DE2612971B2 - Bildmuster-Erkennungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildmuster-Erkennungssystem gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Bildmuster- bzw. Struktur-Erkennungssystem, das auch als sogenanntes lernendes System bezeichnet werden kann.

Es wurden bereits automatische Montageeinrichtungen und automatische Förder- und Zulieferungs-Einrichtungen entwickelt und in Fertigungs- und Montagebetrieben installiert, um Fertigungsprodukte automatisch herstellen zu können, wobei einige dieser Einrichtungen Bildmuster-Erkennungssysteme besitzen. Signale, die von den Bildmuster-Erkennungssystemen bereitgestellt werden und der Form und der Lage eines Gegenstandes entsprechen, werden dazu herangezogen, die automatischen Montagevorrichtungen und die automatischen Transport- und Zuführeinrichtungen zu steuern.
Bei den herkömmlichen Bildmuster-Erkennungssystemen wird ein von einer Bildröhre aufgenommenes Bildmuster des Objektes, das erkannt werden soll, mit einem Standard-Bildmuster, das der Form des Gegenstandes entspricht, verglichen, so daß das Vorliegen und die Lage des dem Objekt entsprechenden Bildmusters dadurch festgestellt wurde, daß das Teilbild des Bildmusters mit dem Standard-Bildmuster in Deckung gebracht wird. Bei diesem bekannten Bildmuster-Erkennungssystem war jedoch eine nachfolgend noch zu erläuternde Maske erforderlich, um eine ausreichend gute Überdeckung des Standard-Bildmusters zu erreichen, und es war ein großer, der Größe der Maske entsprechender Speicher erforderlich, um die der Maske entsprechende Information zu speichern. Aus welchen Gründen auch immer kann es vorkommen, daß der

2> Gegenstand, der erkannt werden soll, in seiner Form verändert ist, so daß auch das dem Gegenstand entsprechende Bildmuster auch etwas anders aussieht. Dadurch kann die Ähnlichkeit zwischen dem Gegenstand und dem Standardmuster gering sein, da das

jo Standardmuster aus einer Maske gebildet ist, und mit dem Bildmuster-Erkennungssystem ergeben sich bei der Erkennung des Gegenstandes Fehler. Wenn der Gegenstand beispielsweise ein Kreis oder ein Ring ist, so ändert sich die Form des Kreises oder des Ringes bei

r> der Aufnahme desselben bei Änderung des Abstandes oder der Lage zwischen dem kreis- oder ringförmigen Gegenstand und der Bildröhre und als Bild ergibt sich für den kreis- oder ringförmigen Gegenstand eine Ellipse, wenn die Bildröhre außerhalb der Kreis- bzw. Ringachse liegt, so daß der Kreis oder Ring nicht erkannt werden kann.

Aus der DE-OS 19 56 164 ist ein Zeichenerkennungssystem bekannt, bei dem die Merkmale, welche in einer bestimmten Kombination ein Symbol bzw. ein Zeichen

4^ri bestimmen, in einem Zeichenmuster festgestellt werden. Bei Feststellen der Vorderkante eines Symbols werden mehrere Untermerkmal-Masken, die den jeweiligen Merkmalen des Symbols entsprechen, zeitlich nacheinander während entsprechender Zeiträume mit den

w jeweiligen Merkmaldetektoren verbunden. Die Merkmale des Symbols werden also zu entsprechenden Zeiten nach dem Beginn der Abtastung an der Vorderkante des Symbols festgestellt. Ein Symbol wird bei diesem Erkennungssystem also immer dann als

Vi vorhanden betrachtet bzw. erkannt, wenn alle Merkmale, die in einer bestimmten Kombination ein Symbol festlegen, vorhanden sind. Tritt dagegen bei der Abtastung nur ein Teil der Merkmale, die ein Symbol bestimmen, auf, so wird dieses Symbol nicht erkannt.

Das heißt, wenn aus irgendeinem Grunde, beispielsweise durch eine zu kontrastarme Darstellung eines oder mehrerer Merkmale ein an sich vorhandenes Symbol vom Svstem nicht festgestellt wird, wird auch das an sich vorhandene Symbol als nicht vorliegend angesehen.

b5 Zwar kann mit dem bekannten Erkennungssystem auch ein proportional vergrößerter oder verkleinerter Typensatz, nicht aber ein Symbol erkannt werden, bei dem Merkmale fehlen. Bei dem bekannten Erkennungs-

system muß also vor dem Erkennungsvorgang die Lage des Bildmusters im Bildbereich festgestellt werden, damit ein Vergleich des Bildmusters mit Unter-Standardmustern und damit eine Erkennung möglich ist.

Aus der DE-OS 24 04 183 ist eine Vorrichtung bekannt, die die Lage eines Musters aus der Lage von Unter-Standardmustern bestimmt. Diese Vorrichtung betrifft jedoch nicht das Erkennen von Bildmustern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bildmuster durch Vergleich mit Unter-Standardmustern zu erkennen und gleichzeitig mit dem Erkennungsvorgang die Lage des Bildmusters im Bildfeld zu bestimmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Bildmuster-Erkennungssystem wird das sequentiell aufgenommene Bildmuster immerfort, also nicht zeitlich hintereinander mit den Unter-Standardmustern verglichen, und alle den Unter-Standardmustern entsprechenden Teilbildmuster werden aus dem Bildmuster ausgesondert. Danach werden die jeweiligen Lagen bzw. Koordinatenwerte der auf diese Weise erhaltenen Teilbildmuster bestimmt. Diese Teilbildmuster werden dann pro Unter-Standardmuster zu ersten Teilbildmuster-Gruppen zusammengefaßt, in denen die Abstände zwischen den jeweiligen Lagen bzw. die Koordinatenabstände der Teilbildmuster untereinander einen vorgebenen Wert nicht überschreiten.

Diese zu Gruppen zusammengefaßten Teilbildmuster werden danach ihrerseits zu zweiten Teilbildmuster-Gruppen zusammengefaßt, bei denen die Abstände oder Koordinatenwerte zwischen den gemittelten Lagen oder Koordinatenwerte der ersten Gruppen voneinander nicht größer als ein vorgegebener Wert sind, und in denen alle oder die spezifischen Teile der Unter-Standardmuster umfaßt sind.

Der Mittelwert der gemittelten Lagen oder Koordinatenwerte der ersten Gruppen in der zweiten Gruppe wird als die spezifische Lage oder der spezifische Koordinatenwert des zu erkennenden Gegenstandes ermittelt.

Zusammengefaßt werden bei der vorliegenden Erfindung also alle Teilbildmuster zunächst aus dem vorliegenden Bildmuster herauserfaßt und wenigstens eine bestimmte Gruppe an Teilbildmustern, die wenigstens einen Teil der Unter-Standardmuster umfaßt, wird in Abhängigkeit von den jeweiligen Lagen oder Koordinatenwerte dieser Teilbildmuster ausgewählt.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es also möglich, einen Gegenstand auch dann zu erkennen, wenn nur ein Teil der Merkmalsmuster vorliegt, oder anders ausgedrückt, wenn ein Teil der Merkmalsmuster — aus welchem Grunde auch immer — im Bildmuster nicht vorhanden ist, wobei der verbleibende Teil der Merkmalsmuster ausreicht, den an sich vorhandenen, jedoch nicht vollständig aufgenommenen Gegenstand zu erkennen. Ein Gegenstand wird beispielsweise dann nicht vollständig aufgenommen, bzw. kann nicht vollständig einem Standardmuster oder einer Vorlage zugeordnet werden, wenn die Aufnahmeeinrichtung, beispielsweise eine Fernsehkamera, nicht senkrecht auf den Gegenstand, etwa bei einer automatischen Montagevorrichtung oder einer Transporteinrichtung gerichtet ist, sondern seitlich verschoben ist, so daß statt eines zu erkennenden kreisförmigen Gegenstands ein ellipsenförmiger Gegenstand erkannt werden muß. Auch in diesem Falle ist jedoch eine Erkennung mit dem erfindungsgemäßen Erkennungssystem möglich, da man für die Erkennung eines Gegenstandes mit nur einem Teil des abgebildeten Gegenstandes bzw. mit nur einem Teil der Merkmalsmuster des abgebildeten Gegenstands auskommt.

ι η Die vorliegende Erfindung bietet also den Vorteil, daß ein vorbestimmtes Ausrichten der Unter-Standardmuster zum Bildmuster nicht erforderlich ist, und daß ein Bildmuster selbst dann erkannt werden kann, wenn — nicht signifikante — Teile außerhalb des Bildbereiches liegen. Das erfindungsgemäße Bildmuster-Erkennungssystem kommt im Vergleich zu herkömmlichen Bildmuster-Erkennungssystemen mit einem kleinen Speicher aus. Weiterhin ist das Bildmuster-Erkennungssystem leicht an die jeweiligen Anwendungsformen anpaßbar, so daß es nicht nur einen Gegenstand mit einer vorgegebenen Form und mit vorgegebenen Abmessungen, sondern auch einen Gegenstand erkennen kann, von dem nur Teile einer Vorlage oder einem Standardmuster entsprechen oder ähnlich sind. Beispielsweise ist es mit dem erfindungsgemäßen Bildmuster-Erkennungssystem möglich, einen ellipsenförmigen Gegenstand oder einen rechteckigen Gegenstand bei Vorliegen eines kreisförmigen bzw. eines quadratischen Standard- oder Vorlagemusters zu erkennen.
ω Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer automatischen Montagevorrichtung rnit einem Bildmuster-Erkennungssystem,
J5 F i g. 2 die Oberfläche eines Gegenstandes in Aufsicht, F i g. 3 die Darstellung eines Bildmusters,

F i g. 4 die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Unter-Standardmuster bzw. Unter-Vorlagemuster,

F i g. 5a und 5b abgewandelte Unter-Standardmuster, F i g. 6 eine Darstellung, die eine Lagebeziehung zwischen den Bildmustern und den Unter-Standardmustern wiedergibt,

F i g. 7 eine in schematischer Form dargestellte Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform 5 der Erfindung,

F i g. 8 und 9 ins einzelne gehende Schaltungsdarstellungen von Schaltungsteilen der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform,

Fig. 10 bis 12 ins einzelne gehende Schaltungsdar-Stellungen von Teilen der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform,

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Schaltungsteils einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 14 eine schematische Schaltungsanordnung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 15 und 16 ins einzelne gehende Darstellungen von Schaltungsteilen der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform und

«ι F i g. 17 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 1 zeigt eine automatische Montagesteuervorrichtung, bei der ein erfindungsgemäßes Bildmuster-Erkennungssystem verwendet wird In F i g. 1 nimmt eine Bildröhre 1 eine Seite eines Werkstückes 3 auf, wobei die Bildröhre 1 ein in F i g. 2 dargestelltes Bildmuster in ein elektrisches Signal umsetzt und dieses elektrische Signal einer Bildverarbeitungseinrichtung 2 zugeführt

wird. Die Bildverarbeitungseinrichtung 2 erkennt die Form und die Lage eines Loches 4 im Werkstück 3 und erzeugt ein Steuersignal zur Steuerung eines Manipulators 6, der ein Teil 5, beispielsweise einen vom Arm des Manipulators 6 gehaltenen Bolzen automalisch in das Loch 4 einschiebt.

