DE2634332B2 - Analog/Digital-Umsetzer in Verbindung mit einem Bildaufnahmegerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Analog/Digital-Umsetzer in Verbindung mit einem Bildaufnahmegerät zur Erzeugung von Analogsignalen durch Abtastung eines mindestens ein Bezugsmuster vorgegebener Größe und Form enthaltenden zweidimensionalen Objektmusters, mit einem an das Bildaufnahmegerät angeschlossenen Vergleicher, der die Analogsignale bezüglich eines Schwellenpegels in Digitalsignale umsetzt, und einer mit dem Bildaufnahmegerät und dem Vergleicher verbundenen Einrichtung zur Vorgabe des Schwellenpegels auf der Grundlage der von dem Bezugsmuster abgeleiteten Analogsignale.

Ein derartiger Umsetzer ist beispielsweise aus der Veröffentlichung »radio-menlor«, 1958, Seiten 206 bis 208, bekannt, bei dem gemäß der dortigen Fig. 5 auf Seite 208 das Objektniuster, beispielsweise ein Bankscheckformular, zeilenweise abgetastet wird, wobei jeweils dann, wenn die Photozelle einen beschrifteten Teil erfaßt, ein Tonfrequenzsignal übertragen wird, während bei Abtastung einer hellen Stelle die Tonfrequenz gesperrt wird. Diese Durchschaltung bzw. Sperrung der Tonfrequenz erfolgt über die dort als Sendeniodulator bezeichnete Stufe, wobei der kritische Schwellenwert, bei dem die Umschaltung erfolgt, durch eine Untergrundabtastung am Beginn jeder Tastzeile, also etwa dem Randstreifen des Scheckformulars, erfolgt.

Die Einrichtung für die Untergrundabtastung und Vorgabe des Schwellenpegels wird dort durch einen nockengesteuerten Kontakt betätigt, der mit der das Scheckformular tragenden Bildwalze gekoppelt ist. Somit setzt die bekannte Schaltung voraus, daß das abgetastete Objektmuster an einer ganz bestimmten Stelle, nämlich beispielsweise jeweils am Zcilcnanfang, einen Bezugsbereich mit dem Untergrund entsprechender Helligkeit aufweist, bezüglich der der Schwellenwert eingestellt werden kann. Die bekannte Schaltung versagt jedoch offenbar dann, wenn der Bezugsbereich nicht an einer vorbekannten Stelle jedes abzutastenden Objektmusters vorhanden ist.

Bei dem aus der DE-OS 20 53 116 bekannten Verfahren zur Kompensation von Störsignalen, welche bei der Abtastung von Vorlügen entstehen, wird mit einer idealen Eichvorlage gearbeitet, so daß ähnlich wie bei der vorstehend erörterten Literaturstelie die Bezugswerie zur Pegelbildung zu einem bekannten Zeitpunkt ermittelt werden.

Zum Stand der Technik gehört ferner die DE-OS 55 639, die sich mit der Verringerung der tlintergriindschattierung bei Fernsehsignalen befaßt, wobei offenbar mit irgendeinem beliebigen Punkt und dessen Umgebimg gearbeitet wird, wahrend die DE-AS 39 842 sich mit der Konlraststeigerung bei Bildsigna-'··:-, befallt, wobei weder eine Ermittlung eines an

unbekannter Stelle befindlichen Bezugsmusters noch eine Pegelwertbildung aus den Verhältnissen des Bezugsmusters erfolgt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Analog/Digital-Uinsetzer der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der Schwellenwert für die Umsetzung nach einem Bezugsbereich oder Bezugsmuster bestimmt wird, das sich bei jedem abzutastenden Objektmuster an einer beliebigen Stelle befinden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, einen Analog/Digital-Uinsetzer der in Rede stehenden Art gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 auszubilden, während vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Umsetzers in den Unteransprüchen angegeben sind.

