JPH079657B2 - ライン追従システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ライン追従システムに関し、より詳細には、
追従されているラインの諸部分のマトリクス表示を発生
するための光学走査デバイス及びこの光学走査デバイス
の上記ラインのコースに沿つた運動を指示し且つ上記ラ
インのデジタル表示を行うために上記マトリクス表示に
含まれた情報を分析するための計算手段を用いるライン
追従システムに関する。

背景技術 ライン追従装置は、自動車、機械的構造物、あるいは創
造的設計を行なわなければならない特徴を有する他の物
体の設計図をデジタル化するのにしばしば用いられる。
これらの設計は、人が機械的な作図用具を用いて紙の上
に図面を引くという作業から始まるが、上記のような物
体の設計においては、手書き図面をコンピユータ言語に
翻訳し、コンピユータに記憶させ、モニタに表示できる
ようにし、そこから、この物体の再設計の過程でもつて
追加や修正を加えるようにすることは通常行なわれてい
る。しばしばコンピユータエイデツド設計（CAD）と呼
ばれる斯かる再設計プロセスは、図面のかなり小さな部
分に対して修正を加える時（こう言う場合は、図面のこ
の部分だけを改めて引き直せばよい）、時に好都合であ
る。コンピユータエイデツド設計システムがないと、設
計士は、図面全体を初めから引き直し、変らない部分を
複写あるいはトレースし、そして再設計箇所を変えなけ
ればならない。この方法は、コンピユータエイデツド設
計法よりかなり時間を消費する。

また、本発明によつて生じたある物体の２つ又はそれ以
上の図のデジタル表示を用いることのできるコンピユー
タエイデツド設計システムを用いると、コンピユータは
その物体の別の図のデジタル表示を表示又は編集の目的
のために発生することが可能である。

米国特許第3,529,084号には、ビジコン管が追従されて
いるラインの一部分の回りに円形走査を生じ、この走査
がこのラインを横断するたびに、このビジコン管がパル
スを生成するようになつているライン追従システムが開
示されている。この円形走査が、ラインの一部のすぐ上
に中心を有する場合、このビジコン管は、時間的に等間
隔になつているパルスを発生し、この円形走査がライン
から少し外れた所に中心を有する場合、ビジコン管は、
複数対のパルスを発生する。これらの任意の複数対のパ
ルスは、前のあるいは後続のパルスよりも互いに離間距
離が接近している。ビジコン管が中心から外れれば外れ
る程、任意の対のパルスは前のあるいは後続のパルスか
ら更に分離される。ビジコン管のパルス出力は、パルス
位相比較器に供給され、この比較器は、これらのパルス
の時間的な離間の基準パルス列の等間隔に離間された配
列からの偏差を表わすエラー信号を発生する。このエラ
ー信号は、可変周波数発振器に加えられ、この発振器
は、補正信号を発生し、この補正信号は２つの座標駆動
モータに送られる。これに応答して、これらのモータは
ビジコン管をラインにより近く且つラインに沿つて移動
せしめる。

また、図表のデジタル表示を電話線あるいは他のデータ
通信線を通して伝送する目的のために１ページにタイピ
ングする等のグラフイツク表示をデジタル化するための
公知のシステムが存在する。１つの斯かるシステムは、
登録商標FAXを有しており、斯かるシステムは、ページ
上の特定のタイプされた文字あるいは他のグラフイツク
表示を「追従」せず、ページを列から列に横断して走査
し、各列内の記入された諸点又はセグメントを検知す
る。これらの記入表示が走査されると、ある形又は他の
形にデジタル化され、斯かるデジタル化表示はモデムに
よつて電話線を通して伝送される。斯かるシステムは、
ラン・レングス・コード化として一般に知られているデ
ジタル化の形を用いることができる。このラン・レング
ス・コード化において、与えられた列の全ての画素はデ
ジタル化されず、一連の「画素（ラン）」数と「長さ
（レングス）」数が用いられて、各列内のあるいは各列
を横断する記入表示をデジタル化する。このラン数は、
列における与えられたマークあるいはグラフイツク記入
表示に先行する空白画素の数を示し、レングス数は、列
内に与えられたマークあるいは記入表示の長さを示す。
各走査ラインに対して、列内に明確なマークあるいはグ
ラフイツク記入表示が存在するだけ多くの対のラン及び
レングス数が存在する。このラン・レングス・コード化
システムの利点は、ページ上のグラフイツク記入表示を
表わすには一般的に少ないバイトのデジタル情報が必要
となり、この節約により、斯かるデジタル表示を電話線
を通して伝送するのに必要な時間が短縮されることであ
る。これは、電話線は比較的遅い速度のデータ転送を行
うためである。１つ又はそれ以上のラン・レングス・コ
ード化システムがビデオ電話の研究と共に開発されてき
ているが、詳細は出願者には現在知られていない。

発明の目的 本発明の一般的な目的は、比較的高い速度でもつてライ
ンに追従し且つこのラインの正確な表示を発生すること
のできるライン追従システム及び方法を提供することに
ある。

本発明の別の目的は、実質的に操作が自動的であるライ
ン追従システム及び方法を提供することにある。

本発明により特定の目的は、各々が追従されているライ
ンの一部分を表わすマトリクスに相当する情報を発生す
るために光学走査デバイスを用いるライン追従システム
及び方法を提供することにある。

本発明の別の特定の目的は、ラインが記入されるシート
の経時あるいは使用によつて生じ得る小さな不規則性あ
るいはギヤツプを有する曲つたラインを追従することが
できるライン追従システム及び方法を提供することにあ
る。

本発明の更に別の目的は、オペレータの介在なしに追従
されているラインの比較的鋭角なせんかいをうまく切り
抜けることができるライン追従システム及び方法を提供
することにある。

本発明の更に別の目的は、グラフイツクソース材料の所
定の部分を既に追従されており且つデジタル化されてい
る上記グラフイツクソース材料の諸部分の表示と共にモ
ニタ上に表示することができ、上記表示は上記ラインの
それぞれの諸部分に重ねられるかあるいは他に示すよう
な状態に処理されるライン追従システム及び方法を提供
することにある。

発明の概要 本発明は、追従されるべきラインの一部分を表わすマト
リクスに相当する情報を発生するマトリクス発生光学走
査デバイス、及び上記マトリクスのデジタル表示を発生
するための且つ上記マトリクスあるいは上記デジタル表
示に含まれる情報に基づく上記ラインに沿つた上記光学
走査デバイスの移動を指示するための計算手段を含むラ
イン追従システムを意図している。

本発明の特定の特徴によると、上記計算手段は、上記デ
ジタル表示に含まれる情報から上記ラインにおける諸点
を求め且つ、上記光学走査デバイスに２つ又はそれ以上
の前に求められた諸点の位置に関する情報から計算され
た方向に進行させる。尚この方向は上記ラインに沿つて
いる。更に、この計算手段が一旦上記ラインの一部分あ
るいは全ての部分の表示を発生すると、この表示をライ
ンのビデオイメージの上に重ねられたビデオモニタに表
示して、これにより上記ラインのどの部分がまだ追従さ
れておらずまたデジタル化されていないかをオペレータ
に知らしめることができる。

好適実施例の説明 図面について説明する。第１図は、本発明を実施するラ
イン追従システムを参照数字４において全体的に示して
いる。このシステムは以下のものを含む。即ち、追従さ
れるライン14をその上に刻まれるシート12等のグラフイ
ツク材のソースを支持するためのテーブル10、テーブル
10と略平行な平面に沿つて移動するためにテーブル10の
上に支持されている光学走査ヘッド38、コンピユータ22
のためのメモリ記憶デバイス26、ビデオモニタ34及びコ
ンピユータ及びモニタ用のコンソール30である。

この走査ヘツド38は、駆動システムによつてテーブル10
に関してＸ線と呼ばれる１つの座標方向に移動可能とな
つている。この駆動システムは、親ねじ40、案内バー4
2、キヤリツジ44及び46、スプライン軸54、及び駆動モ
ータ52を含んでいる。この走査ヘツドは、また、第２駆
動システムによつてテーブル10に関してＹ軸と呼ばれる
第２の座標方向に移動可能となつている。この第２駆動
システムは、駆動ベルト48、プーリ21、ガイド49及び5
1、キヤリツジ44及び46、及び駆動モータ50を含んでい
る。プーリ21とスプライン軸54の角度位置は、テーブル
10に対する走査ヘツド38の相対的な位置を表わしてお
り、これらはそれぞれ位置センサ56及び58によつて検知
され、これにより位置信号を発生し、これらの位置信号
はコンピユータ22に伝送され、ライン追従システム４の
デジタル化機能に用いられる。走査ヘツドを平坦面に対
して略平行な平面に沿つて移動せしめるための装置を更
に説明するには、本明細書にも引用されている米国特許
第3,529,084号を参照するとよい。

