DE3315108C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Musterdiskriminator
gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung bezieht sich speziell auf Verbesserungen
bei einem Mehrfachfenster-Musterdiskriminator oder einer
erweiterten Version eines sogenannten Schablonenanpassungs-Musterdiskriminators,
wie er von einem der Erfinder
der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wurde
(vgl.
DE 33 03 841 A1).
Bei dem Mehrfachfenster-Musterdiskriminator
werden die Merkmale von Musterabschnitten in mehreren
innerhalb des Gesichtsfeldes einer Fernsehkamera eingestellten
Fensterzonen quantitativ aus binär codierten
Signalen extrahiert, die man dadurch erhält, daß man
eine zeitliche Folge elektrischer Signale unter Zugrundelegung
voreingestellter Schwellenwerte verarbeitet.
Die zeitliche Folge elektrischer Signale erhält man
durch die Aufnahme von Bildern zu untersuchender Muster
unter Einsatz eines photoelektrischen Wandlers,
der eine zweidimensionale, sequentielle Abtastung vornimmt.
Bei einem solchen photoelektrischen Wandler kann
es sich z. B. um eine Industrie-Fernsehkamera handeln.
Im Anschluß an die oben erläuterten Schritte wird ein
durch obere und untere Schwellenwerte definierter Bereich
auf der Grundlage einer Fensterzone eingestellt,
und der Größe des extrahierten Merkmals wird entweder
eine logische "1" zugeordnet, falls die Merkmalsgröße
in den erwähnten Bereich fällt, ansonsten wird der logische
Wert "0" zugeordnet. Dies wird als erste Entscheidung
bezeichnet. Außerdem werden einige Fensterzonen
zu einer Gruppe zusammengefaßt, und die Gesamtheit
der Ergebnisse der ersten Entscheidung bezüglich
jeder Fensterzone innerhalb einer Gruppe wird mit einer
Vorgabewerttabelle für die ersten Entscheidungen verglichen,
um schlechte Muster von guten Mustern zu unterscheiden.
Die Aufstellung der Vorgabewerttabelle bedeutet
also: die Gesamtheit der Ergebnisse der für
jede Zone jeder Gruppe mit guten Mustern erhaltenen ersten
Entscheidung wird vorab in einer Tabelle festgelegt,
wobei das Gesichtsfeld des fotoelektrischen Wandlers
in entsprechender Weise in Fensterzone unterteilt
ist. Die zuletzt erläuterte Entscheidung wird
als zweite Entscheidung bezeichnet. Sie wird für sämtliche
Gruppen durchgeführt, und auf der Grundlage der
oben erläuterten Ergebnisse wird sinngemäß festgestellt,
ob ein Muster als gut oder als schlecht eingestuft wird.
Für alle als schlecht eingestuften Gruppen erfolgt bei
Bedarf in der nächsten Stufe eine Korrelationsentscheidung.
Diese Korrelationsentscheidung wird folgendermaßen
getroffen:
Wenn ein zu untersuchendes Muster, auch wenn es sich um ein gutes Muster handelt, aus der vorbestimmten Lage innerhalb des Gesichtsfeldes der Kamera herausrückt, so kann es vorkommen, daß die aus der vorbestimmten Fensterzone extrahierte Merkmalsgröße nicht in den Bereich der voreingestellten Schwellenwerte fällt. Folglich würde die erste Entscheidung das Ergebnis "schlecht" liefern. Allerdings war das Muster geringfügig seitlich verschoben. Wenn man nun die Korrelation bildet zwischen der Merkmalsgröße, die durch die vorbestimmte Fensterzone erfaßt wurde, und beispielsweise der Merkmalsgröße, die durch eine der vorbestimmten Zone benachbarte Fensterzone erfaßt wurde (in einem solchen Fall entspricht die Korrelation Additionen, Subtraktionen und dergleichen), so erhält man eine korrelierte Größe, die möglicherweise in den durch die vorgegebenen Schwellenwerte definierten Bereich fällt, und daher wäre dann das Ergebnis der ersten Entscheidung "gut". In Anbetracht dieser Umstände wird eine Kombination von in geeigneter Beziehung zueinander stehenden Fensterzonen bestimmt, und die Größe jedes Merkmals zwischen den Zonen wird verarbeitet (z. B. addiert), während die erste Entscheidung auf der Grundlage der verarbeiteten Ergebnisse getroffen wird (dies wird als erste Korrelationsentscheidung bezeichnet). Die Gesamtheit der Ergebnisse der ersten Korrelationsentscheidung wird mit einer Vorgabewerttabelle für die ersten Korrelationsentscheidungen verglichen (diese Tabelle wird vorab in ähnlicher Weise erstellt wie die Tabelle für die erste Entscheidung). Hierdurch gewinnt man eine zweite Korrelationsentscheidung. Anschließend wird entschieden, ob das Muster gut oder schlecht ist.
Wenn ein zu untersuchendes Muster, auch wenn es sich um ein gutes Muster handelt, aus der vorbestimmten Lage innerhalb des Gesichtsfeldes der Kamera herausrückt, so kann es vorkommen, daß die aus der vorbestimmten Fensterzone extrahierte Merkmalsgröße nicht in den Bereich der voreingestellten Schwellenwerte fällt. Folglich würde die erste Entscheidung das Ergebnis "schlecht" liefern. Allerdings war das Muster geringfügig seitlich verschoben. Wenn man nun die Korrelation bildet zwischen der Merkmalsgröße, die durch die vorbestimmte Fensterzone erfaßt wurde, und beispielsweise der Merkmalsgröße, die durch eine der vorbestimmten Zone benachbarte Fensterzone erfaßt wurde (in einem solchen Fall entspricht die Korrelation Additionen, Subtraktionen und dergleichen), so erhält man eine korrelierte Größe, die möglicherweise in den durch die vorgegebenen Schwellenwerte definierten Bereich fällt, und daher wäre dann das Ergebnis der ersten Entscheidung "gut". In Anbetracht dieser Umstände wird eine Kombination von in geeigneter Beziehung zueinander stehenden Fensterzonen bestimmt, und die Größe jedes Merkmals zwischen den Zonen wird verarbeitet (z. B. addiert), während die erste Entscheidung auf der Grundlage der verarbeiteten Ergebnisse getroffen wird (dies wird als erste Korrelationsentscheidung bezeichnet). Die Gesamtheit der Ergebnisse der ersten Korrelationsentscheidung wird mit einer Vorgabewerttabelle für die ersten Korrelationsentscheidungen verglichen (diese Tabelle wird vorab in ähnlicher Weise erstellt wie die Tabelle für die erste Entscheidung). Hierdurch gewinnt man eine zweite Korrelationsentscheidung. Anschließend wird entschieden, ob das Muster gut oder schlecht ist.
