DE3785197T2

DE3785197T2 - Briefmarken-identifizierungsgeraet.

Info

Publication number: DE3785197T2
Application number: DE8787108263T
Authority: DE
Inventors: Joji Tajima
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-06-08
Filing date: 1987-06-08
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2007-06-09
Also published as: US4797937A; EP0294497B1; DE3785197D1; EP0294497A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Postverarbeitungsvorrichtung und insbesondere ein Briefmarken-Identifizierungsgerät, das Briefmarken durch die in den Briefmarken enthaltenen Farbinformationen identifiziert.
Es wurde eine automatische Postverarbeitungsvorrichtung entwickelt, mit der eine auf einer Postsendung befestigte Briefmarke festgestellt und die festgestellte Briefmarkenart (Sorte) identifiziert wird, um die Art der Postsendung (normale Post oder Eilpost) und das entsprechende Porto zu bestimmen. Briefmarken werden im allgemeinen mit einem Verfahren festgestellt, das auf der Lumineszenz von Briefmarken, wie fluoreszenten oder phosphoreszierenden Briefmarken, oder auf einem auf jeder Briefmarke aufgedruckten besonderen Kennzeichen oder auf den auf jeder Briefmarke festgelegten Farben aufbaut. Das erste Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Herstellungskosten der Briefmarke steigen und bei den anderen Verfahren entsteht das Problem, daß die Briefmarkenentwürfe eingeschränkt sind.
In Japan weist jede normale Briefmarke einen Rahmen mit einer kennzeichnenden Farbe auf, die ihr Porto bestimmt, und dieser kennzeichnende Farbrahmen wird für die Bestimmung der Briefmarkenart erfaßt. Dieses Verfahren schränkt die Briefmarkenentwürfe ebenso ein. Alle Briefmarken, einschließlich Gedächtnismarken müssen einen kennzeichnenden Farbrahmen aufweisen. Briefmarken ohne kennzeichnenden Farbrahmen können mit herkömmlichen Verarbeitungsverfahren nicht festgestellt werden.
EP-A-0 078 708 beschreibt eine Vorrichtung für die Sortierung von Papierblättern, insbesondere zur Sortierung von Banknoten gemäß der aufgedruckten Muster. Diese Vorrichtung umfaßt eine Abtastvorrichtung zur Lichtsammlung von mehreren beleuchteten Pixeln des Musters, einen Analog-Digital-Wandler, der auf die der Lichtintensität jedes Pixels entsprechenden Abtastsignale anspricht, um ein digital geformtes Intensitätssignal zu erzeugen, einen digitalen Speicher zur Speicherung der Digitalsignale und einen digitalen Korrelator für die pixelweise Korrelation der gespeicherten Signale mit einem vorher gespeicherten Signalsatz, der einem Satz von Standardmustern entspricht. Die Pixelsignale vom untersuchten Papierblatt für die Korrelation der Musterkomponenten können mehr als zwei Werte annehmen, d.h. verschiedene Werte einer Grau- oder einer Farbkomponentenskala.
In US-A-3,488,511 wird ein automatisches Identifizierungsgerät für die Briefmarkenanzeige beschrieben. Diese Vorrichtung umfaßt mindestens zwei im wesentlichen gleiche optische Systeme mit jeweils einer Lichtquelle, mindestens zwei Farbfilter mit verschiedenen spektralen Durchlässigkeiten zur Trennung von Lichtstrahlen, die von verschiedenen Abschnitten einer Briefmarke reflektiert werden, und jeweils denen der Farbfilter entsprechende photoelektrische Lichtempfänger, die die Farbfilter durchlaufende Lichtstrahlen empfangen und entsprechende Signale erzeugen. Die Vorrichtung umfaßt ferner ein mit dem Lichtempfänger gekoppeltes elektrisches System mit Detektor- und Wandlereinrichtungen für die Umwandlung der elektrischen Signale in entsprechende Farbkennungssignale. Die Farbkennungssignale werden mehreren UND-Gattern und einem UND-Matrix-Schaltkreis zugeführt, um der Briefmarkenanzeige entsprechende Briefmarkenanzeigesignale zu erhalten.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Briefmarken-Identifizierungsgerät bereitzustellen, das keine Einschränkung des Briefmarkenentwurfs erforderlich macht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Die vorliegende Erfindung stellt ein Briefmarken- Identifizierungsgerät bereit, bei dem die Farbkennungsmuster der Briefmarke als Kennungsvektor von einer Briefmarke extrahiert werden, und das festgestellte Farbkennungsmuster der Briefmarke mit vorbereiteten Standard-Farbkennungsmustern bekannter Briefmarken verglichen wird.