コンピユータ22は、例えば、モトローラCPUモデルVME11
0等の標準コンピユータ及び以下に詳細に説明する適当
なソフトウエアを含んでいる。コンソール30は、以下の
ものを含んでいる。即ち、キーボード59、走査ヘツド38
をテーブルに対して相対的なＸ方向に沿つて移動せしめ
るための指押し車60、走査ヘツド38をテーブルに対して
相対的なＹ方向に移動せしめるための指押し車62、コン
ピユータに信号を与えてモニタ34上のカーソル72によつ
て示された点をデジタル化するためのプツシユボタン6
4、コンピユータに信号を与えて走査ヘツド38をライン1
4に沿つて自動的に進めるためのプツシユボタン66、及
び走査ヘツド38の移動を手動で方向付けるためのジヨイ
ステイツク又は全方向制御装置68である。上記の走査ヘ
ツド38の移動を達成するために、キーボード59、プツシ
ユボタン64及び66、指押し車60及び62、及びジヨイステ
イツク68を他の適当な制御装置に置き代えることができ
る。走査ヘツド38がコンソール30の種々の制御装置によ
つて動かされると、ライン14の様々な部分をモニタ34上
に種々の位置において表示することができる。一般的
に、走査ヘツド38の全体的な移動は、ジヨイステイツク
68によつて達成され、斯かる移動を用いることにより、
目的物の特定の部分、例えば、端部71をモニタの上のあ
る位置に置くことができ、コンピユータ22が表示された
目的物の部分あるいはカーソル72によつて識別された点
に関する機能を実行できるようにするために指押し車60
及び62によつて端部71又は他の所望の目標を正確に位置
決めすることができる。コンソール30のキーボード59に
よつて、シート12上のある点の座標を入力し、これによ
り走査ヘツド38の移動を目標の所望の部分を見せる点に
向かつて方向付けるようにすることも可能である。

ライン14が追従され且つデジタル化されている時に、コ
ンピユータはライン14を表わすデジタルを、ライン追従
システム４において用いられ得るメモリデバイスの１つ
の型式であるハードデイスクユニツト26に出力すること
ができ、ケーブル76によつてこのデイスクユニツトと通
信を行う。

第２図は、光学走査ヘツド38の拡大略図であり、共通の
点に中心を有するフイールド86及び88をそれぞれ有する
高分解能カメラ82及び低分解能カメラ84を示している。
これらのカメラはそれぞれ、この共通中心点に向けられ
た視軸を有しており、低分解能カメラ84は、カメラ84の
一部分であるレンズアセンブリ85によつて焦点を合わせ
られ且つ照準を合わせられる。高分解能カメラはレンズ
87によつて焦点合わせされる。例えば、高分解能フイー
ルドの寸法は、1/2インチ×1/2インチ（1.27cm×1.27c
m）であり、低分解能フイールドの寸法は、４インチ×
４インチ（10.16cm×10.16cm）となる。これらのカメラ
82及び84との通信は、それぞれケーブル86及び88を通し
て行なわれる。これらのケーブルは、コンピユータ22と
任意の公知の様式でもつて相互接続している。

カメラ82及び84の下には、ランプ90が配設されており、
このランプ90は、カメラによつて生じたイメージがふれ
ないようにするために走査ヘツド38がラインに沿つて移
動し且つカメラがライン14のイメージを発生する時に目
標領域86及び88にストロボ光をあてる閃光のソースの役
割を果たす。斯かる作用は、イメージが発生する幾つか
の点において走査ヘツドが停止しない本発明の一実施例
では特に重要なものとなる。ライン追従システム４に用
いられる閃光ランプの型式は本発明にとつて重要ではな
く、例えば、イオン化電極33を有するトロイド状螢光ラ
ンプ90を含むことができる。このランプと電極は、電子
ユニツト91によつて駆動される。斯かる閃光螢光ランプ
ユニツトは更に、本明細書にも開示の一部として引用さ
れている米国特許出願第684,441号の述べられている。
しかしながら、第２図に示す螢光ランプ90の代わりに、
所望に応じて、標準的な閃光モードによつて作動する標
準キセノンランプ又は斯かるランプの群を用いてもよ
い。ランプ90は、光学走査ヘツド38のハウジング94の下
で圧力嵌めクランプ92によつて支持されており、ランプ
90は、その駆動信号をテーブル96及び98を径由して受け
る。ランプ90は、閃光する時、実質的に均一の源の光を
出し、カメラ82及び84は、ランプの中心スペースを通し
てのぞくような状態でブラケツト183及び185によつてそ
れぞれ支持されている。複数の球状キセノンランプが螢
光ランプ40のかわりに用いられる場合、トロイド状ラン
プ90によつて画成された円の中に配置することができ
る。

第３図は、ライン追従システム４の種々のユニツトを示
すブロツク図であり、これらのユニツト間の通信の径路
の略図を示すものである。図示のように、ビデオ信号が
高分解能カメラ82によつて、比較器110（第７図に示
す）を含む限界検出器150に送られ、この限界検出器の
出力は、三位置スイツチ152に送られ且つライン追従シ
ステム４の計算手段の一部と考えられるフレームグラバ
回路107に送られる。更に、低分解能カメラ84からの移
動信号及び高分解能カメラ82からのビデオ信号がスイツ
チ152に直接送られ、スイツチ152は、これら３つの信号
の１つを、オペレータがコンソール30及びコンピユータ
22によつて選択するように通過せしめ、ウインドウイン
グゲート154に送る。このウインドウイングゲートは、
グラフイツク制御装置156によつて制御され、このグラ
フイツク制御装置156は、モニタ34と通信し且つモニタ3
4の上に、デジタル化されたラインの一部に関するビデ
オ及び他の情報が表示される領域149及びメニユー158が
表示される別の領域160を画成する。

コンピユータ22は、フレームグラバ107からライン14の
イメージを表わすために高分解能カメラ82によつて発生
されたビデオマトリクスの変換を受け、コンピユータ
は、ライン14をプロツトする点の座標についての情報を
ハードデイスクユニツト26に周期的に送つて記憶する。
この座標は、マトリクス変換から引き出された情報から
計算される。好適な高分解能カメラは、約250行及び400
列の画素を発生することができるが、画素の行及び列の
正確な数は本発明にとつて重要ではない。グラフイツク
制御素156は、スイツチ152及びゲート154を通過するビ
デオ信号の片側に沿つて表示されるメニユー情報158及
びグラフイツク制御装置156を通つてコンピユータから
送られ且つミキサ161によつて重ね合せの状態でビデオ
信号に合成される他の情報を発生する。

第４図の領域158により詳細に示されているメニユー情
報は、以下の様な種々の情報を含み得る。即ち、デジタ
ル化されるライン上の諸点間の諸のスペーシングを示す
コード長、走査されているラインをプロツトするのに必
要なデイスクメモリに記憶されている斯かるデジタル化
点の数を減ずるために次の間引きオペレーシヨンにおい
て用いられる公差情報、デジタル化されているラインに
割り当てられた標準厚さについての情報、及びフアイル
を開け、閉め又は形成し且つネームをこれらのフアイル
に割り当てる時に伴う様なルーチン情報である。

第３図でも示されているように、グラフイツク制御装置
とミキサユニツト161との間には３本の通信ラインが接
続されているが、１本１本は３つのビデオカラー信号の
各々に該当する。所望に応じてオペレータが、デジタル
化されたモニタ34上に表示されたラインの諸部分の骨格
描写の表示をキーボード59によつてライン追従システム
４に命令することができる。この骨格表示は、ラインの
上記部分のビデオイメージの上に重ね合せられる。この
一例が、ライン166の諸部分の上に重ね合された骨格ラ
イン162及び265によつて第４図に示されている。コンピ
ユータは、デジタル化された諸点のシーケンスに沿つて
点から点へ通過する直線ラインのセグメントを発生する
ことによつて斯かる骨格を形成する。追従されているラ
インのイメージと骨格が互いに目立つようにするために
これらのビデオカメラーの１つが追従されているライン
のビデオイメージに選ばれ、別のカラーが骨格に対して
選ばれる。オペレータはこの重ね合わされたイメージを
用いることにより、追従されているラインのどの部分が
まだデジタル化されなければならないかを決定し且つラ
イン追従システム４にこれらの諸部分をデジタル化する
ように進行することを命令することができる。

第５図は、ライン14又はライン追従システム４によつて
実行され得る他のラインを追従するための１つのプロセ
スを説明するフローチャートである。低分解能カメラ84
は、オペレータによつて用いられてライン14の一部分の
イメージをモニタ34の上に位置決めするのが一般的であ
る。と言うのは、低分解能カメラ84は、比較的大きなフ
イールド88を見るため、オペレータが走査ヘツド38を適
当に移動することによつてモニタの所望の部分に位置決
めすることが非常に簡単であるためである。この段階に
おいて、オペレータはこの部分をカーソル72にできるだ
け近く位置決めするのが好ましい。次に、オペレータは
高分解能カメラからのビデオ（所望に応じて限界値とな
つている）をオンにして、カーソルが第１図に示すよう
に部分71の上に置かれるように走査ヘツド38を位置決め
する。このプロセスの斯かるステツプは、第５図にSEL
−Ｐで表わされている。このSEL−Ｐは、点Ｐの選択を
意味する。次に、オペレータは、デジタル化ボタン64を
押すことにより、コンピユータ22に対してフレーム99を
凍結し且つ点Ｐを中心にしているスクリーン上に表示さ
れたイメージのマトリクス表示を記憶することを命令す
ることができる。そして、このステツプは、図面にFF−
Ｐとして識別される。また、デジタル化ボタン64を押す
と、これに応答して、コンピユータは進行して、ライン
14の中心点CPを点Ｐの近くに位置させる。そして、この
ステツプはCP−Ｐとして識別されている。次に、コンピ
ユータは点Ｐの近くの中心点CPの位置の二進法表示を記
憶する。