Um die Größe eines Merkmals zu extrahieren, ist es natürlich
notwendig, ein von einer das zu prüfende Muster
aufnehmenden Vorrichtung (z. B. einer FS-Kamera) kommendes
Bildsignal in einen Binärwert umzuwandeln, um die Merkmalsgröße
aus den binär codierten Daten zu extrahieren.
Bei den oben erläuterten Mehrfachfenster-Einrichtung wird
trotz einer Mehrzahl von Fenstern (z. B. 32-64 Fenster)
mit einer Binärwandlerschaltung zum Umwandeln von Daten
in Binärwerte gearbeitet, in welcher ein fester Schwellenwert
zugrundegelegt wird. Die Heranziehung ein und
desselben, festen Schwellenwertes zum Umwandeln des Bildsignals
jedes Abschnitts eines zu untersuchenden Gegenstands
in einen Binärwert kann dazu führen, daß es unmöglich
ist, korrekte Binärdaten für jeden Abschnitt
eines ganz gewöhnlichen Musters zu erhalten, wenn sich
z. B. der Farbton des Musters von einem Abschnitt des Gegenstands
zu einem anderen Abschnitt ändert, oder wenn
sich die Dichte des Musters abschnittsweise ändert, da
sich der Pegel des von der FS-Kamera kommenden Bildsignals
mit jedem Abschnitt des aufgenommenen Gegenstands
ändert. Dieser Fall ist gleichbedeutend damit,
daß eine Entscheidung bezüglich eines Musters auf der
Grundlage falscher Binärdaten getroffen wird. Der Nachteil
besteht also darin, daß das Entscheidungsergebnis
nicht zuverlässig ist.
Aus der DE 31 29 026 A1 ist ein Musterdiskriminator mit FS-Kamera
als fotoelektrischer Wandler und mit einem Binärwandler
sowie eine Einrichtung zum Definieren mehrerer
Teilzonen bekannt. Die abzutastende Fläche wird ein Teilflächen
oder Teilzonen unterteilt, und den Teilflächen wird
jeweils ein verschiedenes Dither-Muster zugeordnet.
Aus der US 38 72 434 ist eine optische Lesevorrichtung mit
einer Anordnung aus mehreren Fotozellen, einer Verstärkereinrichtung
und einem Multiplexer bekannt. Über eine abgestufte
Schwellenwerte aufweisende Vergleicherbank wird mit
Hilfe eines Binärcodierers ein Digitalwert erzeugt, der dem
vom Multiplexer kommenden Analogsignal entspricht. Für jeden
von mehreren Kanälen ist ein digitales Wort gespeichert,
und bei der Umwandlung des jeweiligen Analogwerts in
einem Kanal wird der zu diesem Kanal gehörige Wert ausgelesen
und bei der Umwandlung berücksichtigt. Zweck dieser
Maßnahme ist es, die bei fotoempfindlichen Bauelementen
nicht zu vermeidenden Kennlinienschwankungen zu kompensieren,
damit man eine einheitliche, kennlinienunabhängige Umwandlung
erhält. Daher werden für jeden einzelnen Kanal individuelle
Referenzwerte verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Musterdiskriminator zu schaffen, der Entscheidungsergebnisse
mit im Vergleich zum Stand der Technik
höherer Zuverlässigkeit liefert, insbesondere dann zuverlässige
Entscheidungsergebnisse liefert, wenn der
Farbton eines zu untersuchenden Musters schwankt oder
die Dichte des Musters Änderungen unterworfen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch
1 angegebenen Merkmale gelöst.
Der wesentliche Punkt der erfindungsgemäßen Anordnung
besteht darin, daß korrekte Binärdaten dadurch zur Verfügung
gestellt werden, daß ein geeigneter Schwellenwert
für die Umwandlung eines elektrischen Signals in einen
Binärwert in Abhängigkeit des Abschnitts eines zu untersuchenden
Musters ausgewählt wird.
Eine Analyse sämtlicher Faktoren, die Ursache für Schwankungen
des Pegels eines Bildsignals einer FS-Kamera sind,
hat ergeben, daß man zwei Gruppen von Einflußfaktoren
unterscheiden kann: Die eine Gruppe beruht auf der "speziellen
Vorrichtungsausgestaltung",
die andere Gruppe
beruht auf den "Eigenschaften eines Zeichens". Als Beispiele
für Faktoren der ersten Gruppe seien Helligkeitsschwankungen,
Bildabschattungen einer Kamera und dergleichen
erwähnt. Durch geeignete Beleuchtung lassen
sich derartige Probleme jedoch beseitigen.
Die durch die Eigenschaften des Zeichens bedingten Probleme
lassen sich jedoch durch steuer- und regelungstechnische
Maßnahmen nicht beseitigen, so daß die Schwankungen
eines von einer Kamera erzeugten Bildsignals unvermeidlich
sind. Die auf die Eigenarten des Musters zurückzuführenden
Pegelschwankungen des Bildsignals lassen sich
jedoch automatisch beseitigen, wenn das zu untersuchende
Muster festliegt. Wenn ein zu untersuchender Gegenstand
bestimmt wird, so wird bei der Untersuchung und Klassifizierung
der Muster aufgrund deren naturbedingter Gleichheit
oder Ähnlichkeit festgelegt, wie groß der Pegel des
von der FS-Kamera gelieferten Signals nach Maßgabe des
jeweiligen Abschnitts (d. h. der Stelle innerhalb des Gesichtsfeldes
der Kamera) sein sollte.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem oben erläuterten
Grundgedanken und stellt fensterweise die am
meisten geeigneten Binärdaten bereit, indem für die Binärwandler
mehrere Kanäle (beispielsweise fünf Kanäle)
mit unterschiedlichen Schwellenwerten vorgesehen werden
und für jedes der in einer Bildebene eines Mehrfachfenster-Musterdiskriminators
eingestellten Fenster ein geeigneter Binärwandlerkanal ausgewählt wird. Da insbesondere
die Anzahl von Fenstern bei dem Mehrfachfensterverfahren
in einer zweidimensionalen Ebene angeordnet sind,
erfolgt die Auswahl der Binärwandler auf einer zweidimensionalen
Grundlage.
Außerdem werden bei dem Mehrfachfensterverfahren Lage und
Fläche eines Fensters innerhalb einer Bildebene derart
eingestellt, daß sich Eigenschaften und Merkmale eines
Musters leicht extrahieren lassen. Also kann abhängig von
einem bestimmten Fenster das am meisten geeignete Binärsignal
extrahiert werden, und es können vollkommen exakte
Daten zur Verfügung gestellt und an nachfolgende Verarbeitungsstufen
weitergegeben werden, ungeachtet der
Tatsache, daß der Pegel des von der FS-Kamera kommenden
Signals abhängig von dem Abschnitt und der Eigenschaft
eines Musters schwankt. Das von der FS-Kamera kommende
Signal kann selbst innerhalb derselben Fensterzone abhängig
von dem jeweiligen Abschnitt unterschiedliche
Binärwandler durchlaufen, so daß das unter Verwendung
eines unterschiedlichen Schwellenwerts erhaltene Binärsignal
verwendet werden kann.