Kurzbeschreibung der Abbildungen

Fig. 1 zeigt Teilabschnitte auf einer Briefmarke für die Verwendung bei der erfindungsgemäßen Farbkennungsmusterextraktion;
Fig. 2 (a) zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teilabschnitts aus Fig. 1;
Fig. 2(b) zeigt die Gewichtsverteilung des Abschnitts aus Fig. 2 (a);
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 4 zeigt einen Arithmetikschaltkreis der in Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsform;
Fig. 5 zeigt die in einem Faltungsschaltkreis der in Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsform verwendete Gewichtsverteilung;
Fig. 6 zeigt einen Faltungsschaltkreis der in Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsform;
Fig. 7 zeigt einen Schalterschaltkreis des in Fig. 6 dargestellten Faltungsschaltkreises;
Fig. 8 zeigt einen Kennungsschaltkreis der in Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsform;
Fig. 9 zeigt einen Beurteilungsschaltkreis der in Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsform;
Fig. 10 zeigt eine Schaltkreis für die Abstandberechnung aus Fig. 9 unter Verwendung des Mahalanobis-Abstands;
Fig. 11 zeigt den Kennungsschaltkreis einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 12 zeigt die in einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendete Gewichtsverteilung;
Fig. 13 zeigt das Blockdiagramm einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 14 zeigt das Blockdiagramm einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 15 zeigt das Diagramm einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 16 zeigt das Diagramm einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 17 zeigt ein Diagramm für die Extraktion von Rot(R), Grün- (G) und Blaukomponenten (B) des Ausgangssignals eines Scanners;
Fig. 18 zeigt das Diagramm eines Scanners, der jeweilige Farbverteilungssignale an verschiedenen Positionen auf einer Briefmarke extrahiert;
Fig. 19 zeigt das Diagramm einer siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform bei der Zeilensensorreihen als Sensor verwendet werden;
Fig. 20 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 19 dargestellten siebten Ausführungsform; und
Fig. 21 zeigt das Diagramm einer achten erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die erfindungsgemäße Arbeitsweise wird nachstehend unter Bezug auf die Fig. 1, 2(a) und 2(b) beschrieben. Bei der vorliegenden Erfindung wird das Bild einer Briefmarke, wie in Fig. 1 gezeigt, in mehrere Bildabschnitte p unterteilt und die Farbverteilung in jedem Bildabschnitt durch ein Farbmoment im Vektorraum der Farbvalenzen beschrieben, um das Briefmarkenmuster zu identifizieren.
Unter Bezug auf Fig. 2 folgt nun die Beschreibung des Verfahrens zur Berechnung des Farbmomentes in jedem Bildabschnitt. Ein Sensor mit n Farbempfindlichkeiten stellt ein Bild an einer Stelle (x,y) fest und erzeugt Signale f&sub1;(x,y), f&sub2;(x,y), ..., fi(x,y), ..., fn(x,y) (i=1, ..., n). Im allgemeinen ist ein Farbsensor für rotes (R), grünes (G) und blaues Licht (B) farbempfindlich, und die Sensorausgangssignale f&sub1;, f&sub2; und f&sub3; repräsentieren daher ein rotes R(x,y), grünes G(x,y) und ein blaues Bild B(x,y). An dieser Stelle wird das Farbmoment Mk(xo,yo) (k=1, ..., m) des Bildabschnitts p, dessen Mitte in (xo, yo) liegt, durch folgenden Ausdruck (1) beschrieben:
wobei So ein vom Bildabschnitt p überdecktes Gebiet ist, und W(x-xo, y-yo) das Gewicht für den Fall ist, daß die Mitte in (xo, yo) liegt. Das Gewicht ist im allgemeinen, wie in Fig. 2(b) dargestellt, in der Mitte größer und im Außenbereich kleiner. Nach der vorstehende Definition stellt M&sub1;(xo, yo) den gewichteten Mittelwert des in (xo, yo) zentrierten roten Bildes dar, wenn
Ähnlich stellen M&sub2;(xo, yo) und M&sub3;(xo, yo) die gewichteten Mittelwerte des grünen bzw. blauen Bildes dar, wenn p&sub2; =0, γ&sub2; = 1, β&sub2; = 0 und p&sub3; = γ&sub3; = 0 und β&sub3; = 1 ist.
Wenn p&sub4; = 2, γ&sub4; = β4 = 0, und p&sub5;= 0, γ&sub5; = β&sub5; = 1;
Um die Farbmomente M&sub4; und M&sub5; von den Farbmomenten M&sub1; und M&sub2; zu entkoppeln, werden die Farbmomente M&sub3;, M&sub4; und M&sub5; zur Varianz des roten Bildes bzw. zur Kovarianz des grünen und blauen Bildes bestimmt und festgelegt durch:
M&sub4;'(xo, yo) M&sub4;(xo, yo) - M&sub1;²(xo, yo)
M&sub5;'(xo, yo) M&sub5;(xo, yo) - M&sub2;(xo, yo) M&sub3;(xo, yo) (2)
Folglich wird die Farbverteilung für den in (x, y) zentrierten Bildabschnitt durch folgende Merkmale ausgedrückt:
{gi} (i = 1, ..., 5),
wobei g&sub1;(x, y) = M&sub1;(x, y), g&sub2;(x, y) = M&sub2;(x, y), g&sub3;(x, y) = M&sub3;(x, y), g&sub4;(x, y) = M&sub4;'(x, y) und g&sub5;(x, y) = M&sub5;'(x, y) ist.
