DE3718620C2 - - Google Patents
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- DE3718620C2 DE3718620C2 DE3718620A DE3718620A DE3718620C2 DE 3718620 C2 DE3718620 C2 DE 3718620C2 DE 3718620 A DE3718620 A DE 3718620A DE 3718620 A DE3718620 A DE 3718620A DE 3718620 C2 DE3718620 C2 DE 3718620C2
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- G06V30/14—Image acquisition
- G06V30/146—Aligning or centring of the image pick-up or image-field
- G06V30/1475—Inclination or skew detection or correction of characters or of image to be recognised
- G06V30/1478—Inclination or skew detection or correction of characters or of image to be recognised of characters or characters lines
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Drehlagebestimmung eines Flächenmusters nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur
Ermittlung des Drehwinkels eines Flächenmusters nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 3. Dergleichen ist aus der
DE-OS 27 48 604 bekannt.
Bei dem bekannten Verfahren wird der Schwerpunkt des
Flächenmusters berechnet, und es wird eine Suche in
Intervallen von Radiusinkrementen um den Schwerpunkt
ausgeführt, um daraus den Drehwinkel des Flächenmusters
gegenüber einer Bezugsrichtung zu ermitteln. Die Auswahl
eines ganz besonderen Bereiches zur Ermittlung von Daten
eines besonders signifikanten Punktes ist nicht
vorgesehen. Wenn das untersuchte Muster kreisförmig ist,
so würden sehr viele der kreisförmigen Abtastungen
überhaupt keinen Aussagegehalt liefern können. Die
Verdrehung des Musters gegenüber einem Bezugsmuster
erhält man durch Vergleich des Bezugsmusters mit dem
untersuchten Muster. Diese Verfahrensweise ist aufwendig
und führt eine Vielzahl von Schritten durch, die, wie
gezeigt, in vielen Fällen völlig unnötig sind, da sie
keine brauchbaren Ergebnisse liefern.
Aus der DE-OS 27 49 682 ist ein Verfahren zur
Identifizierung von Gegenständen bekannt, bei dem der
Schwerpunkt des Gegenstandes berechnet und die
Ermittlung der Drehlage dann mit kreisförmiger Abtastung
mit Radiusinkrementen um den Schwerpunkt ausgeführt
wird, wobei die Abtastweglängen des Objektmusters
addiert werden.
Die Anmelderin kennt weiterhin ein Verfahren zur
Ermittlung der Drehlage eines Objektmusters, das als
Trägheitsmomentenberechnungsverfahren bekannt ist, bei
dem ein optisch ermitteltes Muster binärkodiert wird und
eine Hauptachse und ein Schwerpunkt einer äquivalenten
Ellipse durch Berechnungen erhalten werden, die
statische Momente, Flächenträgheitsmomente, geometrische
Momente und eine Fläche des binärkodierten Musters
verwenden.
Man erhält auf diese Weise einen Drehwinkel R und einen
Schwerpunkt P G (P GX , P GY ) aus den folgenden Gleichungen
(1) und (2):
tan 2 R = 2 I xy /(I y - I x ) (1)
P GX = M y /A, P GY = M x /A (2)
wobei die verwendeten Symbole wie folgt definiert sind:
M x : statisches Moment des Musters in bezug auf die
x-Achse;
M y : statisches Moment des Musters in bezug auf die y-Achse;
I x : Flächenträgheitsmoment des Musters in bezug auf die x-Achse;
I y : Flächenträgheitsmoment des Musters in bezug auf die y-Achse;
I xy : Zentrifugales Trägheitsmoment des Musters;
A: Fläche des Objektmusters; und
R: Drehwinkel.
M y : statisches Moment des Musters in bezug auf die y-Achse;
I x : Flächenträgheitsmoment des Musters in bezug auf die x-Achse;
I y : Flächenträgheitsmoment des Musters in bezug auf die y-Achse;
I xy : Zentrifugales Trägheitsmoment des Musters;
A: Fläche des Objektmusters; und
R: Drehwinkel.
