DE4103033A1

DE4103033A1 - Detecting arrangement for presence of pictorial information - performs structured zonal Fourier analysis on photoreceiver outputs whose integral differences are compared with blank references

Info

Publication number: DE4103033A1
Application number: DE4103033A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Thorwirth; Wolfgang Dr Loeffler
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH; Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1991-02-01
Filing date: 1991-02-01
Publication date: 1992-08-06
Anticipated expiration: 2011-02-02
Also published as: DE4103033C2

Abstract

The specially shaped test integration zones (3-5), which may be partly overlapped (43, 45), are dimensioned so that receiver outputs (I1-I3) are either equal or in a monotonically decreasing sequence with increasing radial distance from the optical axis. A difference device (8) compares successive signals and produces difference signals (delta I1, delta I2) for comparison (9) with those obtd. from an unstructured object. The receiver outputs (I1-I3) may be weighted by multiplication by suitable coeffts. USE/ADVANTAGE - In e.g. robot vision and automation technology, medicine and geophysical remote sensing, the vol. of data to be handled for optical parallel image processing is reduced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erkennung des Vorhan denseins von Bildinformation innerhalb einer Objektvorlage bei der optischen strukturzonalen Fourieranalyse. Sie ist zur Reduzierung des Datenumfangs in Bildverarbeitungseinrichtungen einsetzbar, in denen z. B. Objektzonen bildbereichsweise abge tastet oder Objektreihen vorgeführt werden, diese optisch fouriertransformiert und ausgewertet werden. Es ist ebenfalls möglich, die erfindungsgemäße Anordnung bei einer Vielzahl von Abtastschritten zur Herstellung eines Binärbilds zu nutzen, das beliebigen Bildverarbeitungseinrichtungen eingegeben wird. Die Erfindung ist auf allen Gebieten der Technik anwendbar, bei denen grobe Datenmengen zur Bildverarbeitung anfallen, wie z. B. der Roboter- und Automatisierungstechnik, der Medizin und der Fernerkundung der Erde.The invention relates to an arrangement for detecting the curtain presence of image information within an object template the optical structure-zone Fourier analysis. It is for Reduction of the amount of data in image processing equipment can be used in which e.g. B. Abge object zones gropes or rows of objects are presented, these optically Fourier transform and be evaluated. It is also possible, the arrangement according to the invention in a variety of To use scanning steps to produce a binary image, any image processing equipment is entered. The invention is applicable in all fields of technology which have large amounts of data for image processing, such as B. robotics and automation technology, medicine and remote sensing of the earth.

Mit der Einführung der Bildverarbeitung in verschiedenen Be reichen von Wissenschaft und Technik wurde der Einsatz von Datenverarbeitungsanlagen mit umfangreicher Speicherkapazität erforderlich. Da die Auswertezeiten, insbesondere von Serien aufnahmen, sehr groß sind, wurden verschiedene Wege zur Redu zierung des Datenumfangs beschritten.With the introduction of image processing in various Be has been the use of science and technology Data processing systems with extensive storage capacity required. Because the evaluation times, especially of series recordings, are very large, different ways to reduce of the data volume.

Ein bekanntes Mittel, das sich auf den Verarbeitungsalgorithmus bezieht, ist die Aufnahme voll Histogrammen der gesamten Bild vorlage. Die Zusammenfassung von Grauwerten bzw. die gezielte Filterung von Grauwerten führt zu einer Reduzierung des zu verarbeitenden Datenumfangs je Objektvorlage.A well-known means that affects the processing algorithm relates, the recording is full of histograms of the entire image template. The summary of gray values or the targeted Filtering gray values leads to a reduction in the processing data volume per object template.

Bei der Auswertung von Ortsfrequenzspektren einer optischen Fouriertransformation macht man sich die Tatsache zunutze, daß das Leistungsspektrum zentralsymmetrisch ist. Für die Auswer tung ist deshalb eine Halbebene des Ortsfrequenzspektrums hinreichend.When evaluating spatial frequency spectra of an optical Fourier transformation takes advantage of the fact that the range of services is centrally symmetrical. For the Auswer device is therefore a half-plane of the spatial frequency spectrum sufficient.

