DE2158758A1 - Verfahren zum automatischen Erkennen von Farben - Google Patents

Description

Patentanwälte!
Dipl. !hg. Walter Meissner ■ 2158758

^Οίρ'"εΐοΐ ü^:^In^Cher M üi ichen 2 5. nov. 1971

München 2, TaI 71

VERDOL S.A.
16 rue Dumont d'Urville, Lyon/Frankreich

Verfahren zum automatischen Erkennen von Farben

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Erkennen von Farben, beispielsweise unter Verwendung von fotoelektrischen Geräten .

Das Problem der automatischen Erkennung von Farben oder genauer von Farbstoffen stellt sich in der Praxis häufig, beispielsweise beim Einlesen der Muster oder Patronen, die bei der Herstellung von Lochkarten oder -streifen für Jacquardmaschinen verwendet werden. Bei derartigen Patronen werden die verschiedenen Bindungen durch unterschiedliche Farben angedeutet, die sich jeweils aus der Benutzung eines bestimmten Farbstoffes ergeben. Ein geübter Leser unterscheidet die verschiedenen Farben der Zeichnung leicht; er betätigt dementsprechend die Kartenschlagmqschine (d. h. einen Perforator). Erfahrungsgemäß lassen jedoch automatische Leseeinrichtungen in dieser Hinsicht viel zu wünschen übrig; es kommt zur Erzeugung von fehlerhaften Ansprechsignalen, sobald die Anzahl der bei der Zeichnung verwendeten unterschiedlichen Farben ode<~ Farbstoffe ansteigt.

Es wurde bereits vorgeschlagen, diese Mangel dadurch auszuräumen, daß die Spektralkomponenten jedes Farbstoffes in einem System von

209823/0811

Grundfarben oder Wellenlängen (im allgemeinen drei, beispielsweise blau, grün und rot; zuweilen aber auch nur zwei, beispielsweise blau und rot) betrachtet werden. Die Zeichnung oder ein anderes Muster wird dann mit einem Lichtstrahl mit vorbestimmten ' Eigenschaften beleuchtet; die Intensität des reflektierten Lichts wird mit Hilfe von fotoelektrischen Einrichtungen in den ausgewählten Grundfarben oder Wellenlängen gemessen. Die auf diese Weise erhaltenen Intensitäten oder Ansprechsignale kennzeichnen theoretisch den Farbstoff. Mit anderen Worten, betrachtet man beispiels weise das recht einfache Zweifarbensystem, dann können die Ansprech signale der fotoelektrischen Meßeinrichtungen als Abszissen- und Ordinatenwerte aufgetragen werden. Für jeden Farbstoff würde auf diese Weise ein einzelner, kennzeichnender Punkt gefunden, In der Praxis schwanken jedoch die Ansprechsignale der fotoelektrischen Einrichtungen in ADhängigkeit von der Dichte des Farbstoffes auf dem Papier, Außerdem sind handelsübliche Farbstoffe hinsichtlich ihrer Eigenschaften nicht vollständig gleichförmig Infolgedessen kann das Ansprechsignal für jede Grundfarbe zwischen gewissen Grenzwerten variieren. Berücksichtigt man diese Grenzwerte in einem Zweikoordinatensystem, dann ist die Darstellung jeaes Farbstoffes in den nacheinander abgetasteten Mustern nicht mehr ein Punkt, sondern ein Rechteck (bei einem Dreikoordinatensystem wurde ein Parallelepiped erhalten), Solange diese Rechtecke 'oder Parallelepipede) einander nicht schneiden, bleibt die automatische Erkennung der Farbstoffe möglich. Sobald jedcch die -nzahl der in der Zeichnung verwendeten Farbstoffe etwas großer _ ξ. ~. beispielsweise vier oder fünf übersteigt, ist die-:, licht -~ - r

209823/081 1

BAD

Fall. Wenn der den Ansprechsignalen zweier fotoelektrischer Einrichtungen entsprechende Punkt in der Zone liegt, die beiden Rechtecken (oder Parallelepipeden) gemeinsam ist, ist selbstverständlich eine automatische Unterscheidung zwischen den zugehörigen Farbstoffen nicht mehr möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeiten einer Erkennung der verschiedenen Farbstoffe oder Farben einer Musterzeichnung oder eines anderen Gegenstandes wesentlich zu verbessern.