Im folgenden soll ein Fenstergenerator erläutert
werden.
Fig. 1 zeigt eine durch rechtwinklige Koordinaten X und
Y dargestellte, zweidimensionale Bildebene P mit Fenstern
M1 und M2. Wenn zum Erhalten eines Rasters die
gesamte Bildebene P horizontal in Richtung X und vertikal
in Richtung Y abgetastet wird, erzeugt der Fenstergenerator
Ausgangssignale nur bei der Abtastung
der Fenster M1 und M2.
Fig. 2 veranschaulicht die Beziehung zwischen den Koordinaten
eines Fensters. Wenn man ein Fenster ordinatenweise
entlang horizontaler Abtastlinien in X-Richtung
unterteilt und die Koordinaten der ersten und der
letzten Punkte des Fensters gespeichert sind, so läßt
sich dies Fenster speichern.
In Fig. 2 beispielsweise sind XRY1,1 und XFY1,1 der erste
bzw. der letzte Punkt des Fensters auf der in
X-Richtung verlaufenden Abtastzeile entsprechend der Ordinate
Y1. In dem Index RY1,1 bedeuten R einen vorderen
oder Startpunkt, Y1 einen Ordinatenwert und 1 den ersten
vorderen Punkt auf der entsprechenden horizontalen Abtastlinie.
Entsprechend bedeuten in dem Index FY1,1
die Abkürzungen F einen hinteren oder Endpunkt, Y1 einen
Ordinatenwert und 1 den ersten hinteren oder Endpunkt.
Der ersten Punkt des Fensters auf der der Ordinate a
entsprechenden horizontalen Abtastlinie wird also durch
XRa1 dargestellt, während der letzte Punkt durch XFa1
dargestellt wird. Auf der der Ordinate b entsprechenden
horizontalen Abtastzeile liegen ein "zweiter" erster
und ein "zweiter" letzter Punkt XRb2 bzw. XFb2 hinter
dem ersten und dem letzten Punkt XRb1 bzw. XFb1.
Was das Fenstersignal angeht, so wird das Fenster "geöffnet",
wenn beispielsweise die Ordinate a und die Abszisse
XRa1 beträgt, und dieses Signal erhält den Wert "1",
um solange den Wert "1" zu behalten, bis die Abszisse
den Wert XFa1 erreicht, wo das Fenster "schließt". Bei
der Ordinate b liegt der erste vordere Punkt des Fensters
bei XRb1, und der erste hintere Punkt liegt bei
XFb1. Anders als im Fall der Ordinate a wird das Fenster
bei dem zweiten vorderen Punkt XRb2 geöffnet und
beim zweiten hinteren Punkt XFb2 geschlossen, da das
zweite Fenster erzeugt werden muß. In der Zwischenzeit
wird das Fenstersignal auf "1" gehalten. Da zwischen
den Ordinaten b und c gleichzeitig mit der ersten Fensterzone
die zweite Fensterzone existiert, sind zweite
vordere und hintere Punkte vorhanden, zwischen denen das
Fenstersignal auf "1" gehalten wird.
Fig. 3 zeigt eine Speicherübersicht eines Fensterspeichers
eines herkömmlichen Fenstersignalgenerators.
Die Speicherbelegung gemäß Fig. 3 entspricht der Erzeugung
von Fenstern, wie sie in Fig. 2 veranschaulicht
sind. Die linke Spalte in Fig. 3 kennzeichnet die Ordinate,
beginnend mit 1 und endend mit 256 (hierbei wird angenommen,
daß eine Bildebene 256 Abtastzeilen umfaßt).
Auf der Grundlage einer Abtastzeile für jede Ordinate
wird jeder Abszissenwert der ersten vorderen und hinteren
Punkte und der zweiten vorderen und hinteren Punkte
geprüft und gespeichert, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.
Wenn kein vorderer und hinterer Punkt existiert, so ist
dies in der Zeichnung durch ein Sternchen (*) angedeutet,
und die entsprechende Stelle bleibt frei.
Wenn man zum Speichern des Abszissenwerts eines vorderen
Punkts oder eines hinteren Punkts ein Byte (8 Bits) benötigt,
so benötigt man zum Speichern sämtlicher Abszissenwerte
der vorderen Punkte im vorliegenden Beispiel
256 Bytes und weitere 256 Bytes zum Speichern sämtlicher
Abszissenwerte der hinteren Punkte, so daß insgesamt
512 Bytes benötigt werden. Falls wenigstens ein "zweiter"
vorderer Punkt und ein "zweiter" hinterer Punkt existiert,
wird die doppelte Speicherkapazität benötigt. Aus der
Zeichnung erkennt man weiterhin, daß auch unbenutzte
Adressen (diese sind mit * markiert) vorhanden sind. Würde
man diese Adressen fortlassen (d. h., würde man die relevanten
Daten verdichten), so wäre ein Ändern der Fenster
nicht mehr möglich. Obschon möglicherweise nicht
sämtliche Adressen benötigt werden, müssen sämtliche
Adressen, d. h. Speicherstellen zur Verfügung stehen, um
die Möglichkeit zu besitzen, die Fenster zu ändern.
Sollen solche Fenster geschaffen werden, die ein
Maximum von m vorderen (oder hinteren) Punkten auf derselben
Ordinate ergeben, so muß eine Speicherkapazität
von (512×m) Bytes bereitgestellt werden, wobei m im
Normalfall etwa 8, maximal etwa 16 beträgt.
Da die Speicherkapazität auf jeden Fall durch die maximale
Anzahl erster (oder letzter) Punkte in einer Fensterzone
auf derselben Ordinate bestimmt wird, wird
bei der Speicheranordnung des herkömmlichen Fenstersignalgenerators
eine sehr hohe Speicherkapazität benötigt,
wodurch sich auch die Anzahl periperer Lese-
und Schreibschaltungen beträchtlich erhöht. Dies führt
zu hohen Herstellungskosten. Ein weiterer Nachteil ist
darin zu sehen, daß die Ausnutzung der Speicher gering
ist, daß sehr viele Adressen unbenutzt bleiben. Als weiterer
Nachteil ist anzusehen, daß sich, wenn die Anzahl
von Fenstern für dieselbe Koordinate erhöht werden
soll, die schaltungstechnische Ausführung des bekannten
Generators als zu wenig flexibel erweist, da bei jeder
Erhöhung der Anzahl von Fenstern um eins eine Erhöhung
der Speicherkapazität um 512 Bytes erforderlich ist.