Ein von der Bildröhre 1 an die Bildverarbeitungseinrichtung 2 abgegebenes Signal ist normalerweise für die digitale Verarbeitung getastet bzw. in Signalabschnitte zerlegt. Beispielsweise hat das von der Bildröhre bereitgestellte Signal bei einem üblichen Fernsehsystem das Bild bereits zerlegt, da das Bild in vertikaler Richtung in 525 Zeilen abgetastet wurde. Mit einer Tastbzw. Abtastschaltung ist das Bild auch in horizontaler Richtung zerlegt bzw. getastet. In diesem Falle handelt es sich natürlich um eine Bildröhre, bei der ein Elektronenstrahl zur Abtastung des Bildes verwendet wird. Bei einer monolithischen Bildaufnahmeeinrichtung bzw. bei einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, beispielsweise bei einem iadungsgekoppelten Speicher (der auch unter der Bezeichnung CCD bekannt ist), bei Hern Festkörper-Nachweiselemente in zwei Dimensionen angeordnet sind, ist das Tasten oder Zerlegen der Signale nicht erforderlich, da bereits getastete Signale von den jeweiligen Nachweiselementen erhalten werden, die in Längs- und Querrichtung angeordnet sind.

Das in der zuvor beschriebenen Weise zerlegte Bild ist beispielsweise in F i g. 3 dargestellt. Dieses Beispiel zeigt ein einfaches Modell, bei dem 16 Bildelemente jeweils in vertikaler und horizontaler Richtung angeordnet sind. Die Helligkeit der Bildelemente wird durch Binärwerte angegeben, d. h. eine binäre »1« bedeutet ein helles Bildelement und eine binäre »0« steht für ein dunkles Bildelement. Es können natürlich auch Pegel mit mehr als zwei Werten, also mehrwertige Pegel verwendet werden. Bei dem in Fig.3 dargestellten einfachen Modell entspricht ein gestrichelter Bereich einer binären »0« und der nicht gestrichelte Bereich entspricht einer binären »1«. X und Vstellen die Achsen im zweidimensionalen Koordinatensystem dar.

Anhand der F i g. 3 und 4 soll ein Grundprinzip der Erfindung nachfolgend erläutert werden. Ein sehr wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, mehrere Teil-Standardmuster zu verwenden, die jeweils aus einem Standardmuster herausgenommen sind. Um dies genauer zu erläutern, sei angenommen, daß das Standardmuster zur Erkennung des Loches 4 des in F i g. 1 dargestellten Werkstückes 3 seiner Maske entspricht, die in F i g. 3 durch eine breite, ausgezogene Linie umrandet ist. Eine Anzahl von Teilstandardmustern entspricht den in F i g. 4 dargestellten Mustern A, B, Cund D, die nachfolgend jeweils als Unter-Standardmuster A, B, Coder D bezeichnet werden und jeweils 16 Bildelemente aufweisen. Bei diesem Beispiel ist das Standardmuster in vier Unter-Standardmuster aufgeteilt Allgemein kann das Standardmuster auch in fl-Unter-Standardmuster aufgeteilt werden, wobei η S 2 ist Weiterhin ist es nicht erforderlich, daß alle n-Unter-Standardmuster zur Erkennung des Objektes verwendet werden, vielmehr können auch nur einige der 77-Unter-Standardmuster verwendet werden.

Zunächst wird das in F i g. 4 dargestellte Unter-Standardmuster A dem in F i g. 3 dargestellten Bildmuster an einer willkürlichen Stelle überlagert, so daß das gestrichelte Unter-Standardmuster A beispielsweise im linken oberen Bereich des Bildmusters diesem überlagert ist Danach wird jedes Bildelement des Unter-Standardmusters A mit jedem Bildelement des Bildmusters, dem das Unter-Standardmuster A überlagert ist, verglichen und die Zahl derjenigen Bildelemente wird gezählt, bei denen der binäre Inhalt »1« oder »0« des Bildelementes des Unter-Standardmusters A mit dem binären Inhalt »1« oder »0« des Bildelementes des Bildmusters übereinstimmt. Diese Zahl an Bildelementen stellt ein Maß für die Ähnlichkeit zwischen dem Unter-Standardmuster A und dem Bildmuster dar, dem das Unter-Standardmuster A überlagert ist. Dement-

sprechend kann eine gute Ähnlichkeit zwischen den beiden Bildmustern festgestellt werden, nämlich dadurch, ob diese Zahl größer ist als eine vorgegebene Zahl Nmin oder nicht, mit anderen Worten, ob die Zahl der Bildelemente, bei denen der Inhalt der Bildelemente

r> des Unter-Standardmusters A nicht mit dem Inhalt der Bildelemente des Biidmusters übereinstimmt, kleiner als eine vorgegebene Zahl von N_max ist. Die vorgegebenen Zahlen N_mn und N_max hängen von der Art der Zerlegung bzw. der Aufteilung der Bildqualität und der Form des Objektes usw. ab und werden experimentell gewählt. Der einfachen Erklärung halber soll die Zahl der Bildelemente, die keine Übereinstimmung zeigen, nachfolgend benutzt werden. Wenn die Zahl der nicht übereinstimmenden Bildelemente bei dem zuvor beschriebenen Vergleich zwischen den beiden Mustern kleiner ist als die vorgegebene Zahl Mi»» wird die Lagebeziehung der beiden Muster gespeichert. Wenn dagegen die Zahl der nicht übereinstimmenden Bildelemente größer ist, wird die Lagebeziehung

jo zwischen den beiden Mustern nicht gespeichert. Ein solcher zuvor beschriebener Vergleich wird dadurch ausgeführt, daß die Lage des Unter-Standardmusters A über das in Fig.3 dargestellte Bildmuster hinweg verändert wird. Beispielsweise wird das Unter-Stan-

j5 dardmuster A um jeweils einen Abtaststrich in X- oder y-Richtung verschoben. Um die zuvor beschriebenen Lagebeziehung zu speichern, wird eine Stelle, beispielsweise die Stelle a im Unter-Standardmuster A ausgewählt, d. h. die Stelle a gibt die Lage des in F i g. 4 dargestellten Unter-Standardmusters A an. In gleicher Weise geben die Stellen b, c und d die Lagen der Unter-Standardmuster B, C bzw. D an. Es kann irgendeine Stelle im Unter-Standardmuster dafür ausgewählt werden, wie dies in den F i g. 5a und 5b beispielsweise dargestellt ist Bei der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform sind die Stellen a, b, c und d der jeweiligen Unter-Standardmuster A, B, Cund D so gewählt, daß sie im Mittelpunkt des zu erkennenden Loches 4 liegen. In der gleichen Weise wie das Unter-Standardmuster A werden die Unter-Standardmuster B, C und D jeweils mit dem Bildmuster verglichen und die Vergleichsergebnisse gespeichert

Die Tabelle I gibt die Ergebnisse der Vergleiche der jeweiligen Unter-Standardmuster A, B, C und D mit dem Bildmuster wieder. Dabei ist die Lage (X, Y) die Lage a, b, cund i/im X- ^Koordinatensystem und Wdie Zahl der nicht übereinstimmenden Bildelemente. Die vorgegebene Zahl JV_171n ist 3.

bo Tabelle I	b5	1	Typ des	X	Y	N
Daten-Nr.	2	Unter-
		Standard-
	Musters
A	6,5	6,5	3
A	7,5	6,5	3

Fortsetzung

Daten-Nr.

Typ des
Unter-Standarcl-Musters

A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
B
B
B
B
B
C
C
C
C
C
C
C
D
D
D
D
D
D
D

5,5
6,5
7,5
5,5
6,5
15,5
14,5
15,5
5,5
6,5
5,5
6,5
7,5
6,5
7,5
6,5
7,5
5,5
6,5
7,5
5,5
6,5
5,5
6,5
5,5
6,5
7,5
6,5
7,5

7,5 7,5 7,5 8,5 8,5 10,5 11,5 11,5 6,5 6,5 7,5 7,5 7,5 8,5 8,5 6,5 6,5 7,5 7,5 7,5 8,5 8,5 6,5 6,5 7,5 7,5 7,5 8,5 8,5

3 0 3 3 3 2 2 1 3 3 3 0 3 3 3 3 3 3 0 3 3 3 3 3 3 0 3 3 3

10

15

20

30

35

Als nächstes soll eine Art erläutert werden, wie das Vorhandensein und die Lage des zu erkennenden Loches 4 aus der Information von Tabelle I festgestellt wird. Zur Erkennung des Loches gibt es zwei Verfahren.

Ein erstes Verfahren zur Erkennung des Loches soll nachfolgend erläutert werden. Zunächst werden für jeden Typ der Unter-Standardmuster die jeweiligen Abstände zwischen den Lagen (im X· Y-Koordinatensystern) der Teilbildmuster, die durch die Daten-Nr. in Tabelle I angegeben sind, berechnet, und die Teilbildmuster werden zu Gruppen zusammengefaßt, wobei jedes Teilbildmuster innerhalb eines vorgegebenen Abstandes L_mix in der dazwischen liegenden Entfernung liegt Der vorgegebene Abstand L_m„ hängt von der Abtastschrittweite, der Form des Gegenstandes usw. ab, und wird experimentell bestimmt Es sei bei dieser Ausführungsform angenommen, daß der vorgegebene Abstand L_mix3 ist und die Teilbildmuster werden in fünf Gruppen zusammengefaßt, wie dies nachfolgend angegeben ist:

Gruppe ^i: Daten-Nr. 1 bis 7 Gruppe A₂: Daten-Nr. 8 bis 10 Gruppe Bv. Daten-Nr. 11 bis 17 Gruppe Ci: Daten-Nr. 18 bis 24 Gruppe A: Daten-Nr. 25 bis 31

Danach werden die mittleren Lagen (X, Y) der jeweiligen Gruppen Αχ bis D\ im X-Y-Koordinatensystem folgendermaßen berechnet:

Gruppe A₁: X= 6,5; Y= 7,5 Gruppe A₇: X= 15,2; Y= 11,2

60

65 Gruppe B₁: X= 6,5; Y= 7,5
Gruppe C₁: X= 6,5; Y= 7,5
Gruppe D₁: X= 6,5; Y= 7,5

Danach werden die jeweiligen Abstände zwischen den mittleren Koordinatenlagen der jeweiligen Gruppen /4i bis D\ berechnet und die Gruppen werden in entsprechenden Gruppen zusammengefaßt, wobei jede dieser letztgenannten Gruppen innerhalb eines vorgegebenen Abstandes M_max in der dazwischen liegenden Entfernung liegt Der vorgegebene Abstand M_max hängt von der Abtastschrittweite und der Form des Gegenstandes usw. ab und wird experimentell ausgewählt. Es sei nun angenommen, daß der vorgegebene Abstand M_max bei diesem Beispiel 3 ist. Dann sind die jeweiligen Gruppen A\ bis D\ in Gruppen 1 und 2 folgendermaßen zusammengefaßt:

Gruppe 1: Gruppen A_u B\, Q und D\
Gruppe 2: Gruppe A^

Dann wird festgestellt, ob die jeweiligen Gruppen 1 und 2 alle Gruppen Ai, Bu Q und D\, die den jeweiligen Unter-Standardmustern A, B, C und D entsprechen, enthalten oder nicht, so daß die Gruppe 1 ausgewählt und das Vorhandensein des Loches im Bildmuster nachgewiesen wird.