Unter Verwendung dieses
Trägheitsmomentenberechnungsverfahrens kann der
Drehwinkel R mit relativ hoher Genauigkeit für ein
längliches Objektmuster ermittelt werden, nicht jedoch
für ein Objektmuster, das mehr quadratisch oder
kreisförmig ist. Bei quadratischen oder kreisförmigen
Mustern haben die Flächenträgheitsmomente I x und I y
gleiche Werte und werden sehr kleine
Quantisierungsfehler des Musters vergrößert, wenn der
Nenner auf der rechten Seite der obigen Gleichung (1)
gegen Null geht. Wenn man daher die Drehung eines
Objektmusters unter Verwendung eines Drehwinkels
normiert, den man nach dem beschriebenen
Trägheitsmomentenverfahren erhält, dann können große
Fehler auftreten, weil Fehler auf der Grundlage von
formabhängigen Berechnungen eingehen, die jede weitere
Prüfung und Erkennung von Mustern praktisch wertlos
machen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art anzugeben, mit dem bzw.
der man eine genaue Mustererkennung ohne formabhängige
Fehler erzielen kann.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1, hinsichtlich der Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
In den begleitenden Zeichnungen, die aufgrund ihres
schriftlichen Aussagegehaltes einen Teil dieser
Beschreibung bilden, ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt, das nachfolgend näher erläutert
werden soll. Es zeigt
Fig. 1A bis 4B Flächenmusterschemata, die das Prinzip
der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur
Ermittlung eines Drehwinkels eines Flächenmusters
nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das die Betriebsweise der
Vorrichtung nach Fig. 5 zeigt;
Fig. 7 ein Flußdiagramm, das einen
Schaltereinstellbetrieb zeigt, und
Fig. 8 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der
Betriebsweise der Vorrichtung nach Fig. 5.
Es wird nun im Detail auf die vorliegende bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung Bezug genommen, die in den
Zeichnungen dargestellt ist.
Zunächst sei auf die Fig. 1A bis 4B eingegangen. Ein
Prinzip der vorliegenden Erfindung, das das
Inter-Zwei-Schwerpunkte-Verfahren genannt wird, wird
nachfolgend beschrieben. Die Fig. 1A, 2A, 3A und 4A
zeigen jeweils unterschiedliche Flächen- oder Objektmuster. Im
einzelnen zeigt Fig. 1A einen Fall, wo schwarze
Buchstaben CH auf einem weißen kreisförmigen Muster
geschrieben sind. Fig. 2A zeigt einen Fall, wo
beispielsweise ein Loch HL in ein weißes kreisförmiges
Muster ähnlich dem vorangehenden gebohrt ist. Fig. 3A
zeigt einen Fall, bei welchem eine Kerbe BL in einem
weißen kreisförmigen Muster ähnlich Fig. 2A vorhanden
ist, und Fig. 4A zeigt einen Fall, bei welchem ein
Vorsprung PN an einem weißen kreisförmigen Muster
ähnlich dem nach Fig. 3A ausgebildet ist. Jede dieser
Figuren zeigt ein Beispiel, bei welchem es schwierig
ist, einen Drehwinkel mit hoher Genauigkeit zu
ermitteln, wenn man das
Trägheitsmomentenberechnungsverfahren verwendet.
Zur Bestimmung des Drehwinkels des in Fig. 1A
dargestellten Musters wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein kreisförmiger Suchbereich SH₁ gewählt, und
ein Bild in diesem Suchbereich, d. h. der
Buchstabenbereich CH, wird als ein signifikantes Bild
extrahiert. Sodann wird eine Hauptachse C des
signifikanten Bildes unter Verwendung des
Trägheitsmomentenberechnungsverfahrens des
Buchstabenbereiches CH erhalten, wie in Fig. 1B gezeigt,
und es wird ein Drehwinkel R als der Drehwinkel der
Hauptachse bestimmt. Wenn der Suchbereich SH₁ auf
logisch "1" gesetzt wird, dann wird der
Buchstabenbereich CH auf logisch "0" gesetzt, und es ist
deshalb notwendig, den logischen Zustand oder die
Polarität umzukehren, wenn der Buchstabenbereich CH
extrahiert wird.