Demgegenüber bewirkt die Erfindung eine verbesserte
Speicherausnutzung und schafft die Möglichkeit, einen
Speicher kleinerer Kapazität zu verwenden. Die Einrichtung
zum Einstellen von Fenstern enthält einen
ersten und einen zweiten Speicher zum Speichern der
vorderen bzw. der hinteren Punkte von Fenstern. Die
Punkte werden in X-Richtung, d. h. in Abtastrichtung der
Bildebene zeilenweise unterteilt und sequentiell verdichtet.
Ein erster Vergleicher vergleicht die aus dem
ersten Speicher sequentiell ausgelesenen Abszissenwerte
der ersten Punkte in dem entlang der X-Richtung zeilenweise
unterteilten Fenster mit den von einem
Abszissengeber erzeugten Abszissenwerten, um Fenstersignale
von demjenigen Zeitpunkt an zu erzeugen, an dem
die verglichenen Abszissenwerte übereinstimmen. Ein
zweiter Vergleicher vergleicht die sequentiell aus dem
zweiten Speicher ausgelesenen Abszissenwerte der hinteren
Punkte in dem in X-Richtung zeilenweise unterteilten
Fenster mit den von dem Abszissengeber erzeugten
Abszissenwerten, um die Fenstersignale von demjenigen
Zeitpunkt ab zu unterbrechen, an dem die Abszissenwerte
übereinstimmen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Skizze zur Veranschaulichung von Fenstern,
Fig. 2 eine Skizze, die die Beziehung der Koordinaten
von Fenstern veranschaulicht,
Fig. 3 eine Speicherübersicht eines Speichers, wie er
in einem herkömmlichen Fenstergenerator verwendet
wird,
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Musterdiskriminators,
Fig. 5 eine Speicherübersicht eines Speichers, wie er
bei dem Fenstergenerator
des erfindungsgemäßen Musterdiskriminators eingesetzt wird,
Fig. 6 ein Impulsdiagramm, welches die von der Speicheranordnung
gemäß Fig. 5 erzeugten Fenster
veranschaulicht,
Fig. 7 ein Blockdiagramm, das einen Fenstergenerator
gemäß dem Musterdiskriminator nach der Erfindung darstellt,
Fig. 8 ein Impulsdiagramm, welches die Arbeitsweise der
in Fig. 7 gezeigten Schaltung veranschaulicht,
Fig. 9 eine Skizze, die Abtastsegmente in verschiedenen
Fenstern veranschaulicht,
Fig. 10 eine Übersicht, die die Anordnung der Speicher
der in Fig. 4 gezeigten Schaltung veranschaulicht,
und
Fig. 11 eine Übersicht, die die Beziehung zwischen einem
Fensterspeicher, einem Merkmalsdatenspeicher
und einem Fensternummerspeicher darstellt.
Fig. 4 zeigt in Blockdiagrammdarstellung eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Musterdiskriminators. Die
Schaltung nach Fig. 4 zeigt ein zu untersuchendes Muster
101, eine FS-Kamera 102, Binärwandler 103-106, die jeweils
unterschiedliche Schwellenwerte aufweisen, einen
Kanalwähler (Binärsignalwähler) 107, einen Bildebenenteiler
108, ein UND-Glied 109, einen Merkmalextrahierer
110, einen Merkmalsdatenspeicher 111, einen Diskriminator
112, einen Fensternummerspeicher 113, eine Schreib/Lese-Steuerung
114, einen Kanalspeicher 115, einen Fensterzonenspeicher
116, einen Koordinatengeber 117, einen
Fenstersignalgeber 118, einen Fensterzonengenerator 119,
einen Zeitsteuersignalgeber (Taktgeber) 120 und eine Einstelltastatur
121.
Die Schaltung gemäß Fig. 4 arbeitet wie folgt:
Das zu untersuchende Muster 101 wird von einem (nicht dargestellten) Förderer in das Gesichtsfeld der FS-Kamera 102 gebracht. Die FS-Kamera 102 wandelt Bilddaten des zu untersuchenden Musters durch sequentielles Abtasten in elektrische Signale um. Die Signale werden verstärkt, bevor sie von den Binärwandlern 103-106 in Binärsignale umgesetzt werden. Die Binärwandler 103-106 besitzen jeweils voneinander verschiedene Schwellenwerte, und es sind der Anzahl der Binärwandler entsprechend viele Kanäle vorgesehen, beispielsweise 4-8 Kanäle.
Das zu untersuchende Muster 101 wird von einem (nicht dargestellten) Förderer in das Gesichtsfeld der FS-Kamera 102 gebracht. Die FS-Kamera 102 wandelt Bilddaten des zu untersuchenden Musters durch sequentielles Abtasten in elektrische Signale um. Die Signale werden verstärkt, bevor sie von den Binärwandlern 103-106 in Binärsignale umgesetzt werden. Die Binärwandler 103-106 besitzen jeweils voneinander verschiedene Schwellenwerte, und es sind der Anzahl der Binärwandler entsprechend viele Kanäle vorgesehen, beispielsweise 4-8 Kanäle.
Zum Festlegen des Schwellenwertes des Binärwandlers jedes
Kanals braucht nicht auf feste Schwellenwerte zurückgegriffen
zu werden, sondern es kann auch mit gleitenden,
also sich laufend verändernden Schwellenwerten oder mit
Differenzierverfahren gearbeitet werden. In dem Kanalwähler
107 wird eines der Ausgangssignale der Binärwandler
103-106 ausgewählt, um ein Binärsignal 136 zu erhalten.
Wie unten noch beschrieben wird, wird der Kanalwähler
107 von einem Auswahlsignal 137 gesteuert, so daß
er ein Signal von einem spezifizierten Kanal (Binärwandler)
auswählen kann.
Das auf diese Weise ausgewählte Binärsignal 136 wird von
dem Bildebenenteiler 108 in eine Anzahl von Bildelementen
(beispielsweise 320×244 Bildelemente in Länge und Breite)
unterteilt. Das Bildelementsignal wird über das UND-Glied
109 nur dann zum Merkmalextrahierer 110 weitergeleitet,
wenn das UND-Glied durch das von dem Fensterzonengenerator
119 kommende Fenstersignal geöffnet wird.
Bei dem Merkmalextrahierer 110, der vorbestimmte Merkmale
eines Musters extrahiert, handelt es sich um eine an sich
bekannte Schaltung mit einem zweidimensionalen lokalen
Speicher, einer zweidimensionalen lokalen Logikschaltung,
einem Zähler usw. Da diese Schaltung bei der vorliegenden
Erfindung keine direkte Rolle spielt, soll auf eine
Beschreibung verzichtet werden. Da die Eingangssignale
des Merkmalextrahierers 110 auf solche Signale beschränkt
sind, die durch das Fenster festgelegt sind, werden
Daten bezüglich der Größen der Merkmale der Muster innerhalb
des Fensters extrahiert und gezählt. Anschließend
werden die Merkmalsgrößen des Musters in dem Merkmalsdatenspeicher
111 abgespeichert.
