DD140092A1 - ARRANGEMENT FOR CHARACTERING COLOR GRAPHIC TEMPLATES - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung'zur Abtastung ebener Vorlagen mit graphischen Informationen in Schwarz/Weiß und in ausgewählten Farben im remittierten oder durchgelassenen Licht. Das Ziel, bei geringem Aufwand an Bauelementen ein hohes Farbauflösungsvermögen zu erreichen und eine eindeutige Farbzuordnung zu ermöglichen, soll für ausgewählte Farben mit einem einzigen Bildsensor realisiert werden. Bei einer Abtastanordnung, bestehend aus Beleuchtungseinrichtung, fotoelektrischer Wandlereinheit, Videoverstärker und Quantisierstufe, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als fotoelektrische Wandlereinheit ein Bildsensor mit einer von der Wellenlänge des Lichtes abhängigen Empfindlichkeit angeordnet ist. Die Anwendung der Erfindung ist in Geräten der Zeichenerkennung und Bildverarbeitung denkbar, z.B. zur Abtastung von Drucken, Zeichnungen, Filmen und Textilien.The invention relates to an arrangement for scanning flat Templates with graphic information in black and white and in selected colors in remitted or transmitted light. The goal, with low expenditure on components a high To achieve color resolution and a clear color mapping to allow for selected colors with a single Image sensor can be realized. In a scanning arrangement, consisting from lighting device, photoelectric conversion unit, Video amplifier and quantizer stage, the task is solved by in that as the photoelectric conversion unit an image sensor with one of the Wavelength of light dependent sensitivity is arranged. The Application of the invention is in devices of character recognition and Image processing conceivable, e.g. for scanning prints, Drawings, films and textiles.

Description

Beschreibung description der the Erfindunginvention

Titel der ErfindungTitle of the invention

Anordnung zur Abtastung farbiger graphischer VorlagenArrangement for scanning colored graphic templates

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur optoelektronischen Abtastung von Vorlagen im remittierten oder durchgelassenen Licht zur Erkennung von graphischen Informationen in Schwarz/Weiß und in ausgewählten Farben. Zur Anwendung kommt diese Anordnung in der Zeichenerkennung und Bildverarbeitung ζ. B. bei der Abtastung von Drucken, Zeichnungen, Filmen und Textilien.The invention relates to an arrangement for the optoelectronic scanning of documents in the remitted or transmitted light for the recognition of graphic information in black and white and in selected colors. This arrangement is used in character recognition and image processing ζ. In the scanning of prints, drawings, films and textiles.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist seit langem bekannt, Schwarz/Weiß-Informationen fotoelektrisch abzutasten und nach ihren Amplitudenwerten voneinander zu unterscheiden. Bei farbigen Informationen werden ausgewählten Farben gleichartige Sensorbauelemente zugeordnet. Durch unterschiedliche, vorgesetzte, monochromatische Filter sind die Sensoren nur für bestimmte Farbanteile empfindlich. Die Ausgangssignale aller Sensorbauelemente stellen dann in ihrer Ge-It has long been known to photo-scan black-and-white information and to distinguish from each other by their amplitude values. For colored information, similar sensor components are assigned to selected colors. Through different, superior, monochromatic filters, the sensors are sensitive only to certain color components. The output signals of all sensor components are then displayed in their

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samtheit die farbige Zeichen- oder Bildinformation dar. Nach der Erfindungsbeschreibung DE-OS 2559633 erfolgt die optische Abbildung der farbigen Informationen auf die Sensoren unter Ausnutzung des diffusen Lichtes. In der Erfindungsbeschreibung GB 1378422 wird die optische Abbildung über Lichtleiter oder nach den Erfindungsbeschreibungen US 3210552 und DE-OS 2446923 über Strahlteilung realisiert. Es ist evident, daß bei diesen Lösungen der Aufwand bei der Farbabtastung unvertretbar hoch ist, weil mehrere Farbkanäle mit der entsprechenden Ausrüstung erforderlich sind.samtheit the colored drawing or image information. According to the description of the invention DE-OS 2559633, the optical image of the colored information takes place on the sensors using the diffused light. In the description of the invention GB 1378422, the optical imaging is realized via light guides or according to the invention descriptions US 3210552 and DE-OS 2446923 via beam splitting. It is evident that in these solutions, the expense of color scanning is unacceptably high because multiple color channels are required with the appropriate equipment.

