DE2706655B2 - Verfahren zum Klassifizieren von Gegenstanden entsprechend ihrer Oberflächenleuchtstärke - Google Patents
Verfahren zum Klassifizieren von Gegenstanden entsprechend ihrer OberflächenleuchtstärkeInfo
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Description
gekennzeichnetdurch folgende Merkmale:
a) es wird das Integral über die Häufigkeits-Verteilungsfunktion
g(li) (F i g. 2) gebildet und die integrierte Häufigkeitsfunktion G(Ii) in eine
Anzahl N gleicher Häufigkeits-Intervalle (Ni... N7) unterteilt,
b) die den Intervallgrenzen entsprechenden Leuchtstärkeparameter (Si...Sk) werden ermittelt,
gespeichert und von bereits abgespeicherten charakteristischen Parametern einer Reihe von Bildvorlagen subtrahiert,
c) das zu erkennende Bild wird zu derjenigen Vorlage klassifiziert, die bei der Differenzbildung
den kleinsten und unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegenden Wert liefert
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstärkeparameter des Bildes
einzeln mit den entsprechenden Parametern der Bildvorlagen verglichen werden, wobei jeweils die
Differenz ermittelt wird, und daß die Summe der Absolutwerte der Differenzen berechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wichtung der Absolutwerte der
Differenzen erfolgt, indem die Differenzen zwischen den entsprechenden Parametern mit einer Konstanten
multipliziert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Potenzierung der Differenzen
zwischen den Kennwerten erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildstreifen
in ihre Farbkomponenten zerlegt werden, daß die Leuchtstärkeparameter für jede Farbkomponente
separat ermittelt werden und daß die Differenzbildung zwischen den Leuchtstärkeparametern
der Farbanteile des Bildes und den Parametern der entsprechenden Farbanteile der
Bildvorlagen erfolgt.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer
Bildaufnahmeeinrichtuiig, einem Analog-Digitalumsetzer
und einer Einrichtung zur Bestimmung der Verteilungsfunktion der Leuchtdichte-Häufigkeiten
durch Akkumulierung und Speicherung der Leuchtdichtewerte, dadurch gekennzeichnet, daß eine
arithmetische Einheit (15) die Gesamtzahl der Bildpunkte in gleiche Teile teilt, die nach verschiedenen
Leuchtdichteniveaus geordneten Bildpunkte zählt und die Leuchtstärkeparameter bestimmt, die
den Punkten entsprechen, die dieselbe Ordnungszahl der Intervallgrenzen haben.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Speicher- und Vergleichseinheit (16) einen Adressenselektor (34) für einen Speicher
s (39), dessen Kapazität gleich der Anzahl der abgespeicherten charakteristischen Parameter ist,
enthält, daß bei Eintreffen eines Leuchtstärkewertes an dem Adressenselektor (34) die entsprechende
Speicherzelle ihren Inhalt an einen Addierer (36) ίο ausgibt, wo er um eine Einheit inkrementiert wird,
und daß das inkremente Signal über ein Register (28) in die Speicherzelle des Speichers (39) zurückgegeben
wird.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, is dadurch gekennzeichnet, daß ein Zähler (38) für die
Anzahl der zwischen zwei voreingestellten Schwellwerten liegenden Leuchtstärkesignale vorgesehen
ist
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Speicher- und Vergleichseinheit
(16) einen Speicher (50) für die Parameter der Bildvorlagen und ein Register (56) zur Speicherung
der entsprechenden Leuchtstärkeparameter des Bildes enthält und daß der Speicher (50) und das
Register (56) mit einer Schaltung (57, 58, 59) verbunden sind, die die Differenzwerte zwischen den
einzelnen Parametern und anschließend die Absolutwerte der so erhaltenen Differenzen bildet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß eine Schaltung zur Wichtung
der Absolutwerte der Differenzwerte vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Schaltung zur Potenzierung der Absolutwerte der Differenzwerte vorgesehen
ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher- und Vergleichseinheit (16) einen Schwellenwertkomparator (60)
enthält, der an den Ausgang der Schaltung (57, 58, 59) zur Lieferung des Absolutwertes der Differenzwerte
zwischen den Kennwerten angeschlossen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß eine Aufnahmevorrichtung
vorgesehen ist, die die Bildvorlagen in ihre Farbanteile zerlegt, daß die Speicher- und Vergleichseinrichtung
(16) für jeden Farbanteil des Bildes einen unabhängigen Speicher- und Vergleichsblock
enthält, und daß die verschiedenen
so Speicher- und Vergleichsblocks gleichzeitig arbeiten.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher- und Vergleichseinheit (16) für die Parameter eines jeden
V' Farbanteils des Bildes eine eigene Speicher- und
Vergleichseinrichtung aufweist, und daß Addierer (59) für die Absolutwerte der gewichteten oder
potenzierten Differenzwerte in Serie geschaltet sind, so daß der Inhalt eines jeden Addierers zum Inhalt
des vorhergehenden Addierers hinzuaddiert wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klassifizieren
