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Brevets

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Numéro de publicationWO1998031136 A1
Type de publicationDemande
Numéro de demandePCT/DE1997/002952
Date de publication16 juil. 1998
Date de dépôt18 déc. 1997
Date de priorité8 janv. 1997
Autre référence de publicationDE19700318A1, EP0950310A1
Numéro de publicationPCT/1997/2952, PCT/DE/1997/002952, PCT/DE/1997/02952, PCT/DE/97/002952, PCT/DE/97/02952, PCT/DE1997/002952, PCT/DE1997/02952, PCT/DE1997002952, PCT/DE199702952, PCT/DE97/002952, PCT/DE97/02952, PCT/DE97002952, PCT/DE9702952, WO 1998/031136 A1, WO 1998031136 A1, WO 1998031136A1, WO 9831136 A1, WO 9831136A1, WO-A1-1998031136, WO-A1-9831136, WO1998/031136A1, WO1998031136 A1, WO1998031136A1, WO9831136 A1, WO9831136A1
InventeursUwe-Jens KRABBENHÖFT
DéposantHeidelberger Druckmaschinen Ag
Exporter la citationBiBTeX, EndNote, RefMan
Liens externes:  Patentscope, Espacenet
Method for determining the geometrical data of scanned documents
WO 1998031136 A1
Résumé
Disclosed is a method for automatically determining the geometrical data - arrangement, measurements and relative positions - of image documents placed on the table or drum of a scanner. The scanning data related to a given document portion are used to determine and analyse the luminosity characteristics. Mainly the horizontal and vertical lines are emphasized by a digital filtering process. From the luminosity characteristics a decision is made based on a threshold value to obtain a binary picture, the contours of which are examined. The contours of the image document are determined based on the length, width and height of the areas enclosed inside the contours of the binary picture. A Hough transformation of the straight lines adapted to the contours of the image document is made to determine, based on said straight lines, the geometrical data of said document.
Revendications  Langue du texte original : Allemand  (Le texte OCR peut contenir des erreurs.)
Patentanspr├╝che Patentanspr├╝che
1. Verfahren zur Erfassung der Geometriedaten, wie Position, Abmessungen und Winkellage, von auf einer Scanfläche montierten Bildvorlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometriedaten automatisch durch Abtastung der Scanfläche und Analyse der Scandaten ermittelt werden. 1. A method for detecting the geometry data, such as position, size and angular position, characterized by mounted on a Scanfläche image templates by the geometric data automatically scan data daß be determined by scanning the Scanfläche and analysis.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß aus den Scandaten der Scanfläche ein Helligkeitsbild gewonnen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that daß from the scan data of the Scanfläche a luminance image is obtained.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Helligkeitsbild einer Kantenfilterung unterworfen wird. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the brightness image of a daß edge filtering is subjected.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Kantenfilterung Kanten hervorhebt, die näherungsweise horizontal und vertikal sind. 4. The method according to one of Ansprüche 1 to 3, characterized daß emphasizes the edge filtering edges näherungsweise horizontally and vertically.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenfilterung an den Dynamikumfang des Helligkeitsbildes ange- paßt wird. 5. The method according to one of Ansprüche 1 to 4, characterized in that daß the edge filtering to the dynamic range of the brightness image is paßt reasonable.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß aus dem Kanten-gefilterten Bild durch Schwellwertentscheidung ein Binärbild gewonnen wird. 6. The method according to one of Ansprüche 1 to 5, is characterized in daß recovered from the edge filtered image by threshold value a Binärbild.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Binärbild geschlossene Konturen ermittelt werden. 7. The method according to one of Ansprüche 1 to 6, characterized in that daß be found in the Binärbild closed contours.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß durch Analyse der geschlossenen Konturen Bildvorlagenumrisse erkannt werden. 8. The method according to one of Ansprüche 1 to 7, characterized in daß be detected by analysis of the closed contours original image outlines.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die Bildvorlagenumrisse aufgrund der Länge der geschlossenen Kontu- ren erkannt werden. 9. The method according to one of Ansprüche 1 to 8, characterized daß the original image due to the outline of the closed Länge Kontu- be recognized ren.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildvorlagenumrisse aufgrund der Breite und Höhe der von den Konturen umschlossenen Flächen erkannt werden. 10. The method according to one of Ansprüche 1 to 9, characterized in that the image original daß outlines are detected on the basis of the width and the Höhe enclosed by the contours Flächen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildvorlagenumrisse angepaßte Geraden ermittelt werden. 11. The method according to one of Ansprüche 1 to 10, characterized in that the image original outline daß für angepaßte straight line are determined.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet daß die angepaßten Geraden durch eine Hough-Transformation ermittelt werden. 12. The method according to one of Ansprüche 1 to 11, characterized in that the daß angepaßten straight lines are determined by a Hough transform.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß aus den angepaßten Geraden die Geometriedaten der Bildvorlagen bestimmt werden. 13. The method according to one of Ansprüche 1 to 12, characterized in that daß be determined from the straight line angepaßten the geometry data of the image templates.
Description  Langue du texte original : Allemand  (Le texte OCR peut contenir des erreurs.)

Verfahren zur Bestimmung der Geometriedaten von Abtastvorlagen Method for determining the geometric data of Abtastvorlagen

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstechnik und betrifft ein Verfahren zur automatischen Bestimmung der Lage und des Drehwinkels von abzutastenden Bildvorlagen auf einem Scannertablett bzw. einer Scannertrommel. The invention relates to the field of electronic reproduction technology and relates to a method for automatically determining the position and rotational angle of scanned original images on a scanner tray or a scanner drum.

