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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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I. GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Verhindern der Fälschung
von Papiergeld, Aktienzertifikaten oder ähnlichen Dokumenten. Insbesondere
betrifft sie eine Bilderkennungsvorrichtung, die in der Lage ist, ein
spezielles Eingangsbild zu erkennen, selbst wenn das Eingangsbild
in der Größe vergrößert oder
verkleinert wurde.
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II. Beschreibung des Standes
der Technik
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In
den letzten Jahren wurden die Fähigkeiten von
Vollfarb-Kopiergeräten so hoch
entwickelt, dass es häufig
unmöglich
ist, mit bloßem
Auge eine Kopie vom Originalbild zu unterscheiden. Gleichzeitig
wurden solche Kopiergeräte
leicht verfügbar.
Folglich besteht eine erhöhte
Gefahr, dass Kopierer missbraucht werden, um Dokumente zu fälschen,
die nicht legal reproduziert werden dürfen, wie z.B. Banknoten und
Aktienzertifikate. Verschiedene Vorrichtungen wurden entwickelt,
um eine solche Fälschung
zu verhindern.
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Einige
von diesen Vorrichtungen zeichnen im Voraus ein spezielles Bild
einer Banknote oder eines anderen Dokuments auf, das nicht legal
reproduziert werden darf. Dann stellen diese Vorrichtungen fest, ob
das im Voraus aufgezeichnete spezielle Bild in einem Eingangsbild
existiert, das jemand versucht zu kopieren. Das zum Feststellen,
ob das Bild erkannt wird (d.h. Mustervergleich) verwendete Verfahren zieht
das Auswerten des Abstandes des Eingangsbildes von der Schablone
oder die relative Korrelation zwischen einem Zielmuster (der Schablone)
und dem Eingangsbild, das die Vorrichtung versucht zu erkennen (das
Erkennungsobjekt), nach sich.
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Wenn
die Vorrichtung das Zielmuster im Eingangsbild erkennt, verwendet
sie ein beliebiges von verschiedenen Mitteln, um das Kopieren zu
verhindern, wie z.B. vollständiges
Bedecken des Papiers mit schwarzer Tinte oder Anhalten des Prozesses.
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Die
Größe ist ein
wesentliches Element, das in dem vorstehend beschriebenen Verfahren
verwendet wird. Die Größenbewertung
besteht aus dem Feststellen, ob das Eingangsbild und das Zielmuster exakt
dieselbe Größe besitzen.
Das Eingangsbild und das Zielmuster müssen dieselbe Größe besitzen,
damit die Vorrichtung das Kopieren verhindert. Wenn die Formen in
den zwei Bildern gleich sind (d.h. die Figuren ähnlich sind), aber ihre Abmessungen unterschiedlich
sind, erkennt die Vorrichtung das Eingangsbild nicht als zum Zielmuster
identisch. Wenn jemand die Zoomfunktion des Kopierers verwenden würde, um
das zu kopierende Eingangsbild zu verkleinern oder zu vergrößern, würde folglich
die Größe der Eingangsbilddaten,
die die Bilderkennungsvorrichtung vom Kopierer empfangen hat, nicht
dem in der Vorrichtung gespeicherten Zielmuster entsprechen und
die Vorrichtung würde
schlussfolgern, dass das Eingangsbild nicht eines wäre, für das das
Kopieren verboten werden sollte.
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Ein
digitaler Farbkopierer liest normalerweise das auf das Glas gelegte
Bild durch Bewegen eines Bildsensors mit einer Zeile eines CCD (in
der Abtastrichtung) mit einer gegebenen Geschwindigkeit. Wenn das
Eingangsbild verkleinert oder vergrößert wurde, kann die Geschwindigkeit
des Bildsensors erhöht
bzw. verringert werden. Dies ist erforderlich, da sich die Menge
von Daten in der Vorschubrichtung, die pro Zeiteinheit empfangen
werden, mit der Vergrößerung unterscheidet.
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Es
ist selbstverständlich,
dass Menschen Formen durch einen komplexen Prozess erkennen. Menschen
sind jedoch nicht so geschickt in der Bewertung der Größe. Die
Erkennung (oder Unterscheidung) von kleinen Größenunterschieden ist für die meisten
Leute tatsächlich
schwierig. Ein Gegenstand, der erfolgreich kopiert wird, da die
Bilderkennungsvorrichtung das Eingangsbild nicht als dieselbe Größe wie das
Bezugsbild erkennt, kann trotzdem für das menschliche Auge nicht
unterscheidbar sein.
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Wenn
die Vergrößerung (entweder
Vergrößerung oder
Verkleinerung) zehn Prozent oder mehr ist, kann irgendjemand eine
Kopie durch direktes Vergleichen derselben mit dem Originalgeldschein
oder -dokument und Sehen, dass es sich um die falsche Größe handelt,
leicht erkennen; aber das Sehen nur der Kopie macht es viel schwieriger.
Wenn es sich um einen Geldschein handelt, den eine Person selten sieht,
beispielsweise eine Fremdwährung,
ist die Aufgabe ferner noch schwieriger.
