DE3939621A1 - Verfahren und geraet zur erfassung von markendaten in bilddaten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Gerät zur Erfassung von Markenbilddaten, die einer Marke in Bilddaten entsprechen.

Um eine Marke, beispielsweise eine rechteckige Marke, die auf der Basis analoger, durch eine Kamera oder dergleichen eingegebener Bilddaten auf Papier gedruckt oder geschrieben sind, zu erfassen, müssen die Markenbilddaten selber entsprechend der Marke oder ihrer zentralen position erfaßt werden. Es sei hier angenommen, daß durch die Bilddaten dargestellte gewünschte Markenbilddaten eine waagerechte Länge FH und eine senkrechte Länge FV, gemessen in pixeleinheiten, besitzen, wie in Fig. 1 dargestellt.

Beim konventionellen Markenerfassungsgerät werden daher durch eine Kamera oder dergleichen eingegebene Bilddaten zunächst in digitale Daten umgewandelt. Dann werden die waagerechten und senkrechten Längen FH′ und FV′ der aktuellen Markenbilddaten in den digitalen Bilddaten gemessen. Die gemessenen Längen FH′ und FV′ werden dann jeweils mit den bekannten Längen FH und FV verglichen, so daß auf diese Weise eine rechteckige Marke erfaßt wird.

Um bei der obigen Methode analoge, durch eine Kamera oder dergleichen eingegebene Bilddaten zu digitalisieren, wird jedes Pixel von den analogen Bilddaten abgetastet, und nach jedem Abtasten wird die Amplitude der analogen Bilddaten in einen Binärwert umgewandelt. Im Ergebnis wird die Grenze der Bildmarkendaten erfaßt. Damit ist gemeint, daß die Dichtedaten jedes Pixels der analogen Bilddaten mit einem Schwellenwert verglichen werden. Entsprechend dem Vergleichsergebnis wird das Pixel durch binäre Daten dargestellt, die angeben, ob das Pixel innerhalb der Markenbilddaten vorhanden ist oder nicht. Allerdings schwankt der Dichteunterschied zwischen den Markenbilddaten und anderen Abschnitten entsprechend dem auf das Papier oder dergleichen mit der aufgeschriebenen Marke auftreffenden Licht. Wie in Fig. 2A dargestellt, werden kleinere Markenbilddaten als die wirklichen erfaßt, sofern ein aktueller Schwellenwert niedriger als ein gewünschter Schwellenwert ist. Im Gegensatz dazu werden, wie in Fig. 2B gezeigt, größere Markenbilddaten als die wirklichen erfaßt, sofern ein aktueller Schwellenwert größer als ein gewünschter Schwellenwert ist. Infolgedessen kann die Marke nicht richtig erfaßt werden.

Wie oben beschrieben, können bei der konventionellen Markenerfassungsmethode die Längen von Markenbilddaten nicht richtig gemessen werden, wenn die eingegebenen analogen Bilddaten nicht bei einem vorgegebenen Schwellenwert aufgrund von Änderungseinflüssen des Außenlichts, der einseitigen Beleuchtung und dergleichen richtig digitalisiert werden können, was eine Abnahme der Präzision bei der Markenerfassung zur Folge hat.

Die vorliegende Erfindung beruht auf diesbezüglichen Erwägungen und hat zum Ziel, ein Verfahren und ein Gerät zur Erfassung der Position einer Marke (Zielfläche) mit erhöhter Erfassungspräzision zu schaffen, und zwar auf Basis der Gradationsdarstellung digitaler Bilddaten ohne Beeinflussung durch Änderungen des Außenlichts, der einseitigen Beleuchtung und dergleichen.

Um dieses Ziel zu erreichen, weist das Gerät zur Erfassung von Markenbilddaten einer Marke aus ersten Bilddaten, die eine erste Länge in einer ersten Richtung und eine zweite Länge in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung, gemessen in Pixeleinheiten, besitzen, folgende Komponenten auf:

• - einen Differentialprozessor, der auf einen eingegebenen Differenzieroperationsbefehl anspricht, zur Durchführung einer Differentialoperation für Dichtedaten von ersten bezeichneten Bilddaten;
• - einen Addierprozessor, der auf einen eingegebenen Addierbefehl anspricht, zum Addieren zweiter und dritter bezeichneter Bilddaten in Bezug auf Dichtedaten derselben, derart, daß die zweiten bezeichneten Bilddaten um eine bestimmte Länge in eine bezeichnete Richtung, und die dritten bezeichneten Bilddaten um die bezeichnete Länge in eine der bezeichneten Länge entgegengesetzter Richtung verschoben werden; und
• - ein Steuergerät, das auf einen eingegebenen Markenerfassungsbefehl anspricht,
  zur Bezeichnung der ersten Bilddaten als erste bezeichnete Bilddaten für die sequentielle Ausgabe erster und zweiter Differenzieroperationsbefehle als Differenzieroperationsbefehle an den Differentialprozessor, um jeweils zweite und dritte Bilddaten zu erhalten;
  zur Bezeichnung der zweiten und dritten Bilddaten als zweite und dritte bezeichnete Bilddaten, sowie einer Hälfte der ersten Länge als bezeichnete Länge und der ersten Richtung als der bezeichneten Richtung für die Ausgabe eines ersten Addierbefehls als Addierbefehl an den Addierprozessor, um vierte Bilddaten zu erhalten; und
  zur Bezeichnung der vierten Bilddaten als erste bezeichnete bilddaten für die sequentielle Ausgabe dritter und vierter Differenzieroperationsbefehle als Differenzieroperationsbefehle an den Differentialprozessor, um jeweils fünfte und sechste Bilddaten zu erhalten;
  zur Bezeichnung der fünften und sechsten Bilddaten als zweite und dritte bezeichnete Bilddaten sowie einer Hälfte der zweiten Länge als bezeichnete Länge und der zweiten Richtung als bezeichnete Richtung für die zwecks Ausgabe eines zweiten Addierbefehls als Addierbefehl an den Addierprozessor, um siebte Bilddaten zu erhalten; und
  zur Bezeichnung einer Mittenposition der Marke aus den siebten Bilddaten.