Wenn das Bild, wie in Fig. 1 dargestellt, in fünf Bildabschnitte p unterteilt wird, und das vollständige Bild als Folge von Farbverteilungen dieser Bildabschnitte ausgedrückt wird, kann die Farbverteilung des vollständigen Bildes auf die gleiche Weise durch Kennungsvektoren ausgedrückt werden:
{hj} (j = 1, ..., 25),
ist.
Für die Identifizierung von N Briefmarkenarten (Sorten) mithilfe des Kennungsvektors werden vorher N Kennungsvektoren {hj} entsprechend den jeweiligen N Briefmarkenmustern extrahiert und als Referenz- (Verzeichnis-) Kennungsvektoren {hjl} (l = 1, ..., N) gespeichert. Anschließend wird der Abstand dl zwischen dem Kennungsvektor {hj}, der beim Abtasten einer unbekannten Briefmarke entsteht, und den Referenz-Kennungsvektoren {hjl} berechnet.
Für die Berechnung des Abstands dl kann jedes in allgemeinen Mustererkennungsvorrichtungen verwendete Verfahren angewendet werden. Falls der Abstand mit dem euklidischen Abstand im Kennungsvektorraum bestimmt wird, wird der folgende Ausdruck berechnet:
Ähnlich wird der folgende Ausdruck berechnet, wenn der Mahalanobis-Abstand verwendet wird:
wobei und l die Spaltenvektoren von {hj} und {hjl} sind, und Sl die Kovarianzmatrix von {hj} ist, die vorher durch das Abtasten verschiedenartiger bekannter Briefmarkenmuster bestimmt werden.
Wenn eine Briefmarke der l-Art mit einer in (x', y') zentrierten Bildeingangsposition vorliegt, wird der Abstand dl sehr klein. Daher wird für jede Briefmarkenart ein Schwellenwert Tl gesetzt, und die folgende Bedingung überprüft, um festzustellen, ob eine bei der Position (x', y') zentrierte Briefmarke der l-Art vorhanden ist:
dl < Tl (6)
Wenn der Mahalanobis-Abstand verwendet wird, ist außerdem jede Änderung des Kennungsvektors im Abstand enthalten, und der Schwellenwert Tl kann daher einen konstanten Wert annehmen, der sich nicht entsprechend der Briefmarkenart verändert.
Obwohl, abhängig von der Wahl der Farbmomentbestimmung, jede Komponentenfolge des Vektors {hj} gewählt werden kann, ist es nützlich das Farbmoment entsprechend den Lichtbetragsänderungen der Ausleuchtung zu normieren. Die Ausleuchtung des Scanners ändert sich mit der Zeit, so daß sich die Helligkeit der Ausleuchtung, die sich ergibt, wenn ein Referenz-Kennungsvektor extrahiert wird, von derjenigen einer abgetasteten unbekannten Briefmarke unterscheiden kann. Diese Helligkeitsänderung verändert das Farbmoment und verringert die Erkennungsgenauigkeit. Daher kann der Kennungsvektor, um diese Nachteile zu verhindern, durch Verwendung der Helligkeiten der Komponenten wie folgt normiert werden:
wobei &sub1;, &sub2;, und &sub3; jeweils Mittelwerte von M&sub1;, M&sub2;, und M&sub3; an ihren jeweiligen Mittelpositionen sind und durch
ausgedrückt werden.
Die vorstehende Normierung verringert die Freiheitsgrade, wodurch der Kennungsvektor {hj} (j = 1, ..., 20) des vollständigen Bildes folgendermaßen bestimmt werden kann:
Der Abstand dl zwischen den Kennungsvektoren {hj} und {hjl} wird dann in der gleichen Weise wie derjenige in den Ausdrücken (4) und (5) definiert, um das Briefmarkenmuster durch Ausdruck (6) zu identifizieren.
Eine genauere Erkennung ist weiterhin durch die Verwendung von Farbmomenten von über die vorstehend beschriebene erste und zweite Ordnung hinausgehenden höheren Ordnungen möglich. Wenn das Briefmarkenmuster nicht zu kompliziert aufgebaut ist, ist es andererseits möglich, ein Briefmarkenmuster mithilfe des Farbmoments erster Ordnung zu identifizieren, d.h. mit den gewichteten Mittelwerten der Primärfarben R, G und B. In diesem Fall sind nur linear gewichtete Mittelwerte der R-, G- und B-Farbsignale enthalten, und daher ist die Ausführung der Faltung des Ausdrucks (1) unnötig. In diesem Fall erhält man ferner ein gleichwertiges Ergebnis der gewichteten Mittelwertberechnung durch die Anordnung des Scanners außerhalb des Brennpunkts.