次に、オペレータは、指押し車60及び62を適当に移動せ
しめることによつて別の点Ｐ＋１をライン14の上に置く
ことがデジタル化ボタン64によつて、コンピユータに点
Ｐ＋１の回りのイメージを発生し且つ凍結することを命
令し、点Ｐ＋１の近くのライン14上の中心点CP＋１の位
置を計算し、この中心点の位置のデジタル表示を記憶す
ることができる。この点Ｐ＋１は第５図及び第11図に示
されている。次に、コンピユータは、点Ｐ＋１の回りの
領域におけるライン14の厚さを計算し、この結果を記憶
する。点Ｐ＋１の近辺におけるライン14の厚さを計算す
るプロセスは以下に説明される。

コンピユータ22にライン14上の２点をデジタル化させる
ことの他に、第11図に見られる最初の２点Ｐ及びＰ＋１
は、一旦活性化されると自動的になるのが普通である後
続のベクトル進行モードにおいてオペレータがコンピユ
ータどの方法でライン14を進んで行つてほしいかをコン
ピユータに知らせる。この最初の２点Ｐ及びＰ＋１は、
オペレータのジヨイステイツク68あるいは指押し車60又
は62を適当に動かすことよつて手動で選択するのが普通
であるが、この同じ機能を達成するのに他の自動的ある
いは半自動的手段を用いてもよい。例えば、前に記憶さ
れた情報、例えば、磁気テープ又は磁気デイスクによつ
て２点を選択してもよくあるいはキーボード59によつて
斯かる開始点の座標をコンピユータ22に入力してもよ
い。

第５図においてVA−Ｐ＋２と表示された自動ベクトル進
行モードは、オペレータがベクトル進行ボタン66を押し
て、これによりコンピユータ22に信号を送り、コンピユ
ータがステツプ79によつて示されるように点Ｐから点Ｐ
＋１へのベクトルを計算し、適当な信号をＸ−Ｙモータ
50及び52に送ることにより走査ヘツド38に対してベクト
ルの方向に移動するように命令することによつて始動す
る。走査ヘツド38がオペレータがコンソール30を通して
コンピユータ22に送られた命令によつて前に選択された
ある「コード」距離だけ移動すると、高分解能カメラの
フイールドは点Ｐ＋２を中心に置かれ、上記ポイントの
イメージがモニタ34の上にカーソル72のすぐ下に表示さ
れる。しかし、本発明の一実施例では、走査ヘツド38は
ここに停止しない。次に、コンピユータは、点Ｐ＋２を
中心に置かれた時にカメラ82によつてできたイメージの
フレーム99＋２のデジタル描写を自動的に発生し且つ記
憶し、コンピユータ22は、点Ｐ＋２がライン14に重なる
かを即ちライン14に当たるかを決定する。点Ｐ＋２がラ
インにあたるため、コンピユータは点Ｐ＋２の近くのラ
インの厚さを決定する。この厚さが所定の公差範囲内に
ある場合、コンピユータは点Ｐ＋２の近くの中心点を計
算し且つこの中心点CP＋２の座標を記憶する。次に、コ
ンピユータは間引き計算を実行し、これにより前に記憶
された点、即ちこの場合は点Ｐ＋１がラインを適切にプ
ロツトするのに必要か否かを求め、必要でない場合、点
Ｐ＋１の座標をメモリから削除する。次に、ライン追従
システム４は、今回は第５図においてループ199によつ
て示されたステツプを繰り返すが、Ｐ＋３の部分に向か
つて進行する時且つ点Ｐ＋３に相当するループが完了す
ると、コンピユータは走査ヘツド38を点Ｐ＋４に自動的
に向ける。上記の計算がなされる間、走査ヘツドが点Ｐ
＋２あるいはＰ＋３において待機しないことを銘記すべ
きである。

第11図に示す点Ｐ＋４がライン14に当らないため、コン
ピユータ22は、調査オペレーシヨン81を実行して、これ
により点Ｐ＋４の近くのＰ＋4_nと識別される他の点がラ
イン14に重なるか否かを決定する。光学走査ヘツド38が
ラインの終り（EOL）にまだ達していないため、１つの
斯かる点Ｐ＋4₆がライン14の上に重なる。第13図の点Ｐ
＋Ｙの場合と同じようにして、コンピユータ22がライン
の上に重なる点Ｐ＋4_nを見つけられなかつた場合、これ
は、コンピユータがラインの終りに達したかあるいはラ
インの中に大きなギヤツプが存在していることを示すの
が普通であるが、いずれの場合、コンピユータは走査ヘ
ツド38の移動を停止し、オペレータに次に何をすべきか
を問い合わせる。本件の場合、コンピユータは次に、点
Ｐ＋4₆の回りのラインの厚さを計算し、この厚さが点Ｐ
＋１の領域において前に計算されたライン14の標準厚さ
に対して相対的に所定範囲内にある場合、コンピユータ
は点Ｐ＋4₆の近くのライン14上の中心点CP＋４を計算
し、その座標を記憶する。この厚さがこの範囲内にない
場合、コンピユータは、中心点計算を行なわず、その代
り、後に説明する理由でもつて、ライン14の中心点であ
るかの如く点Ｐ＋4₆を処理し、それを記憶する。次に、
コンピユータは、間引きオペレーシヨンを実行し、これ
により前に求めた点、即ちこの場合は、点Ｐ＋３の近く
の中心点CP＋３がライン14をプロツトするのに必要か否
かを求める。例えば、点Ｐ＋２、Ｐ＋３及びＰ＋４の近
くの中心点がほぼ直線のラインのセグメントの中に存在
する予定であつた場合、終りの諸点だけがライン14の対
応の部分をプロツトするのに必要であり、従つて、点Ｐ
＋３の記憶を削除することができる。

この間引きステツプの後、コンピユータは自動的に走査
ヘツド38に対して、点Ｐ＋３あるいはＰ＋３が記憶され
削除された場合Ｐ＋２のそばの中心点CP＋２と点＋4₆の
そばの中心点CP＋４との間のベクトルによつて求められ
た方向に且つ所定のコード長さに等しいＰ＋4₆のそばの
中心点CP＋４からの距離だけ第11図において点Ｐ＋５と
して識別され示されている別の点に移動することを命令
する。この自動ベクトル進行モードは、オペレータがコ
ンピユータに対してコンソール30の制御によつて停止す
ることを命令するまであるいは走査ヘツド38があるライ
ンの終りあるいはこのライン中の大きなギヤツプに達す
るまで継続する。一方、ライン追従システム４はライン
14をデジタル化することを続ける。

第６図は、点Ｐを中心にしたライン14の一部分の高分解
能カメラ82によつて生じたフレーム99を示しており、こ
の図において、選択された諸部分がそれらのそれぞれの
Ｘ−Ｙ座標によつて識別されている。第７図は、第６図
のフレームを表わすためにコンピユータ22内において形
成されたマトリクス97を示しており、フレーム99によつ
て示されるフイールド86の420列に相当するY₀からY₄₂₀
として識別される列を有している。しかしながら、ここ
で了解すべきことは、マトリクス97は、高分解能カメラ
82の画素の全ての列（水平方向）に対して１つの列を含
む必要がないことである。例えば、所望に応じて、カメ
ラの画素の２列毎に１列を含むことができ、420列より
多い列あるいは少ない列を有する高分解能カメラを用い
ることができる。この場合は、相当する数の列を第７図
のマトリクスに用いることができる。各列には、カメラ
のフイールドの各対応列におけるイメージの遷移の位置
を表わす多数のあるいは一連の数が存在している。例え
ば、ライン14が黒であり白いシートの上に刻まれると仮
定すると、カメラ82のフイールドにおける列に相当する
マトリクス97の任意の列においてシートのイメージが白
から黒に変化するあるいは黒から白に変化する遷移が存
在し、これは、ライン14がカメラのフイールドにおける
任意の列に交差する領域に相当する。ライン14はフイー
ルド86における列Y₀からY_n-1のどれにも交差しないた
め、第７図のマトリクスの対応の列には遷移エントリが
何も存在せず、数「０」がコンピユータによつて各列Y₀
からY_n-1内の第１位置に書かれる。ライン14は、遷移が
Ｘ位置Xaにおいて列Y_nにおき、この結果、数X_aが列Y_nの
第１位置に書き込まれるようにするために座標（Xa,Y
n）を有する点における列Ynに交差する。列Ynの第２位
置において、数「０」が書き込まれ、これにより、前の
遷移Xaが列Ynにおいておきる最後の遷移であることを示
す。

コンピユータは、マトリクスの任意の列に入れられる
（エントリされる）第１非ゼロ数を、イメージの白から
黒への遷移が生じたかあるいはライン14がフイールドの
左手コーナから発する場合の列Y₄₂₀と同じようにして数
が「１」である場合に黒であるカメラのフイールド86の
対応列におけるＸ座標位置であると見なすように更にプ
ログラムされる。コンピユータはまた、任意の実行にお
ける第２非ゼロエントリを、黒白遷移の位置として見な
すようにプログラムされる。フレーム99は、列Y_n+1にお
けるXbにおける白黒遷移、Xeにおける白黒遷移、及びXd
における黒白遷移を示しており、このことは、第７図の
マトリクス列Y_n+1及びY_n+3に入力された数によつて示さ
れる。上記に示されるように、遷移の種類、即ち、白黒
遷移かあるいは黒白遷移かは、特定の列へのエントリの
順序によつて示され、任意の列では、奇数位置への非ゼ
ロエントリは、白黒遷移（Ｘ座標位置を有する場合の黒
点の位置）を示し、ある列の偶数位置への各非ゼロエン
トリは、黒白遷移を示し、これらの非ゼロエントリに続
く「０」エントリは、これ以上遷移がないことあるいは
任意の列へのエントリがないことを示す。