Schaltungen dieser Art werden in der Praxis beispielsweise zur Lagebestimmung in der Verdrahtung von integrierten Schaltungen eingesetzt. Solche integrierten Schaltungen weisen an den zu verdrahtenden Stellen metallische Anschlußbereiche auf, die sich in ihrer Helligkeit bzw. ihrem Reflexionsvermögen vom übrigen Bereich der integrierten Schaltung unterscheiden. Während die Absolutwerte der Heiligkeit und das Reflexionsvermögen derartiger Anschlußbereiche in Abhängigkeit von verschiedenen Umständen stark schwanken können, sind Größe und Form der Anschlußbereiche bekannt und nur sehr geringen Schwankungen unterworfen. Die genaue Anordnung der einzelnen Anschlußbereiche innerhalb der l inzelnen nacheinander abgetasteten, gedruckten Schaltungen variiert mit dem Einspannen der Schaltungen in die entsprechende Vorrichtung. Dabei wird das mit der erfindungsgemäßen Schaltung erzeugte Digitalsignal dazu verwendet, erst die genaue Lokalisierung der zu verdrahtenden Stellen zu ergeben.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung, die in der nachstehend näher beschriebenen Fig. 2 schematisch dargestellt ist, wird in einer ersten Tastperiode während der Abtastung eines ersten Bildes das Maximum einer bestimmten Funklion gemäß einer nachstehend angegebenen Gleichung ermittelt und aus den diesem Maximum entsprechenden Werten der Analogsignale gemäß einer weiteren Gleichung der gesuchte Schwellenwert errechnet, bezüglich dessen die Analog/Digital-Umsctzung in einem Vergleicher erfolgt. In einer Reihenschaltung werden die Signale gewissen Verzögerungen unterworfen, so daß das Schwellenwertsignal am Stcuereingang des Vergleichen nicht gleichzeitig mit den analogen Bildsignalen am Signalcingang des Vergleichers zu;· Verfugung steht. Aus diesem Grund wird die Taktsteuerung mit den Taktelementen so durchgeführt, daß das aus einer ersten Tastperiode, nämlich der ersten Abtastung des Bildes, stammende Schwellenwertsignal erst auf die in der zweiten Tastperiode empfangenen Analogsignale angewendet wird. Dabei ist diese Verschiebung in der Zugehörigkeit der Signale in der Praxis unschädlich, weil das Objektmuster im Vergleich zur Aufeinanderfolge der einzelnen Abtastungen mittels einer Fernsehkamera selbst bei einer gewissen räumlichen Bewegung praktisch als stationär angesehen werden kann und der Schwellenpegel sich daher keinesfalls so schnell ändert, daß er für die unmittelbar nachfolgende Abtastung etwa nicht mehr zuträfe.

Mit der crfindiingsgcmäßcn Anordnung erfolgt die Abtastung des umzusetzenden Bildmusters rahmenweise, wobei für jeden Rahmen ein mittlerer Pegel berechnet wird. Weist der jeweils aktuell abgetastete Rahmen einen Pegel auf, der vom Pegel des zuvor abgetasteten Rahmens unter Berücksichtigung des Pegels des zuvor abgetasteten Rahmens korrigiert Statt der generellen Mittelpegclbildung kann der Referenz- < pegel lediglich unter Zugrundelegung bestimmter vorgegebener Bildbereiche, beispielsweise eines Test feldes, ermittelt werden. Aus den einzelnen Tastrahmen werden also lediglich jene Pegelwerte zur Bestimmung des mittleren Pegels herangezogen, die die vorgegebene κι Referenzfiäche des Bildes erfassen.

Kernkomponente des erfindungsgemäßen Analog/ Digital-Umsetzers ist somit der Vergleicher, in dem die umzusetzenden Signale mit bestimmten Schwellenpegelsignalen verglichen und die Digitalsignale aufgrund π dieses Vergleichsergebnisses gebildet werden. Mit dem Vergleicher ist ein Regelkreis für die Korrektur des Schwellenpegels gekoppelt, der Schwankungen des Schwellenpegels korrigiert.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine -'(ι solche Schwellenpegelkompensation dann nicht, wenn extrem abweichende Signale, insbesondere Rauschsignale, festgestellt werden. Bei Nichtberücksichiigung auch der sich von den Untergrundsignalen abhebenden Bildsignale im engeren Sinne kann eine einfache und j> zuverlässige Schwellenpegelbestimmung auch über eiiien beliebigen Tastrahmen allein aus Untergrunddaten erfolgen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
hi Fig. 1 in schematischer Darstellung Diagramme zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung,

