DE2934738A1 - Verfahren und geraet zur schnellen rasterbilddatenverarbeitung - Google Patents

Description

HAJIiME INDUSTRIES LTD.
Kudan Sanzen Building, 2-5-9,
Kudanminami, Chiyoda - Ku
Tokyo / JAPAN

Verfahren und Gerät zur schnellen
Rastertiliäatenverarbeitung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur schnellen Rasterbilddatenverarbeitung und auf ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens und insbesondere auf ein Verfahren zur schnellen Rasterbilddatenverarbeitung unter Verwendung eines Abtastlichtmessfühlers.·

In Bezug auf den vorbekannten Stand der Technik ist festzustellen, dass bei der herkömmlichen Methode der Anpassung oder des Abgleiches des Rasterbildes oder Musters das Halbbild, auf welchem ein Rasterbild oder lauster zu erkennen und auf welches dieses Muster projiziert ist, in eine Vielzahl vertikaler und horizontaler Reihen aus Bildele— menten oder Rasterpunkten geteilt ist, so dass die Halbbilder aus maschenartigen oder matrixartigen abgeglichenen Bildelementen oder Rasterpunkten gebildet und die Daten

ORiGJNAL INSPECTED

aus diesen Bildeletr.enten oder Rasterpunkten nit verschiedeneren Verfahren, verarbeitet werden, um den Rasterbild- oder i'.aotaracgieica oder die ilixäzcrarkcnxiung zu ei'-

Ea sind ferner verschiedene Verfahren für die Anpassung oder den Abgleich des Rasterbildes oder Musters bereits vorgeschlagen worden, indem kleine Halbbilder gebildet werden, welche die oben genannten Daten, aus Bildelemsnter. oder Rasterpunkten von 2 χ 2 oder 3x3 Stücken einer horizontalen sowie vertikalen Struktur enthalten, wobei die Daten solcher kleiner Halbbilder quantisiert werden.

Nach den oben erwähnten Verfahren nach dem Stand der Technik werden jedoch Daten aus einem Halbbild zunächst in einen Speicher eingegeben, worauf die Daten, welche die kleinen Halbbilder bilden, dem Speicher entnommen werden, um erneut verarbeitet zu werden, so dass offensichtlich eine derartige Schaltungskonstruktion kompliziert und kostspielig ist und eine lange Verarbeitungszeit erfordert, was ein wesentlicher Nachteil ist.

Demgenäss ist das Ziel der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur schnellen Rasterbilddatenverarbeitung und eines Gerätes zur Durchführung dieses Verfahrens, durch welche die oben erwähnten Nachteile der Verfahren und Geräte nach dem Stand der Technik vermieden werden, das heisst, die Schaffung eines Echtzeitverarbeitungsverfahrens und eines Echtzeitverarbeitungsgerätas zur Durchführung das E cht ζ e i tve rarbe i tungsve rfahrens.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird ein Bildschirm gebildet, in dem eine Vielzahl horizontaler und vertikaler Reihen aus Bildelementen oder Rasterpunkten gebildet, dann dieser Bildschirm in kleine Portbilder, welche jeweils zumindest; zwei vertikale bzw.. horizontale benachbarte Bildelemente oder Rasterpunkte enthalten, die sich im ganzen

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auf 2x2=4 Blldeleniente oder Rasterpunkte belaufen, ge— Ί_"^1ιί und ein Pnat^rhild oder ?.iu3"~r, welches zn erksnr.in sein wird, auf den Bildschirm projiziert oder gebracht wird, wofür ein Abtastphotomessfühler verwendet wird, um den Bildschirm aufeinanderfolgend abzutasten, so dass bei dem Verfahren 3ur Verarbeitung der Daten des iäusters und sur Verarbeitung der Ausgangswerte des Photomessfühlers, wenn die Ausgangsvverte des Messfühlers verarbeitet sind und der Photomessfühler die Abtastung des Bildschirmes beendet, die Absonderung oder Verteilung durch unterschiedliehe Daten, welche den kleinen Halbbildern entsprechen, gleichzeitig stattfindet.

