DE2612971C3 - Bildmuster-Erkennungssystem - Google Patents
Bildmuster-ErkennungssystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft tin Bildmuster-Erkennungssystem
gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein
Bildmuster- bzw. Struktur-Erkennüngssystem, das auch
als sogenanntes lernendes System bezeichnet werden kann.
Es wurden bereits automatische Montageeinrichtungen und automatische Förder- und Zulieferungs-Einrichtungen
entwickelt und in Fertigungs- und Montagebelrieben installiert, um Fertigungsprodukle automatisch
herstellen zu können, wobei einige dieser Einrichtungen Bildmuster-Erkennungssysteme besitzen.
Signale, die von den Bildmuster-Erkeniiungssystemen bereitgestellt werden und der Form und der Lage eines
Gegenstandes entsprechen, werden dazu herangezogen, die automatischen Montagevorrichtungen und die
automatischen Transport- und Zuführeinrichtungen zu steuern.
Bei den herkömmlichen Bildmuster-Erkennungssystemen wird ein von einer Bildröhre aufgenommenes
Bildmuster des Objektes, das erkannt werden soll, mit einem Standard-Bildmuster, das der Form des Gegenstandes
entspricht, verglichen, so daß das Vorliegen und die Lage des dem Objekt entsprechenden Bildmusters
dadurch festgestellt wurde, daß das Teilbild des Bildmusters mit dem Standard-Bildmuster in Deckung
gebracht wird. Bei diesem bekannten Bildmuster-Erkennungssystem war jedoch eine nachfolgend noch zu
erläuternde Maske erforderlich, um eine ausreichend gute Oberdeckung des Standard-Bildmusters zu erreichen,
und es war ein großer, der '".öße der Maske
entsprechender Speicher erforderlich, um lie der Maske
entsprechende Information zu speichern. Aus welchen Gründen auch immer kann es vorkommen, daß der
Gegenstand, der erkannt werden soll, in seiner Form
verändeu ist, so daß auch das dem Gegenstand entsprechende Bildmuster auch etwas anders aussieht.
Dadurch kann die Ähnlichkeit zwischen dem Gegenstand und dem Standardmuster gering sein, da das
Standardmuster aus einer Maske gebildet ist, und mit dem Bildmuster-Erkennungssystem ergeben sich bei der
Erkennung des Gegenstandes Fehler. Wenn der Gegenstand beispielsweise ein Krei·· oder ein Ring ist,
so ändert sich die Form des Kreises oder des Ringes bei der Aufnahme desselben bei Änderung des Abstandes
oder der Lage zwischen dem kreis- oder ringförmigen Gegenstand und der Bildröhre und als Bild ergibt sich
für den kreis- oder ringförmigen Gegenstand eine Ellipse, wenn die Bildröhre außerhalb der Kreis bzw.
Ringachse liegt, so daß der Kreis oder Ring nicht erkannt werden kann.
/.us der DE-OS 19 56 164 ist ein Zeichenerkennungssystem
bekannt, bei dem die Merkmale, welche in einer bestimmten Kombination ein Symbol bzw. tin Zeichen
bestimmen, in einem Zeichenmuster festgestellt werden. Bei Feststellen der Vorderkante eines Symbols werden
mehrere Untermerkmal-Masken, die den jeweiligen Merkmalen des Symbols entsprechen, zeitlich nacheinander
während entsprechender Zeiträume rr.it den jeweiligen Merkmaldetektoren verbunden. Die Merkmale
des Symbols werden also zu entsprechenden Zeiten nach dem Beginn der Abtastung an der
Vorderkante des Symbols festgestellt. Ein Symbol wird bei d'issm Erkennungssystem also immer dann als
vorhanden betrachtet bzw. erkannt, wenn alle Merkmale, die in einer bestimmten Kombination ein Symbol
festlegen, vorhanden sind. Tritt dagegen bei der Abtastung nur ein Teil der Merkmale, die ein Symbol
bestimmen, auf, so wird dieses Symbol nicht erkannt. Das heißt, wenn ai*s irgendeinem Grunde, beispielsweise
durch eine zu kontrastarme Darstellung eines oder
mehrerer Merkmale ein an sich vorhandenes Symbol vom System nicht festgestellt wird, wird aujh das an sich
vorhandene Symbol als nicht vorliegend angesehen. Zwar kann mit dem bekannten Erkennungssystem auch
ein proportional vergrößerter oder verkleinerter Typensatz, nicht aber ein Symbol erkannt werden, bei
dem Merkmale fehlen. Bei dem bekannten Erkennungs-
system muß also vor dem Erkennungsvorgang die Lage des Bildmusters im Bildbefeich festgestellt werden,
damit ein Vergleich des Bildmusters mit Unter-Standardmustern und damit eine Erkennung möglich ist.
Aus der DE-OS 24 04 183 ist eine Vorrichtung bekannt, die die Lage eines Musters aus der Lage von
Ünter-Standardmustem bestimmt. Diese Vorrichtung betrifft jedoch nicht das Erkennen von Bildmustern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bildmuster durch Vergleich mit Unter-Slandardmustern
zu erkennen und gleichzeitig mit dem Erkennungsvorgang die Lage des Bildmusters im
Bildfeld zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in rjen Mntprsinsnrfirhen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Bildmuster-Erkennungssystem wird das sequentiell aufgenommene Bildmuster
immerfort, also nicht zeitlich hintereinander mit den Ünter-Standardmustem verglichen, und alle den Unter-Standardmustern
entsprechenden Teilbildmuster werden aus dem Bildmuster ausgesondert. Danach werden
die jeweiligen Lagen bzw. Koordinatenwerte der auf diese Weise erhaltenen Teilbildmuster bestimmt. Diese
Teilbildmuster werden dann pro Unter-Standardmuster zu ersten Teilbildmuster-Gruppen zusammengefaßt, in
denen die Abstände zwischen den jeweiligen Lagen bzw. die Koordinatenabstände der Teilbildmuster
untereinander einen vorgebenen Wert nicht überschreiten.
Diese zu Gruppen zusammengefaßten Teilbildmuster werden danach ihrerseits zu zweiten Teilbildmuster-Gruppen
zusammengefaßt, bei denen die Abstände oder Koordinatenwerte zwischen den gemittelten Lagen
oder Koordinatenwerte der ersten Gruppen voneinander nicht größer als ein vorgegebener Wert sind, und in
denen alle oder die spezifischen Teile der Unter-Standardmuster umfaßt sind.
Der Mittelwert der gemiüeiten Lagen oder Koordinatenwerte
der ersten Gruppen in der zweiten Gruppe wird als die spezifische Lage oder der spezifische
Koordinatenwert des zu erkennenden Gegenstandes ermittelt
Zusammengefaßt werden bei der vorliegenden Erfindung also alle Teilbildmuster zunächst aus dem
vorliegenden Bildmuster herauserfaßt und wenigstens eine bestimmte Gruppe an Teilbildmustern, die
wenigstens einen Teil der Unter-Standardmuster umfaßt, wird in Abhängigkeit von den jeweiligen Lagen
oder Koordinatenwerte dieser Teilbildmuster ausgewählt
Mit der vorliegenden Erfindung ist es also möglich,
einen Gegenstand auch dann zu erkennen, wenn nur ein
Teil der Merkmalsmuster vorliegt, oder anders ausgedrückt
wenn ein Teil der Merkmalsmuster — aus welchem Grunde auch immer — im Bildmuster nicht
vorhanden ist wobei der verbleibende Teil der Merkmalsmuster ausreicht den an sich vorhandenen,
jedoch nicht vollständig aufgenommenen Gegenstand zu erkennen. Ein Gegenstand wird beispielsweise dann
nicht vollständig aufgenommen, bzw. kann nicht vollständig einem Standardmuster oder einer Vorlage
zugeordnet werden, wenn die Aufnahmeeinrichtung, beispielsweise eine Fernsehkamera, nicht senkrecht auf
den Gegenstand, etwa bei einer automatischen Montagevorrichtung oder einer Transporteinrichtung gerichtet
ist, sondern seitlich verschoben ist, so daß statt eines zu erkennenden kreisförmigen Gegenstands ein ellipsenförmiger
Gegenstand erkannt werden muß. Auch in diesem Falle ist jedoch eine Erkennung mit dem
erfindungsgemäßen Erkennungssystem möglich, da man für die Erkennung eines Gegenstandes mit nur einem
Teil des abgebildeten Gegenstandes bzw. mit nur einem Teil der Merkmalsmuster des abgebildeten Gegenstands
auskommt.
Die vorliegende Erfindung bietet also den Vorteil, daß ein vorbestimmtes Ausrichten der Unter-Standarc muster
zum Bildmuster nicht erforderlich ist, und dab ein Bildmuster selbst dann erkannt werden kann, wenn —
nicht signifikante — Teile außerhalb des Bildbereiches liegen. Das erfindungsgemäße Bildmusler-Erkennungssystem
kommt im Vergleich zu herkömmlichen Bildmusler-Erkennungssyslemen mit einem kleinen
Speicher aus. Weiterhin ist das Bildmuster-Erkennungssyslem leicht an die jeweiligen Anwendungsformen
anpaßbar, so daß es nicht nur einen Gegenstand mit einer vorgegebenen Form und mit vorgegebenen
Abmessungen, sondern auch einen Gegenstand erkennen kann, von dem nur Teile einer Vorlage oder einem
Standardmuster entsprechen oder ähnlich sind. Beispielsweise ist es mit dem erfindungsgemäßen Bildmuster-Erkennungssystem
möglich, einen ellipsenförmigen Gegenstand oder einen rechteckigen Gegenstand bei
Vorliegen eines kreisförmigen bzw. eines quadratischen Standard- oder Vorlagemusters zu erkennen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert Es zeigt
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer automatischen Montagevorrichtung mit
einem Bildmuster-Erkennungssystem,
F i g. 2 die Oberfläche eines Gegenstandes in Aufsicht F i g. 3 die Darstellung eines Bildmusters,
F i g. 4 die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten
Unter-Standardmusler bzw. Unter-Vorlagemuster, F i g. 5a und 5b abgewandelte Unter-Standardmuster,
F i g. 6 eine Darstellung, die eine Lagebeziehung
stern wieaergiDi,
Fig.7 eine in schematischer Form dargestellte
Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 8 und 9 ins einzelne gehende Schaltungsdarstellungen von Schaltungsteilen der in F i g. 7 dargestellten
Ausführungsform,
Fig. 10 bis 12 ins einzelne gehende Schaltungsdarstellungen
von Teilen der in F i g. 7 dargeste"ten Ausführungsform,
Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Schaltungsteils
einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 14 eine schematische Schaltungsanordnung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 15 und 16 ins einzelne gehende Darstellungen
von Schaltungsteilen der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform
und
F i g. 17 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsforrn der Erfindung.
F i g. 1 zeigt eine automatische Montagesteuervorrichtung, bei der ein erfindungsgemäßes Bildmuster-Erkennungssystem
verwendet wird. In Fig. 1 nimmt eine
Bildröhre 1 eine Seite eines Werkstückes 3 auf, wobei die Bildröhre I ein in F i g. 2 dargestelltes Bildmuster in
ein elektrisches Signal umsetzt und dieses elektrische Signal einer Bildverarbeitungseinrichtung 2 zugeführt
wird. Die Bildverarbeitungscinrichtung 2 erkennt die
Form und die Lage eines Loches 4 im Werkstück 3 und erzeugt ein Steuersignal zur Steuerung eines Manipulators
6, der ein Teil 5, beispielsweise einen vom Arm des Manipulators 6 gehaltenen Bolzen automatisch in das
Loch 4 einschiebt.