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Um
dieses Problem anzugehen, wurde die in der japanischen Patentveröffentlichung
6-237379 offenbarte Bildverarbeitungsvorrichtung entwickelt. Während der
Vorverarbeitung gewinnt diese Erfindung einen festgelegten Teil
(der sich mit der Vergrößerung ändert) der
Eingangsbilddaten auf der Basis der Vergrößerung, die sie vom Kopierer
empfängt. Dieser
Prozess veranlasst, dass die Auflösung der gewonnenen Bilddaten
auf irgendein Vergrößerungs- oder
Zoomniveau festgelegt wird. Auf diese Weise kann dieselbe Verarbeitung
in jeder nachfolgenden Einheit ohne Rücksicht auf die Vergrößerung ausgeführt werden,
so dass die Wahrscheinlichkeit für
die Erkennung mit der Vergrößerung nicht
variiert.
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Die
vorstehend beschriebene Vorrichtung des Standes der Technik ist
für Geräte wie z.B.
Kopierer wirksam, die Vergrößerungs-
oder Zoomdaten zu ihr übertragen
können,
sie kann jedoch nicht für Geräte verwendet
werden, die außerstande
sind, genaue Vergrößerungsdaten
zu liefern. Ein Bildverarbeitungssystem, das aus einem Scanner,
einem Personalcomputer und einem Drucker besteht, gibt beispielsweise
allein das Bild ein, verarbeitet es und reproduziert es. Dies macht
es schwierig, die Art von zuverlässigem
Vergrößerungsindex
zu erhalten, die ein Kopierer leicht bereitstellen kann. Folglich
kann die Erkennungsverarbeitung, die eine Vergrößerung verwendet und die in
der japanischen Patentveröffentlichung
6-237379 offenbart ist, nicht auf diese Art von Bildverarbeitungssystem
angewendet werden.
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Die
schnelle Entwicklung der elektronischen Technologie hat die Auflösung aller
vorstehend erörterten
Vorrichtungen verbessert und ein genaues Vollfarbdrucken ermöglicht.
Aus diesem Grund müssen
wir eine zuverlässige
Weise zum Anhalten der Reproduktion von Bildern, die festgelegte
Zielmuster enthalten, haben.
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EP 0 932 115 A2 ist
ein Zwischendokument, das nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung
veröffentlicht
wurde. Es offenbart eine Bilderkennungsvorrichtung und ein Bilderkennungsverfahren
zur Fälschungsverhinderung.
Ein abgetastetes Bild wird in Blöcke
unterteilt und die Bildblöcke werden
einer Bilderkennung durch Bildvergleich unterzogen. Vor dem Vergleich
können
die Bildblöcke parallel
verschoben oder gedreht werden.
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EP 0 744 705 offenbart ein
System zum Erkennen von Banknoten mit verschiedenen Orientierungen
und Drehungen, das auch so ausgelegt ist, dass es gegen eine kleine
Maßstabsänderung
unempfindlich ist. Das System verwendet eine in Zellen unterteilte
Schablone und die Erkennung erfordert einen Vergleich einer minimalen
Anzahl von Zellen. Schablonen mit verschiedenen Drehungen werden im
Voraus berechnet.
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Die
Bildverarbeitungseinheit von
JP 06 268 859 A vergleicht die Bildinformationen
eines abgetasteten Bildes mit Bezugsmustern und verhindert eine Weiterverarbeitung
des abgetasteten Bildes im Fall einer Musterübereinstimmung.
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Die
Erfindung ist in den Ansprüchen
1, 7 bzw. 14 definiert.
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Spezielle
Ausführungsbeispiele
sind in den abhängigen
Ansprüchen
dargelegt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Bilderkennungsvorrichtung, eine
Bildverarbeitungsvorrichtung und ein Bildverarbeitungsverfahren
bereit, die in der Lage sind, eine Erkennungsverarbeitung genau auszuführen und
das Eingangsbild auszuwerten, selbst wenn die Eingangsbilddaten
und das Zielmuster aufgrund einer Vergrößerung oder Verkleinerung verschiedene
Größen aufweisen.
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Das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung weist ein Musterelement-Erkennungsmittel zum Erkennen
der Musterelemente auf, die durch Unterteilen eines Eingangsbildes
in eine Vielzahl von Bereichen erhalten werden, die mit entsprechenden Zielmusterelementen
verglichen werden, und ein Mustererfassungsmittel zum Erfassen der
relativen Position der Musterelemente, das feststellt, ob die von
dem vorstehend genannten Musterelement-Erkennungsmittel erfassten
Musterelemente korrekt in Bezug aufeinander angeordnet sind.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Wörterbucherzeugungseinheit,
die Wörterbuchdaten für jedes
Musterelement im Bezugsbild speichert; eine Elementvergleichseinheit,
die die Eingangsbild-Musterdaten mit den in der vorstehend genannten
Wörterbucheinheit
gespeicherten Zielmusterdaten vergleicht und abgleicht; eine Speichereinheit
für Anordnungsdaten
(entsprechend der "Anordnungsdaten-Erzeugungseinheit 4"), die Daten speichert, die
die Anordnung der vorstehend genannten Musterelemente darstellen;
und eine Mustererfassungseinheit, die auf der Basis der Ausgabe
der vorstehend genanten Elementvergleichseinheit feststellt, ob
das Zielmuster in den vorstehend genannten Eingangsbilddaten zu
finden ist.