Diese Situation gilt auch für die Fälle der Fig. 2A und
2B sowie 3A und 3B. Im Falle der Fig. 2A wird das
kreisförmige Loch HL als ein signifikantes Bild
extrahiert, ein Schwerpunkt P G ₁ des Bildes wird
erhalten. Der Drehwinkel R wird als der Winkel zu einer
geraden Linie C bestimmt, die durch den Schwerpunkt P G ₁
des signifikanten Bildes und den Schwerpunkt P G des
gesamten Objektmusters läuft, wie in Fig. 2B gezeigt.
Im Falle der Fig. 3A wird die Verarbeitung in bezug auf
die Kerbe BL in der gleichen Weise wie im Falle der Fig.
2A ausgeführt, um einen Drehwinkel R zu erhalten, wie in
Fig. 3B gezeigt.
Im Falle der Fig. 4A wird die Verarbeitung in der
gleichen Weise wie in den Fällen der Fig. 2A und 2B
ausgeführt mit der Ausnahme, daß der Vorsprung PN ohne
Ausführung einer Invertierung der Polarität oder einer
Invertierung der logischen Zustände extrahiert wird.
Es wird nun die Betriebsweise der Vorrichtung nach der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 5
erläutert. Die Vorrichtung hat zwei Betriebsarten, von
denen die eine ein Beurteilungsbetrieb ist, der im
einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert wird,
und die andere Betriebsart ein Einstellbetrieb ist, der
im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert wird.
Wie Fig. 5 zeigt, enthält die Vorrichtung nach der
Erfindung einen Aufnehmer, beispielsweise eine
Fernsehkamera 2 zur Erzeugung einer zweidimensionalen
Darstellung eines zu ermittelnden Musters 1, eine
Binärkodierungsschaltung 3, eine Raumteilerschaltung 4,
einen Bildspeicher 5, einen Umschaltkreis 6, einen
Polaritätswählkreis 7, Schalterkreise 8 a bis 8 d, eine
Flächenextraktionsschaltung 9, eine
Extraktionsschaltung 10 für das statische Moment, eine
Extraktionsschaltung 11 für das Flächenträgheitsmoment, eine
Extraktionsschaltung 12 für das geometrische Moment,
eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) 13, einen Speicher
14, einen Adreßgenerator 15, eine
Standardsuchbereichsspeicherschaltung 16, eine
Verschiebekorrekturschaltung 17, eine
Suchbereichsgeneratorschaltung 18 und eine UND-Schaltung
19.
Wie in Fig. 6 mit dem Block 31, beginnt die
Ermittlung nach der vorliegenden Erfindung mit der
Abtastung des Musters 1 durch die Fernsehkamera 2 und
die Umwandlung in eine binäre, d. h.
Schwarz/Weiß-Information durch die
Binärkodierungsschaltung 3. Dann wird beim Block 32 die
Binärinformation räumlich in zwei Dimensionen in
Bildelemente unterteilt, beispielsweise in 256 × 256
Bildelemente. Diese Bildelemente werden dann im
Bildspeicher 5 gespeichert, der eine ausreichende
Kapazität hat, um alle Bildelemente aufzunehmen. Dieser
Vorgang wird während der Periode ausgeführt, die
Bildaufnahmeperiode heißt, in der eine Szene des Bildes
von der Fernsehkamera 2 abgetastet wird. Fig. 9 zeigt
ein Beispiel des Verhältnisses zwischen der
Abtastperiode und der Bildaufnahmeperiode. Fig. 8(a)
zeigt ein Vertikalsynchronsignal und Fig. 8(b) zeigt
eine Bildaufnahmeperiode.
Während der Bildaufnahmeperiode, und wie auch durch den
Block 32 in Fig. 6 gezeigt, erhält man die Fläche und
die statischen Momente. Diese Vorgänge werden unter Steuerung
durch die CPU 13 ausgeführt, die den Umschaltkreis 6
veranlaßt, einen Eingang S₁ anstelle eines Eingangs S₂
auszuwählen. Die Polaritätswählschaltung 7 wählt
"Vorwärtsdrehung", wodurch die Schalterkreise 8 a und 8 b
eingeschaltet und die Schalterkreise 8 c und 8 d
ausgeschaltet werden. Die von der Raumteilerschaltung 4
verarbeitete Bildinformation wird daher der
Flächenextraktionsschaltung 9 und den
Extraktionsschaltungen 10 für statische Momente zugeführt, so daß
eine Fläche A und Linearmomente M x und M y erhalten
werden.