Bei einem Verfahren zum Erkennen der verschiedenen in einem Muster, beispielsweise einer Zeichnung, verwendeten Farbstoffe, bei dem das Muster mittels eines Lichtstrahls mit vorbestimmten Eigenschaften beleuchtet, die Intensität des von dem Muster reflektierten Lichts in einer Anzahl von Grundfarben gemessen und de"~ zugehörige Kennpunkt in ein Koordinatensystem entsprechend den in jeder Grundfarbe gemessenen Werten eingebracht wird, wird erfindungsgemäß die Oberfläche oder das Volumen, die bzw. das den Ort der möglichen Kennpunkte jedes Farbstoffes unter Berücksichtigung der unvermeidbaren Änderungen der Dichte und der Eigenschaften des Farbstoffes in dem Koordinatensystem bestimmt, werden in dieses System Linien oder Flächen eingezeichnet, die zwischen diesen Orten hindu^rchlaufen, und werden diese Linien oder Flächen durch elektronische Schaltungen analog dargestellt, so daß die Lage des Kennpunktes des Farbstoffes mit Bezug auf die Linien oder Flächen für- jedes analysierte Muster selbsttätig ermittelt werden kann.

209823/0811

Wird nur mit zwei Grundfarben gearbeitet; handelt es sich um ein zweidimensional es Koordinatensystem und sind die den verschiedenen Farbstoffen entsprechenden Orte Flächen, die durch gerade Linien oder durch Folgen von Segmenten gerade·- Linien voneinander getrennt werden können. Derartige Linien, oder Segmente lassen sich auf elektronischem Wege leicht darstellen., Bei drei Grundfarben wird das Koordinatensystem dreidimensional, Die Orte sind Volumen, die durch Ebenen oder durch Folgen von Teilen solcher Ebenen voneinander getrennt werden müssen. Die elektronische Darstellung wird schwieriger., Auch im Falle von mehr als drei Grundfarben können Systeme entwickelt werden, die mehr als drei Koordinaten aufweisen. Dabei werden jedoch die elektronischen Schaltungen noch komplizierter. Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten dadurch vermieden., daß die Grundfarben in Form von aufeinanderfolgenden Paaren berücksichtigt werden, beispielsweise blau-grün, grün-rot und rotblau im Falle von drei Farben. Jedes Paar entspricht daher einem ■-echt einfachen zweidimensionalen System, das nu^r einfache und kostensparende elektronische Schaltungen erfordert.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausfuhrungsbeispiel en nahe·- er lauter t „

Figur 1 zeigt schematisch, wie in bekannter Weise ein Farbstoff in einem Dreifarbensystem erkannt wi^rd

Figur 2 zeigt, wie eine derartige Darstellung die Unterscheidung zwischen zwei Farbstoffen ermöglicht, wenn keine

209823/081 1

Überlappung auftritt,

F'igur 3 laßt erkennen, daß eine solche Unterscheidung unmöglich wird, wenn hinsichtlich der drei. Grundfarben Überlappungen auftreten.

Figuren 4 und 5 zeigen,, wie erfindungsgemäß eine Unterscheidung

zwischen zwei Farbstoffen im Falle zweie." Grundfarben

mittels eines zweidimensionalen Koordinatensystems möglich ist.

Figuren 6 und 7 zeigen in Blockform die elektronischen Schaltungen, mittels deren die automatische Unterscheidung zwischen den beiden Farbstoffen irn Falle der Figur 4 bzw. der Fig. 5 erfolgen kann.

Figur 8 ist eine zweidimensionale Darstellung ähnlich denjenigen nach den Figuren 4 und 5, jedoch fü^r den Fall von vier Farbstoffen.

Figur 9 zeigt in Blockform eine elektrische Schaltung fur die Unterscheidung der vier Farbstoffe nach Figw 8,

Figu^r IO zeigt eine Schaltung, die sich für drei Grundfarben eignet, d„ h. den Fall, daß _rder Kennpunkt eines Farbstoffes in einem dreidimensionolen Koordinatensystem liegt.

209823/0811

Figuren 11. 12 und 13 lassen erkennen, wie die Farbstoffe in drei zweidimensional en Koordinatensystemen jm Falle dreier Grundfarben dargestellt werden können.