Ein von der Bildröhre 1 an die Bildvefarbcitungscinrichturig
2 abgegebenes Signal ist normalerweise für die digitale Verarbeitung getastet bzw. in Signalabschnitle
zerlegt. Beispielsweise hat das Von der Bildröhre bereitgestellte Signal bei einem üblichen Fernsehsystem
das Bild bereits zerlegt, da das Bild in vertikaler Richtung in 525 Zeilen abgelastet wurde. Mit einer Tastbzw.
Abtastschaltung ist das Bild auch in horizontaler Richtung zerlegt bzw. getastet. In diesem Falle handelt
es sich natürlich um eine Bildröhre, bei der ein Elektronenstrahl zur Abtastung des Bildes verwendet
wird. Bei einer monolithischen Bildaufnahmeeinrichtung bzw. bei einer i-estkörper-Biidaufnahmeeinnchtung,
beispielsweise bei einem ladungsgekoppelten Speicher (der auch unter der Bezeichnung CCD bekannt ist), bei
dem Festkörper-Nachweiselemente in zwei Dimensionen angeordnet sind, ist das Tasten oder Zerlegen der
Signale nicht erforderlich, da bereits getastete Signale von den jeweiligen Nachweiselementen erhalten werden,
die in Längs- und Querrichtung angeordnet sind.
Das in der zuvor beschriebenen Weise zerlegte Bild ist beispielsweise in Fig. 3 dargestellt. Dieses Beispiel
zeigt ein einfaches Modell, bei dem 16 Bildelemente jeweils in vertikaler und horizontaler Richtung angeordnet
siiid. Die Helligkeit der Bildelemente wird durch Binärwerte angegeben, d. h. eine binäre »1« bedeutet ein
helles Bildelement und eine binäre »0« steht für ein dunkles Bildelement. Es können natürlich auch Pegel mit
mehr als zwei Werten, also mehrwertige Pegel verwendet werden. Bei dem in F i g. 3 dargestellten
einfachen Modell entspricht ein gestrichelter Bereich einer binären »0« und der nicht gestrichelte Bereich
entspricht einer binären »1«. Xund Ystellen die Achsen
im zweidimensionalen Koordinatensystem dar.
Anhand der F i g. 3 und 4 soll ein Grundprinzip der
wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, mehrere Teil-Standardmuster zu verwenden, die
jeweils aus einem Standardmuster herausgenommen sind. Um dies genauer zu erläutern, sei angenommen,
daß das Standardmuster zur Erkennung des Loches 4 des in Fi g. 1 dargestellten Werkstückes 3 seiner Maske
entspricht, die in Fig. 3 durch eine breite, ausgezogene Linie umrandet ist Eine Anzahl von Teilstandardmustern
entspricht den in Fig.4 dargestellten Mustern A. B, Cund D. die nachfolgend jeweils als Unter-Standardmuster
A, B, Coder D bezeichnet werden und jeweils 16
Bildelemente aufweisen. Bei diesem Beispiel ist das Standardmuster in vier Unter-Standardmuster aufgeteilt.
Allgemein kann das Standardmuster auch in /7-Unter-Standardmuster aufgeteilt werden, wobei
η δ 2 ist Weiterhin ist es nicht erforderlich, daß alle
n-Unter-Standardmuster zur Erkennung des Objektes verwendet werden, vielmehr können auch nur einige der
/7-Unter-Standardmuster verwendet werden.
Zunächst wird das in Fig.4 dargestellte Unter-Standardmuster
A dem in F i g. 3 dargestellten Bildmuster an einer willkürlichen Stelle überlagert, so daß das
gestrichelte Unter-Standardmuster A beispielsweise im linken oberen Bereich des Bildmusters diesem überlagert
ist Danach wird jedes Bildelement des Unter-Standardmusters A mit jedem Bildelement des Bildmusters,
dem das Unter-Standardmuster A überlagert ist, verglichen und die Zahl derjenigen Bildelemente wird
gezählt, bei denen der binäre Inhalt »1« oder »0« des Bildelefnentes des Unter-Standardmusters A mit dem
■5 binären Inhalt »1« oder »0« des Bildelementes des
Bildmusters übereinstimmt. Diese Zahl an Bildelementcn
stellt ein Maß für die Ähnlichkeit zwischen dein Uriter^Standardmuster A und dem Bildmuster dar, dem
das Unler-Standardmuster A überlagert ist. Dement-
sprechend kann eine gute Ähnlichkeil zwischen den beiden Bildmustern festgestellt werden, nämlich dadurch,
ob diese Zahl größer ist als eine vorgegebene Zahl Nmi„ oder nicht, mit anderen Worten, ob die Zahl
der Bildclcmcntc, bei denen der Inhalt der Bildelemente des Unler-Standardmuslers A nicht mit dem Inhalt der
Bildelemente des Bildmusters übereinstimmt, kleiner als eine vorgegebene Zahl von Nmax ist. Die vorgegebenen
Zahlen Nmi„ und Nmax hängen von der Art der Zerlegung
bzw. der Aufteilung der Bildqualität und der Form des Objektes usw. ab und werden experimentell gewählt.
Der einfachen Erklärung halber soll die Zahl der Bildelemente, die keine Übereinstimmung zeigen,
nachfolgend benutzt werden. Wenn die Zahl der nicht übereinstimmenden Bildelemente bei dem zuvor beschriebenen
Vergleich zwischen den beiden Mustern kleiner ist als die vorgegebene Zahl Nm3x, wird die
Lagebeziehung der beiden Muster gespeichert. Wenn dagegen die Zahl der nicht übereinstimmenden
Bildelemente größer ist, wird die Lagebeziehung
Jd zwischen den beiden Mustern nicht gespeichert. Ein
solcher zuvor beschriebener Vergleich wird dadurch ausgeführt, daß die Lage des Unter-Standardmusters A
über das in Fig. 3 dargestellte Bildmuster hinweg verändert wird. Beispielsweise wird das Unter-Standardmuster
A um jeweils einen Abtaststrich in X- oder Y- Richtung verschoben. Um die zuvor beschriebenen
Lagebeziehung zu speichern, wird eine Stelle, beispielsweise die Stelle a im Unter-Standardmuster A
ausgewählt, d. h. die Stelle a gibt die Lage des in F i g. 4
4i) dargestellten Unler-Standardmusters A an. In gleicher
Weise geben die Steuers b, c und d die Lagen der
irgendeine Stelle im Unter-Standardmuster dafür ausgewählt werden, wie dies in den Fig. 5a und 5b
4) beispielsweise dargestellt ist. Bei der in Fig.4
dargestellten Ausführungsform sind die Stellen a. b, c und dder jeweiligen Unter-Standardmuster A. B, Cund
D so gewählt, daß sie im Mittelpunkt des zu erkennenden Loches 4 liegen. In der gleichen Weise wie
5Ί das Unter-Standardmuster A werden die Unter-Standardmuster
B. C und D jeweils mit dem Bildmuster verglichen und die Vergleichsergebnisse gespeichert.
Die Tabelle I gibt die Ergebnisse der Vergleiche der jeweiligen Unter-Standardmuster A, B, C und D mit
5r. dem Bildmuster wieder. Dabei ist die Lage (X, Y) die
Lage a, b, cund dim X-Y-Koordinatensystem und Ndie
Zahl der nicht übereinstimmenden Bildelemente. Die vorgegebene Zahl Nmlx ist 3.
6C Tabelle I | 65 | 1 | Typ des | X | Y | N |
Daten-Nr. | 2 | Unter- | ||||
Standard- | ||||||
Musters | ||||||
A | 6,5 | 6,5 | 3 | |||
A | 7,5 | 6.5 | 3 | |||
Fortsetzung
Daten-Nr.
Typ des Unter-Standard- Musters
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
B
B
B
B
B
C
C
C
C
C
C
C
D
D
D
D
D
D
D
A
A
A
A
A
A
A
B
B
B
B
B
B
B
C
C
C
C
C
C
C
D
D
D
D
D
D
D
5,5 6,5 7,5 5,5 6,5 15,5 14,5 15,5 5,5 6,5 5,5 6,5 7,5 6,5 7,5 6,5
7,5 5,5 6,5 7,5 5,5 6,5 5,5 6,5 5,5 6,5 7,5 6,5 7,5
7,5 7,5 7,5 8,5 8,5 10,5 11,5 11.5 6.5
6,5 7.5 7,5 7,5 8,5 8,5 6,5 6.5 7,5 7.5 7,5 8,5
8,5 6,5 6,5 7,5 7,5 7,5 8,5 8,5
Gruppe
Gruppe Ai
Gruppe Ai
Daten-Nr. Daten-Nr.
1 bis 8 bis
IO
20
3 0 3 3 3 2 2
1
3 3 3 0 3 3 3 3 3 3 0 3 3 3 3 3 3 0 3 3 3
JO
Als nächstes soll eine Art erläutert werden, wie das Vorhandensein und die Lage des zu erkennenden
Loches 4 aus der Information von Tabelle I festgestellt wird. Zur Erkennung des Loches gibt es zwei Verfahren.
Ein erstes Verfahren zur Erkennung des Loches soll nachfolgend eriäuxeri werden. Zunächst werden für
jeden Typ der Unter-Standardmuster die jeweiligen Abstände zwischen, den Lagen (im X-V-Koordinaterisystem)
der Teilbildmuster, die durch die Daten-Nr. in Tabelle 1 angegeben sind, berechnet, und die Teilbildmuster
werden zu Gruppen zusammengefaßt, wobei jedes Teilbildmuster innerhalb eines vorgegebenen Abstandes
Lmax in der dazwischen liegenden Entfernung liegt.
Der vorgegebene Abstand Lm3X hängt von der
Abtastschrittweite, der Form des Gegenstandes usw. ab, und wird experimentell bestimmt. Es sei bei dieser
Ausführungsform angenommen, daß der vorgegebene Abstand Lm„ 3 ist und die Teilbildmuster werden in fünf
Gruppen zusammengefaßt, wie dies nachfolgend angegeben ist:
Gruppe B\: Daten-Nr. Π bis Gruppe G: Daten-Nr. 18 bis
Gruppe A: Daten-Nr. 25 bis
Danach werden die mittleren Lagen (X, Y) der jeweiligen Gruppen A\ bis Di im X-V-Koordinatensystem
folgendermaßen berechnet:
Gruppe A,: X= 6,5; Y= 7,5 Gruppe A2: X= 15,2; Y^=W2
60
65 Gruppe ß|: X= 6,5; Y= 7,5
Gruppe C1: X= 6,5; Y= 7,5
Gruppe D,: X= 6,5; Y= 7,5
Gruppe C1: X= 6,5; Y= 7,5
Gruppe D,: X= 6,5; Y= 7,5
Danach werden die jeweiligen Abstände zwischen den mittleren Koordinatenlagen der jeweiligen Gruppen
Ai bis D\ berechnet und die Gruppen werden in
entsprechenden Gruppen zusammengefaßt, wobei jede dieser letztgenannten Gruppen innerhalb eines vorgegebenen
Abstandes Mm3X in der dazwischen liegenden
Entfernung liegt. Der vorgegebene Abstand Mmax hängt
von der Abtastschrittweite und der Form des Gegenstandes usw. ab und wird experimentell ausgewählt. Es
sei nun angenommen, daß der vorgegebene Abstand Mmav bei diesem Beispiel 3 ist. Dann sind die jeweiligen
Gruppen A\ bis D\ in Gruppen 1 und 2 folgendermaßen zusammengefaßt:
Gruppe 1: Gruppen A\, Si, Ci und D\
Gruppe 2: Gruppe A2
Gruppe 2: Gruppe A2
Dann wird festgestellt, ob die jeweiligen Gruppen I Und 2 alle Gruppen Ai, B\, G und Di, die den jeweiligen
Unter-Standardmustern A. B. C und D entsprechen, enthalten oder nicht, so daß die Gruppe 1 ausgewählt
und das Vorhandensein des Loches im Bildmuster nachgewiesen wird.
