DE2220624A1 - Verfahren zur erkennung von linienfoermigen mustern - Google Patents

Verfahren zur erkennung von linienfoermigen mustern

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DE2220624A1
DE2220624A1 DE19722220624 DE2220624A DE2220624A1 DE 2220624 A1 DE2220624 A1 DE 2220624A1 DE 19722220624 DE19722220624 DE 19722220624 DE 2220624 A DE2220624 A DE 2220624A DE 2220624 A1 DE2220624 A1 DE 2220624A1
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Germany
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Application number
DE19722220624
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Inventor
Klaus Dipl-Ing Kief
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/40Extraction of image or video features
    • G06V10/46Descriptors for shape, contour or point-related descriptors, e.g. scale invariant feature transform [SIFT] or bags of words [BoW]; Salient regional features
    • G06V10/469Contour-based spatial representations, e.g. vector-coding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Character Discrimination (AREA)

Description

  • Verfahren zur Erkennung von linienförmigen Mustern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung von linienförmigen Mustern, bei dem dem Linienverlauf durch eine Schwarz/Weiß-Abtasteinrichtung selbsttätig nachgefahren wird.
  • Durch die deutsche Patentschrift 953 474 ist ein Verfahren bekannt geworden, bei dem der Elektronenstrahl eines Ikonoskops automatisch den Konturen des zu identifizierenden Zeichens nder Musters nachgeführt wird und dabei gleichzeitig aus der Regelgröße für die automatische Nachführung Ströme oder Spannungen abgeleitet werden, deren zeitlicher Verlauf den Konturen des zu identifizierenden Zeichens entspricht.
  • Es ist ferner das Verfahren bekannte die Nachführungsgrößen eines z.B. fotoelektrischen Abtastkopfes, der einem Linienzug automatisch nachgeführt wird, in Form von Koordinatenwerten der Punkte des Linienzuges entsprechenden Analogsignalen einem Rechengerät zuzuführen, um gegenüber Drehungen, Verschiebungen sowie Ähnlichkeitstransformationen des Linienzuges invariante. Kenngrößen des Linienzuges zu gewinnen <DBP 1 129 333).
  • Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, bei einem Zeichenerkennungsverfahren, das das Prinzip des Nachfahrens von Linienzügen sowie zur Auswertung einen Rechner benutzt, eine Aufwand sparende Methode des Nachfahrens und Auswertens anzugeben.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das Muster in einer Matrix abgebildet wird, deren Matrixelemente einzeln durch Digitalansteuerung ihrer Koordinaten (x-Register, y-Register) nach ihrem Schwarz- oder Weiß-Zustand abfragbar sind, daß ein Rechner schrittweise ein jeweils anderes, mehrere Matrixelemente enthaltendes Fenster zur Abfrage adressiert, wobei das neue Fenster sich aus einer Drehung oder Verschiebung des alten Fensters ergibt und diese Verlagerungen anhand des jeweiligen Schwarz/Weiß-Gehalts des Fensters von dem Rechner so gesteuert werden, daß das Fenster entsprechend dem Linienverlauf des Musters fortlaufend verlagert wird, und daß der Verlauf dieser Verlagerungen in einem Digitalspeicher festgehalten wird, um ihn mit vorgegebenen Digitalmustern zu vergleichen.
  • Weiterhin ist vorgesehen, daß in dem Fenster eine Längsachse und ein Drehpunkt definiert sind, daß die Drehungen jeweils um einen gleichen Winkel, beispielsweise um 450 erfolgen und daß die Koordinaten des Drehpunktes zwecks Identifizierung des abgetasteten Linienverlaufs in dem Digitalspeicher gespeichert werden.
  • Außerdem ist vorgesehen, daß eine Drehung des Fensters so lange erfolgt, bis vom Fenster eine größte Menge "Schwarz" enthaltender Matrixelemente erfaßt wird, und dann eine Verschiebung des Fensters in Längs- oder Querrichtung erfolgt und weitere Drehungen und Verschiebungen einander abwechseln, bis ein Kurvenzug abgetastet ist.
  • Schließlich ist vorgesehen, daß nach Einspeicherung der Koordinaten jeweils einer Teillänge des Linienverlaufs z.B. vom Rechner der zugehörige Differentialquotient gebildet und als digitales Wort eingespeichert wird. und daß diese Wort oder aus ihnen zusammenfassend errechnete, Richtungen zugeordnete W8rtermit Kennworten bekannter Linienzüge verglichen werden.
  • Anhand der Figuren 1 bis 4 wird ein erfindungsgemäßes Beispiel eines Verfahrens zur Erkennung von linienförmigen Mustern näher beschrieben. Es zeigen Fig.1 das Grundprinzip des Verfahrens im Blocksehema, Fig.2 bis 4 Darstellungen verendeter Fenaerverlagr'.ungen.