Es folgt nun die Beschreibung einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform unter Bezug auf Fig. 3. Ein Briefmarkenmuster 1 wird mit dem Sensor 2 abgetastet, wobei die in der Ausführungsform verwendeten Bandkanäle für die Abbildung R (rot), G (grün) und B (blau) sind. Für die Bildelemente werden drei vom Sensor 2 erzeugte Primärfarbensignale R, G und B digitalisiert und einem Arithmetikschaltkreis 3 zugeführt. Der Arithmetikschaltkreis 3 berechnet für jedes Bildelement den Produktanteil von Ausdruck (1), d.h.,
R(x,y)pk G(x,y)γk.B(x,y)βk (10)
Der Arithmetikschaltkreis 3 gibt beispielsweise folgende fünf Werte aus:
R(x, y) wenn p&sub1; = 1, γ&sub1; = β&sub1; = 0,
G(x, y) wenn p&sub2; = 0, γ&sub2; = 1, β&sub2; = 0,
B(x, y) wenn p&sub3; = γ&sub3; = 0, β&sub3; = 1,
R(x, y)² wenn p&sub4; = 2, γ&sub4; = β&sub4; = 0, und
G(x, y) B(x, y) wenn p&sub5; = 0, γ&sub5; = β&sub5; = 1.
Der Arithmetikschaltkreis 3 ist gemäß Fig. 4 aufgebaut. In diesem Schaltkreis 3 werden die R-, G- und B-Signale unverändert ausgegeben. Die R²- und G B-Signale werden jedoch jeweils mit Multipliziereinrichtungen 301 und 302 berechnet, bevor sie vom Arithmetikschaltkreis 3 ausgegeben werden. Die Signale vom Arithmetikschaltkreis 3 werden jeweils Faltungsschaltkreisen 4 zugeführt. Jeder Faltungsschaltkreis 4 multipliziert das entsprechende Signal mit den in Fig. 5 dargestellten Gewichten ω und addiert diese Produkte auf.
Die Anordnung der Faltungsschaltkreise 4 wird nachstehend unter Bezug auf Fig. 5 bis 7 detailliert beschrieben. 37 Signalwerte von 37 Bildelementen des Bildabschnitts mit W&sub1;, W&sub2;, ..., W&sub3;&sub7;, wie in Fig. 5 dargestellt, werden gewichtet und addiert, um einen Wert als Signalwert des Bildelements in der Mitte des Bildabschnitts zu erhalten. Jeder Faltungsschaltkreis 4 ist gemäß Fig. 6 aufgebaut. Im Schaltkreis 4 befinden sich mit L&sub1; bis L&sub3;&sub7; bezeichnete Schalterschaltkreise 401. Jeder Schalterschaltkreis erhält den Signalwert eines Bildelements synchron zum Abtasten des Briefmarkenmusters. Jeder Schalterschaltkreis 401 ist gemäß Fig. 7 aufgebaut. In Fig. 7 wird jedes Bildelementsignal von einem Schalter 4011 aufgenommen und an den nachfolgenden Schalterschaltkreis ausgegeben. Eine Multipliziereinrichtung 4013 multipliziert das Signal mit dem in einem Gewichtspeicher 4012 gespeicherten entsprechenden Gewicht (W&sub1;, W&sub2;, ..., W&sub3;&sub7;).
Wenn das vollständige Briefmarkenmuster in der in Fig. 5 durch einen Pfeil gezeigten Weise sequentiell abgetastet wird, wird das Ausgangssignal mit fortlaufender Abtastung sequentiell den Schalterschaltkreisen L&sub3;&sub7; bis L&sub1; zugeführt. Wenn der Schalterschaltkreis L&sub1; den ersten Bildelementsignalwert erhalten hat, haben die Schalterschaltkreise L&sub2; bis L&sub3;&sub7; jeweilige Bildelementsignalwerte erhalten. Anschließend werden diese Bildelementsignalwerte mit den jeweiligen, in Fig. 5 dargestellten Gewichten multipliziert, und die Multiplikationsergebnisse der Leitungen jeweiligen Addiereinrichtungen 403 zugeführt. Die Additionsergebnisse der jeweiligen Leitungen werden einer Addiereinrichtung 404 zugeführt. Die Verzögerungsschaltkreise 402 dienen zur geeigneten Zeitanpassung der Bildelementsignale zweier Leitungen. Der Verzögerungsschaltkreis D&sub1; in Fig. 6 verzögert beispielsweise Signale entsprechend einer Zeit (T&sub1; + T&sub2;), während der der Abtastvorgang von der Position W&sub3; zur Position W&sub4; fortschreitet. Daher addiert die Addiereinrichtung 404 alle gewichteten Bildelementsignalwerte auf und gibt das Ergebnis von Ausdruck (1) aus.