Die besonderen Merkmale des Gerätes nach der vorliegenden Erfindung liegen ferner in einem System zur Verarbeitung von Rasterbilddaten durch die aufeinanderfolgende Abtastung eines Bildschirmes durch einen Photomessfühler, wobei eine Vielzahl von Bildelementen oder Rasterpunkten in vertikalen und horizontalen Reihen auf diesen Bildschirm gebracht werden, auf den ein zu erkennendes Rasterbild oder Muster projiziert wird, indem die Ausgangnleistung aus dem Photooder Lichtmessfühler einer Verzögerungseinrichtung zugeführt und die Verzögerungseinrichtung durch eine Steuereinrichtung gesteuert wird, um Daten aus einer Vielzahl von kleinen Halbbildern zu erhalten, welche durch zumindest zwei vertikale bzw. horizontale benachbarte Bildelemente oder Ras.terpunkte gebildet sind, die sich im ganzen auf 2x2=4 Bildelemente oder Rasterpunkte belaufen, worauf die verschiedenartigen Daten für diese Vielzahl kleiner Halbbilder durch eine Verarbeitungseinrichtung getrennt werden, um die besonderen Daten für das Muster zu erhalten, welches auf den Bildschirm projiziert wird oder gebracht wird.

Weitere Ziele, Merkmal und Vorteile der vorliegenden Erfindung erhellen aus der nachfolgenden näheren Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente und Teile bezeichnet sind j darin zeigen:

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Fig. IA und B sowie Pig. 2A und B Draufansichten eines Bildschirmes, welcher !föhrfachbildeleniente enth1.lt, dia dargestellt sind, um ein Beispiel des erfindungsgemassen Verfahrens zu veranschaulichen;

Fig. 3A, 3, C ... M₁ N ... Z scheraatische Schaubilder zur Veranschaulichung eines Beispiels der kleinen Halb~ bilder, die durch 4 Bildelemente auf den Bildschirm gebildet sind, welcher die Mehrbildelemente gemäss der vorliegenden Erfindung aufweist;

Pig. 4 eine schematische Ansicht eier verschiedenen Arten der kleinen Halbbilder, welche durch die 4 Bildelemente gebildet sind;

Fig. 5A und B Schaubilder zur Veranschaulichung der Ergebnisse der Daten, welche nach den erfindungsgemäs— sen Verfahren verarbeitet worden sind, auf einem Bildschirm gemäss Fig. 1, indem die Zahlen "5" und ^M3" auf den Bildschirm erscheinen;

Fig. 5C ein Schaubild des Unterschiedes zwischen den Gesamtbeträgen gemäss Fig. 5A bzw. B;

Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild eines beispielsweise angegebenen Systems zur praktischen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;

Fig. 7 und 8A Schaubilder zur Veranschaulichung eines Teiles des praktischen Ausführungsbeispiels gemäss Fig 6; und

Fig. 8b ein Schaubild zur Erläuterung des obigen.

_ΛΑΑΛ- C:VCa:/U, :; JSPECTED

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In den Zeiphnungsfiguren ist aas Bezugsseichen (1) der PilS-juhirsi, sind die Bezugtszeichen (?1), (?2)_t ... (?3i) die kleinen Halbbilder, (Sl), (S2), ... (316) die Arten der kleinen Halbbilder, (10) die Eingangsklemme, (11) der Vergleichet·, (20) der Taktsignalgeber, (30) die Verzögerungseinrichtung, (40-1), (40-2) und (40-3) Dekodierer, (50-1), (50-2), ... (50-16) Inverter oder Nein-Schaltungen, (60-1), (60-2), ... (60-16) Zähler.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemassen Verfahrens mit den oben erwähnten Merkmalen unter Bezugnahrae auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,