von Gegenständen entsprechend ihrer Oberflächenleuchtstärke, wobei ein abgetasteter Bildstreifen in
Bildpunkte zerlegt und jedem abgetasteten Bildpunkt ein analoger Leuchtstärkewert zugeordnet wird, jeder
analoge Leuchtstärkewert in einen digitalen Wert umgewandelt wird, der einem bestimmten Leuchtstärkeniveau
einer Leuchtstärkeskala entspricht und durch Akkumulieren der Werte gleichen Leucht-.;tärkeniveaus
eine Häufigkeits-Verteilungsfunktion ermittelt wird.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-PS 39 22 090) werden die farbigen Fasern eines Geldscheines
nach Farben klassifiziert, wobei nur solche Fasern ausgewertet werden, deren Breite ein bestimmtes Maß
übersteigt Die Fasern der einzelnen Farben werden gezählt, um für jede Farbe die Gesamtzahl der
betreffenden Bildpunkte festzulegen. Bei Erreichen einer voreingestellten Minimalzahl von Bildpunkten
einer Farbe wird ein Signal an eine UND-Schaltung abgegeben. Wenn die voreingestellten Minimalzahlen
für alle Farben erreicht sind, schaltet die UND-Schaltung durch, wodurch angenommen wird, daß der
Geldschein echt ist. Dieses bekannte System ist aufgrund der Zählkapazitäten der die Bi.'Jpunkte der
einzelnen Farben zählenden Zähler jeweils ausschließlich dazu geeignet, die Identität eines zu prüfenden
Bildes mit einer einzigen ganz bestimmten Vorlage zu prüfen. Die Klassifizierung von Bildern verschiedener
Kategorien ist auf diese Weise nicht möglich. Das System kann nur verwendet werden, wenn es sich um
lithographische Prüfbilder oder um solche Prüfbilder handelt, bei denen an jedem Punkt die Anwesenheit
oder Abwesenheit einer bestimmten Farbe mit einer vorbestimmten Schwelle festgestellt werden kann. Dies
ist aber häufig nicht der Fall, z. B. bei gebrauchten oder verblichenen Lithographien, sowie bei industriellen
Gegenständen, bei denen das Farbdichte-Niveau eines Punktes von Produkt zu Produkt unterschiedliche
Werte annehmen kann, wie z. B. bei Fliesen.
Ferner ist ein Instrument zur optischen Bilddatenerfassung
bekannt (»Mitteilungen für Wissenschaft und Technik«, Sonderdruck 1970, Herausgeber Ernst Leitz
GmbH, Wetzlai, Seiten 1 bis 24), bei dem eine lineare Unterteilung des Grauwertbereiches eines Bildes von
schwarz bis zum hellsten Bildpunkt in Teilintervalle erfolgt. Hier wird die Leuchtdichteskala in Intervalle
unterteilt, denen die Grautöne der einzelnen Punkte zugeordnet werden. Bei einem derartigen System muß
zunächst eine Grauwerteichung durch Justierung unter optischer Beobachtung durchgeführt werden, wobei
jeweils die schwärzesten bzw. hellsten Bildstellen ermittelt werden, um die Grauskala für das betreffende
individuelle Bild festzulegen. Da jede Bildanalyse verschiedene Justiervorgänge erfordert, ist das System
langsam. Es ermöglicht außerdem keine Gegenüberstellung mit Vorlagenbildern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu
verbessern, daß es möglich ist, eine große Anzahl von zu prüfenden Bildern in kurzer Zeit zu erkennen bzw. zu
klassifizieren und einer sehr großen Anzahl von Bildvorlagen im Realzeitbetrieb zuzuordnen. Die
Zuordnung soll einerseits möglichst exakt sein, andererseits aber mit solchen Toleranzen erfolgen, daß in
schneller Folge gearbeitet werden kann, so daß bereits geringfügige Abweichungen eines zu prüfenden Bildes
von einer Vorlage dazu führen, daß das Bild dieser Vorlage nicht zugeordnet wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die folgenden Merkmale vorgesehen:
a) es wird das Integral über die Häufigkeits-Verteilungsfunktion g(li) gebildet und die integrierte
Häufigkeitsfunktion GjV(J in eine Anzahl N gleicher
Häufigkeits-Intervalle unterteilt,
b) die den Intervallgrenzen entsprechenden Leuchtstärkeparameter werden ermittelt, gespeichert und
von bereits abgespeicherten charakteristischen Parametern einer Reihe von Bildvorlagen substrahiert,
c) das zu erkennende Bild wird zu derjenigen Vorlage klassifiziert, die bei der Differenzbildung den
i„ kleinsten und unterhalb eines vorgegebenen
Schwellwertes liegenden Wert liefert
Die für den Vergleich benutzten Parameter sind also nicht die einzelnen Werte der Häufigkeits-Verteilung,
sondern diejenigen Leuchtstärkewerte bzw. Leuchtdiciitewerte, die den Intervallgrenzen der integrierten
Häufigkeitskurve entsprechen. Würde man die Werte der Häufigkeitskurve als Kennwerte für den Vergleich
mit der Bildvorlage benutzen, so würde sich keine große Erkennungssicherbeit ergeben, weil diese rein statistische
Auswertung der Leuchtdichtewerte nicht genügend unterscheidungskräftige Ergebnisse liefert, wenn
nicht eine große Anzahl von Leuchtdichtewerten herangezogen wird. Bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren wird dagegen eine viel kleinere Anzahl gespeicherter Parameter benötigt, um eine geforderte
Erkennungsgenauigkeit zu erzielen. Daher kommt man mit kleineren Speichern aus und kann eine höhere
Arbeitsgeschwindigkeit erzielen.