Wenn die FS-Kamera 102 das Abtasten der Bildebenen beendet
hat, greift der Diskriminator 112 auf den Fensternummerspeicher
113 zu und zählt die Merkmalsdaten auf
der Basis der Fensternummern zusammen. Die Schaltung
vergleicht außerdem im Rahmen der Untersuchung die Merkmalsdaten
mit Schwellenwerten, um herauszufinden, ob das
untersuchte Muster gut oder schlecht ist, und um die Merkmalsdaten
zu klassifizieren.
Üblicherweise befindet sich in einer von der FS-Kamera
102 abgetasteten Bildebene eine Anzahl von Fenstern, und
die Fensternummern werden in dem Speicher 113 gespeichert.
Wenn der zum Umwandeln der Signale in Binärwerte herangezogene
Schwellenwert von Fenster zu Fenster unterschiedlich
ist, wird entsprechen ein durch den voreingestellten
Schwellenwert in einen Binärwert umgewandeltes Ausgangssignal
von dem Kanalwähler 107 ausgewählt und über
den Bildebenenteiler 108, das UND-Glied 109 und den Merkmalextrahierer
110 in dem Merkmalsdatenspeicher abgespeichert.
Im folgenden soll die Erzeugung eines Fenstersignals anhand
von Fig. 5 ausführlich erläutert werden:
Fig. 5 stellt eine Speicherübersicht eines in dem Fenstergenerator verwendeten Speichers dar. Die Belegung des Speichers entspricht der Erzeugung von Fenstern, die in Fig. 6 angedeutet sind.
Fig. 5 stellt eine Speicherübersicht eines in dem Fenstergenerator verwendeten Speichers dar. Die Belegung des Speichers entspricht der Erzeugung von Fenstern, die in Fig. 6 angedeutet sind.
In Fig. 6 existieren bei der Ordinate Y1 entlang der horizontalen
Abtastlinie in X-Richtung Fenster (1),
(2) . . . (m). Die Abszissenwerte der vorderen Punkte in
den Fenstern (1), (2) und (m) werden dargestellt durch
XRY1,1, XRY1,2 bzw. XRY1,m. Die hinteren Punkte in den
Zonen (1), (2) und (m) werden hingegen durch XFY1,1,
XFY1,2 und XFY1,m dargestellt.
In ähnlicher Weise werden die Abszissenwerte der vorderen
Punkte in den Fenstern (1), (2), (3) . . . (l)
auf einer der Ordinate Y2 entsprechenden horizontalen
Abtastzeile in X-Richtung durch XRY2,1, XRY2,2, XRY2,3,
. . . XRY2,l dargestellt, während die hinteren Punkte
durch XFY2,1, XFY2,2, XFY2,3 . . . XFY2,l dargestellt werden.
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, sind die Abszissenwerte in
zwei Gruppen unterteilt, und zwar in vordere und in hintere
Punkte. Diese sind in verdichteter Form sequentiell
gespeichert. Am Ende jeder horizontalen Abtastzeile wird
bei jeder Ordinatenposition ein Datenwert FF (ein Hexadezimalcode)
eingefügt, der eine zeilenweise Unterteilung
darstellt. Folglich sind die Abszissenwerte der vorderen
Punkte und die Abszissenwerte der hinteren Punkte
in der linken bzw. der rechten Spalte gespeichert, wie
es in Fig. 5 dargestellt ist. Man sieht, daß keine freien
Speicherstellen (diese sind in Fig. 3 mit einem * markiert)
im mittleren Bereich geschaffen werden, wie es bei
der Anordnung gemäß Fig. 3 der Fall ist.
Durch diese Speicheranordnung erzielt man eine verbesserte
Speicherausnutzung, so daß die insgesamt zur Verfügung
zu stellende Speicherkapazität relativ gering ist.
Im folgenden soll ein konkretes Ausführungsbeispiel eines
Fenstergenerators zum Erzeugen von Fenstersignalen
beschrieben werden, wobei von der oben geschilderten Speicheranordnung
Gebrauch gemacht wird.
Fig. 7 zeigt in Blockdiagrammform einen
Fenstergenerator. Gemäß Fig. 7 dient ein
RAM-Speicher 1 zum Speichern
der Koordinaten der vorderen Punkte, wobei die Speicheranordnung
der linken Spalte in Fig. 5 entspricht.
Ein weiterer RAM-Speicher 2 dient zum Speichern der Koordinaten
der hinteren Punkte, wobei von der Speicheranordnung
entsprechend der rechten Spalte in Fig. 5 Gebrauch gemacht
ist. Die Schaltung gemäß Fig. 7 besitzt außerdem
Zwischenspeicher 3 und 4, Vergleicher 5 und 6, einen
Abszissengeber 7, einen FF-Detektor 8, ein UND-Glied 9
und einen Impulsgenerator 10, der "vordere Impulse"
und "hintere Impulse" erzeugt.
Fig. 8 ist ein Impulsdiagramm, welches die Arbeitsweise
der in Fig. 7 gezeigten Schaltung veranschaulicht.
Die Schaltung arbeitet wie folgt: Wenn von einer (nicht
gezeigten) Schaltung an den Impulsgenerator 10 ein Horizontal-Synchronsignal
Hsync gegeben wird, so erzeugt
der Impulsgenerator 10 bei der Vorderflanke F des Signals
Hsync einen vorderen Impuls F, der zu dem RAM 1
und dem RAM 2 gegeben wird, damit die in dem RAM 1 gespeicherten
Koordinaten XRY1,1 des vorderen Punkts des
Fensters (1) und die in dem RAM 2 gespeicherten Koordinaten
XFY1,1 des hinteren Punkts des Fensters (1)
ausgelesen werden. Die Koordinaten XRY1,1 des vorderen
Punkts und XFY1,1 des hinteren Punkts werden in den Zwischenspeichern
3 bzw. 4 zwischengespeichert, indem der
hintere Impuls R bei der Rückflanke des Horizontal-Synchronsignals
Hsync an die Zwischenspeicher 3 und 4
gegeben wird. In dem Vergleicher 5 werden die Koordinaten
XRY1,1 mit den von dem Abszissengeber 7 nacheinander
gelieferten Abszissenwerten verglichen, und bei sowie
nach dem Zeitpunkt der Übereinstimmung der beiden Werte
wird ein Ausgangssignal mit hohem Pegel erzeugt. Dieses
Signal hohen Pegels gelangt durch das UND-Glied 9 und
erreicht den Impulsgenerator 10, so daß dieser anschließend
ein Fenstersignal ausgeben kann.