In dem Diagramm nach Figur 1 entsprechen die Abszissen der- Weilenlängen und die Ordinaten den Lichtintensitäten, Es wur.de angenommen, daß das von der Zeichnung oder einem anderen Muster reflektierte Licht in drei Grundfarben- und zwar blau (b)₅ grün (v) und rot (r) analysiert wurde= Mit. anderen Worten, das Muster oder die Probe (beispielsweise ein Punkt einer Zeichnung) empfängt einen Lichtfiuß mit bekannten Eigenschaften, Die Intensität des von diese^r Probe reflektierten Lichts wird in den drei Grundfarben gemessen, Wenr der zum Einfärben des Musters verwendete Farbstoff exaKt gleichförmige Eigenschaften hätte und er auf die Zeichnung in genau gleichförmiger Dichte aufgebracht wäre, würden die so gemessenen Intensitäten öde" Anspreehsignale für jede Grundfarbe stets konstant sein, und zwaiunabhängig davon, welche den Farbstoff C tragende Probe gerade abgetastet wird. In der Praxis trifft dies jedoch nicht zu. Vielmehr variieren auf jeder Ordinate b, ν und r die den Intensitäten entsprechenden Punkte zwischen b1 und b2, zwischen v¹ und v2 sowie zwischen r1 und r2. Es kann daher davon ausgegangen werden, daß die drei Segmente b1-b2, v1-v2 und r1-r2 kennzeichnend fur den Farbstoff C sind=

Wird jetzt ein anderer Farbstoff C auf gleiche Weise ausgewertet, dann zeigt sich, daß dieser durch eine weitere Gruppe von drei Segb'i~b'2, νΊ-ν'2 und r'i-r'2. (Figur 2) dargestellt werden

209823/081 1

kann. Überlappen sich diese drei Segmente nicht, dann erlaubt das Diagramm nach Figur 2 eine Unterscheidung zwischen den Farbstoffen C und C*. Diese Unterscheidung ist selbst dann noch möglich, wenn eine Überlappung in zwei der drei Grundfarben auftritt. Überlappen sich die Segmente jedoch in allen drei Grundfarben, wie dies in Figur 3 angedeutet ist. dann wird jede selbsttätige Unterscheidung unmöglich, wenn die Ansprechsignale der fotoelektrischen Elemente in der Überlappungszone liegen.

Betrachtet man das Problem aus einem anderen Blickwinkel, so können die fur die drei Grundfarben gemessenen Intensitäten oder Antwortsignale in einem Dreikoordinatensysterr b, v_E r aufgetragen werden, wobei die Segmente b1-b2- v1-v2. r1-r2 bzw. bM-b^, vM-v'2, r.'1~r^!2 zwei Parallelepipede bestimmen. Falls sich die Segmente nicht in mindestens einer der drei Grundfarben überlappen, bedeutet dies, daß die Parallelepipede voneinander getrennt sind und daß infolgedessen ihre Unterscheidung stets möglich ist. Überlappen sich dagegen die Segmente in den drei Grundfarben, schneiden die Parallelepipede einander; eine automatische Unterscheidung ist für jeden Punkt unmöglich, der innerhalb der gemeinsamen Zone liegt.

Durch diese Umstände war bisher eine selbsttätige Fa^rbon terschei dung nur χη begrenztem Umfang möglich=

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung, daß dann, wenn eine Probe, die den Farbstoff C trägt, das Ansprechsignal b1 in der Grundfarbe b liefert, diese Probe nicht gleichzeitig zu dem

209823/0 811

BAD ORK-HNAL

Ansprechsignal v2 in der Grundfarbe ν führt,, sondern zu einem Ansprechsignal j das einem Punkt entspricht,, der in der- Nähe von v1 liegt. Mit anderen Worten, die Ansprechsignale einer· großen Anzahl aufeinanderfolgender Proben des gleichen Farbstoffes in den drei Grundfarben variieren mehr oder weniger in der gleichen Ricntung, wenn sie einander auch keineswegs proportional sind. Daraus folgt, daß innerhalb eines Dreikoordinatensystems b_p ν „ r die Kennpunkte eines Farbstoffes kein Parallelepiped, sondern ein wesentlich kleineres Volumen bestimmen, das inner-halb des Parallelepipeds liegt ο

Der Einfachheit halber kann zunächst der Fall eines Zweifarbensystems b„ r betrachtet werden (Figur 4). Bei einem solchen System bilden die Punkte b1 , b2 und r1, r2 nach Figur 1 ein Rechteck« Wird jedoch eine große Anzahl unterschiedlicher Proben des gleichen Farbstoffes C1 untersucht, zeigt es sich, daß die Kennpun.kte innerhalb einer wesentlich kleineren Fläche S1 liegen, die von einer geschlossenen Kurve begrenzt wird, welche die Seiten des Rechtecks tangiert. Diese Fläche kann als der Ort der Kennpunkte des Farbstoffes C1 betrachtet werden.. Für einen anderen Farbstoff C2 ergibt sich eine andere kleine Fläche S2„ Diese Flächen SI und S2 haben, wie veranschaulicht, längliche Form. Da sie eine verhältnismäßig kleine Ausdehnung haben, können sie sich wesentlich weniger leicht schneiden als die Rechtecke, die von den Punkten b1 , b2 und r¹ , r2 bzw. b'¹, b'2 und r "I , r'2 nach Figur 2 bestimmt werden. Das vorliegend beschriebene Verfahren führt infolgedessen zu einer erheblichen Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik,