Es sind weiterhin Lösungen bekannt, die mit einem Bildsehsor auskommen. Wie aus der Erfindungsbeschrei-'bung DE-AS 2542254 hervorgeht, enthält eine solche Anordnung einen Farbstreifenfilter im optischen Strahlengang. Dadurch wird erzielt, daß schmale Segmente der Sensoroberfläche unterschiedlich farbselektiv empfindlich sind . Das durch die Streifenbreite zusätzlich eingeschränkte Auflösungsvermögen, insbesondere das der Farbinformation, erreicht jedoch nicht die Werte wie bei der Abtastung mit mehreren Sensoren. In der Schrift DE-OS 2363752 wird die Gewinnung von Farbwertsignalen aus Schwarz/Weiß-Signalen mit einer Bildröhre beschrieben. Das vom Empfänger ausgegebene, von der Helligkeit abhängige Analogsignal wird durch Schwellwertelemente in mehrere Pegelbereiche aufgeteilt, denen gesättigte bzw. im Sättigungsgrad einstellbare Farben beliebig zugeordnet werden.There are still known solutions that get along with a Bildsehsor. As is apparent from the invention description DE-AS 2542254, such an arrangement contains a color stripe filter in the optical beam path. This ensures that narrow segments of the sensor surface are different color selective sensitive. However, the resolution limited by the stripe width, especially that of the color information, does not reach the values as in the multi-sensor scan. In the document DE-OS 2363752 the extraction of color value signals from black and white signals is described with a picture tube. The output from the receiver, dependent on the brightness of the analog signal is divided by threshold elements into several levels, which saturated or saturable adjustable colors are arbitrarily assigned.

Diese Anordnung ermöglicht nur die Farbbewertung vorliegender Graustufungen. Sie eignet sich nicht zur Farberkennung farbiger Vorlagen und ihrec richtigen Zuordnung in Verarbeitungskanäle.This arrangement allows only the color evaluation of existing grays. It is not suitable for color recognition of colored originals and their correct assignment in processing channels.

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- 3 - Ziel der Erfindung - 3 - Object of the invention

Für die Abtastung von ebenen Vorlagen mit graphischen Informationen in Schwarz/Weiß und in ausgewählten Farben soll eine Einrichtung geschaffen werden, die bei geringem Aufwand an Bauelementen ein hohes Farbauflösungsvermögen erreicht und eine eineindeutige Farbzuordnung bei der Auswertung ermöglicht. . .- For the scanning of flat originals with graphic information in black and white and in selected colors, a device is to be created which achieves a high color resolving power with little outlay on components and permits a unambiguous color assignment in the evaluation. , .-

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Farberkennung für 'ausgewählte Farben mit geringem Aufwand zu ermöglichen.The invention has for its object to enable the color detection for 'selected colors with little effort.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in einer Anordnung zur optoelektronischen Abtastung ebener Vorlagen mit farbigen graphischen Informationen im remittierten oder durchgelassenen Licht, die eine Beleuchtungseinrichtung und auf der Empfängerseite eine . fotoelektrische Wandlereinheit und nachfolgend einen Viodeverstärker und eine Quantisierstufe enthält, dadurch gelöst, daß als fotoelektrische Wandlereinheit ein Bildsensor mit einer von der Wellenlänge des Lichtes abhängigen Empfindlichkeit zur Abtastung von Informationen in ausgewählten Farben mit hohem Sättigungsgrad angeordnet ist und daß die Quantisierstufe aus der gleichen Anzahl von Schwellwertstufen besteht, wie unterschiedliche, ausgewählte Farben zuzüglich Weiß auf der Vorlage vorhanden sind. Es erweist sich als vorteilhaft, daß der Sensor im sichtbaren Bereich des Lichtes eine nahezu lineare Abhängigkeit der Empfindlichkeit von der Wellenlänge des Lichtes aufweist.According to the invention, the object is in an arrangement for the optoelectronic scanning of planar documents with colored graphic information in the remitted or transmitted light, the lighting device and on the receiver side a. photoelectric conversion unit, and subsequently comprising a diode amplifier and a quantization stage, arranged as a photoelectric conversion unit, an image sensor with a wavelength dependent on the light sensitivity for scanning information in selected colors with high saturation and that the quantization of the same number of Threshold levels consists of how different, selected colors plus white are present on the template. It proves to be advantageous that the sensor has a nearly linear dependence of the sensitivity on the wavelength of the light in the visible range of the light.