Um das vorgenannte Ziel zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Erfassung von Markenbilddaten, entsprechend einer Marke, in einer Markenerfassungseinrichtung auf Basis erster Bilddaten geschaffen, wobei die Markenbilddaten eine erste Länge in einer ersten Richtung und eine zweite Länge in einer zweiten Richtung besitzen und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

• - Gewinnung zweiter und dritter Bilddaten durch Ausführen erster und zweiter digitaler Differentialoperationen an den ersten Bilddaten in der ersten Richtung;
• - Gewinnung vierter Bilddaten durch Verschieben der zweiten und dritten Bilddaten um die Hälfte der ersten Länge in entgegengesetzten Richtungen, und Addieren der verschobenen zweiten und dritten Bilddaten;
• - Gewinnung fünfter und sechster Bilddaten durch Ausführen dritter und vierter digitaler Differentialoperationen an den vierten Bilddaten;
• - Gewinnung siebter Bilddaten durch Verschieben der fünften und sechsten Bilddaten um die Hälfte der zweiten Länge in entgegengesetzten Richtungen, und Addieren der verschobenen fünften und sechsten Bilddaten; und
• - Erfassung der Mitte der Marke aus den siebten Bilddaten.

Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die position einer Marke ohne Umwandlung der eingegebenen analogen Bilddaten in binäre Daten erfaßt werden, weil Differentialfilteroperationen für digitale Bilddaten mit Gradationsdarstellungs-Dichtedaten durchgeführt werden. Deshalb ist der Schwellenwert frei von Einflüssen wechselnden äußerer Lichtwechsel, der einseitigen Beleuchtung, und dergleichen, frei, so daß die präzision der Markenerfassung gesteigert wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung einer zu erfassenden Marke;

Fig. 2A und 2B zeigen Darstellungen zur Erläuterung einer konventionellen Methode der Markenerfassung;

Fig. 3 stellt ein Blockschaltbild dar, das den Aufbau einer Markenerfassungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4A bis 4D veranschaulichen jeweils Darstellungen von Differentialfiltertabellen, die im Rahmen der in Fig. 3 dargestellten Schaltung verwendet werden;

Fig. 5A und 5B stellen Flußdiagramme zur Erläuterung eines Verfahrensablaufs im Rahmen der Erfindung dar;

Fig. 6 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Verfahrens;

Fig. 7A bis 7D veranschaulichen jeweils Bilddaten WI, WFX 1, WFX 2 und WX, die erhalten werden, wenn die waagerechte position einer Marke erfaßt ist;

Fig. 8 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Falles, daß die Markenerfassungseinrichtung nach Fig. 3 verwendet wird; und

Fig. 9A bis 9D und 10A bis 10D zeigen jeweils Modifikationen der Differentialfiltertabellen der Fig. 4.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ein Markenerfassungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben.

Der Aufbau der Ausführungsform wird zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert. Gemäß Fig. 3 erzeugt eine Zentraleinheit CPU 11 verschiedene Befehle als Antwort auf eine eingegebene Markenerfassungsanweisung, um das genannte Gerät zu steuern. Jeder der zweidimensionalen Bildspeicher 12-1, 12-2, . . ., 12-8 kann Bilddaten speichern, die als Dichtedaten beispielsweise 8-Bit-Gradationsdaten (256 Pegel) besitzen.

Eine Kamera 13 empfängt durch ein Digitalisierungsgerät 14, gesteuert durch die CPU 11, analoge Bilddaten WI′ unter Einschluß von Markenbilddaten entsprechend einer rechteckigen Marke. Das Digitalisierungsgerät 14 steuert die Kamera 13 als Antwort auf einen Abbildungsbefehl der CPU 11, sie tastet die Analogbilddaten WI′ von der Kamera 13 ab und wandelt sie in digitale Bilddaten WI um, die aus einer Vielzahl von pixeln bestehen. Im Anschluß an die Abtastung werden die Amplituden der analogen Bilddaten WI′ in digitale 8-Bit-Dichtedaten umgewandelt. Das heißt, daß die Bilddaten WI als Dichtedaten 8-Bit-Gradationsdaten besitzen. Die Bilddaten WI werden im Bildspeicher 12-1 gespeichert.