F i g. 2 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des in r> F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels,

F i g. 4 ein Blockschaltbild des Speichers des in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 im Blockschaltbild das Rechenwerk des in F i g. 2 gezeigten Ausfiihmngsbeispiels,
in Fig. 6 im Blockschaltbild das Rechenwerk zur Bestimmung des #-Wertes für das in F i g. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel,

F i g. 7 das Blockschallbild des Höchstwertprüfers des in F i g. 2 gezeigten Ausfiihrungsbeispiels,
i") Fi g. 8 ein Deiailschaltbild des in Fi g. 2 schematise!) gezeigten Ausfiihrungsbeispiels und

Fig. 9 das schematische Blockschaltbild des ./-Wert-Rechenwerks des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels.

in Das Prinzip der Erfindung ist anhand der F i g. 1 näher erläutert. Das abzutastende Bild ist als vereinfachtes Modellbild mit 16x24 Bildelementen (Rasterelemcntcn) dargestellt, die spaltenweise und zeilenweise angeordnet sind. Die Helligkeit eines Bildelements wird v> in den Binärpegeln »H« für ein helles Bildelement und »L« für ein dunkles liildelement wiedergegeben. Diese Binärumsetzung erfolgt unabhängig von tatsächlich im Bildfeld auftretenden Grautönen. In der Modelldarstellung der Fig. 1 bedeuten die diagonal durchkreuzten wi Bildpunkte Bildpunkte mit dem Pegel L, während die nichtdurchkreuzten freien Bildelomente solche mit dem binären Pegel H bedeuten. Die Größen ν und y bezeichnen die cartesischen Koordinaten des Bildfeldes.

Ein Signal S 1 bezeichnet ein Videosignal von einer Γι Bildaufnahmevorrichtting. beispielsweise einer Fernsehkamera, das ein Bild I wiedergibt. Die tiefen und liehen Pegel des Signals .91 bilden dunkle und helle Bereiche iles Hildes b/w. der Vorlane ab. Während ieiler

Tastperiode wird ein Signal 51 erhalten, das einer Zeile entspricht, d. h., daß die Tastperiode gleich der Zeilentastperiode h ist. Das Gesamtbild wird jeweils aus einer bestimmten Folge solcher Tastperioden zusammengesetzt. Jede Zeile, beispielsweise die in F i g. 1 durch eine unterbrochene Linie dargestellte Zeile 6, wird in der für gebräuchliche Fernsehgeräte üblichen Weise abgetastet. Dies ist möglich, da bei den gebräuchlichen Lesegeräten überwiegend statische Vorlagen auszuwei ten sind.

Wenn das Signal 51 unter Zugrundelegung eines Schwellenpegels L1 binär umgesetzt wird, wird ein Binärsignal 53 erhalten. Hat sich jedoch im Verlauf einer längeren Zeitspanne das Signal 51 beispielsweise in der für das Signa! 52 gezeigten Weise verschoben, so wird dieses Signal 52 als Signal 54 wiedergegeben, und zwar für das Signal 52 durchaus korrekt, für das abgetastete Bild jedoch fehlerhaft. Eine Korrektur dieses Fehlers kann dadurch erfolgen, daß der falsch liegende Schweilenpegel L 1 korrigiert und auf den richtigen Schwellenpegel L 2 nach Maßgabe der Verschiebung des Signals 51 kompensiert wird. Nach einer solchen Kompensation des Schwellenpegels wird dann auch für das Signal 52 das korrekte Binärsignal 53 erhalten. Zur Durchführung einer solchen Schwellenpegelkompensation wird im Rahmen der Erfindung das nachstehend beschriebene Prinzip verwendet:

Bei Verwendung eines Bezugsfeldes, beispielsweise des in Fig. 1 gezeigten Bezugsfeldes 2, ist dieses so gestaltet, daß es vom Gerät als Bezugsfeld erkannt wird. Das Bezugsfeld hat eine konstante Flächengröße. Die Helligkeit des Bezugsfeldes ist vom Untergrund verschieden. Es hebt sich in jedem Fall deutlich von anderen Bereichen des Bildes 1 ab. Eine solche Abgrenzung gegen das übrige Bild erfolgt aufgrund von vorgegebener Flächenform und Flächengröße.