Unter Bezug auf Fig. 3 entsprechen die Farbmomente M&sub1; bis M&sub5; des Faltungsschaltkreises 4 der Farbverteilung eines in Fig. 1 dargestellten Bildabschnitts (beispielsweise dem in (xo, yo) zentrierten). Um das Briefmarkenmuster durch den im Ausdruck (3) dargestellten Kennungsvektor {hj}, der von den in Fig. 1 dargestellten fünf Bildabschnitten erzeugt wird, zu identifizieren, muß jedes der Farbmomente M&sub1; bis M&sub5; für eine dem Abstand zwischen den Bildabschnitten entsprechende Zeit verzögert werden. Dazu werden Verzögerungsschaltkreisen 5 verwendet. Daher werden die für jeden Bildabschnitt erhaltenen Farbmomente M&sub1; bis M&sub5; anschließend einem Kennungsschaltkreis 6 zugeführt. Falls diese Farbmomente als Kennungsvektor unverändert verwendet werden, kann der Kennungsschaltkreis 6 entfernt werden. Die Farbmomente M&sub4; und M&sub5; werden jedoch, wie vorstehend beschrieben, in andere Farbmomente M&sub4;' und M&sub5;' transformiert, die von den Farbmomenten M&sub1; und M&sub3; entkoppelt sind, und der Kennungsschaltkreis 6 berechnet den Ausdruck (2), um den Kennungsvektor {hj} zu erhalten. Wie in Fig. 8 gezeigt, weist der Kennungsschaltkreis 6 Multipliziereinrichtungen 601 und Subtrahiereinrichtungen 602 auf, wobei die Multiplizier- und Subtrahiereinrichtungen für jeden Bildabschnitt jeweils paarweise die Berechnung der Ausdrücke (2) durchführen.
Ein Beurteilungsschaltkreis 7 bestimmt den Abstand zwischen dem von einem abgetasteten Briefmarkenmuster erhaltenen Kennungsvektor {hj} und den Referenz-Kennungsvektoren {hjl} (l = 1, 2, ..., N) vorher gespeicherter bekannter Briefmarkenmuster, identifiziert dadurch die Briefmarke und gibt ein Erkennungssignal aus. Der Beurteilungsschaltkreis 7 ist gemäß Fig. 9 aufgebaut. In dieser Abbildung wird der Kennungsvektor {hj} Schaltkreisen 701 für die Abstandberechnung zugeführt, die entsprechend den Ausdrücken (4) und (5) das Quadrat des Abstands dl² bezüglich der jeweiligen Referenz-Kennungsvektoren, d.h. der bekannten Briefmarkenmuster, berechnen. Die Vergleicherschaltkreise 702 vergleichen die derart erhaltenen Abstände mit entsprechenden Schwellenwerten. Wenn der Ausdruck (6) erfüllt ist, geben die Vergleicherschaltkreise 702 Ausgangssignale aus. Die Codiereinrichtung 703 stellt fest, welcher Vergleicherschaltkreis 702 das Ausgangssignal ausgegeben hat und gibt ein Erkennungssignal, das eine identifizierte Briefmarke anzeigt, aus.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel des Schaltkreises 701 für die Berechnung des Mahalanobis-Abstands. In Fig. 10 speichert ein Verzeichnisspeicher 7011 den Referenz-Kennungsvektor {hjl} einer Briefmarke der l-Art, und ein Matrixspeicher 7012 speichert die inverse Matrix Sl&supmin;¹ der Kovarianzmatrix für den Referenz-Kennungsvektor.
Wie vorstehend beschrieben, werden der gespeicherte Referenz-Kennungsvektor {hjl} und die inverse Matrix Sl&supmin;¹ vorher durch das Abtasten einer Briefmarke der l-Art bestimmt. Der Subtrahierschaltkreis 7013 liefert elementweise die Differenz zwischen dem Kennungsvektor {hj} und dem Referenz- Kennungsvektor {hjl}. Ein Skalarrechenschaltkreis 7014 berechnet das Skalarprodukt der Subtraktionsergebnisse und die Matrizen werden in den Matrixspeicherschaltkreisen 7012 gespeichert. Zur vereinfachten Erläuterung zeigt Fig. 10 einen Matrixspeicher mit fünf Matrizen. Bei diesem Beispiel ist Sl&supmin;¹ jedoch eine 25 x 25 Matrix, und daher ist in der Praxis die Berechnung des Skalarprodukts von 25 Matrizen erforderlich. Damit ergeben sich Vektoren mit Komponenten, die der Anzahl der Matrizen entsprechen; ein Skalarrechenschaltkreis 7015 berechnet das Skalarprodukt dieser Vektoren, so daß sich mit den Ausgangssignalen des Subtrahierschaltkreises 7013 dl² ergibt.