  • In Fig.1 ist eine Zeichenmatrix 1 dargestellt, deren Matrixelemente Mi,j in z.B. 20 Zeilen und 20 Spalten angeordnet sind. Ein zu erkennendes Muster wird gemäß einer der bekannten Methoden unter Auflösung in Bildelemente,die schwarzen und weißen Punkten des Musters entsprechen, in der Matrix 1 abgebildet. Die Matrixelemente Mi,j können insbesondere bistabile Flipflops sein, wobei ein Linienzug wie bekannt in der Matrix in der Weise abgebildet wird, daß gesetzte Flipflops Punkten des Linienzuges (Schwarzpunkten) entsprechen. Jedes Matrixelement Mi,j ist durch Ansteuerung entsprechend seinen Koordinaten über ein x- und ein y-Register nach seinem Schwarz- oder Weiß-Inhalt abfragbar.
  • Durch einen Rechner 2 werden jeweils 8 Matrixelemente, die in der Zeichenmatrix ein Fenster 3 von der Form eines Rechtecks bilden, abgefragt. Derartige Abfragen erfolgen schrittweise nacheinander und werden von dem Rechner 2 per Programm durch Ausgabe eines für jede Schrittart charakteristischen Steuerwortes bewirkt.
  • Der Rechner 2 verfügt in seinem Programmspeicherteil 4 über Steuerworte, die Koordinaten-Drehtransformationen im Sinne einer Drehung der Achse A des Fensters 3 um jeweils 450 um den Punkt P als Drehpunkt herbeiführen. Figur 2 zeigt die mit a bis h bezeichneten möglichen Richtungen des Fensters 3 bei einer solchen drehenden Suchbewegung, wenn a die Ausgangsrichtung ist. Weitere Steuerworte bewirken Koordinaten-Transilationen im Sinne einer Verschiebung des Fensters 3 um eine Rasterteilung, wobei ein Steuerwort eine Längsverschiebung, wie in Figur 3 dargestellt, ein anderes eine Querverschiebung, wie in Figur 4 dargestellt, veranlaßt. Die Längsverschiebungen erfolgen in der Richtung, in der der "Kopf" K des Fensters voranläuft. Die Richtung von Querverschiebungen wird von dem Rechner auf Grund der Verteilung der abgefragten Schwarzpunkte innerhalb des Fensters bestimmt, so, daß die Verschiebung in Richtung zu der im Fenster festgestellten größeren Schwärzungsdichte hin erfolgt. Nach jeder Fensterverschiebung werden die Koordinatenwerte des Punktes P indem Speicherteil 5 des Rechners 2 abgespeichert. Der Rechner führt nach jeder Fenster-Verschiebung ein Fensterdreh-Programm durch1 wobei -Fensterdrehungen in dem Suchsektor solange durchgeführt werden, bis ein maximaler Inhalt von S.chwarzpunkten in dem Fenster festgestellt ist. Anschließend findet dann wieder ein Längsverschiebungsschritt in der gefundenen Richtung statt, dem evtl. ein Querverschiebungsschritt folgen kann.
  • Es ist vorgesehen, daß die beim Nachfahren des Linienzuges unmittelbar in digitaler Form im Rechner gewonnenen Koordinaten der Linienzugpunkte in der Weise im Rechner ausgewertet werden, daß im Zuge des Nachfahrens zu aufeinander folgenden Koordinatenwerten im Rechenwerk des Rechners ein zugehöriger Differentialquotient errechnet und als Digitalwort in dem Speicher 5 abgespeichert wird. Die Folge dieser Digitalwörter beinhaltet dann eine abgeleitete (differenzierte) Darstellung des Linienzugverlaufes, die gegebenenfalls, je nach Art der zu erkennenden Muster, durch Rechenvorgänge im Rechner, z.B.
  • Differenzbildungen, noch weiter komprimiert werden kann, beispielsweise durch Bildung von Digitalwörtern wie OOLL für stark steigend OOOL steigend LLLL " gleichbleibend LOOO " fallend LLOO 1 stark fallend Es läßt sich auf diese Weise eine typisierte Darstellung des Linienverlaufes gewinnen, die bei Verwendung der drei mittleren Digitalwörter gegenüber geometrischen Formänderungen invariant ist, oder bei Verwendung aller fünf oder noch weiterer das Verhalten des Linienverlaufs charakterisierender Digitalwörter den Linienverlauf geometrisch genauer wiedergibt. In dem Digitalspeicher 5 des Rechners sind derartige typische Darstellungen als Muster vorgespeichert, so daß ein spätestens am Ende des Abfahrens des Linienzugs vom Rechner durchgeführter Vergleich der beim Abfahren gewonnenen Darstellung mit diesen Mustern den Bedeuttungsinhalt des abgetasteten Linienzuges erkennen läßt.
  • Nach dem beschriebenen Verfahren ist unter Verwendung eines Digital-Rechners eine sehr wenig aufwendige Linienzugerkennung möglich, bei der in dem Digital-Rechner, der das Nachfahren des Linienzuges selbst steuert, auch die zur Erkennung benötigten Daten in digitaler Form sofort zur Verfügung stehen.