Anschließend, beim Block 33, wenn die Bildaufnahme
beendet ist, erhält die CPU 13 Koordinaten P GX und P GY
des Schwerpunktes des zu prüfenden gesamten Musters. Die
CPU 13 kann diese Bestimmung auf der Grundlage der
Gleichung (2) oder jeder anderen geeigneten Berechnung
ausführen. Sodann, wie Block 34 zeigt, vergleicht die
CPU 13 die Koordinaten P GX und P GY mit Koordinaten P GXS
und P GYS , die den Schwerpunkt eines Standardmusters
darstellen, den man zuvor im Einstellbetrieb erhalten
hat. Der Vergleich wird zu dem Zweck ausgeführt, den
Verschiebeumfang ( Δ x, Δ y) zwischen den
Schwerpunktskoordinaten zu erhalten.
Dann, wie Block 35 in Fig. 6 zeigt, liest die CPU 13 die
Bildpolaritätsinformation aus dem Speicher 14
entsprechend der Formcharakteristik des Objektmusters
und führt die Information der Polaritätswählschaltung 7
zu. Gleichzeitig liest die CPU 13 verschiedene
"EIN"/"AUS"-Schaltereinstellinformationen aus dem
Speicher 14 und führt diese Information den
Schalterkreisen 8 a bis 8 d zu. Das Verfahren zum
anfänglichen Einstellen der Schalter ist in Fig. 7
gezeigt und wird nachfolgend im Detail erläutert. Die
Schaltereinstellinformation für die Schalterkreise 8 a
bis 8 d hängt von dem Algorithmus ab, der für die
Ermittlung des Winkels R verwendet wird, und vom
Berechnungsverfahren ab, wie beispielsweise dem
Trägheitsmomentenverfahren oder dem
Inter-Zwei-Schwerpunkte-Verfahren
(Schwerpunktsmittelungsverfahren).
Die Einstellung der Schalter wird demnach in
Übereinstimmung mit der Gestaltscharakteristik des
Objektmusters ausgeführt. Wenn beispielsweise das
Trägheitsmomentenverfahren verwendet wird, dann werden
die Schalterkreise 8 a und 8 b ausgeschaltet und die
Schalterkreise 8 c und 8 d werden eingeschaltet.
Information in bezug auf einen kreisförmigen oder
ringförmigen Suchbereich, der abzusuchen ist, die zuvor
durch das Standardmuster eingestellt worden sind, sind
im Standardbereichsspeicherkreis 16 zusammen mit der
Information der Koordinaten P GXS und P GYS des
Schwerpunktes des Standardmusters eingespeichert worden.
Zu diesem Zeitpunkt führt, wie durch den Block 35
gezeigt, die CPU 13 Triggersignale zu der
Adreßgeneratorschaltung 15, um den Bildspeicher 5 und
die Suchbereichsgeneratorschaltung 18 abzutasten. Als
Folge davon erzeugt die Adreßgeneratorschaltung 15
Adressen X und Y für den Bildspeicher 5, um nacheinander
den Bildspeicher 5 für jedes Bildelement in einer Weise
ähnlich einem Fernsehbild abzutasten, um nacheinander
Bildinformation aus dem Bildspeicher 5 auszulesen. Die
Suchbereichsgeneratorschaltung 18 ist dazu eingerichtet,
Suchbereichsdaten (Koordinatendaten) aus dem
Standardsuchbereich auszulesen, der in der Schaltung 16
gespeichert ist, um zu ermitteln, ob von der
Adreßgeneratorschaltung 15 erzeugte Adressen in dem
Suchbereich vorhanden sind. Die
Suchbereichsgeneratorschaltung 18 steuert daher den
Durchlaß der aus dem Bildspeicher 5 ausgelesenen Daten
durch die UND-Schaltung 19. Daher werden nur die
Bilddaten im Suchbereich, die im Bildspeicher 5
gespeichert sind, durch die UND-Schaltung 19 ausgelesen.