Eine wesentliche Verringerung des Datenumfangs wurde durch den Ring Keil Empfänger (Pernick, Kopp u. a. Appl. Optics 17 (1) 1978/21-34) für die Auswestung von Ortsfrequenzspektren möglich. Mit Hilfe dieser Empfangstechnik werden auf der einen Halbebene des Ortsfrequenzspektrums in halbringförmigen Be reichen und auf der anderen Halbebene in keilförmigen Bereichen einzelne Empfangswerte integriert. Die Auswertung der Objekt vorlage nach bestimmten Ortsfrequenzen und Richtungen wird dadurch wesentlich vereinfacht.The data volume was significantly reduced by the Ring wedge receiver (Pernick, Kopp and others Appl. Optics 17 (1) 1978 / 21-34) for the evaluation of spatial frequency spectra possible. With the help of this reception technology, on the one hand Half-plane of the spatial frequency spectrum in semi-ring-shaped Be range and on the other half-plane in wedge-shaped areas individual reception values integrated. The evaluation of the object template according to certain spatial frequencies and directions thereby significantly simplified.

Auch die optische Fourieranalyse mittels inkohärenter Beleuch tung, die in der DE-OS 35 38 413 beschrieben wird, verringert zwar den technischen Aufwand zur Ermittlung der strukturzonalen Empfangswerte aus der Fourierzerlegung von Bildinformationen, kann jedoch gegenüber Pernick u. a. nicht zur weiteren Verrin gerung der elektronisch zu verarbeitenden Datenmenge beitragen. Der generelle Nachteil dieser Verfahren, daß der gesamte nach der Fouriertransformation anfallende Datenumfang ausgelesen, gespeichert und verarbeitet werden muß, ehe die Entscheidung getroffen werden kann, ob Informationen in dem Bildausschnitt vorhanden sind, bleibt jedoch erhalten. Die dazu notwendigen Auswertezeiten und Verarbeitungskapazitäten sind für viele Anwendungen, insbesondere für schnelle Auswertungen, zu hoch.Also optical Fourier analysis using incoherent lighting device, which is described in DE-OS 35 38 413, reduced the technical effort to determine the structural zones Reception values from the Fourier decomposition of image information, However, compared to Pernick u. a. not for further verrin contribute to the reduction in the amount of data to be processed electronically. The general disadvantage of this procedure is that the whole after the data volume resulting from the Fourier transformation is read out, must be saved and processed before the decision can be taken whether information in the image section are present, however, is retained. The necessary Evaluation times and processing capacities are for many Applications, especially for fast evaluations, too high.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anord nung zu schaffen, die eine Reduzierung des zu verarbeitenden Datenumfangs in der optisch parallelen Bildverarbeitung ermög licht.The invention is therefore based on the object of an arrangement creating a reduction in the amount to be processed Data volume in optically parallel image processing possible light.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in einer Anordnung zur Erken nung des Vorhandenseins von Bildinformation innerhalb einer Objektvorlage bei der optischen strukturzonalen Fourieranalyse durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.The object is inventively arranged in an arrangement the presence of image information within a Object template in the optical structural zone Fourier analysis solved by the features in claim 1.

Die Erfindung fußt auf der Idee, die zu verarbeitende Bildmenge dadurch zu reduzieren, daß für die bei einer Objektszenenab tastung erfaßten Teilbereiche, die keine Objekt- bzw. Bildin formation enthalten, d. h. bei denen die Objektvorlage unstruk turiert ("leer") ist, keine Meßwerterfassung und - Verarbeitung erfolgt. Das läßt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß mindestens zwei Test-Integrationszonen ausgewählt werden, die unterschiedliche Abstände von der optischen Achse aufweisen und ihrer Flächengröße so bemessen sind, daß unter Beachtung der Intensitätsverteilung eines Fourierspektrums für eine umstruk turierte Objektvorlage die Empfängersignale bei radialer Rei henfolge der Test-Integrationszonen annähernd gleich groß sind und eine monotone Folge bilden. Diese Folge von Empfängersigna len wird einem Differenzglied zugeführt, das Signaldifferenzen aus jeweils zwei benachbarten Test-Integrationszonen bildet. In einem Entscheidungsglied werden - ggf. unter Vorgabe einer Schwelle - die aktuellen Signaldifferenzen auf Grund ihrer Abweichung von den Signaldifferenzen bei "leerer" Objektvorlage bewertet und im Ergebnis dieses Vergleichs ein Binärsignal ausgegeben, das z. B. zur Sperrung der üblichen Meßwertverar beitung verwendet werden kann.The invention is based on the idea of the amount of images to be processed by reducing the fact that for an object scene sub-areas that are not object or image formation included, d. H. where the object template is unstructured tured ("empty"), no data acquisition and processing he follows. This can be achieved according to the invention in that at least two test integration zones are selected that have different distances from the optical axis and their area size are dimensioned so that taking into account the Intensity distribution of a Fourier spectrum for a restructuring tured object template the receiver signals with radial Rei order of the test integration zones are approximately the same size and form a monotonous sequence. This sequence of receiver signals len is fed to a differential element, the signal differences consists of two adjacent test integration zones. In become a decision-maker - if necessary by specifying one Threshold - the current signal differences due to their Deviation from the signal differences with an "empty" object template evaluated and as a result of this comparison a binary signal spent the z. B. to block the usual measured value processing can be used.