Als Antwort auf einen ersten bis vierten Differentialfilteroperationsbefehl der CPU 11 führt ein Differentialfilteroperationsprozessor 15 unter Verwendung einer Differentialfiltertabelle Differentialfilteroperationen zur Gewinnung der Dichtedaten jedes in einem bestimmten Bildspeicher gespeicherten Bildpixels durch und erhält Bilddaten mit den Operationsdaten als Dichtedaten. Der Prozessor 15 besitzt jeweils die in den Fig. 4A, 4B, 4C und 4D dargestellten Differentialfiltertabellen 31, 32, 33 und 34. Diese Tabellen werden jeweils zur Durchführung der ersten bis zur vierten Differentialfilteroperation benutzt.

Ein Operationsprozessor 16 addiert als Antwort auf einen Addierbefehl der CPU 11 die Dichtedaten der entsprechenden Pixels der in den beiden bestimmten Bildspeichern gespeicherten Bilddaten und erhält Bilddaten mit den Operationsergebnissen als Dichtedaten. Darüber hinaus berechnet der Prozessor 16 den Schwerpunkt einer bezeichneten Fläche der Bilddaten als Antwort auf einen Befehl der CPU zur Durchführung der Schwerpunktsberechnung. Ein Histogrammoperationsprozessor 17 erzeugt das Dichtehistogramm der bezeichneten Bilddaten als Antwort auf einen Histogrammoperationsbefehl der CPU 11.

Die CPU 11 erzeugt in Übereinstimmung mit dem Histogrammoperationsergebnis eine Abfragetabelle. Als Antwort auf einen Datenumwandlungsbefehl der CPU 11 wandelt ein Datenumwandlungsprozessor 18 die mit einer Bezeichnung versehene Bilddaten entsprechend der Abfragetabelle um. Ein Tabellenspeicher 19 speichert die Abfragetabelle. Ein Steuerbus 20 ermöglicht es der CPU 11, die Bildspeicher 12-1 bis 12-8, das Digitalisiergerät 14, die Prozessoren 15 bis 18 und die Abfragetabelle 19 zu steuern. Ein Bilddatenbus 21 führt die Bilddatenübertragung zwischen den Bildspeichern 12-1 bis 12-8, dem Digitalisiergerät 14, den Prozessoren 15 bis 18 und der Abfragetabelle 19 durch.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des Markenerfassungsgerätes gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 5A und 5B beschrieben. Es sei hier angenommen, daß die horizontale und die vertikale Länge FH und FV der Markenbilddaten, die einer rechteckigen Marke in digitalen Bilddaten entsprechen, in Pixeleinheiten festgelegt sind, und daß FH < FV ist. Es sei ferner angenommen, daß die rechteckige Marke eine schwarze Marke auf weißem Hintergrund ist, und daß die Dichtedaten jedes Pixels der digitalen Bilddaten durch 8 Bits dargestellt werden.

In Schritt S 2 gibt die CPU 11 als Antwort auf eine eingegebene Markenerfassungsanweisung einen Abbildungsbefehl an das Digitalisiergerät 14. Als Antwort auf den Abbildungsbefehl steuert das Digitalisiergerät 14 die Kamera 13 so an, daß sie eine auf einem Blatt 40 geschriebene Marke 42 photographiert und analoge Bilddaten WI′ an das Digitalisiergerät 14 ausgibt. Das Digitalisiergerät 14 digitalisiert die von der Kamera 13 gelieferten analogen Bilddaten WI′, um digitale Bilddaten WI zu erhalten, die aus einer Vielzahl von Pixeln bestehen. Gleichzeitig wandelt das Digitalisiergerät 14 die Amplitude jedes Pixels der analogen Bilddaten WI′ in 8-Bit-Dichtedaten um. Die digitalen Bilddaten WI werden im Bildspeicher 12-1 gespeichert. Fig. 7A zeigt einen Zustand der Veränderung der Dichtedaten der Bilddaten WI zwischen den in Fig. 6 dargestellten Positionen X 1 und X 2. Nach Abchluß der Speicherung der Bilddaten WI gibt das Digitalisiergerät 14 ein Beendigungssignal ACK (Bestätigung an die CPU 11) aus.

In Schritt S 4 schickt die CPU 11 als Antwort auf das Beendigungssignal ACK des Digitalisiergerätes 14 einen Befehl zur ersten Differentialfilteroperation für die Bilddaten WI über den Steuerbus 20 an den Differentialfilteroperationsprozessor 15. Als Antwort auf den Befehl der CPU 11 liest der Prozessor 15 über den Bilddatenbus 21 jedes Pixel der Bilddaten WI aus dem Bildspeicher 12-1 in einer von Position X 1 nach Position X 2 verlaufenden Richtung aus, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die ausgelesenen Bilddaten WI werden unter Benutzung der Differentialfiltertabelle 31 einer Differentialfilteroperation unterzogen, um Bilddaten WFX 1 zu erhalten. Fig. 4A zeigt den Inhalt der Tabelle 31. Wie aus Fig. 4A hervorgeht, wird die Differentialfilteroperation unter Verwendung von 8, um ein Zielpixel herum angeordneten, Pixeln durchgeführt. Im vorliegenden Falle werden die Dichtedaten jedes Pixels, das näher an der Position X 2 liegt als das Zielpixel, mit einem Faktor 2 multipliziert, während die Dichtedaten jedes Pixels, das näher an der Position X 1 als das Zielpixel liegt, mit einem Faktor -2 multipliziert werden. Als Ergebnis enthalten die Bilddaten WFX 1 die unter Verwendung der Tabelle 31 als Bilddaten gewonnenen Operationsergebnisse. Fig. 7B zeigt die Ergebnisse der Differentialfilteroperation zwischen den Positionen X 1 und X 2 für den Fall, daß die Tabelle 31 benutzt wird. Wie aus den Bilddaten WFX 1 in Fig. 7B hervorgeht, werden Änderungen bei den Dichtedaten von Weiß nach Schwarz durch positive Werte dargestellt, während Änderungen von Schwarz nach Weiß durch negative Werte dargestellt sind. Wie durch die gestrichelten Linien angezeigt wird, wird der Differentialwert mit "0" dargestellt, falls ein Differentialoperationsergebnis einen negativen Wert besitzt. Anschließend speichert der Prozessor 8 die Bilddaten WFX 1 über den Bilddatenbus 21 im Bildspeicher 12-2 ab und liefert ein Beendigungssignal ACK zur ersten Differentialfilteroperation an die CPU 11.