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Die
Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung führt eine festgelegte Bilderkennungsverarbeitung
an den Eingangsbilddaten aus. Nach dem Erkennen einer Übereinstimmung
zwischen dem Zielmuster und den Eingangsbilddaten, die der vorstehend
genannten Verarbeitung unterzogen werden, durch eines der obigen
Verfahren verhindert diese Vorrichtung, dass die normale Bildverarbeitung
stattfindet. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist diese Bildverarbeitungsvorrichtung
durch einen Personalcomputer 12 verwirklicht. Irgendeine
andere Vorrichtung als ein Personalcomputer 12, die verschiedene
Bildverarbeitungsroutinen ausführt,
würde auch als
Bildverarbeitungsvorrichtung für
den Zweck dieser Erfindung betrachtet werden, natürlich einschließlich eines
Kopiergeräts.
Wenn sie mit einer Bildverarbeitungsvorrichtung wie z.B. einem Kopierer verwendet
wird, die in der Lage ist, einen Vergrößerungswert zu liefern, kann
die Vorrichtung den Vergrößerungswert
verwenden, um die Anordnungsdaten festzulegen, die als Basis zum
Vergleich dienen, oder sie kann die Anordnungsdaten festlegen, ohne auf
die Vergrößerungsdaten
vom Kopierer zurückzugreifen.
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Das
Aufzeichnungsmedium dieser Erfindung enthält ein Bilderkennungsprogramm,
das Befehle zum Computer sendet, um eine Verarbeitung zum Vergleichen
der empfangenen Eingangsbilddaten mit den Wörterbuchdaten für jedes
Element im Muster und eine Verarbeitung zum Festzustellen, ob die
Anordnung der von dem vorstehend genannten Vergleich erfassten Musterelemente
auf die Existenz des vorstehend genannten Musters hindeutet, auszuführen.
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Das
Zielmuster (d.h. Wörterbuchdaten),
das verwendet wird, um das festgelegte Bild zu erkennen, besteht
aus Musterelementen, die durch Unterteilen des Musters in eine Anzahl
von Bereichen erhalten werden. Das festgelegte Bild wird durch Vergleichen der
Eingangsbilddaten mit den Wörterbuchdaten
erkannt. Durch Ausführen
der Bilderkennung unabhängig
für eine
Anzahl von Bereichen, die aus einer kleinen Menge von Daten (d.h.
den Musterelementen) bestehen, können
wir die Wirkung der Diskrepanz, die sich in jedem Bereich aufgrund
der Maßstabsänderung
zeigt, wenn das Eingangsbild vergrößert oder verkleinert wurde,
minimieren.
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Wenn
die Erkennung unter Verwendung eines ganzen Musters versucht wird,
dessen Maßstab geändert wurde,
ist die Maßdiskrepanz
(d.h. die Diskrepanz aufgrund der Anzahl von Elementen) groß und das
Muster wird nicht erkannt. Wenn jedoch die Erkennung an diskreten
Musterelementen ausgeführt
wird, wird die Wirkung der Maßstabsänderung verringert
und das Muster kann erkannt und erfasst werden.
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Die
Verwendung von kleineren Bereichen, um die Wirkungen der Vergrößerung oder
Verkleinerung zu mildern, verursacht, dass die Erkennungsrate abfällt, da
falsche Bejahungen in Bildern erfasst werden, deren Musterelemente
ungeachtet des Maßstabs
korrekt erfasst worden sein könnten;
solche falsche Bejahungen können
vermieden werden, indem die Erkennung an Anordnungsdaten gebunden
wird. Dies minimiert den Abfall der Erkennungsrate aufgrund einer
geringfügigen
Maßstabsänderung.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorangehenden und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden
aus der ausführlichen
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung,
die nachstehend mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen gegeben wird,
besser ersichtlich, in welchen gilt:
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1 ist
ein Blockdiagramm einer Bereichserkennungsvorrichtung gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
ein Beispiel eines zu erkennenden Zielmusters (Bezugsmusters);
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3(a) zeigt ein Beispiel dafür, wie das festgelegte Bezugsbild
in Musterelemente (Wörterbuchdaten)
unterteilt werden könnte;
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3(b) zeigt mehrere Beispiele von Anordnungsdaten;
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4 zeigt
ein Beispiel eines mit dem Zielmuster zu vergleichenden Eingangsmusters;
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5(a) stellt ein Zielmuster dar, das für die Bilderkennung
in 5(b) verwendet wird;
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5(b) stellt die Schwierigkeit dar, die sich beim
Stand der Technik ergibt, in dem die Eingangsbilddaten größer sind
als das Ziel-(Bezugs-)Muster;
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6 stellt
eine Bilderkennung gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar;
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7 zeigt
ein weiteres Beispiel eines zu erkennenden Zielmusters;
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8 zeigt,
wie das Muster in 7 in Musterelemente unterteilt
werden könnte;
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9 stellt
dar, wie die Erkennungsverarbeitung unter Verwendung der in 8 gezeigten
Musterelemente durchgeführt
werden könnte;
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10 zeigt
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Bildverarbeitungssystems, das die Bildverarbeitungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung enthält;
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11 zeigt
die Konfiguration eines Systems, in dem das Aufzeichnungsmedium
der vorliegenden Erfindung implementiert wird; und
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12 ist
ein Blockdiagramm der Konfiguration eines Systems, in dem das Aufzeichnungsmedium
der vorliegenden Erfindung implementiert wird.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche
Elemente bezeichnen, ist nun in 1 eine Vorrichtung
zur Bilderkennung unter Verwendung von Musterelementen gezeigt.