Vorteilhafte Grundformen der Test-Integrationszonen sind Kreis ringe, Flächen aus "geschachtelten" Quadraten oder auch mehr teilige Flachen, beispielsweise zentralsymmetrische Rechteck paare, Kreisringsektorpaare etc.Advantageous basic forms of the test integration zones are circles rings, surfaces made of "nested" squares or more partial areas, for example, a centrally symmetrical rectangle pairs, annulus sector pairs etc.

Eine Empfindlichkeitssteigerung bei der Entscheidung, ob Bild information (eine strukturierte, nicht "leere" Objektvorlage) vorhanden ist, läßt sich über die Realisierung einer schwach monotonen Folge der Empfängersignale aus den in radialer Rich tung angewendeten Test-Integrationszonen zweckmäßig auf zwei Wegen erreichen. Zum einen werden die Empfängersignale und damit indirekt die Test-Integrationszonen mit unterschied lichen, geeigneten Gewichtsfunktionen beaufschlagt, indem dem Differenzglied ein entsprechender Multiplizierer vorgeschaltet wird. Zum anderen werden die Test-Integrationszonen so angeord net, daß sie teilweise (ebenfalls zentralsymmetrisch zur op tischen Achse) Überlappungen aufweisen, wodurch sich ihre Energiebilanz angleicht.An increase in sensitivity when deciding whether image information (a structured, not "empty" object template) is present can be realized through the implementation of a weak monotonous sequence of the receiver signals from the radial direction test integration zones appropriately applied to two Because of reaching. First, the receiver signals and thus indirectly differentiating the test integration zones suitable weight functions by applying the Differential element upstream of a corresponding multiplier becomes. On the other hand, the test integration zones are arranged in this way net that they are partially (also centrally symmetrical to the op table axis) have overlaps, whereby their Aligns energy balance.

Besonders vorteilhaft für Entscheidung über das Vorliegen von Bildinformation erweist sich eine solche Wahl der Test-Integra tionszonen bezüglich ihrer Flächengröße, daß die nach wachsen dem radialen Abstand der Test-Integrationszonen von der op tischen Achse geordnete Folge der Empfängersignale schwach monoton fallend ist. Dadurch gibt das Differenzglied bei Ein gabe (Vorliegen) einer strukturierten Objektvorlage Signaldif ferenzen mit geändertem Vorzeichen ab, so daß das Entschei dungsglied als einfacher Null-Komparator ausgelegt sein kann.Particularly advantageous for deciding on the existence of Such a choice of test integra turns out to be picture information tion zones in terms of their area size, that the grow after the radial distance of the test integration zones from the op table axis ordered sequence of the receiver signals weak is falling monotonously. As a result, the differential element gives on Giving (existence) a structured object template signal diff referenced with changed sign, so that the decision can be designed as a simple zero comparator.

Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich sowohl auf das Prinzip der kohärenten als auch auf das Prinzip der inkohärenten struk turzonalen Fourieranalyse anwenden.The arrangement according to the invention can be based on the principle the coherent as well as the principle of the incoherent structure use tumoral Fourier analysis.

Bei kohärent-optischer strukturzonaler Analyse werden dabei die erfindungsgemäßen Test-Integrationszonen in Form von wirksamen Empfängerflächen realisiert, wobei die Laserlichtquelle als "punktförmig" angenommen wird. Für die vorteilhafte Realisie rung von Überlappungen von benachbarten Test-Integrationszonen ist es zweckmäßig, entweder die Empfängerflächen durch unter schiedliche Kombination von Teilflächen seriell für die Aufnah me der den Test-Integrationszonen entsprechenden Empfängersig nale zu aktivieren oder den Strahlengang nach der Fouriertrans formationseinrichtung entsprechend der Zahl der gewählten Test-In tegrationszonen aufzuspalten und auf entsprechend gestaltete Empfängerflächen zu führen.In the case of coherent-optical structural zone analysis, the test integration zones according to the invention in the form of effective Receiver surfaces realized, the laser light source as "punctiform" is assumed. For the advantageous realization overlapping of neighboring test integration zones it is appropriate to either the recipient areas through under different combination of partial areas in series for the recording me of the receiver corresponding to the test integration zones nale to activate or the beam path after the Fouriertrans formation device according to the number of selected test-in splitting up the integration zones and creating appropriately designed ones To lead recipient areas.