第８図は、フレームグラビング回路107と及びカメラ82
によつて生じたビデオ信号を第７図のマトリクスに変換
するライン追従システム４内の限界回路150のブロツク
図である。このビデオ信号は、フイールド86の各列の開
始に対応するビデオ信号の各セグメントの初めにおいて
反転水平同期パルスを含みフレームの終りを示す垂直同
期パルスを含む標準型であり得る。第８図の限界回路15
0は、比較器110を含んでおり、この比較器110は、カメ
ラ82からビデオ信号を入力112に受け、これをボテンシ
ヨメータ114によつて確立された限界電圧と比較し、こ
れによりビデオからの入力がこの限界レベルより下かあ
るいは上かを示すデジタル信号がこの比較器の出力に生
じる。この限界レベルは、シートの空白部分に相当する
ビデオ信号の電圧とライン14が刻まれるシートの部分に
相当するビデオ信号の電圧との間のレベルにセツトされ
る。このポテンシヨメータの所望のセツテイングは、ラ
イン14の黒さ、しみ等のシート上の背景マークの黒さレ
ベル、コーヒーをこぼしたような跡、あるいは不完全な
消去等の要因に依存し、従つて、ポテンシヨメータ114
は、限界が斯かる背景マークに相当するビデオ信号の上
になるようにセツトされるべきである。第８図の略図
は、ポテンシヨメータが比較器110に対する限界レベル
をセツトするのに用いられていることを示しているが、
他の型式の制御装置を用いてもよい。例えば、キーボー
ド59を通して限界レベルをコンピユータ22にエントリす
ることができる。尚、コンピユータは、キーボードエン
トリに比例する電圧を発生するように且つこの電圧をポ
テンシヨメータ114による電圧の代りに比較器110に適用
するようにプログラムされる。

比較器110によつて生じたデジタル信号は、エツジ検出
器116のトリガ入力115に供給され、この検出器116は、
限界ビデオ信号が白黒遷移あるいは黒白遷移を行なつた
時に検出し、パルスをORゲート117及び遅延回路127を通
してフレームメモリ118の書込み入力129に送る。このエ
ツジ検出器116は、コンピユータが第７図に示される型
式のマトリクスを発生したい時にコンピユータからの適
当な信号によつて入力195においてイネーブルされる。
斯かるマトリクスは、各突出点、例えば、第14図に示す
点Ｐ＋２及びＰ＋３において発生されるのが普通であ
る。

ビデオ情報の比較器110への送出及びエツジ検出器116の
応答と同時に、ビデオ信号112の前の反転水平同期パル
スによつてクリアされた画素カウンタ122は、ビデオタ
イミング回路109のクロツク出力124によつて生じたパル
スによつて繰り返し増分される。尚このビデオタイミン
グ回路109は、カメラ82における画素のマトリクスの任
意の列における１つの画素に対応するビデオ信号の各部
分に対してパルスを発生する。この画素カウンタ122
は、フレームメモリ118のデータ入力125に出力する。そ
して、エツジ検出器116によつて生じたパルスは書込み
入力129に出力するため、エツジ検出器116が遷移を検知
すると、これにより、フレームメモリ118は画素カウン
タ122によつて生じた遷移のＸ座標位置をメモリに書き
込む。斯かるＸ座標位置数は、Xa,Xb,Xd,Xeある第７図
のマトリックスにおける他のエントリであり得る。この
遅延回路127は、50ナノ秒台の遅延であり、予想できな
いレース状態（乱調状態）によつて生じたかもしれない
計数をフレームメモリ118が書み出す前にカウンタ122が
現在の計数を完了する時間を有するようにするためフレ
ームメモリの書込み信号を遅延せしめるのに用いられ
る。

各遷移のＸ座標位置の他に、フレームメモリは、Ｙ座標
即ち列アドレス及び各列内の位置アドレスを要求し、こ
れによりフレームメモリは、各遷移に対応する画素カウ
ンタ122によつて生じた計数アドレスをどこに記憶する
かを知る。このアドレス指定機能は、バイトカウンタ12
6、ラインカウンタ128、及びバツフア130によつて実行
される。このラインカウンタ128は、ビデオタイミング
回路109によつて生じた各垂直同期信号によつてクリア
され、且つ、ビデオタイミング回路109によつて生じた
各水平同期パルスによつて増分され、この後フレームメ
モリ118によつて読み出すためにバツフア130にその計数
出力を送る。ラインカウンタ128によつて生じた計数
は、第６図の列Y₀からY₄₂₀を表わす。このバイトカウン
タ126は、各反転水平同期パルスによつてクリアされ且
つエツジ検出器116によつて生じた各遷移信号によつて
増分され、且つORゲート117を径由して送られ、これに
よりバイトカウンタ126は、画素カウンタ122によつて生
じたＸ座標数が第７図のマトリクスの各列内のどの位置
に記憶されるべきであるかを示す。

例えば、ビデオ信号112が、カメラ82における画素のY
_n+3列からの情報を変換しようとしている場合、ライン
カウンタ128は、計数Y_n+3を有し、バイトカウンタは１
の計数を有し、画素カウンタは、ゼロから上に計数を開
始しようとする。そして、画素カウンタ122が、線Xeに
計数した場合、エツジ検出器は、遷移を検知し且つ書込
み信号をフレームメモリ118に送り、これにより、数Xe
はフレームメモリ118の列Y_n+3における第１位置に書き
込まれる。短時間の後、ビデオ信号は、Ｘ座標位置Xdに
おける黒白遷移を示し、エツジ検出器は、書込みパルス
をフレームメモリ118の方向に送り、増分信号をバイト
カウンタ126に送る。殆んど同時に、画素カウンタ122
は、Xd計数をその出力にレジスタし、このXd計数は、遅
延回路127によつて定められた短い遅延の後に、フレー
ムメモリ118の列Y_n+3における第２位置に書き込まれ
る。

第７図のマトリクスにおいて、最後の非ゼロＸ座標エン
トリの後に各列内にはゼロエントリも存在する。このゼ
ロエントリは、カウンタ122が反転水平同期パルスによ
つてクリアされた時になされる。この反転水平同期パル
スは、反転ゲート142に入力し、このゲート142は、フレ
ームメモリ118の書込み入力129をORゲート117及び遅延
回路127を通してトリガする。この水平同期パルスはま
た、バイトカウンタ126を増分する機能を果たし、これ
により、最後の非ゼロエントリの後にゼロエントリが第
７図のマトリクスの各列におけるある位置に書き込まれ
る。遅延回路127より僅かに大きい遅延回路131によつて
以下のことが確実に行なわれる。即ち、ゼロエントリが
フレームメモリ118内の適当な位置においてなされるま
でバイトカウンタ119はクリアされないことである。こ
こで銘記すべきことは、画素カウンタ122によつて与え
られたＸ座標位置情報及びこれに続くゼロエントリのみ
がフレームメモリ118に実際に記憶されること、Ｘ座標
情報がフレームメモリ118内のメモリブロツクの後続の
列に記憶されるため、Yn列数は、実際には記憶されない
がコンピユータには知られること、及びコンピユータ
は、メモリブロツクにおける第１の斯かる列のアドレス
を知り且つ第１列に関する各列を参照することである。

コンピユータが第６図において表示されたライン14の部
分に相当する第７図のマトリクスを発生した後、コンピ
ユータは点P_nに近い中心点CP−P_nを求めるように進行す
る。点P_nは、第６図のフイールド86及びフレームの中心
であり、このフレームがモニタ34に表示される予定であ
つた場合、カーソル73は点P_nを示す。点P_nに近い中心点
の座標を求めるには、コンピユータは、フレームを半分
に分割し（この場合列Yi＝210）且つ点P_nを通過する第
６図の破線で表わす水平ライン171の長さを計数する。
この計数を実行するためには、コンピユータは、上記水
平ラインの一方の終点に相当する列Yiにおける白黒遷移
のＸ座標位置及び水平ラインの他方の終点に相当するラ
インYiにおける黒白遷移のＸ座標位置を示すマトリクス
97の列Yiに記憶されるＸ座標数XgからＸ座標数Xfを引
く。次に、コンピユータ22は、点Pnを通過し、ライン14
の境界において終成する第６図において破線で表わされ
る垂直ライン151の長さを求める。