Nachstehend wird eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform wird der Kennungsvektor {hj} durch Ausdruck (7) normiert und mit dem normierten Kennungsvektor die Abstandberechnung durchgeführt. Bei dieser Ausführungsform wird, bis auf den Kennungsschaltkreis 6, die gleiche Anordnung wie bei der in Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsform verwendet. Fig. 11 zeigt den Aufbau des bei der zweiten Ausführungsform verwendeten Kennungsschaltkreises 6. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ergeben sich mit der Multipliziereinrichtung 601 und der Subtrahiereinrichtung 602 für jeden Bildabschnitt in Fig. 1 aus den Eingangs-Farbmomenten M&sub1; bis M&sub5; die Farbmomente M&sub1; bis M&sub3; und M&sub4;' und M&sub5;'. Die Schaltkreise 603 berechnen aus M&sub1; bis M&sub3; auf der Basis von Ausdruck (8) die Mittelwerte &sub1; bis &sub3; aller Bildausschnitte. Diese Mittelwerte werden für die Normierung verwendet. Die Normierungschaltkreise 604 bestimmen für jeden Bildabschnitt gemäß Ausdruck (7) in erster Ordnung g&sub1; bis g&sub3; durch Division von M&sub1; bis M&sub3; durch &sub1; bis &sub3;. Die Normierungsschaltkreise 605 bestimmen in zweiter Ordnung g&sub4; und g&sub5; durch zweifache Division von M&sub4;' durch &sub1; und durch Division von M&sub5;' durch &sub2; bzw. &sub3;.
Weil die Zahl der Freiheitsgrade des Kennungsvektors aufgrund der Normierung abnimmt, wird der der Position (xo, yo) entsprechende Kennungsvektor bei der zweiten Ausführungsform eliminiert, und es ergibt sich der Kennungsvektor {hj} mit den in Ausdruck (9) dargestellten Elementen g&sub1; bis g&sub2;&sub0;. Der Aufbau der anderen Teile dieser Ausführungsform entspricht daher demjenigen der in Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsform. Bei der Verwendung des Mahalanobis- Abstands ist der Schaltkreis 701 für die Abstandberechnung jedoch so aufgebaut, daß die Größe des Matrixspeichers 7012 der Anzahl der Elemente des Kennungsvektors entspricht.
Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 13 eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben. Bei dieser Ausführungsform sind keine Farbmomente höherer Ordnung erforderlich. Man erhält diese Ausführungsform, indem die Faltung für die R²- und G B-Komponenten der ersten Ausführungsform ausgelassen wird. Bei der dritten Ausführungsform wird jedoch die Funktion der komplizierten Faltungsberechnungen von R-, G- und B-Primärfarbsignalen durch einen modifizierten optischen Abtastteil ersetzt. Hierbei wird ein Briefmarkenmuster relativ zum Sensor optisch defokussiert, d.h. der Scanner wird außerhalb des Brennpunkts angeordnet, so daß die in Fig. 12 dargestellte Gewichtsfunktion leicht ausgeführt werden kann.
Es folgt nun eine Beschreibung der Arbeitsweise der dritten Ausführungsform. Wenn in Fig. 13 der Sensor 2 ein Briefmarkenmuster 1 abtastet, gibt der Sensor R-, G- und B- Farbsignale als Bilddaten aus. Weil sich das Briefmarkenmuster relativ zum Sensor 2 außerhalb des Brennpunkts befindet, ergeben sich daher die Farbmomente M&sub1;, M&sub2; und M&sub3; für jeden Bildabschnitt ohne Berechnung der Faltung. Die Verzögerungsschaltkreise 5 verzögern M&sub1; bis M&sub3;, um die Farbmomente für alle Bildabschnitte zu erhalten, die gegenseitig in fester Positionsbeziehung stehen und der Kennungsvektor {hj} wird erzeugt. Der Kennungsvektor {hj} wird dann zur Identifizierung des Briefmarkenmusters dem Beurteilungsschaltkreis 7 zugeführt.
Nachstehend wird eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben, bei der der bei der dritten Ausführungsform erhaltene Kennungsvektor vor der Weitergabe an den Beurteilungsschaltkreis normiert wird. Fig. 14 zeigt den Aufbau der vierten Ausführungsform. Zum in Fig. 13 gezeigten Aufbau wird ein Kennungsschaltkreis 6 für die Ausführung der Normierung hinzugefügt. Weil der Kennungsschaltkreis 6, wie in Ausdruck (7) angegeben, g&sub1; und g&sub2; für jeden Bildabschnitt berechnet, erhält man den Kennungsschaltkreis 6 der vierten Ausführungsform durch Eliminieren von Schaltkreiselementen für die Verarbeitung der Farbmomente M&sub4; und M&sub5; des in Fig. 11 dargestellten Kennungsschaltkreises 6 (einschließlich der Multipliziereinrichtung 601 und der Subtrahiereinrichtung 602).