Dadurch, daß die örtliche Verteilungsfunktion der Oberflächenleuchtdichte nicht unmittelbar ausgewertet
wird, gehen keine wesentlichen Informationen verloren, da die Häufigkeitskurve (integrierte Verteilungsfunktion)
ein hohes Aussonderungsvermögen hat. Ferner ist wegen der einfachen Ermittlung relativ aussagekräftiger
Parameter, deren Anzahl gering ist, ein Vergleich mit zahlreichen Bildvorlagen in kürzester Zeit möglich.
Der Verzicht auf die unmittelbare Auswertung der örtlichen Verteilungsfunktion bringt darüber hinaus
Vorteile, weil die Möglichkeit besteht, kleine Differenzen zwischen dem zu prüfenden Bild und der Vorlage zu
tolerieren. Im Falle der Klassifizierung von Fliesen können beispielsweise Striche von ihrer Normposition
abweichen, ohne daß dies zu einer Aussonderung führen
■»5 würde. Bei Gutscheinen können Druckfehler, Faltungslinien
o. dgl. toleriert werden, was bei einem exakten Formvergleich nicht möglich ist.
Ein weiteres bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Auswertung von Abrechnungscoupons,
die beispielsweise von Händlern an eine Herstellerfirma eingesandt werden und dort erkannt,
selektiert und gezählt werden müssen. 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
Hersteilem. 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 duich die herkömmlichen Schriftzeichenleser erlauben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt eine allge-
f>5 meine Bilderkennung, und insbesondere eine vollständige
automatische Erkennung, Selektion und Zählung von Abrechnungscoupons.
Weitere Auseestaltuneen und vorteilhafte Weiterbil-
düngen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im folgenden wird ein Ansführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher
erläutert.
F i g. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Gerätes,
F i g. 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 F i g. 2 benutzt wird, um den Vergleich zwischen dem zu erkennenden
Bild und der entsprechenden Bildvorlage durchzuführen,
F i g. 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,
F i g. 5 zeigt in detaillierterer Form den Steueranteil zur Steuerung der Speicherblocks und AkkumulatioiiS-blocks
nach F i g. 4,
Fig.6 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild eines
jedes Speicherblocks und Akkumulationsblocks für die Lichtstärken nach F i g. 4,
F i g. 7 zeigt den Anschluß der einzelnen Speicherund Vergleichsblocks der verschiedenen typischen
Parameter und der Einrichtung, die die Ergebnisse der durchgeführten Vergleiche selektiert und das zu
erkennende Bild identifiziert,
F i g. 8 s:eigt ein detailliertes Blockschaltbild desjenigen
Teiles der Vorrichtung der die Speicher- und Vergleichsblocks der F i g. 7 steuert, und
F i g. 9 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild eines der Speicher- und Vergleichsblocks.
In Fig. 1 ist das generelle Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Gerätes dargestellt, dessen Aufbau
nachfolgend zusammen mit seinem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Arbeitsprinzip
erläutert wird.
In Fig. 1 bezeichnet der gestrichelt eingezeichnete Block ein generelles Lesegerät 1, 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 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 Abtastschaltung
S, 6 und 7 können auch andere Lese- und Vereinzelungs- oder Aufteilungsgeräte verwendet werden,
wie beispielsweise eine Fotodiodenbatterie oder ein flying spot-Abtaster.
Das Ausgangssignal einer jeden Abtasteinrichtung 5, 6 und 7 wird einem Anatog/Digital-Umsetzer zugeführt,
die jeweils für die drei chromatischen Bildkomponenten
ίο mit 8, 9 und 10 bezeichnet sind. Die Abtast- und
Umsetzerschaltungen sind bekannt, 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, jedoch nun in digitaler und nicht in analoger Form.
Jeder der Umsetzer 8, 9 und 10 ist mit einem Speicher- und Akkumulationsblock für die einzelnen
Signale gleicher Lichtstärke versehen. Diese Blocks sind mit 1, 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 Frequenzverteilungsfunktion g(li) der Lichtstärke der betreffenden chromatischen BiIdkomponente,
wie sie beispielsweise in F i g. 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 Bildvorlagen ausgewählt
wird, durchführt. Die Bildvorlagen sind in einem Speicher- und Vergleichsblock 16 gespeichert, der
zusammen mit dem Computer 15 mit einem Steuerblock 17 (F i g. 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 gf//)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 15 wird eine Folge von
Operationen ausgeführt, in dem über die Funktionen gfli) der drei Farbanteile integriert wird Die entspre-
chende akkumulierte Häufigkeits-Funktion GQi) 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. ή
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 m bestimmten Farbanteil erkannten Punkte bezieht.