Bei der inkohärent-optischen strukturzonalen Fourieranalyse sind die erfindungsgemäßen Test-Integrationszonen als variabel strahlende Flache einer beliebigen inkohärenten Lichtquelle vorhanden, wobei der Empfänger ein "punktförmiger Einzelempfän ger" ist und die Test-Integrationszonen durch die serielle Erfassung der Empfängersignale bei veränderter strahlender Fläche der Lichtquelle realisiert werden. Dabei wird die strah lende Fläche der Lichtquelle vorteilhaft durch eine variable Blende, insbesondere eine Flüssigkristallmatrix, verändert.In the incoherent optical structure zone Fourier analysis are the test integration zones according to the invention as variable radiating surface of any incoherent light source available, the receiver being a "single point receiver ger "and the test integration zones through the serial Detection of the receiver signals when the radiation changes Surface of the light source can be realized. The strah lende area of the light source advantageous by a variable Aperture, especially a liquid crystal matrix, changed.

Der entscheidende Vorteil der Erfindung ergibt sich durch den Einsatz einfacher technischer Mittel für die Entscheidung, ob eine Objektvorlage bzw. ein Bildausschnitt Informationen ent hält. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, bei der Bewertung von Fourierspektren vor der Auslesung und Digita lisierung der Bildinformation die Datenmenge auf die für die Auswertung notwendigen Daten zu realisieren. Daraus resultiert schließlich ein Zeitgewinn bei der Verarbeitung der Bilddaten.The decisive advantage of the invention results from the Use of simple technical means to decide whether an object template or an image section information holds. With the arrangement according to the invention it is possible to the evaluation of Fourier spectra before reading and digita lization of the image information to the amount of data for the To realize the necessary data. This results finally a time saving in processing the image data.

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil auf, daß die Bewertung unabhängig von der Helligkeit der Objektvor lage erfolgt.Furthermore, the arrangement according to the invention has the advantage that the evaluation is independent of the brightness of the object location.

Die Erfindung soll nachstehend anhand zweier Ausführungsbei spiele näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen. The invention is based on two exemplary embodiments games are explained in more detail. The drawings show.

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Erfindung ohne die bekannten optischen Fourierkomponenten, Fig. 1 is a block diagram of the invention without the known optical Fourier components,

Fig. 2 die Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung als ko härent-optische Anordnung zur strukturzonalen Fourier analyse, Fig. 2 shows the embodiment of the inventive solution than ko härent-optical arrangement for strukturzonalen Fourier analysis,

Fig. 3 die Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung als in kohärent-optische Anordnung zur strukturzonalen Fourieranalyse, Fig. 3 shows the embodiment of the inventive solution than in a coherent-optical arrangement for strukturzonalen Fourier analysis,

Fig. 4 Test-Integrationszonen in Form von "verschachtelten" Quadratflächen, Fig. 4 Test integration zones in the form of "nested" square faces,

Fig. 5 Test-Integrationszonen in Form von zentralsymmetrischen Rechteckpaaren. Fig. 5 test integration zones in the form of centrally symmetrical pairs of rectangles.

In ihren wesentlichen Teilen besteht die erfindungsgemäße Anordnung aus einer an sich in verschiedenen Varianten bekann ten Einrichtung zur strukturzonalen Fourieranalyse, in die die Möglichkeit der Wahl von speziell gestalteten Test-Integra tionszonen 3, 4, 5 eingearbeitet wird. Fig. 1 setzt erst an der Stelle der aus der Zonenintegration resultierenden Empfänger signale I_i (mit i=1, 2, . . .) an. In den Beispielen soll aus Gründen der Zweckmäßigkeit die Anzahl der Test-Integrations zonen 3, 4, 5 mit drei festgeschrieben werden. In Fig. 1 wurde als Form der Test-Integrationszonen 3, 4, 5 der Kreisring gewählt. Die Kreisringgrößen und Flächeninhalte sind dabei so zu wählen, daß die Empfängersignale I₁, I₂, I₃ in etwa gleich sind. Sie können aber auch mit zunehmendem radialen Abstand der zugehörigen Zonen zur optischen Achse eine schwach monoton fallende Folge bilden. Vorteilhaft sind aus Gründen der An gleichung der Energiebilanz teilweise Überlappungen 34 und 45 vorgesehen, da bei "leerer" Objektvorlage die nach außen ge beugte Lichtmenge stark mit dem Radius abfällt. Die Test-Inte grationszone 5 muß deshalb auch einen erheblich größeren Flä cheninhalt aufweisen als die Zone 3 (siehe dazu auch Fig. 4 und 5). In its essential parts, the arrangement according to the invention consists of a device, known per se in different variants, for structure-zone Fourier analysis, into which the possibility of selecting specially designed test integration zones 3 , 4 , 5 is incorporated. Fig. 1 starts only at the location of the zone resulting from integrating receiver signals I _i (i = 1, 2,...) To. In the examples, the number of test integration zones 3 , 4 , 5 should be set at three for reasons of convenience. In Fig. 1, the circular ring was chosen as the shape of the test integration zones 3 , 4 , 5 . The circular ring sizes and areas are to be chosen so that the receiver signals I ₁ , I ₂ , I ₃ are approximately the same. However, they can also form a weakly monotonically decreasing sequence with increasing radial distance between the associated zones and the optical axis. For reasons of the equation of the energy balance, partial overlaps 34 and 45 are advantageously provided, since in the case of an “empty” object template, the amount of light diffracted towards the outside drops sharply with the radius. The test integration zone 5 must therefore also have a considerably larger surface area than zone 3 (see also FIGS. 4 and 5).