Als nächstes wird die mittlere Lage der jeweiligen Lagen der Gruppen Ai, B\, C\ und D\ berechnet, wobei die mittlere Lage in diesem Beispiel der Lage des Lochmittelpunktes im X- Y-Koordinatensystem entspricht.

Mittlere Lage: X_A = 6,5, Y_A = 7,5

Daraus ergibt sich, daß das Vorhandensein und die Lage des in F i g. 1 dargestellten Loches 4 festgestellt werden kann.

Das erste Verfahren zur Erkennung des Loches ist nicht auf die zuvor beschriebene Art des Verfahrens beschränkt; vielmehr sind verschiedene Abwandlungen und Änderungen möglich. Eine Abwandlungsmöglichkeit betrifft die jeweiligen Stellen a, b, c und d der Unter-Standardmuster A, B, Cund D, d. h. die jeweiligen Stellen a, b, c und d können beispielsweise in der in F i g. 5a oder 5b dargestellten Weise gewählt werden. Wenn die jeweiligen Stellen a, b, c und d in der in F i g. 5a dargestellten Weise gewählt werden, wobei sie in diesem Falle an einer Stelle liegen, wo die Unter-Standardmuster A, B, C und D ein Standardmuster bilden, verschiebt sich die Mittellage der jeweiligen Gruppen A\, ßi, Q und Di, die beim letzten Schritt des zuvor beschriebenen ersten Verfahrens berechnet wurden, aus der Lage des Lochmittelpunktes. Daher ist es notwendig, diese Mittellage zu kompensieren, um die Lage des Lochmittelpunktes zu erhalten. Bei dem in F i g. 5a dargestellten Falle wird die Mittellage um 0,5 in der A"-Richtung und um 0,5 in der Y- Richtung verschoben.

Die jeweiligen Stellen a, b, c und d müssen in einem Falle, bei dem die Unter-Standardmuster A, B, Cund D ein Standardmuster bilden, nicht immer in einer Lage liegen, sie können beispielsweise in der in Fig.5b dargestellten Weise gewählt werden. Hierbei sind sie bezüglich der Lage des Standardmuster-Mittelpunktes symmetrisch angeordnet und die Mittellage der den Gruppen Ai, B\, Q und D\ entsprechenden Lagen geben selbst die Lage des Lochmittelpunktes wieder, an der die

Kompensation nicht erforderlich ist. In diesem Falle kann der vorgegebene Abstand M_max größer als im vorangegangenen Falle gewählt werden, da die jeweiligen Lagen a, b, cund d weit voneinander entfernt sind.

Eine weitere Abwandlung betrifft die Art und Weise, wie das Loch unterschieden bzw. festgestellt wird. Das Vorhandensein des Loches im Bildmuster wird in einem Falle festgestellt, bei dem alle Gruppen Au Bu Q und D_u die den Unter-Standardmustern A, B, C und D entsprechen, bei dem zuvorbeschriebenen, ersten Verfahren schließlich als Ausgangswerte vorliegen. Wenn das Loch oder die Lage des Loches jedoch in dem das Bildmuster umgebenden Bereich liegt, kann das Loch oder die Lage des Loches in der zuvor beschriebenen Weise nicht nachgewiesen werden. Um diese Schwierigkeit auszuräumen, kann folgendermaßen vorgegangen werden. Das Bildmuster-Erkennungssystem wird so voreingestellt, daß das Loch oder ein Teil dös Loches in einem vorgegebenen Bereich des Bildmusters liegt, wenn das spezielle Unter-Standardmuster mit den Teilbildmustern des vorgegebenen Teiles des Bildmusters übereinstimmt, wobei jeder der vorgegebenen Bereiche natürlich innerhalb des vorgegebenen Abstandes L_max in dazwischen liegendem Abstand gewählt ist. Beispielsweise kann nachgewiesen werden, daß der Teil des Loches in dem am weitesten links oben liegenden Bereich des Bildmusters liegt, wenn eine Gruppe der Teilbildmuster, die dem Unter-Standardmuster C entspricht, in diesem Bereich liegt. In anderen Worten ausgedrückt, liegt der Lochbereich nicht in dem am weitesten links oben liegenden Bereich des Bildmusters, wenn eine der Gruppen der Teilbildmuster, die den anderen Unter-Standardmustern A, B und D entsprechen, darin liegt In entsprechender Weise kann festgestellt werden, daß der Lochbereich im am weitest rechts oben liegenden Bereich des Bildmusters liegt, wenn eine Gruppe des Teilbildmusters, die dem Unter-Standardmuster B entspricht, darin liegt, und es kann weiterhin nachgewiesen werden, daß der Bereich des Loches in dem mittleren, unteren Bereich des Bildmusters liegt, wenn sich die Gruppen der Teilbildmuster, die den Unter-Standardmustern A und D entsprechen, darin befinden. In F i g. 6 ist die Lagebeziehung zwischen dem Loch und den Unter-Standardmustern A, B, Cund Düber das gesamte Bildmuster hinweg dargestellt, wobei A, B, C und D jeweils die Unter-Standardmuster wiedergeben.

Nachfolgend soll ein zweites Verfahren zur Erkennung des Loches erläutert werden. Zunächst werden die Teilbildmuster, die in der Tabelle I durch die Daten-Nummern angegeben sind, in jedem Typ der Unter-Standardmuster, beispielsweise in Gruppen ,Ai, Az, Bu C\ und D\ gemäß des ersten Verfahrens beispielsweise zusammengefaßt Dann wird das Teilbildmuster, dessen Zahl N am kleinsten ist, aus der Gruppe der Teilbildmuster ausgewählt, wobei die Lage des Teilbildmusters die angenäherte Lage der in Gruppen zusammengefaßten Teilbildmustern wiedergibt Wenn die Anzahl der Teilbildmuster, deren Anzahl π am kleinsten ist, zwei oder größer als zwei ist, wird eine Mittellage dazwischen berechnet und die Mittellage stellt die angenäherte Lage der in Gruppen zusammengefaßten Teilbildmuster dar. Die Lage des Teilbildmusters, die die angenäherte Lage der in Gruppen zusammengefaßten Teilbildmuster wiedergibt, erhält man folgendermaßen, wobei auf Tabelle I Bezug Benommen wird.

Gruppe -Ai: Daten-Nr. 4, X= 6,5; Y= 7,5
Gruppe A₂: Daten-Nr. 10, X= 15,5; Y= 11,5
Gruppe By. Daten-Nr. 14, A"= 6,5; Y= 7,5
Gruppe Ci: Daten-Nr. 21, X= 6,5; Y= 7,5
Gruppe D₁: Daten-Nr. 28, X= 6,5; Y= 7,5

Die zuvor beschriebenen jeweiligen Lagen der in Gruppen zusammengefaßten Teilbildmuster stimmen nicht immer lagemäßig mit den jeweiligen mittleren

ίο Lagen der beim ersten Verfahren in Gruppen zusammengefaßten Teilbildmuster überein, der Unterschied zwischen diesen Lagen ist jedoch sehr klein. Daher ist das zweite Verfahren im Hinblick auf eine einfache Vorrichtung für die Bildmuster-Erkennung besser.

Danach werden die jeweiligen Abstände zwischen den Lagen der jeweiligen Gruppen A\ bis Di berechnet und die Gruppen A\ bis Di werden weiterhin zu Gruppen zusammengefaßt, die jeweils in dem vorgegebenen Abstand M_max in der dazwischen liegenden Entfernung liegen, wie dies auch beim ersten Verfahren der Fall ist. Dann wird das Vorhandensein des Loches festgestellt und die Lage des Loches berechnet, wobei dies hier nicht noch einmal beschrieben werden soll, da dies wie beim ersten Verfahren durchgeführt wird.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung wurde anhand des Loches erläutert, das als zu erkennendes Objekt herangezogen wurde. Die vorliegende Erfindung läßt sich jedoch auch auf andere Objektarten

jo anwenden, beispielsweise kann das Objekt ringförmig, quadratisch, rechteckig, asymmetrisch sein oder eine noch kompliziertere Form aufweisen. Darüber hinaus ist die Erfindung auch zur Erkennung von Objekten mit allen möglichen Abmessungen geeignet und auch dann

ri anwendbar, wenn ein aufgenommenes Bild auf Grund der Tatsache verformt wird, daß die vorgegebenen Abstände L_max und M_max, sowie die vorgegebene Zahl N_max mit bestimmten Werten festgesetzt sind, die beispielsweise größer als bei den vorausgegangenen Fällen sein können, da mehrere Unter-Standardmuster oder Teile dieser Unter-Standardmuster zur Bildmustererkennung benutzt werden. Auch dann, wenn nur ein Teil des wieder zu erkennenden Objektes von der Bildröhre aufgenommen wird, kann mit der vorliegenden Erfindung erkannt werden, daß dieser Teil zu dem zu erkennenden Objekt gehört, wobei eine Information zur Veränderung des Bildfeldes der Bildröhre oder zur lagemäßigen Veränderung des Objektes erhalten wird.

Nachfolgend sollen Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert werden.