Nun muß unterschieden werden, ob die laufende Analyse sich auf die Ermittlung und Speicherung der
typischen Parameter für die Bildvorlagen oder auf die Enderkennung bezieht.
Im ersten Falle (Ermittlung und Speicherung) besteht die durchzuführende Operation darin, die typischen
Parameter sämtlicher Bildvorlagen (im vorliegende^ Falle 22 Parameter, zu denen 21/8 zuzüglich der Zahl N
der verwendeten Bildpunkte eines bestimmten Farbanteils gehören) 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. to
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 sind, näher erläutert.
F i g. 4 zeigt in detaillierter Form die Verbindungen zwischen 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 so
nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen Blocks stets dasselbe Bezugszeichen zur Kennzeichnung des
Signals und der jeweiligen Eingangs- oder Ausgangsleitung des Blocks verwendet wird.
Gemäß F i g. 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 ΙΝΓΓ bezeichnet ist, an den
Steuerblock 14. Durch dieses Signal wird die Operation des Steuerblocks gestartet Im Block 14 wird das Signal
ΙΝΓΓdurch einen Inverter £13 (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= $L_Jdas Signal
CONT bei einem Logikwert Φ) und CONT= \L
(das Signal OONTbei 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 £9 der Logikwert 1(1 Z-^
ansteht. Das Signal erreicht dann den Block 23 oder den »Abschaltbefehl für Überlauf-Addierer« und den Block
24 oder den »Abschaltbefehl für Speicherlade-Ende« innerhalb der Blocks 11, 12 und 13. Diese werden
gestartet, so daß die logischen »O«-Signale REQB=<!>L
bzw. REQA = Φ 1 der Anschlußeinheit 19 (F i g. 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 ΦL und dem Niveau 1L
Beim ersten Impuls V der Vertikalsynchronisation
von Block 4, der dem Signal GO folgt, schalten die Ausgangssignale CONTund CONTder Zeitsteuerschaltungen
22, indem sie die Werte \L und ΦL 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= Φ L;
CONT= 1 L) 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 π+1-te
V-Signal das Signal CONTauf den Zustand 1L, und das
Signal CONT auf das Signal ΦL· zurückstellt. Der
beschriebene Zyklus wird mit einer Periode von /7+2 V-Impulsen wiederholt, damit die Fernsehkamera alle
/7+2 Abtastungen abtastet.
Dieses COTvT-Signal wird den drei Speicher- und
Akkumulationsblocks 11, 12 und 13 nach Fig.4 oder insbesondere nach Fig.6 zugeführt. Wenn dieses
COA/r-Signal den Wert IL einnimmt, wird der
Datenermittlungsschritt von den Analog/Digital-Umsetzern
(A/D) 8,9 und 10 durchgeführt, und wenn es den Wert ΦΙ* einnimmt, wird die Datenübertragung zum
Rechner für die drei Funktionen g(li) für die einzelnen Farbanteile, in die das_zu erkennende Bild mit der
jeweiligen Anzahl von ;V 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 (F i g. 5), der beispielsweise mit 4 MHz schwingt, gesteuert.
Die SC-Impulse werden gleichzeitig den Abtastschaltungen 5, 6 und 7 der F i g. 1 zugeführt. Von jedem
Abtaster werden die abgetasteten Daten dem jeweiligen A/D-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 (F i g. 4) kommende Impuls, zur
Steuerung der »Lese/Schreibw-Schaltung, die in Block
27 (F i g. 5) enthalten ist, benutzt Hierbei handelt es sich um eine monostabile Kippstufe, die die Zeit Tc zwischen
zwei D/?-Impulsen in zwei Teile unterteilt Während des
ersten Teiles befindet sich das Ausgangssignal WEA von Block 27 im lL-Zustand, und während des zweiten
Teiles befindet sich das Signal WEA im ΦΖ,-Zustand.
Dieses Signal WEA 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 ΦΙ. befindet, das Einschreiben in den Speicher.
Die Anstiegsflanke des komplementierten Ausgangssignals WEA wird als Taktsignal für die Register 28
benutzt, von denen in F i g. 6 nur eines dargestellt ist.
Der Block 23 des »Abschaltbefehls für den Überlauf-Addierer« wird nur während der Zeitspanne, in der das
Signal CONTsich im Zustand 1L befindet, eingeschaltet,
wenn während einer derartigen Zeitspanne eines der drei Eingangssignale COUTi, COUT2 oder COUTX
die jeweils von den Blocks 11,12 und 13 ausgehen, einen
Übergang von IL nach ΦL erfährt. Dann geht das
Ausgangssignal REQ B in den Zustand IL über und
signalisiert dem Rechner 15 eine anomale Situation und gibt die Signale ΟυίΦΦ + OUTiS 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 !L, bis der Rechner einen !nformationsempfang
durch Lieferung des Signals DTmitgeteilt hat.