209823/0811- .. ,

ORIGINAL

Eire automatische 'Unterscheidung zwischen den Flachen SI und S2 kann mittels einer Linie erfolgen, die zwischen beiden Flächen verläuft und die auf elektronische Weise nachgebildet werden kann. Bei einer· solchen Linie kann es sich um eine Gerade, beispielsweise die Gerade P in Figur 4, oder- um eine Folge von Abschnitten vor. Geraden handeln, wie dies in Figur 5 bei Q und R angedeutet ist= Die Unterscheidung zwischen 51 und S2 beruht dann darauf, daß die Fläche S"! über der Linie P (oder QR) liegt, während sich die Fläche 52 darunter befindet.

Eine Gerade entsprechend der Geraden P wird durch die Gleichung

y -= a (χ - χ')

dargestellt, wobei x¹ die Abszisse des Punktes A ist, an dem die Gerade die χ-Achse schneidet (Figur 4).

Es sind Verstärker mit einstellbarer Verstärkung oder Operationsverstärker bekannt, die ein Ausgangssignal liefern, das proportional der Difte'enz zwischen zwei Spannungen ist, die den Eingängen des Ve rs ta*-Ή er s zugeführt werden. Wird an den ersten Eingang eine feste Spar·¹--ng angelegt; die die Abszisse des Punktes A darstellt, während dem anderen Eingang eine veränderliche Spannung zugeführt wird, und wird die Verstärkung des Verstärkers auf einen We't eingestellt ,·de: der Steigung α der obigen Gleichung entspricht, stellt die Ausgangsspannjng des Verstärkers stets die Ordinate des Punktes der Geraden P dar, de>" der Absijsse entspricht, welche von der an

209823/0811

BAD ORIGINAL

den zweiten Eingang angelegten veränderlichen Spannung dargestellt wird» Wird nun diese veränderliche Spannung gleich dem Ansprechsignal r einer Probe eines unbekannten Farbstoffes gemacht, bei dem es sich entweder um den Farbstoff C1 oder um den Farbstoff C2. handeln kann, kann die Ausgangsspannung des Verstärkers mit dem Ansprechsignal b des unbekannten Farbstoffes verglichen werden. Es kann auf diese Weise ermittelt werden_a ob der KennpunUt b. r des Farbstoffes über oder unter der Geraden P liegt, oder mit anderen Worten, ob dieser Punkt dem Farbstoff-C1 oder dem Farbstoff C2 entspricht.

,Figur 6 zeigt eine Schaltung, die es erlaubt, die obige Unterscheidung selbsttätig vorzunehmen. Ein Operationsverstärker 2O-nimmt an seinem ersten Eingang B eine Spannung r auf, die das Ansprechsignal der Probe in Rot darstellt, während eine Spannung rO entsprechend der Abszisse des Punktes A mittels eines Potentiometers 21 an den zweiten Eingang C angelegt wird. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers wird mittels eines Hilfseingangs g auf α eingestellt. Das Ausgangssignal s des Verstärkers stellt infolgedessen das Produkt a(r- ·~0) dar_E d. h. die Gleichung der Geraden P. Dieses Ausgangssignal wird an den ersten Eingang eines Vergleichers 22 angelegt, bei dem es sich um einen weiteren Operationsverstärker handeln kann. Dem anderen Eingang des Vergleichers wird ein Signal b zugeführt, das das Antwortsignal der Probe in Blau darstellt. Würde der Kennpunkt der Probe, bestimmt durch die Antwortsignale b und r in den Grundfarben Blau und Rot, auf der Geraden P liegen, wäre das Ausgangssignal" S des Vergleichers 22 gleich Null. Dieses Ausgangssignal ist jedoch positiv oder negativ und läßt auf diese "iVetöe er-