Aus der zonenintegralen Erfassung des Lichtes entsprechend den verwendeten Test-Integrationszonen 3, 4, 5 ergeben sich am Ausgang des Empfängers 7 die nach der radialen Reihenfolge der Zonen geordneten Empfängersignale I₁, I₂ und I₃. Diese werden im Differenzglied B zur Erzeugung der Signaldifferenzen ΔI_j (j= 1, . . . i-1) in der Weise verwendet, daß jeweils die Differenz aus zwei aufeinanderfolgenden Empfängersignalen I₁, I₂, I₃ gebildet wird. Die bei einer aktuellen Entscheidungsabfrage entstehenden Signaldifferenzen ΔI₁, ΔI₂ werden im Entschei dungsglied 9 mit denen von einer unstrukturierten Objektvorlage verglichen, und bei vorzugebender Größe der Abweichung verän dert das Entscheidungsglied 9 das für unstrukturierte Objekt vorlagen vereinbarte Binärsignal 10.From the zone-integral detection of the light corresponding to the test integration zones 3 , 4 , 5 used , the receiver signals I ₁ , I ₂ and I _3, ordered according to the radial sequence of the zones, result at the output of the receiver 7 . These are used in the differential element B to generate the signal differences ΔI _j (j = 1,... I-1) in such a way that the difference is formed from two successive receiver signals I ₁ , I ₂ , I ₃ . The signal differences .DELTA.I ₁ , .DELTA.I ₂ arising in a current decision query are compared in decision maker 9 with those of an unstructured object template, and if the size of the deviation is to be specified, decision member 9 changes the binary signal 10 agreed for unstructured object template.

1st embodiment

In Fig. 2 ist eine nach dem Prinzip der kohärenten strukturzo nalen Analyse arbeitende erfindungsgemäße Anordnung zur Bewer tung von Objektvorlagen dargestellt. Eine Lichtquelle 1 in Form eines Lasers ist auf eine die Objektvorlage mit enthaltende Fouriertransformationseinrichtung 2 gerichtet. Der in der Ortsfrequenzebene angeordnete Empfänger 7 weist die erfindungs gemäßen Test-Integrationszonen 3, 4, 5 in Form von wirksamen Empfängerflächen auf.In FIG. 2, operating on the principle of coherent strukturzo dimensional analysis arrangement according to the invention is for the valuation of object templates shown. A light source 1 in the form of a laser is aimed at a Fourier transformation device 2 containing the object template. The receiver 7 arranged in the spatial frequency plane has the test integration zones 3 , 4 , 5 according to the invention in the form of effective receiver areas.

Falls zur besseren Angleichung der Energiebilanz der drei Zonen solche Überlappungen 34 und/oder 45, wie sie in Fig. 1 angedeu tet sind, realisiert werden sollen, muß der Strahlengang nach der Fouriertransformationseinrichtung 2 aufgespalten werden, so daß die Ortsfrequenzebenen von verschiedenen Empfängern 7, die jeweils eine der entsprechenden Formen der Test-Integrations zonen 3, 4, 5 aufweisen, besetzt werden können (in Fig. 2 nicht dargestellt).If, for better adjustment of the energy balance of the three zones, such overlaps 34 and / or 45 , as indicated in FIG. 1, are to be realized, the beam path must be split after the Fourier transformation device 2 , so that the spatial frequency planes of different receivers 7 , which each have one of the corresponding forms of the test integration zones 3 , 4 , 5 , can be occupied (not shown in FIG. 2).