Die Bildfläche 1 wird mit einer Standardtastfläche 7-0 abgetastet, die zumindest angenähert die gleiche Form und Größe wie das Bezugsfeld hat. Außerdem werden in unmittelbarer Nachbarschaft zum Standardtastenfeld 7-0 weitere standardisierte Tastfelder 7-1 bis 7-4 vorgesehen. Diese Randfelder 7-1 bis 7-4 dienen der Abtastung von Bildbereichen in der Nachbarschaft des Standardfeldes 7-0. Das Bezugsfeld 2 wird dadurch aufgespürt, daß nach der größten Helligkeitsdifferenz zwischen dem Standardfeld 7-0 und den benachbarten Untergrundfeldern 7-1 bis 7-4 diskriminiert wird. Der Schwellenpegel für die Umsetzung wird dann aufgrund des erhaltenen Ergebnisses abgeleitet.

Der mittlere Helligkeitspegel der Standardtastflächen 7-0, 7-1,... sei im Rahmen des in F i g. 1 gezeigten Koordinatensystems als fO(x.y). f 1 (x,y) ._.. bezeichnet. Die Differenz zwischen Jen Werten von f0(x,y)und der Summe der Werte von f\(x,y), f2(x,y),... wird als g(x,y) bezeichnet:

»(χ. γ) = /0(x,j) - Σ aifüx.y)

(D

In dieser Gleichung 1 ist ai mit ; = 1, 2 k eine

Konstante, die für das jeweilige Bild (Objekt) gewählt werden kann, beispielsweise ai= 1 gesetzt werden kann. Diese Festsetzung dient der Gewichtsanpassung der Werte Ti(x,y) zur Justierung der Differenzierung zwischen dem ersten und dem zweiten Term der Gleichung 1. Dabei ist Ar die Anzahl der das Standardtastfeld 7-0 umgebenden Standardrandfelder. In dem in F i g. 1 gezeigten Beispiel ist also beispielsweise: A-= 4. Das Maximum für g(x,y) wird im Punkt (xQ,y0) erhalten, in dem das Standardtastfeld 7-0 im Bezugsfeld 2 koninzidiert. Geringere #-Werte werden erhalten, vi/enn der Tastrahmen 7 beispielsweise auf dem Feld 5 in ■■> F i g. 1 steht.

Der kompensierte Schwellenpegel Θ ist dabei durch die folgende Gleichung gegeben:

<-) = ii/0(x„, ν,,) + (1 - /() min //(x„, v„)
κι ⁱ⁼¹·² *■■

In der Gleichung 2 ist β eine Konstante mit einem Wert größer als 0 und kleiner als 1, die experimentell

ii bestimmbar ist und beispielsweise den Wert 0,5 haben kann. Im Einzelfall bestimmt sich die Größe von β nach dem jeweils erforderlichen Gewicht zur nach den Umständen und der Bildqualität gewünschten Justierung des Schwellenpegels Θ nach Gleichung 2.

2(i Der zweite Term in der Gleichung 2 weist seinen Tiefstwert für die mittleren Helligkeitspegel der Rand-Standardtastfelder, die das Standardtastfeld 7-0 umgeben, auf, wenn das Standardtastfeld 7-0 auf dem Bezugsfeld 2 steht. Mit Hilfe dieser Randtastfelder kann

?s der Rauscheinfluß unterdrückt werden, wobei solche Rauschsignale beispielsweise durch Bildfehler (Rauschflächen) 3 oder 4 der in Fig. 1 gezeigten Art hervorgerufen werden können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 2

)o gezeigt. Auf den Anschluß 10 wird ein Videosignal f(tj geprägt, das beispielsweise von einer in der Industrie gebräuchlichen Fernsehkamera erzeugt wird. Das Videosignal f(t) und andere, weiter unten erläuterte Signale sind in der F i g. 3 gezeigt. Für die Tastperiode

j-, eines Feldes wird das Videosignal f(t) wiederholt erhalten. In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der kompensierte Schwellenpegel Θ für das erste Feld berechnet und das Videosignal F(t)\m zweiten Feld nach Maßgabe des kompensierten Schwellenpe-

4(i gels θ umgesetzt.