Als nächstes wird die mittlere Lage der jeweiligen Lagen der Gruppen A\, B\, G und Di berechnet, wobei
die mittlere Lage in diesem Beispiel der Lage des Lochmittelpunktes im /V- Y-Koordinatensystem entspricht.
Mittlere Lage: ΧΛ = 6,5, K1 = 7.5
Daraus ergibt sich, daß das Vorhandensein und die Lage des in Fig. I dargestellten Loches 4 festgestellt
werden kann.
Das erste Verfahren zur Erkennung des Loches ist nicht auf die zuvor beschriebene Art des Verfahrens
beschränkt; vielmehr sind verschiedene Abwandlungen und Änderungen möglich. Eine Abwandiungsmögiichkeit
betrifft uic jeweiligen Stellen a, b, c unü J uer
Unter-Standardmuster A, B, Cund D,d. h. die jeweiligen Stellen a, b. c und d können beispielsweise in der in
F i g. 5a oder 5b dargestellten Weise gewählt werden. Wenn die jeweiligen Stellen a, b, c und d in der in
F i g. 5a dargestellten Weise gewählt werden, wobei sie in diesem Falle an einer Stelle liegen, wo die
Unter-Standardmuster A, B, Cund D ein Standardmuster
bilden, verschiebt sich die Mittellage der jeweiligen Gruppen Au B\, G und Di, die beim letzten Schritt des
zuvor beschriebenen ersten Verfahrens berechnet wurden, aus der Lage des Lochmittelpunktes. Daher ist
es notwendig, diese Mittellage zu kompensieren, um die Lage des Lochmittelpunktes zu erhalten. Bei dem in
F i g. 5a dargestellten Falle wird die Mittellage um 0,5 in der X-Richtung und um 0,5 in der V-Richtung
verschoben.
Die jeweiligen Stellen a, b, c und d müssen in einem
Falle, bei dem die Unter-Standardmuster A, B, Cund D ein Standardmuster bilden, nicht immer in einer Lage
liegen, sie können beispielsweise in der in Fig.5b dargestellten Weise gewählt werden. Hierbei sind sie
bezüglich der Lage des Standardmuster-Mittelpunktes symmetrisch angeordnet und die Mitteiiage der den
Gruppen A\, B\, G und Di entsprechenden Lagen geben
selbst die Lage des Lochmittelpunktes wieder, ?n der die
Kompensation nicht erforderlich ist. In diesem Falle
kann der vorgegebene Abstand Mn^x größer als im
vorangegangenen Falle gewählt werden, da die jeweiligen Lagen a,b,c und dwe'il voneinander entfernt
sind.
Eine weitere Abwandlung betrifft die Art und Weise, wie das Loch unterschieden bzw. festgestellt wird. Das
Vorhandensein des Loches im Bildmuster wird in einem Falle festgestellt, bei dem alle Gruppen A\,Bu Q und D\,
die den Unter-Standardmustern A, B, C und D entsprechen, bei dem zuvorbeschriebenen, ersten
Verfahren schließlich als Ausgangswerte vorliegen. Wenn das Loch oder die Lage des Loches jedoch in dem
das Bildmuster umgebenden Bereich liegt, kann das Loch oder die Lage des Loches in der zuvor
beschriebenen Weise nicht nachgewiesen werden. Um diese Schwierigkeit auszuräumen, kann folgendermaßen
vorgegangen werden. Das Bildmuster-Erkennungssystem wird so voreingestellt, daß das Loch oder ein Teil
des Loches in einem vorgegebenen Bereich des Bildmusters l'egt, wenn das spezielle Unter-Standard
muster mit den Teilbildmustern des vorgegebenen Teiles des Bildmusters übereinstimmt, wobei jeder der
vorgegebenen Bereiche natürlich innerhalb des vorgegebenen Abstandes Lm3X in dazwischen liegendem
Abstand gewählt ist. Beispielsweise kann nachgewiesen werden, daß der Teil des Loches in dem am weitesten
links oben liegenden Bereich des Bildmusters liegt, wenn eine Gruppe der Teilbildmuster, die dem Unter-Standardmuster
C entspricht, in diesem Bereich liegt. In
anderen Worten ausgedrückt, liegt der Lochbereich nicht in dem am weitesten links oben liegenden Bereich
des Bildmusters, wenn eine der Gruppen der Teilbildmuster, die den anderen Unter-Standardmustern A, B und
D entsprechen, darin liegt. In entsprechender Weise kann festgestellt werden, daß der Lochbereich im am
weitest rechts oben liegenden Bereich des Bildmusters liegt, wenn eine Gruppe des Teilbildmusters, die dem
Unter-Standardmuster B entspricht, darin liegt und es kann weiterhin nachgewiesen werden, daß der Bereich
des Loches in dem mittleren, unteren Bereich des Biidmusters liegt, wenn sich die Gruppen der TeilbildlüüStcr, nie uci'i uiiicf-i^iaUutxi uiiiuaicHi /-ι utiu jtv
entsprechen, darin befinden. In F i g. 6 ist die Lagebeziehung zwischen dem Loch und den Unter-Sta.idardmustern
A, B, Cund Düber das gesamte Bildmuster hinweg
dargestellt, wobei A. B, C und D jeweils die
Unter-Standardmuster wiedergeben.
Nachfolgend soll ein zweites Verfahren zur Erkennung
des Loches erläutert werden. Zunächst werden die Teilbildmuster, die in der Tabelle I durch die
Daten-Nummern angegeben sind, in jedem Typ der Unter-Standardmuster, beispielsweise in Gruppen A\,
A2, B1, Q und D\ gemäß des ersten Verfahrens
beispielsweise zusammengefaßt Dann wird das Teilbildmuster, dessen Zahl N am kleinsten ist, aus der Gruppe
der Teilbildmuster ausgewählt, wobei die Lage des Teilbildmusters die angenäherte Lage der in Gruppen
zusammengefaßten Teilbi.dmustem wiedergibt Wenn die Anzahl der Teilbildmuster, deren Anzahl π am
kleinsten ist zwei oder größer als zwei ist wird eine Mittellage dazwischen berechnet und die Mittellage
stellt die angenäherte Lage der in Gruppen zusammengefaßten Teilbildmuster dar. Die Lage des Teilbildmusters,
die die angenäherte Lage der in Gruppen zusammengefaßter. Teilbildmuster wiedergibt erhält
man folgendermaßen, wobei auf Tabelle I Bezug cenommen wird.
Gruppe Av. Daten-Nr. 4, X= 6,5; K- 75
Gruppe A1: Daten-Nr. 10, AT= 15,5; K= 11,5
Gruppe B1: Daten-Nr. 14, X= 6,5; K==
Gruppe Ci: Daten-Nr.21, X= 6,5; K==
Gruppe D1: Daten-Nr. 28, X= 6,5; K=
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
Die zuvor beschriebenen jeweiligen Lagen der in Gruppen zusammengefaßten Teilbildmuster ,stimmen
nicht immer lagemäßig mit den jeweiligen mittleren Lagen der beim ersten Verfahren in Gruppen
zusammengefaßten Teilbildmuster überein, der Unterschied zwischen diesen Lagen ist jedoch sehr klein.
Daher ist das zweite Verfahren im Hinblick auf eine einfache Vorrichtung für die Bildmuster-Erkennung
besser.
Danach werden die jeweiligen Abstände zwischen den Lagen der jeweiligen Gruppen A\ bis D\ berechnet
und die Gruppen A\ bis D\ werden weiterhin zu Gruppen zusammengefaßt, die jeweils in dem vorgegebenen
Abstand Mmax in der dazwischen liegenden
Entfernung liegen, wie dies auch beim ersten Verfahren der Fall ist. Dann wird das Vorhandensein des Loches
festgestellt und die Lage des Loches berechnet, wobei dies hier nicht noch einmal beschrieben werden soll, ds.
dies wie beim ersten Verfahren durchgeführt wird.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung wurde anhand des Loches erläutert, das als zu erkennendes
Objekt herangezogen wurde. Die vorliegende Erfindung läßt sich jedoch auch auf andere Objektarten
anwenden, beispielsweise kann das Objekt ringförmig, quadratisch, rechteckig, asymmetrisch sein oder eine
noch kompliziertere Form aufweisen. Darüber hinaus ist die Erfindung auch zur Erkennung von Objekten mit
allen möglichen Abmessungen geeignet und auch dann anwendbar, wenn ein aufgenommenes Bild ai'f Grund
der Tatsache verformt wird, daß die vorgegebenen Abstände Lmax und Mmax, sowie die vorgegebene Zahl
Nm3X mit bestimmten Werten festgesetzt sind, die
beispielsweise größer als bei den vorausgegange ien Fällen sein können, da meh.-ere Unter-Standiirdmi ster
oder Teile dieser Unter-Standardmuster zur BiIc mustererkennung benutzt werden. Auch dann, wem nur
»w 1 UCt
Bildröhre aufgenommen wird, kann mit der vor :gerden
Erfindung erkannt werden, daß dieser Teil ζ 1 de η zu erkennenden Objekt gehört, wobei eine Informatk η
zur Veränderung des Bildfeldes der Bildröhre odc .· ζ r lagemäßigen Veränderung des Objektes erhalten wird
Nachfolgend sollen Ausführungsformen der Erfndung anhand der Zeichnungen im einzelnen ei 'äutert
werden.