209823/0811 BAD ORIGINAL

Kennen, da6 de' Kennpunkt über ode^r unte- de' Geraden P liegt, wobei angenommen, wi "d 5 daß öe^r Verstärker 2O und de; Ver gl eich.er 22 ein positives Ausgangssignal liefern, wenn ihr erster'Eingang auf einem höheren Pegel als ihr· zweiter Eingang liegt. Da es sich bei dem unbekannten Farbstoff entweder ^m den Farbstoff C1 ode^r de^ Farbstoff C2 handelt, sorgt die Schaltung nach Figur 6 fu>· ai.e Unterscheidung . ist das Ausgangssignal des Vergleichers 22 negativ, entspricht de' unbekannte Farbstoff der- Fläche S1 ; es handelt sich also um Ci.- 1st dagegen das Ausgangssignal des Vergleichers 22 positiv, liegt de<~ Farbstoff C2 vor.

Wenn, die Flächen S1 und 52 durch eine Folge von Abschnitten von Geraden voneinander getrennt werden, wie dies beispielsweise in Figur 5 de" Fall ist. kann jede Gerade als eine Bedingung betrachtet werden, die sich durch das Ausgangssignal einer Schaltung der in Figur 6 veranschaulichten Art darstellen laßt* Bei der in Figu' 7 veranschaulichten Anordnung weist jede Grundschaltung einen Operationsverstärker 2OQ bzw. 20Rj de¹" Signale r und rO aufnimmt, sowie einen Ve^rg]ei eher 22Q bzw. 22R auf, dem das A^sgangssignal des verstarke/ s of'd das Signal b zugeführt werden. Die Ausgangssignale diese" Ve' y leiche·- wenden einer To.'schaltung 23 zugeführt, de^rer> Au'sgangssig^al eine Unterscheidung zwischen den Fa'bstoffen CI und C2 (d. h. zwischen den Flachen S1 und S2) erlaubt. In dem in Figur 5 dargestellten Felle liegt die Flache S2 unter den beiden Ge^radenstücK.en Q und R. Fur jeden beliebigen Ρυηκ,ΐ dieser Fläche sind infolgedessen die Ausgangssignale der Vergleicher 22Q und 2.2R positiv. Handelt es sich bei der Torschaltung 23 um eine UND-Schaltung.

2098 23/0811

^; BADORiGlNAL

liefert die Torschaltung infolgedessen immer dann ein positives Ausgangssignal, wenn es sich bei der unbekannten Probe um den Farbstoff C2 handelt. Das Ausgangssignal der Torschaltung 23 kann außerdem an den Eingang eines Inverters 24 angelegt werde", falls ein positives Signal auch zur Identifizie-ung der Fläche S1 (d„ h„ des Farbstoffes C1) erwünscht ist.

Die obigen Erläuterungen treffen auch fu^r mehr als zwei Arten von Farbstoffen zu, vorausgesetzt, daß die kennzeichnenden Flachen oder Orte dieser Farbstoffe nicht einander schneiden. Fig.jr δ zeigt beispielsweise den Fall von vier Farbstoffen C'1 , C2, C3, C4 , d, h. von vier Flächen 51, S2, S3, S4, die durch drei Linien T, U, V voneinander getrennt werden. Betrachtet man den Kervnpunkt eines unbekannten Farbstoffes und geht man davon aus, daß das Ausgangssignal ST, SU, SV (Figur 9) jeder einer bestimmten Geraden entsprechenden Schaltung negativ ist, wenji der Kennpunkt des unbekannten Farbstoffes oberhalb dieser Geraden liegt, so ergeben sich die folgenden Unterscheidungsbedingungen:·

Für Farbstoff C1 (Fläche S1); Ausgangssignale ST₅ SU und SV negativ (oder einfacher ST negativ),

Für Farbstoff C2 (Fläche S2); Ausgangssignal ST positiv, Ausgangssignale SU urd SV negativ (oder einfacher ST positiv und Su negativ).

209823/0811 .

■ ■ BAD

Für Farbstoff C3 (Fläche S3);; Ausgangssignale ST, SU positiv,

Ausgangssignal SV negativ (oder einfacher SU positiv und SV negativ) .