Als Antwort auf das vom Prozessor 15 gelieferte Beendigungssignal ACK gibt die CPU 11 einen zweiten Differentialfilteroperationsbefehl für die Bilddaten WI über den Steuerbus 20 an den Prozessor 15 aus. Als Antwort auf den Operationsbefehl des Prozessors CPU 11 führt der Prozessor 15 zur Gewinnung der Bilddaten WFX 2 unter Verwendung der Differentialfiltertabelle 32 eine Differentialfilteroperation für die Bilddaten WI in der gleichen Weise aus, wie bei der Operation zur Gewinnung der Bilddaten WFX 1. Wie aus Fig. 4B hervorgeht, hat jeder Faktor der Tabelle 32 den gleichen Absolutwert wie der eines entsprechenden Faktors der Tabelle 31, jedoch mit einem umgekehrten Vorzeichen. Infolgedessen wird ein positiver Differentialwert erhalten, wenn sich Dichtedaten von Schwarz nach Weiß verändern. Fig. 7C zeigt die Bilddaten WFX 2 zwischen den Positionen X 1 und X 2. Desgleichen wird in Fig. 7C jeder durch gestrichelte Linien angezeigte negative Differentialwert durch eine "0" dargestellt. Nach dem Speichern der Bilddaten WFX 2 im Bildspeicher 12-3 gibt der Prozessor 15 über den Steuerbus 20 ein Beendigungssignal ACK an die CPU 11 aus.

In Schritt S 6 sendet die CPU 11 als Antwort auf das Beendigungssignal ACK des Prozessors 15 über den Steuerbus 20 einen zusätzlichen Befehl an den Operationsprozessor 16, die Bilddaten WFX 1 und WFX 2 zu addieren. Als Antwort auf den Addierbefehl liest der Operationsprozessor 16 die Differentialbilddaten WFX 1 und WFX 2 jeweils aus den Bildspeichern 12-2 und 12-3 aus. Dann verschiebt der Prozessor 16 die Bilddaten WFXl und WFX 2 um FH/2 jeweils in Richtung X 2 und X 1. Anschließend addiert der Prozessor 16 die Dichtedaten der entsprechenden Pixel beider Bildgruppen, um die Bilddaten WX zu erhalten. Im einzelnen erzeugt der Prozessor 16 Leseadressen (AX-FH/2) und (AX+FH/2) aus einer Bezugspixeladresse AS aus und gibt sie jeweils an die Bildspeicher 12-2 und 12-3 aus. Dementsprechend werden die Dichtedaten der entsprechenden Pixel ausgelesen und addiert. Alle Pixel werden unter Verwendung der Bezugspixeladresse abgetastet. Die Bilddaten WX werden bei der Bezugspixeladresse AX des Bildspeichers 12-4 eingeschrieben.

Aus diesen Bilddaten WX werden Bilddaten mit einer Spitze in der Mitte der waagerechten Länge FH der rechteckigen Marke 42, wie aus Fig. 7D Zeigt. Die Spitze erscheint immer in der Mitte jedes schwarzen Musters auf einer waagerechten Linie, solange das Muster die waagerechte Länge FH besitzt, unabhängig davon, ob es sich um eine rechteckige Marke handelt oder nicht. Im Gegensatz dazu entsteht auch bei einer rechteckigen Marke, keine Spitze, wenn die horizontale Länge nicht die Größe FH besitzt. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Fall werden die Bilddaten WX, die ein Peakmuster in einem Bereich besitzen, der in senkrechter Richtung mit der zentralen Achse einer rechteckigen, in die Bilddaten WI eingeschlossenen Marke (dargestellt durch ein schwarzes Muster) zusammenfällt, im Bildspeicher 12-4 aufgenommen. Nach dieser Operation gibt der Prozessor 16 ein Beendigungssignal ACK an die CPU 11 aus.

Als Antwort auf das Beendigungssignal ACK des Prozessors 16 gibt die CPU 11 in Schritt S 8 einen Histogrammoperationsbefehl an den Histogrammopertionsprozessor 17 aus. Als Antwort auf den Befehl der CPU 11 erzeugt der Prozessor 17 die Maximaldichtedaten PX durch Ausführen einer Histogrammoperaton für die Bilddaten WX. In Schritt S 10 prüft die CPU, ob die Maximaldichtedaten PX gleich oder größer sind als ein vorherbestimmter Wert XC. Falls die Maximaldichtedaten PX kleiner als der Wert XC sind, wird festgestellt, daß sich unter den Bilddaten WI keine Marke befindet, so daß ein Fehlerbearbeitungsverfahren durchgeführt wird. Wenn die Maximaldichtedaten gleich oder größer als der Wert XC sind, das bedeutet Y in Schritt S 10, wird die Operation in Schritt S 12 durchgeführt.

