τ UC03 des Zählers 4 7 wird um eine Einheit inkrementiert und das entsprechende Signal dem Dekodierer 52 zugeführt, der es nach Eintreffen des Signals NDR dekodiert und an einem seiner Ausgänge CK00 f CK11 einen Impuls CKi (wobei i von 00 bis 11 variiert) erzeugt. Das Signal dient als Ladesteuerung des Registers 56 (Fig. 9) für das entsprechende Paar Speichereinheiten U1 f U22.

Nach Beendigung des Ladens liefert der Rechner wieder einen Impuls CSR1, der über E10 sämtliche Zähler 45, 46 und 47 rücksetzt. Auf diese Weise werden sämtliche Parameter des zu erkennenden Bildes gleichzeitig mit allen Parametern der ersten Bildvorlage verglichen.

Im folgenden wird der Vergleich unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert, die das Blockschaltbild nur einer Speichereinheit, beispielsweise von U1, zeigt. Die ande-

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ren Speichereinheiten sind identisch aufgebaut, mit dem einzigen Unterschied, daß für die erste Einheit eines jeden Paares zusammengehöriger Einheiten der Kontakt 54 geschlossen und der Kontakt 55 offen ist, während für die zweite Einheit der umgekehrte Zustand gilt, weil die Leitungen IN00 f IN07 zu Einheiten mit ungeradem Index, und die Leitungen IN08 f IN15 zu Einheiten mit geradzahligem Index führen.

Das detaillierte Blockschaltbild der Anschlüsse zwischen den Speichereinheiten U1 τ U22, dem Steuerblock 17 und dem Computer 15 ist in Fig. 7 dargestellt.

Die Speicherung der Parameter der Bildvorlage und des zu erkennenden Bildes wurde oben bereits erörtert. Im folgenden wird nun nur noch derjenige Teil beschrieben, der sich auf den Vergleich bezieht, welcher in diesem speziellen Falle durchgeführt wird, indem das Quadrat der Differenz zwischen den entsprechenden Parametern und die Summe aller berechneter Quadrate gebildet wird.

Zum Zwecke des Vergleichs werden die Ausgangssignale M00 τ Mff7 des Speicher 50,der einen Parameter der Bildvorlage enthält und die invertierten Ausgangssignale Q00 ▼ Q07 des Registers 56, das den entsprechenden Parameter des zu erkennenden Bildes enthält, im Zweierkomplement im Addierer 57 voneinander subtrahiert. Ist das Ergebnis negativ, liefert der Addierer 57 das Signal COUTP mit einem Wert 0L, wodurch bewirkt wird, daß über die invertierende Pilotschaltung E14 sowohl der Inverter 58 die an seinen Eingängen anstehenden Signale s00 τ S07 in invertierter Form an seine Ausgänge U00 τ U07 über-

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trägt, als auch der Addierer 59 die Einheit zu der Zahl U00 f U07, die an seinen Eingängen ansteht, summiert. Wenn andererseits die Differenz positiv ist, nimmt das Signal COUTP den Wert 1L an, so daß die Ausgangssignale S00 τ S07 von Block 57 den Block 58 und den Block 59 ohne Inversion durchlaufen, und nicht zu der Einheit hinzuaddiert werden. Am Ausgang von Block 59 wird daher der Differenzmodul an den Ausgängen MOD00 f MOD07 erzeugt.

Der Modul MOD00 τ MOD07 wird zum Vergleich mit einer bestimmten Schwelle dem Schwellwertkomparator 60 zugeführt. Das Ausgangssignal OUTA dieses Komparators steuert eine invertierende Pilotschaltung E15 mit offenem Kollektor, deren Ausgangssignal OKOUT einerseits mit sämtlichen anderen gleichen Ausgängen der übrigen Speichereinheiten U2 f U22 und andererseits mit dem Rechner 15 verbunden ist.

Wenn auf diese Weise sämtliche Komporatoren 60 der Einheiten U1 τ U22 ein Ausgangssignal mit dem Wert 0L geliefert haben, was bedeutet, daß die Module MOD00 τ MOD07 sämtlicher Einheiten niedriger sind als die jeweiligen Schwellen, dann behält das Signal OKOUT den Wert 1L hinter dem Inverter E15 bei und zeigt dem Rechner 15 an, daß die gesamte Operation normal verläuft und der Vergleichsvorgang fortgesetzt werden kann. Wenn andererseits einer oder mehrere Komparatoren ein Ausgangssignal mit dem Wert 1L liefern, was bedeutet, daß der Modul MOD00 τ MOD07 die Schwelle überschreitet, dann nimmt das Signal OKOUT den Wert 0L an, wodurch dem Rechner 15 angezeigt wird, daß das Ergebnis nicht akzeptabel ist.