In F i g. 7 ist eine Schaltungsanordnung 100, die ein Teilbildmuster ausschneidet, eine die Teilbildmuster unterscheidende Schaltung 101, auch Diskriminatorschaltung genannt, eine Schaltung 102 zur X-V-Lageerzeugung und eine das Objekt nachweisende Schaltung 103 dargestellt Die Schaltungsanordnung 100, die ein Teilbildmuster ausschneidet, weist folgende Schaltungsteile auf: Eine Bildröhre 104, die ein zu erkennendes

ω Objekt aufnimmt, eine Tastschaltung 105, die ein kontinuierliches Bildsignal in entsprechende Bildelemente gemäß Fi g. 3 aufteilt, einen Vergleicher 106, der jedes Bildelement in Abhängigkeit von der Helligkeit des jeweiligen Bildelementes in der zuvor beschriebcnen Weise in ein Binärsignal »1« oder »0« umsetzt Speicherschaltungen (Schieberegistern) 107 und 108, einen Impulsgenerator 109 und einen Abtastsignalgenerator 110 für die Bildröhre 104. Wie bei einer üblichen

Bildröhre stellt die Bildröhre 104 nacheinander ein Bildsignal auf Grund der vom Abtastsignalgenerator 110 erzeugten Horizontal- und Vertikal-Abtastsignale bereit Die Tastschaltung 105, der das von der Bildröhre 104 bereitgestellte, sequentielle Bildsignal zugeführt ^r> wird, wird von den vom Impulsgenerator 109 erzeugten Tastimpulsen getastet wobei die Frequenz beispielsweise 6 MHz beträgt Im vorliegenden Falle liegen 382 Bildpunkte in horizontaler Richtung und 262 Bildpunkte in vertikaler Richtung vor, so daß das gesamte ι ο Bildmuster aus 382 χ 262 Bildpunkten besteht Um die Erläuterungen zu vereinfachen, wird das in Fig.3 dargestellte ausgewählte Bildmuster mit nur wenigen Bildelementen für die Beschreibung verwendet Es muß nicht nochmals extra betont werden, daß die Zahl der Bildelemente bei einem tatsächlich ausgeführten Bildmuster-Erkennungssystem größer als die Zahl der Bildelemente bei dem in Fig.3 dargestellten, ausgewählten Bildmuster ist.

Das Ausgangssignal der Tastschaltung 105 wird den 2» Schieberegistern 107 und 108 über den Vergleicher zugeleitet, in dem das getastete Bildsignal entsprechend der Helligkeit der Bildelemente in ein Binärsignul »1« oder »0« umgesetzt wird. Der Schwellwert des Vergleichers 106 hängt von der Bildqualität, der 2^r> Beleuchtung usw. ab und ist experimentell so gewählt daß sich das Objekt vom Hintergrund abhebt bzw. unterscheidet. Entweder das helle Bildelement oder das dunkle Bildelement kann einem der beiden Binärwerte »1« und »0« zugeordnet werden. Bei dem vorliegenden i» Ausführungsbeispiel wird jedoch angenommen, daß das helle Bildelement dem Binärwert »1« und das dunkle Bildelement dem Binärwert »0« zugeordnet ist. Weiterhin kann der Tastvorgang und der Vergleichsvorgang in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt i^r> werden. Die Tastschaltung 105 ist entbehrlich, wenn statt der Bildröhre Festkörper-Bildaufnahmecinrichtungen, beispielsweise ein CCD verwendet wird.

Die Speicherschaltungen 107 und 108 sind in F i g. 8 in Einzelheiten dargestellt wobei die in Fi g. 7 verwende- 4< > ten Bezugszeichen für dieselben Elemente auch in F i g. 8 verwendet wurden. Die Speicherschaltung 107 besitzt mehrere in Reihe geschaltete Schieberegisterzellen Sn, Si2,..., S21 Sin, beispielsweise Flip-Flops,

wobei jede Schieberegisterzelle durch die vom Impuls- ·τ> generator 109 bereitgestellten Zeittaktimpulse gesteuert wird. Das vom Vergleicher 106 bereitgestellte Signal wird der Schieberegisterzelle Sn zugeführt, indem die Bildinformation des einen Bildelementes zeitlich gespeichert wird und der Inhalt der Schieberegi- w sterzelle Sn wird durch den Zeittaktimpuls in die nächste Schieberegisterzelle Si₂ weitergegeben. In entsprechender Weise wird die Bildinformation in Abhängigkeit von den Zeittaktimpulsen in der Reihenfolge der Schieberegisterzellen

weitergeschoben. Die Zahl der Schieberegisterzellen Si 1 bis Sin entspricht der Zahl der Bildelemente in einer horizontalen Abtastzeile. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt die Speicherschaltung 107 drei Schieberegisterzellen-Zeilen entsprechend den drei horizontalen Abtastzeilen. Das erfindungsgemäße Bildmuster-Erkennungssystem ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt; die Zahl der Schieberegisterzellen-Zeilen in der Speicherschaltung 107 wird je nach der Größe der Unter-Standardmuster gewählt.

Die Speicherschaltung 108 besitzt mehrere in Reihe geschaltete Schieberegisterzellen Hu, //12,.-., Hm, beispielsweise Flip-Flops, wobei jede der Schieberegisterzellen ebenfalls von den vom Impulsgenerator 109 bereitgestellten Zeittaktimpulsen gesteuert wird Die Speicherschaltung 108 arbeitet derart, daß vom Bildmuster das Teilbildmuster ausgeschnitten wird und die Zahl und die Anordnung der Schieberegisterzellen dieser Speicherschaltung 108 entspricht dem Unter-Standardmuster. Die Ausgangssignale des Vergleichers

106 und der Schieberegisterzellen Si_n Si_n und S3,, werden den Schieberegisterzellen Hu, W21, Hn bzw. A/41 zugeleitet, deren Inhalte ihrerseits auf Grund der Zeittaktimpulse der* jeweils nächsten Schieberegisterzellen übertragen werden. In der US-PS 38 87 762 ist die Arbeitsweise und der Aufbau der Speicherschaltungen

107 und 108 im einzelnen erläutert

Die Trenn- oder Diskriminatorschaltung 101 für das Teilbildmuster weist Unter-Standardmuster-Speicher HlA UtB, HlCund UlD, Vergleicher 112A 112ft 112C und 112D, sowie Diskriminatoren Ι13Λ i\3B, 113C und 113£> auf. Die Unter-Standardmuster-Speicher 111Λ 111B, 1Π Cund 1Π D speichern beispielsweise die in F i g. 4 dargestellten Unter-Standardmuster A B, C bzw. D, vobei die schraffierten Teile dieser Unter-Standardmuster als binäre »0« und die anderen Bereiche der Unter-Standardmuster als binäre »1« in (nicht dargestellten) Registern gespeichert werden. Die jeweiligen Vergleicher 112A 112ß, 112C und 112D vergleichen die von der Speicherschaltung 108 ausgeschnittenen Teilbildmuster mit den jeweiligen Unter-Standardmustern A, B, Cund Din den Unter-Standardmuster-Speichern 111A HIß, HlC und HlD. Der Vergleich zwischen den Teilbildmustern und den Unter-Standardmustern wird beispielsweise im Vergleicher 112/4 dadurch vorgenommen, daß der Inhalt jedes Registers der Speicherschaltung 108 und der Inhalt jedes Registers des Unter-Standardmuster-Speichers Uta, verglichen wird. Als Ausgangssignal wird dann vom Vergleicher 112/4, die Zahl der Bildelemente bereitgestellt die keine Übereinstimmung zwischen den Teilbildmuster und dem Unter-Standardmuster A aufweisen. Die Zahl der Bildelemente kann vom Vergleicher 112/4 in Impulszahlen oder in einem der Bildelementen-Zah! entsprechenden Spannungswert bereitgestellt werden. Auf gleiche Weise arbeiten auch die Vergleicher 112Ö, 112Cund H2D.

Die Ausgangssignale der Vergleicher 112A U2B. 112C und 112D werden den Diskriminatoren 113A 1135, 133C bzw. 113D zugeleitet, wobei über die jeweiligen Anschlüsse 114A H4ß, 114Coder 114Ddie vorgegebene Zahl N_max gesetzt wird. Die vorgegebene, in dem jeweiligen Diskriminator gesetzte Zahl /V_m« kann bei den einzelnen Diskriminatoren je nach der Art des Unter-Standardmusters unterschiedlich sein. Die Diskriminatoren stellen jeweils Steuersignale bereit, um die X- V-Koordinatenlage des Teilbildmusters dann zu speichern, wenn die von den jeweiligen Vergleicher bereitgestellte Zahl der Bildelemente kleiner als N_ma» ist. Die zuvor beschriebenen Vorgänge werden innerhalb eines Tastzeitraumes und während jedes Tastimpulses durchgeführt.

In Fig.9 ist ein Beispiel für die Diskriminatorschaltung 101, die den Unter-Standardmuster-Speicher HlA den Vergleicher 112,4 und den Diskriminator 113/4 enthält, im einzelnen dargestellt. Der Unter-Standardmuster-Speicher 111/4 ist nicht immer mit Registern aufgebaut, wie dies zuvor beschrieben worden war, er

kann, wie in Fig.9 dargestellt ist, auch durch die Verbindung zwischen den Schieberegistern der Speicherschaltung 108 und den Ausgangsleitungen derselben gebildet sein. In F i g. 9 sind die Schieberegister der Speicherschaltung 108 im einzelnen dargestellt Jedes Schieberegister H_n bis Hu besitzt zwei Ausgänge Q und Q, wenn für die Register Flip-Flops verwendet werden. Wenn das Schieberegister die Bildinformation »1« speichert, tritt am Ausgang Qß&s Schieberegisters eine binäre »1« und am Ausgang Qöes Schieberegisters eine binäre »0« auf. Wenn das Schieberegister andererseits die Bildinformation »0« speichert, tritt am Ausgang Q des Schieberegisters der Binärwert »0« und am Ausgang Q des Schieberegisters der Binärwert »1« auf. Um den Unter-Standardmuster-Speicher 111>4 zu bilden, ist daher der Ausgang Q des Schieberegisters, welches an der Stelle, die dem Binärwert »1« (d. h. dem straffierten Bereich in Fig.4) des Unter-Standardmusters A entspricht, über einen Widerstand r mit einem Vergleicher 200 verbunden. Der Ausgang Q des Schieberegisters, das an der Stelle, die dem Binärwert »0« (dem anderen Bereich in F i g. 4) des Unter-Standardmusters A entspricht, liegt ist über einen Widerstand r mit dem Vergleicher 200 verbunden. Dadurch kann der Unter-Standardmuster-Speicher 111/4 für das in Fig.4 dargestellte Unter-Standardmuster A realisiert werden. Auf Grund des zuvorbeschriebenen Aufbaues wird die Spannung, die der Zahl der Bildelemente entspricht, welche vom Teilbildmuster nicht mit den Bildelementen des Unter-Standardmusters A übereinstimmen, dem Vergleicher 200 zugeführt, da die Ausgangsspannung der Speicherschaltung 108 durch die Widerstände r und einen Widerstand R spannungsgeteilt wird. Wenn das Teilbildmuster beispielsweise mit dem Unter-Standardmuster A überein- r, stimmt, wie dies in Fig.9 dargestellt ist, ist die Ausgangsspannung der Speicherschaltung 108 Null. Wenn jedoch nicht übereinstimmende Bildelemente vorhanden sind, geben alle Schieberegister, die diesen nicht übereinstimmenden Bildelementen entsprechen, Ausgangssignale mit dem Binärwert ab, so daß die Summe dieser Signale im Vergleicher 200 zugeleitet wird. Der Diskriminator 113/4 weist den Vergleicher 200 und eine Gleichstromquelle 201 auf. Die Gleichstromquelle 201 stellt eine Bezugsspannung für den Schwellwert des Vergleichers 200 bereit, wobei die Bezugsspannung bzw. der Schwellwert der vorgegebenen Zahl Nmax entspricht. Wenn das Ausgangssignal der Speicherschaltung 108 also kleiner als die Zahl N_max ist, tritt am Ausgang 202 des Vergleichers 200 der Steuerimpuls auf. Auf dieselbe Weise sind die Unter-Standardmuster-Speicher 111B, HlCund HlD, die Vergleicher 112ß, 112C und 112D und die Diskriminatoren 1135, 113Cund 11I3D zusammengesetzt, wobei die Schieberegister Wn bis //44 der Speicherschaltung 108 gemeinsam verwendet werden.