In Schritt S 12 gibt die CPU 11 einen Befehl zur Durchführung der dritten Differentialfilteroperation für die Bilddaten WX über den Steuerbus 20 an den Differentialfilteroperationsprozessor 15 aus. Als Antwort auf den Befehl der CPU 11 liest der Prozessor 15 die Bilddaten WX über den Bilddatenbus 21 aus dem Bildspeicher 12-4 aus. Die ausgelesenen Bilddaten WX werden, unter Verwendung der Differentialfiltertabelle 33 Differentialfilteroperationen unterworfen, um die Bilddaten WFY 1 zu erhalten. Im Ergebnis enthalten die Bilddaen WFY 1 die Operationsergebnisse, die unter Verwendung der in Fig. 4C dargestellten Tabelle 33 gewonnen wurden, als Dichtedaten. Wie Fig. 4C zeigt, werden bei den Differentialfilteroperationen Anderungen der Dichtedaten von Weiß nach Schwarzund von Schwarz nach Weiß zsischen den Positionen Y 1 und Y 2 jeweils durch positive und negative Werte dargestellt. Falls ein Differentialoperationsergebnis negativ ist, werden die Differentialwerte durch "0" dargestellt. Anschließend speichert der Prozessor 15 die Bilddaten WFY 1 über den Bilddatenbus 21 im Bildspeicher 12-5 ab und gibt ein Beendigungssignal ACK an die CPU 11 aus.

Als Antwort auf das ACK-Signal des Prozessors 15 sendet die CPU 11 über den Steuerbus 20 einen Befehl zur Durchführung einer vierten Differentialfilteroperation an den Bilddaten WX an den Prozessor 15. Als Antwort auf den Operationsbefehl der CPU 11 führt der Prozessor 15, unter Anwendung der Differentialfiltertabelle 34 in der gleichen Weise wie bei der Operation zur Gewinnung der Bilddaten WFY 1, Differentialfilteroperationen an den Bilddaten WX aus, um die Bilddaten WFY 2 zu erhalten. Wie Fig. 4D zeigt, besitzt jedes Element der Tabelle 34 den gleichen absoluten Wert wie das eines entsprechenden Faktors der Tabelle 33, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen. Als Ergebnis wird ein positiver Differentialwert erhalten, wenn sich alle Dichtedaten von Schwarz nach Weiß ändern. In gleicher Weise wird im vorliegenden Falle wird ein negativer Differentialwert durch "0" dargestellt. Der Prozessor 15 speichert die Bilddaten WFY 2 im Bildspeicher 12-7 ab und gibt anschließend ein Beendigungssignal ACK an die CPU 11.

In Schritt S 14 gibt die CPU 11 als Antwort auf das ACK-Signal des Prozessors 15 über den Steuerbus 20 einen zusätzlichen Befehl an den Operationsprozessor 16, um Bilddaten WY durch Addieren der Bilddaten WFY 1 und WFY 2 in der gleichen Weise zu erhalten wie im Falle der Operation zur Gewinnung der Bilddaten WX. Als Antwort auf den zusätzlichen Befehl liest der Prozessor 16 die Differentialbilddaten WFY 1 und WFY 2 jeweils aus den Bildspeichern 12-5 und 12-6 aus. Der Prozessor 16 verschiebt die Bilddaten WFY 1 und WFY 2 um FV/2 jeweils in die Richtungen Y 2 und Y 1. Danach addiert der Prozessor 16 die Dichtedaten der entsprechenden Pixel beider verschobener Bilddatengruppen und gewinnt die Bilddaten WY. Im einzelnen erzeugt der Prozessor 16 aus einer Bezugspixeladresse AY Leseadressen (AY-FV/2) und (AY+F/2) und gibt sie jeweils an die Bildspeicher 12-5 und 12-6 aus. Bei dieser Operation liest der Prozessor 16 entsprechende Pixel aus und addiert ihre Dichtedaten. Alle Pixel werden unter Verwendung der Bezugspixeladresse abgetastet. Die Bilddaten WY werden unter der Bezugspixeladresse AY des Bildspeichers 12-7 eingeschrieben. Danach gibt der Prozessor 16 ein Beendigungssignal ACK an die CPU 11 aus.