Gleichzeitig mit dem oben erläuterten Vergleichsvorgang

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werden die einzigen Ausgangssignale MOD00 4· +MOD03 einer Schaltung 61 zugeführt, die das entsprechende Quadrat bildet: QUAD00 τ QÜAD07 = (MOD00 τ MOD03)².

Es sei darauf hingewiesen, daß in diesem speziellen Fall nur die Ausgangssignale MOD00 f MOD03 von dem Addierer 59 abgenommen werden, weil diese Ausgangssignale zur Berechnung ihres Quadrates einer maximalen Dezimalzahl 16 entsprechen. Die Auswahl ist so vorgenommen, daß die Differenzen für Parameter, deren Wert höher ist als 16, so betrachtet werden, als wären sie von Parametern erzeugt worden, die nicht demselben Bilderaggregat angehören. In dem Schwellwertkomparator 60 können die Schwellen von einem minimalen Dezimalwert 1 bis zu einem maximalen Dezimalwert 16 variieren. Die verschiedenen Schwellwerte können selbstverständlich in Abhängigkeit von der Art der Parameter und den Vergleichsmodalitäten unterschiedlich gewählt werden.

Anstelle der Berechnung des Quadrats der Differenz kann auch eine Wichtung durchgeführt werden, indem die Differenzen zwischen den entsprechenden Parametern mit einer Konstanten multipliziert werden.

Die Ausgangssignale QUAD00 τ QUAD07 werden anschließend dem Addierer 62 zugeführt. Die Addierer 62 für die verschiedenen Speichereinheiten U1 -f U22 sind in folgender Weise verbunden: der Addierer, der der ersten dem ersten Parameter p1 zugehörigen Einheit ü1 angehört, hat zusätzlich zu dem oben erwähnten quadratischen Streuwert die Zahl 0 als zweiten Eingang (ISUM00 f ISUM15) während seine Ausgänge OSUM00 τ OSUM15 mit den Eingängen

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ISUM00 τ ISUM15 des Addierers 62 der nächsten Speichereinheit U2 verbunden sind. Die Ausgänge OSUM00 τ OSÜM15 dieser zweiten Einheit U2 sind mit den Eingängen ISUM00 4-ISUM15 des Addierers 62 der dritten Einheit U3 verbunden usw. bis zur zweiundzwanzigsten Einheit. Der Addierer dieser zweiundzwanzigsten Einheit ist mit seinen Ausgängen an den Rechner 15 angeschlossen.

Diese Verbindungsart bewirkt, daß am Ausgang OSUM00 f OSUM15 der zweiundzwanzigsten Einheit U22 die Summe der Quadrate der Differenzen zwischen den Parametern des zu erkennenden Bildes und den entsprechenden Parametern der ersten Bildvorlage erscheint, d.h. die Summe der. gewichteten Differenzen, wobei eine Wichtung der Differenzen durchgeführt wird. Sollte, wie oben schon erwähnt, das dem Rechner 15 zugeführte Signal OKOUT den Wert 1L haben, dann nimmt der Rechner 15 diese Daten auf (im anderen Falle gingen sie verloren) und fährt fort mit dem Vergleich der Parameter des zu erkennenden Bildes mit den entsprechenden Parametern der nächsten Bildvorlage. Anders ausgedrückt: der Rechner liefert einen Impuls DTR, der den Adressenzähler 46 um eine Einheit weiterschaltet, wodurch die Parameter der nächsten Bildvorlage, die in der nächsten Zelle einer jeden Einheit U1 τ U22 enthalten ist, dem Vergleich unterworfen werden.

Die oben beschriebene Rechnung wird daher wiederholt, wobei der Rechner das jeweilige Ergebnis ermittelt und ein Signal DRT liefert, usw. bis der Vergleich mit den Parametern sämtlicher Bildvorlagen, die in den Speichern 50 der verschiedenen Speichereinheiten U1 f U22 enthalten sind, durchgeführt ist.