Der Lagegenerator 102, der die Lagen der jeweiligen Stellen a, b, cund c/der Unter-Standardmuster A, B, C und D auf dem in F i g. 3 dargestellten Bildmuster angibt, enthält einen X-Lagezähler 115, einen Y-Lagezähler bo 116, eine Addierstufe 117 für die A"-Lagekompensation und eine Addierstufe 118 für die V-Lagekompensation. Der X-Lagezähler 115 zählt die vom Impulsgenerator 109 bereitgestellten Taktimpulse und zeigt die .Y-Lage der Stelle a des Unter-Standardmusters A im X- V-Koordinatensystem an. Der X-Lagezähler 115 ist dagegen so aufgebaut, daß die jeweilige Stelle a um 0,5 in der .Y-Achse im Unter-Standardmuster A verschoben wird, wie dies beispielsweise in Fig.4 dargestellt ist Der V-Lagezähler 116 zählt die vom <Y-Lagezähler 115 entsprechend den Horizontal-Synchronisierimpulsen abgegebenen Ausgangsimpulse und zeigt die V-Lage der jeweiligen Stelle a des Unter-Standardmusters A im .Y-V-Koordinatensystem, wobei der V-Lagezähler 116 so ausgebildet ist daß die Stelle a beispielsweise um 0,5 in der Y-Achsenrichtung in dem in F i g. 4 dargestellten Unter-Standardmuster A verschoben wird. Die Addierstufen 117 und 118 für die X- bzw. V-Lagekompensierung sind dafür vorgesehen, die jeweiligen Stellen b, c und dder Unter-Standardmuster B, Cund Dbezüglich der Stelle a d-js Unter-Standardmusters A zu kompensieren. Im Falle, daß beispielsweise die in Fig.4 dargestellten Unter-Standardmuster A, B, C und D verwendet werden, wird die ,Y-Lage vom A"-Lagezähler 115 durch 4 Tastimpulse in der negativen A"-Achsenrichtung durch die Addierstufe 117 zur Kompensation der .Y-Lage verschoben und die V-Lage wird vom y-Lagezähler 116 durch 4 Tastimpulse mittels der Addierstufe 118 für die V-Lagekompensierung in der negativen V-Achsenrichtung verschoben, d. h. die Kompensation jeder Stelle b (Xb, Yb), c (X_a Y_c) oder d (Xd, Yd) wird bezüglich der Stelle a (X₁, Y.) folgendermaßen ausgeführt:

JXb = Xa \Xc = Xa - 4 \X_D = Xa - 4

I Yb = Ya - 4 \Y_e - Ya - 4 \Y_D = Ya

Nachfolgend soll die Erkennungsschaltung 103 beschrieben werden. Das Ausgangssignel vom Diskriminator 113Λ versetzt die Verknüpfungsschaltungen 119/4.Y und 119Λ Vin den leitenden Zustand, so daß die .Y-Lage vom .Y-Lagezähler 115 und die V-Lage vom V-Lagezähler 116 in eine Speicherschaltung 120/4 eingeschrieben werden kann, wenn der Ähnlichkeitswert zwischen dem Teilbildmuster und dem Unter-Standardmuster A kleiner als N_max ist. In entsprechender Weise tasten die Ausgangssignale des Diskriminators 113ßdie Verknüpfungsschaltungen 119ßXund 119SV auf, so daß die ,Y-Lage vom .Y-Lagezähler 115 und die V-Lage von der Addierstufe 118 in eine Speicherschaltung 120S eingeschrieben wird. Das Ausgangssignal des Diskriminators 113C tastet die Verknüpfungsschaltungen 119CY und 119CV auf, so daß die X-Lage von der Addierstufe 117 und die V-Lage von der Addierstufe 118 in eine Speicherschaltung 120C eingelesen wird. Das Ausgangssignal des Diskriminators 113D tastet die Verknüpfungsschaltungen 119DA" und 119DV auf, so daß die .Y-Lage von der Addierstufe 117 die V-Lage vom V-Lagezähler 116 in eine Speicherschaltung 120D eingespeichert wird.

In den F i g. 10 und 11 ist die Speicherschaltung 120/4 im einzelnen dargestellt. In F i g. 10 werden die A'-Lage, die V-Lage und das Ausgangssignal des Diskriminators WiA an die Klemmen 300, 301 bzw. 302 angelegt. Das an der Klemme 302 anliegende Ausgangssignal wird einer Selektorstufe 304 über ein NAND-Glied 303 zugeführt, um einen der zu speichernden Kanäle 1,

2,..., m, m+1 auszuwählen. Jeder der X\\—, Xn-

ATim-Register speichert die A'-Lage und jeder der Vn-, Vi2 —,..., Vim-Register speichert die V-Lage. Jedes der Fu-, Fn-,--; F|_m-Register, normalerweise Ein-Bit-Register, wird dazu benutzt, den gespeicherten Kanal anzuzeigen. Die Lagen der m Teilbildmuster werden in den Registern Xu bis X\_m und in den Registern Vu bis Y\m gespeichert und dann, wenn das (7n+l)-te Ausgangssignal an der Klemme 302 auftritt, tritt an der Leitung 306 der Selektorstufe 304 ein Ausganessignal

auf, wodurch das NAND-Glied 303 in den nicht leitenden Zustand versetzt und ein Anzeiger 305 betätigt wird, so daß das Überlaufen der Speicher angezeigt wird. Eine Schaltung, die die Inhalte der jeweiligen in Fi g. 10 dargestellten Register ausliest, ist in F i g. 11 dargestellt, die weiter unten beschrieben werden wird.

Eine Gruppierungsschaltung 121Λ faßt mehrere Teilbildmuster zu Gruppen von Teilbildmustern zusammen, wobei jede Gruppe innerhalb des vorgegebenen Abstandes L_max\m dazwischen liegenden Zwischenraum liegt und die Mittellage jeder Gruppe wird berechnet Das Ausgangssignal der Gruppierungsschaltung 121 wird in einer Speicherschaltung 122,4 gespeichert Die Einzelheiten des Aufbaus der Gruppierungs- und η Speicherschaltungen 121/4 und 122Λ sind in Fig. 11 dargestellt

In F i g. 11 wird ein Impulsgenerator 400 von eimern an einem Anschluß 401 anliegenden Vertikal-Synchronisierungsimpuls getriggert. Der Impulsgenerator 400 erzeugt während der Vertikal-Rücklaufzeit der Bildröhre 104 Taktimpulse. Die Taktimpulse gelangen über ein NAND-Glied 403 an eine Selektorstufe 402 und der Kanal in der Speicherschaltung 120A wird in der Reihenfolge 1, 2,..., m ausgewählt so daß die Inhalte der Register ausgelesen werden. Zunächst wird dann, wenn das Taktsignal am Kanal 1 anliegt, der Inhalt mit dem Binärwert »1« des Fn-Registers über UND-Glieder 404 und 405 sowie über ein NAND-Glied 406 an einem Flip-Flop 407 zugeleitet, der über einen Anschluß w 408 vorher auf Null rückgesetzt wurde. Gleichzeitig wird aus Fn-Register durch ein Rücksetzsignal rückgesetzt, das durch ein UND-Glied 410 läuft und das als Ausgangssignal eines NOR-Gliedes 409 auftritt, und die Inhalte der .Yu- und Vn-Register werden dem Register S¹S 411 bzw. 412 sowie dem Zwischenspeicher 423 bzw. 424 über UND-Glieder 413, 414, 415 und 416 und ODER-Glieder 417 und 418 zugeführt, da der Inhalt des Flip-Flops 407 im Ausgangszustand Null ist.

Als nächstes wird das Taktsignal dem Kanal 2 zugeleitet und gleichzeitig wird der Inhalt des Flip-Flops 407 von einer binären »0« in eine binäre »1« verändert. Daher tritt am Ausgang des ODER-Gliedes 409 eine binäre »0« auf und die UND-Glieder 415 und 416 sind gesperrt. Daher werden die Inhalte der ΛΊ2- und 4^r> V^-Register über UND-Glieder 421 und 422 und ODER-Glieder 417 und 418 einem sogenannten Ausschnitt- oder Fenstervergleicher 419 bzw. 420 zugeleitet, in denen die Inhalte der ΛΊ2- und Ki2-Register mit den Inhalten des Registers 411 und 412 ^r>o verglichen werden. Der an sich bekannte Ausschnitt-Vergleicher 419 stellt fest, ob der beim Vergleich der Inhalte des X\2-Registers und des Registers 411 erhaltene Wert kleiner als ein vorgegebener Wert XL_max ist, der der X-Achsenkomponente des vorgegebenen Abstandes L_max entspricht. Der an sich bekannte Ausschnitt-Vergleicher 420 stellt fest, ob der bei einem Vergleich der Inhalte des V^-Registers und des Registers 412 erhaltene Wert kleiner als ein vorgegebener Wert YLmax ist, der der V-Achsen-Komponente des vorgegebenen Abstandes L_mlx ist. Wenn die Ausgangssignale der Ausschnitt-Vergleicher 419 und 420 gleichzeitig erhalten werden, so tastet das am UND-Glied 425 auftretende Ausgangssignal die UND-Glieder 415 und 416 auf, so daß die Inhalte der Register 411 und 412 durch die Inhalte der X\₂- und V^-Register überschrieben werden. Gleichzeitig werden die Inhalte des Xn- und Ki2-Registers dem Zwischenspeicher 423 bzw. 424 zugeführt Wenn dagegen die Ausgangssignale der Ausschnitts-Vergleicher 419 und 420 nicht gleichzeitig auftreten, oder einer der beiden Ausgangssignale überhaupt nicht auftritt, so werden die Inhalte der Register 411 und 412 nicht verändert und mit den Inhalten des nächsten Kanals verglichen. Das dem X\_m- und Kim-Registern entsprechende Fim-Register, dss zuvor ausgelesen worden war, wird rückgesetzt, wobei m = 1,2,... ist Wie bereits zuvor beschrieben, werden die m Kanäle der Speicherschaltung 120A nacheinander von der Selektorstufe 402 ausgewählt, so daß eine Zahl an Teilbildmustern, die jeweils innerhalb des vorgegebenen Abstandes L_max liegen, von einem Zähler 426 gezählt werden und alle X- und V-Lagen dieser Teilbildmuster werden in den Zwischenspeichern 423 bzw. 424 zwischengespeichert bzw. aufsummiert Dann werden die Mittellagen dieser Teilbildmuster mittels der Teiler 427 und 428 berechnet