第９図は、このラインの長さを求めるためのアルゴリズ
ムを示している。第１に、変数YbがYi、即ち点PnのＹ座
標に等しくなるようにセツトされ、Ｘ座標はXiに等しく
なる。次に、三角形155によつて示されるように、コン
ピユータは列Yiのすぐ下の列Yb₊₁を調査し、これにより
点Xiが入る白黒遷移及び黒白遷移に相当する２つのエン
トリが存在するか否かを求め、存在する場合は、垂直ラ
イン150が列Y_b+1において終了しないことを示すもので
ある。この場合、コンピユータは次に列Yiの下の第２列
を調査し、これにより数Xiが入る白黒遷移及び黒白遷移
に相当するエントリが存在するか否かを求め、コンピユ
ータがこの条件が満足しない第１列、即ち本件の場合で
は列Y_i+3に至るまでこの処理を続ける。次に、三角形15
7及び四角形160によつて示されるように、コンピユータ
は列Yiの上の諸列を各斯かる列に対してYiを増分せしめ
る順序で調査することを開始し、ライン150が点Pnの上
で終成する所の列を求める。第６図に示す場合は、この
上部列はY_i-1であり、これは列Yiの１列上の列である。
最後に、コンピユータは、Ybの最後の増分された値から
Yiの最後に増分された値を引くことによつてライン151
の長さを求める。次に、コンピユータは、垂直ラインと
水平ラインの短い方を求め、点Ｐ＋１の回りのライン14
の部分において前に計算されたと同じようにしてこの短
い方のラインに沿つた中点を計算する。ただし、短い方
のラインの長さはライン14に対する標準的な長さよりか
なり短くならないというのが条件である。この標準的厚
さを計算するために、コンピユータ21は、先ず点Ｐ＋１
を通過し且つライン14によつて境界をなしている垂直ラ
インの長さを計算し、次に、点Ｐ＋１を通過し且つライ
ン14によつて境界をなしている水平ライン長さを大６図
に示すような且つ点Ｐ＋１の所で述べたような方法でも
つて計算する。次に、コンピユータは、式Ｔ＝VXHV²+H²
によつて点Ｐ＋１の近辺におけるライン14の実質的に正
確な厚さを計算する。尚、Ｔは厚みであり、Ｖは垂直ラ
インの長さであり、Ｈは水平ラインの長さである。

点Pnを通過する短い方のラインが許容される場合、その
中点は、ただ適当な中心点であつても点Pnのそばの中心
点CP−Pnとしての機能を果たし、考慮された中心点の座
標がコンピユータによつて、即ち、この点がライン14の
小さい部分を表わすのに必要であり且つ後続のライン間
引きオペレーシヨンにおいて削除されない場合、先ず仮
メモリに、後にデイスクユニツト26内のデイスクに記憶
される。一方、水平ラインと垂直ラインの短い方が短か
すぎる場合、コンピュータは、標準厚さに対して特定の
相対的厚さ範囲内にある場合のこれら２つのラインの長
い方のラインを用いて、この長い方のラインに沿つた中
心点を計算し、これを次に一時的に記憶し且つあるいは
デイスクメモリユニツト26に更に永久的に記憶すること
ができる。

第10図は、第６図に示されたライン14の部分169及びカ
メラ82によつて生じた別のフレーム175内に含まれるラ
イン14の別の部分即ちフオーク（分岐）170を示してい
る。フレーム175は、点R_kを中心に置かれており、この
点Pkの位置は、前の２つの中心点165と167とのベクトル
及び標準コード長さによつて決定されている。そして、
この図は、中心点計算プロセスにおける２つのステツプ
を示している。Pnの近くの中心点の計算と同じようにし
て、Pkのそばの中心点の計算は、示された型式のマトリ
クスが発生してフレームを表わし、コンピュータ22が点
Pkを通過し且つライン14内に含まれている水平ライン17
2の長さ及び点Pkを通過し且つライン14内に含まれてい
る垂直ライン174の長さを決定する時開始する。しかし
ながら、各ラインが標準ライン厚みよりはるかに大きな
長さを有することをコンピユータが発見すると、コンピ
ユータは点Pkをその領域におけるライン14の中心点とし
て扱い、点Pkの座標をライン14の別の小部分を表わすも
のとして記憶する。例えば、中心点計算に用いられるラ
インの許容ライン長さに対するカツトオフは、標準ライ
ン厚さの約1.5倍にセツトされ得る。コンピユータ22が
水平ラインと垂直ラインの短い方のライン（この場合は
ライン172）の中心点を求めるように進行しない理由
は、参照数字176に示されるこの中心点が点Pkよりライ
ン14のフオーク170の実際の中心点からの方が遠いと仮
定されるからである。点Pkを中心点として扱かつた後、
ライン追従システム４は、点Pkと前の中心点165のベク
トルがこの方向に向くためにフオーク170を追従するよ
うに進行する。斯くして、中心点計数は、進行し第５図
において引用された調査プロセス81は、斯かる中心点計
数と調査機能の他に、ライン追従システム４を助けて、
第10図に示すような交点におけるライン追従方向を選択
する。

コンピユータがフオーク170を調査し且つライン14をこ
のルートに沿つてその終りまで追従した後、オペレータ
はフオーク177をデジタル化するために、第５図に示さ
れるライン追従プロセスを繰り返すことができる。今回
は、フオーク177から始まり、フオーク170と177の交点
から進んで行く。

第11図は、ライン14の部分71を示し且つ第12図と共に、
第５図において示されるプロセスを示す。このプロセス
は、ライン追従システム４が極端に湾曲したセグメント
83を含む部分71をデジタル化する時に用いるプロセスで
ある。第１図及び第４図に関して論じたように、オペレ
ータは、ジヨイステイツク68及び指押し車制御装置60及
び62を適当に動かすことにより点Ｐ及びＰ＋１を手動で
選択することができ且つコンソール30のボタン64を押す
ことによりコンピユータに信号を送つて点Ｐ及びＰ＋１
のそばの中心点を突き止めることができる。尚この中心
点の計算は第９図及び第10図に示されたと同じようにし
て実行される。次に、オペレータはコンソール30のベク
トル進行ボタン66を押すことによつて、捜査ヘツド38を
点Ｐのそばの中心点CPから始まり点Ｐ＋１のそばの中心
点CP＋１を通過するベクトルによつて決定された方向に
自動的に進行させることができる。走査ヘツド38の中心
が点Ｐ＋１から１標準コード長さに等しい距離である点
Ｐ＋２に置かれると、フレーム99＋２が発生して第７図
に示す型式のマトリクス99＋２（図示せず）に変換さ
れ、点Ｐ＋２に近い中心点CP＋２が上記のようにして計
算される。次に、走査ヘツド38は点Ｐ＋１のそばの中心
点CP＋１から始まり点Ｐ＋２のそばの中心点CP＋２を通
過し点Ｐ＋２から１標準コード長さだけ離間されたベク
トルの方向にある点Ｐ＋３を通過するように向けられ
る。次に、コンピユータは、点Ｐ＋３のそばの中心点CP
＋３を上記の様式でもつて求める。そして、ここで銘記
すべきことは、この場合、中心点CP＋３は点Ｐ＋３を通
過する垂直ラインの中点であることである。即ち、垂直
ラインはそれぞれの水平ラインより短いためである。

次に、コンピユータは、走査ヘツドを点Ｐ＋２のそばの
中心点CP＋２と点Ｐ＋３のそばの中心点CP＋３とのベク
トルに基づいた通常の方法によつて進行させ、一標準コ
ード長さの後に、カメラ82は、点Ｐ＋４のすぐ上を通過
する。ここで銘記すべきことは、Ｐ＋３のそばの中心点
CP＋３と点Ｐ＋４との距離及び点Ｐ＋4₆のそばの中心点
CP＋４と点Ｐ＋５の距離は、説明の目的で第11図におい
て大きくなつているが、ライン追従システム４の実際の
オペレーシヨンにおいて、点Ｐ＋４等の突出点と点Ｐ＋
３のそばの中心点CP＋３との距離は点Ｐ＋３とＰ＋２の
そばの中心点CP＋２との距離及び点Ｐ＋５とＰ＋4₆のそ
ばの中心点CP＋４との距離並びに各突出点Ｐ＋Ｎ並びに
各突出点Ｐ＋Ｎと前の中心点との距離と同じである。カ
メラ82が点Ｐ＋４を中心にしたイメージのフレームを発
生した後、フレームグラバ107は、第７図に示す型式の
マトリクス97＋４（図示せず）を形成し、次にコンピユ
ータ22は、このマトリクスにおける中間水平ラインにお
けるエントリをレビューし、マトリクスの中点のＸ座標
であると仮定された点Ｐ＋４のＸ座標、即ち250行マト
リクスにおける数125が、白黒遷移エントリと次に続く
黒白遷移エントリとの間にないことを認識する。その結
果、コンピユータは、点Ｐ＋４がライン14に重ならない
こと即ちライン14に当たらないことを知る。次に、コン
ピュータは第12図全体だけでなく第５図におけるステツ
プ81によつて示されている調査プロセスを行う。このプ
ロセスは、コンピユータが点Ｐ＋４を超えて短い距離だ
け点Ｐ＋4₁の方に見る時に開始する。即ち、ベクトル26
1によつて示される方向である。このベクトル261は点Ｐ
＋４を求めるのに用いられた前の２つの中心点から発し
ている。このステツプはまた、第12図において「リー
チ」と呼ばれている。そして、点Ｐ＋４とＰ＋4₁との標
準到達距離は、例えば、前に求められたラインの標準厚
さの0.7倍に等しい。正確な到達距離は、調査プロセス
にとつて重要でないが、標準厚さあるいは点Ｐ＋４の近
辺のライン14の実際の厚さより小さくすべきである。こ
れは、ラインが点Ｐ＋４を越えて且つ近くに通過し且つ
ベクトル261に垂直に通過する場合特定のリーチがこの
ラインを飛び越えることができないようにするためであ
る。