In der Reproduktionstechnik werden Druckvorlagen für Druckseiten erzeugt, die alle zu druckenden Elemente wie Texte, Grafiken und Bilder enthalten. In reproduction technology, printing originals for printed pages are created that contain all the elements to be printed such as texts, graphics and images. Im Fall der elektronischen Herstellung der Druckvorlagen liegen diese Elemente in In the case of the electronic production of the printing templates, these elements are in

Form von digitalen Daten vor. Form of digital data before. Für ein Bild werden die Daten zB erzeugt, indem das Bild in einem Scanner punkt- und zeilenweise abgetastet wird, jeder Bildpunkt in Farbkomponenten zerlegt wird und die Farbwerte dieser Komponenten digitalisiert werden. For an image, the data is generated, for example, by the picture point in a scanner and is scanned line by line, each pixel is divided into color components and the color values of these components are digitized. Üblicherweise werden Bilder in einem Scanner in die Farb- komponenten Rot, Grün und Blau (R, G, B) zerlegt. Usually pictures in a scanner into the color components red, green and blue (R, G, B) disassembled. Für den Vierfarbdruck werden diese Komponenten dann weiter in die Druckfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz (C, M, Y, K) transformiert. For four-color printing, these components are then transformed further into the printing inks cyan, magenta, yellow and black (C, M, Y, K). Für Schwarz-Weiß-Bilder erzeugt der Scanner entweder gleich nur eine Komponente mit Grauwerten oder die zunächst abgetasteten RGB-Komponenten werden später in die Druckfarbe Schwarz umgerechnet. For black and white images, the scanner generates equal either only one component with gray values or the first sampled RGB components are later converted into the printing ink black.

Der Scanner kann ein Flachbettgerät sein, in dem die abzutastenden Bildvorlagen auf einem Scannertablett montiert werden. The scanner can be a flat-bed unit in which the scanned image templates are mounted on a scanner tray. Die Bildvorlagen können transparent sein (Diapositive oder Farbnegative) oder reflektierend (Aufsichtsbilder). The image templates can be transparent (slides or color negative) or reflective (supervisory images). Das Scannertablett wird beleuchtet, und das durchscheinende bzw. reflektierte Licht einer Scanlinie wird durch Farbfilter in die Farbkomponenten zerlegt. The scanner tray is illuminated, and the translucent or reflected light of a scan line is divided by color filters in the color components. Das Licht der Farbkomponenten wird dann zB mittels einer CCD-Zeile weiter in diskrete Bildpunkte zerlegt und in elektrische Signale umgewandelt, die anschließend digitalisiert werden. The light of the color components is then further decomposed for example by means of a CCD line into discrete picture elements and converted into electrical signals that are then digitized. Alternativ kann auch ein Trommelscanner ver- wendet werden, in dem die Bildvorlagen auf eine transparente Scannertrommel montiert werden. Alternatively, a drum scanner can be locked applies where the original images are mounted on a transparent scanner drum. Die Scannertrommel wird je nach Art der Bildvorlagen (transparent oder reflektierend) punktförmig von innen oder außen beleuchtet, und das durchscheinende bzw. reflektierte Licht der Farbkomponenten wird in einem Lichtsensoren fokussiert und in elektrische Signale umgewandelt. The scanner drum (transparent or reflective) punctiform illuminated depending on the type of the original images from the inside or the outside, and the translucent or reflected light of the color components is focused into a light sensors and converted into electrical signals. Dabei rotiert die Scannertrommel, während die Beleuchtungseinrichtung und der Abtastkopf entlang der Achse der Scannertrommel bewegt werden, so daß die Oberfläche der Scannertrommel punkt- und zeilenweise abgetastet wird. Thereby rotates the scanner drum, while the illumination means and the scanning head along the axis of the scanner drum can be moved such that the surface of the drum scanner to spot and is scanned line by line.

Um das Abtasten der Bildvorlagen rationeller durchzuführen, werden mehrere Bildvorlagen auf das Scannertablett bzw. die Scannertrommel montiert, die der Scanner dann automatisch nacheinander abtasten, digitalisieren und speichern soll. is intended to perform the scanning of the image templates more efficiently, a plurality of image templates are mounted on the scanner tray or the scanner drum, which then scan the scanner automatically sequentially digitize and store. Dazu müssen in einem Arbeitsvorbereitungsprozeß die Positionen der Bil- der auf dem Scannertablett bzw. auf der Scannertrommel, ihre Abmessungen und ihre Winkellage erfaßt und eingegeben werden. This in a work preparation process, the positions of the educational need of are detected on the scanner tray or on the scanner drum, their dimensions and their angular position and entered. Damit sind die Ausschnitte der zur Verfügung stehenden Scanfläche definiert, die vom Scanner abgetastet und den einzelnen Bildern zugeordnet werden sollen. Thus, the cut-outs of the available scan surface are defined which are to be scanned by the scanner and assigned to the individual images.