Wenn die Selektorstufe 402 danach den (m-t-l)-ten Kanal ansteuert, wählt eine Selektorstufe 429 der Speicherschaltung 122/4 einen ersten Kanal aus, so daß die mittleren X- und V-Lagen, die als Ausgangssignale von den Teilern 427 und 428 bereitgestellt werden, in den X₂)- und !^-Registern der Speicherschaltung 122/4 gespeichert werden und ein F2i-Register wird in den binären »!«-Zustand gesetzt, um anzuzeigen, daß in den ersten Kanal eingeschrieben worden ist, wobei eine Grupe von Teilbildmustern ausgewählt und in der Speiche-schaltung 122Λ gespeichert ist Gleichzeitig wird der Flip-Flop 407 rückgesetzt und ein Impuls gelangt über ein UND-Glied 430 an die Selektorstufe 402, so daß die Selektorstufe 402 die jeweiligen Kanäle auswählt, wobei in jedem der Kanäle der Inhalt der Fi_m-Register in eine binäre »1« umgesetzt wird, um die anderen Gruppen von Teilbildmustern auszuwählen. Wenn alle Gruppen von Teilbildmustern ausgewählt worden sind, bleibt der Inhalt des Flip-Flops 407 nicht mehr im binären »1«-Zustand, so daß das am (m+ l)-ten Kanal anliegende Signal dem NAND-Glied 403 über ein NAND-Glied 431 zugeleitet wird, so daß das NAND-Glied 403 gesperrt ist. Daher wird der Inhalt der Speicherschaltung 120/4 zusammengefaßt und in den X_2n,- und Y_2n,-Registern der Speicherschaltung 122,4 gespeichert, wobei η = 1,2,... ist. Ein Fp_m-Register wird in den binären »1 «-Zustand gesetzt, wenn in die X_2n,- und Vim-Register eingeschrieben wird. Ein Überfluß-Anzeiger ist mit dem Bezugszeichen 432 versehen. Da die Speicherschaltungen 120Ö, 120C und 120D, die Gruppierungsschaltungen 1215,121Cund 121D und die Speicherschaltungen 122fi, 122C und 122D in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben aufgebaut sind, müssen diese Schaltungen und deren Arbeitsweisen hier nicht nochmals beschrieben werden.

Als nächstes soll der Aufbau und die Funktionsweise der Speicherschaltungen 122/4, 122ß, 122C und 122D, eine Gruppierungsschaltung 123 und eine Speicherschaltung 124 anhand der F i g. 12 im einzelnen erläutert werden. Der Aufbau und die Arbeitsweise der in F i g. 12 dargestellten Schaltungsanordnung ähnelt dem Aufbau und der Arbeitsweise der in F i g. 11 dargestellten Schaltungsanordnung. Ein Impulsgenerator 500 wird durch Vertikal Synchronisierimpulse, welche am Anschluß 501 anliegen, gesteuert und stellt der Selektorstufe 503 Taktimpulse über ein NAND-Glied 502 bereit, damit jeder Kanal der Speicherschaltung 122/4, 122ß, 122C und 122D ausgewählt werden kann. Der Aufbau dieser Speicherschaltungen entspricht dem Aufbau der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Speicherschaltung

120A Die jeweiligen Speicherschaltungen 122Λ, 122B, 122C und 122D speichern die jeweiligen Gruppen der Teilbildmuster, die sich jeweils innerhalb des vorgegebenen Abstandes Lm_3x befinden und den Unter-Standardmustern A, B, Coder D entsprechen. Der Inhalt des jeweiligen Registers der Speicherschaltung wird nacheinander der Gruppierungsschaltung Ϊ23 zugeleitet, um die jeweiligen Gruppen von Teilbüdraustern zu wählen, die sich innerhalb eines vorgegebenen Abstandes M_max in einem dazwischen liegenden Zwischenraum befinden, ι ο Da der Aufbau der Gruppierungsschaltung 123 einer Schaltung 433 entspricht, die in Fig. 11 mit einer gestricheilen Linie umrandet ist, soll die Gruppierungsschaltung 123 hier nicht weiter beschrieben werden und es sind auch nur die wichtigsten Teile dieser Gruppierungsschaltung 123 in F i g. 12 dargestellt

Bei der Gruppierungsschaltung 123 werden die Inhalte der X- und K-Register in den Registern 504 bzw. 505 gespeichert und mit den Inhalten der anderen X- und V-Registern in den an sich bekannten Ausschnitt- oder Fenster-Vergleichern 506 und 507 verglichen. Der Schwellwert des Ausschnitt-Vergleichers 506 wird auf einen vorgegebenen Wert XM_n^_x gesetzt, der der X-Achsen-Komponente des vorgegebenen Abstandes M_max entspricht und der Schwellwert des Ausschnitt- r> Vergleiches 507 wird auf einen vorgegebenen Wert YMma* gesetzt, der der '/-Achsen-Komponente des vorgegebenen Abstandes M_max entspricht. Die X- und K-Lagen der Teilbildmuster in derselben Gruppe werden in einem Zwischenspeicher bzw. in einem «i Summierglied 508 und 509 zwischengespeichert bzw. aufsummiert. Ein Zähler 510 zählt die Zahl der Teilbildmuster, die den Zwischenspeichern 508 und 509 zugeführt werden. Die mittleren Lagen X und Y einer Gruppe von Teilbildmustern treten als Ausgangssignale r> an den Teilern 511 und 512! auf und werden im ersten Kanal der Speicherschaltung 124 gespeichert, wenn eine Selektorstufe 513, die durch den (4n+ l)-ten Kanal der Selektorstufe 502 angesteuert wurde, ausgewählt wird.

Um festzustellen bzw. zu unterscheiden, welche 4» Gruppe der Unter-Standardmuster A, B, C und D der den Zwischenspeichern 508 und 509 zugeführten Teilbildmustern als Ausgangssignal an den Zwischenspeichern 508 und 509 auftritt, werden die Ausgangssignale der Speicherschaltungen 122A 122ß, 122C und -r> 122D und das dem Zähler 510 als Eingangssignal bereitgestellte Signal den jeweiligen Registern 518,519, 520 und 521 über die jeweiligen UND-Glieder 514,515, 516 und 517 zugeführt. Daher wird das Register, das dem den Zwischenspeichern 508 und 509 zugeführte V) Teilbildmuster entspricht, beispielsweise in den binären »!«-Zustand gesetzt, und wenn die X- und V-Lagen der von der Speicherschaltung 1224 kommenden Teilbildmuster an die Zwischenspeicher 508 und 509 gelegt werden, wird das Register 518 in den binaren »!«-Zustand gesetzt. Wenn dann die Selektorschaltung den ersten Kanal anwählt werden die Inhalte der Speicher 518 bis 521 und die Ausgangssignale der Teiler und 512 in den Registern 522 bis 527 der Speicherschaltung 124 jeweils gespeichert. Wenn die ω Selektorstufe 503 den Kanal von Neuem auswählt, wird die Selektorstufe 511 in derselben Weise in Abhängigkeit der Arbeitsweise der Selektorstufe 503 angesteuert und alle Gruppen für Teilbildinformationen werden in den Registern der Speicherschaltung 124 gespeichert, wenn der Selektor 513 die jeweiligen Kanäle 1 bis / auswählt, wobei 1 = 1,2, ...ist.
Wenn die Register 522 bis 525, die beispielsweise den Unter-Standardmustern A, B. C und D entsprechen, in den binären »!«-Zustand gesetzt werden, wird das Loch festgestellt und die X- und Y-Lage des Loches im X-K-Koordinatensystem ist die in den Registern 526 und 527 gespeicherte X- und V-Lage.

Wenn ein Teil des Loches in der Speicherschaltung 124 gespeichert ist, & h„ wenn die Register, die den Unter-Standardmustern A, B, C und D entsprechen, in den binären »1 «-Zustand und die anderen Register in den binären »0«-Zustand gesetzt sind, wird der Teil des Loches in der folgenden Weise nachgewiesen bzw. festgestellt

In Fi g. 13 entsprechen die Register 522 bis 529 den Registern des ersten Kanals in der Speicherschaltung 124. Um die Beschreibung zu vereinfachen, ist nur der erste Kanal der Speicherschaltung 124 hier als Beispiel angegeben und die anderen Kanäle weisen denselben Aufbau auf. Die Ausgangssignale der Register 522 bis 525 werden über ODER-Glieder 530 bis 533 einem UND-Glied 534 zugeführt, dessen Ausgangssignal an einem Anschluß 535 gelegt wird. Die Ausgangssignale der Register 526 und 529 werden Vergleichern 536 bis 539 zugeführt. Die Register 540 und 541 enthalten die in Fi g. 6 dargestellten, voreingestellten Lagen X_Hbzw. X_t. und die Register 542 und 543 enthalten die in F i g. 6 dargestellten, voreingestellten Lagen Y_H bzw. Y_L. Die Ausgänge der Vergleicher 536 bis 539 werden über ODER-Glieder 530 bis 533 dem UND-Glied 534 zugeführt, wie dies in Fig. 13 dargestellt ist. Am Ausgang jedes Vergleichers 536,537, 538 oder 539 tritt eine binäre »1« auf, wenn das Lagesignal der oberen Eingangsklemme der Vergleicher größer ist als das Lagesignal der unteren Eingangsklemme der Vergleicher im -V-V-Koordinatensystem, wogegen im umgekehrten Falle die Vergleicher am Ausgang eine binäre »0« aufweisen.

Es sei beispielsweise angenommen, daß der Lochbereich in der am weitesten links liegenden Mittellage des Bildmusters, d. h. in einem Bereich, der in F i g. 6 durch D und C angegeben ist In diesem Falle sind die Register 524 und 525 in den binären »1 «-Zustand gesetzt und die Register 526 und 527 speichern die X- und V-Lagen des Lochbereiches. Entsprechend liegt am Vergleicher 537 als Ausgangssignal eine binäre »1« und am Ausgang der Vergleicher 536, 538 und 539 eine binäre »0« an. Obgleich sich die Register 522 und 523 in einem binären »O«-Zustand befinden, tritt am Ausgang des UND-Gliedes 534 ein Signal auf und der Lochteil kann nachgewiesen werden.

Die zuvor beschriebene Ausführungsform der Erfindung erkennt das Loch entsprechend dem ersten Verfahren zur Mustererkennung. Nachfolgend soll eine erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben werden, die auf dem zweiten Verfahren beruht.