Das Videosignal f(t) wird gleichzeitig einerseits auf einen Speicher 100, andererseits auf einen Vergleicher 152 gegeben. Das Videosignal f(t) wird im Speicher 100 sequentiell gespeichert, wobei die Signale im Speicher

4ϊ 100 unter Auslösung durch Schiebeimpulse verschoben werden, die von einem Schiebeimpulsgenerator 162 aufgeprägt werden. Der Schiebeimpulsgenerator 162 ist mit einem Taktgeber 161 synchronisiert. Der Speicher 100 ist im einzelnen in Fig.4 gezeigt Er besteht aus mehreren in Reihe geschalteten Schieberegistern 400 bis 404, in denen jedes der Signale durch einen Schiebeimpuls verschoben wird, der von dem Schiebeimpulsgenerator 162 erzeugt und auf den Anschluß 405 geprägt wird. Die Schieberegister 400 bis 403 enthalten je / Stellen. Die Schieberegister können beispielsweise CCD-Bauelemente mit / Stufen sein. Diese Schieberegister 400 bis 403 dienen der Speicherung des Analogsignals. Das Schieberegister 404, das vorzugsweise ebenfalls ein CCD-Bauelement (ladungsträgergesteuert), hat m— 1 Stellen zur Speicherung des Analogsignals. Die Anzahl der / Stellen jedes der Schieberegister 400 bis 403 ist gleich der Anzahl der Bildelemente in einer Tastzeile.

Die durch die unterbrochen gezeichneten Linien 410

b5 bis 414 zusammengefaßten Schaltungsbauelemente bezeichnen die Speicherfelder, in denen die Standardfelder 7-0 bis 7-4 (F i g. 1) abgespeichert sind.

Das Videosignal f(t) wird zunächst in der ersten Stelle

(in der ersten Zelle) 511 des Schieberegisters 400 abgespeichert. In dieser Stelle des Schieberegisters wird also vorübergehend ein Bildelement der Bildinformation gespeichert. Der Inhalt der Speicherstelle 511 wird dann beim Auftreten eines Schiebeimpulses am ■-, Anschluß 405 auf die nächste Stelle 512 des Schieberegisters verschoben. In gleicher Weise wird die gesamte Videoinformation auf den anderen Stellen unter Taktung durch die Schiebeimpulse wie folgt verschoben:

512- 513- ...- 51/- 521- ...- 5/7/77-1

Die Werte für η und m entsprechen der Anzahl der Bildelemente in den Standardfeldern 7-0 bis 7-4 in entsprechender Zuordnung. ι -,

Die Ausgangssignale der Speicherfelder 410 bis 414 werden auf die Rechenwerke 111/4 für die Funktion f0(x,y) bis 11ID für die Funktion fk(x.y) gegeben (F ig. 2).

Jedes der Rechenwerke 111/4 bis 111D besteht aus einem Addierer 200 und einem Dämpfungselement 201 (Fig. 5). Die Ausgangssignale des Speichers 100 gelangen auf die Eingangsanschlüsse 20 bis 22 des Addierers 200, in dem die Summe der einlaufenden Signale gebildet wird. Das am Ausgang des Addierers auftretende Summensignal wird im Dämpfungselement 201 entsprechend der Anzahl der auf den Addierer 200 gegebenen Eingangssignale abgeschwächt, d. h., es wird im mathematischen Sinn der Mittelwert gebildet. Die Ausgangssignale der Rechenwerke 111/4 bis IHD j» werden auf das in Fig.6 im einzelnen gezeigte #-Wert-Rechenwerk (im folgenden kurz #-Rechenwerk) gegeben.