Sodann wird beim Block 36 der Verschiebungsumfang ( Δ x, Δ y) zwischen den jeweiligen Schwerpunkten des zu
ermittelnden Musters und des Standardmusters von der CPU
13 der Verschiebungskorrekturschaltung 17 zugeführt. Der
Verschiebungsumfang wird den Daten von der
Standardsuchbereichsspeicherschaltung 16 hinzuaddiert,
um dadurch die Lage des Standardsuchbereichs um den
Verschiebungsumfang zu verschieben, so daß die Lage des
Suchbereiches normiert wird.
Der Umschaltkreis 6 wird dann so gesteuert, daß er einen
Eingang S₂ wählt (Block 37), so daß der Ausgang der
UND-Schaltung 19 den Extraktionsschaltungen 9 bis 12
über dem Umschaltkreis 6, die Polaritätswählschaltung 7
und die Schalterkreise 8 zugeführt wird. Zu diesem
Zeitpunkt wird, wie Block 37 zeigt, die Polarität der
Bildinformation ggf. umgekehrt.
Da in diesem Falle das Trägheitsmomentenverfahren
anzuwenden ist, befinden sich nur die Schalterkreise 8 c
und 8 d im Einschaltzustand, so daß die Flächenträgheitsmomente
I x und I y und das Zentrifugale Trägheitsmoment I xy von
den Extraktionsschaltungen 11 bzw. 12 extrahiert werden
(Block 38). Fig. 8(c) zeigt die Zeitlage des
vorangehenden Betriebs. Man erkennt aus Fig. 8(c), daß
die Extraktion der Fläche und der Momente in bezug auf
die signifikante Bildinformation nach der
Bildaufnahmeperiode ausgeführt wird.
Wie der Block 39 von Fig. 6 zeigt, werden die Ausgänge
der Extraktionsschaltungen 11 und 12 der CPU 13
zugeführt, so daß die durch die Gleichung (1)
ausgedrückte Berechnung in Übereinstimmung mit der
Einstellung der Schalter ausgeführt wird, um den
Drehwinkel R zu erhalten. Die Zeitlage für diesen
Betrieb, der beim Block 39 ausgeführt wird, ist in Fig.
8(d) gezeigt.
Der Drehwinkel wird auf diese Weise unter Verwendung des
Trägheitsmomentenverfahrens des vorangehenden Beispiels
erhalten. Wie oben erläutert, gibt es einige Formen von
Objektmustern, bei denen man den Drehwinkel genauer
erhalten kann, wenn man das
Inter-Zwei-Schwerpunkte-Verfahren verwendet, sowie
einige Fälle, bei denen der Drehwinkel genauer erhalten
werden kann, wenn man die Polaritätsumkehr der
Bildinformation ausführt.
Der Zustand der Schalter wird daher im voraus
eingestellt und im Speicher 14 gespeichert, unter
Verwendung eines Standardmusters entsprechend dem
Verfahren, das Verwendung finden soll, und je nachdem,
ob die Polarität der Bildinformation umgekehrt werden
soll. Wie Fig. 7 zeigt, wird beim Block 41 ein
Standardbildmuster erhalten und dann binärkodiert,
ähnlich dem Verfahren von Block 31 in Fig. 6. Dann, beim
Block 42, berechnet die CPU 13 die Fläche und die statischen
Momente des binärkodierten Bildes ähnlich dem
Verfahren in Block 32 von Fig. 6. Im Block 43 berechnet
die CPU 13 den Schwerpunkt ähnlich dem Verfahren von
Block 33 in Fig. 6, und beim Block 44 bestimmt die CPU
13 den Suchbereich und speichert im Speicher 14.
Die Polarität der Bildinformation wird beim Block 45
bestimmt und im Speicher 14 gespeichert, und
anschließend werden im Block 46 die Schalterzustände
bestimmt und eingestellt und im Speicher 14 gespeichert.