Für Farbstoff C4 (Fläche .54): Ausgangssignale ST, SU und SV

positiv (oder einfacher SV positiv) . ■

Figur 9 zeigt, wie diese Bedingungen elektronisch mit Hilfe von vier Torschaltungen 25S1 , 25S2, 25S3 und 25S4 berücksichtigt werden können, an die die Ausgangssignale ST, SU und SV angelegt werden. Bei der Torschaltung 25S1 kann es sich um eine UND-NICHT-Schaltung handeln, die ein positives Ausgangssignal nur dann abgibt, wenn alle ihre Eingangssignale negativ sind. Bei den Torschaltungen 25S2 und 25S3 kann es sich um beliebige Torschaltungen handeln, vorausgesetzt, daß ein Inverter in einen oder zwei der drei Eingangsleitungen eingesetzt wird. Beispielsweise kann für die Torschaltung 25S2 eine UND-NICHT-Schaltung vorgesehen sein, wenn zwischen dem ersten Eingang der Torschaltung und dem Vergleiche!22T ein Inverter sitzt. Die Torschaltung 25S1 kann auch durch einen einfachen Inverter ersetzt werden, dem das Ausgangssignal ST zugeführt wi^rd; der dritte Eingang der Torschaltung 25S.2 kann entfallen, usw. In jedem Falle identifizieren die einzelnen Ausgangssignale der Torschaltungen 2.5S1 , 25S2, 25S3 und 25S4 in eindeutiger Weise die vier Farbstoffe.

209 823/08 11

Bisher wurde davon ausgegangen, daß nur zwei Grundfar Den (Blau und Rot) zur Identifizierung der Farbstoffe herangezogen we-den, Im Falle von drei Grundfarben oder Wellenlängen handelt es sich bei dem Oi~t der Kennpunkte jedes Farbstoffes nicht mehr um eme Fläche _; sondern um ein Volumen. Aber auch in diesem. Falle schneiden diese Volumen einander nicht, so daß sie durch Zwische if lachen voneinander getrennt werden können, und zwar durch Ebenen oder Abschnitte von Ebenen= Jede Ebene kann durch eine Gleichung dargestellt werden, die ihrerseits mittels elektrischen Schaltungen · der in Verbindung mit Figur 6 erläuterten Art analog darstellbar ist.

Figur 10 zeigt eine Schaltung, die drei Grundfarben, und zwar Blau b, Grün ν und Rot r zugeordnet ist. Ein erster Operationsverstärker 251 nimmt ein Ansprechsignal ν und ein einstellbares Signal vO auf. Sein Verstärkungsgrad beträgt gi . Das Ausgangssignal si dieses Operationsverstärkers wird an den zweiten Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 252 angelegt, dessen erstem Eingang das Signal r zugeführt wird, Die Verstärkung dieses Verstärkers beträgt g2. Das Ausgangssignal s2 des Operationsverstärkers 252 wird an den ersten Eingang eines dritten Operationsve¹"-stärkers 253 angelegt, der den Verstärkungsgrad g3 hat und dessen zweitem Eingang das Signal b zugefütsrt wird. Das Ausgangssignal S des Operationsverstärkers 253 stellt das Ausgangssignal de<~ Schaltung dar. Es gilt: -

209823/08 11

si = g1 ( ν - vO ) s2 = g2 ( r - si )

S =r g3 ( s2 - b )

und infolgedessen:

S = g3 (rg2 - vgl g2 + vOg1g2 - b)-

Die Ausgangsspannung S wird infolgedessen fur jeden Punkt zu Null, dessen Koordinaten b, v, r die Bedingung erfüllen!

b = rg2 - vglg2 + vOg1 g2.

Diese Gleichung stellt eine Ebene in einem Dreikoordinatensystem dar. Wenn daher die einem unbekannten Farbstoff entsprechenden Ansprechsignale b, v, r an die Schaltung nach Figur IO angelegt werden, gibt das Vorzeichen des Ausgangssignals S an, auf welcher Seite der Ebene der Kennpunkt dieses Farbstoffes in dem Dreikoo^rdinatensystem b, v, r liegt.

Die obigen Erläuterungen lassen sich für den Fall jeder beliebigen Anzahl von Grundfarben ausdehnen. Bei vier Farbstoffen kann man sich beispielsweise einen vierdimensionalen Raum und damit ein Vier koordinatensystem vorstellen, innerhalb dessen der Ort jedes Farbstoffes ein vierdimensionales Volumen ist. Diese Volumen werden durch dreidimensionale Flächen voneinander getrennt.