Die Eingangsanschlüsse 60 bis 63 des g-Rechenwerks 130 sind den Ausgangsanschlüssen der Rechenwerke y, 111/4 bis HlD in der genannten Reihenfolge zugeordnet. Die Eingangssignale werden in den Multiplizierwerken 64 bis 66 mit den Gewichten ai multipliziert, die auf die Eingänge 61' bis 63' der Multiplizierwerke geprägt werden. Die Ausgangssignale der Multiplizierwerke 64 bis 66 werden im Addierer 67 addiert. Das am Ausgang des Addierers 67 auftretende Signal entspricht dem zweiten Term der Gleichung 1. Der Wert g(x,y) wird dann im Subtraktionswerk 68 gebildet auf dessen positiven Eingang über einen EingangsanscWuß 60 der Wert von f0(x,y) geprägt wird, und auf dessen negativen Eingang der am Ausgang des Addierers 67 auftretende Summenwert geprägt wird. Der am Ausgang des ^-Rechenwerks 130 auftretende Differenzwert wird dem Höchstwertprüfer 131 aufgeprägt, der in Fig.7 näher erläutert wird. In diesem Höchstwertprüfer 131 gelangt das aufgegebene Differenzsignal vom g-Rechenwerk 130 auf den Eingangsanschluß eines gepulsten Vergleichers 71. Das Differenzsignal gelangt gleichzeitig auf ein Verknüpfungsglied (Torschaltung) 73. Das Ausgangssignal des Verknüpfungsgliedes 73 gelangt auf ein Register 72, dessen Ausgangssignal wiederum auf den negativen Eingangsanschluß des Vergleichers 71 geprägt wird. Die auf diese Weise auf den Vergleicher 71 gelangenden Signale werden miteinander verglichen. <,o Wenn der Differenzwert der am Ausgang des ^-Rechenwerks auftritt größer als das am Ausgang des Registers 72 auftretende Signal ist liefert der Vergleicher 71 ein Impulssignal 55, das dem Verknüpfungsglied 73 als Steuersignal für den vom ^-Rechenwerk b5 aufgeprägten Differenzwert dient

Der unter Steuerung durch das Impulssignal 55 durch das Verknüpfungsglied 73 laufende g-Wert (Differenzwert) wird im Register 72 gespeichert. Auf diese Weise steht im Register 72 stets das Maximum des Differenzwertes. Das Register 72 wird durch einen Taktimpuls 56 gesteuert, der von einem Taktimpulsgenerator 163 aufgeprägt wird.

In der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise werden das Impulssignal 55 und der Taktimpuls 56 auf die Eingangsanschlüsse des UND-Gliedes 140 gegeben. Der Ausgangsanschluß des UND-Gliedes gelangt gleichzeitig auf die Verknüpfungsglieder 141 und 142. Das Ausgangssignal des Rechenwerks 111/4 wird auf das Verknüpfungsglied 141 gegeben und tritt an dessen Ausgangsanschluß unter Steuerung des Ausgangssignals vom UND-Glied 140 auf. Die Ausgänge der Rechenwerke 111B bis 111D werden auf den Tiefstwertprüfer 102 gegeben, in dem der kleinste Wert dieser Signalgruppe ermittelt wird. Der Tiefstwertprüfer 102 ist in Fig. 8 im einzelnen dargestellt. Die Anoden der Dioden 83 bis 85 (Fig.8) sind gemeinsam auf einen Anschluß des Widerstandes 86 geschaltet. Der andere Anschluß des Widerstandes 86 ist über einen Anschluß 87 mit einer in der Figur nicht gezeigten Gleichspannungsversorgungsquelle verbunden. Die Dioden 83 bis 85 sind durch diese Gleichspannung vollständig in Durchlaßrichtung vorgespannt, beispielsweise mit einer Spannung von 2 V. Die an den Ausgängen der Rechenwerke 11 Iß bis HlD auftretenden Signale werden in entsprechender Zuordnung auf die Anschlüsse 80 bis 82 geprägt. Unter diesen Bedingungen kann nur der kleinste der an den Ausgangsanschlüssen der Rechenwerke 11 Iß bis 111D auftretenden Signalwerte durch die Diodenschaltung laufen, da nur für diesen die jeweilige Diode in Durchlaßrichtung gepolt bleibt, während an den übrigen Dioden eine Sperrspannung anliegt. Auf diese Weise tritt am Ausgangsanschluß 88 lediglich das dem kleinsten Wert der an den Ausgängen der Rechenwerke HlB bis HlD auftretenden Werte entsprechende Signal auf. Das am Ausgangsanschluß 88 des Tiefstwertprüfers 102 auftretende Signal gelangt auf die' Verknüpfungsschaltung 142, in der es unter Steuerung durch das Ausgangssignal des UND-GJiedes 140 (F i g. 2) gesteuert wird. Das Maximum von f0(x,y) und das Minimum der Funktionen f\(x,y) bis fk(x,y) werden auf das Θ- Wert-Rechenwerk 143 (im folgenden 0-Rechenwerk) gegeben. Dieses Rechenwerk ist in F i g. 9 im einzelnen dargestellt.