In F i g. 7 ist eine Schaltungsanordnung lOO, d 3 ein
Teilbildmuster ausschneidet eine die Teilbildm ister unterscheidende Schaltung 101, auch Diskriminatorschaltung
genannt eine Schaltung 102 zur AMK-Lageerzeugung
und eine das Objekt nachweisende Schaltung 103 dargestellt. Die Schaltungsanordnung 100, die ein
Teilbildmuster ausschneidet weist folgende Schaltungsteile
auf: Eine Bildröhre 104, die ein zu erkennendes Objekt aufnimmt eine Tastschaltung 105, cie ein
kontinuierliches Bildsignal in entsprechende: Eildelemente
gemäß Fi g. 3 aufteilt, einen Vergleicher 106, der jedes Bildelement in Abhängigkeit von der !Helligkeit
des jeweiligen Bildelementes in der zuvor beschriebenen Weise in ein Binärsignal »1« oder »0« umsetzt
Speicherschaltungen (Schieberegistern) 107 und !08, einen Impulsgenerator 109 und einen Abtastsignalgenerator
110 für die Bildröhre 104. Wie bei einer üblichen
Bildröhre stellt die Bildröhre 104 nacheinander ein Bildsignal auf Grund der vom Abtastsignalgenerator
110 erzeugten Horizontal- und Vertikal-Abtastsignale
bereit Die Tastschaltung 105, der das von der Bildröhre 104 bereitgestellte, sequentielle Bildsignal zugeführt
wird, wird von den vom impulsgenerator 109 erzeugten Taslimpulsen getastet, wobei die Frequenz beispielsweise
6 MHz beträgt. Im vorliegenden Falle liegen 382 Bildpunkte in horizontaler Richtung und 262 Bildpunkte
in vertikaler Richtung vor, so daß das gesamte Bildmuster aus 382 χ 262 Bildpunkten besteht. Om die
Erläuterungen zu vereinfachen, wird das in Fig.3 dargestellte ausgewählte Bildmuster mit nur wenigen
Bildelementen für die Beschreibung verwendet. Es muß nicht nochmals extra betont werden, daß die Zahl der
Bildelemenre bei einem tatsächlich ausgeführten Bildmuster-Erkennungssystem
größer als die Zahl der Bildelemenie bei dem in Fig. 3 dargestellten, ausgewählten
Bildmuster ist.
Das Aiisgang<;signal der Tastschaltung 105 wird den
Schieberegistern 107 und 108 über den Vergleicher zugeleitet, in dem das getastete Bildsignal entsprechend
der Helligkeit der Bildelemente in ein Binärsignal »1« oder »0« umgesetzt wird. Der Schwellwert des
Vergleichers 106 hängt von der Bildqualität, der Beleuchtung usw. ab und ist experimentell so gewählt.
daß sich das Objekt vom Hintergrund abhebt bzw. unterscheidet. Entweder das helle Bildelement oder das
dunkle Bildelement kann einem der beiden Binärwerte »1« und »0« zugeordnet werden. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel wird jedoch angenommen. daD das helle Bildelement dem Binärwert »1« und das dunkle
Bildelement dem Binärwert »0« zugeordnet ist. Weiterhin kann der Tastvorgang und der Vergleichsvorgang in umgekehrier Reihenfolge durchgeführt
werden. Die Tastschaltung 105 ist entbehrlich, wenn statt der Bildröhre Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen,
beispielsweise ein CCD verwendet wird.
Die Speicherschaltungen 107 und 108 sind in F i g. 8 in
Einzelheiten dargestellt, wobei die in Fig. 7 verwendeten
Bezugszeichen für dieselben Elemente auch in Fig. 8 verwendet wurden. Die Speicherschaltung 107
besitzt mehrere in Reihe geschaltete Schieberegisler-
zellen Sn. Si? Sj Sjn, beispielsweise Flip·Flops.
wobei jede Schieberegisterzelle durch die vom Impulsgenerator 109 bereitgestellten Zeiltaktimpulse ge
Steuer! wird. Das vom Vergleicher 106 bereitgestellte
Signal wird der Schieberegister/eile Sn zugeführt,
indem die Bildinformation des einen Bildelcmentcs zeitlich gespeichert wird und der Inhalt der Schieberegisterzelle
Sn wird durch den Zeittaktimpuls in die
nächste Schieberegisterzelle Si? weitergegeben. In
entsprechender Weise wird die Bildinformation in Abhängigkeit von den Zeittaktimpulsen in der Reihenfolge
der Schiebcregisterzellen
Sin -
Sjn
weitergcsdiobcn. Die Zahl der Schicbcregisterzellen Sn
bis Sin entspricht der Zahl der Bildelemente in einer
horizontalen Abtastzeile. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt dio Speicherschaltung 107 drei
Schieberegisterzeiien-Zeilen entsprechend den drei
horizontalen Abiastzeilen. Das erfindungsgemäße BiIdmuster-Erkcnnungssystem ist jedoch nicht auf diese
Anordnung beschränkt; die Zahl der Schieberegisterzel-Icti-Zeilen
in der Speicherschaltung 107 wird je nach der Größe der I Inter-Slandardmuster gewählt.
Die Speicherschaltung 108 besitzt mehrere in Reihe geschaltete Schieberegisterzellen Hu, //12,..., H^,
beispielsweise Flip-Flops, wobei jede der Schieberegisterzellen ebenfalls von den vom Impulsgenerator 109
bereiigestellten Zeittaktimpulsen gesteuert wird. Die
Speicherschaltung 108 arbeitet derart, daß vom Bildmuster das Teilbildmuster ausgeschnitten wird und
die Zahl und die Anordnung der Schiebtregislerzellen
dieser Speicherschaltung 108 entspricht dem L'nter-Standardmuster.
Die Ausgangssignale des Vergle cheis
106 und der Schieberegisterzellen Sin, Sm und S3n
werden den Schieberegisterzellen Hn, H2\, Hn bzw. HA\
zugeleitet deren Inhalte ihrerseits auf Grund der Zeittaktimpulse den .jeweils nächsten Schieberegisterzellen
übertragen werden. In der US-PS 38 87 762 ist die Arbeitsweise und der Aufbau der Speicherschaltungen
107 und 108 im einzelnen erläutert
Die Trenn- oder D iskrimina torschaltung 101 für das
Teilbildmuster weist Unter-Standardmuster-Speicher
...... . . > &^, m ■ ■ ^ uitu BHa L·?, τ \,l glWlUIIW t ■ &Λ, ■ IAU,
112Γ und 112D. sowie Diskriminatoren Π3Α 1135.
113C'und 113D auf. Die Unter-Standardmuster-Speicher 111A. 111B. 1Ϊ1 Cund 111D speichern beispielsweise
die in Fig.4 dargestellten Unter-Standardmuster A
B. C bzw. D, wobei die schraffierten Teile dieser
Unter-Standardmuster als binäre »0« und die anderen Bereiche der Unter-Standardmuster als binäre »1« in
(nicht dargestellten) Registern gespeichert werden. Die jeweiligen Vergleicher 112A 1125. 112C und 112D
vergleichen die von der Speicherschaltung 108 ausgeschnittenen
Teilbildmuster mit den jeweiligen Unter-Stündardmustern A. B, Cund Din den Unter-Standardmuster-Speichem
HlA 1110. 111Γ und HlD. Der
Vergleich zwischen den Teilbildmustern und den Unter-Standardmiistern wird beispielsweise im Vergleicher
112/4 dadurch vorgenommen, daß der Inhalt jedes
Registers der Speicherschaltung 108 und der Inhalt jedes Registers des Unler-Standardmuster-Speichers
lila, verglichen wird. Als Ausgangssignal wird dann vom Vergleicher 112/1 die Zahl der Bildelemente
bereitgestellt, die keine Übereinstimmung zwischen den Teilbildmuster und dem Unter-Slandardmiister A
aufweisen. Die Zahl der Bildelemente kann vom Vergleicher 112/4 in Impulszahlen oder in einem der
Bildelementien-Zahl entsprechenden Spannungswert
bereitgestelh werden. Auf gleiche Weise arbeiten auch
die Vergleicher 1125. 1 Wund 112D.
Die Ausganijssignali: der Vergleicher 112A 1125.
112Γ und 112 D werden den Diskriminatoren 113A
1135. 133C b.?w. 113D zugeleitet, wobei über die jeweiligen Anschlüsse 1144. 1145. 114('odcr 114Ddie
vorgegebene Zahl Nm„ gesetzt wird. Die vorgegebene,
in dem jeweiligen Diskriminator gesetzte Zahl Nm3,
kann bei den einzelner Diskriminatoren je nach der Art des Unter-Standardmiisters unterschiedlich sein. Die
Diskriminatoren stellen jeweils Steuersignale bereit, um die X- Y Koordinatenlage des Teilbildmusters dann n\
speichern, wenn die von den jeweiligen Vergleicher bereitgestellte Zahl der Bildelemente kleiner als Nm„ ist
Die zuvor beschriebenen Vorgänge Werden innerhalb eines Tastzeitraumes und während jedes Tastimpulses
durchgeführt.
In Fig.9 ist ein Beispiel für die Diskriminatorschaliung
101, die den Unler-Standardmusler-Spcicher IHA
den Vcrgleichcr 112/4 und den Diskriminator 113/4 enthält, im einzelnen dargestellt. Der Unler-Standardmuster-Spcicher
HM ist nicht immer mit Registern aufgebaut, wie dies zuvor beschrieben worden war, er
kann, wie in Fig.9 dargestellt ist, auch durch die
Verbindung zwischen den Schieberegistern der Speicherschaltung 108 und den Ausgangsleitungen
derselben gebildet sein. In F i g. 9 sind die Schieberegister der Speicherschaltung 108 im einzelnen dargestellL
Jedes Schieberegister Hu bis H» besitzt zwei Ausgänge
Q und Q, wenn für die Register Flip-Flops verwendet werden. Wenn das Schieberegister die BiIinformation
»1« speichert, tritt am Ausgang ζ) des Schieberegisters
eine binäre »1« und am Ausgang Qdes Schieberegisters eine binäre »0« auf. Wenn das Schieberegister
andererseits die Bildinformation »0« speichert, tritt am Ausgang Q des Schieberegisters der Binärwert »0« und
am Ausgang Q des Schieberegisters der Binärwert »1« auf. Um den Unter-Standardmuster-Speicher 111/4 zu
bilden, ist daher der Ausgang Q des Schieberegisters, welches an der Stelle, die dem Binärwert »1« (d. h. dem
straffierten Bereich in Fig.4) des Unter-Standardmusters
4 entspricht, über einen Widersland r mit einem Vcrglcichcr 200 verbunden. Der Ausgang Q des
Schieberegisters, das an der Stelle, die dem Binärwert »0« (dem anderen Berrich in Fig.4) des Unter-Standardmusters
4 entspricht, liegt, ist über einen Widerstand r mit dem Vergleicher 200 verbunden.
Dadurch kann der Unter-Standardmuster-Speicher UM für das in Fig.4 dargestellte Unter-Standardmuster
A realisiert werden. Auf Grund des zuvorbeschriebenen Aufbaues wird die Spannung, die der Zahl der
Bildetemente entspricht, weiche vom Teilbildmuster nicht mit den Bildelementen des Unter-Standardmusters
A übereinstimmen, dem Vergleicher 200 zugeführt, da die Ausgangsspannung der Speicherschaltung 108
durch die Widerstände r und einen Widerstand R spannungsgeteilt wird. Wenn das Teilbildmuster beispielsweise
mit dem Unter-Standardmuster A übereinstimmt, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, ist die
Ausgangsspannung der Speicherschaltung 108 Null. Wenn jedoch nicht übereinstimmende Bildelemente
vorhanden sind, geben alle Schieberegister, die diesen nicht übereinstimmenden Bildelementen entsprechen,
Ausgangssignale mit dem Binärwert ab, so daß die Summe dieser Signale im Vergleicher 200 zugeleitet
wird. Der Diskriminator 1134 weist den Vergleicher 200
und eine Gleichstromquelle 201 auf. Die Gleichstromquelle 201 stellt eine Bezugsspannung für den
Schwellwert des Vergleichers 200 bereit, wobei die Bezugsspannung bzw. der Schwellwert der vorgegebenen
Zahl Nmlj entspricht. Wenn das Ausgangssignal der
Speicherschaltung 108 also kleiner als die Zahl /Vn,,, ist.
tritt am Ausgang 202 des Vergleichers 200 der Steuerimpuls auf. Auf dieselbe Weise sind die
UnterStandardmusler-Speicher 111& 1HC und 11ID.
die Vergleicher 112ß. 112Γ und 112D und die Diskriminatoren 113Ä 113Cund 113D zusammengesetzt,
wobei die Schieberegister Hw bis Hu der
Speicherschaltung 108 gemeinsam verwendet werden.