Andererseits vergleicht der Vergleicher 6 die Koordinaten
XFY1,1 mit den von dem Abszissengeber 7 nacheinander gelieferten
Abszissenwerten, und bei sowie nach dem Zeitpunkt
der Übereinstimmung dieser beiden verglichenen Signale
wird das Ausgangssignal hohen Pegels in ein Signal mit
niedrigem Pegel geändert. Hierdurch wird das von dem Impulsgenerator
10 erzeugte Fenstersignal unterbrochen, so
daß das Fenstersignal erzeugt wird, wie es in Fig. 8 in
dem Fenster (1) dargestellt ist.
Wenn der Vergleicher 5 die Eingangskoordinaten XRY1,1 des
Zwischenspeichers 3 mit den von dem Abszissengeber 7 gelieferten
Abszissendaten verglichen hat und bei Übereinstimmung
über das UND-Glied 9 ein Signal mit hohem Pegel
an den Impulsgenerator 10 geliefert hat, um ein Fenstersignal
zu erzeugen, so überträgt der Impulsgenerator 10
zu diesem Zeitpunkt erneut einen vorderen Impuls F, um
die Koordinaten XRY1,2 des nächsten vorderen Punkts und
XFY1,2 des nächsten hinteren Punkts aus dem RAM 1 bzw. dem
RAM 2 auszulesen. Kurz nachdem das Ausgangssignal des Vergleichs
6 von hohem auf niedrigen Pegel gewechselt hat,
sendet der Vergleicher 5 einen hinteren Impuls R über den
Impulsgenerator 10 an die Zwischenspeicher 3 und 4, um
die Koordinaten XRY1,2 und XFY1,2 der "zweiten" vorderen
und hinteren Punkte zwischenzuspeichern.
Anschließend wird der Impulsgenerator 10 veranlaßt, die
Fenstersignale entsprechend den Fenstern (2), . . . (m)
gemäß Fig. 8 in der oben beschriebenen Weise abzugeben.
Schließlich werden die Daten FF, die das Ende der einen
horizontalen Abtastzeile bedeuten, aus dem RAM 1 oder
dem RAM 2 ausgelesen und an den Zwischenspeicher 3 bzw.
4 gegeben. Wenn die Daten von dem FF-Detektor 8 erfaßt
werden, ändert der Detektor das Ausgangssignal hohen
Pegels in ein Signal niedrigen Pegels, so daß das UND-Glied
9 geschlossen wird.
Wenn anschließend das zweite Horizontal-Synchronsignal
Hsync an den Impulsgenerator 10 gegeben wird, werden die
Abszissenwerte der vorderen und hinteren Punkte einer
horizontalen Abtastzeile der nächstfolgenden Ordinate
ausgelesen und zwischengespeichert, so daß ein Fenstersignal
erzeugt wird. Dieser Vorgang findet wiederholt
statt.
Ein den Betrieb des Abszissengebers 7 in Gang setzendes
Signal EN wird dem Abszissengeber vorzugsweise zu einem
Zeitpunkt zugeführt, in dem die horizontale Abtastung
beispielsweise gemäß Fig. 1 auf der Ordinate Ys stattfindet,
d. h., auf der der ersten Fensterzone M1 entsprechenden
Ordinate, um den Generator zu diesem Zeitpunkt in
Gang zu setzen. Hierzu kann von einem (nicht gezeigten)
Subtrahierzähler Gebrauch gemacht werden, der z. B. auf
einen Wert Ys voreingestellt wird. Bei jedem Ende einer
horizontalen Abtastung erfolgt einen Subtraktion, so daß
ein Ausgangssignal des Zählers erhalten wird, wenn der
Zählerstand Null wird.
Anhand von Fig. 4 soll die Beziehung zwischen der Fenstereinstelleinrichtung
und der Binärwandleranordnung
erläutert werden.
Wie aus Fig. 9 hervorgeht, weist eine Bildebene 200 vier
Fenster P1-P4 auf und wird zur Bildung eines Rasters
horizontal in Richtung der Abszisse und vertikal in Richtung
der Ordinate abgetastet. Die Bezugszahl 201 (markiert
mit °) auf der horizontalen Abtastzeile der Ordinate
y₁ kennzeichnet den ersten Punkt des Fensters
P1, während 202 (markiert mit ⚫) den letzten Punkt
kennzeichnet. In ähnlicher Weise ist 203 auf der Ordinate
y₂ der erste Punkte des Fensters, und 204 ist
der letzte Punkt. 205 ist der erste Punkt eines weiteren
Fensters P2, 206 ist der entsprechende letzte
Punkt. Somit werden die ersten und die letzten (die
vorderen und die hinteren) Punkte des Fensters auf
sämtlichen Koordinaten bestimmt, und die die ersten und
die letzten Punkte kennzeichnenden Abszissenwerte werden
derart gespeichert, daß die Fenstersignale erzeugt
werden, wenn die Rasterabtastung begonnen hat und bei
den ersten Punkten der jeweiligen Fenster angekommen
ist, während die Fenstersignale unterbrochen werden,
wenn die Abtastung bis zu den jeweils letzten Punkten
fortgeschritten ist. Somit repräsentieren die Fenstersignale
exakt das eingestellte Fenster.
Wie oben ausführlich beschrieben wurde, besteht der Fenstergenerator
119 gemäß Fig. 4 in erster Linie aus
dem Fensterspeicher 116, dem Koordinatengeber 117
und dem Fenstersignalgeber 118. Der Koordinatengeber
117 ermittelt die Ordinate der Bildebene durch Zählen
der Horizontal-Synchronsignale Hsync 133, die von der
FS-Kamera 102 nach Maßgabe der horizontalen Abtastzyklen
erzeugt werden, und er erzeugt die Abszissenwerte beispielsweise
durch Zählen von Taktsignalen einer Frequenz
von 6 MHz, die man dadurch erhält, indem ein Intervall
einer Horizontalabtastung in n Abschnitte unterteilt
wird. Der Fenstersignalgeber 118 erzeugt Fenstersignale,
die eine Anzahl zweidimensionaler Fenster darstellen,
indem in dem Fensterspeicher 116 gespeicherte
Daten, welche Fenster spezifizieren, mit Koordinatendaten
verglichen werden, die von dem Koordinatengeber
erhalten werden.
Fig. 10 zeigt eine Speicherübersicht von Speichern, wie
sie in der in Fig. 4 dargestellten Schaltung verwendet
werden. Die Anordnung des Fensterspeichers 116, des
Kanalspeichers 115 und des Fensternummerspeichers 113,
die in Fig. 4 dargestellt sind, sind mit entsprechenden
Bezugszeichen in Fig. 10 veranschaulicht.