Auf den Anschluß 90 wird das Maximum von f0(x,y), auf den Anschluß 91 das Minimum der entsprechenden indizierten Funktionen gegeben. Im Multiplizierwerk 92 wird das Maximum mit dem Gewicht β (beispielsweise /? = 0,5) multipliziert. Das am Anschluß 91 aufgegebene Minimum wird im Multiplizierwerk 93 mit dem Gewicht (1 — ß) multipliziert (beispielsweise 0,5). Das am Ausgang des Multiplizierwerks 92 auftretende Signal entspricht dem ersten Term der Gleichung 2, während das Ausgangssignal des Multiplizierwerks 93 dem zweiten Term der Gleichung 2 entspricht Diese beiden Signale werden im Addierer 94 addiert, so daß am Ausgangsanschluß 95 des Addierers 94 der Schwellenpegel θ zur Verfügung steht Der so kompensierte Schwellenpegel θ wird im Speicher 144 gespeichert

Dieser im Speicher 144 gespeicherte kompensierte Schwellenpegel θ wird also aus dem ersten Tastfeld aus dem Maximum für das Zentralfeld und dem Minimum der Randfelder des Gesamttastfeldes gebildet wobei das Zentralfeld bzw. Standardfeld des Tastfeldes in Form und Größe dem Bezugsfeld 2 (Fig. 1) entspricht Die Tastrandfelder können dabei prinzipiell beliebig

gewählt werden. Bei ungleicher Ausbildung der Randfelder untereinander müssen bei der Tiefstwertbestimmung die Unterschiede kompensiert werden.

Die zuvor im einzelnen beschriebene Operation wird bis zum Ende der Abtastung des ersten Tastfeldes durchgeführt. Der letzte Ausgangsimpuls für das erste Feld tritt am Ausgang des UND-Gliedes 140 auf. wenn das Standardfeld oder Zentralfeld 7-0 mit dem Bezugsfeld 2 (F i g. 1) koinzidiert. Bei der Abtastung des zweiten Feldes wird der gespeicherte kompensierte Schwellenpegel Θ über das Verknüpfungsglied 151 unter Steuerung durch den Taktimpuls 57, der am Ausgang eines NICHT-Gliedes 164 auftritt, ausgegeben. Das Steuersignal 57 wird durch Umkehr des Taktsignals 56 erhalten (Fig.3). Das am Ausgang des Verknüpfungsgliedes 151 auftretende kompensierte Schwelienpegelsignal wird im Vergleicher 152 mit dem auf den Eingangsanschluß 10 geprägten Bildsignal f(t) des gesamten zweiten Feldes verglichen. Nach Maßgabe dieses Vergleichs tritt dann am Ausgangsanschluß 20 des Vergleichers 152 das gewünschte Binärsignal 58 auf.