Wenn das Inter-Zwei-Schwerpunkte-Verfahren und
Polaritätsumkehr der Bildinformation verwendet werden
sollen, dann führt die CPU 13 einen Befehl, der die
Polaritätsumkehr anzeigt, der Polaritätswählschaltung 7
zu, schließt die Schalterkreise 8 a und 8 b ein und
schaltet die Schalterkreise 8 c und 8 d aus. Als Folge
davon werden eine Fläche A′ und statische Momente M′ x und
M′ y aus der Information des signifikanten Bildes im
Suchbereich extrahiert, und man erhält den Schwerpunkt
auf der Grundlage der obengenannten Gleichung (2).
Man kann daher aus dem so erhaltenen Schwerpunkt des
Musters im Suchbereich und dem Schwerpunkt des zu
ermittelnden Gesamtmusters einen Drehwinkel R auf der
Grundlage der folgenden Gleichung (3) erhalten:
wobei X Gi und Y Gi die entsprechenden x- und
y-Koordinaten des Schwerpunktes des zu ermittelnden
Gesamtmusters sind und X′ Gi und Y′ Gi die x- und
y-Koordinaten des Schwerpunktes des Musters im
Suchbereich darstellen.
Die vorangehende Beschreibung der Vorrichtung nach der
vorliegenden Erfindung betraf hauptsächlich
Objektmuster, die nur eine Art von
Gestaltscharakteristik haben. Wenn ein Objektmuster
unterschiedliche Gestaltscharakteristika aufweist, dann
ist es möglich, die vorliegende Erfindung in bezug auf
ein solches Objektmuster anzuwenden, so daß Daten, die
sich auf Größen und Lagen von Standardsuchbereichen,
Winkelermittlungsverfahren, Bildpolarität usw. beziehen,
im voraus eingestellt und gespeichert werden, so daß die
Daten von der CPU 13 in geeigneter Weise ausgewählt
werden können.
Die folgenden Vorteile ergeben sich aus der Anwendung
der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung:
- (1) Da die Winkelermittlung in bezug auf ein Objektmuster durch Extraktion der Daten eines signifikanten Bildes in einem Suchbereich ausgeführt wird, läßt sich ein korrekter Winkel selbst dann ermitteln, wenn ein kreisförmiges Muster zu normieren ist. Dementsprechend kann die Normierung der Verdrehung bei der Musterprüfung oder Mustererkennung genauer ausgeführt werden. Weiterhin, im Falle, in welchem Winkeldaten zu ermitteln sind, die für die Lagesteuerung zu verwenden sind, läßt sich Lageinformation erhalten, durch die es möglich wird, eine hoch genaue Lagesteuerung auszuführen.
- (2) Da die Winkelermittlung unter Verwendung eines von mehreren unterschiedlichen Verfahrens ausgeführt werden kann und die Bildpolarität in geeigneter Weise gewechselt werden kann, ist die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in weitem Umfang auf die verschiedensten Muster mit den unterschiedlichsten Gestaltscharakteristika anwendbar.
- (3) Weiterhin, da die Größe des Suchbereichs in geeigneter Weise eingestellt werden kann, ist die Vorrichtung nach der Erfindung in der Lage, den unterschiedlichsten Objektmustern Rechnung zu tragen, so daß die Vorrichtung als ein flexibles Herstellungssystem (FMS) arbeiten kann.
- (4) Da die Verschiebung der Lage, in der der Suchbereich erzeugt wird, korrigiert werden kann, läßt sich nicht nur die Prüfung und Erkennung mit hoher Genauigkeit unabhängig von Lageverschiebungen ausführen, sondern es sind auch die Beschränkungen eines Trägersystems, die durch ein Objektmuster verursacht werden, vermindert, was zu einer Herabsetzung der Kosten des Trägersystems führt.