第１リーチの後、コンピユータは、上記の様式でもつて
マトリクスをレビユすることにより、点Ｐ＋4₁がライン
にも重ならないことを検知し、ステツプ73によつて示さ
れたように、点Ｐ＋４から時計方向の標準孤長である点
Ｐ＋4₂を突き止める。この標準弧長は、到達距離にほぼ
等しい点Ｐ＋４とＰ＋4₂との分離距離に相当する。コン
ピユータが、点＋4₂がライン14に重ならないことを検知
すると、コンピユータは、点Ｐ＋３のそばの中心点と点
Ｐ＋4₂とのベクトル255によつて示される方向に一標準
到達距離だけＰ＋4₂を越えて点Ｐ＋4₃に到達し、コンピ
ユータが、点Ｐ＋4₃がライン14に当たらないことを検知
すると、コンピユータはステツプ75によつて示されたよ
うに、点Ｐ＋４から点Ｐ＋4₄への反時計方向に一標準孤
長を調査し、これによりライン14にあたるか否かを求め
る。コンピユータが、点Ｐ＋4₄がラインに当たらないこ
とを検知すると、コンピユータは、点Ｐ＋4₅に到達し、
コンピユータが、点Ｐ＋4₅がまたラインに当たらないこ
とを検知すると、コンピユータは、両方向に点Ｐ＋４か
ら90角度だけこれまで走査したか否かを求める。これ
は、第７図のマトリクスによつて表わされたフイールド
の境界を示すからである。そして、この調査オペレーシ
ヨンでは点Ｐ＋4₁からＰ＋4₅は点Ｐ＋４から90度角より
少ない角だけスパンする。この結果、コンピユータはス
テツプ77及びステツプ73によつて示されるように、点Ｐ
＋４から時計方向に２つの標準孤長を調査し点Ｐ＋4₆を
突き止める。次に、コンピユータは、点Ｐ＋4₆がライン
14に当たることを検知し、第10図に示される通常の方法
によつて点Ｐ＋4₆のそばの中心点を計算するように進行
する。点Ｐ＋4₆がライン14に当たることを検知するため
には、コンピユータは先ず、点Ｐ＋４に対して相対的な
点Ｐ＋4₆の位置の知識即ち、マトリクスの中心点から点
Ｐ＋4₆のＸ−Ｙ座標を計算する。次にコンピユータは、
点Ｐ＋4₆のマトリクスにおけるＹ列をレビユし、これに
より、白黒エントリ及び点Ｐ＋4₆のＸ座標をスパンする
次に続く黒白エントリが存在するか否かを求める。この
場合、これは当たりを示すことになる。

ライン追従システム４がまだラインの終りに到達してい
ないため、コンピユータは次に、標準ベクトル進行モー
ドに切り換えられ、これにより、コンピユータは走査ヘ
ツド38に命令して、点Ｐ＋３のそばの中心点CP＋３から
始まり点Ｐ＋4₆のそばの中心点CP＋４を通過するベクト
ルによつて決定される方向に且つ標準コード長さに等し
い距離だけ移動せしめる。そしてカメラ82は点Ｐ＋５の
すぐ上を通過する。点Ｐ＋５はまた、ライン14に当たら
ないため、コンピユータは、第12図に示される調査プロ
セスを実行し、最終的に、点Ｐ＋5₆のそばの中心点CP＋
５を求める。

第11図に示すように、ライン14は、点Ｐ＋３と点Ｐ＋5₆
のそばの中心点との間のセグメント83において約90度の
旋回を行なつており、この鋭角の旋回により突出点Ｐ＋
４及びＰ＋５はラインから大きくはずれた。しかしなが
らこれにも拘わらず、走査ヘツド38は、この鋭角の旋回
においてライン14に追従し且つ中心点を突き止めること
を継続しており、ベクトル進行モードにおいて選択され
た次の点即ちＰ＋６は、ラインに重なつており、したが
つて調査オペレーシヨンは必要ではなく、第10図に示す
ような標準中心点計算のみが必要となる。

このベクトル進行プロセスは、走査ヘツド38が第13図に
示すようにライン14の端部93を越えて点Ｐ＋Ｙに到達
し、コンピユータが第12図に示す調査アルゴリズムに飛
び越すまで継続する。しかしながら、点Ｐ＋４及びＰ＋
５について行なわれた調査オペレーシヨンの結果と異な
り、コンピユータは、点Ｐ＋４から両方向に90度スパン
する点Ｐ＋Y₁からＰ＋Y₁₇を調査するため、ライン14に
当たる点を突き止めることはしない。従つて、コンピユ
ータは、ライン14の端部に到達したことを仮定し、走査
ヘツド38の運動を停止し、オペレータに次にすることを
尋ねる。第13図の説明において、以下のことが示されて
いる。即ち、点Ｐ＋Ｙについて調査された17個の点が存
在するが、この特定の数は、調査フイールドの角度境界
を図示する目的のみに意図されており、走査ヘツド13が
ラインの終りに達したことを求めるためにＰ＋Ｙ等の点
を中心にした孤における180度全体の中で正確に17個の
点が調査されなければならないことを意味するものでは
ない。

第14図は、第11図に示すラインの部分に沿つてライン14
を追従する時の走査ヘツド38の運動を示す。走査ヘツド
38は、例えば、点Ｐから点Ｐ＋１に手動で移動するた
め、走査ヘツド38のこれらの２点間の移動のコースは、
可変であり、特別に重要な物ではなく、破線131によつ
て全体的に示されている。次に、コンピユータは、突出
点Ｐ＋２の座標を求め、走査ヘツド38のためのコースを
プロツトし、これにより、カメラ82は、最終的に点Ｐ＋
２の上を通過する。点Ｐ＋１は手動で選択されたため、
走査ヘツド38は、コンピユータが点Ｐ＋２へのコースを
プロツトしている間に休止位置にあり、旋回を行う点ま
でまつすぐに進行することができ、即ち、本発明の第１
実施例では、点Ｐ＋２等の次の突出点に先行するＰ＋２
−′等の点に進行する。点Ｐ＋２−′及び点Ｐ＋２は、
点Ｐのそばの中心点から始まり且つ点Ｐ＋１のそばの中
心点を通過するベクトルの方向にほぼあり、カメラ82の
移動のこのコースによつて、走査ヘツドが点Ｐ＋２を通
過する時上記ベクトルの方向に且つ所定の速度でもつて
ほぼ移動することを意味する。走査ヘツド38は点Ｐ＋１
の所で休止状態にあつたため、特定の速度に加速し且つ
小さい速度に減速しなければならず、この小さい速度
は、点Ｐ＋２−′においてゼロに近いかあるいは等しく
なりこの点Ｐ＋２−′において、走査ヘツド38は点Ｐの
そばの中心点と点Ｐ＋１のそばの中心とのベクトルの方
向に点Ｐ＋２に向かつてほぼ直線に向かうようにコース
を変える。そして走査ヘツド38は再び加速を経験する。
点Ｐ＋１及びＰ＋２−′からの加速の割合は、走査ヘツ
ド38及び他の関連移動部品の慣性によつて制限され、走
査ヘツド38が旋回する点Ｐ＋２−′の前の減速の割合も
また、走査ヘツドの慣性によつて制限される。そして、
走査ヘツド38がこの旋回をうまく切り抜けるようにする
ためにこの減速は効率的でなければならない。即ち、こ
の旋回の角度あるいは制動の角度が鋭角であればある
程、走査ヘツド38は旋回を行うまえにゼロ速度に近い値
に減速しなければならない。カメラ82は、点Ｐ＋２を通
過し、フレームグラバが点Ｐ＋２の領域を中心にして置
かれた第７図に示す型式のマトリクスを発生した後、コ
ンピユータは、点Ｐ＋２のそばの中心点を計算し、この
中心点が点Ｐ＋２のそばの中心点を計算し、この中心点
が点Ｐ＋２と等しくなく、従つて、カメラ82は次の突出
点Ｐ＋３を直接通過する適当な方向に移動していないこ
とを検知する。

コンピユータは、命令信号を第15図に示すプロツタ制御
装置及びインターポレータ134に送ることによつて走査
ヘツド38の移動を指示する。このインターポレータ134
は、対応する信号をバツフア136に送り、バツフア136
は、Ｘ−Ｙモータ50及び52にインターフエースする。ま
た、コンピユータは、位置センサ56及び58から走査ヘツ
ド38の位置に関する情報を受ける。走査ヘツド38の運動
を指示するプロセスにおいて、コンピユータは、プロツ
タ制御装置及びインターポレータ134に、コンピユータ
が走査ヘツドに通過して欲しい諸点と座標に関する情報
を送り、プロツタ制御装置は、各突出点を通過する時に
コンピユータが走査ヘツドに出して欲しい所望の角度及
び速度と共に各々の先行するあるいは後続の上文字付き
点、例えば、点Ｐ＋２−′、Ｐ＋２′及びＰ＋２″を計
算する。次に、プロツタ制御装置及びインターポレータ
134は、一連のパルスを発生し、このパルスはＸ−Ｙモ
ータ50及び52に送られる。これらのモータは、説明の目
的のために、ステツピングモータの種類となつている。
そして、Ｘモータに送られたパルスの周波数及び全数に
よつて、速度のＸ成分が求まり、Ｙモータに送られたパ
ルスの周波数及び全数によつて、速度のＹ成分が求めら
れる。これらの両方の成分は、走査ヘツド38を所望の様
式でもつて移動するのに必要な成分である。ヘツドが所
望のコースを追従できるようにプロツテイングあるいは
ライン追従システムにおいて用いられるようなヘツドを
加速及び減速する原理のこれ以上の説明については、米
国特許第3,512,066号を参照することができる。