Der Lagegenerator 102, der die Lagen der jeweiligen
Stellen a, b. cund d der Unter-Standardmuster A, B, C
und D auf dem in F i g. 3 dargestellten Bildmuster angibt, enthält einen X*Lagezähler 115, einen V-Lagezähler
116, eine Addierstufe 117 für die X^Lagekompensation
Und eine Addierstufe 118 für die V^Lagekompensation.
Der X-Lagezähler 115 zählt die vom Impulsgenerator 109 bereitgestellten Taklimpulse und zeigt die X-Lage
der Stelle a des Unter-Standardmusters A im X-V-Koordinatensystem an. Der X-Lagezähler 115 ist
dagegen so aufgebaut, daß die jeweilige Stelle a um 0,5 in der X-Achse im Unler-Standardmuster A verschoben
wird, wie dies beispielsweise in Fig.4 dargestellt ist
Der Y-Lagezähler HC zählt die vom X-Lagezähler 115
entsprechend den Horizontal-Synchronisierimpulsen abgegebenen Ausgangsimpulse und zeigt die Y-Lage
der jeweiligen Stelle a des Unter-Standardmusters A im X-Y-Koordinatensystem, wobei der V-Lagezähler 116
so ausgebildet ist, daß die Stelle a beispielsweise um 0,5 in der Y-Achsenrichtung in dem in Fig.4 dargestellten
Unter-Standardmuster A verschoben wird. Die Addierstufen 117 und 118 für die X- bzw. Y-Lagekompensierung
sind dafür vorgesehen, die jeweiligen Stellen b, c und c/der Unter-Standardmuster B, Cund D bezüglich
der Stelle a des Unter-Standardmusters A zu kompensieren. Im Falle, daß beispielsweise die in Fig.4
dargestellten Unter-Standardmuster A, B, C und D verwendet werden, wird die X-Lage vom X-Lagexihler
115 durch 4 Tastimpulse in der negativen X-Achsenrichtung durch die Addierstufe 117 zur Kompensation der
X- Lage verschoben und die Y- Lage wird vom >'-Lagezähier ίίό durch 4 Tasiimpuise mitteis der
Addierstufe 118 für die Y-Lagekompensierung in der negativen V-Achsenrichtung verschoben, d. h. die
Kompensation jeder Stelle b (Xb. Yb), c(Xa Yc) oder d
(Xa, Yd) wird bezüglich der Stelle a (X3. Y3)
folgendermaßen ausgeführt:
IXs=X* \Xt = Xa -4 IAO= X4-4
IVs= Y Λ -4 \YC= YA -4 \ Yd= YA
Nachfolgend soll die Erkennungsschaltung 103 beschrieben werden. Das Ausgangssignal vom Diskriminator
1134 versetzt die Verknüpfungsschaltungen 1194Xund 119AVin den leitenden Zustand, so daß die
X-Lage vom X-Lagezähler 115 und die V-Lage vom V-Lagezähler 116 in eine Speicherschaltung 120/4
eingeschrieben werden kann, wenn der Ähnlichkeitswert zwischen dem Teilbildmuster und dem Unter-Standardmuster
A kleiner als Nmlx ist. In entsprechender
Weise tasten die Ausgangssignale des Diskriminators 1135 die Verknüpfungsschaltungen 119RY und 1195V
auf. so daß die X-Lage vom X-Lagezähler 115 und die
V-Lage von der Addierstufe 118 in eine Speicherschaltung 120S eingeschrieben wird. Das Ausgangssignal des
Diskriminators 113C tastet die Verknüpfungsschaltungen 119CX und llfiCVauf. so daß die X-Lage von der
Addierstufe 117 und die V-Lage von der Addierstufe 118
in eine Speicherschaltung 120C eingelesen wird. Das Ausgangssignal des Diskriminators 113D tastet die
Verknüpfungsschaltungen 119DX und 119°V auf. so daß die X-Lage von der Addierstufe 117 die V-Lage
vom V-Lagezähler 116 in eine Speicherschaltung 120D eingespeichert wird.
In den Fig. 10 und Il ist die Speicherschaltung 1204
im einzelnen dargestellt. In Fig. 10 werden die X-Lage, die V-Lage und das Ausgangssignal des Diskriminators
1134 an die Klemmen 300, 301 bzw. 302 angelegt. Das an der Klemme 302 anliegende Ausgangssignal wird
einer Selektorstufe 304 über ein NAND-Glied 303 zugeführt, um einen der zu speichernden Kanäle 1,
2,...,m.m+\ auszuwählen. Jeder der Xn -, Xi?-,..,
Xim-Register speichert die X-Lage Und jeder der Vn-,
Vi2-Ji.., Vim-Register speichert die V-Lage. Jedes der
Fw-, F\2-,..^ Fim-Rcgister, normalerweise Ein-Bit-Register,
wird dazu benutzt, den gespeicherten Kanal anzuzeigen. Die Lagen der /nTeilbildmuster werden in
den Registern Xn bis Xim und in den Registern Yu bis
Vim gespeichert und dann, wenn das (m+l)-te
Ausgangssignal an der Klemme 302 auftritt, tritt an der Leitung 306 der Selektorstufe 304 ein Ausgangssignal
auf, wodurch das NAND-Glied 303 in den nicht leitenden Zustand versetzt und ein Anzeiger 305
betätigt wird, so daß das Überlaufen der Speicher angezeigt wird. Eine Schaltung, die die Inhalte der
jeweiligen in Fi g. 10 dargestellten Register ausliest, ist
in F i g. 11 dargestellt, die weiter unten beschrieben
werden wird.
Eine Gruppierungsschaltung HiA faßt mehrere Teilbildmuster zu Gruppen von Teilbildmustem zusammen,
wobei jede Gruppe innerhalb des vorgegebenen Abstandes Lm3X\m dazwischen liegenden Zwischenraum
liegt und die Mittellage jeder Gruppe wird berechnet Das Ausgangssignal der Gruppierungsschaltung 121
wird in einer Speicherschaltung 122A gespeichert. Die Einzelheiten des Aufbaus der Gruppierungs- und
Speicherschaltungen 121Λ und 122/4 sind in Fig. 11 dargestellt
In F i g. 11 wird ein Impulsgenerator 400 von einem an
einem Anschluß 401 anliegenden Vertikal-Synchronisierungsimpuls
ge.riggert Der Impulsgenerator 400 erzeugt während der Vertikal-Rucklaufzeit der Büdiröh
re 104 Taktimpulse. Die Taktimpulse gelangen über ein
NAND-Glied 403 an eine Selektorstufe 402 und der Kanal in der Speicherschaltung 120A wird in der
Reihenfolge 1, 2,.... m ausgewählt, so daß die Inhalte
der Register ausgelesen werden. 7unächst wird dann, wenn das Taktsignal am Kanal 1 anliegt, der Inhalt mit
dem Binärwert »1« des Fn-Registers über UND-Glieder 404 und 405 sowie über ein NAND-Glied 4IMi an
einem Flip-Flop 407 zugeleitet, der über einen Anschluß 408 vorher auf - 'ull rückgesetzt wurde. Gleichzeitig
wird aus Fti-Register durch ein Rücksetzsignal rückgesetzt das durch ein UND-Glied 4lO läuft und dus als
Ausgangssignal eines NOR-Gliedes 409 auftritt, und die
Inhalte der ΛΉ- und Vn-Register weiden dem Register
411 bzw. 412 sowie dem Zwischenspeicher 423 bzw. 424
über UND-Glieder 413, 414, 415 und 416 und ODER-Glieder 417 und 418 zugeführt da der Inhalt des
Flip-Flops 407 im Ausgangszustand Null ist
Als nächstes wird das Taktsignal dem Kanal 2 zugeleitet und gleichzeitig wird der Inhalt des Flip- Fl ops
407 von einer binären »0« in eine binäre »1« verändert Daher tritt am Ausgang des ODER-Gliedes 409 e:ine
binäre »0« auf und die UND-Glieder 415 und 416 üind gesperrt. Daher werden die Inhalte der Xu- und
Y,2-Register über UND-Glieder 421 und 422 und ODER-Glieder 417 und 418 einem sogenannten
Ausschnitt- oder Fenstervergleicher 419 bzw. 420 zugeleitet in denen die Inhalte der Xn- und
Vi2-Registermitden Inhaltendes Registers411 und412
verglichen werden. Der an sich bekannte Ausscihnitt-Vergleicher
419 stellt fest, ob der beim Vergleich der Inhalte des Xu-Registers und des Registers 411
erhaltene Weit kleiner als ein vorgegebener Wert XLmax ist, der der X- Achsenkomponente des vorgegebenen
Abstandes Lm3X entspricht. Der an sich bekannte
Ausschnitt-Vergleicher 420 stellt fest, ob der bei einem Vergleich der Inhalte des Kij-Registers und des
Registers 412 erhaltene Wert kleiner als ein vorgegebener Wert YLmax ist, der der Y-Achsen-Komponente des
vorgegebenen Abstandes Lmax ist Wenn die Ausgarigssignale
der Ausschnitt-Vergleicher 419 und 420 gleichzeitig erhalten werden, so tastet das am
UND'Glied 425 auftretende Ausgangssignal die UND-Glieder 415 und 416 auf, so daß die Inhalte der Register
411 und 412 durch die Inhalte der X\2- und Y|2-Regii5ter
überschrieben werden, Gleichzeitig werden die Inhalte des X\i- und Kn-Registers dem Zwischenspeicher 423
bzw.424 zugeführt Wenn dagegen die Ausgangssignale der Ausschnitts-Vergleicher 419 und 420 nicht gleichzeitig
auftreten, oder einer der beiden Ausgangssignale überhaupt nicht auftritt, so werdem die Inhalte der
Register 411 und 412 nicht verändert und mit den Inhalten des nächsten Kanals verglichen. Das dem X\m-
und YinrRegistern entsprechende Fim-Register, das
zuvor ausgelesen worden war, wird rückgesetzt, wobei
m — 1, 2,... ist Wie bereits zuvor beschrieben, werden
to die m Kanäle der Speicherschaltung 120Λ nacheinander
von der Selektorstufe 402 ausgewählt, so daß eine Zahl an Teilbildmustem, die jeweils innerhalb des vorgegebenen
Abstandes Lm3x liegen, von einem Zähler 426
gezählt werden und alle X- und K-Lagen dieser
Tailbildmuster werden in den Zwischenspeichern 423 bzw. 424 zwischengespeichert bzw. aufsummiert Dann
werden die Mittellagen dieser Teilbildmuster mittels der Teiler 427 und 428 berechnet
Wenn die Selektorstufe 402 danach den fm+l)-ten
Kanal ansteuert wählt eine Selektorstufe 429 der Speicherschaltung 122 Λ einen ersten Kana! aus, so daß
die mittleren X- und Y- Lagen, die als Ausgangssignale von den Teilern 427 und 428 bereitgestellt werden, in
den X2I- und Vii-RegistenKler Speicherschaltung 1224
gespeichert werden und ein F2\-Register wird in den
binären »1 «-Zustand gesetzt um anzuzeigen, daß in den ersten Kanal eingeschrieben worden ist wobei eine
Grupe von Teilbildmustem ausgewählt und in der Speicherschaltung 122/4 gespeichert ist Gleichzeitig
wird der Flip-Flop 407 rückgesetzt und ein impuls gelangt über ein UND-Glied 430 an die Selektorstufe
402, so daß die Selektorstufe 402 die jeweiligen Kanäle auswählt wobei in jedem der Kanäle der Inhalt der
Fim-Register in eine binäre »1« umgesetzt wird, um die
J5 anderen Gruppen von Teilbildmustem auszuwählen.