Unter Bezug auf Fig. 15 folgt die Beschreibung einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform in Fig. 13 tastet der Sensor 2 in einem Zeitpunkt nur einen Ausschnitt ab, und die gleichzeitige Beobachtung mehrerer Bildabschnitte ergibt sich durch die Verwendung der Verzögerungsschaltkreise 5. Bei der fünften Ausführungsform kann dies, wie in Fig. 15 dargestellt, durch die Verwendung mehrerer Farbsensoren erreicht werden. In dieser Figur tasten jeweilige Sensoren 8 entsprechende Bildabschnitte ab. Fünf Folgen von Primärfarbsignalen, die von den jeweiligen defokussierten Sensoren 8 gesendet werden, werden dem Beurteilungsschaltkreis 7 als Kennungsvektor {hj} zugeführt. Der Beurteilungsschaltkreis 7 ist entsprechend Fig. 9 aufgebaut.
Nachstehend wird eine sechste in Fig. 16 dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben. Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform gleicht genau der der fünften Ausführungsform, außer daß eine Normierung ausgeführt wird. Daher wird zum in Fig. 15 dargestellten Aufbau der Kennungsschaltkreis 6 hinzugefügt. Der Kennungsvektor {hj} ergibt sich mit dem Kennungsschaltkreis 6 in der gleichen Weise, wie bei der vierten Ausführungsform und wird auf die gleiche Weise verarbeitet.
Fig. 17 zeigt den Aufbau für die Extraktion der R-, Gund B-Farbsignale eines Scannerausgangs. In Fig. 17 wird Licht von der abgetasteten Fläche durch eine Linse 9 zu Aufspalteinrichtungen 10 und 11 geleitet, die jeweils Licht einer bestimmten Wellenlänge trennen. Das von den Aufspalteinrichtungen 10 und 11 getrennte Licht der R-, G- und B-Komponente wird jeweils photoelektrischen Elementen 12, 13 und 14 zugeführt, um die R-, B- und G-Farbsignale zu erhalten.
Bei den in Fig. 3, 14 und 15 dargestellten Ausführungsformen besteht der Abtastvorgang aus einer Horizontal- und einer Vertikalabtastung. Für die Horizontalabtastung wird ein mechanischer Rasterspiegel oder ein Zeilensensor verwendet, während für die Vertikalabtastung eine Bewegungsvorrichtung für die abzutastende Fläche verwendet wird.
Bei den in Fig. 15 und 16 dargestellten Ausführungsformen tasten fünf Sensoren während des Abtastvorgangs gleichzeitig jeweilige Bildabschnitte auf der Briefmarke ab. In diesem Fall können für den Abtastvorgang herkömmliche Abtastvorrichtungen verwendet werden; Fig. 18 zeigt ein Beispiel. Von einer abgetasteten Fläche 2 wird fünf Sensoren 16 Licht durch die Linse 9 und den Spiegel 15 zugeführt. Der Spiegel 15 wird für die Horizontalabtastung der Fläche um seinen Mittelpunkt gedreht, und die abzutastende Fläche wird in vertikaler Richtung bewegt.
Fig. 19 zeigt eine siebte Ausführungsform, bei der der Abtastvorgang mit einem Zeilensensor ausgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform werden zur elektronischen Durchführung der Horizontalabtastung drei Sensorreihen verwendet. Die abzutastende Fläche wird für die Vertikalabtastung mechanisch bewegt. Die Sensorreihen 17, 18 und 19 sind Zeilensensorreihen, die jeweils rote, grüne bzw. blaue Farbsignale erzeugen. Zu diesem Zweck empfangen die Sensorreihen jeweils rote, grüne bzw. blaue Lichtkomponenten einer Abtastzeile L. Die Ausgangssignale der Sensorreihen werden mit entsprechenden A/D-Wandlern 20 digitalisiert. Im allgemeinen enthält ein Zeilensensor viele, beispielsweise 256 Abtastelemente. Bei dieser Ausführungsform werden auch Verzögerungsschaltkreise 21 bis 24 verwendet, um fünf Bildabschnitte abzutasten. Die Arbeitsweise dieser Verzögerungsschaltkreise wird unter Bezug auf Fig. 20 beschrieben. Die mit 27 bis 31 bezeichneten x-Markierungen in dieser Abbildung bezeichnen die Mittelpositionen der fünf Bildabschnitte. Unter der Voraussetzung, daß das Briefmarkenmuster in der durch den Pfeil angegebenen Richtung abgetastet wird, wird die Position 27 abgetastet, wenn sich die Sensorreihe entsprechend an der Stelle 32 befindet. Wenn die Ausgangssignale der Abtastelemente der Sensorreihe von der linken zur rechten Seite übertragen werden, wird die Breite d1 der Sensorreihe abgetastet, wenn sich die Sensorreihe bei Position 32 befindet. Die abgetastete Fläche wird dann verschoben, während die Sensorreihe weiterhin horizontal abtastet. Dadurch wird die Sensorreihe relativ von der Position 32 zur Position 33 bewegt. Anschließend wird die Breite d&sub2; der Sensorreihe abgetastet, um die Position 28 abzutasten. Der Verzögerungsschaltkreis 21 verzögert die Ausgangssignale der Sensorreihe entsprechend dieser Zeitdauer. Ähnlich verzögert der Verzögerungsschaltkreis 22 die Ausgangssignale solange, wie die Abtastung der Breite d&sub3; von der Position 28 zur Position 29 dauert, und der Verzögerungsschaltkreis 23 verzögert die Ausgangssignale solange, wie die Abtastung der Breite d&sub4; von der Position 29 zur Position 30 dauert. Weiterhin verzögert der Verzögerungsschaltkreis 24 die Ausgangssignale solange, wie die Abtastung der Breite d&sub5; dauert, und die Sensorreihe wird vertikal von der Relativposition 33 zur Relativposition 34 bewegt. Während dieser Zeitdauer wird die Breite d&sub6; abgetastet. Die Verzögerungsschaltkreise 21 bis 24 wirken ähnlich wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen. Die Schaltkreise 25 für die Abstandberechnung und die Vergleicherschaltkreise 26 arbeiten in der gleichen Weise wie in Fig. 9 dargestellt. Ein Steuerschaltkreis 27 empfängt das Detektorsignal von den Vergleicherschaltkreisen 26 und gibt ein Erkennungssignal aus. Der Steuerschaltkreis 27 erzeugt auch Horizontalsteuersignale für die Sensorreihen 17 bis 19 und ein Vertikalsteuersignal für die Vertikalbewegung der Fläche.