Aus den Test-Integrationszonen 3, 4, 5 als Empfängerflächen entstehen die zugehörigen Empfängersignale I₁, I₂ und I₃ in der Regel parallel. Es ist jedoch auch denkbar, daß sich über lappende Test-Integrationszonen 3, 4, 5 am Empfänger 7 realisiert werden, wenn verschiedene Empfängerflächen, die als Teilflächen der gewünschten Test-Integrationszonen 3, 4, 5 vorhanden sind, unterschiedlich zusammengeschaltet und seriell ausgelesen werden.The associated receiver signals I ₁ , I ₂ and I ₃ generally arise in parallel from the test integration zones 3 , 4 , 5 as receiver areas. However, it is also conceivable that overlapping test integration zones 3 , 4 , 5 are realized on the receiver 7 if different receiver surfaces, which are present as partial surfaces of the desired test integration zones 3 , 4 , 5 , are interconnected differently and read out in series .

Die Test-Integrationszonen 3, 4, 5 sind größenmäßig vorteilhaft so eingestellt, daß nur für unstrukturierte ObjektvorlagenThe size of the test integration zones 3 , 4 , 5 is advantageously set such that only for unstructured object templates

I₁ I₂ I₃ I ₁ I ₂ I ₃

gilt. Die Zonengröße muß deshalb - unabhängig davon, welche Grundform gewählt wurde, von innen nach außen spürbar zunehmen, wie es für Quadratformen und Streifenpaare in den Fig. 4 und 5 verdeutlicht wird.applies. The zone size must therefore - regardless of which basic shape was selected - increase noticeably from the inside out, as is illustrated for square shapes and pairs of strips in FIGS . 4 and 5.

Die im Differenzglied 6 gebildeten Signaldifferenzen ΔI₁, ΔI₂ müssen den Maximalwert der möglichen Schwankungen für unstruk turierte Objektvorlagen berücksichtigen. Das kann aber Schwel len geregelt sein, am einfachsten durch die strenge Bemessung der obigen Ungleichung, indem die SignaldifferenzenThe signal differences ΔI ₁ , ΔI ₂ formed in the differential element 6 must take into account the maximum value of the possible fluctuations for unstructured object templates. However, this can be regulated by thresholds, most simply by strictly measuring the above inequality, by the signal differences

ΔI₁ = I₂-I₁ und
ΔI₂ = I₃-I₂,ΔI ₁ = I ₂ -I ₁ and
ΔI ₂ = I ₃ -I ₂ ,

(mittels der Flächengrößen der Test-Integrationszonen 3, 4, 5 oder durch deren geeignete Wichtung) auf einen Wert kleiner Null eingestellt werden. Das heißt es sind für eine unstrukturierte Objektvorlage ΔI₁<0 und ΔI₂<0.(by means of the area sizes of the test integration zones 3 , 4 , 5 or by their suitable weighting) to a value less than zero. That is, for an unstructured object template, ΔI₁ <0 and ΔI₂ <0.

Für eine strukturierte Objektvorlage ändern sich die Werte I₁ bis I₃, da mehr Licht nach außen gebeugt wird, und obige Un gleichung ist nicht mehr erfüllt. Für das dem Differenzglied 8 nachgeschaltete Entscheidungsglied 9 reduziert sich die Ent scheidungsaufgabe (durch die geschickte Schwellenvorgabe als Betrag unter Null) auf das Anzeigen eines Vorzeichenwechsels, so daß ein Null-Komparator als Entscheidungsglied D ausreicht. Die Bewertung sieht dann wie folgt aus:For a structured object template, the values I ₁ to I _{3 change} because more light is diffracted outwards, and the above inequality is no longer satisfied. For the decision element 9 connected downstream of the difference element 8, the decision task is reduced (by the skillful threshold specification as an amount below zero) to the display of a change of sign, so that a zero comparator is sufficient as a decision element D. The evaluation then looks like this:

Gilt ΔI₁<0 und ΔI₂<0: unstrukturierte Objektvorlage, Binärsignal 10=0
Gilt ΔI₁0 oder ΔI₂0: strukturierte Objektvorlage, Binärsignal 10=1Applies ΔI₁ <0 and ΔI₂ <0: unstructured object template, binary signal 10 = 0
Applies ΔI₁0 or ΔI₂0: structured object template, binary signal 10 = 1

Je kleiner die Signaldifferenzen ΔI₁ und ΔI₂ bei unstruktu rierten Objektvorlagen vorgegeben werden, d. h. je kleiner der Betrag der negativen Nullabwicklung, desto empfindlicher ist die Erkennung einer strukturierten Objektvorlage.The smaller the signal differences ΔI ₁ and ΔI ₂ in the case of unstructured object templates, ie the smaller the amount of negative zero processing, the more sensitive the detection of a structured object template.