Claims (4)
1. Verfahren zur Drehlagebestimmung eines
Flächenmusters, bei dem durch optisches Abtasten des
Flächenmusters und Auswertung der digitalisierten
Abtastdaten die Schwerpunktslage des Flächenmusters
ermittelt sowie durch Vergleichen der Abtastdaten mit
gespeicherten digitalen Bezugsdaten eine Identifikation
des Flächenmusters und eine Drehlageermittlung
ausgeführt werden, gekennzeichnet durch folgende
Schritte:
Berechnen der Fläche des Musters und einer Mehrzahl statischer Momente des Musters aus den Abtastdaten,
Speichern von Daten hinsichtlich Fläche, statischer Momente und des daraus berechneten Schwerpunkts sowie der Abtastdaten,
Berechnen der Verschiebung des Schwerpunkts als Differenz zwischen der Schwerpunktslage eines Bezugsmusters und der Schwerpunktlage des untersuchten Flächenmusters,
Bestimmen eines Suchbereiches mit signifikantem Bildinhalt unter den Abtastdaten um den Schwerpunkt herum und Auslesen von Daten entsprechend diesem Suchbereich,
Normieren der Lage des genannten Suchbereiches, und
Berechnen des Drehwinkels des untersuchten Flächenmusters unter Verwendung der gespeicherten Daten des gesamten Flächemusters und der aus dem Suchbereich gewonnenen Daten.
Berechnen der Fläche des Musters und einer Mehrzahl statischer Momente des Musters aus den Abtastdaten,
Speichern von Daten hinsichtlich Fläche, statischer Momente und des daraus berechneten Schwerpunkts sowie der Abtastdaten,
Berechnen der Verschiebung des Schwerpunkts als Differenz zwischen der Schwerpunktslage eines Bezugsmusters und der Schwerpunktlage des untersuchten Flächenmusters,
Bestimmen eines Suchbereiches mit signifikantem Bildinhalt unter den Abtastdaten um den Schwerpunkt herum und Auslesen von Daten entsprechend diesem Suchbereich,
Normieren der Lage des genannten Suchbereiches, und
Berechnen des Drehwinkels des untersuchten Flächenmusters unter Verwendung der gespeicherten Daten des gesamten Flächemusters und der aus dem Suchbereich gewonnenen Daten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß der Schwerpunkt der im Suchbereich erfaßten Fläche
ermittelt wird und der Drehwinkel des Flächemusters aus
der Lage dieses Schwerpunkts in bezug auf den
Schwerpunkt des gesamten Flächenmusters ermittelt wird.
3. Vorrichtung zur Ermittlung des Drehwinkels eines
Flächenmusters, enthaltend eine Einrichtung zum
optischen Abtasten des Flächenmusters und zum Erzeugen
von Abtastdaten, die in Binärdaten umgewandelt werden,
einen Speicher zur Speicherung der Binärdaten, einen
zweiten Speicher, in welchem einem Bezugsmuster
entsprechende Daten gespeichert sind, und eine
Recheneinrichtung, der die Daten beider Speicher
zugeführt sind und die den Schwerpunkt und die Drehlage
des untersuchten Flächenmusters in bezug auf eine durch
das Bezugsmuster gegebene Bezugslage berechnet,
gekennzeichnet durch
eine erste Merkmalsextraktionseinrichtung (9) zur Ermittlung der Fläche und eines Trägheitsmoments des Flächenmusters aus den Binärdaten des untersuchten Flächenmusters,
eine Suchbereichserzeugungseinrichtung (18) zur Bestimmung eines Suchbereiches mit signifikantem Bildinhalt um den Schwerpunkt des untersuchten Musters und eines Vergleichsmusters herun, und
eine zweite Merkmalsextraktionseinrichtung (10, 11, 12) zum Ermitteln eines ausgesuchten Anteils der Bildinformation aus dem ersten Speicher (5) und aus dem zweiten Speicher (16) und zum Zuführen derselben zu der Recheneinrichtung.
eine erste Merkmalsextraktionseinrichtung (9) zur Ermittlung der Fläche und eines Trägheitsmoments des Flächenmusters aus den Binärdaten des untersuchten Flächenmusters,
eine Suchbereichserzeugungseinrichtung (18) zur Bestimmung eines Suchbereiches mit signifikantem Bildinhalt um den Schwerpunkt des untersuchten Musters und eines Vergleichsmusters herun, und
eine zweite Merkmalsextraktionseinrichtung (10, 11, 12) zum Ermitteln eines ausgesuchten Anteils der Bildinformation aus dem ersten Speicher (5) und aus dem zweiten Speicher (16) und zum Zuführen derselben zu der Recheneinrichtung.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Invertiereinrichtung (7) vorgesehen ist, mit
der die von dem zweiten Speicher (16) zugeführten Daten
wahlweise invertierbar sind.
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