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Darüber hinaus kann im Strahlengang von der Lichtquelle zum fotoelektrischen Wandler ein optisches Breitbandfilter mit einer Bandbreite im Bereich der ausgewählten Lichtwellenlängen angeordnet werden, das auch in der Vorlage selbst enthalten sein kann. Statt der Anordnung eines optischen Breitband.filters ist auch als Lichtquelle eine solche verwendbar, die ein Frequenzspektrum im Bereich der ausgewählten Wellenlänge aufweist.In addition, in the beam path from the light source to the photoelectric converter, a broadband optical filter having a bandwidth in the range of the selected wavelengths of light can be arranged, which may also be contained in the original itself. Instead of the arrangement of a broadband optical filter, it is also possible to use as the light source one having a frequency spectrum in the range of the selected wavelength.

Das Ausgangssignal des verwendeten Bildsensors ist vorwiegend eine Funktion der Wellenlänge des Lichtes. Daneben kann auch eine Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke vorhanden sein. Da die abzutastenden graphischen Informationen einen hohen Sättigungsgrad in Schwarz/Weiß und in den ausgewählten Farben aufweisen, ist die Abhängigkeit von der Wellenlänge dominierend, und die Auswertung der Farben wird ermöglicht. Den ausgewählten Farben werden zueinander disjunkte ' Amplitudenbereiche des Videosignals zugeordnet. Der oberste Amplitudenbereich wird von Weiß und der unterste von Schwarz belegt. Auch nach der Quantisierung des Videosignals z. B. in digitale Signale bleibt die Information über die ursprünglichen Farben erhalten, da ein Amplitudenbereich eineindeutig einem Quantisierungswert entspricht.The output of the image sensor used is predominantly a function of the wavelength of the light. In addition, a dependence on the illuminance may be present. Since the graphic information to be scanned has a high degree of saturation in black and white and in the selected colors, the dependence on the wavelength is dominant and the evaluation of the colors is made possible. The selected colors are assigned to each other disjoint 'amplitude ranges of the video signal. The highest amplitude range is occupied by white and the lowest by black. Even after the quantization of the video signal z. For example, in digital signals, the information about the original colors is retained since an amplitude range is one-to-one quantization value.

Der wichtigste Vorteil der Erfindung ist neben der eineindeutigen Farbzuordnung der geringe Aufwand an Bauelementen und das erreichbare hohe Farbauflösungsvermögen. Vorlagen mit farbigen Informationen und mit Markierungen in Schwarz/Weiß können im remittierten oder durchscheinenden Licht abgetastet werden.The most important advantage of the invention, in addition to the one-to-one color assignment, the low cost of components and the achievable high color resolution. Templates with colored information and markings in black and white can be scanned in remitted or translucent light.

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Fig.FIG. 11 Fig.FIG. 22 Fig.FIG. 33 Fig.FIG. 44 Fig.FIG. 11

- 5 - 208 903- 5 - 208 903

AusfuhrunqsbeispielAusfuhrunqsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend in ihrer Funktion an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below in its function on an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show

eine Abtastordnung gemäß der Erfindung, Spektralkennlinie eines Silizium-Bildsensors, Beispiel einer Vorlage mit graphischen Informationen unda scanning order according to the invention, spectral characteristic of a silicon image sensor, example of a template with graphic information and

Videosignal des Bildsensors entsprechend der Vorlage in Fig. 3.Video signal of the image sensor according to the template in FIG. 3.