In Schritt S 16 sendet die CPU 11 als Antwort auf das ACK-Signal des Prozessors 16 einen Histogrammoperationsbefehl an den Histogrammoperationsprozessor 17. Als Antwort auf den Befehl der CPU 11 führt der Prozessor 17 eine Histogrammoperation an den Bilddaten WY aus. Die CPU 11 erhält einen Maximalwert PY der Dichtedaten auf der Basis des Dichtehistogramms der durch den Histogrammoperationsprozessor 17 erhaltenen Bilddaten WY. In Schritt S 18 prüft die CPU 11, ob die maximalen Dichtedaten PX gleich oder größer als ein bestimmter Wert YC sind. Falls die Daten PY kleiner als der Wert YC sind, wird bestimmt, daß keine Marke unter den Bilddaten WI vorhanden ist, und dementsprechend wird ein Fehlerbearbeitungsverfahren ausgeführt. Falls die Daten PY gleich oder größer als der Wert YC sind, das bedeutet Y in Schritt S 18, wird die Operation des Schrittes S 20 ausgeführt. Wenn die Marke 42 erfaßt wird, wie leicht aus der Beschreibung zu den Bilddaten WX herzuleiten ist, sollten diese Bilddaten WY eine einzelne Spitze in der Mitte der Marke, mit der senkrechten Länge FV aufweisen. Ahnlich wie in dem Falle, daß Maximaldichtedaten mit einem größeren als dem vorherbestimmten Wert von einer Marke nicht gewonnen werden können, deren waagerechte Länge nicht FH beträgt, und die zu Bilddaten WX gehört, von denen die Pixel WY gewonnen werden, können auch die Maximaldichtedaten PY, die größer als ein vorherbestimmter Wert YC sind, nicht von einer Marke gewonnen werden, deren senkrechte Länge nicht FV beträgt und die den Bilddaten WY angehört. Das heißt, daß in Schritt S 20 ein Pixel, von dem maximale Dichtedaten PY gewonnen werden, als Mitte einer rechteckigen Marke bestimmt wird, deren waagerechte und senkrechte Längen im wesentlichen jeweils den Wert FH und FV besitzen.

In Schritt S 22 bereitet die CPU 11 die Umwandlungstabelle (Abfragetabelle) 19 vor. Im einzelnen schreibt die CPU 11 zunächst die Dichtedaten, zum Beispiel 255 (oder 1), in Bezug auf ein Pixel mit einem Dichtewert nicht unter einem vorherbestimmten Wert (Fehler E), und zweite Dichtewerte, zum Beispiel 0, in Bezug auf ein Pixel in die Tabelle 19 ein, das einen Dichtewert nicht unter einem vorherbestimmten Wert E besitzt. In Schritt S 24 gibt die CPU 11 einen Datenumwandlungsbefehl für die Bilddaten WY im Bildspeicher 12-7 an den Datenumwandlungsprozessor 18 aus. Als Antwort auf den Befehl der CPU 11 liest der Prozessor 18 die Dichtewerte der entsprechenden Pixel der Bilddaten WY aus dem Bildspeicher 12-7 aus. Unter Benutzung der ausgegebenen Werte als Adressen erhält der Prozessor 18 die umgewandelten Dichtedaten der Pixel unter Bezugnahme auf die Abfragetabelle 19. Die gewonnenen Dichtedaten werden im Bildspeicher 12-8 abgespeichert.

Die vorliegende Markenerfassungstechnik kann auf die Zeichenerkennung angewendet werden. Beispielsweise können in dem in Fig. 8 dargestellten Bildspeicher Zeichen 51 bis 54, die zwischen zwei rechteckigen Marken 41 und 42 vorhanden sind, und deren relative Position in Bezug auf die Marken 41 und 42 im voraus bekannt sind, durch Erfassen der Marken 41 und 42 der Bilddaten erkannt werden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird eine schwarze Marke auf einem weißen Hintergrund erfaßt. Soll eine weiße Marke auf einem schwarzen Hintergrund erfaßt werden, kann die Markenerfassung mit der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung in der gleichen Weise durch Ersetzen der Dichtedaten WId jedes Pixels der digitalen Bilddaten WI durch, beispielsweise (255-WId) in Schritt S 2 durchgeführt werden. Alternativ können die Differentialfiltertabellen 31 und 32 in Schritt S 4 miteinander vertauscht werden, und in gleicher Weise können die Differentialfiltertabellen 33 und 34 in Schritt S 12 ausgetauscht werden.

Falls FH < FV ist, wird die Differentialfilterung vorzugsweise in der umgekehrten Reihenfolge wie bisherdurchgeführt, das heißt, in der vertikalen und in der horizontalen Richtung, um die Präzision der Markenerfassung zu erhöhen.

Die Differentialfiltertabellen sind nicht auf die jeweils in den Fig. 4A bis 4D dargestellten Tabellen 31 bis 34 beschränkt. Beispielsweise können andere Differentialfiltertabellen mit anderen Koeffizienten, wie etwa die in den Fig. 9A bis 9D dargestellten Tabellen 61 bis 64, oder die in den Fig. 10A bis 10D dargestellten Tabellen 71 bis 74 verwendet werden.

In Schritt S 20 wird die Position des Pixels mit dem maximalen Dichtewert als zentrale Position der Marke bestimmt. Wie aber aus Schritt S 30 hervorgeht, kann der Schwerpunkt von Pixeln mit einer Dichte, die gleich oder größer als der vorherbestimte Wert E ist, als Mittelpunkt der Marke berechnet und bestimmt werden.

Zusätzlich werden bei der obigen Ausführungsform der Erfindung Markenbilddaten unter Verwendung der Abfragetabelle erzeugt, nachdem die Maximumdichtewerte erhalten wurden. Markenbilddaten können jedoch auch unter Benutzung der Peakpositionen der Bilddaten WFX 1, WFX 2, WFY 1 und WFY 2 erzeugt werden.