Nach dem Stand der Technik ist das Ausmessen und Eingeben dieser Geometriedaten für jede einzelne Bildvorlage zeitaufwendig. In the prior art, the measuring and inputting these geometric data for each original image is time-consuming. Oft wird dazu eine Übersichtsabtastung der gesamte Scanfläche in grober Auflösung durchgeführt. Often to a survey scan of the whole scanning surface is performed in coarse resolution. Die Scandaten der Übersichtsabtastung werden auf einem Monitor dargestellt, und mit einem Cursor können dann manuell auf dem Bildschirm die Eckpunkte der abzutastenden Bildvorlagen markiert werden. The scan data of the survey scan are displayed on a monitor, and with a cursor the vertices of the scanned image templates can then be marked manually on the screen. Nach einer anderen Methode werden die Bilder auf eine Montagefolie montiert, die auf ein Digitalisiertablett gelegt wird. According to another method, the images are mounted on a mounting film is placed on a digitizing tablet. Dort werden dann die Koordinaten der Bilder erfaßt. There, the coordinates of the images are then detected. Anschließend wird die Montagefolie auf das Scannertablett bzw. die Scannertrommel aufgebracht. Then, the mounting sheet is applied to the scanner tray or the scanner drum. Es gibt hierfür auch die Lösung, daß die Einrichtung zur Erfassung der Koordinaten in das Scannertablett integriert ist. There are for this purpose also the solution in that the means for detecting the coordinates is integrated into the scanner tray. In jedem Fall ist die Koordinatenerfassung mit manueller Arbeit und Zeitaufwand verbunden. In any case, the coordinate detection is associated with manual labor and time.

Obwohl man sich bemüht, die Bilder so gerade wie möglich auf die Scanfläche zu montieren, ist die Erfassung der Winkellage der Bilder doch sinnvoll. Although efforts are made to mount the images as straight as possible on the scanning surface, detecting the angular position of the images is still useful. Da die exakte Ausrichtung der Bilder bei der Montage arbeitsaufwendig und zeitraubend ist, kann es wirtschaftlicher sein, die Bilder nur annähernd gerade zu montieren und die genaue Ausrichtung später auszuführen. Since the exact orientation of the images is laborious and time-consuming in the assembly, it may be more economical to assemble the images only approximately straight and execute the exact alignment later. Manche Flachbettscanner haben eine Vorrichtung, mit der das Scannertablett um einen beliebigen vorgegebenen Winkel gedreht werden kann. Some flatbed scanners have a device with which the scanner tray can be rotated by an arbitrary predetermined angle. Damit kann die schiefe Montage- des Bildes auf der Scanfläche beim Scannen korrigiert werden. Thus the inclined installation of the image can be corrected on the scanning surface while scanning. Wenn eine solche Drehvorrichtung nicht vorhanden ist, können die gescannten Bilddaten später in einem Rechenprozeß gedreht werden, um die schiefe Montage zu korri- gieren. When such a rotary device is not present, the scanned image data can be later rotated in a computing process to yaw the inclined mounting to cor-.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor beschriebene manuelle Erfassung der Geometriedaten zu vermeiden und ein Verfahren zur automatischen Bestimmung von Position, Abmessungen und Winkellage der abzu- tastenden Bildvorlagen anzugeben. It is the object to avoid manual entry of the geometric data of the above-described present invention, and a method for automatically determining the position, dimensions, and angular position of the ERS tentative image templates indicated. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und der Unteransprüche 2 bis 13 gelöst. This object is solved by the features of claim 1 and the claims 2 to. 13

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 9 näher beschrieben. The invention is described in more detail below with reference to FIGS 1 to 9. Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Scanfläche mit montierten Bildvorlagen, Fig. 1 is a scanning surface with mounted image originals,

Fig. 2 die Bestimmung von Weißpunkt und Schwarzpunkt im Histogramm, Fig. 2 shows the determination of the white point and black point in the histogram,

Fig. 3 Kantenfilter für horizontale und vertikale Kanten, Fig. 3 cut-off filters for horizontal and vertical edges,

Fig. 4 die Schwellwertentscheidung zur Erzeugung eines Binärbildes, Fig. 4, the threshold value for generating a binary image,

Fig. 5 ein Beispiel für das Ergebnis der Kantenfilterung und Binärbilderzeu- gung, Fig. 5 supply an example of the result of edge filtering and Binärbilderzeu-,

Fig. 6 eine Pixelmaske zur Verfolgung von Konturen, Fig. 6 shows a pixel mask to track contours,

Fig. 7 ein Beispiel für das Ergebnis der Konturenanalyse, Fig. 7 shows an example for the result of analysis contours,

Fig. 8 die Suche nach einer angepaßten Geraden mittels der Hough- Transformation und Fig. 9 ein Beispiel für das Ergebnis der Verarbeitung. Fig. 8, the search for a matched straight line by means of the Hough transform and Fig. 9 is an example of the result of processing.

Fig. 1 zeigt eine Scanfläche (1) mit einigen montierten Bildvorlagen (2). Fig. 1 shows a scanning surface (1) with several mounted image originals (2). Die Bildvorlagen sind im allgemeinen farbige oder schwarz-weiße Diapositive, Negative oder Aufsichtsbilder. The original images are color or generally black and white slides, negatives or photos. In der Fig. 1 sind sie aus Gründen der einfachen Vervielfältigung als Binärbilder mit nur schwarzen und weißen Bildpunkten angedeutet. In FIG. 1 are indicated for ease of duplication as binary images using only black and white pixels. Die Scanfläche ist die Oberfläche eines Scannertabletts in einem Flachbettscanner oder die Oberfläche der Scannertrommel in einem Trommel- Scanner. The scanning surface is the surface of a scanner trays in a flatbed scanner or the surface of the scanner drum in a drum scanner.