. _: 209 82 3/08 11

Es ist jedoch grundsätzlich möglich, die komplizierte Darstellung von Volumen zu vermeiden, und zwar insbesondere von Volumen mit mehr als drei Dimensionen, indem die Primärfarben in aufeinanderfolgenden Paaren betrachtet werden. Im Falle von drei Grundfarben sind diese Paare beispielsweise bv, vr und rb. Jedes Paar kann in einem Zweikoordinatensystem dargestellt werden, das als die Projektion des Dreikoordinatensystems b, v, r auf eine der drei Ebenen betrachtet werden kann, die von den drei Koordinatenachsen bestimmt werden. Die auf diese Weise erhaltene Unterscheidung ist weniger vollkommen, da der Fall eintreten kann, daß zwei Volumen, die sich innerhalb des dreidimensionalen Raumes nicht schneiden, Projektionen besitzen, die einander in den betreffenden Ebenen schneiden. Dies ist jedoch relativ selten der Fall; auf der anderen Seite wird die erforderliche elektronische Anordnung weitgehend vereinfacht.

Die Figuren 11 bis 13 zeigen den Fall zweier- Farbstoffe mit drei Grundfarben b, v, r. In dem ersten zweidimensionalen System bv (Figur 11) schneiden die Flächen oder Orte S'1 und S'2 einander·; sie erlauben infolgedessen keine sichere Unterscheidung. In dem System vr liegen die betreffenden Flächen S"1 und S"2 in Abstand voneinander. Sie lassen sich jedoch nicht durch eine einzige Gerade gegeneinander abgrenzen. Es müssen vielmehr zwei Ge ■"adenstücke W und X benutzt, werden, was die elektronische Anordnung etwas komplizieren würde. In dem dritten System rb können die betreffenden Flächen S"'1 und S""2 durch eine einzige Gerade Y voneinander getrennt werden, die außerdem durch den Schnittpunkt der Koordina-

209 8 23/0811

tenachsen hindurchreicht und infolgedessen durch eine recht einfache elektronische Schaltung dargestellt werden kann.

Das gleiche Verfahren kann auf mehr als drei Grundfarben oder Wellenlängen angewendet werden, wobei auch in diesem Falle vorauszusetzen ist, daß dann, wenn die Volumen oder Orte der verschiedenen Farbstoffe C1, C2, C3 usw. einander nicht schneiden, ihre Projektionen auf die Ebenen der Koordinatenachsen einander ebenfalls in mindestens einer de,r Ebenen nicht schneiden.

Eine Unterscheidung wird nur dann unmöglich, wenn sich für- die gleichen Farbstoffe Überschneidungen in allen Ebenen ergeben. Mit anderen Worten, wenn mit drei Grundfarben und beispielsweise vier Farbstoffen C1 , C2, C3, C4 gearbeitet wird, ist eine Unterscheidung unmöglich, wenn sich beispielsweise die Flächen oder Orte von C1 und C2 in den drei Ebenen b-v, v-r und r-b schneiden. Dagegen ist die Unterscheidung ohne weiteres möglich, wenn beispielsweise der Ort für C1 den Ort für C2 in den Ebenen b-v und v-r schneidet und beispielsweise eine Überschneidung mit einem anderen Ort, beispielsweise dem Ort des Farbstoffes C3, in der Ebene r~b vorliegt. In einem solchen Falle kann der Kennpunkt des unbekannten Farbstoffes nicht in die zwei selben Flachen oder Orte innerhalb der drei zweidimensionalen System fallen.

2 0 9 8 23/0811

Claims (8)

1. Ansprüche

   \Λ. Verfahren zum automatischen Erkennen der für das Einfärben einer Probe, beispielsweise einer der Herstellung von Lochkarten oder -streifen für Jacquardmaschinen dienenden Zeichnung, benutzten Farbstoffe unter Verwendung von lichtempfindlichen Einrichtungen, die in einer Anzahl von Grundfarben oder Wellenlängen das Licht analysieren, das von jedem zu erkennenden Farbstoff reflektiert wird, wenn der betreffende Teil der Probe mit einem Lichtstrahl von vorbestimmten Eigenschaften beleuchtet wird, wobei der Erkennung des Farbstoffes, von dem das Licht reflektiert wird, die Lage des die Ansprechsignale der lichtempfindlichen Einrichtungen entsprechend jeder der Grundfarben darstellenden Punktes in einem Koordinatensystem zu Grunde liegt, das eine der Anzahl der Grundfarben gleiche Anzahl von Achsen hat, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Koordinatensystem der Ort aller möglicher Kennpunkte jedes zu erkennenden Farbstoffes unter Berücksichtigung der zulässigen Schwankungen hinsichtlich der Dichte und der Eigenschaften des Farbstoffes bestimmt wird, daß in das Koordinatensystem geometrische Figuren eingezeichnet werden, die die Orte der zu erkennenden Farbstoffe voneinander trennen und eine Dimension weniger als die Orte

   haben, daß jede der Trennfiguren mittels einer elektronischen Schaltung analog dargestellt wird, der Eingangssignal entsprechend den Koordinaten eines Punktes in dem System zugeführt werden und die ein Ausgangssignal abgibt, das zu Null wird, wenn