Die Vorrichtung von 1 umfasst eine Wörterbuch-Erzeugungseinheit 1,
die Wörterbuchdaten
speichert, die die zu erfassenden Zielmuster betreffen. Diese Wörterbuchdaten
werden durch Unterteilen des Zielmusters (Bezugsmusters) in eine
Anzahl von Bereichen und Speichern von jedem als Musterelement erhalten.
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Gemäß einem
Algorithmus des Standes der Technik würde beispielsweise das in 2 gezeigte Zielmuster 5 in
der Wörterbuch-Erzeugungseinheit 1 als
Zielmuster in seiner Gesamtheit aufgezeichnet werden. Mit der vorliegenden
Erfindung wird das Zielmuster in eine Anzahl von (hier sechs) Bereichen
unterteilt und Wörterbuchdaten
für jeden
Bereich werden als Musterelemente 5a bis 5f gespeichert.
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Unter
Verwendung der in der Wörterbuch-Erzeugungseinheit 1 gespeicherten
Wörterbuchdaten führt die
Elementvergleichseinheit 2 eine Vergleichsverarbeitung
an dem Eingangsbild aus. Sie sendet die Ergebnisse des Vergleichs
zur nächsten
Stufe, der Mustererfassungseinheit 3. Für die Wörterbuchdaten, die dem Zielmuster
in 2 zugeordnet sind, werden die sechs Musterelemente 5a bis 5f ausgelesen
(d.h. aus der Wörterbuch-Erzeugungseinheit 1 entnommen)
und ein Vergleich wird in Bezug auf jedes Element ausgeführt. Eine
Feststellung hinsichtlich dessen wird durchgeführt, ob die Zielmusterelemente
in jedem Eingangsbild zu finden sind. Wenn sie gefunden werden,
werden die Vergleichsergebnisse zusammen mit ihren Positionsdaten
zur Mustererfassungseinheit 3 gesandt. In diesem Fall bestehen
die Daten aus einem Satz, der angibt, welches Musterelement an welcher
Stelle gefunden wurde.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
besteht die Stelle des Elements aus den Koordinaten der Mitte des
erfassten Musterelements. Mit anderen Worten, die Elementvergleichseinheit 2 hat
auch die Fähigkeit,
diese Mittenstelle zu erfassen. Da die Verarbeitung, durch die die
Eingangsbilddaten mit den einzelnen Zielmusterelementen verglichen
werden, dieselbe sein kann wie die in Vorrichtungen des Standes der
Technik verwendete, werden wir hier keine detaillierte Erläuterung
von ihr vorsehen.
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Auf
der Basis der Vergleichsergebnisse, die sie von der Elementvergleichseinheit 2 empfängt (die Daten
hinsichtlich der Zielmusterelemente, die jedem der Eingangsbild-Musterelemente entsprechen,
und die Positionsdaten), und der Anordnungsdaten hinsichtlich der
Zielmusterelemente 5a bis 5f, die sie von der
Anordnungsdaten-Erzeugungseinheit 4 empfängt, stellt
die Mustererfassungseinheit 3 fest, ob die Musterelemente
in dem Eingangsbild, die allen Zielmusterelementen entsprechen,
sich an den korrekten Stellen befinden. Wenn dies der Fall ist,
schlussfolgert sie, dass die Eingangsbilddaten, die empfangen wurden,
das Zielmuster enthalten, und sie gibt das Ergebnis, dass das Zielmuster
erkannt wurde, aus.
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Wie
in 3(a) zu sehen ist, bestehen
die in der Anordnungsdaten-Erzeugungseinheit 4 gespeicherten
Anordnungsdaten aus den relativen Positionskoordinaten, die durch
die Mittenpositionen a bis f der Musterelemente 5a bis 5f definiert
sind. Das in 3(a) gezeigte Muster ist identisch
zum Muster 5, was heißt,
dass es die Anordnungsdaten für
eine Vergrößerung von
100% darstellt. Die Anordnungsdaten in diesem Ausführungsbeispiel
sind jedoch nicht nur auf 100% begrenzt. Daten für andere Vergrößerungen
sind ebenso gespeichert. Wie in 3(b) zu
sehen ist, bestehen Anordnungsdaten für eine Vergrößerung von
115% aus den relativen Positionskoordinaten der Mittelpunkte a' bis f' und Anordnungsdaten für eine Vergrößerung von
95% bestehen aus den relativen Positionskoordinaten von Mittelpunkten
a'' bis f''.