Fig. 1A ist eine Draufsicht des Bildschirmes (1), auf welchen das Rasterbild oder Muster, das zu erkennen oder abzugleichen ist, projiziert oder gebracht wird, wobei in diesem Beispiel der Bildschirm (1) gebildet wird, indem eine Reihe von Weissbildelementen, welche in Bezug auf Form und Natur gleich sind, und zwar beispielsweise eine Reihe von zehn vertikalen Bildelementen, zehn horizontalen Bildelenenten, welche sich im ganzen auf 1Ox 10= 100 belaufen, in eine maschen- oder matrixartigen Anordnung gebracht werden, auf welche die Zahl "5" in schwarz als ein Beispiel eines zu erkennenden Rasterbildes oder Musters projiziert oder gebracht wird.

Diese projizierte Zahl "5" erscheint als Fig. 1B in einem praktischen Halbbild, wenn dieses beschrieben wird, und zwar in zwei Werten von weiss und schwarz.

Fig. 2A und B zeigen die Zahl "3"» welche als zu erkennendes !Auster erscheint, das zu erkennen und auf den selben Bildschirm (1) gemäss den Fig. 1A und B projiziert ist.

Die Fig. 3A, B, C ... M und N ... Z zeigen den oben erwähnten Bildschirm (1), welcher jeweils 10 solche horizontale

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urvi vertikale Bildelemente enthält, welche sich im ganzen auf 100 Elemente belaufen, wobei sia in kleine Bildelementgruppen von jeweils zwei benachbarten horizontalen und vertikalen Bildelementen geteilt sind, tun kleine Bildeleraentgruppan (P1), (P2), (P3), ... (P10), (P11) ... zu bilden (diese kleinen Bildelementgruppen sind als A, B, C und D dargestellt).

V/ie in den Fig. 3A, B, C, ... M, N, ... Z gezeigt, werden in diesem Falle die Bildelementdaten von dem Bildschirm (T) (v/ie nachfolgend zu beschreiben ist), in einer Reihenfolge von Bildelementgruppen (A1, B1, C1, D1) als (P1), (A2, B2, C2, D2) als (P2), ... (A10, B10, C1O, DtO) als (P10), (A11, B11, C11, D11) als (P11), ... (A81, B81, C81, D81) als (P81) verarbeitet werden.

Falls nun jede Bildelementgruppe (A, B, C, D) und ihre Bilddaten durch zwei Werte von weiss und schwarz beschrieben v/erden, so sind die verschiedenen Arten der Bildelementgruppen (A, 3, C, D) auf dem Bildschirm (1) 16 Arten von (S1), (S2), (S3), ... (S16), wie in Fig. 4 gezeigt.

Wenn die Zahlen "5" und "3" gemäss den Fig. 1B und Fig. 2B in kleine Bildelementgruppen (P1), (P2),(P3), ... (P10), (P11) ... (P81), die jeweils vier Bildelemente enthalten, wie in den Fig. 3A, B, C, ... M, N, ... Z gezeigt, aufeinanderfolgend getrennt bzw. eingeteilt werden, worauf die Arten (31), ... (S16) gemäss Fig. 4 zugefügt werden, indem die Weiss- und Schwarzdaten erhalten werden, um ein Schaubild zu bilden, werden die Schaubilder I und II gemäss den Fig. 5A und B erhalten.

Das Schaubild III gemäss Fig. 5C ist ein Schaubild für die quantitative Verteilung der Arten (S1) ... (S16) der kleinen Bildelementgruppen bzw. der kleinen Bildelementgruppen (P1) ... (P81) aus den Schaubildern I bzw. II gemäss den Fig. 5A und B.