In Fig. 14 sind dieselben Schaltungsteile, die bereits in F i g. 7 enthalten sind, mit denselben Bezugszeichen versehen und um die Erläuterungen zu vereinfachen, wurde der Teil des Bildmuster-Erkennungssystems, der mit dem in Fig.7 dargestellten Teil identisch ist, weggelassen. Eine Speicherschaltung 600 enthält die in Fig. 10 dargestellten Register zur Speicherung der X- und K-Lagen, sowie Register zur Speicherung der Zahl N der nicht übereinstimmenden Bildelemente. Der Aufbau der Speicherschaltung 600 ist in Fig. 15 nochmals in Einzelheiten dargestellt wobei die bereits in den F i g. 7 und 10 enthaltenen Schaltungsbauteile mit denselben Bezugszahlen wie in Fig. 7 und 10 versehen sind. In Fig. 14 wird das Ausgangssignal des Verglei-

chers 112/4 einem A-D-Umsetzer 603 zugeleitet, in dem es zur weiteren digitalen Verarbeitung in ein digitales Signal umgesetzt wird. Dies kann dadurch realisiert werden, daß die durch die Widerstände r und den Widerstand R geteilte Spannung dem A-D-Umsetzer ■"> 603 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des A-D-Umsetzers 603, das beispielsweise das digitalisierte Signal der in Tabelle I angegebenen Zahl N ist, wird einem UND-Glied M9AN zugeleitet und in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Diskriminators 113/4 in der ι ο Speicherschaltung 600 gespeichert. Anders ausgedrückt, wenn die X- und V-Lage des Teilbildmusters in der Speicherschaltung 600 gespeichert wird, wird die Zahl N, die diesem Teilbildmuster entspricht, in der Speicherschaltung 600 gespeichert. Gemäß einer r> eenaueren Beschreibung wird das Ausgangssignal des Ä-D-Urnsetzers 603 einer in Fig. 15 dargestellten Klemme 607 zugeführt und in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Diskriminators 113/4 und der Kanalwahl der Selektorstufe 304 im N₁ „,-Register gespeichert. Die Arbeitsweise der in Fi g. 15 dargestellten Beschreibung wird nicht noch einmal beschrieben, da sie der Arbeitsweise der in Fig. 10 dargestellten Beschreibung entspricht.

Anhand der Fig. 16 soll der Aufbau und die 2*> Arbeitsweise der Speicherschaltung 600, einer Gruppierungsschaltung 601 und einer Speicherschaltung 602 erläutert werden, wobei die den in F i g. 11 enthaltenen Schaltungselementen entsprechenden Schaltungselemente mit denselben Bezugszahlen wie in F i g. 11 jii versehen sind. Der Vergleich zwischen den Teilen der Teilbildmuster, die in den X\_m- und Kim-Registern gespeichert sind, wird in den Ausschnitt- bzw. Fenster-Vergleichern 419 und 420 in der im Zusammenhang mit Fig. 11 beschriebenen Weise durchgeführt, r> wobei die Ausgangssignale der Ausschnitt-Vergleicher 419 und 420 einem UND-Glied 425 zugeführt werden. Der Inhalt des in Fig. 15 dargestellten Nn-Registers wird einem Register 700 über ein ODER-Glied 701 und ein UND-Glied 702 zugeleitet, wobei letzteren auch das w Ausgangssignal des NOR-Glieds 409 zugeführt wird. Dann wird der Inhalt des Registers 700 mit dem Inhalt eines A/,₂-Registers in einem Vergleicher 703 verglichen. Wenn der Inhalt des Λ/12-Registers kleiner als der Inhalt der Register 700 ist, dessen Inhalt gleich dem Inhalt des 4 > N]] -Registers ist, und wenn die Ausgangssignale der Ausschnitt-Vergleicher 419 und 420 gleichzeitig auftreten, stellt ein UND-Glied 704 einen Schreibimpuls bereit, mit dem die Inhalte der Register 411,412 und 700 mit den Inhalten des A^-Registers bzw. des Afo-Regi- ><> sters überschrieben werden. Auf gleiche Weise wird ein Vergleich der Inhalte aller Register in der Speicherschaltung 600 in Abhängigkeit von der Kanalabtastung durch die Selektorstufe 402 durchgeführt Demzufolge werden die X- und V-Lage der Teilbildmuster, die zu einer Gruppe von Teilbildmustern innerhalb des vorgegebenen Abstandes Lm_x, gehört, und dem Minimum der Zahl N entspricht, in den Speicher 411 und 412 gespeichert Wenn dann die Selektorstufe 402 den (m+l)-ten Kanal auswählt, werden die Inhalte der bo Register 411 und 412 den Χ\γ und Väi-Registern zugeleitet und darin in Abhängigkeit von der Auswahl der Selektorstufe 429 gespeichert In einem /-ii-Register wird eine binäre »1« gespeichert, um anzuzeigen, daß in die Λ21- und yii-Register eingeschrieben worden ist In entsprechender Weise werden die Lagen, die mehrere Gruppen von Teilbildmustern entsprechen, nacheinan der in die X₂M- und !^Register der Speicherschaltung 602, sowie eine binäre »1« in ein F₂„-Register mit η = 1, 2, ...eingespeichert.

Kehrt man nochmal zurück zur F i g. 14, so entspricht der Aufbau der A-D-Umsetzer 604, 605 und 606 dem Aufbau des A-D-Umsetzers 603, der bereits beschrieben worden ist. Die Ausgangssignale der A-D-Umsetzer 604, 605 und 606 werden den Speicherschaltungen der Schaltungen 610,620 bzw. 630 zugeleitet, um die Zahl N, die den Unter-Standardmustern B, C und D entspricht, zu speichern. Da der Aufbau der Schaltungen 601, 620 und 630 mit der Schaltung mit den Verknüpfungsgliedern 1194A", 119/4 Y und 119 AN, den Speicherschaltungen 600 und 602 und der Gruppierungsschaltung 601 entspricht und diese Schaltung bereits zuvor beschrieben worden ist, wurde der Aufbau der Schaltungen 610, 620 und 630 in Fig. 14 weggelassen. Die Inhalte der Speicherschaltung 602 und die Inhalte der Speicherschaltungen der Schaltungen 601, 620 und 630 werden von emer Gruppierungsschaltung 603 zu mehreren Gruppen von Teilbildmustern zusammengefaßt, wobei jede Gruppe innerhalb des vorgegebenen Abstandes Mmax in einem dazwischen liegenden Zwischenraum liegt und danach werden die mittleren Lagen dieser Gruppen in einer Speicherschaltung 604 gespeichert. Der ins einzelne gehende Aufbau und die Arbeitsweise der Speicherschaltung 602, der Gruppierungsschaltung 603 und der Speicherschaltung 604 entsprechen dem Aufbau und der Arbeitsweise der Schaltungen von Fig. 12 und werden daher nicht noch einmal beschrieben.

In Fig. 17 ist eine abgewandelte Ausführungsform des zweiten Verfahrens dargestellt, bei dem die Ausgangssignale des Diskriminators 113/4 und des A-D-Umsetzers 603 sowie die X- und Y-Lagesignale von den Zählern 115 und 116 in F i g. 14 den Anschlüssen 700, 701, 702 und 703 zugeleitet werden. Diese

Ausführungsform weist mehrere Stufen Γι, Τϊ T_n auf,

wobei jede dieser Stufen die X- und V-Lage des Teilbildmusters speichern kann, das der kleinsten Zahl N in einer Gruppe der Teilbildmuster innerhalb des vorgegebenen Abstandes L_mix entspricht. Oder anders ausgedrückt, bei dieser Ausführungsform ist eine große Zahl von Registern in der Speicherschaltung 600 entbehrlich, da es nicht erforderlich ist, die X- und V-Lagen aller Teilbildmuster in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Diskriminators 113/4 zu speichern und die Register der Speicherschaltung 600 werden mit den Registern der Speicherschaltung 602 gemeinsam verwendet.

Zunächst wird auf Grund des vom Diskriminator 113/4 bereitgestellten Ausgangssignals, das am Anschluß 700 anliegt, am Ausgang eines NAND-Gliedes 704 eine binäre »1« bereitgestellt, während ein F3i-Register zunächst in den binären »O«-Zustand gesetzt wird. Die binäre »1« am Ausgang des NAND-Gliedes 704 gelangt über ein ODER-Glied 708 an die UND-Glieder 785, 706 und 707. Dementsprechend werden die Zahl N und die X- und V-Lagen der Teilbildmuster in die Λ&ι-, A₃I- bzw. V₃i-Register zu einem Zeitpunkt eingeschrieben, an dem der Diskriminator 113/4 ein Ausgangssignal bereitgestellt und gleichzeitig wird der Inhalt des ^-Registers von einer binären »0« in eine binäre »1« geändert

Wenn danach das nächste Ausgangssignal des Diskriminators 113Λ am Anschluß 700 auftritt, werden die Inhalte der N₃r, Λ31- und y₃,-Register mit den an den Anschlüssen 701,702 bzw. 703 anliegenden Signalen in einem Vergleicher 709 bzw. im an sich bekannten

Ausschnitt-Vergleicher 710 bzw. 711 verglichen. Am Ausgang des Vergleichers 709 tritt eine binäre »1« auf, wenn das am Anschluß 701 anliegende Signal, das der Zahl N entspricht, kleiner als der Inhalt des Λ/31-Registers ist. Am Ausgang des Ausschnitt-Vergleichers 710 tritt eine binäre »1« auf, wenn der Vergleichswert, der bei Vergleich des Inhaltes des λ'31-Registers und des am Anschluß 702 anliegenden A"-Lagesignals erhalten wird, innerhalb des vorgegebenen Wertes XL_max liegt, der eine X-Achsen-Komponente des vorgegebenen Ab-Standes L_max ist. Am Ausgang des Ausschnitt-Vergleichers 711 tritt eine binäre »1« auf, wenn der Wert, der beim Vergleich des Inhaltes des Y^ -Registers und des am Anschluß 703 anliegenden V-Lagesignals erhalten wird, innerhalb des vorgegebenen Wertes YL_max liegt, der eine V-Achsen-Komponente des vorgegebenen Abstandes L_max ist. Wenn das Ausgangssignal des Diskriminators 113Λ daher an den Anschluß 700 angelegt wird und Ausgangssignale am Vergleicher 709 und an den Ausschnitt-Vergleichern 710 und 711 auftreten, gibt ein UND-Glied 714 ein Einschreibsignal ab, durch das die UND-Glieder 705, 706 und 707 in den leitenden Zustand versetzt werden, so daß die an den Anschlüssen 701,702 und 703 anliegenden Signale in die Μι-, Xv- bzw. Vät-Register eingeschrieben werden.

Wenn schließlich kein Ausgangssignal am Vergleicher 709 und an den Ausschnitt-Vergleichern 710 und 711 auftritt, wird das NAND-Glied 713 durchgeschaltet, so daß die an den Anschlüssen 701, 702 und 703 auftretenden Signale auch in die /V32-, X32- bzw. V^-Register der nächsten Stufe Γ2 eingeschrieben werden. Dieselben Vorgänge wie in der Stufe 7] laufen auch in der Stufe T2 und in der Stufe T_n ab, wobei η = 1, I₁... ist. Infolgedessen speichert jede Stufe die X- und K-Lage, die das Teilbildmuster angibt, welches der kleinsten Zahl N in einer Gruppe der Teilbildmuster entspricht, die innerhalb eines vorgegebenen Abstandes L_max zusammengefaßt sind. Anhand der F i g. 17 wurde eine Ausführungsform beschrieben, die sich nur auf das Unter-Standardmuster A bezieht. Den gleichen Aufbau wie die beschriebene Ausführungsform kann jedoch auch bei Schaltungen verwendet werden, die die Unter-Standardmuster B, Cund D betreffen.