   209823/081 1

   dieser Punkt Teil der von der Schaltung dargestellten Trennfigur ist, daß jeder dieser Schaltungen die Ansprechsignale der
   lichtempfindlichen Einrichtungen als Eingangssignale zugeführt werden und daß aus dem Vorzeichen der Ausgangssignale der elektronischen Schaltungen abgeleitet wird, zwischen welchen der Figuren der Kennpunkt des zu erkennenden Farbstoffes liegt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit zwei Grundfarben und einem zweidimensionalen Koordinatensystem gearbeitet wird, jeder der Orte eine von einer geschlossenen Kurve begrenzte Fläche ist und mindestens einige der Trennfiguren von einer Geraden gebildet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit zwei Grundfarben und einem zweidimensionalen Koordinatensystem gearbeitet wird, jeder der Orte eine von einer geschlossenen Kurve
   begrenzte Fläche ist und mindestens einige der Trennfiguren von einer Folge von Abschnitten von unterschiedlichen Geraden gebildet werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß mit drei Grundfarben und einem dreidimensionalen Koordinatensystem gearbeitet wird, jeder der Orte ein von einer in sich geschlossenen Flache begrenztes Volumen ist und mindestens einige der· Trennfiguren von einer Ebene gebildet werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet* daß mit drei

   209 823/08 11

   Grundfarben und einem dreidimensionalen Koordinatensystem gearbeitet wird, jeder der Orte ein von einer in sich geschlossenen Fläche begrenztes Volumen ist und mindestens einige der Trennfiguren von einer Folge von Teilen von unterschiedlichen Ebenen gebildet werden.
6. 6, Verfahren zum automatischen Erkennen der für das Einfärben einer Probe, beispielsweise einer der Herstellung von Lochkarten oder -streifen für Jacquardmaschinen dienenden Zeichnung, benutzten Farbstoffe unter Verwendung von lichtempfindlichen Einrichtungen, die in mehr als zwei Grundfarben oder Wellenlängen das Licht analysieren, das von jedem zu erkennenden Farbstoff reflektiert wird, wenn der betreffende Teil der Probe mit einem Lichtstrahl von vorbestimmten Eigenschaften beleuchtet wird, wobei der Erkennung des Farbstoffes, von dem das Licht reflektiert wird, die Ansprechsignale der lichtempfindlichen Einrichtungen auf jeder der Grundfarben zu Grunde liegen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zweidimensionalen Koordinatensystem der Kennpunkt berücksichtigt wird, der den Ansprechsignalen der lichtempfindlichen Einrichtungen in jedem Grundfarbenpaar für jeden zu erkennenden Farbstoff entspricht, daß in jedem der Koordinatensystemedie Fläche bestimmt wird, die unter Berücksichtigung der zulässigen Schwankungen hinsichtlich der Dichte und der Eigenschaften der Farbstoffe den Ort aller möglicher Kennpunkte jedes zu erkennenden Farbstoffes bildet, daß in jedes der Koordinatensysteme Linien eingezeichnet werden, die die Orte der zu erkennenden Farbstoffe voneinander trennen, daß jede der Linien mittels einer elektro-

   209 823/08 1 1

   nischen Schaltung analog dargestellt wird, der Eingangssignale entsprechend den Koordinaten eines Punktes in jedem der Koordinatensysteme zugeführt werden und die ein Ausgangssignal abgibt, das zu Null wird, wenn dieser Punkt auf der von der betreffenden Schaltung dargestellten Linie liegt, daß jeder der Schaltungen, die jedem der Koordinatensysteme entsprechen, als Eingangssignale die Ansprechsignale der lichtempfindlichen Einrichtungen in den beiden jedem der Systemeentsprechenden Grundfarben zugeführt werden und daß aus dem Vorzeichen der Ausgangssignale der elektronischen Schaltungen abgeleitet wird, zwischen welchen der Linien der Kennpunkt des zu erkennenden Farbstoffes in mindestens einigen der Koordinatensysteme liegt.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Trennlinien Geraden sind.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Linien von einer Folge von Segmenten von unterschiedlichen Geraden gebildet werden.

   209823/0811

   Leerseite