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Es wurde schon erwähnt, daß immer dann, wenn ein Vergleich zwischen den Parametern des zu erkennenden Bildes und denen der Bildvorlage durchgeführt wird, der Rechner 15 in seinem Speicherregister die Summe der Quadrate der Differenzen zwischen den Parametern des zu erkennenden Bildes und der Bildvorlage empfängt.

Immer dann, wenn eine Quadratsumme den Rechner erreicht, wird der Vergleich mit der zuvor gespeicherten Quadratsunune durchgeführt, wobei der höhere Wert zurückgewiesen und der niedrigere Wert festgehalten wird. Am Ende des Vergleichs des zu erkennenden Bildes mit sämtlichen Bildvorlagen bleibt im Rechner die Quadratsumme mit dem geringsten Wert enthalten, die wiederum im Rechner selbst mit einem bestimmten Schwellwert verglichen wird. Wenn die geringste Quadratsumme kleiner ist als dieser Schwellwert zeigt der Rechner 15 durch ein Signal am Ausgang 18 die geglückte Erkennung an und gibt gleichzeitig die Adresse aller Speicher 50 an,die der Bildvorlage entsprechen, der das nun erkannte reale Bild entspricht.

Wenn dieser Wert andererseits oberhalb des in dem Rechner 15 enthaltenen Schwellwertes liegt, erzeugt der Rechner ein Nicht-Erkennungssignal an seinem Ausgang 18. Nach Beendigung des Erkennungsvorganges erzeugt der Rechner ein Signal CSR1 (Fig. 7 und 8), durch das die Zähler 45, 46 und 47 des Steuerblocks 17 rückgesetzt werden, so daß die Vorrichtung nun zur Durchführung der Erkennung eines neuen Bildes nach den oben beschriebenen Modalitäten voreingestellt ist.

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3}

Le e rs e i t e

Claims

VON KREISLER SCHONWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING

PATENTANWÄLTE Anmelder in Dr.-Ing. von Kreisler f 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln

TASCO S. p.A. Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln

Via Paleocapa, 1 Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

1-20121 Mailand (Italien) Dr j. F Fu«. Köln

Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selling, Köln

Sg-Is 5 KÖLN 1 14. Feb. 1977

DEICHMANNHAUS AM HAUPIBAHNHOF

Ansprüche

Γ\ w Verfahren zur Realzeiterkennung von Bildern durch Vergleich mit gespeicherten Bildvorlagen, bei welchem das Bild gelesen und in Analogsignale, die der Helligkeit entsprechen, umgesetzt und die Amplituden dieser Signale zerlegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zerlegten Signale entsprechend einer Helligkeitsskala in Digitalwerte umgewandelt werden, daß eine Verteilungsfunktion der Lichtwert-Häufigkeiten durch Akkumulierung und Speicherung von Werten derselben Helligkeit ermittelt wird, daß charakteristische Parameter der Verteilungsfunktion ermittelt werden, daß die Gruppe typischer Parameter des zu erkennenden Bildes mit den Gruppen der gespeicherten Parameter mehrerer Bildvorlagen nacheinander verglichen wird, daß der geringste Vergleichswert zwischen den Parametergruppen ermittelt und ein Signal zur Identifizierung des zu erkennenden Bildes mit der Bildvorlage entsprechend dem ermittelten geringsten Vergleichswert gebildet wird, wenn dieser kleiner ist als ein voreingestellter Schwellwert.

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Telefon: (0221| 23 45 41-4 · Tele«: 838 2307 dopa d Telegramm: Dompolenl Kein

ORIGINAL INSPECTED
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der charakteristischen Parameter dadurch erfolgt, daß die Verteilungsfunktion der Lichtstärke-Häufigkeit gebildet und entlang der Häufigkeitsachse zwischen dem Nullpunkt und der Gesamtzahl (N) der Leuchtwerte in gleiche Intervalle unterteilt wird, und daß als charakteristische Parameter die Funktion der Lichtstärke-Werte an den Grenzstellen zwischen den Intervallen genommen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich der Gruppe charakteristischer Parameter des zu erkennenden Bildes mit der Gruppe charakteristischer Parameter des Vorlagenbildes durch Berechnung der Differenz zwischen den betreffenden Parametern des zu erkennenden Bildes und der Bildvorlage ermittelt und anschließend die Summe der erhaltenen Differenzmodule berechnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wichtung der Differenzmodule erfolgt, indem die Differenzen zwischen den entsprechenden Parametern mit einer Konstanten multipliziert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Potenzierung der Differenzen zwischen den Parametern erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder in Farbgrundkomponenten zerlegt werden, daß jedes Farbkomponenten-Bild in Bildpunkte zerlegt wird, daß die Signale der BiId-