Wenn alle Gruppen von Teilbildmustem ausgewählt worden sind, bleibt der Inhalt des Flip-Flops 407 nicht
mehr im binären »1 «-Zustand, so daß das am (m + 1 )-ten
Kanal anliegende Signal dem NAND- ."Mied 403 über ein
•to NAND-Glied 431 zugeleitet wird, so daß das NAND-Glied
403 gesperrt ist. Daher wird der Inhalt der Speicherschaltung 120A zusammengefaßt und in den
Xim- und Y2nr Registern der Speicherschaltung 1224
gespeichert, wobei π = 1,2,... ist Ein F?m- Register wird
in den binären »!«-Zustand gesetzt wenn in die X2m-
und Y2m-Register eingeschrieben wird. Ein Überfluß-Anzeiger
ist mit dem Bezugszeichen 432 versehen. Da die Speicherschaltungen 120ß, 120C und 120D, die
Gruppierungsschaltungen 1215,121Cund 121Dunddie
Speicherschaltungen 122ß, 122C und 122D in der gleichen V/eise wie zuvor beschrieben aufgebaut sind.
müssen diese Schaltungen und deren Arbeitsweisen hier nicht nochmals beschrieben werden.
Als nächstes soll der Aufbau und die Funktionsweise der Speicherschaltungen 1224, 122ß, 122Γ und 122/J.
eine Gruppierungsschaltung 123 und eine Speicherschaltung 1124 anhand der F i g. 12 im einzelnen erläutert
werden. Der Aufbau und die Arbeitsweise der in F i g. 12
dargestellten Schaltungsanordnung ähnelt dem Aufbau und der Arbeitsweise der in Fig. Il dargestellten
Schaltungsanordnung. Ein Impulsgenerator 500 wird durch Verttkal-Synchronisierimpulse, welche am Anschluß
501 anliegen, gesteuert und stellt der Selektorstufe 503 Taktimpulse über ein NAND-Glied 502 bereit,
damit jeder Kanal der Speicherschaltung 122/4, 122S,
122C und 122D ausgewählt werden kann. Der Aufbau fieser Speicherschaltungert entspricht dem Aufbau der
in den Fig. 10 und 11 dargestellten Speicherschaltung
120A Die jeweiligen Speicherschaltungen 122A 122S,
122Cund 122D speichern die jeweiligen Gruppen der
Teilbildmuster, die sich jeweils innerhalb des vorgegebenen Abstandes Ln^x befinden und den Unter-Standardmustern
A, B, Coder D entsprechen. Der Inhalt des jeweiligen Registers der Speicherschaltung wird nacheinander
der Gruppierungsschaltung 123 zugeleitet, um die jeweiligen Gruppen von Feilbildmustern zu wählen,
die sich innerhJb eines vorgegebenen Abstandes M1773,
in einem dazwischen liegenden Zwischenraum befinden. Da der Aufbau der Gruppierungsschaltung 123 einer
Schaltung 433 entspricht, die in F i g. 11 mit einer
gestrichelten Linie umrandet ist, soll die Gruppierungsschaltung 123 hier nicht weiter beschrieben werden und
es sind auch nur die wichtigsten Teile dieser Gruppierungsschaltung 123 in F i g. 12 dargestellt
Bei der Gruppierungsschaltung 123 werden die
Inhalte der X- und K-Register in den Registern 504 bzw. 505 gespeichert und mit den Inhalten der anderen X-
und y-Registera in den an sich bekannten Ausschnittoder
Fenster-Vergieichern 506 und 507 verglichen. Der Schwellwert des Ausschnitt-Vergleichers 506 wird auf
einen vorgegebenen Wert XMm2x gesetzt, der der
X-Achsen-Komponente des vorgegebenen Abstandes Mmax entspricht und der Schwellwert des Ausschnitt-Vergleiches
507 wird auf einen vorgegebenen Wert YMnw gesetzt, der der V-Achsen-Komponente des
vorgegebenen Abstandes Mm„ entspricht Die X- und
Y- Lagen der Teilbildmuster in derselben Gruppe werden in einem Zwischenspeicher bzw. in einem
Summierglied 508 und 509 zwischengespeichert bzw. aufsummiert Ein Zähler 510 zählt die Zahl der
Teilbildmuster, die den Zwischenspeichern 508 und 509 zugeführt werden. Die mittleren Lagen X und Y einer
Gruppe von Teilbildmustern treten als Ausgangssignale an den Teilern 511 und 512 auf und werden im ersten
Kanal der Speicherschaltung 124 gespeichert, wenn eine Selektorstufe 513, die durch den (4/j+ l)-ten Kanal der
Selektorstufe 503 angesteuert wurde, ausgewählt wird.
Um festzustellen bzw. zu unterscheiden, welche Gruppe der Unter-Standardmuster A, B, C und D der
den Zwischenspeichern 508 und 509 2x;geführten Teilbildmustern als Ausgangssignal an den Zwischenspeichern
508 und 509 auftritt werden die Ausgangssignale der Speicherschaltungen 122A 1225, 122C und
122D und das dem Zähler 510 als Eingangssignal bereitgestellte Signal den jeweiligen Registern 518,519,
520 und 521 über die jeweiligen UND-Glieder 514,515, 516 und 517 zugeführt Daher wird das Register, das
dem den Zwischenspeichern 508 und 509 zugeführte Teilbildmuster entspricht, beispielsweise in den binären
»!«-Zustanu gesetzt, und wenn die X- und K-Lagen der
von der Speicherschaltung 122Λ kommenden Teilbildmuster an die Zwischenspeicher 508 und 509 gelegt
werden, wird das Register 518 in den binären »!«-Zustand gesetzt Wenn dann die Selektorschaltung
513 den ersten Kanal anwählt werden die Inhalte der Speicher 518 bis 521 und die Ausgangssignale der Teiler
511 und 512 in den Registern 522 bis 527 der Speicherschaltung 124 jeweils gespeichert, Wenn die
Selektorstufe 503 den Kanal von Neuem auswählt, wird die Selektorstufe 511 in derselben Weise in Abhängigkeit
der Arbeitsweise der Selektorstufe 503 angesteuert und alle Gruppen für Teilbildinformationen werden in
den Registern der Speicherschaltung 124 gespeichert, wenn der Selektor 513 die jeweiligen Kanäle 1 bis /
auswählt, wobei 1 = 1,2,...ist
Wenn die Register 522 bis 525, die beispielsweise den
Unter-Standardmustern A, B, C und D entsprechen, in den binären »1 «-Zustand gesetzt werden, wird das Loch
festgestellt und die X- und K-Lage des Loches im X- y-Koordinatensystem ist die in den Registern 526
und 527 gespeicherte X- und y-Lage,
Wenn ein Teil des Loches in der Speicherschaltung 124 gespeichert ist d. h., wenn die Register, die den
Unter-Standardmustern A, B, C und D entsprechen, in den binären »1«-Zustand und die anderen Register in
den binären »O«-Zustand gesetzt sind, wird der Teiä des
Loches in der folgenden Weise nachgewiesen bzw. festgestellt
In Fi g. 13 entsprechen die Register 522 bis 529 den
Registern des ersten Kanals in der Speicherschaltung 124. Um die Beschreibung zu vereinfachen, ist nur der
erste Kanal der Speicherschaltung 124 hier als Beispiel angegeben und die anderen Kanäle weisen denselben
Aufbau auf. Die Ausgangssignaie der Register 522 bis 525 werder. über ODER-Glieder 530 bis 533 einem
UND-Glied 534 zugeführt dessen .>isgangssignal an
einem Anschluß 535 gelegt wird. Die Ai sgangssignaie
der Register 526 und 529 werden Vergleichern 536 bis 539 zugeführt Die Register 540 und 541 enthalten die in
F i g. 6 dargestellten, voreingestellten Lagen A«bzw. Xl
und die Register 542 und 543 enthalten die in F i g. 6 dargestellten, voreingestellten Lagen Yh bzw. Yl- Die
Ausgänge der Vergleicher 536 bis 539 werden über ODER-Glieder 530 bis 533 dem UND-Glied 534
zugeführt wie dies in Fig. 13 dargestellt ist Am Ausgang jedes Verglcichers 536, 537,538 oder 539 tritt
eine binäre »1« auf, wenn das Lagesignal der oberen Eingangsklemme der Vergleicher größer ist als das
Lagesignal der unteren Eingangsklemme der Vergleicher im X- y-Koordinatensystem, wogegen im umgekehrten
Falle die Vergleicher am Ausgang eine binäre »0« aufweisen.
Es sei beispielsweise angenommen, daß der Lochbereich in der am weitesten links liegenden M.ueila^e des
Bildmusters, d. h. in einem Bereich, der in F i g. 6 durch D und C angegeben ist In diesem Falle sind die Register
524 and 525 in den binären »!«-Zustand gesetzt und die Register 526 und 527 speichern die X- und Y- Lagen des
Lochbereiches. Entsprechend liegt am Vergleicher 537 als Ausgangssignal eine binäre »1« und am Ausgang der
Vergleicher 536, 538 und 539 eine binäre »0« an. Obgleich sich die Register 522 und 523 in einem binären
»Ow-Zustand befinden, tritt am Ausgang des UND-Gliedes 534 ein Signal auf und der Lochteil kann
nachgewiesen werden.
Die zuvor beschriebene Ausführungsform der Erfindung erkennt das Loch entsprechend dem ersten
Verfahren zur Mustererkennung. Nachfolgend soll eine erfind'-.ipsgemäße Ausführungsform beschrieben werden,
die auf dem zweiten Verfahren beruht.