In Fig. 10 besteht der Fensterspeicher 116 aus einem
Ordinatenspeicher (116-1), einem Abszissenspeicher (116-2)
für vordere Segmentpunkte (erste Punkte von Fenstern),
und einem Abszissenspeicher (116-3) für hintere Segmentpunkte
(letzte Punkte von Fenstern). Die relativen
Adressen dieser drei Speicher sind identisch gewählt,
und auf der Grundlage der drei aus identischen Adressen
ausgelesenen Datenwerte erhält man Daten bezüglich eines
Abtastsegments innerhalb eines Fensters. Insbesondere
sind die Daten in den Abszissenspeichern (116-2) und
(116-3) derart angeordnet, daß die Reihenfolge der nacheinander
ausgelesenen Segmentdaten mit der Reihenfolge
der Abtastung übereinstimmen kann.
Speziell zeigt Fig. 10 die Abszissendaten von Abtastsegmenten
in Fenstern der Ordinaten y₁-y₅ gemäß
Fig. 9.
X201R beispielsweise bedeutet, daß es sich um die Abszisse
des ersten Punkts 201 in der Fensterzone P1 in
Fig. 9 handelt, wobei R auf einen vorderen (ersten)
Punkt hinweist. X202F bedeutet die Abszisse des hinteren
(letzten) Punkts 202 im Fenster P1, wobei
F auf den hinteren (letzten) Punkt hinweist.
In der Höhe der Ordinate y₂ sind die Abszissenwerte für
die ersten und die letzten Punkte der Fenster in
dem Speicher in der Reihenfolge der Fenster P1, P2 gespeichert,
bei der Ordinate y₃ jedoch erfolgt die Speicherung
in der Reihenfolge der Fenster P1, P3, P2 (die
Fensternummern der Fenster P1, P2, P3, P4 seien 1, 2,
3 bzw. 4 in dem Fensternummerspeicher 113). Wenn also
nacheinander Daten aus dem Speicher 116 ausgelesen werden,
lassen sich Fenster P1-P4 auf dem Fernsehschirm
erzeugen, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Das Auslesen
von Daten aus dem Fensterspeicher 116 erfolgt
mittels der Schreib-/Lese-Steuerung 114.
Im folgenden soll die Beziehung zwischen einer Anzahl
von auf dem Schirm eingestellten Fenster und der
Auswahl eines Binärwandlers unter Berücksichtigung des
Schwellenwerts erläutert werden, der in einem gewissen
Fenster für die Umsetzung in Binärwerte zugrundegelegt
werden sollte.
Wie Fig. 10 zeigt, weisen der Kanalspeicher 115 und der
Fensternummerspeicher 113 eine ähnliche Adreßanordnung
auf wie der Fensterspeicher 116. Die Fensternummern
sind in dem Speicher 113 entsprechend den Koordinatendaten
jedes Fenstersegments (116-1, 116-2,
116-3) gespeichert. Außerdem sind in dem Kanalspeicher
115 die Kanalauswahldaten für die Binärwandler 103-106
entsprechend den Koordinatendaten jedes Fenstersegments
gespeichert.
Durch die oben beschriebene Speicheranordnung ist es
möglich, innerhalb desselben Fensters einen bestimmten
Binärwandler auszuwählen, und in einer anderen Fensterzone
einen anderen Binärwandler auszuwählen. Wenn
z. B. aus einem Vergleich des Fensternummerspeichers 113
mit dem Kanalspeicher 115 der in Fig. 10 dargestellte Zusammenhang
ermittelt werden kann, so können die Kanaldaten
in jedem beliebigen Binärwandler so gewählt werden, daß
sie einer beliebigen Fensternummer entsprechen, um dann so
gespeichert zu werden, daß die Fensternummer 1 den Binärwandlerdaten
3, die Fensternummer 2 den Binärwandlerdaten
1 und die Fensternummer 3 den Binärwandlerdaten 2 entspricht.
Die Daten werden aus dem Kanalspeicher 115 nacheinander ausgelesen,
indem die Daten mit der FS-Rasterabtastung synchronisiert
werden, und zwar mit der gleichen zeitlichen Steuerung,
wie sie beim Auslesen der Daten aus dem Fensterspeicher
116 zugrundegelegt wird. Die ausgelesenen Daten werden
in einem (nicht gezeigten) Zwischenspeicher gehalten.
Die aus dem Zwischenspeicher in den Kanalwähler 107 gegebenen
Daten ermöglichen diesem, Signale des ausgewählten Binärwandlerkanals
zu dem Merkmalextrahierer 110 zu übertragen.
Wenn also die Daten in dem Binärkanalspeicher 115 je
nach Erfordernis ausgewählt und abgespeichert werden, kann
man ein in einen Binärwert umgesetztes Signal 136 erhalten,
bei dessen Umsetzung ein individueller Schwellenwert
auf der Grundlage einer Bildebene oder eines Fensters
zugrundegelegt wurde.
Wie Fig. 10 zeigt, sind Kanaldaten gespeichert, die dem Abtastsegment
in jedem Fenster entsprechen. Wenn also unterschiedliche
Kanaldaten für verschiedene Segmente innerhalb
ein und desselben Fensters gespeichert werden, so lassen
sich Ausgangssignale unterschiedlicher Kanäle innerhalb desselben
Fensters erhalten. Wenn es bei der Verarbeitung eines
Bildes von Nutzen ist, den Binärwandlerpegel innerhalb ein
und desselben Fensters lokal zu ändern (dieser Fall tritt
häufig auf), so lassen sich mühelos Maßnahmen zur Gewährleistung
einer hohen Genauigkeit treffen.
Synchron mit der Fernsehabtastung lassen sich Daten im
Echtzeitbetrieb aus dem Fensterspeicher 116 und dem
Kanalspeicher 115 auslesen und steuern. Folglich wird
für jedes Abtastsegment jedes Fensters nur ein optimales
binäres Signal 136 extrahiert (siehe Fig. 4), so daß der
Datenspeicher des Merkmalextrahierers 110 genau so ausgebildet
sein kann wie im Fall eines einzigen Binärwandlers,
ohne daß die Notwendigkeit einer Vergrößerung
der Speicherkapazität besteht.
Die Ausgangsdaten des Merkmalextrahierers 110 werden in
dem Merkmalsdatenspeicher 111 gespeichert. Wie Fig. 11
zeigt, werden in dem Speicher 111 Merkmalsdaten Dÿ entsprechend
dem Fenstersegment (116-2) gespeichert. Also
nimmt der Merkmalsdatenspeicher 111 bezüglich der jedem
Segment entsprechenden Fensternummer auf den Speicher
113 Zugriff, um diejenigen Merkmalsdaten zu sammeln, die
zu derselben Fensternummer gehören. Wenn dieser Vorgang
für sämtliche Fenster durchgeführt wird, ist es möglich,
die Merkmalsdaten für sämtliche Fenster zu erhalten. Danach
vergleicht der Diskriminator 112 die Merkmalsdaten
mit voreingestellten Werten, trifft Entscheidungen und
klassifiziert außerdem die Ergebnisse.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind mehrere
Binärwandler vorgesehen, wobei zwischen den einzelnen
Wandlern umgeschaltet wird. Es kann jedoch auch ein
Vergleicher vorgesehen werden, um Daten in einem Binärwert
umzusetzen, wobei mehrere Vergleichspegel bereitgestellt
werden und zwischen den Vergleichspegeln umgeschaltet
wird.