enthält eine Vorlage 1, eine Lichtquelle 2, ein Objektiv 3, einen zellenförmigen Bildsensor 4 mit einer zugehörigen Ahsteuerschaltung 5. Dem Bildsensor 4 nach-•geordnet sind ein Videoverstärker 6 und ein A/D-Wandler 7. In dem Strahlengang von der Lichtquelle 2 zur Vorlage 1 ist ein Infrarotfilter 8 angeordnet. Der Bildsensor 4 ist in Halbleitertechnik mit Silizium als Basismaterial ausgeführt. Fig. 2 zeigt die dazugehörige typische Spektralkennlinie eines solchen Bauelementes, die die relative Empfindlichkeit £ in Abhängigkeit von der Wellenlänge X darstellt. In Fig 3 ist eine vergrößerte Vorlage 1 mit graphischen Informationen auf weißem Untergrund 10 abgebildet. Die Informationen bestehen aus einem schwarzen Strich 11 und farbigen Strichen 12, 13, wobei die Wellenlänge der Farbe des Striches 13 kleiner als die der Farbe des Striches 12 ist. Die Informationen sind mit Tusche aufgetragen.contains a template 1, a light source 2, a lens 3, a cellular image sensor 4 with an associated Ahsteuerschaltung 5. The image sensor 4 nach- • ordered are a video amplifier 6 and an A / D converter 7. In the beam path from the light source. 2 for template 1, an infrared filter 8 is arranged. The image sensor 4 is implemented in semiconductor technology with silicon as the base material. Fig. 2 shows the associated typical spectral characteristic of such a device, which represents the relative sensitivity ε as a function of the wavelength X. FIG. 3 shows an enlarged original 1 with graphic information on a white background 10. The information consists of a black line 11 and colored lines 12, 13, wherein the wavelength of the color of the line 13 is smaller than that of the color of the line 12. The information is applied with Indian ink.

Die Vorlage 1 wird von der Lichtquelle 2 beleuchtet. Vom Objektiv 3 wird ein Ausschnitt der Vorlage 1 auf den zellenförmigen Bildsensor 4 scharf abgebildet. Da der Sensor auch im infraroten Bereich stark empfindlich ist, wie aus Fig. 2 hervorgeht, werden die zum Teil von der Vorlage 1 remittierten irrelevanten Infrarotanteile bereits vorher in der Beleuchtung durch einen Infrarotfilter 8 ausgefiltert. Hierdurch erfolgtThe original 1 is illuminated by the light source 2. From the lens 3, a section of the original 1 is focused on the cell-shaped image sensor 4 sharp. Since the sensor is also highly sensitive in the infrared range, as can be seen from FIG. 2, the irrelevant infrared components remitted in part by the original 1 are already filtered out in the illumination by an infrared filter 8. This is done

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_₆_ 208 90 3_ ₆ _ 208 90 3

eine Beschränkung auf den sichtbaren Bereich des Lichtes, in dem die Spektralkennlinie nach Fig, 2 nahezu linear ist. Das Infrarotfilter 8 ist zur Funktion der Anordnung nicht unbedingt erforderlich. Die Beschränkung auf einen bestimmten Bereich des Lichtes kann auch die Lichtquelle 2 oder die Vorlage 1 selbst bewirken oder ganz entfallen. Im Bildsensor 4 erfolgt die Umsetzung der optischen Information in ein elektrisches Signal, das vom Videoverstärker 6 verstärkt wird. Ein abzutastender Streifen 14 möge quer zu den Strichen 11, 12, 13 liegen. In Fig. 4 ist das von dem Streifen 14 am Ausgang des Videoverstärkers 6 erhaltene Videosignal 24 dargestellt. Das von dem weißen Untergrund 10 erzeugte Videosignal 24 stellt sich in einem 100 % zugeordneten Amplitudenbereich 20 ein. Der schwarze Strich 11 hingegen remittiert die Strahlung am geringsten und erzeugt ein Signal im O-Amplitudenbereich 21. Für den farbigen Strich 12 ergibt sich eine Amplitude im Bereich 22 und für den farbigen Strich 13 eine Amplitude im Bereich 23. Da die Farben von unterschiedlicher Wellenlänge sind, werden ihnen aufgrund der Spektralkennlinie des Bildsensors unterschiedliche Amplitudenbereiche zugeordnet. Die Bereiche 25 stellen Sicherheitsbereiche dar, in denen kein Farbsignal auftreten darf. Dies wird erreicht durch den hohen Sättigungsgrad der farbigen graphischen Information. Das so gewonnene Videosignal 24 wird durch den A/D-Wändler 7 in ein binäres Signal gewandelt, das dem jeweiligen Farbkanal zugeordnet ist und zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung steht. Der A/D-Wandler 7 besteht dazu aus drei Schwellwertstufen, die ansprechen, sobald der jeweilige Spannungs- oder Stromamplitudenbereich 23, 22 oder 20 erreicht ist. Als Schwellwertstufen können drei Schwellwertschalter mit unterschiedlichen Schwellwerten parallel zueinan-a restriction to the visible range of the light, in which the spectral characteristic according to FIG. 2 is almost linear. The infrared filter 8 is not essential to the function of the arrangement. The restriction to a certain range of the light can also cause the light source 2 or the template 1 itself or omitted altogether. In the image sensor 4, the conversion of the optical information into an electrical signal, which is amplified by the video amplifier 6 takes place. A strip 14 to be scanned may be transverse to the lines 11, 12, 13. FIG. 4 shows the video signal 24 obtained from the strip 14 at the output of the video amplifier 6. The video signal 24 generated by the white background 10 adjusts itself in a 100 % assigned amplitude range 20. The black line 11, on the other hand, reduces the radiation least and produces a signal in the O-amplitude range 21. For the colored line 12, an amplitude results in the range 22 and for the colored line 13 an amplitude in the range 23. Since the colors have different wavelengths are, they are assigned due to the spectral characteristic of the image sensor different amplitude ranges. The areas 25 represent security areas in which no color signal may occur. This is achieved by the high degree of saturation of the colored graphic information. The video signal 24 thus obtained is converted by the A / D converter 7 into a binary signal, which is assigned to the respective color channel and is available for further processing. The A / D converter 7 consists of three threshold levels, which respond as soon as the respective voltage or current amplitude range 23, 22 or 20 is reached. As threshold levels, three threshold value switches with different threshold values can be connected in parallel with each other.