Mit dem vom Entscheidungsglied 9 abgegebenen Binärsignal 10 kann beispielsweise, wie in Fig. 2 angedeutet, die zur üblichen Meßwertanalyse eingesetzte strukturzonale Auswerteeinheit 6 beim Binärsignal 10 gleich Null gesperrt werden, so daß sie nur Daten von "nicht leeren" Objektvorlagen aufnimmt.With the binary signal 10 emitted by the decision element 9 , for example, as indicated in FIG. 2, the structural zone evaluation unit 6 used for the usual measured value analysis can be blocked for the binary signal 10 equal to zero, so that it only accepts data from "not empty" object templates.

2nd embodiment

Fig. 3 zeigt eine nach dem Prinzip der inkohärenten struktur zonalen Analyse arbeitende Anordnung zur Bewertung von Objekt vorlagen. Die hinter einer inkohärenten Lichtquelle 1 angeord nete Blende enthält drei Test-Integrationszonen 3, 4, 5 mit gleicher Grundform, die nacheinander schaltbar sind. Das läßt sich einfach mittels eines LC-Displays realisieren. Die Blen denebene stellt die eigentliche Lichtquellenebene dar, die über die Fouriertransformationseinrichtung 2 auf den Empfänger 7 abgebildet wird. Der hierbei stets seriell ausgelesene Empfän ger 7 (als "punktförmiger" Einzelempfänger ausgebildet) gibt seine Empfängersignale I₁ bis I₃ an das Differenzglied 6 wei ter, wobei die Anpassung und Verarbeitung der Signaldifferenzen ΔI₁, ΔI₂ wie im 1. Ausführungsbeispiel bis hin zu dem vom Entscheidungsglied 9 abgegebenen Binärsignal 10 erfolgt. FIG. 3 shows an arrangement for evaluating object templates that works according to the principle of incoherent structure zonal analysis. The arranged behind an incoherent light source 1 aperture contains three test integration zones 3 , 4 , 5 with the same basic shape, which can be switched in succession. This can be easily done using an LC display. The lens plane represents the actual light source plane, which is mapped onto the receiver 7 via the Fourier transformation device 2 . The receiver 7, which is always read out serially (designed as a "point-shaped" individual receiver), transmits its receiver signals I ₁ to I ₃ to the differential element 6 , the adaptation and processing of the signal differences ΔI ₁ , ΔI ₂ as in the first exemplary embodiment to the binary signal 10 output by the decision element 9 .

Für die stets seriell arbeitende Meßwerterfassung der inkohä rent-optischen strukturzonalen Fourieranalyse (gemäß Fig. 3) zeigt sich die Wirkung der Erfindung besonders deutlich in Form der erzielbaren Zeiteinsparung, die neben der Einsparung von Speicher- und Verarbeitungskapazität eintritt. Mit dem Vorlie gen des Binärsignales 10 gleich Null, das analog zum 1. Ausfüh rungsbeispiel eine unstrukturierte Objektvorlage bzw. einen "leeren" Teilbereich einer abgetasteten Objektszene anzeigt, wird nicht nur die strukturzonale Auswerteeinheit 6 für die Verarbeitung gesperrt, sondern auch die der Ansteuerung der Test-Integrationszonen 3, 4, 5 folgende Ansteuerung der Meßinte grationszonen (in der Regel ca. 10) unterbunden. Dadurch ver ringert sich für jede Objektvorlage, die unstrukturiert ("leer") ist, die Meßzeit auf weniger als ein Drittel, und die Verarbeitungszeit reduziert dich auf die einfache Bewertung des Test-Empfängersignale 11 bis 13 gemäß des Erfindung. For the always serially working measured value acquisition of the incoherent optical structure zonal Fourier analysis (according to FIG. 3), the effect of the invention is particularly evident in the form of the achievable time saving, which occurs in addition to the saving of storage and processing capacity. With the presence of the binary signal 10 equal to zero, which, analogously to the first exemplary embodiment, shows an unstructured object template or an "empty" partial area of a scanned object scene, not only the structure-zone evaluation unit 6 is blocked for processing, but also that of controlling the Test integration zones 3 , 4 , 5 following activation of the measurement integration zones (generally approx. 10) prevented. As a result, the measurement time is reduced to less than a third for each object template that is unstructured (“empty”), and the processing time reduces you to the simple evaluation of the test receiver signals 11 to 13 according to the invention.