In einem ersten Verarbeitungsschritt wird eine Übersichtsabtastung der Scanfläche (1) in grober Auflösung durchgeführt, zB mit 30 Pixel/cm. In a first processing step, a survey scan the scanning surface (1) is performed in a coarse resolution, for example with 30 pixels / cm. Aus den gespeicherten RGB-Scandaten dieser Abtastung wird erfindungsgemäß ein Bildsi- gnal errechnet, das möglichst deutlich die Umrisse der montierten Bildvorlagen wiedergibt. From the stored RGB scan data of that sample a Bildsi- is calculated gnal invention that as clearly as possible reflects the outline of the mounted image templates. Vorzugsweise ist das eine Helligkeitskomponente, zB die L- Komponente, die bei der Transformation der RGB-Daten in LAB-Daten des CIELAB-Farbraums gewonnen wird (CIE = Commission Internationale d'Eclai- rage). Preferably, this is a luminance component, such as the which is obtained in the transformation of RGB data into LAB-data of the CIELAB color space L- component (CIE = Commission Internationale d'Eclai- rage). Eine Helligkeitskomponente kann aber auch durch eine gewichtete Addi- tion der RGB-Daten gewonnen werden. but a brightness component can also be obtained by a weighted addi- tion of the RGB data. Ersatzweise kann auch eine einzelne Farbkomponente, zB der grüne Anteil der RGB-Daten, als Helligkeitskomponente verwendet werden. Alternatively, a single color component, for example, can be used as a brightness component of the green portion of the RGB data.

Im zweiten Verarbeitungsschritt der Erfindung wird ein Weißpunkt Lw und ein Schwarzpunkt Ls aus den Werten der Helligkeitskomponente bestimmt. In the second processing step of the invention, a white point and a black point Ls Lw from the values of the luminance component is determined. Vorzugsweise werden dazu die Häufigkeiten aller Werte im Helligkeitsbild ermittelt und in einem kumulativen Histogramm aufgetragen. the frequencies of all values are preferably determined to the brightness image and plotted in a cumulative histogram. Als Weißpunkt Lw wird dann zB der Helligkeitswert definiert, bei dem im Histogramm 5% aller Helligkeitswerte erreicht sind. As the white point Lw for example, the brightness value is then defined, in which 5% of all brightness values are achieved in the histogram. Als Schwarzpunkt Ls wird entsprechend dazu der Hel- ligkeitswert definiert, bei dem im Histogramm 95% aller Helligkeitswerte erreicht sind. As the black point Ls of Hel is ligkeitswert defined according to where 95% of all brightness values are achieved in the histogram. Bei diesen Prozentwerten erhält man erfahrungsgemäß Weiß- und Schwarzpunkte, die für das Bild repräsentativ sind. These percentages are obtained experience shows white and black points that are representative of the image. Aus der Differenz zwischen Schwarzpunkt und Weißpunkt ergibt sich der Dynamikumfang D des Helligkeitsbildes zu: D = Ls - Lw (1) From the difference between the black point and white point, the dynamic range D of the brightness of the image given by: D = Ls - Lw (1)

Fig. 2 zeigt das kumulative Histogramm mit dem Weißpunkt Lw und dem Schwarzpunkt Ls. Fig. 2 shows the cumulative histogram with the white point Lw and the black point Ls. Für die vorliegende Erfindung ist nicht wesentlich, bei welchen Prozentwerten im Histogramm der Weißpunkt und der Schwarzpunkt festgelegt werden. For the present invention is not essential to be at what percentage values in the histogram of the white point and black point set. Es können beliebige Prozentwerte in der Nähe von 0% bzw. 100% gewählt werden. It can be chosen arbitrary percentage values near 0% and 100%. Grundsätzlich können auch die Helligkeitswerte bei 0% und bei 100%, dh die absolut hellsten und dunkelsten Werte im Helligkeitsbild als Weißpunkt und Schwarzpunkt gewählt werden. In principle, the brightness values ie the absolute lightest and darkest values are selected in the brightness image as white point and black point at 0% and 100%. Dann besteht jedoch die Möglichkeit, daß der Weißpunkt und Schwarzpunkt nicht für das Bild repräsentativ sind, wenn die extremen Helligkeitswerte bei 0% und 100% nur sehr selten im Bild vorkommen. However, there is a possibility that the white point and black point are not representative of the image when the extreme brightness values at 0% and 100% are rarely used in the image.

Wenn die Bildvorlagen relativ klein im Vergleich zur gesamten Scanfläche sind, ergibt sich im Histogramm ein sehr großer Wert bei 0%, der die leeren Flächen außerhalb der Bildvorlagen widerspiegelt und nicht für die Weißwerte innerhalb der Bildvorlagen repräsentativ ist. If the original images are relatively small compared to the total scanning area, resulting in the histogram a very large value at 0%, which reflects the empty areas outside the image templates and not for the white levels within the image templates is representative. Dieser Einfluß kann korrigiert werden, indem extrem hohe Werte bei 0% im Histogramm um einen bestimmten Faktor redu- ziert werden, bevor das Histogramm analysiert wird und der Weiß- und Schwarzpunkt festgelegt werden. This influence can be corrected by extremely high values at 0% in the histogram by a predetermined factor reduction pieces are sheet before the histogram is analyzed, and the white and black point are fixed.