Weiter werden bei der obigen Ausführungsform des besseren Verständnisses halber alle erzeugten Bilddaten jeweils in unabhängigen Bildspeichern abgelegt. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diese Vorgehensweise beschränkt. Beispielsweise können die Bilddaten WX im Bildspeicher 12-1 (der zur Speicherung der Bilddaten WI benutzt wird); die Bilddaten WFY 1 und WFY 2 in den Bildspeichern 12-2 und 12-3 (die jeweils zur Speicherung der Bilddaten WFX 1 und WFX 2 benutzt werden); der Bilddaten WY im Bildspeicher 12-1; und die Bilddaten WO im Bildspeicher 12-2 oder 12-3 abgelegt werden. In diesem Falle werden nur drei Bildspeicher 12-1 bis 12-3 benutzt.

Weiter wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung der nächste Bilddatenerzeugungsprozeß unter Verwendung der erhaltenen Bilddaten durchgeführt, nachdem ein Bildwert erhalten wurde. Wenn jedoch der Bilddatenbus 21 hinsichtlich der Anzahl der Leitungen vergrößert wird, kann eine Vielzahl von Bilddatenerzeugungsprozessen parallel durch Fließbandverarbeitung durchgeführt werden. Im einzelnen kann die Erzeugung der Bilddaten EY unter Verwendung der Bilddaten WFX 1 und WFX 2 parallel zur Erzeugung der Bilddaten WFX 2 im Fließbandverfahren durchgeführt werden. Parallel zur Erzeugung der Bilddaten WY kann durch das Fließbandverfahren die Erzeugung der Bilddaten WFY 1 ausgeführt werden. Desgleichen können parallel zur Erzeugung der Bilddaten WFY 2 die Bilddaten WY im Fließbandverfahren erzeugt werden. Falls zwei Differentialfilteroperationsprozessoren 15 eingesetzt werden, können die Bilddaten WX im Fließbandverfahren erzeugt werden, während gleichzeitig die Bilddaten WFX 1 und WFX 2 generiert werden. Dementsprechend können parallel zur Erzeugung der Bilddaten WX die Bilddaten WFY 1 und WFY 2 gleichzeitig im Fließbandverfahren (Pipelining) erzeugt werden.

Claims (19)

1. Einrichtung zur Erfassung von Markenbilddaten, die einer Marke entsprechen, aus ersten Bilddaten, und die eine erste Länge in einer ersten Richtung sowie eine zweite Länge in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung gemessen, in Pixeleinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Komponenten aufweist:

• - einen Differentialprozessor (15), der auf einen eingegebenen Differenzieroperationsbefehl anspricht, zur Durchführung einer Differentialoperation für Dichtedaten von ersten bezeichneten Bilddaten;
• - einen Addierprozessor (16), der auf einen eingegebenen Addierbefehl anspricht, zum Addieren zweiter und dritter bezeichneter Bilddaten in Bezug auf Dichtedaten derselben, derart, daß die zweiten bezeichneten Bilddaten um eine bestimmte Länge in eine bezeichnete Richtung, und die dritten bezeichneten Bilddaten um die bezeichnete Länge in eine der bezeichneten Länge entgegengesetzter Richtung verschoben werden; und
• - ein Steuergerät (11), das auf einen eingegebenen Markenerfassungsbefehl anspricht,
  zur Bezeichnung der ersten Bilddaten als erste bezeichnete Bilddaten für die sequentielle Ausgabe erster und zweiter Differenzieroperationsbefehle als Differenzieroperationsbefehle an den Differentialprozessor (15), um jeweils zweite und dritte Bilddaten zu erhalten;
  zur Bezeichnung der zweiten und dritten Bilddaten als zweite und dritte bezeichnete Bilddaten, sowie einer Hälfte der ersten Länge als bezeichnete Länge und der ersten Richtung als der bezeichneten Richtung für die Ausgabe eines ersten Addierbefehls als Addierbefehl an den Addierprozessor (16), um vierte Bilddaten zu erhalten; und
  zur Bezeichnung der vierten Bilddaten als erste bezeichnete bilddaten für die sequentielle Ausgabe dritter und vierter Differenzieroperationsbefehle als Differenzieroperationsbefehle an den Differentialprozessor (15), um jeweils fünfte und sechste Bilddaten zu erhalten;
  zur Bezeichnung der fünften und sechsten Bilddaten als zweite und dritte bezeichnete Bilddaten sowie einer Hälfte der zweiten Länge als bezeichnete Länge und der zweiten Richtung als bezeichnete Richtung für die zwecks Ausgabe eines zweiten Addierbefehls als Addierbefehl an den Addierprozessor (16), um siebte Bilddaten zu erhalten; und
  zur Bezeichnung einer Mittenposition der Marke aus den siebten Bilddaten.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenziermittel (15) weiter eine Filteroperation gleichzeitig mit einer Differentialoperation durchführen.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenziermittel (15) die ersten bezeichneten Bilddaten unter Bezugnahme auf erste bis vierte Differentialtabellen (31 bis 34) jeweils als Antwort auf den ersten bisherigen Differentialoperationsbefehl differenzieren.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten ersten und dritten Differentialtabellen (31, 33) dazu bestimmt sind, einen positiven Differentialwert zu gewinnen, wenn sich die Dichtedaten der ersten bezeichneten Bilddaten in Richtung auf eine Vergrößerung ändern, und daß die zweiten und vierten Differentialtabellen (32, 34) dazu bestimmt sind, positive Differentialwerte zu erhalten, wenn sich die Dichtedaten der ersten bestimmten Bilddaten in Richtung auf eine Abnahme verändern.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Marke eine rechteckige Form besitzt, und daß die Länge in der ersten Richtung größer als diejenige in der zweiten Richtung ist.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter Mittel (14) zur Anderung der Dichtedaten der ersten Bilddaten auf jeden Wert aufweist, der durch Subtrahieren jeder der Dichtedaten der ersten Bilddaten von den ersten Dichtedaten gewonnen wird.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Differenziermittel (15) die ersten bezeichneten Bilddaten unter Bezugnahme auf die erste bis vierte Differentialtabelle (31 bis 34) jeweils als Antwort auf den ersten bis vierten Differentialoperationsbefehl differenzieren, wenn die Marke schwarz ist, und daß sie die ersten bezeichneten Bilddaten unter Bezugnahme auf die genannten zweiten, ersten, vierten und dritten Differentialtabellen (31 bis 34) jeweils als Antwort auf den ersten bis vierten Differentialoperationsbefehl differenzieren, wenn die Marke weiß ist.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter Mittel (17) zur Durchführung einer Histogrammoperation für die siebten Bilddaten aufweist; und gekennzeichnet dadurch, daß die genannten Steuermittel ein Pixel erfassen, das einen maximalen Dichtewert eines Histogrammopertionsergebnisses als zentrale Position der Marke aufweist.