Claims (4)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erkennung von linienförmigen Mustern, bei dem dem Linienverlauf durch eine Schwarz/Weiß-Erkennungseinrichtung selbsttätig nachgefahren wird, dadurch ekennzeichnet, daß das Muster in einer Matrix (i) abgebildet wird, deren Matrixelemente einzeln durch Digitalansteuerung ihrer Koordinaten (x-Reg., y-Reg.) nach ihrem Schwarz- oder Weiß-Zustand abfragbar sind, daß ein Rechner (2) schrittweise ein jeweils anderes, mehrere Matrixelemente enthaltendes Fenster (3) zur Abfrage adressiert, wobei das neue Fenster sich aus einer Drehung oder Verschiebung des alten Fensters ergibt. und diese Verlagerungen anhand des jeweiligen Schwarz/Weiß-Gehalts des Fensters von dem Rechner so gesteuert werden, daß das Fenster (3) entsprechend dem Linienverlauf des Musters fortlaufend verlagert wird, und daß der Verlauf dieser Verlagerungen in einem Di-(5) gitalspeicher/festgehalten wird, um ihn mit vorgegebenen Digitalmustern zu vergleichen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fenster (3) eine Längsachse (A) und ein Drehpunkt (P). bestimmt sind, daß die Drehungen jeweils um einen gleichen Winkel, beispielsweise um 450 erfolgen, und daß die Koordinaten des Drehpunktes zwecks Identifizierung des abgetasteten Linienverlaufs in (5) dem Digitalspeicher/gespeichert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ekennzeichnet, daß eine Drehung des Fensters (3) so lange erfolgt, bis vom Fenster eine größte Menge "Schwarz" enthaltender Matrixelemente erfaßt wird, und dann eine Verschiebung des Fensters in Längs-oder Querrichtung erfolgt und weitere Drehungen und Verschiebungen einander abwechseln, bis ein Kurvenzug abgetastet ist.
4. Verfahren nach -Anspruch 3, dadurch zekennzeichnet, daß nach Einspeicherung der Koordinaten jeweils einer Teillänge des Linienverlaufs . . vom Rechner (2) ein zugehöriger DifferentialquotienR gebildet und als digitales Wort eingespeichert wirdS und daß diese Wort oder aus ihnen zusammenfassend errechnete, Richtungen zugeordnete Worrtmit Kennwörtern bekannter Linienzüge verglichen werden.
L e e r s e i t e
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2298908A1 (fr) * 1975-01-27 1976-08-20 Ibm Procede et dispositif de compression
EP2228753A3 (de) * 2009-03-13 2013-11-20 Omron Corporation Bildverarbeitungsvorrichtung und Bildverarbeitungsverfahren

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2298908A1 (fr) * 1975-01-27 1976-08-20 Ibm Procede et dispositif de compression
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