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punkte in digitale Helligkeitssignale umgewandelt werden, daß die Häufigkeit desselben Lichtstärkewertes akkumuliert und gespeichert wird, um hieraus die charakteristischen Parameter für jede Farbkomponente separat zu ermitteln, und daß der Vergleich zwischen den Gruppen der typischen Parameter sämtlicher Farbanteile des zu erkennenden Bildes und den Gruppen der entsprechenden typischen Parameter der sequentiell aufgenommenen Bildvorlagen erfolgt.
7. Vorrichtung zur Realzeiterkennung von Bildern durch Vergleich mit gespeicherten Bildvorlagen, dadurch gekennzeichnet , daß eine Bildaufnahmeeinrichtung (2) über eine Abtastschaltung (5) mit einem Analog/Digital-Umsetzer (8) verbunden ist, der an eine Einrichtung (11) zur Bestimmung der Verteilungsfunktion der Lichtstärke-Häufigkeiten durch Akkumulierung und Speicherung der Lichtstärke-Werte verbunden ist, daß ein Rechner (15) zur Berechnung der charakteristischen Parameter der Funktion mit einer Speicher- und Vergleichsschaltung (16) verbunden ist, die die Gruppen der charakteristischen Parameter des zu erkennenden Bildes mit den Gruppen der Parameter mehrerer gespeicherter Bildvorlagen vergleicht, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die den kleinsten Vergleichswert zwischen den Parametergruppen ermitteln und an einen Schwellwert-Komparator (60) angeschlossen ist, der ein Signal zur Identifizierung des zu erkennenden Bildes anhand desjenigen Vorlagenbildes, dem der ermittelte kleinste Vergleichswert zugehört, erzeugt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher- und Vergleichseinheit (16) einen Adressen-

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selektor (34) für einen Speicher (39), dessen Kapazität gleich der Anzahl der vorausgezahlten Lichtstärkewerte ist enthält, daß jeder an dem Adressenselektor (34) eintreffende Lichtstärkewert die entsprechende Speicherzelle veranlaßt, ihren Inhalt an einen Addierer (36) auszugeben, wo er um eine Einheit inkrementiert wird, und daß das inkrementierte Signal über ein Register (28) in die Spe cherzelle des Speichers (39) zurückgegeben wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zähler (38) für die Anzahl der Leuchtstärke-Signale zwischen zwei voreingestellten Schwellwerten vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher- und Vergleichseinheit (16) einen Speicher (50) für die charakteristischen Parameter der Bildvorlagen und ein Register (56) zur Speicherung der entsprechenden Parameter des zu erkennenden Bildes enthält, und daß der Speicher (50) und das Register (56) mit einer Schaltung (57) verbunden sind, die die Differenz zwischen den einzelnen Parametern bildet und die Absolutwerte der so erhaltenen Differenzen bildet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß eine Schaltung zur Wichtung der Absolutwerte der Parameterdifferenzen vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß eine Schaltung zur Potenzierung der Absolutwerte der Parameterdifferenzen vorgesehen ist.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher- und Vergleichseinheit (16) einen Schwellwertkomparator (60) enthält, der an den Ausgang der Schaltung (57, 58, 59) zur Lieferung des Absolutwertes der Parameterdifferenzen angeschlossen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufnahmeeinrichtung vorgesehen ist, die die Bildvorlage in ihre Grund-Farbanteile zerlegt, daß die Speicher- und Vergleichseinrichtung (16) für jeden Farbanteil des Bildes einen unabhängigen Speicher- und Vergleichsblock enthält, und daß die verschiedenen Speicher- und Vergleichsblocks gleichzeitig arbeiten.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher- und Vergleichseinrichtung (16) für die charakteristischen Parameter eines jeden Grund-Farbanteils des Bildes eine Speicher- und Vergleichseinheit aufweist, und daß die Addierschaltungen (59) für die Absolutwerte der gewichteten oder potenzierten Parameterdifferenzen in Serie geschaltet sind, so daß der Inhalt eines jeden Addierers zum Inhalt des vorhergehenden Addierers hinzuaddiert wird.

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