Im nächsten Verarbeitungsschritt der Erfindung wird die Helligkeitskomponente einer digitalen Kantenfilterung unterworfen. In the next processing step the invention, the brightness component of a digital edge filtering is subjected. Vorzugsweise werden Filter ver- wendet, die an näherungsweise horizontalen und vertikalen Kanten hohe Ausgangswerte erzeugen und dadurch solche Kanten hervorheben. Preferably, filters are comparable turns which produce high output values at approximately horizontal and vertical edges, and thereby emphasize such edges.

Fig. 3 zeigt als Beispiel jeweils ein einfaches Filter für horizontale Kanten (3) und für vertikale Kanten (4). Fig. 3 shows an example in each case a simple filter for horizontal edge (3) and vertical edge (4). Das horizontale Filter erstreckt sich über 2 x 5 Pi- xel. The horizontal filter is set on 2 x 5 pi xel. Der eingekreiste Punkt P bezeichnet die Position des aktuellen Pixels. The circled point P indicates the position of the current pixel. Die Werte hy an jeder Position des Filterfensters sind die Filterkoeffizienten. The values hy at each position of the filter window, the filter coefficients. Die Filterung wird durchgeführt, indem der Punkt P des Filterfensters über jedes Pixel des Helligkeitsbildes gelegt wird und die unter den jeweiligen Fensterpositionen liegenden Pixelwerte Ly mit den Koeffizienten hy multipliziert und aufaddiert werden. The filtering is performed by the point P of the filter window is placed over each pixel of the image brightness and are multiplied by the pixel values Ly lying under the respective window positions with the coefficients hy and added up. Das Ergebnis wird noch auf den Dynamikumfang D normalisiert, indem es mit 1 / (k1 x D) multipliziert wird, wobei k1 eine Konstante ist. The result will be normalized to the dynamic range D by being multiplied by 1 / (k1 x D), where k1 is a constant. Der Filterwert F h jedes Pixels ergibt sich also zu: The filter value F h of each pixel thus results to:

F h = [ Σ (hy x Ly )] / (k1 x D) (2) F h = [Σ (hy x Ly)] / (k1 x D) (2)

Für das vertikale Filter (4), das eine um 90° gedrehte Version des horizontalen Filters (3) ist, ergibt sich der Filterwert F v entsprechend zu: For the vertical filter (4), which is a 90 ° rotated version of the horizontal filter (3), the filter value F v obtained according to:

F v = [ Σ (v ij χ L ij )] / (k1 χ D) (3) F v = [Σ (v ij χ L ij)] / (k1 χ D) (3)

Die Filterwerte F h und F v der horizontalen und vertikalen Kantenfilterung werden erfindungsgemäß anschließend zu einem resultierenden Filterwert F zusammengefaßt. The filter values F h and F v of the horizontal and vertical edge filtering according to the invention are then combined into a resultant filter value F. Vorzugsweise werden dazu für jedes Pixel die Beträge von F und F v verglichen, und der jeweils größere Wert wird als resultierender Filterwert F genommen. The amounts of F and F v are preferably operable for each pixel is compared, and the greater value is taken as the resulting value F filter. Er ergibt sich dann zu He is then given by

F = Vz max x max (|F h |, |F V |), (4) (| F H |, | F V |) F = Vz max x max, (4)

wobei Vz max das Vorzeichen des ausgewählten Maximalwertes ist. wherein Vz max is the sign of the selected maximum value.

Für die vorliegende Erfindung sind die Form und Koeffizienten der in Fig. 3 gezeigten Kantenfilter nicht wesentlich. the form and coefficient of the cut-off filter shown in Fig. 3 are not essential to the present invention. Es können auch Filterfenster mit mehr oder weniger als 2 x 5 Pixel und mit anderen Koeffizienten verwendet werden. It can also filter window with more or less than 2 x 5 pixels and are used with other coefficients. Wichtig ist nur, daß durch die Filterung vorwiegend horizontale und vertikale Kanten hervorgehoben werden. It is only important that will be highlighted by the filtering mainly horizontal and vertical edges. Ebenso können auch andere zusammenfassende Funktionen als die nach Gleichung (4) verwendet werden, zB die Summe der Betragswerte |F h | Likewise, other summary functions as the equation (4) can be used, for example, the sum of the absolute values | F h | und |F V | and | F V | versehen mit dem Vorzeichen des größeren Wertes. provided with the sign of the larger value.

Im nächsten Verarbeitungsschritt der Erfindung wird das gefilterte Helligkeitsbild F in ein Binärbild B mit nur zwei Werten 0 und 1 umgewandelt, indem die Filter- werte F mit Schwellwerten verglichen werden. In the next processing step of the invention the filtered luminosity image F is converted into a binary image B with only two values 0 and 1 by using the filter F values are compared with threshold values. Beispielsweise werden ein oberer Schwellwert S1 und ein unterer Schwellwert S2 gebildet als For example, an upper threshold value S1 and a lower threshold value S2 are formed as

S1 = + k2 x D (5) S2 = - k2 x D, S1 = + k2 x D (5) S2 = - k2 x D,

wobei D der Dynamikumfang des Helligkeitsbildes L ist und k2 eine Konstante. where D is the dynamic range of the brightness of the image is L, and k2 is a constant. Dann werden Filterwerte F, die über S1 oder unter S2 liegen, in den Binärwert 1 umgesetzt und Filterwerte, die zwischen S1 und S2 liegen, in den Binärwert 0. Then filter values F that are above S1 or S2 are converted into the binary value 1 and filter values lying between S1 and S2, in the binary value of the 0th