DT ist ein positiver Impuls, der einem Inverter £3 zugeführt wird und das Signal WEB in F i g. 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 £9 liegt ein Signal IL an) und anschließend gelangt es zu den Blocks 23 »Abschaltbefehl
für Überlaufaddierer« und 24 »Abschaltbefehl für Speicherladungs-Ende«, wodurch das Signal REQ B auf
0 gesetzt oder zurückgesetzt wird; das Ausgangssignal EZ 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^
dient.
Das Signal WEB an Leitung 30 steuert die »Lese/Schreib«-Funktion der Blocks 11, 12 und 13
während der Fcriode, in der der Rechner 15 im Datenerfassungsmodus arbeitet Wenn es Φι. ist,
bedeutet dies Schreiben, und wenn es 1L ist, bedeutet
dies Lesen.
Der Signalobergang von ΦL nach 1L durch das Signal
CONT steuert über Anschluß 33 den Block 24 für den »Abschaltbefehl für Speicherladungs-Ende«, so daß der
Ausgangszustand REQA des Blocks 24 sich von ΦL
nach IL 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 REQA folgt setzt den Block 24
»Abschaltbefehl für Speicherungs-Ende« entsprechend den oben beschriebenen Modalitäten zurück.
Der Speicheradressen-Generator 32 ist ein als programmierbarer Adressengenerator arbeitender
Zähler, der die an den acht Eingangsleitungen ^ΩΦΦ'-5- LD$>Ί', durch den Impuls LD erscheinende
Startadresse enthält Die Startadresse und der Impuls LD werden vom Rechner 15 geliefert
Die acht Ausgangsadressen Ά'— H" von Block 32
werden den Blocks 11, 12 und 13 (Fig.4) gleichzeitig
zugeführt und ihre Entwicklung wird von dem Signal IVEB gesteuert, das von dem Inverter E 3 über den oben
erwähnten Anschluß 31 ausgegeben wird.
Anhand von F i g. 6 wird nun die Arbeitsweise eines der Blocks 11,12 und 13, beispielsweise des Blocks 11,
beschrieben, da die Blocks nach demselben Schema arbeiten und hinsichtlich der Datenerfassungsstufe von
dem Umsetzer sogar gleichzeitig.
Die Datenerfassung von dem A/D-Umsetzer 8 wird von dem Signal CONT im Zustand IL von dem
Steuerblock 14 gesteuert. Das Signal CONT stellt die verschiedenen Blocks der Schaltung nach F i g. 6 für den
folgenden Betriebsablauf ein:
a) Den Adressenselektor 34: er überragt die Signale A -τ- H vom Konverter 8 zu seinen acht Ausgängen,
die insgesamt mit ABs- f/ßbezeichnet sind.
b) Den Funktionsselektor 35: an seinem Ausgang WEL überragt er das Signal WEA von Steuerblock
14.
c) Den Addierer 36: er bildet die Summe des an den insgesamt mit ΟυΤΗΦΦ + OUTH 15 bezeichneten
sechszehn Eingängen anstehenden Signale und der arithmetischen Zahl 1, die am Eingang Φ \
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
ΟυΤΦΦ s-OUTiS anstehenden Zustände werden
bei jedem Taktimpuls, d. h. der Anstiegskante des Signals WEA, zu den Ausgängen ΙΝΦΦ-- IN 15
übertragen.
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 As-H 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 (IL^
geworden und setzt den Speicher 39 in den Lesezustand.
Die Eingangssignale As- H 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 A +H gleich oder größer als ein unterer
Schwellwert, und As- 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 ΦL bzw. 1L
hat
Wenn der Speicher für den Betrieb vorbereitet ist dann steht der Inhalt »X« derjenigen Zelle, die von der
an den Leitungen ABs-AHanstehenden Zahl adressiert
ist an den Ausgangsleitungen θυΤΗΦΦ-hOUTH 15 an
und wird in dem Addierer mit der Zahl 1 addiert. So
erscheint an den Ausgängen Οί/7ΦΦ-=- OUTiS die
Zahl»A + l«.
Nun erfolgt der Übergang des Signals WEA vom Zustand IL zum Zustand ΦL und der hieraus folgende
Übergang von WEA von Φ L nach 1L. Dies erfordert
sowohl eine Änderung der Funktion für die Speicher (die in den Schreibzustand übergehen), als auch die
Einspeicherung der Zahl »X+l« von dem durch WEA
gesteuerten Register 28. Da die Ausgänge ΙΝΦΦ
-=- IN 15 des Registers 28 mit den entsprechenden
Eingängen des Speichers 39 verbunden ist, wird die Zahl
»Λ+l« in die adressierte Zelle des Speichers eingeschrieben.
Am Ende der Abtastperiode Tc wird der Inhalt der
Am Ende der Abtastperiode Tc wird der Inhalt der
Speicherzelle, die durch den numerischen Helligkeitswert A +H 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 F i g. 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 Steuer- oder 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 F i g. 2 beispielsweise gleich 256. Ferner muß ein Speicher
vorgesehen sein, der für jeden Helligkeitswert eine relativ hohe große Zahl speichern kann, beispielsweise
einen 16-Bit-Speicher.