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Wie aus den Unterschieden gemäss dem Schaubild III nach ?ig. 5G ers'ichtlich, sind die Verteilungen der Arten der kleinen üilcio^merLta (Pi) ... (?3l), welche durch vier Bildelemente jeweils gebidet sind, für die Fälle zwischen den Zahlen "5" und "3" ganz verschieden, so dass es offensichtlich ist, dass verschiedene Zahlen erkannt werden können, indem die kleinen Bildelementgruppen (P1) ... (P81), v.-ie getrennt, verarbeitet werden, wobei sie jeweils vier Bildelemente enthalten, indem zwei benachbarte vertikale und horizontale Elemente jeweils genommen werden, die im ganzen sich auf vier Bildelemente je Gruppe belaufen, und zwar aus den Mehrfachbildelementen des Bildschirmes (1).

Obwohl die obigen Beispiele Zahlen veranschaulichen, um zu zeigen, wie das Muster erkannt werden soll, ist es ferner offensichtlich, dass die Erkennung der ähnlichen Natur auch für andere Muster möglich ist, wie z. B. für Zahlen oder Zeichen, Bilderzeichnungen, Brillen usw.

Als nächster Verfahrensschritt wird ein Ausführungsbei— spiel zur praktischen Durchführung der erfindungsgemässen Methode zur Verarbeitung von Masterdaten unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 8 nachfolgend beschrieben.

Fig. 6 zeigt ein sdeniatisches Blockschaltbildbeispiel, worin (10) das Bezugszeichen der Eingangsklemme ist, welcher die Ausgangsleistung einer (nichtdargestellten) Fernsehkamera als Photomessfühler zugeführt wird, der beispielsweise dsn Bildschirm (1) lichtmässig bearbeitet, auf welchen ein zu erkennendes Muster (5) projiziert ist.

Das Signal für die elektrischen Daten, welches dem Bild entspricht, wie es der Eingangsklemme (10) zugeführt ist, wird dem Vergleicher (11) zugeführt, um in Weiss- und Schwarz— zweiwertdaten umgesetzt zu werden,

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Das Ausgangssignal aus dem Vergleicher (11) wird dann der Varzögerun^ssinrichtung (30) zugeführt. Was diese3 Versögerungsele;nejnt (30) betrifft, ist beispielsweise die Einrichtung TAD-32 (mit Abgriff) zu erwähnten, welche von der Reticon Corp. of USA hergestellt ward, die in Fig. 7 gezeigt ist und hier Verwendung finden kann.

Dia Zahlen 1, 2, ... 39, 40 innerhalb des Blockschaltbildes gemäss Pig. 7 sind ferner die Behälterzahlen der Bildelemente,

Zu den Abgriffen (</i) und (tf2) von TAD-32, welche hier als das Verzögerungselement (30) verwendet wird, kann das Analoge ingangssignal, das dem Behälter (21) zugeführt ist, durch die Zuführung von Binärtaktsignalen, aufeinanderfolgend bis zu 32 Stufen (wie beim Beispiel gemäss Fig. 7) durch dieses Taktsignal weiter geschaltet werden.

Wie in Fig. 6 gezeigt, wird demgemäss ein Binärtaktsignalgeber (20), der aus einem selbsttätigen Multivibrator als Oszillator (20a) besteht, sowie eine Binärschaltungsanord— nung (20b) vorgesehen, wobei durch die Zuführung dieses Binär takt signals zu den Abgriffen (</i) und (<^2) des Verzögerungselements (30) das dem Behälter (21) des Verzögerungselementes (30) aus dem Vergleicher (11) zugeführte Sigial aufeinanderfolgend den Abgriffen (T1), (T2), ... mit einer Geschwindigkeit zugeführt, wird, welche durch die Frequenz des Taktaignals bestimmt wird.

In diesem Falle ist, wie oben beschrieben, der Bildschirm (1) durch 10 χ 10 = 100 Bildelemente gebildet, welche in kleine Bildelementgruppen (A, B, C, D) mit 2x2=4 Bildelementen gebildet sind, d. h., 2 der benachbarten vertikalen bzw. horizontalen Bildelemente bilden jeweils die kleinen Bildelementgruppen (P1), (P2), ... (P81), wobei die Signale der Abgriffe (T1), (T2), (T11) bzw. (T12) die Signale der kleinen Bildelementgruppen sind.