B = 1 für F < S2 oder F > S1 (6) B = 1 for R <S2 or F> S1 (6)

B = 0 für S2 < F < S1 B = 0 for S2 <F <S1

Fig. 4 veranschaulicht für einen Ausschnitt aus einer Zeile des gefilterten Bildes F die Schwellwertentscheidung und die Erzeugung des Binärbildes B. Das Ziel der Schwellwertentscheidung ist, im Binärbild nur noch die betragsmäßig höchsten Filterwerte wiederzugeben, die die horizontalen und vertikalen Kanten repräsentieren, und die übrigen Filterwerte zu unterdrücken. Fig. 4 illustrates a section of a of the filtered image F line, the threshold value and generating the binary image B. The aim of the threshold value to reproduce only the magnitude highest filter values in the binary image representing the horizontal and vertical edges, and the remaining suppress filter values.

Fig. 5 zeigt das erzeugte Binärbild für das Beispiel aus Fig. 1 , wobei die Binärwerte 0 als weiße Bildpunkte und die Binärwerte 1 als schwarze Bildpunkte dargestellt sind. Fig. 5 shows the binary image generated for the example of Fig. 1, wherein the binary values are 0 shown as white pixels, and the binary values 1 as black pixels. Für die vorliegende Erfindung ist nicht wesentlich, daß die Schwellwertentscheidung genau nach den Gleichungen (5) und (6) durchgeführt wird. For the present invention is not essential that the threshold value decision is carried out exactly according to the equations (5) and (6). Wichtig ist nur, daß die Schwellwerte so gewählt werden, daß das Binärbild B vorwiegend nur noch die Filterwerte F wiedergibt, die den horizontalen und vertikalen Kanten im Helligkeitsbild L entsprechen. It is only important that the threshold values are chosen so that the binary image B represents only the filter values F predominantly corresponding to the horizontal and vertical edges in the luminance image L. Es brauchen auch nicht zwei Schwellwerte S1 und S2 gewählt zu werden. It need not even two thresholds S1 and S2 to be elected. Es genügt ein Schwellwert, mit dem zB der Betrag der Filterwerte F verglichen wird. It is sufficient, a threshold value, is compared with the example, the amount of filter values F.

Im nächsten Verarbeitungsschritt der Erfindung werden im Binärbild B die Konturen analysiert. In the next processing step of the invention, the contours are analyzed in the binary image B. Dazu wird zunächst ausgehend zB von der linken oberen Ek- ke zeilenweise und pixelweise ein erster Konturpunkt gesucht, dh ein Pixel mit dem Binärwert 1. Von diesem Startpunkt aus wird eine Kontur Pixel für Pixel verfolgt, bis der Startpunkt wieder erreicht ist. For this example, is searched from the top left Ekstrand ke line by line and pixel by pixel, a first contour point first starting, that is a pixel with the binary value 1. From this starting point is pursuing a contour pixel by pixel, until the starting point is reached again. Zur Konturverfolgung können verschiedene bekannte Verfahren eingesetzt werden. To contour tracing various known methods can be used.

Fig. 6 zeigt als Beispiel eine Maske über 3 x 3 Pixel für ein bevorzugtes Verfah- ren der Konturverfolgung. Fig. 6 shows an example of a mask over 3 x 3 pixels of a preferred procedural ren the contour tracing. Der zentrale Punkt P wird auf den Startpunkt der Kontur gesetzt, und die acht Nachbarpixel werden im Uhrzeigersinn der Reihe nach untersucht, ob sie den Binärwert 1 haben. The central point P is set to the start point of the contour, and the eight neighboring pixels are to examined in the clockwise direction of the series if they have the binary value. 1 Sobald das erste Pixel mit dem Binärwert 1 gefunden wurde, wird die Untersuchungsmaske nach dorthin verschoben und die Untersuchung der acht Nachbarpixel beginnt erneut. Once the first pixel is found with the binary value 1, the investigation mask is moved there and the investigation of the eight neighboring pixels starts again. Dies wird solange fortgesetzt, bis der Startpunkt wieder erreicht ist. This is continued until the start point is reached again. In der Fig. 6 ist die Reihenfolge, in der die Nachbarpixel untersucht werden, durch die eingetragenen Zahlen 1....8 dargestellt. In FIG. 6, the order in which the neighboring pixels are examined represented by the registered numbers 1 ..... 8

Wenn der Startpunkt wieder erreicht ist, wird erfindungsgemäß anhand ver- schiedener Kriterien geprüft, ob die gefundene Kontur der Umriß einer Bildvorlage ist oder etwas anderes, zB ein Kratzer oder ein Schmutzrest von einem Klebeband. When the starting point is reached again, the present invention examined on the basis of various criteria, whether the found contour is the outline of an original image or something else, such as a scratch or dirt residue of an adhesive tape. Ein bevorzugtes Kriterium ist, daß die Kontur eine Mindestlänge haben muß, zB 150 mm, um als Umriß einer Bildvorlage interpretiert zu werden. A preferred criterion is that the contour has to have a minimum length, for example 150 mm, to be interpreted as an outline of an original image.