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Die
Anordnungsdaten-Erzeugungseinheit 4 gibt eine Vergrößerung,
die vorher von den Eingangsbilddaten abgeschätzt oder gefolgert wurde, zusammen
mit den Anordnungsdaten für
diese Elemente aus. Die Vergrößerung wird
aus der Vergrößerung des
zu erkennenden Objekts abgeschätzt.
Tatsächlich
werden eine Anzahl von Vergrößerungen
als Ausgabe nacheinander geliefert. Um die Vergrößerung auf der Basis der Eingangsbilddaten
zu folgern, kann das in der japanischen Patentveröffentlichung 9-132763
offenbarte Verfahren angewendet werden. Wenn ein genauer Vergrößerungswert
von außen
erhalten werden kann, wie im Fall eines Kopierers, werden Anordnungsdaten,
die für
die gegebene Vergrößerung geeignet
sind, als Ausgabe geliefert.
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Wir
werden als nächstes
eine ausführlichere Erläuterung
dieser Erfindung geben, während
die eigentliche Erkennungsverarbeitung erörtert wird. Wenn das Originalmuster
oder Zielmuster 5 die Abmessungen und die Form aufweist,
die in 2 gezeigt sind, wollen wir annehmen, dass ein
zu erkennendes Eingangsmuster 6 vorhanden ist, wie in 4 gezeigt.
Das Eingangsmuster 6 wurde auf 115% der Größe des Originalzielmusters 5 vergrößert. Mit
dieser kleinen Differenz besteht eine reale Möglichkeit, dass eine Person,
die das Eingangsbildmuster betrachtet, irrtümlich denken könnte, dass
es zum Zielmuster 5 identisch ist.
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Wenn
ein Bilderkennungsverfahren des Standes der Technik verwendet wird,
wird das ganze Zielmuster 5 in 2 als Referenz
verwendet. Wenn das Zielmuster 5, das in 5(a) in gestrichelten Linien gezeigt ist, mit
dem tatsächlichen
Eingangsmuster 6 verglichen wird, verursacht die Größendifferenz eine
signifikante Diskrepanz (siehe 5(b)),
die Wahrscheinlichkeit für
das Empfangen einer positiven Bilderkennung (der Übereinstimmungswert)
ist gering und das Zielmuster 5 wird nicht im Eingangsmuster 6 erkannt.
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Mit
dem aktuellen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wie in 6 zu sehen
ist, wird jedes der sechs Zielmusterelemente 5a bis 5f mit
dem entsprechenden Eingangsmusterelement einzeln verglichen, so
dass jedes als kleiner unabhängiger
Bereich behandelt wird. Die Diskrepanzen, die durch die Vergrößerung oder
Verkleinerung des Eingangsbildes verursacht werden, werden größtenteils
innerhalb eines gegebenen Eingangsmusterelements begrenzt, da der
Vergleich in jedem Bereich der Musterelemente durchgeführt wird.
Dieser regionale Vergleich kann zu einer ausreichenden Genauigkeit
im Vergleichsprozess führen.
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In
dem in 6 gezeigten Beispiel erfasst die Elementvergleichseinheit 2 beispielsweise
alle Eingangsmusterelemente 6a bis 6f und gewinnt
die Mittenkoordinaten (durch weiße Kreise in der Zeichnung
angegeben) für
jedes Element. Sie überträgt dann
diese Koordinatenwerte zusammen mit einer Beschreibungsbezeichnung
(einer Zahl) für
jedes Element zur Mustererfassungseinheit 3 als Ergebnis der
Erkennungsroutine.
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Die
Mustererfassungseinheit 3 vergleicht die Koordinatenwerte
nacheinander mit der Vielzahl von Bezugsanordnungsdaten, die jeder
Vergrößerung zugeordnet
sind und die sie von der Anordnungsdaten-Erzeugungseinheit 4 empfängt. Aus
diesem Vergleich stellt sie fest, ob die relative Positionsbeziehung
der Eingangsmusterelemente, die erfasst wurden, den Anordnungsdaten
für irgendeine
der Vergrößerungen
entspricht, und stellt so fest, ob das Eingangs- und das Zielmuster übereinstimmen.
In dem in 6 gezeigten Beispiel entspricht
die Beziehung den Anordnungsdaten für eine Vergrößerung von 115%,
so dass festgestellt wird, dass das erfasste Eingangsmuster dem
Zielmuster entspricht. Ein Ergebnis, das diese Übereinstimmung angibt, wird
aus der Mustererfassungseinheit 3 ausgegeben.
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Die
Auflösung
ist eines der entscheidenden Elemente beim Feststellen der Anwesenheit
eines Musterelements. Wenn beispielsweise jeder Vergleichsbereich
für jedes
Eingangsmusterelement gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
verkleinert wird, aber die Elemente 5a bis 5f auf
die höhere
Auflösung geändert werden,
dann kann die Erfassung nicht genau ausgeführt werden. Dies liegt daran,
dass die Gesamtzahl von Pixeln in einem Bild gemäß dem Vergrößerungsverhältnis zunimmt oder abnimmt.