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Es geht dersgemäss auf das selbe hinaus, wie bei der aufeinanderfol-^r.den Obarflächenabtastuns; von kleinen Bi Idelenentgruppen (P1), (P2), ... (P8l) des Bildschirmes (1). ■

In diesem Fall ist ferner natürlich, dass die Taktsigna]frequenz mit der Abtastfrequenz der Kamera synchronisiert ist.

Die Ausgangswerte aus den Abgriffen (T1), (T2), (T11) und (T12) des Verzögerungselementes (30) werden entsprechend den Dekodern (40-1), (40-2) und (40-3) zugeführt, worin die Daten aus den kleinen Bildelementgruppen (A1, B1, C1, D1), (A2, B2, C2, D2), ... mit anderen Worten (P1), (P2), ... in den in Pig. 4 gezeigten Arten eingeteilt werden.

Fig. 8a zeigt ein Beispiel des Dekoders, der für jeden Dekoder (40-1), (40-2) und (40-3) zu verwenden sein wird, wobei diese Dekoder in diesem Falle Erzeugnisse der TI Corp. of USA sind.

Bei den Beispiel in der Zeichnung zeigen (A), (B), (C) und (D) die Singangsklerimen, wobei auf SN7442A, was der Dekoder (40-1) ist, die Ausgänge 0,1-9 verwendet werden und am SN7443A, das der Dekoder (40-2) ist, die Ausgänge 0 und 8 und am SN 7444A, das der Dekoder (40-3) ist, die Ausgänge 5, 6, 7, 8 und 9 verwendet werden. Die Zahlen t, 2, ... 15, 16 innerhalb der Blöcke zeigen ferner die Behälterzahlen.

Fig. 3B zeigt ferner das Punktionsschaubild in dem Fall, in welchem die drei SN7442A, SN7443A und SN7444A jeweils als Dekoder (40-1), (40-2) und (40-3) verwendet werden, durch welche die 16 Schwarz-Weissbilder gemäss Fig. 4 abgesondert werden.

Mit anderen Worten, passen die Artzahlen (S1), (S2), (S3), ... (S16) der Bilder gemäss Fig. 4 der Zahl der Artzeile des Funktionsschaubildes gemäss Fig. 8B.

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In diesem Falle ist (H) das weisse Bildelement von HOCHTEGEL (das Muster ist nichtdarauf projiziert), während (L) NIEDEB-PEJi]L (das Muster i.-ot darauf projiziert) ist.

Palis beispielsweise die 2 χ 2-Kleinbildelementgruppe (A, B, C, D) ganz weiss ist, so ist der Dekoder (40-3), welcher SN7444A ist, mit Ausgang 7 (welcher Behälter 9 ist), N (NIEDER).

Die Ausgänge der Dekoder (40-1), (40-2) und (40-3) als 0,1 7, 9> welche entsprechend bezogene Ausgänge der Arten (SI)... (SI6) aus den Ausgangsbehältern 1, 2, ... 7, 9, 10, 11 sind, werden den Zählern (60-1), (60-2), (60-3), ... (60-16) nach Durchlaufen der Inverter (50-1), (50-2), (50-3), ... (50-16) zugeführt.

Zu diesem Zeitpunkt zählt jeder Zähler, wie viele Arten von $1), (S2), ... (S16) der kleinen Bildelementgruppen während einer Abtastung des Bildschirmes vorhanden v/aren.

Fig. 5C des Schaltbildes IIIvird als beispielsweises Zählergebnisschaubild jedes Zählers (60-1) ... (60-16) erhalten.

Wie oben beschrieben, werden nach dem erfindungsgemässen Verfahren und mit dem erfindungsgemässen Gerät zum Zeitpunkt, zu welchem eine Abtastung des Bildschirmes oder der Bilddarstellung beendet wird, sämtliche Bilddatenverarbeitungen oder -Digitalisisrur.ren gleichzeitig beendet, so dass die Bildverarbeitungszeit im Vergleich mit den herkömmlichen Verarbei— tungsverfahren drastisch verkürzt ist, während gleichzeitig die Konstruktion einfach ist und die Musterdatenverarbeitung mit grosser Präzision und Genauigkeit durchgeführt wird, was grosse Vorteile in der Praxis ergibt.