コンピユータがそのフレームグラビングオペレーシヨン
及び点Ｐ＋２、点Ｐ＋１のそばの中心点と点Ｐ＋２のそ
ばの中心点とベクトル及び突出点Ｐ＋３の位置の計算を
完了するまでに、走査ヘツドは点Ｐ＋２を距離デルタ
（Δ）だけ既に通過しており、カメラ82は点Ｐのそばの
中心点と点Ｐ＋１のそばの中心点との間のベクトルのル
ートに沿つて点Ｐ＋２′に向かつて進行している。次
に、コンピユータは次の突出点Ｐ＋３の座標及び走査ヘ
ツドが点Ｐ＋３を通過する時の所望の角度及び速度に関
するデータをプロツタ制御装置及びインターポレータ13
4に送る。このことは好ましいことではあるが、コンピ
ユータはこの情報を計算するとすぐにプロツタ制御装置
及びインターポレータ134に送る必要がなく、その代
り、コンピユータは、プロツタ制御装置及びインターポ
レータ134にコース変化情報を送る前に任意の突出点を
通過した後任意の長さの時間だけ待つことができる。コ
ンピユータが一旦コース変化情報をプロツター制御装置
及びインターポレータ134に送ると、このプロツタ制御
装置及びインターポレータがこの情報を処理し、適当な
信号をバツフア136に送るには短い期間ですみ且つ、こ
の適当な信号がバツフア136を通つて口波され且つＸモ
ータ50及びＹモータ52を実施するには短い時間ですむ、
また、走査ヘツド38が必要な旋回をうまく切り抜けられ
るようにするためにこの新しい適当な信号を一旦受ける
と減速するのは短い時間で済み、走査ヘツドがコンピユ
ータがコース変化情報をプロツタ制御装置及びインター
ポレータ134に送る時間からそのターニング速度まで十
分に減速するのに様する時間は、時間Δ′によつて示さ
れ、この旋回は点Ｐ＋２″において開始する。点Ｐ＋
２″から、走査ヘツドは、点Ｐ＋３−′に向かつててほ
ぼ直線に進み、特定の速度への加速を経験し、次に遅い
速度への減速を経験し、必要に応じて、走査ヘツドは点
Ｐ＋３−′において停止し、これにより、必要な旋回を
うまく切り抜け、これによりカメラ82は所望の角度及び
速度でもつて点Ｐ＋３の上を直接通過することができ
る。

再び前の場合について説明する。カメラ82が点Ｐ＋３を
通過し且つフレームが凍結されマトリクスが発生する
と、コンピユータは再び、走査ヘツド38が突出点Ｐ＋４
の方向に向けられていないことを検知し、点Ｐ＋２の近
くに修正された道に類似した方法でもつて実線279及び2
81に追従することによりそのコースを修正する。点Ｐ＋
４を通過した後、走査ヘツドの移動は、実線283、285、
287、289及び291によつて示される。この時点までに、
走査ヘツド38は、第14図に示されるかなり鋭角のカーブ
を追従してきており、ライン14がまつすぐになる点Ｐ＋
７に近づく。この点Ｐ＋７を越えたライン14の直線部分
の期間中、走査ヘツド38はまた、直線コースに追従し、
コース変化を必要としない、ライン14及び第14図に示さ
れるプロセスに他の時間において追従された他のライン
の直線部分の期間中は、走査ヘツド38は特に好都合とな
る。と言うのは、このルーテイングプロセスによつて、
走査ヘツド38は、突出点に停止しなくてもライン14に沿
つてかなり早く進行することができるからである。これ
は、これらの突出点は実際は中心点であるからである。

例を挙げ且つ比較を行うと、ライン追従システム４の修
正された形において、走査ヘツド38が突出点Ｐ＋Ｎ＋１
が計算され且つこれらの計算がなされている間に各点Ｐ
＋Ｎに停止し且つそこに立往生するように指示され且つ
これらの計算がなされている間に走査ヘツドが各点Pnを
通過し続ける第14図に示された場合と異なつてコースが
プロツトされる場合は、修正されたシステムが第14図に
示すライン14の後者の部分等の直線を追従する時、走査
ヘツドは、各点Ｐ＋Ｎに停止し、従つて第14図に示すプ
ロセスより遅いライン追従速度を与える。ここで銘記す
べきことは、ヘツド38等の走査ヘツドの移動のコースを
指示するためのこの修正されたシステムは、適当な修正
を有するライン追従システム４を用いて第14図に示され
た本発明の他の特徴の利点を利用することにより実施す
ることができる。

本発明の第２実施例では、点Ｐ＋２−′と共に点Ｐ＋３
−′及び突出点に先行する他の全ての負の上文字を有す
る点は、隣接の突出点に一致し、この場合、点Ｐ＋２
−′/P＋２、Ｐ＋３′/P＋３、Ｐ＋４−′/P＋４及びＰ
＋５−′/P＋５における旋回角度即ち制動角度は、この
場合、負のダツシユを有する諸点が上記の突出点に先行
する場合の第１実施例におけるよりもこの場合は小さく
なる。負の上文字を有する諸点が隣接の突出点に一致す
るこの場合は、二重ダツシユ旋回点と後続の突出点との
間のカメラ82の運動のコースは、破線273、275、277及
び279によつて示されており、カメラ82の残りの運動
は、第１実施例と同一であるが、本発明の第２実施例に
おける走査ヘツド38は、各突出点、例えば、Ｐ＋２、Ｐ
＋３において瞬間的に停止するかあるいは少なくともか
なりゆつくり進むため、走査ヘツド38はこの必要な旋回
をうまく切り抜けることができる。しかしながら、第２
実施例では、コース変化情報が計算されている間は走査
ヘツドはどの突出点においても待機しないのが普通であ
る。従つて、例えば、点Ｐ＋３において瞬間的に停止し
た後、第２実施例の走査ヘツド38は点Ｐ＋３″において
旋回し且つ破線277によつて識別されるルートに沿つて
進行する前に実線297及び299によつて識別されたルート
に沿つて急速に進行する。

第16図は、ライン追従システム４が通常は中心点である
デジタル化点の数を減じ即ち「間引き」するのに用いら
れる間引きプロセスを示す。これらのデジタル化点は、
ライン14を表わすためにコンピユータ22によつて永久的
に記憶される。第16図において、点Ｐ＋20からＰ＋25の
点の全ては、ライン14の一部に沿つた中心点であり、こ
れらは、上記に述べた通常の方法によつて示される順序
によつて計算された。各点の座標が計算された後、以下
のプロセスが行なわれ、これによりライン14の周囲部分
を適当に定めるのに前の点が必要か否かを求める。点Ｐ
＋22が計算されたばかりであり且つ点Ｐ＋20が前の間引
きオペレーシヨンによつて生き残つたと仮定すると、コ
ンピユータは、点Ｐ＋20から始まり点Ｐ＋22を中心に置
かれた円370に対する正接を形成するライン371の水平線
等の別の線に対する相対的に角度及び点Ｐ＋20から始ま
り他方の正接の反対の円370に対する正接を形成してい
る別のラインの角度を求める。コンピユータ22はまた、
点Ｐ＋20を中心にし且つ円376に接しているライン372及
び374の角度を計算する。円370及び376を含む第16図に
示す各円の半径は、与えられた中心点に先行し且つこれ
に続く２つの他の中心点を接続するラインへの与えられ
た中心点から許容される最大偏差をオペレータが確立す
るために選択された公差レベルに相当する。円の半径が
小さければ小さい程、公差が小さくなり且つこれらの３
つの点を囲むライン14の部分を表わすのに必要でない時
その座標をコンピユータ22のメモリから削除することが
できる前に与えられた点は斯かるラインにより近く接近
しなければならない。

この間引きオペレーシヨンを継続するには、コンピユー
タは次に、ライン371及び373によつて画成された角度に
一致あるいは重なるライン372及び374によつて画成され
たセクタ内に角度が存在するか否かを求め、存在する場
合、点Ｐ＋21は、このラインを表わすのに必要ではな
く、従つてメモリから削除することができる。次に、コ
ンピユータは、第５図に示された通常の方法によつて点
Ｐ＋23の座標を計算し、点Ｐ＋20から発した正接378及
び380の角度を求め且つそこに含まれる任意の角度が前
に重なつている正接371、373の中に含まれる任意の角度
に重なるか否かを求め、第16図の場合と同じように重な
る場合、点Ｐ＋22を削除する。次に、コンピユータは、
点Ｐ＋24の座標及び正接378及び384の角度を計算し、こ
れらの角度を、正接378及び380内に含まれる角度と比較
し、これら２つのグループの角度の間には重なりが無い
ため、点Ｐ＋23は、ライン14の包囲部分の輪隔を表わす
のにセーブされる。次に、コンピユータは、点Ｐ＋23か
ら発する正接386及び388の角度を計算し、点Ｐ＋25の座
標及び正接390及び392の角度を計算し、これにより点Ｐ
＋24が必要であるか否かを求める。点Ｐ＋24は、ライン
14を表わすのに必要では無く、従つて、メモリから削除
することができる。これは、正接380及び388内の角度が
正接390及び392内の角度に重なつているからである。

正接386、388、390及び392は、任意の点、例えば、Ｐ＋
23がライン14の輪隔を表わすのに必要であると最終的に
求められた時の間引きプロセスの概要を示すものであ
る。この概要は、関連の中心点、例えば、点Ｐ＋24及び
Ｐ＋25の回りの円の後続の対の正接がこの任意の必要な
点から発し、関連の中心点の回りに更に後続の円に対す
る正接もまた後続の必要な点が突き止められるまでこの
任意の必要な点から発することである。次に、この後続
の必要な点は、関連の中心点の回りの後続の円に対する
後続の正接に対する原点としての機能を果たす。