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der angeordnet sein. Es ist aber auch möglich. Schwellwertschalter durch Kombination mit Subtraktionsschaltungen mehrfach auszunutzen. Die Schwellwertstufen sind dann durch die jeweilige Verknüpfung realisiert.to be arranged. It is also possible. Use threshold switch several times by combination with subtraction circuits. The threshold levels are then realized by the respective link.

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Claims (5)

-β- 208 90 3-β- 208 90 3 ErfindunqsanspruchErfindunqsanspruch 1. Anordnung zur optoelektronischen Abtastung von ebenen Vorlagen mit farbigen graphischen Informationen im remittierten oder durchgelassenen Licht, die eine Beleuchtungseinrichtung und auf der Empfängerseite eine fotoelektrische VVandlereinheit und nachfolgend einen Videoverstärker und eine Quantisierstufe enthält, gekennzeichnet dadurch, daß als fotoelektrische Wandlereinheit ein Bildsensor mit einer von der Wellenlänge des Lichtes abhängigen Empfindlichkeit zur Abtastung von Informationen in ausgewählten Farben mit hohem Sättigungsgrad angeordnet ist und daß die Quantisierstufe aus der gleichen Anzahl von Schwellwertstufen besteht, wie unterschiedliche, ausgewählte Farben zuzüglich Weiß auf der Vorlage vorhanden sind.1. Arrangement for optoelectronic scanning of flat documents with colored graphic information in the remitted or transmitted light, which includes a lighting device and on the receiver side a photoelectric VVandlereinheit and subsequently a video amplifier and a quantizer, characterized in that the photoelectric converter unit is an image sensor with one of the wavelength of light dependent sensitivity is arranged to scan information in selected colors of high saturation and that the quantization step consists of the same number of threshold levels as there are different selected colors plus white on the original. 2. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Sensor im sichtbaren Bereich des Lichtes eine nahezu lineare Abhängigkeit der Empfindlichkeit von der Wellenlänge des Lichtes aufweist.2. Arrangement according to item 1, characterized in that the sensor has a nearly linear dependence of the sensitivity of the wavelength of the light in the visible range of the light. 3. Anordnung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Licht der Lichtquelle ein Frequenzspektrum im Bereich der Lichtwellenlängen der ausgewählten Farben aufweist. .3. Arrangement according to item 1 and 2, characterized in that the light of the light source has a frequency spectrum in the range of light wavelengths of the selected colors. , 4. Anordnung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß im Strahlengang von der Lichtquelle zum fotoelektrischen Wandler ein optisches Breitbandfilter mit einer Bandbreite im Bereich der Lichtwellenlängen der ausgewählten Farben angeordnet ist.4. Arrangement according to item 1 and 2, characterized in that in the beam path from the light source to the photoelectric converter, a broadband optical filter with a bandwidth in the range of wavelengths of light of the selected colors is arranged. 5. Anordnung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß das optische Breitbandfilter in dier Vorlage enthalten ist.5. Arrangement according to item 4, characterized in that the optical broadband filter is included in the template. Bierzu„jL_$eiten ZeidnonoenBeer "JL_Siten Zeidnonoen 33473347