In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist als Bezugsfeld ein Quadrat gewählt. Selbstverständlich kann das Bezugsfeld auch jede beliebige andere Form oder Helligkeit aufweisen. Auch ist die Erfindung für eine Umkehr der hellen und der dunklen Bildelemente anwendbar, wobei dann beispielsweise helle Bildbereiche dem Binärpegel L zugeordnet werden, während die dunklen Untergrundbereiche dem Binärpegel H zugeordnet sind.

Der Umsetzer der Erfindung zeichnet sich vor allem durch eine hohe Langzeitstabilität aus, die selbst bei einer stärkeren Drift der Verstärkungsbedingungen und der Bildsignalpegel, die in aller Regel Gleichspannungspege! sind, gewährleistet ist. Dadurch wird das vom Umsetzer erzeugte Binärbild insbesondere von Temperaturschwankungen unabhängig.

Hierzu 7 Mull Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Analog/Digital-Umsetzer in Verbindung mit einem Bildaufnahmegerät zur Erzeugung von Analogsignalen durch Abtastung eines mindestens ein Bezugsmuster vorgegebener Größe und Form enthaltenden zweidimensionalen Objektmusters, mit einem an das Bildaufnahmegerät angeschlossenen Vergleicher, der die Analogsignale bezüglich eines Schwellenpegels in Digitalsignale umsetzt, und einer mit dem Bildaufnahmegerät und dem Vergleicher verbundenen Einrichtung zur Vorgabe des Schwellenpegels auf der Grundlage der von dem Bezugsmuster abgeleiteten Analogsignale, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Vorgabe des Schwellenpegels eine mit dem Bildaufnahrr.egerät verbundene erste Stufe (ICO) enthält, die aus den Analogsignalen sequentiell erste Signale einnimmt, die ein nach Größe und Form dem Bezugsmuster entsprechendes erstes Feld wiedergeben, sowie zweite Signale entnimmt, die mindestens ein dem ersten Feld benachbartes zweites Feld wiedergeben; eine an die erste Stufe angeschlossene zweite Stufe (11M... HlD, 130, 131, 140, 163), die während einer ersten Abtastperiode den Scheitelwert der Differenz zwischen dem gemittelten Pegel der ersten Signale und dem der zweiten Signale bildet: eine an die zweite Stufe angeschlossene dritte Stufe (102, 141 ... 144), die bei der Scheitelwertbildung durch die zweite Stufe den Schwellenpegel aus dem gemittelten Pegel der ersten Signale und dem der zweiten Signale berechnet, sowie eine an die dritte Stufe angeschlossene vierte Stufe (151, 167), die den Schwellenpegel in einer auf die erste Abtastperiode folgenden zweiten Abtastperiode dem Vergleicher (152) zuführt (F i g. 2).

2. Umsetzer nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe einer Speicherschaltung (100) mit einer Vielzahl von hintereinander geschalteten Speicherzellen (SIl ...) zur sequentiellen Speicherung der Analogsignale aufweist (Fig. 4).

3. Umsetzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe mehrere erste Rechenwerke (UM ... 11IDJ zur Berechnung der gemittelten Pegel der ersten und zweiten Signale umfaßt, ein mit den ersten Rechenwerken verbundenes zweites Rechenwerk (130) zur sequentiellen Berechnung der Differenz zwischen dem gemittelten Pegel der ersten Signale und der Summe der gemittelten Pegel der zweiten Signale, sowie einen an das zweite Rechenwerk angeschlossenen ersten Detektor (131) zur Ermittlung des Scheitel wertes der von dem zweiten Rechenwerk berechneten Differenz (F ig. 2).

4. Umsetzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Stufe einen an die ersten Rechenwerke (HIß ,.. XWD) angeschlossenen zweiten Detektor (102) /ur Ermittlung des kleinsten gemittelten Pegels der zweiten Signale und ein mit den ersten Rechenwerken (HiA), dem ersten und dem zweiten Detektor (131, 102) verbundenes drittes Rechenwerk (103) zur Berechnung des Schweilenpegels aus dem gemittelten Pegel der ersten Signale und dem kleinsten gemittelten Pegel der zweiten Signale bei der Scheitelwertbildung durch den ersten Detektor (131) umfaßt.