Wenn alle Teilbildmuster zusammengefaßt werden, sind die Inhalte der Xi_n- und ^„-Register in Fig. 17 gleich den Inhalten der A^_n- und ^-Register der in Fig. 14 dargestellten Speicherschaltung 602. Daher kann die in Fig. 12 dargestellte Schaltungsanordnung, in der die Xi_n- und VWRegister statt der Speicherschaltung 122/4 verwendet werden, beispielsweise zur Erkennung des Loches und der Berechnung der Lage des Lochmittelpunktes verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung wurde im Zusammenhang mit nur wenigen Ausführungsformen dargestellt und beschrieben. Der Fachmann kann jedoch zahlreiche Abwandlungen und weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bilden, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen werden würde.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Bildmuster-Erkennungssystem mit einer Bildaufnahmeeinrichtung, die das Bildfeld mit einem darin enthaltenen zu erkennenden Bildmuster sequentiell abtastet und dem Bildfeld entsprechende Signale erzeugt, mit einer Unter-Standardmuster-Schaltung, die mehrere Unter-Standardmuster liefert, aus denen sich Standardmuster zusammensetzen, mit einer Vergleicherstufe und einem Diskriminator, der Teilbildmuster, aus denen sich das Bildfeld zusammensetzt, mit den Unter-Standardmustern vergleicht und diejenigen Teilbildmuster feststellt, die sich innerhalb eines vorgegebenen Ähnlichkeits- 1 bereichs zu den Unter-Standardniustern befinden, und mit einem Entscheidungskreis, welcher aufgrund der festgestellten Teilbildmuster und deren gegenseitiger Lage ein das Bildmuster definierendes Signal abgibt, gekennzeichnetdurch eine Lagekoordinaten-Erzeugungsschaltung (102), die laufend den Lagekoordinaten der Teilbiidmuster entsprechende Signale bereitstellt,
durch eine erste Gruppierungs- und Speicherschaltung (120A, ..„ 120D; 121A ..„ 121D, 122A ... 122DjI die die von der Vergleicher- und Diskriminatorschaltung festgestellten Teilbildmuster pro Unter-Standardmuster zu ersten Gruppen (Al, A 2, Bl, Cl, Di) zusammenfaßt, in denen die Abstände zwischen den festgestellten Teilbildmustern innerhalb eines vorgegebenen Abstandes (Lm_1x) liegen, und die eine erste repräsentative Lage der Teilbildmuster in jeder ersten Gruppe ermittelt, und durch eine zweite Gruppierungs- und Speicherschaltung (123, 124), die die ersten Gruppen zu « wenigstens einer zweiten Gruppe zusammenfaßt, in der die Abstände zwischen den repräsentativen Lagen der ersten Gruppen innerhalb eines vorgegebenen Abstandes (M_max) liegen und in der allen oder einem Teil der Unter-Standardmuster entsprechende Teilbildmuster umfaßt sind, und die (123,124) aus den ersten repräsentativen Lagen der in die zweite Gruppe zusammengefaßten Teilbildmuster die repräsentative Lage der zweiten Gruppe als die spezifische Lage des Bildmusters ermittelt. 4^r,

2. Bildmuster-Erkennungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unter-Standardmusterschaltung (111) Speichereinrichtungen zur Speicherung der Signale enthält, die der Anzahl der Unter-Standardmuster entsprechen.

3. Bildmuster-Erkennungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste (107) und eine zweite (108) Gruppe von Schieberegistern

(S\ 1, Sn,..., S21 S_3n; Hu, Hn,..., H44) vorgesehen

ist, wobei die erste mit der Bildaufnahmeeinrichtung (104) in Verbindung stehende Gruppe (107) der

Schieberegister (Sn, Su, ..., Sji S3,,) in

Reihenschaltung geschaltet ist, und die zweite, mit der ersten Gruppe (107) in Verbindung stehende

Gruppe (108) der Schieberegister (Hu, Hn Mw) eo

jeweils Ausgänge aufweisen und die Gruppen (107, 108) so ausgebildet sind, daß' die Teilbildmuster nacheinander aus den zweidimensionalen Bildmustern ausgeschnitten werden, und daß die Unter-Standardmusterschaltung (111) und die Vergleicherstufe und der Diskriminator (112,113) Verbindungseinrichtungen, mit den Verbindungseinrichtungen gekoppelte Widerstände (r) und mit den Widerständen (r) in Verbindung stehende Vergleicherstufen (200) aufweisen, wobei die Verbindungseinrichtungen mit den Ausgängen (Q, 5/der zweiten Gruppe (108) von Schieberegistern (Hu, Hn,--, H_M) derart verbunden sind, daß die jeweiligen Unter-Standardmuster durch die Verbindungen zwischen den Verbindungseinrichtungen und den Ausgängen (Q, QJ gebildet werden, und wobei die Vergleichsstufen (200) Schwellwert-Pegel (201) aufweisen, die jeweils dem vorgegebenen Koinzidenzbereich zwischen dem Teilbildmuster und dem jeweiligen Unter-Standardmuster entsprechen.

4. Bildmuster-Erkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbildmuster mit einer Anzahl von Bildelementen bereitgestellt werden, wobei die Zahl der Bildelemente gleich der Zahl der Bildelemente jedes Unter-Standardmusters ist, und daß die Vergleicherstufe und der Diskriminator (112, 113) die Bildelemente jedes Teilbiidmusters mit den Bildelementen des jeweiligen Unter-Standardmusters in entsprechenden Lagen vergleicht, daß die Vergleicherstufe und der Diskriminator (112,113) Signalerzeugungseinrichtuhgen zur Erzeugung dritter Signale, welche der Zahl der Bildelemente entspricht, bei denen die Bildelemente jedes Teilbiidmusters nicht mit den Bildelementen der entsprechenden Unter-Standardmuster übereinstimmen aufweist, und daß Vergleichsstufen (119) mit der Signalerzeugungseinrichtung verbunden sind und dann, wenn die Zahl der Bildelemente kleiner als eine vorgegebene Zahl N_maK ist, ein viertes Signal bereitstellen.

ii. Bildmuster-Erkennungssystem nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Gruppierungs- und Speicherschaltung (120,121,122,123,124) mit ersten Speicherstufen (120) verbundene erste Gruppierungs- und Speicherstufen (121, 122), sowie mit den ersten Gruppierungs- und Speicherstufen (121, 122) verbundene zweite Gruppierungs- und Speicherstufen (123,124) aufweisen, wobei die ersten Gruppierungsund Speicherstufen (121,122) die Teilbildmuster für jedes Unter-Standardmuster in erste Teilbildmustergruppen zusammenfassen, in denen die Abstände zwischen den den Teilbildmustern im Koordinatensystem entsprechenden Lagen jeweils innerhalb eines vorgegebenen Abstandes L_max liegen und die den jeweiligen ersten Gruppen entsprechenden mittleren Lagen berechnen, und wobei die zweiten Gruppierungs- und Speicherstufen (123, 124) die zusammengefaßten Teilbildmuster zu zweiten Teilbildmustergruppen zusammenfassen, in denen die Abstände der den Teilbildmustern im Koordinatensystem entsprechenden Lagen jeweils innerhalb eines vorgegebenen Abstandes M_m,_x liegen und die den jeweiligen zweiten Gruppen entsprechende mittlere Lagen berechnen.

6. Bildmuster-Erkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Speicherstufen (120) mit der Lagekoordinaten-Erzeugungsschaltung (102) verbunden sind und deren Ausgangssignale in Abhängigkeit der von der Vergleicherstufe und dem Diskriminator (112, 113) erzeugten Signalen speichern.

7. Bildmuster-Erkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Gruppierungs- und Speicherschaltung (120,121,122,123,124; 600,601, 602,603,604)

mit den ersten Speicherstufen (120; 600) verbundene erste Gruppierungs- und Speicherstufen (121, 122; 601, 602) sowie mit diesen verbundene zweite Gruppierungs- und Speicherstufen (123, 124; 603, 604) aufweisen, wobei die ersten Gruppierungs- und Speicherstufen (121, 122; 601, 602) 4ie Teilbildmuster für jedes Unter-Standardmuster zu ersten Teilbildmustergruppen zusammenfassen, in denen die Abstände zwischen den den Teiibildmustern Ln Koordinatensystem entsprechenden Lagen jeweils innerhalb eines vorgegebenen Abstandes (Lm_1x) liegen und die jeweiligen den ersten Gruppen entsprechenden Lagen aussondern, die jeweils die Lagen der Teilbildmuster sind, die die kleinste Zahl an nicht übereinstimmenden Bildelementen aufweisen, und wobei die zweiten Gruppierungs- und Speicherstufen (123,124; 603,604) die zusammengefaßten Teilbildmuster zur zweiten Teilbildmustergruppen zusammenfassen, in denen jeweils die Abstände zwischen den den Teilbildmustern entsprechenden Lagen im Koordinatensystem innerhalb eines vorgegebenen Abstandes (M_max) liegen, und die den jeweiligen zweiten Gruppen entsprechenden mittlere Lagen berechnen (F i g. 14).

8. Bildmuster-Erkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Gruppierungs- und Speicherstufen (121,122; 601, 602) die Lagen der Teilbildmuster, welche von der Lagekoordinaten-Erzeugungsschaltung (102) kommen, mit den gespeicherten Lagen der vorausgegangenen Teilbildmuster sequentiell vergleichen, um festzustellen, ob die Abstände zwischen diesen Teilbildmustern im Koordinatensystem innerhalb des vorgegebenen Abstandes (L_mnx) liegen und um gleichzeitig festzustellen, ob die Zahl der nicht übereinstimmenden Bildelemente in jedem Teilbildmuster kleiner als die Zahl der nicht übereinstimmenden Bildelemente im vorangegangenen Teilbildmuster ist, wobei die gespeicherten Lagen und die Zahlen der vorausgegangenen Teilbildmuster erneuert werden.

9. Bildmuster-Erkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten und zweiten Gruppierungs- und Speicherschaltung (120,121,122,123,124; 600,601, 602,603, 604) verbundene Diskriminatorschaltungen vorgesehen sind, die Schaltungsstufen zum Speichern vorgegebener X- und V-Lagen im zweidimensionalen Koordinatensystem zur Erkennung von Teilen des Gegenstandes und weitere, mit den Speicherschaltungsstufen verbundene Einrichtungen aufweisen, die feststellen, ob bestimmte Lagen des zu erkennenden Objektes mit den vorgegebenen X- und y-Lagen übereinstimmen.