In Fig. 14 sind dtselben Schaltungsteile, d;e bereits
in F i g. 7 enthalten sind, mit denselben Bezugszeichen versehen und um die Erläuterungen zu vereinfachen,
wurde der Teil des Bildmuster-Erkennungssystems, der mit dem in Fig./ dargestellten Teil identisch ist,
6Q weggelassen. Eine Speicherschaltung 600 enthält die in Fig. 10 dargestellten Register zur Speicherung -der X-
und y-Lagen, sowie Register zur Speicherung der Zahl
N der nicht übereinstimmenden Bildelemente. Der Aufbau der Speicherschaltung 600 ist in Fig. 15
es nochmals in Einzelheiten dargestellt wobei die bereits in den F i g. 7 und 10 enthaltenen Schaltungsbauteile mit
denselben Bezugszahlen wie in Fig.7 und 10 versehen
sind. In Fig. r4 wird das Ausgangssignal des Verglei-
chers 112/4 einem A-D-Umsetzer 603 zugeleitet, in dem
es zur weiteren digitalen Verarbeitung in ein digitales Signal umgesetzt wird. Dies kann dadurch realisiert
werden, daß die durchi die Widerslände r und den
Widerstand R geteilte Spannung dem A-D-Umsetzer 603 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des A-D-Umsetzers
603, das beispielsweise das digitalisierte Signal der in Tabelle I angegebenen Zahl N ist, wird einem
UND-Glied 1 i9ANzugeleitet und in Abhängigkeit vom
Ausgangssignal des Diskriminators 113/4 in der Speicherschaltung 600 gespeichert. Anders ausgedrückt,
wenn die X- und K-Lage des Teilbildmusters in der Speicherschaltung 600 gespeichert wird, wird die Zahl
N. die diesem Teilbildmuster entspricht, in der
Speicherschaltung 600 gespeichert. Gemäß einer genaueren Beschreibung wird das Ausgangssignal des
A-D-Umsetzers 603 einer in Fig. 15 dargestellten Klemme 607 zügcföhr! und in Abhängigkeit vom
Ausgangssignal des Diiskriminators 113/4 und der
Kanalwahl der Selektorstufe 304 im ΛΊπ,-Register
gespeichert. Die Arbeitsweise der in Fig. 15 dargestellten Beschreibung wird nicht noch einmal beschrieben,
da sie der Arbeitsweise der in Fig. 10 dargestellten Beschreibung entspricht
Anhand der Fig. 16 soll der Aufbau und die Arbeitsweise der Speicherschaltung 600, einer Gruppierungsschaltung
601 und einer Speicherschaltung 602 erläutert werden, wobei die den in F i g. 1' enthaltenen
Schaltungselementen entsprechenden Schaltungselemente mit denselben Elezugs'/ahlen wie in F i g. 11
versehen sind. Der Vergleich zwischen den Teilen der Teilbildmuster, die in den X\m- und ^„»-Registern
gespeichert sind, wird in den Ausschnitt- bzw. Fenster-Vergleichern 419'und 420 in der im Zusammenhang
mit F i g. 11 beschriebenen Weise durchgeführt, wobei die Ausgangssignaile der Ausschnitt-Vergleicher
419 und 420 einem UND-Glied 425 zugeführt werden. Der Inhalt des in Fig. 15 dargestellten /Vn-Registers
wird einem Register 700 über ein ODER-Glied 701 und ein UND-Glied 702 zugeleitet, wobei letzteren auch das
AusgangssiKnal des NOR-Glieds 409 zugeführt wird.
Dann wird der Inhalt des Registers 700 mit dem Inhalt eines A/irRegisters in einem Vergleicher 703 verglichen.
Wenn der Inhalt des N)2-IRegisters kleiner als der Inhalt
der Register 700 ist dessen Inhalt gleich dem Inhalt des N, i-Registers ist und wenn die Ausgangssignale der
Ausschnitt-Vergleicher 4119 und 420 gleichzeitig auftreten,
stellt ein UND-Glied 704 einen Schreibimpuls bereit mit dem die Inhalte der Register 411,412 und 700
mit den Inhalten de·= X!2-Registers bzw. des /Vi2-Registers
überschrieben werden. Auf gleiche Weise wird ein Vergleich der Inhalte aller Register in der Speicherschaltung
600 in Abhängigkeit von der Kanalabtastung durch die Selektorstufe 402 durchgeführt Demzufolge
werden die X- und K-Lage der Teilbildmuster, die zu
einer Gruppe von Teilbildmustem innerhalb des vorgegebenen Abstandes Ln^x gehört und dem Minimum
der Zahl Nentspricht in den Speicher 411 und 412
gespeichert Wenn dann die Selektorstufe 402 den (/77+1)-ten Kanal auswählt werden die Inhalte der
Register 411 und 412 den Xn- und Y2i-Registern
zugeleitet und darin in Abhängigkeit von der Auswahl der Selektorstufe 429 gespeichert In einem /^i-Register
wird eine binäre »I« gespeichert, um anzuzeigen, daß in
die Ä'21- und l^i-Register eingeschrieben worden ist in
entsprechender Weise werden die Lagen, die mehrere Gruppen von Teilbfldmustern entsprechen, nacheinander
in die Xon,- und Yj^-Register der Speicherschaltung
IO
15
20
25
30
35
60
65 602,sowie eine binäre»!« in ein fin-Register mit /7=1,
2, ...eingespeichert
Kehrt man nochmal zurück zur F i g. 14, so entspricht der Aufbau der A-D-Umsctzer 604, 605 und 606 dem
Aufbau des A-D-Umsetzers 603, der bereits beschrieben worden ist. Die Ausgangssignale der A-D-Umsetzer
604, 605 und 606 werden den Speicherschaltungen der Schaltungen 610,620 bzw. 630 zugeleitet, um die Zahl N1
die den Untcr-Standardmustern B, Cund D entspricht,
zu speichern. Da der Aufbau der Schaltungen 601, 620 und 630 mit der Schaltung mit den Verknüpfungsgliedern
119-4Λ, 119,4 y und 119AN, den Speicherschaltungen
600 und 602 und der Gruppicrungsschaltung 601 entspricht und diese Schaltung bereits zuvor beschrieben
worden ist, wurde der Aufbau der Schaltungen 610, 620 und 630 in Fig. 14 weggelassen. Die Inhalte der
Speicherschaltung 602 und die Inhalte der Speicher-
fdtiH I I ·*«*»»»« rXf^wt C 1· 1* .·»»*»·. £Zfli CM ·.«.—! £Oft I
ilviluiluil^VII ULI iJt~liailUllgl*II Wf, UAU UIIU M~JV WCIUCII
von einer Gruppierungsschaltung 603 zu mehreren Gruppen von Teilbildmustem zusammengefaßt, wobei
jede Gruppe innerhalb des vorgegebenen Abstandes Mmix in einem dazwischen liegenden Zwischenraum
liegt und danach werden die mittleren Lagen dieser Gruppen in einer Speicherschaltung 604 gespeichert.
Der ins einzelne gehende Aufbau und die Arbeitsweise der Speicherschaltung 602, der Gruppierungsschaltung
603 und cor Speicherschaltung 604 entsprechen dem
Aufbau und der Arbeitsweise der Schaltungen von Fig. 12 und werden daher nicht noch einmal beschrieben.
In Fig. 17 ist eine abgewandelte Ausführungsform des zweiten Verfahrens dargestellt bei dem die
Ausgangssignaie des Diskriminators 113/4 und des A-D-Umsetzers 603 sowie die X- und V-Lagesignale
von den Zählern 115 und 116in Fig. 14den Anschlüssen
700, 701, 702 und 703 zugeleitet werden. Diese Ausführungsform weist mehrere Stufen Ti, T2,.., Tn auf,
wobei jede dieser Stufen die X- und V-Lage des
Teilbildmusters speichern kann, das der kleinsten Zahl N in einer Gruppe der Teilbildmuster innerhalb des
vorgegebenen Abstandes Ln^x entsDricht Oder anders
ausgedrückt, bei dieser Ausführungsform ist eine große
Zahl von Registern in der Speicherschaltung 600 entbehrlich, da es nicht erforderlich ist die X- und
V-Lagen aller Teilbildmuster in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Diskriminators 113/1 zu speichern
und die Register der Speicherschaltung 600 werden mit den Registern der Speicherschaltung 602 gemeinsam
verwendet
Zunächst wird auf Grund des vom Diskriminator 113/4 bereitgestellten Ausgangssignals, das am Anschluß
700 anliegt, am Ausgang eines NAND-Gliedes 704 eine binäre »1« bereitgestellt, während ein
fti-Register zunächst in den binären »O«-Zustand
gesetzt wird. Die binäre »1« am Ausgang des NAND-Gliedes 704 gelangt über ein ODER-Glied 708
an die UND-Glieder 705, 706 und 707. Dementsprechend werden die Zahl N und die X- und Y-Lagen der
T2ilbildmuster in die N3\-, X31- bzw. ^!-Register zu
einem Zeitpunkt eingeschrieben, an dem der Diskriminator 113/4 ein Ausgangssignal bereitgestellt und
gleichzeitig wird der Inhalt des /^-Registers von einer
binären »0« in eine binäre »1« geändert
Wenn danach das nächste Ausgangssignal des Diskriminators 113/4 am Anschluß 700 auftritt werden
die Inhalte der W31-, A31- und !^-Register mit den an
den Anschlüssen 701,702 bzw. 703 anliegenden Signalen
in einem Vergleicher 709 bzw. im an sich bekannten
Ausschnitt-Vergleicher 710 bzw. 711 verglichen. Am
Ausgang des Vergleichers 709 tritt eine binäre »1« auf, wenn das am Anschluß 701 anliegende Signal, das der
Zahl N entspricht, kleiner als der Inhalt des Mi-Registers
ist. Am Ausgang des Ausschnitt-Vergleichers 710 5 tritt eine binäre »1« auf, wenn der Vergleichs wert, der
bei Vergleich des Inhaltes des A3i-Registers und des am
Anschluß 702 anliegenden ,Y-Lagesignals erhalten wird,
innerhalb des vorgegebenen Wertes XLmax liegt, der
eine ^-Achsen-Komponente des vorßRgebenen Ab^
Standes LmlI ist. Am Ausgang des Ausschnitt-Verglei
chers 711 tritt eine binäre »1« auf, wenn der Wert, der beim Vergleich des Inhaltes des Väi-Registers und des
am Anschluß 703 anliegenden y-Lagesignals erhalten
wird, innerhalb des vorgegebenen Wertes YLmtx liegt,
der eine K-Achsen-Komponente des vorgegebenen Abstandes Lmax ist. Wenn das Ausgangssignal des
Diskriminators 113,4 daher an den Anschluß 700
angelegt wird und Ausgangssignale am Vergleicher 709 und an den Ausschnitt-Vergleichern 710 und 711
auftreten, gibt ein UND-Glied 714 ein Einschreibsignal ab, durch das die UND-Glieder 705, 706 und 707 in den
leitenden Zustand versetzt werden, so daß die an den Anschlüssen 701,702 und 703 anliegenden Signale in die
Λ^ι-, ΛΓ31- b2:w. V3i-Register eingeschrieben werden.
Wenn schließlich kein Ausgangssignal am Vergleicher 709 und an den Ausschnitt-Vergleichern 710 und
711 auftritt, wird das NAND-Glied 713 durchgeschaltet,
so daß die an den Anschlüssen 701, 702 und 703 auftretenden Signale auch in die /V32-, Xn- bzw.