Die Tastatur 121 gestattet es einer Bedienungsperson,
notwendige Daten in die Steuerschaltung 114 einzuspeisen
und in jedem Speicher die benötigten Daten abzuspeichern.
Durch die Erfindung wird folgendes erreicht:
- (1) Da abhängig von der Fensternummer irgendein Binärwandler ausgewählt werden kann, erhält man optimale binäre Bilddaten unabhängig von Pegelschwankungen des Kamerasignals, die dadurch verursacht werden, daß verschiedene Abschnitte eines Musters unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
- (2) Es können lokal unterschiedliche Signale der Binärwandler (Signale mit binärem Pegel) innerhalb ein und desselben Fensters verwendet werden, so daß eine genaue Bildverarbeitung möglich ist.
- (3) Der Speicher kann derart angeordnet werden, daß eine Anzahl von Fenstern bereitgestellt werden kann, wobei das Umschalten der Fenster und der Binärwandler synchron mit der FS-Abtastung gesteuert wird. Selbst wenn also mehrere Binärwandler bereitgestellt werden, reicht zur Verarbeitung der Bilder in nachfolgenden Verarbeitungsstufen eine herkömmliche Schaltungsanordnung aus, und außerdem ist die benötigte Verarbeitungszeit praktisch genau so groß wie die Verarbeitungszeit bei nur einem Binärsignal. Anwendbar ist die Erfindung bei der Prüfung von Mustern, bei der Unterscheidung von Mustern, bei intelligenten Robotern, bei Klarschriftlesern und in weiteren zahlreichen Gebieten der Technik.
- (4) Da das Speichern der Ordinate erst dort beginnen muß, wo eine Ordinate zum ersten Mal innerhalb einer Zone erscheint, werden nicht immer sämtliche Koordinaten in Richtung der Ordinatenachse benötigt. Mit anderen Worten: Es ist nicht notwendig, einen Speicherbereich für 256 Bytes entsprechend der Gesamtzahl von Abtastzeilen in Richtung der Ordinatenachse (256 Zeilen) bereitzustellen, wie es im Stand der Technik der Fall ist.
- (5) Da die Koordinaten der vorderen und der hinteren Punkte derselben Ordinate in Speicherbereichen dicht an dicht gespeichert werden, braucht selbst bei beliebiger Veränderung der Anzahl von Fenstern in ein und derselben Abtastzeile die Speicherkapazität nicht besonders erhöht zu werden. Es kommt beispielsweise niemals vor, daß die Anzahl von Bytes für eine Zone um 256 erhöht werden muß.
- (6) Durch Verwendung eines Datencodes ′FF′, der das Ende einer Abtastzeile kennzeichnet, können die Koordinaten der ersten und der letzten Punkte dicht an dicht zeilenweise gespeichert werden, wodurch eine effiziente Speicherausnutzung möglich ist.
- (7) Da die Koordinaten der vorderen und der hinteren Punkte der nächsten Fensterzone mit einem "vorderen Signal" oder mit der Vorderflanke des unmittelbar vorausgehenden Fenstersignals (oder des Horizontal-Synchronsignals) ausgelesen werden, ist die schaltungstechnische Realisierung der Fenstererzeugung einfach, wobei Fehlfunktionen nicht zu befürchten sind.
Claims (4)
1. Musterdiskriminator, mit folgenden Merkmalen:
- - ein photoelektrischer Wandler (102) für zweidimensionale, sequentielle Abtastung tastet ein optisches Bild eines zu untersuchenden Musters (101) ab und erzeugt eine zeitliche Folge elektrischer Ausgangssignale.
- - Binärwandler (103-106) teilen die elektrischen Ausgangssignale in Bildelemente auf und geben entsprechende Binärwerte ab,
- - eine Extrahiereinrichtung (110) extrahiert aus den Binärwerten Merkmalsgrößen des zu untersuchenden Musters, und
- - eine Entscheidungseinrichtung gibt anhand der extrahierten Merkmalsgrößen ein Entscheidungsergebnis bezüglich des Musters aus,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- - eine Fenstereinstelleinrichtung (121, 114, 119) dient zum Einstellen mehrerer Fenster innerhalb des Gesichtsfeldes des photoelektrischen Wandlers (102), und
- - den Binärwandler (103-106) ist eine Schwellenwertgebereinrichtung (115) zugeordnet, mit der den Binärwandlern auf der Grundlage des eingestellten Fensters oder - selbst innerhalb ein und desselben Fensters - auf der Grundlage eines Abtastabschnitts unterschiedliche Schwellenwerte vorgegeben werden können, so daß die Entscheidung bezüglich des Musters dadurch getroffen werden kann, daß die Merkmalsgrößen aus solchen Binärwerten extrahiert werden, die durch den jeweiligen Fenstern entsprechende Schwellenwerte erhalten wurden.
2. Musterdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fenstereinstelleinrichtung
(121, 114, 119) einen ersten Speicher (1) (Fig. 7) und einen
zweiten Speicher (2) aufweist zum Speichern der Startpunkte
bzw. der Endpunkte in Fenstern, indem die
Punkte jeweils abtastzeilenweise in Abtastrichtung
einer Bildebene (X-Richtung) unterteilt und sequentiell
verdichtet werden, daß ein Abszissengeber (7) vorgesehen
ist, daß ein erster Vergleicher (5) die aus dem ersten
Speicher (1) ausgelesenen Abszissenwerte der Startpunkte
einzeln und in X-Richtung zeilenweise sequentiell mit
den von dem Abszissengeber (7) erzeugten Abszissenwerten
vergleicht, um von demjenigen Zeitpunkt an Fenstersignale
zu erzeugen, an dem die beiden verglichenen Daten
übereinstimmen, und daß ein zweiter Vergleicher (6) die aus
dem zweiten Speicher ausgelesenen Abszissenwerte der Endpunkte
des Fensters einzeln und in X-Richtung abtastzeilenweise
sequentiell mit den von dem Abszissengeber
(7) erzeugten Abszissenwerten vergleicht, um von demjenigen
Zeitpunkt an das Fenstersignal zu unterbrechen,
an dem die beiden von dem zweiten Vergleicher verglichenen
Daten übereinstimmen.
3. Musterdiskriminator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abszissengeber (7)
von demjenigen Zeitpunkt an zur Abgabe von Abszissendaten
freigegeben wird, an dem festgestellt wird, daß die
Ordinate des ersten Fensters in einer Abtastzeile der
Bildebene auftritt.
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