Liste der BezugszeichenList of reference numbers

1 Lichtquelle
2 Fouriertransformationseinrichtung (einschließlich Objektvorlage)
3, 4, 5 Test-Integrationszonen
6 Auswerteeinheit
7 Empfänger
8 Differenzglied
9 Entscheidungsglied
10 Binärsignal
I₁, I₂, I₃, I_i Empfängersignale
ΔI₁, ΔI₂, ΔI_j Signaldifferenzen 1 light source
2 Fourier transformation device (including object template)
3, 4, 5 test integration zones
6 evaluation unit
7 receivers
8 differential element
9 decision-maker
10 binary signal
I₁, I₂, I₃, I _i receiver signals
ΔI₁, ΔI₂, ΔI _j signal differences

Claims

1. Arrangement for detecting the presence of image information within an object template in the optical structural tonal Fourier analysis with a light source, a Fourier transformation device, including the object template and a receiver, all elements being arranged on a common optical axis, characterized in that

a) at least two centrally symmetrical to the optical axis in the object template level, based on the folding of the light source geometry with the receiver geometry effective test integration zones ( 3 , 4 , 5 ) are present, which are separate and independent of the actual structure-zonal measurement process for the generation of receiver signals ( I ₁ ) are provided, do not contain the center peak of the Fourier decomposition and are at different distances from the optical axis with the same basic shape,
b) the test integration zones ( 3 , 4 , 5 ) have a substantially larger area with increasing distance from the optical axis, which is determined by the fact that when using the test integration zones ( 3 , 4 , 5 ) in radia ler order and object-free restructured object template resulting receiver signals (I _i ) represent a maximally weakly monotonous sequence, and
c) for evaluating the receiver integration signals (I ₁ ) resulting from the test integration zones ( 3 , 4 , 5 ), the output of the receiver in addition to the usual coupling to a structural evaluation unit ( 6 ) with a difference element ( 8 ) for forming the difference from the Receiver signals (I _i , I _{i + 1} ) from two adjacent test integration zones ( 3 , 4 or 4 , 5 ) and one of the difference element ( 8 ) downstream decision element ( 9 ) for outputting a binary signal ( 10 ) depending on the values of the signal differences (ΔI _j ) resulting from the adjacent test integration zones ( 3 , 4 or 4 , 5 ).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the test integration zones ( 3 , 4 , 5 ) are concentric circular rings of different sizes.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that each of the test integration zones ( 3 , 4 , 5 ) consists of at least two centrally symmetrical to the optical axis, equal area rectangles, the rectangles of different test integration zones ( 3 , 4 , 5 ) have different sizes, in particular different widths with the same length.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that in order to implement the weakly monotonous sequence of receiver signals (I _i ) in the case of an unstructured object template, the differential element ( 8 ) has a multiplier for applying the receiver signals (I _i ) from the different test integration zones ( 3 , 4 , 5 ) with suitable weight functions.

5. Arrangement according to claim 1, characterized in that to realize the weakly monotonous sequence of Em receiver signals with unstructured object template, the test integration zones ( 3 , 4 , 5 ) have partial overlaps ( 34 , 45 ).

6. Arrangement according to claim 1, characterized in that after increasing radial distance of the test integration zones ( 3 , 4 , 5 ) from the optical axis ordered sequence of the receiver signals (I _i ) is weakly monotonously falling with unstructured object, so that the difference element ( 8 ) in the presence of a structured object template contains signal differences (ΔI _j ) with a changed sign and the decision element ( 9 ) is a simple zero comparator.

7. Arrangement according to claim 1, characterized in that the output of the decision element ( 9 ) is connected directly to the structure-zonal evaluation unit ( 6 ), the binary signal ( 10 ) representing an unstructured object template a blocking signal for the structure-zonal evaluation unit ( 6 ).

8. Arrangement according to claim 1, characterized in that the test integration zones ( 3 , 4 , 5 ) are implemented in the form of effective receiver surfaces in the case of coherent-optical structural zone Fourier analysis, the light source being a laser.

9. Arrangement according to claim 5 and 8, characterized in that the receiver surfaces are activated in series.

10. The arrangement according to claim 5 and 8, characterized in that the beam path according to the Fourier transformation direction according to the number of test integration zones ( 3 , 4 , 5 ) split and supplied to corresponding receiver surfaces.

11. The arrangement according to claim 1, characterized in that in the case of incoherent-optical structural zonal Fourier analysis, the test integration zones ( 3 , 4 , 5 ) are present in the form of the variable radiating surface of any incoherent light source, the receiver being a "point-like" individual receiver and the test integration zones ( 3 , 4 , 5 ) are the successively changed radiating surface of the light source.

12. The arrangement according to claim 11, characterized in that the variable radiating area of the light source is a variable aperture, especially a liquid crystal matrix is.