Länge (Kontur) > Länge m j n (7) Length (contour)> Length m j n (7)

Ein weiteres bevorzugtes Kriterium ist, daß die von der Kontur umschlossene Fläche eine minimale Breite und Höhe haben muß, zB 20 mm. Another preferred criterion is that the area enclosed by the contour surface must have a minimum width and height, for example 20 mm.

Breite (Kontur) > Breite m j n (8) Width (contour)> width m j n (8)

Höhe (Kontur) > Höhe m j n Height (contour)> Height m j n

Die minimalen Werte für Länge, Breite und Höhe werden so gewählt, daß die kleinsten möglichen Bildvorlagen noch sicher durch diese Kriterien erfaßt wer- den. The minimum values for length, width and height are chosen so that the smallest possible image templates are still securely detected by these criteria. Eine Kontur, die nach diesen Kriterien kein Bildvorlagenumriß ist, wird in dem Binärbild B gelöscht. A contour which is not a Bildvorlagenumriß according to these criteria will be deleted in the binary image B. Ebenso wird das Innere eines gefundenen Bildumriß gelöscht, da die darin enthaltenen Bildkonturen für die weitere Untersuchung ir- relevant sind. Likewise, the interior of an image outline found is deleted because the image contours contained therein for further investigation ir- relevant. Anschließend wird ein neuer Startpunkt gesucht und die nächste Kontur analysiert, bis alle Konturen im Binärbild abgearbeitet sind. Then a new start point is searched and the next contour analyzed until all contours have been processed in the binary image.

Fig. 7 zeigt das Ergebnis der Konturenanalyse für das Beispiel aus Fig. 1. Im Vergleich zum Binärbild B in Fig. 5 bleiben nur die Konturen übrig, die die Umrisse von Bildvorlagen sind. Fig. 7 shows the result of contour analysis for the example of Fig. 1. In comparison with the binary image B in Fig. 5, only the contours are left, which are the outlines of image templates.

Fig. 8 zeigt den nächsten Verarbeitungsschritt der Erfindung, in dem für jede der vier Seiten eines gefundenen Bildvorlagenumriß eine optimal angepaßte Gera- de ermittelt wird. Fig. 8 shows the next processing step is determined in an optimally matched for each of the four sides of a Bildvorlagenumriß found Gera- de of the invention. Hierzu wird erfindungsgemäß ein Verfahren eingesetzt, das in der Bildverarbeitungstechnik als Hough-Transformation bekannt ist (H. Bässmann, PW Besslich: Bildverarbeitung Ad Oculos, S. 101-121 , Springer Verlag 1993). For this purpose, a method is used according to the invention, which is known in the image processing technique as Hough transform (H. Bässmann, PW Beßlich: image processing Ad Oculos, pp 101-121, Springer Verlag 1993). Zunächst wird das umschreibende Rechteck (5) des Umriß mit den Eckpunkten A, B, C, D gebildet, dessen Seiten parallel zur Haupt- bzw. Nebenabta- strichtung sind. First, the circumscribing rectangle (5) is formed of the outline with vertices A, B, C, D, whose sides are parallel to the main or Nebenabta- dot processing. Dann wird für jede Seite des Umriß in einem bestimmten Suchbereich für Geraden mit verschiedenen Positionen und unter verschiedenen Winkeln festgestellt, wieviele Umrißpunkte auf ihnen liegen. Then, for each side of the outline in a certain search range for straight lines with different positions and at different angles is determined how many contour points lie on them. Die Gerade, auf der die meisten Umrißpunkte liegen, wird als optimal angepaßte Gerade für diese Umrißseite ausgewählt. The straight line on which most of outline points are, as is optimally adapted precisely selected for this Umrißseite.

Fig. 8 zeigt den Suchbereich für die linke Seite des Umriß. Fig. 8 shows the search area for the left side of the contour. Entlang einer waagerechten Strecke wird im Abstand s vom Punkt A ein Punkt G festgelegt. Along a horizontal distance s is determined, a point G from the point A in the distance. Durch den Punkt G werden unter verschiedenen Winkeln α Geraden (6) gelegt. Through the point G (6) are placed at different angles α line. Für jede der Geraden wird geprüft, wieviele Punkte des Umriß auf dieser Geraden lie- gen. Diese Zahl wird in eine α,s-Matrix (7) unter der durch α und s definierten Spalte und Zeile eingetragen. For each of the straight line is checked how many points of the contour gen Lie on this straight line. This number is entered into a α, s-matrix (7) of the through α s and defined column and row. Jede Zelle der Matrix entspricht einer der geprüften Geraden. Each cell of the matrix corresponds to one of the checked lines. Durch Variation von s und α wird in dieser Weise eine Vielzahl von Geraden untersucht. By variation of α s and a plurality of straight lines is examined in this manner. Da in diesem Fall nach einer näherungsweise senkrechten Geraden gesucht wird, kann der Parameters auf einen Streifen und α auf einen kleinen Winkelbereich eingeschränkt werden, um die benötigte Verarbeitungszeit zu verringern. As will be searched in this case by an approximately vertical line, the parameter can be applied to a strip and α limited to a small angular range, to reduce the processing time required.