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Während "bsi dar obigen Beschreibung die vorliegende Erfindung durch die Darstellung eines beispielhaften Falles erläutert wurde, bei welchüu die kleinen Kalbbilder jeweils aus zwei vertikalen bzw. horizontalen benachbarten BiIdelenienten gebildet sind, welche sich im ganzen auf 2x2 = Elemente aus einem Bildschirm gebildet sind ist festzustellen, dass die vorliegende Erfindung nicht unbedingt auf kleine Halbbilder zu beschränken ist, ',velcha aus vier vertikalen bzw. horizontalen Bildelementen bestehen, sondern beispielsweise aus zwei vertikalen und drei horizontalen Bildelementen, welche sich im ganzen auf sechs Elemente belaufen, oder drei vertikalen und drei horizontalen Bild— elementen, welche sich im ganzen auf neun Elemente belaufen, wobei es ohne weiteres ersichtlich ist, dass die Gesamtbeträge der Bildelemente der kleinen Halbbilder so ausgewählt werden können, dass die Rasterbilder oder Muster, die zu erkennen sind, entsprechend gestaltet werden.

Es erübrigt sich, zu betonen, dass mit derartigen Anordnungen und Vorkehrungen es erfindungsgemäss möglich ist, eine zuverlässige Erkennung der verschiedenen Rasterbilder oder Muster zu erzielen.

"Der Patentanwal

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L e e r s e i t e

Claims (2)

1. Ansprüche

   Verfahren zur schnellen oder Echtzeit-Rasterbildäatenverarbeitung durch gleichzeitige Beendigung der Verteilung der verschiedenartigen Daten entsprechend den jeweiligen kleinen Halbbildern, wenn ein Photo- oder Lichtmessfühler einen Bildschirm abtastet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bildschirm gebildet wird, der eine Vielzahl von Bildelementen oder Rasterpunkten sowohl in horizontalen als auch in vertikalen Reihen enthält und dass der Bildschirm durch den Photo— oder Lichtmessfühler aufeinanderfolgend abgetastet wird, während ein zu erkennendes Rasterbild oder Muster auf den Bildschirm projiziert oder in diesen gebracht wird, wobei der Bildschirm in kleine Halbbilder geteilt wird, die jeweils zumindest zwei horizontale bzw. vertikale benachbarte Bildelemente oder Rasterpunkte enthalten, welche sich im ganzen auf mindestens 2x2=4 Bildelemente oder Rasterpunkte belaufen.

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2. 2. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Photo- oder Lichtmessfühler, der den eine Vielzahl von Bildelementen oder Rasterpunkten in horizontalen und vertikalen Reihen enthaltenden Bildschirm (1), auf welchen ein zu erkennendes Rasterbild oder Muster projiziert oder gebracht i3t, aufeinanderfolgend abtasten kann, um die Rasterbilddaten zu verarbeiten, durch eine Verzögerungseinrichtung (30), in welche die Ausgangswerte des Photo- oder Lichtnessfühlers einzugeben sind, und duuh eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Verzögerungseinrichtung (30), wobei die Daten der Vielzahl der kleinen Halbbilder (P1, V2, ... P81), die jeweils zumindest zwei horizontale und vertikale benachbarte Bildelemente oder Rasterpunkte enthalten, die sich im ganzen auf mindestens 2x2=4 Bildelemente oder Rasterpunkte belaufen, erhalten und zur Trennung oder Verteilung durch den Unterschied der Art verarbeitet werden können, so dass die dem auf den Bildschirm (1) projizierten oder gebrachten Rasterbild oder Muster entsprechenden besonderen Daten erhältlich sind.

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