ライン追従システム４はまた、単一ステツプモードとも
呼ばれる半自動モードによつて作動することができる。
この単一ステツプによつて、オペレータは２つの点、例
えば、モニタ34の上に表示されている点Ｐ及びＰ＋１を
選択することにより通常の様式で開始する。そして、通
常の方法で、コンピユータ22はこれらの近くの中心点を
計算し、走査ヘツド38に命令して点Ｐ＋２の方向に進行
させる。しかしながら、この単一ステツプモードにおい
て、コンピユータは、点Ｐ＋２において、この２つの前
の中心点の間のベクトルに沿う必要のないライン14上の
別の点を選択するのを待機する。オペレータがこの任意
の点を選択すると、コンピユータは隣接の中心点を計算
し、走査ヘツド38に命令して、任意の点の近くの中心点
と前の中心点とのベクトルによつて求められた突出点の
方向に一標準コード長さだけ進行せしめる。このモード
のオペレーシヨンは、多重交点の領域等のラインの複雑
な部分の追従を命令するのに用いられ且つ前記の電散光
学ハードウエア及び機械部品によつて及び上記に開示さ
れたソフトウエアから容易に設計することができるソフ
トウエアによつて実施される。例えば、好適なコンピユ
ータプログラムは、第５図のフローチヤートに基づくこ
とができる。このフローチヤートでは、ステツプ204は
第５図の上記のプロセスのように１計数ではなく２計数
だけ任意の点を増分するように修正されており、ステツ
プ204から、コンピユータはステツプ206に進み、ステツ
プ206において、オペレータはステツプ208によつて示さ
れた次の自動ベクトル進行ステツプの代わりにデジタル
化されるべき次の点を手動で選択することができる。

以上、本発明を実施するライン追従システムについて述
べてきた。しかしながら、本発明の精神から逸脱するこ
となく多くの修正及び代替を行うことができる。例え
ば、光学走査ヘツドは、交点において第５図及び第12図
に示された標準調査プロセスによつて示された方向の他
にどの方向に進めるかをコンピユータが決定する方法は
他にもある。例えば、第18図に示すように、コンピユー
タ22は、各中心点を突き止めるプロセスにおいて前に計
算した各中心点を通過する各水平ラインを記憶すること
ができ、第18図において点Ｐ＋44′−及びＰ＋44−２で
もつて示されてるように、走査ヘツドが点Ｐ＋３を越え
て１コード長さだけ進行した場合は、コンピユータ22
は、点Ｐ＋44′−及びＰ＋44−２を通る水平ラインを計
算する。次に、第７図に示す種類のマトリクスにより、
コンピユータは、点Ｐ＋43を通過する水平ラインに含ま
れる列に共通なＸ座標を含むマトリクスの対応の列に２
本のラインが存在することを認識する。この時点では、
コンピユータは、走査ヘツドを停止することができ、オ
ペレータからの信号を待機することができ、これによ
り、走査ヘツドが点Ｐ＋43及びＰ＋44−１によつて画成
されたベクトルあるいは点Ｐ＋43及びＰ＋44−２によつ
て画成されたベクトルに沿つて継続すべきか否かを選択
し、あるいはコンピユータは、斯かる交点において右あ
るいは左に向かうかあるいは情況に応じて、交点を通つ
てまつすぐに進むように予めプログラムすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するライン追従システムの斜視
図。第２図は、第１図のライン追従システム内の光学走
査ヘツドの拡大略図。第３図は、第１図のライン追従シ
ステムの略ブロツク図。第４図は、第１図のライン追従
システム内のモニタに表示されたイメージの図。第５図
は、第１図のライン追従システムを作動する１つのモー
ドを表わすフローチヤート。第６図は、追従されている
ラインの一部と及びＸ−Ｙ座標によつて識別されたライ
ンの上記部分における特定の点を示す図。第７図は、第
６図に示されたラインの部分を表わす第１図のライン追
従システム内のコンピユータによつて発生されたデジタ
ルマトリクスの略図。第８図は、第７図に示されたよう
なマトリクスを発生するのに用いられる第１図のライン
追従システムの一部分のブロツク図。第９図は、追従さ
れているラインのある点を通過し且つ追従されている上
記ラインの境界内に含まれる垂直ラインの長さを決定す
るための第１図のライン追従システム内に用いられるプ
ロセスのフローチヤート。第10図は、第１図のライン追
従システムによつて追従されているラインの一部分を示
す図であり且つ追従されている上記ラインにおける選択
された点及び関連の中心点を示し且つ上記中心点を決定
するためのプロセスを示す図。第11図は、追従されてい
るラインの過程に全体的に追従する点のシーケンス及び
上記ライン上のそれぞれの中心点を決定するための第１
図のライン追従システムに用いられるプロセスを示す
図。第12図は、追従されているラインにおけるある点を
上記ラインから離れた別の点から突き止めるための第１
図のライン追従システムに用いられるプロセスを示すフ
ローチヤート。第13図は、追従されているラインの端部
と及び光学走査デバイスが上記ラインの端部に達したこ
とを確かめるための第１図のライン追従システムによつ
て達成される調査プロセスの図。第14図は、光学走査デ
バイスがラインを追従する時に第１図のライン追従シス
テムにおいて用いられる上記光学走査デバイスの運動を
示す図。第15図は、光学走査デバイスをラインに沿つて
移動せしめる役目を果たす第１図のライン追従システム
の成分のブロツク図。第16図は、前にデジタル化された
点のどれもあるいは追従されているラインが、上記の追
従されているラインを適当にプロツトするのに必要でな
いか否かを確認するのに第１図のライン追従システムに
おいて用いられる間引きプロセスを示す図。第17図は、
追従されているラインの一部と及びライン追従システム
が交点において追従するラインのフオークを選択する時
に用いるプロセスの図。 14…ライン、22……コンピユータ、34…ビデオモニタ、
38…走査ヘツド、68…前方向制御装置、82…高分解能カ
メラ、84…低分解能カメラ、90…トロイド状螢光ラン
プ、107…フレームグラバ、150…限界検出器、154…ウ
インドウイングゲート、156…グラフイツク制御装置。

フロントページの続き (72)発明者 ジヨセフ・サーシア アメリカ合衆国コネチカツト州06084，ト ーランド，フオツクス・リツジ・レーン 123 (72)発明者 ハヴア・ボルターラーザーニツク アメリカ合衆国コネチカツト州06085，ユ ニオンビル，フアーミントン・アベニユー 1661 (72)発明者 リチヤード・エル・ジンガー アメリカ合衆国マサチユーセツツ州01550, サウスブリツジ，ジユニパー・ヒル・アパ ートメンツ・ナンバー９，ルーラル・フリ ー・デリバリー ナンバー １

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の画素を含む厚さを有し、プロット面
   上に書かれたライン上の最初の２点（P,P₊₁）を入力
   し、進行方向を指定すると、自動的にラインを追従する
   システムであって、 プロット面上のライン（14）の連続する部分をそれぞれ
   含む連続する二次元フレーム（99、99＋１）を走査し、
   各走査フレームについてフレームの画素を表す入力信号
   を発生する光学走査装置（82）と、 前記走査フレームの各々の入力信号から、その走査フレ
   ームに現れるライン部分を示す座標情報（97、97＋１）
   を作成する手段（22）と、 第１のフレームの座標情報（97）から、その走査フレー
   ム（99）の中央点（P_n）に近い前記ライン（14）の実質
   上中心に位置する第１の中心点（CP_n）を決定し、第２
   のフレームの座標情報（97＋１）から、その走査フレー
   ム（99＋１）の中心点（P_n+1）に近い前記ライン（14）
   の実質上中心に位置する第２の中心点（CP_n+1）を決定
   し、第１の中心点（CP_n）から第２の中心点（CP_n+1）に
   向かう移動方向を決定する計算手段（22、500）と、 前記光学走査装置（82）を前記移動方向に沿って移動さ
   せ、前記ライン（14）の次に続く部分を含む次の走査フ
   レームを走査する手段と、 から構成されるライン追従システム。
2. 【請求項２】複数の画素を含む厚さを有し、プロット面
   上に書かれたライン上の最初の２点（P,P₊₁）を入力
   し、進行方向を指定すると、自動的にラインを追従する
   方法であって、 前記プロット面上の前記ライン（14）の第１部分を含む
   第１フレーム（99）を光学的に走査し、前記第１フレー
   ムのライン座標情報（97）を発生するステップと、 前記プロット面上の前記ライン（14）の第１部分に近接
   する第２部分を含む第２フレーム（99＋１）を光学的に
   走査し、前記第２フレームのライン座標情報（97＋１）
   を発生するステップと、 前記第１フレームのライン座標情報（97）から、前記第
   １フレーム（99）の中央点（P_n）に近い前記ラインの実
   質上中心に位置する第１中心点（CP_n）を決定するステ
   ップと、 前記第２フレームのライン座標情報（97＋１）から、前
   記第２フレーム（99＋１）の中央点（P_n+1）に近い前記
   ラインの実質上中心に位置する第２中心点（CP_n+1）を
   決定するステップと、 第１の中心点（CP_n）から第２の中心点（CP_n+1）に向か
   うライン上に中央点（P_n+2）がある第３フレーム（99＋
   ２）の位置を決定するステップと、 前記第３フレーム（P_n+2）を光学的に走査するステップ
   と、 から構成されるライン追従方法。