V^-Register der nächsten Stufe T2 eingeschrieben
werden. Dieselben Vorgänge wie in der Stufe T\ laufen auch in der Stufe 7} und in der Stufe Tn ab, wobei /7=1,
,... ist. Infolgedessen speichert jede Stufe die X- und K-Lage, die das Teilbildmuster angibt, welches der
kleinsten Zahl N in einer Gruppe der Teilbildmuster entspricht, die innerhalb eines vorgegebenen Abstandes
Lmax zusammengefaßt sind. Anhand der Fig. 17 wurde
eine Ausführungsform beschrieben, die sich nur auf das Unter*Standardmuster A bezieht. Den gleichen Aufbau
Vvie die beschriebene Ausführungsform kann jedoch auch bei Schaltungen verwendet werden, die die
Unter-Stafidardmustef B, Cund Dbetreffen.
Wenn alle Teilbildmuster zusammengefaßt werden, sind die Inhalte der X3„- und V^-Register in Fig. 17
gleich den Inhalten der Xin- und VWRegister der iri
Fig. 14 dargestellten Speicherschaltung 602. Daher kann die in Fig. 12 dargestellte Schaltungsanordnung,
in der die X^n- und ^„-Register statt der Speicherschaltung
122/4 verwendet werden, beispielsweise zur Erkennung des Loches Und der Berechnung der Lage
des Lochmittelpunktes verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Zusammenhang mit nur wenigen Ausführungsformen dargestellt und
beschrieben. Der Fachmann kann jedoch zahlreiche Abwandlungen und weitere Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung bilden, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen werden würde.
Hierzu 11 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Bildmuster-Erkennungssystem mit einer Bildaufnahmeeinrichtung,
die das Bildfeld mit einem darin enthaltenen zu erkennenden Bildmuster
sequentiell abtastet und dem Bildfeld entsprechende Signale erzeugt, mit einer Unter-Standardmuster-Schaltung,
die mehrere Unter-Standardmustßr liefert,
aus denen sich Standardmuster zusamm.snsetzen,
mit einer Vergleicherstufe und einem Diskriminator, der Teilbildmuster, aus denen sich das Bildfeld
zusammensetzt, mit den Unter-Standardmustern
vergleicht und diejenigen Teilbildmuster feslütellt, die sich innerhalb eines vorgegebenen Ähnlichkeitsbereichs
zu den Unter-Standardmustern befinden, und mit einem Entscheidungskreis, welcher aufgrund
der festgestellten Teilbildmuster und deren gegenseitiger Lage ein das Bildmuster definierendes Signal
abgibt, gekennzeichnet durch eine LageWcordinaten-Erzeugungsschaltung (102),
die laufend den Lagekoordinaten der Teilbildmuster entsprechende Signale bereitstellt,
durch eine erste Gruppierungs- und Speicherschaltung
(120A ..„ 120D; 121Λ, .., 121D; 122/!, ..,25
122Dj, die die von der Vergleicher- und Diskrinninatorschaltung festgestellten Teiibildmuster pro Unter-Standardmuster
zu ersten Gruppen (A I, A 2, B1, Cl, D1) zusammenfaßt, in denen die Abslände
zwischen den festgestellten Teilbildmustern innerhalb eines vorgegebenen Abstandes (Lmax) liegen,
und die eine erste repräsentative Lage der Teilbildmuster in jeder ersten C /uppe ermittelt, und
durch eine zweite Gruppe2rungs- und Speicherschaltung
(123, 124), die die er ien Gruppen zu wenigstens einer zweiten Gruppe zusammenfaßt, in
der die Abstände zwischen den repräsentativen Lagen der ersten Gruppen innerhalb eines vorgegebenen
Abstandes (Mmm) liegen und in der allen oder
einem Teil der Unter-Standardmuster entsprechende Teilbildmuster umfaßt sind, und die (123,124·) aus
den ersten repräsentativen Lagen der in die zweite Gruppe zusammengefaßten Teilbildmuster dit: repräsentative
Lage der zweiten Gruppe als. die spezifische Lage des Bildmusters ermittelt.
2. Bildmuster-Erkennungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unter-Standardmusterschaltung
(111) Speichereinrichtungen zur Speicherung der Signale enthält, die der Anzahl der
Unter-Standardmuster entsprechen.
3. Bildmuster-Erkennungssystem nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste (107)
und eine zweite (108) Gruppe von Schieberegistern
(Su, Su S2, Sin; Hu, Hu , Hu) vorgesehen
ist, wobei die erste mit der Bildaufnahmeeinrichtung «
(tO4) in Verbindung stehende Gruppe (107) der
Schieberegister (Su, Su S21 Si,,) in
Reihenschaltung geschaltet ist, und die zweite, mit der ersten Gruppe (107) in Verbindung stehende
Gruppe (108) der Schieberegister (Hu, Hu HM)
jeweils Ausgänge aufweisen und die Gruppen (107, 108) so ausgebildet sind, daß' die Teilbildmusteir
nacheinander aus den zweidimensionalen Bildrnu*
stern ausgeschnitten werden, und daß die Uinter-Standardmusterschaltüng
(Ul) und die Vergleicher· stufe Und der Diskriminator (112,113) Verbindlingseinrichtungen,
mit den Verbindungseinrichtungen gekoppelte Widerstände (f)und mit den V/iderstän·
den (r) in Verbindung stehende Vergleicherstufen (200) aufweisen, wobei die Verbindungseinrichlungen
mit den Ausgängen (Q, Q) der zweiten Gruppe (108) von Schieberegistern (Hu, Hn,..-, Hu) derart
verbunden sind, daß die jeweiligen Unter-Standardmuster durch die Verbindungen zwischen den
Verbindungseinrichtungen und den Ausgängen (Q, Q) gebildet werden, und wobei die Vergleichsstufen
(200) Schwellwert-Pege! (201) aufweisen, die jeweils
dem vorgegebenen Koinzidenzbereich zwischen dem Teilbildmuster und dem jeweiligen Unter-Standardmuster
entsprechen.
4. Bildmuster-Erkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Teilbildmuster mit einer Anzahl von Bildelementen bereitgestellt werden, wobei die Zahl der Bildelemente
gleich der Zahl der Bildelemente jedes Unter-Standardmusters ist, und daß die Vergleicherstufe
und der Diskriminator (112, 113) die Bildelemente jedes Teilbildmusters mit den Bildelementen
des jeweiligen Unter-Standardmusters in entsprechenden Lagen vergleicht, daß die Vergleicherstufe
und der Diskriminator (112,113) Signalerzeugungseinrichtungen
zur Erzeugung dritter Signale, weiche der Zahl der Bildelemente entspricht, bei denen die
Bildelemente jedes Teilbildmusters nicht mit den Bildelementen der entsprechenden bnter-Standardmuster
übereinstimmen aufweist, und daß Vergleichsstufen
(119) mit der Signalerzeugungseinrichtung verbunden sind und dann, wenn die Zahl der
Bildelemente kleiner als eine vorgegebene Zahl Nma,
ist, ein viertes Signal bereitstellen.
5. Bildmuster-Erkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
erste und zweite Gruppierungs- und Speicherschaltung (120, 121,122,123,124) mit ersten Speicherstufen
(120) verbundene erste Gruppierungs- und Speicherstufen (121, 122), sowie mit den ersten
Gruppierungs- und Speicherstuien (121, 122) verbundene zweite Gruppierungs- und Speicherstufen
(123,124) aufweisen, wobei die ersten Gruppierungsund Speicherstufen (121, 122) die Teilbildmuster für
jedes Unter-Standardmuster in erste Teilbildmustergruppen zusammenfassen, in denen die Abstände
zwischen den den Teilbildmustern im Koordinatensystem entsprechenden Lagen jeweils innerhalb
eines vorgegebenen Abstandes Lmax liegen und die
den jeweiligen ersten Gruppen entsprechenden mittleren Lagen berechnen, und wobei die zweiten
Gruppierungs- und Speicherstufen (123, 124) die zusammengefaßten Teilbildmuster zu zweiten Teilbildmustergruppen
zusammenfassen, in denen die Abstände der den Teilbildmustern im Koordinatensystem
entsprechenden Lagen jeweils innerhalb eines vorgegebenen Abstandes Mmlt liegen und die
den jeweiligen zweiten Gruppen entsprechende mittlere Lagen berechnen.
6. Bildmuster-Erkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die
ersten Speicherstufen (120) mit der Lagekoordinaten-Erzeugungssehaltung
(102) verbunden sind und deren Ausgangssignale in Abhängigkeit der von der Vergleicherstufe und dem Diskriminator (112, 113)
erzeugten Signalen speichern.
7. Bildmuster-Erkennungssystem nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Gruppierungs- und Speicherschaltung
(120, 121, 122,123,124; 600, 601, 602, 603, 604)
mit den ersten Speicherstufen (120; 600) verbundene erste Gruppierungs- und Spejcherstufen (121, 122;
601, 602) sowie mit diesen verbundene zweite Gruppierungs- und Speicherstufen (123, 124; 603,
604) aufweisen, wobei die ersten Gruppierungs- und Speicherstufen (121, 122; 601, 602) die Teilbildmuster
für jedes Unter-Standardmuster zu ersten Teilbildmustergruppen zusammenfassen, in denen
die Abstände zwischen den den Teilbildmustern im Koordinatensystem entsprechenden Lagen jeweils
innerhalb eines vorgegebenen Abstandes (Lmlx)
liegen und die jeweiligen den ersten Gruppen entsprechenden Lagen aussondern, die jeweils die
Lagen der Teilbildmuster sind, die die kleinste Zahl an nicht übereinstimmenden Bildelementcn aufweisen,
und wobei die zweiten Gruppierungs- und Speicherstufen (123,124; 603,604) die zusammengefaßten
Teilbildmuster zur zweiten Teilbildmustergruppen zusammenfassen, in denen jeweils die
Abstände zwischen den den Teilbildmustern entsprechenden Lagen im Koordinatensystem innerhalb
eines vorgegebenen Abstandes (Mmx) liegen,
und die den jeweiligen zweiten Gruppen entsprechenden mittlere Lagen berechnen (F i g. 14).
8. Bildmuster-Erkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
ersten Gruppierungs- und Speicherstufen (121, 122; 601, 602) die Lagen der Teilbildmuster, welche von
der Lagekoordinaten-Erzeugungsschaltung (102) kommen, mit den gespeicherten Lagen dei voraus- jo
gegangenen Teilbildmuster sequentiell vergleichen, um festzustellen, ob die Abstände zwischen diesen
Teilbildmustern im Koordinatensystem innerhalb des vorgegebenen Abstandes (Lmax) liegen und um
gleichzeitig festzustellen, ob die Zahl der nicht übereinstimmenden Bildelemente in jedem Teilbildmuster
kleiner als die Zahl der nicht übereinstimmenden Bildelemente im vorangegangenen Teilbildmuster
ist, wobei die gespeicherten Lagen und die Zahlen der vorausgegangenen Teilbildmuster erneuert
werden.
9. Bildmuster-Erkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit
der ersten und zweiten Gruppierungs- und ^pu-icherschaltung
(120,121,122.123, 124; 600, 601, 602, 603, 4-,
604) verbundene Diskriminatorschaltungen vorgesehen sind, die Schaltungsstufen zum Speichern
vorgegebener X- und Y- Lagen im zweidimensionalen Koordinatensystem zur Erkennung von Teilen
des Gegenstandes und weitere, mit den Speicherschahungsstufen verbundene Einrichtungen aufweisen,
die feststellen, ob bestimmte Lagen des zu erkennenden Objektes mit den vorgegebenen X-
und Y-Lagen übereinstimmen.
55
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