9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel den Schwerpunkt des Pixels der siebten Bilddaten berechnen von denen jedes eine Dichte besitzt, die größer als ein vorherbestimmter Wert ist, um die zentrale Position der Marke zu erfassen.

10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät weiter umfaßt:

• - eine Umwandlungstabelle (19) zum Speichern der Umwandlungsdaten; und
• - Umwandlungsmittel (18) zum Umwandeln der Dichtedaten jedes Pixels der siebten Bilddaten in ein Pixel der ersten und zweiten Dichtedaten, unter Bezugnahme auf die genannten Umwandlungstabellen;

dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Steuermittel (11) weiter die genannten Umwandlungstabellen (19) erzeugen.

11. Verfahren zur Erfassung von Markenbilddaten, die einer Marke entsprechen, aus ersten Bilddaten, in einer Markenerfassungseinrichtung, wobei die Markenbilddaten eine erste Länge in einer ersten Richtung und eine zweite Länge in einer zweiten Richtung besitzen, gemessen in Pixeleinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte aufweist:

• - Gewinnung zweiter und dritter Bilddaten durch Ausführen erster und zweiter digitaler Differentialoperationen an den ersten Bilddaten in der ersten Richtung;,
• - Gewinnung vierter Bilddaten durch Verschieben der zweiten und dritten Bilddaten um die Hälfte der ersten Länge in entgegengesetzten Richtungen, und Addieren der verschobenen zweiten und dritten Bilddaten;
• - Gewinnung fünfter und sechster Bilddaten durch Ausführen dritter und vierter digitaler Differentialoperationen an den vierten Bilddaten;
• - Gewinnung siebter Bilddaten durch Verschieben der fünften und sechsten Bilddaten um die Hälfte der zweiten Länge in entgegengesetzten Richtungen und Addieren der verschobenen fünften und sechsten Bilddaten; und
• - Erfassung der Mitte der Marke aus den siebten Bilddaten.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Ausführung der ersten und zweiten digitalen Differentialoperationen weiter die Durchführung einer Filteroperation gleichzeitig mit einer Differentialoperation umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Durchführung der ersten digitalen Differentialoperation die folgenden Schritte umfaßt:

• - Differenzieren der ersten Bilddaten in der ersten Richtung unter Bezugnahme auf eine erste Differentialtabelle; und
• - Differenzieren der ersten Bilddaten in der ersten Richtung unter Bezugnahme auf eine zweite Differentialtabelle.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Differentialtabelle dazu bestimmt ist, einen positiven Wert bei einer ersten Grenze der Marke in der ersten Richtung zu gewinnen, und daß die zweite Differentialtabelle dazu bestimmt ist, einen positiven Wert bei einer zweiten Grenze der Marke in der ersten Richtung zu gewinnen.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Durchführung der dritten und vierten digitalen Differentialoperation weiter die Ausführung einer Filteroperation gleichzeitig mit einer Differentialoperation umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Differenzierung der ersten Bildinformation folgende Schritte umfaßt:

• - Differenzieren der ersten Bilddaten in der ersten Richtung unter Bezugnahme auf eine erste Differentialtabelle; und
• - Differenzieren der zweiten Bilddaten in der ersten Richtung unter Bezugnahme auf eine zweite Differentialtabelle.

17. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Marke eine rechteckige Form besitzt, und daß die erste Länge größer als die zweite Länge ist.

18. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Durchführung der ersten und zweiten Differentialoperationen und der Schritt zur Durchführung der dritten und vierten digitalen Differentialoperationen die Differenzierung der mit einer Bezeichnung versehenen Bilddaten unter Bezugnahme auf die ersten bis vierten Differentialtabellen als Antwort auf die ersten bis vierten Differentialoperationsbefehle umfaßt, wenn die Marke schwarz ist, und daß sie die Differenzierung der mit einer Bezeichnung versehenen Bilddaten unter Bezugnahme auf die zweite, erste, vierte und dritte Differentialtabelle als Antwort auf den ersten bis vierten Differentialoperationsbefehl umfaßt, wenn die Marke weiß ist.