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Wenn
ein Bereich des Bildes im Zielmuster 5 ein Quadrat mit
100 Pixeln in sich enthält,
weist das Eingangsmuster, das auf 115% vergrößert ist, 115 Pixel auf. Das
vergrößerte Eingangsmuster
von 115% nimmt um 15 Pixel zu. Wenn dasselbe Zielmuster 5 in
zehn gleiche Segmente unterteilt wird, enthält jedes Segment ein Quadrat,
das aus 10 Pixeln besteht. Selbst wenn das ganze Eingangsmuster
auf 115% seiner Originalgröße vergrößert wurde,
besteht somit jedes Eingangsmusterelement aus nur 11,5 Pixeln, eine
Zunahme von nur ein bis zwei Pixeln. Die Eingangsmusterelemente
können
folglich in den Zielmusterelementen fast ohne irgendeine Auswirkung von
der Vergrößerung erfasst
werden, wobei folglich sichergestellt wird, dass sowohl der Vergleich
als auch die Erfassung mit annehmbarer Genauigkeit durchgeführt werden
können.
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Wenn
jedoch das Zielmuster der aktuellen Dimensionen in zehn gleiche
Bereiche unterteilt wird und die Auflösung beispielsweise um einen
Faktor von Zehn erhöht
wird, ist jedes ein Musterelement bildende Segment ein Quadrat,
das 100 Pixel enthält. Wenn
das ganze Bild auf 115% seiner Originalgröße vergrößert wird, sind in diesem Fall
fünfzehn
zusätzliche
Pixel in jedem Segment vorhanden und die Erfassungsgenauigkeit leidet.
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Aus
diesem Grund sollte die Auflösung
der Musterelemente niedrig genug sein, so dass keine Wirkung von
einer geringfügigen
Vergrößerung erfahren
wird. Die Diskrepanz aufgrund der Vergrößerung sollte innerhalb des
Bereichs eines versehentlichen Fehlers im Eingangsbild gehalten
werden. Für unsere
Zwecke bezieht sich eine "geringfügige Vergrößerung" auf eine niedrige
Vergrößerung,
die eine gewöhnliche
Person mit bloßem
Auge nicht unterscheiden oder erkennen kann. Vergrößerungsverhältnisse,
die groß genug
sind, um sie mit bloßem Auge
zu unterscheiden, müssen
nicht angegangen werden. Wenn die Abmessungen der Kopie offensichtlich
von jenen des Originals verschieden sind, so dass eine gefälschte Banknote
auf einen Blick leicht unterschieden werden kann, besteht kein Bedarf
für Gegenmaßnahmen.
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Mit
dieser Art von niedriger Auflösung
ist die Erkennungsrate mit Bezug auf einzelne Musterelemente nicht
hoch genug. Mit anderen Worten, Muster, die keine Musterelemente
sind, werden irrtümlich erkannt.
(Deshalb können
wir die Auflösung
des ganzen Musters als Ganzes nicht verringern und es direkt mit
dem ganzen Muster vergleichen). Dieser Abfall der Erkennungsrate
kann durch Erkennen einer Anzahl von Bereichen (d.h. Musterelementen)
gleichzeitig und unter Verwendung von Anordnungsdaten, die ihre
relative Anordnung betreffen, um die Erkennung zu unterstützen, kompensiert
werden.
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7 zeigt
ein weiteres Beispiel eines zu erkennenden Musters. Das in 2 gezeigte
Muster 5 bestand aus einer Anzahl von Formen, so dass es leicht
in Elemente unterteilt werden konnte; die Erfindung ist jedoch nicht
nur auf diese Art von Muster begrenzt, sondern ist auch auf Muster
wie das in 7 gezeigte anwendbar, die sich
nicht leicht dazu eignen, unterteilt zu werden.
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Das
in 7 gezeigte Muster ist kontinuierlich, so dass
es schwierig wäre,
es entlang der Formen im Muster zu unterteilen. Es könnte jedoch
unter Verwendung des Netzmusters in 8 in fünfundzwanzig
Musterelemente 7a unterteilt werden. Der schwarze Kreis
in der Mitte von jedem Element 7a markiert seine mittlere
Position. Wenn, wie in 9 gezeigt, dieses Muster vergrößert wird,
können
die Musterelemente 7a alle geringfügig voneinander weg bewegt
werden. Die entsprechenden Teile des Musters 9 können dann
mit den Musterelementen verglichen werden und das Muster wird trotz
der Vergrößerung erkannt.
Die Bilderkennungsvorrichtung für
diesen Zweck wäre
wie in 1 konfiguriert.
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Das
Muster kann unter Verwendung von anderen Schemen als einem Netz
in Elemente unterteilt werden. Die Musterelemente könnten beispielsweise kreisförmig sein,
was den Effekt einer Maßstabsänderung
isotrop machen würde.