Das Einspeichern der Zahl N und der Funktion g(li) der F i g. 2 in den Rechnerspeicher wird von dem Signal
CONT (Fig.6) gespeichert, das den Wert ΦL
eingenommen hat und die verschiedenen Schaltungsblocks für die folgenden Vorgänge gesetzt hat:
a) Der Adressenselektor 34: an seinen Ausgängen AB+HB überträgt dieser Block Signale A'+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 ΟυΤΦΦ + OUTXS, die auf ΦL
stehen;
d) die Vorbereitungsschaltung 37: sie hält das Ausgangssignal CEL stets auf «PL-Stellung, um den
Speicher 39 kontinuierlich vorbereitet zu halten; und
e) das Register 28 wird rückgesetzt so daß an den Ausgangsleitungen ΙΝΦΦ+ IN XS permanent logische
O-Signale (Φ L) anstehen.
Der Vorgang der Datenübertragung zu dem Rechnerspeicher
erfolgt unter Steuerung durch den Rechner, der die Tristate-Puffer 41 und 42 der Leitungen
ΤΟυΤΦΦ+TOUTXS in der folgenden Reihenfolge vorbereitet: Puffer 41 entsprechend der Zahl N; Puffer
42 entsprechend der Funktion g(li) der Fig.2. Die so Ausgangssignale ΤΟυΤΦΦ+TOUTXS der Blocks 11,
12 und 13 werden nacheinander an den Rechner übertragen.
Durch das Signal ECX, das sich im Zustand ΦL
befindet wird der Puffer 41, der der Zahl ^zugeordnet ist, aktiviert und überträgt den Wert N'auf die Leitungen
ΤΟυΤΦΦ+ΤΟΙΓΓ\5 (und dementsprechend in den
Rechnerspeicher).
Dann veranlaßt das Signal ME1, das sich im Zustand
ΦL befindet, daß der Puffer 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'+H' an den Leitungen AB+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
40 übertragen und nach Beendigung dieses Vorganges führt das Signal WEB des Inverters £3 (Fig.5) eine
Dual-Funktion durch, die zunächst bewirkt, daß der Speicher 39 die an den Eingangsleitungen (1ΝΦΦ
■+INXS) anstehenden Signale ausliest. Diese sind 0 für
die erste Zelle. Als zweites wird der Adressengenerator (A'+ H') 32 des Steuerblocks 14 weitergeschaltet. Als
Folge davon erscheint der Inhalt der Zelle »Ci+1« nun an den Ausgängen ΤΟΌΤΦΦ+ TOUTlS.
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(li) für die Farbanteile, in die das Bild von der Fernsehkamera 2 zerlegt worden
ist, an den Rechner 15 übertragen und auch die entsprechenden Punktzahlen W, 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 F i g. 3 Bezug genommen. In diesem
Diagramm ist die Funktion C(Ii) der akkumulierten Häufigkeiten entsprechend der Integration f einer
Funktion g(li) dargestellt.
In diesem Falle ist das Intervall zwischen 0 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 Sl, S2, S3, S4, S5, 56 und 57, die den
entsprechenden Werten der die berechneten Intervalle trennenden Zahl Nl, N2, N3, N4, N5, .V6 und Λ/7 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 F i g. 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 F i g. 7, 8 und 9 erläutert
Der Rechner 15 liefert durch die Anschlußeinheit (entsprechend 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 (F i g. 8) rücksetzt, nachdem er die nicht-invertierende Pilotstufe £"10 durchlaufen hat
ΙΝΦΦ+ΙΝΦ7 45 und 47 sollten eine ungeradem
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.
Der Rechner 15 liefert an Leitung GSÄ<? ein Signal
IL, das nach Passieren der nicht-ir.vertierenden
Pilotstufe £11 zum Selektor 48, zur Torschaltung 49 und
zur invertierenden PiloLachahurifc E12 verzweigt wird,
und erzeugt die folgenden Zustände:
— der Selektor 48 erzeugt an seinem Ausgang ein »Carry«-Signal,
— die Torschaltung 49 läßt die ihren Eingängen A ΒΦΦ -5- A B11 zugeführten Signale durch,
— die invertierende Pilotschaltung £ 12 führt ein Signal
RJW mit denn Wert Φ L das jedem Speicher 50 (F i g. 9) der Speicher- und Vergleichseinheiten U1
bis t/22 (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 ΦL nur an der Signalleitung ΑΒΦΦ, weil die
Binärzahl 0 an seinen Eingängen OP -j-C3 ansteht.
Daher erscheint ein Signal ΟΕΦΦ am Ausgang der
Torschaltung 49. Hierdurch werden die ersten beiden Einheiten von Block 16, die von den Ausgängen
ΑΦΦ -~ ΑΦ 9 des Zählers 46 auf die Zelle 0 adressiert
sind, freigegeben.
Nach diesen vorbereiteten Operationen folgt die Eingabe der Parameter ρ 1 -=-p 22 der Bildvorlage. Diese
Parameter entsprechen den Achteln S 1-^ S 7, 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 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 ρ 1 und ρ 2 der ersten Bildvorlage dem Speicher 50 (F i g. 9) der ersten
bzw. zweiten Speichereinheit U1 bzw. U 2 zu.