»max < s ≤ +s max ( 9) ~ α max — α max "Max <s ≤ + s max (9) ~ α max - α - + α max

Für die Begrenzungen wird beispielsweise s max = 10 mm und α max = 15° gewählt. For example, limitations s max = selected 10 mm and α max = 15 °. Nach der Suchoperation wird festgestellt, welche Zelle der α,s-Matrix (7) den höchsten Zahlenwert enthält. After the search operation which cell of the α, S-matrix (7) is determined, contains the highest numerical value. Die zugehörigen Werte von s und α definieren eine Gerade, die die entsprechende Seite des Bildvorlagenumriß am genauesten wiedergibt. The corresponding values of s and α define a straight line representing the corresponding side of the Bildvorlagenumriß most accurate. Ausgehend von den Eckpunkten B, C, D des umschreibenden Rechtecks (5) geschieht die Suche und Bestimmung der optimal angepaßten Geraden für die restlichen drei Seiten des Bildumriß in gleicher Weise, wie es für die Fig. 8 beschrieben wurde. Starting from the corner points B, C, D of the circumscribing rectangle (5) occurs, the search and determination of the optimal fitting line for the remaining three sides of the frame outline in the same manner as described for the Fig. 8.

Die Strategie für die Suche nach der optimal angepaßten Geraden mit Hilfe der Hough-Transformation kann natürlich in vielfältiger Weise variiert werden. The strategy for finding the best matched lines using the Hough transform can of course be varied in many ways. Der Punkt G, durch den die Suchgeraden führen, muß nicht wie in Fig. 8 gezeigt am oberen Rand des umschreibenden Rechtecks (5) liegen. The point G, by the lead, the search lines, need not, as shown in Fig. 8 are at the upper edge of the rectangle (5). Er kann zB auch am unteren Rand liegen oder auf halber Höhe des Rechtecks (5). It can for example be at the bottom or at half the height of the rectangle (5). Wichtig ist nur, daß in einem definierten Suchbereich um die anzupassende Seite des Bildvorlagenumriß herum systematisch alle bezüglich Position und Winkel möglichen Geraden nach dem Prinzip der Hough-Transformation untersucht werden. It is only important that all systematic with respect to position and angle the possible straight lines are analyzed according to the principle of the Hough transform in a defined search area to the matching side of the Bildvorlagenumriß around. Die Suchstrategie kann auch noch im Hinblick auf die Verarbeitungszeit optimiert werden, wenn zB die Parameter s und α zunächst in groben Schritten variiert werden und dann um das Maximum der Hough-Transformierten herum die Untersuchung mit feineren Schritten fortgesetzt wird. The search strategy may be optimized also in terms of the processing time, for example if the parameters s and α initially varied in coarse steps, and then to the maximum of the Hough transform around the investigation is continued with finer steps.

Die gefundenen angepaßten Geraden für die vier Seiten des Bildumriß ergeben im allgemeinen kein Viereck mit rechten Winkeln. Found matched line for the four sides of the frame outline generally give no quadrilateral with right angles. Deshalb wird im letzten Verarbeitungsschritt der Erfindung aus den angepaßten Geraden ein Abtastrechteck gebildet. Therefore, a Abtastrechteck is formed in the last processing step of the invention from the adjusted straight line. Das kann in vielfältiger Weise geschehen. This can be done in many ways. Eine bevorzugte Me- thode ist: a) Mittelung der Winkel aller vier Geraden (wobei für zwei Geraden 90° addiert bzw. subtrahiert werden). A preferred method-is: a) averaging the angles of all four lines (where 90 ° is added or subtracted for two lines are). Dabei werden die Winkel mit dem Wert der Hough-Transformation gewichtet, da ein Winkel um so "sicherer" ist, je mehr Umrißpunkte für die entsprechende Gerade gefunden wurden. The angle with the value of the Hough transform are weighted as an angle so as to be "safe", the more outline points for the corresponding straight were found. b) Prüfung, ob ein Winkel vom Mittelwert um mehr als einen bestimmten Betrag abweicht. b) determining whether an angle from the mean by more than a certain amount from the original. Wenn ja, wird der Mittelwert aus den verbleibenden drei Ge- raden gebildet. If so, the average of the remaining three financial raden is formed. c) Bestimmung des Abtastrechtecks mit den vier Geraden unter Verwendung des mittleren Winkels (für zwei Geraden um 90° modifiziert). c) Determination of Abtastrechtecks with the four straight lines using the average angle (for two lines at 90 ° modified).

Nach der Bestimmung der Abtastrechtecke für alle Bildvorlagen auf der Scan- fläche werden die gefundenen Koordinaten und Winkel zur Einstellung des Scanners für die hochaufgelöste Abtastung verwendet bzw. zur nachträglichen Drehwinkelkorrektur der gescannten Bilddaten. After determining the Abtastrechtecke for all image templates on the scanning surface, the detected coordinates and angles are used to adjust the scanner for high-resolution scanning or for subsequent rotational angle correction of the scanned image data. Fig. 9 zeigt das Ergebnis der beschriebenen Verarbeitung für das Beispiel aus Fig. 1. Da im letzten Verarbeitungsschritt rechte Winkel des Abtastrechtecks erzwungen wurden, stimmen die Seiten des Abtastrechtecks nicht immer ganz genau mit den Seiten der Bildvorlagen überein. FIG. 9 shows the result of the processing described for the example of FIG. 1. Since the last processing step right corner of Abtastrechtecks were enforced, the sides of Abtastrechtecks do not always exactly match the sides of the image templates.

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Classification internationaleG06T7/60, H04N1/40, H04N1/387, G06T7/00
Classification coopérativeG06T7/70, H04N1/3872
Classification européenneH04N1/387C, G06T7/00P
Événements juridiques
DateCodeÉvénementDescription
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