Wenn jedoch das Muster in kreisförmige
Musterelemente unterteilt wird, die nicht überlappt sind, befinden sich
Lücken zwischen
den Kreisen. Um diese Lücken
zu beseitigen, können
wir mehr Elemente erzeugen, um die Kreise zu überlappen und diese Lücken zu
bedecken. Wenn überlappende
Elemente verwendet werden, kann die Genauigkeit des Vergleichs von
Elementen beeinträchtigt
werden; dies ist jedoch eine effektive Weise, um mit einem vergrößerten oder
verkleinerten Bild zurechtzukommen, da die Gesamtgenauigkeit verbessert
wird. Hexagonale Elemente, die als zwischen runden und quadratischen
Elementen betrachtet werden könnten,
könnten
auch verwendet werden, um ein Muster wie eine Bienenwabe zu erzeugen.
zusätzlich
zu den erwähnten
könnten auch
eine beliebige Anzahl von anderen Formen verwendet werden.
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10 stellt
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Bildverarbeitungssystems mit einer Bildverarbeitungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. Wie in 10 dargestellt, wird im Bildverarbeitungssystem
das Dokument von einem Scanner 10, der Bildeingabevorrichtung,
gelesen, und die resultierenden Bilddaten werden zum Personalcomputer 12,
der Bildverarbeitungsvorrichtung, gesandt. Der Personalcomputer 12 führt die
vorgeschriebene Verarbeitung an den Eingangsbilddaten, die er empfängt, aus
und gibt die verarbeiteten Daten an einen Drucker 14, die
Bilderzeugungsvorrichtung, aus. Unter Verwendung der Daten, die
er empfängt, druckt
der Drucker 14 ein Bild auf das Papier und gibt es aus.
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Die
vom Personalcomputer 12 ausgeführte Verarbeitung könnte das Ändern des
Maßstabs
des Bildes, das Modifizieren desselben, das Korrigieren seiner Farbe
oder irgendeine einer Vielfalt von möglichen Operationen umfassen.
Das Bild könnte
auch in irgendeinem von einer Vielfalt von Aufzeichnungsmedien gespeichert
werden, anstatt direkt zum Drucker 14 gesandt zu werden.
Die Verarbeitung zum Vergrößern oder
Verkleinern des Bildes muss nicht auf einen Personalcomputer 12 begrenzt
sein. Sie könnte
auch ausgeführt
werden, wenn der Scanner 10 das Bild liest, oder direkt
bevor der Drucker 14 es ausgibt. Die Bildeingabevorrichtung
muss kein Scanner sein. Sie könnte
auch eine Digitalkamera (entweder Standbild oder Video) oder irgendeine
einer Vielfalt von Vorrichtungen sein. Das zum Eingeben des Bildes
verwendete Schema muss nicht auf die Verwendung einer Bildeingabevorrichtung
wie des Scanners 10, wie vorstehend beschrieben, begrenzt
sein. Ein Aufzeichnungsmedium wie z.B. eine Diskette oder eine magnetoptische
Platte könnte
auch verwendet werden oder das Bild könnte elektronisch eingegeben
werden.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Bilderkennungsvorrichtung 16 mit dem Personalcomputer 12 verbunden.
Die Bilderkennungsvorrichtung 16 weist die in 1 gezeigte
Konfiguration auf. Sie empfängt
die Eingangsbilddaten vom Personalcomputer 12 und führt die
festgelegte Bilderkennungsroutine aus. Wenn sie feststellt, dass
die Bilddaten, die sie verarbeitet, das Zielbild enthalten, sendet
sie zum Personalcomputer 12 eine Meldung, die dieses Ergebnis
angibt. Wenn er eine solche Meldung empfängt, unterbricht der Personalcomputer 12 seine normale
Bildverarbeitung. Er kann einfach die Verarbeitung des Bildes stoppen
oder er kann die Auflösung
verringern, bewirken, dass das ganze Bild eine gegebene Farbe (beispielsweise
schwarz) aufweist oder einen Buchstaben oder eine Markierung auf
das Bild überlagern,
so dass irgendjemand auf einen Blick sehen kann, dass der Geldschein
oder das Dokument gefälscht
oder eine Kopie ist.
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Wie
durch die gestrichelten Linien in 10 gezeigt
ist, kann das Ergebnis der Erkennung entweder an den Personalcomputer 12 oder
an den Drucker 14 ausgegeben werden. Der Personalcomputer 12 ist
auch nicht die einzige mögliche
Quelle für
die Eingangsbilddaten. Die Eingangsbilddaten können auch im Scanner 10 oder
Drucker 14 entstehen. Im Fall, dass das Eingangsbild vom
Scanner 10 empfangen wird, kann das Ergebnis der Erkennung
direkt zum Scanner 10 gesandt werden.