Das Signal DTR wird vom Rechner dem lnkrementzähler
45 für Signaloperationsausführung durch eine Stufe zugeführt, wobei der Dekodierer 51 ein Signal mit
dem Wert ΦΙ. nur am Ausgang ΑΒΦ 1 erzeugt. Dieses
Signal wird zum Ausgang CE& 1 der Schaltung 49 übertragen. Die adressierte Zelle wird im stationären
Zustand gehalten. Da die Adressen ΑΦΦ -=- ΑΦ 9 somit
unverändert sind, sind die betroffenen Speichereinheiten nun die dritte und die vierte Einheit t/3 und t/4,
denen der Rechner Parameter ρ 3 und ρ 4 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 ΑΒΦ 2 steht nun das Signal ΦL und als Ergebnis auch das Signal
ΟΕΦ 2 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 ρ 22 (entsprechend N) ist in den Speicher 50 der zweiundzwanzigsten
Speichereinheit U 22 eingespeichert worden. Auf diese Weise ist die erste Speicherzelle der 22 Einheiten
UX-Z-U 72 geladen worden.
Zur Einspeicherung der Parameter für eine zweite Bildvorlage 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 »Carrytt-Impulse dem Zähler 46 zugeführt werden, der um eine Einheit weitergeschaltet wird.
Nan haben sich wieder die oben erläuterten
Startbedingungen eingestellt, mit der einzigen Variante,
daß nun die von ΑΦΦ+ΑΦ 9 adressierte Zelle für alle
Einheiten U1 -=-t/22 die zweite Zelle ist und die
Operationen werden in der vorbeschriebenen Folge identisch wiederholt
Auf diese Weise können sämtliche Parameter aller
ίο Bildvorlagen in die Speichereinheiten U X-z-U 22 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 Parametern 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 U X--U 22 und dem Vergleich zwischen den entsprechenden
Parametern der Bildvorlagen.
Bezüglich des ersten Schrittes stellt der Rechner 15, während das Sigr il CSRΦ den Wert ΦL einnimmt, die
folgenden Bedingungen her:
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 ΦL eingestellt sind, empfängt das Signal
CSRΦ vom Rechner, was bedeutet, daß die erste
Zelle sämtlicher Speichereinheiten t/l-t-t/22
gleichzeitig vorbereitet wird.
Dann liefert der Rechner 15 die Parameter ρ 1 -5-ρ 22
j5 des zu erkennenden Bildes jeweils zu zweit, wie im
vorherigen Falle, jedoch gefolgt von einem Impuls NDR (F i g. 8), der die Inverterschaltung £13 passiert und sich
auf den Anschluß 53 verzweigt, zum Dekodierer 52 und an Anschluß 54 zum Zähler 47. Der Ausgang
υΟΦΦ -=- UGP 3 des Zählers 47 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 ϋΚΦΦ-i-CK 11 einen Impuls CKi (wobei ι von ΦΦ bis
11 variiert) erzeugt. Das Signal dient als Ladesteuerung des Registers 56 (F i g. 9) für das entsprechende Paar
Speichereinheiten i/l -f· U22.
Nach Beendigung des Ladens liefert der Rechner wieder einen Impuls CSRX, der über £10 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 F i g. 9 erläutert, die das Blockschaltbild nur einer
Speichereinheit, beispielsweise von UX, zeigt. Die anderen Speichereinheiten sind identisch aufgeaut, mit
dem einzigen Unterschied, daß für die erste Einheit eines jeden Paares zusammengehöriger Einheiten der
Kontakte 54 geschlossen und der Kontakt 55 offen ist, während für die zweite Einheit der umgekehrte Zustand
gilt, weil die Leitungen [ΝΦΦ+ΙΝΦ7 zu Einheiten mit
ungeradem Index, und die Leitungen ΙΝΦ8+ΙΝ15 zu
Einheiten mit geradzahligem Index führen.