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Der
Personalcomputer 12 kann eine Anwendungssoftware aufweisen,
um die eigentliche Bildverarbeitung auszuführen. Die Bilderkennungsvorrichtung 16 kann
eine diskrete Vorrichtung (einschließlich einer Platine) sein,
die am Personalcomputer 12 angebracht ist, oder sie kann
aus einer im Personalcomputer 12 installierten Anwendungssoftware
bestehen. In diesem Fall wäre
die Bilderkennungsvorrichtung 16 in den in 10 gezeigten
Personalcomputer 12 eingebaut. Bei einem Bildverarbeitungssystem
könnte
die Bilderkennungsvorrichtung 16 im Scanner 10 oder
Drucker 14 nach Ermessen des Benutzers installiert werden.
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In
der obigen Erörterung
werden die Anordnungsdaten, die erforderlich sind, um mit Änderungen
des Maßstabs
des Bildes zurechtzukommen, im Voraus in der Anordnungsdaten-Erzeugungseinheit 4 von 1 gespeichert.
Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf dieses Schema begrenzt. Alternativ
könnten die
Anordnungsdaten für
100% der Originalgröße gespeichert
werden und Daten für
verschiedene Vergrößerungen
könnten
durch Vergrößern oder
Verkleinern des Bildes, wie für
jedes dargestellte Bild erforderlich, erzeugt werden. Die Verarbeitung,
um diese Vergrößerung oder
Verkleinerung zu bewerkstelligen, könnte auch von der Mustererfassungseinheit 3 ausgeführt werden.
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Bei
dem vorstehend erörterten
Ausführungsbeispiel
wurde das Programmsystem im Voraus im Personalcomputer 12 gespeichert,
der als einzelne Vorrichtung behandelt wurde. Die Erfindung ist
jedoch nicht nur auf diesen Fall begrenzt. Es könnte ein Anwendungsprogramm
vorhanden sein, das bewirken würde,
dass der Computer alle Verarbeitungsroutinen ausführt, und
dieses Programm könnte
in einem gegebenen Speichermedium gespeichert sein.
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Wie
in 11 und 12 gezeigt
ist, könnte beispielsweise
eine Diskette 20 oder ein CD-ROM 21 als Speichermedium
verwendet werden. Das auf dem Speichermedium 20 oder 21 gespeicherte
Programm würde
dann in der Festplattenlaufwerkseinheit 25, die mit dem
Personalcomputer 24 verbunden (oder in diesem installiert)
ist, über
ein Diskettenlaufwerk 22 oder ein CD-ROM-Laufwerk 23 installiert werden.
Außerdem
erfasst der Personalcomputer 24 die im obigen Ausführungsbeispiel
erörterte
Konfiguration.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
von 12 könnten
die Vergleichsverarbeitung, die in der Elementvergleichseinheit 2 und
der Mustererkennungseinheit 3 ausgeführt wird, und das Programm,
das die Mittenpositionen erfasst und die Übereinstimmung der Anordnungsdaten
ermittelt, tatsächlich
in der Festplattenlaufwerkseinheit 25 installiert sein.
Wenn es erforderlich ist, könnte
diese Funktionalität
dann von der Festplattenlaufwerkseinheit 25 zum internen Speicher 26 übertragen
werden, wo die Verarbeitungseinheiten 2 und 3 errichtet
wären.
Auf diese Weise könnte
die ganze Verarbeitung mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden.
Die Wörterbuchdaten
in der Erzeugungseinheit 1 und die Anordnungsdaten in der
Erzeugungseinheit 4 könnten
auch in der Festplattenlaufwerkseinheit 25 oder im internen Speicher 26 realisiert
werden.
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Wenn
nur ein Basissatz von Anordnungsdaten in der Anordnungsdaten-Erzeugungseinheit 4 gespeichert
ist und Daten für
jedes vergrößerte oder verkleinerte
Bild neu erzeugt werden, kann diese Erzeugungsfunktion von einem
Programm durchgeführt
werden, das wie die vorstehend erörterten Verarbeitungseinheiten 2 und 3 in
der Festplattenlaufwerkseinheit 25 installiert ist. Wenn
es erforderlich ist, würde
dieses Programm von der Festplattenlaufwerkseinheit 25 zum
internen Speicher 26 übertragen
werden.
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Wie
vorstehend erörtert
ist, können
die Bilderkennungsvorrichtung, das Aufzeichnungsmedium und die Bildverarbeitungsvorrichtung
gemäß dieser Erfindung
ein Bild erkennen, das so verzerrt wurde, dass sich seine Größe und/oder
Form vom Originalbild unterscheiden. Dies wird durch Unterteilen
des Bildes in kleinere Elemente und Vergleichen von jedem Eingangsbildelement
mit dem entsprechenden Element eines Zielmusters durchgeführt. Diese
Methode absorbiert die Unterschiede in der Größe und Form und ermöglicht folglich,
dass das verzerrte Bild erkannt wird. Zusätzlich zu den Daten für jedes
Element des Bildes werden Daten hinsichtlich der relativen Anordnung
der Elemente auch in der Endfeststellung dessen, ob die Eingangsbilddaten
das Zielbild enthalten, betrachtet. Diese Verwendung von relativen
Positionsdaten minimiert wirksam irgendeine schädliche Auswirkung, die das
Schema auf die Erkennungsrate haben könnte.