Das detaillierte Blockschaltbild der Anschlüsse zwischen den Speichereinheiten t/l-^t/22, 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 ΜΦΦ+ΜΦ7 des Speicher 50, der einen
Parameter der Bildvorlage enthält und die invertierten Ausgangssignale ΟΦΦ-τ-ΟΦ 7 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 COLfTP mit einem Wert ΦΖ,
wodurch bewirkt wird, daß über die invertierende Pilotschaltung E14 sowohl der Inverter 58 die an seinen
Eingängen anstehenden Signale 3ΦΦ-±3Φ7 in invertierter Form an seine Ausgänge υΦΦ -s- υΦ 7 überträgt,
als auch der Addierer 59 die Einheit zu der Zahl υΦΦ-τ-ΌΦΤ, die an seinen Eingängen ansteht summiert Wenn andererseits die Differenz positiv ist
nimmt das Signal COUTP den Wert IL an, so daß die
Ausgangssignale 3ΦΦ-τ-3Φ 7 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 ΜΟϋΦΦ + ΜΟΌΦ 7 erzeugt
Der Modul ΜΟΩΦΦ + ΜΟΌΦΦ 7 wird zum Vergleich mit einer bestimmten Schwelle dem Schwellwertkomparator 60 zugeführt Das Ausgangssignal OUTA
dieses !Comparators steuert eine invertierende Pilotschaltung E15 mit offenem Kollektor, deren Ausgangssignal OKOUT einerseits mit sämtlichen anderen
gleichen Ausgängen der übrigen Speichereinheiten U2-7-U22 und andererseits mit dem Rechner 15
verbunden ist
Wenn auf diese Weise sämtliche Komparatoren 60 der Einheiten U1 -=-t/ 22 ein Ausgangssignal mit dem
Wert ΦL geliefert haben, was bedeutet, daß die Module
ΜΟΌΦΦ -=- ΜΟΌΦ 7 sämtlicher Einheiten niedriger
sind als die jeweiligen Schwellen, dann behält das Signal OKOUTden Wert XL hinter dem Inverter E15 bei und
zeigt dem Rechner 15 an, daß die gesamte Operation normal verläuft und er Vergleichsvorgang fortgesetzt
werden kann. Wenn andererseits einer oder mehrere Komparatoren ein Ausgangssignal mit dem Wert \L
liefern, was bedeutet, daß der Modul ΜΟΌΦΦ
-=- ΜΟΌΦ 7 die Schwelle überschreitet dann nimmt das
Signal OKOUTAm Wert ΦL an, wodurch dem Rechner
15 angezeigt wird, daß das Ergebnis nicht akzeptabel ist.
Gleichzeitig mit dem oben erläuterten Vergleichsvorgang werden die einzigen Ausgangssignale ΜΟΟΦΦ
-r + ΜΟΌΦ 3 einer Schaltung 61 zugeführt, die das
entsprechende Quadrat bildet: ΟυΑΟΦΦ
+ QUADQ 7 = (ΜΟΟΦΦ + ΜΟΌΦ 3)2.
Es sei darauf hingewiesen, daß in diesem speziellen Fall nur die Ausgangssignale ΜΟΌΦΦ -=- ΜΟΟΦ 3 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 ΟυΑΌΦΦ-τ-ΟυΑΌΦ 7 werden
anschließend dem Addierer 62 zugeführt Die Addierer 62 für die verschiedenen Speichereinheiten ί/1-=-ί/22
sind in folgender Weise verbunden: der Addierer, der der ersten dem ersten Parameter pi zugehörigen
Einheit Ui angehört, hat zusätzlich zu dem oben
is erwähnten quadratischen Streuwert die Zahl 0 als
zweiten Eingang (ΗυΜΦΦ+ISUM i5) während seine
Ausgänge ΟευΜΦΦ + OSUM i5 mit den Eingängen
ΚυΜΦΦ+ISUMiS des Addierers 62 der nächsten
Speichereinheit U2 verbunden sind. Die Ausgänge
ΟευΜΦΦ-τ-OSUM i5 dieser zweiten Einheit i/2 sind
mit den Eingängen ΙδυΜΦΦ +ISUMiS des Addierers
62 der dritten Einheit U3 verbunden usw. bis zur zweiundzwaasigsten Einheit Der Addierer 62 dieser
zweiundzwanzigsten Einheit ist mit seinen Ausgängen
an den Rechner 15 angeschlossen.
Diese Verbindungsart bewirkt daß am Ausgang ΟευΜΦΦ-i-OSUM iS der zweiundzwanzigsten Einheit i/22 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 OTR, der den Adressenzähler 46 um eine Einheit weiterschaltet, wodurch die Parameter der
nächsten Bildvorlage, die in der nächsten Zelle einer jeden Einheit Ui-i-U22 enthalten ist, dem Vergleich
unterworfen werden. Die oben beschriebene Rechnung
«5 wird daher wiederholt, wobei der Rechner das jeweilige
Ergebnis ermittelt und ein Signal DÄriiefert, usw. bis
der Vergleich mit den Parametern sämtlicher Bildvorlagen, die in den Speichern 50 der verschiedenen
Speichereinheiten i/l-^i/22 enthalten sind, durchge
führt ist.
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
Quadratsumme durchgeführt wobei der höhere Wert zurückgewiesen und der niedrigere Wert festgelegt
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 iS 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 Schwellenwertes liegt, erzeugt
der Rechner ein Nicht-Erkennungssignal an seinem
Ausgang 18. Nach Beendigung des Erkennungsvorganges erzeugt der Rechner ein Signal CSR1 (F i g. 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
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Verfahren zum Klassifizieren von Gegenständen entsprechend ihrer Oberflächenleuchtstärke,
wobei
— ein abgetasteter Bildstreifen in Bitdpunkte zerlegt und jedem abgetasteten Bildpunkt ein
analoger Leuchtstärkewert zugeordnet wird,
— jeder analoge Leuchtstärkewert in einen digitalen Wert umgewandelt wird, der einem bestimmten
Leuchtstärkeniveau einer Leuchutärkeskala entspricht und
— durch Akkumulieren der Werte gleichen Leuchtstärkeniveaus eine Häufigkeits-Verteilungsfunktion
ermittelt wird,
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