Fig. 21 zeigt eine achte Ausführungsform, bei der ein weiterer Normierungsschaltkreis 6 hinzugefügt ist. Bei den in Fig. 19 und 21 dargestellten Ausführungsformen kann sowohl die Vertikal-, als auch die Horizontalabtastung auf elektronische Weise durchgeführt werden, indem anstatt der Zeilensensorreihe ein Flächensensor verwendet wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Identifizierung einer abzutastenden Briefmarke mit bekannten Briefmarken mit

Einrichtungen (2, 8, 17, 18, 19) zum Abtasten der Briefmarke

Einrichtungen (3, 4, 5, 6, 21 bis 24), die auf das Ausgangssignal der Abtasteinrichtungen (2, 8, 17, 18, 19) zur Erzeugung eines Kennungsmusters ansprechen, wobei das Kennungsmuster durch mehrere Farbkomponentensignale bestimmt ist, die den Farbkomponenten in den Ausgangssignalen der Abtasteinrichtungen (2, 8, 17, 18, 19) entsprechen und für vorgegebene zweidimensionale Gebiete, die sich an verschiedenen Stellen auf der abzutastenden Briefmarke befinden, vorgegeben sind, und Einrichtungen (7) zum Vergleich des mit der Kennungsmustererzeugungseinrichtung erzeugten Kennungsmusters mit einem vorher erhaltenen Referenzkennungsmuster für jede bekannte Briefmarke,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Kennungsmustererzeugungseinrichtung eine Einrichtung (4) für das Wichten der Farbkomponentensignale durch zweidimensionale Gewichte, die dem vorgegebenen Gebiet entsprechen, aufweist, um die Verteilung der Farbkomponentensignale für jedes vorgegebene Gebiet zu erhalten.

2. Vorrichtung zur Identifizierung einer Briefmarke nach Anspruch 1, wobei die Wichteinrichtung eine Einrichtung zum Defokussieren der Abtasteinrichtungen (2, 8, 17, 18, 19) gegen die abzutastende Briefmarke aufweist.

3. Vorrichtung zur Identifizierung einer Briefmarke nach Anspruch 1, wobei die Abtasteinrichtungen (8) mehrere Abtaster (8) für die gleichzeitige Abtastung der Briefmarke an zweidimensional verschiedenen Positionen auf der Briefmarke aufweisen, um ein vorgegebenes Kennungsmuster für vorgegebene zweidimensionale Gebiete, die sich an verschiedenen Positionen auf der abgetasteten Briefmarke befinden, zu erzeugen.

4. Vorrichtung zur Identifizierung einer Briefmarke nach Anspruch 3, wobei die Wichteinrichtung eine Einrichtung zur Defokussierung mehrerer Abtaster (8) gegen die Briefmarke aufweist.

5. Vorrichtung zur Identifizierung einer Briefmarke nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abtasteinrichtungen mehrere Sensorfelder (17, 18, 19) entsprechend den jeweiligen Farbkomponenten aufweisen, um die Farbkomponentensignale weiterzuleiten.

6. Vorrichtung zur Identifizierung einer Briefmarke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kennungsmustererzeugungseinrichtung Verzögerungseinrichtungen (5, 21 bis 24) zur Verzögerung der Farbkomponentensignale aufweist, um verzögerte Farbkomponentensignale zu erzeugen, wobei ein Satz der Farbkomponentensignale und der verzögerten Farbkomponentensignale den vorgegebenen Kennungsmustern für vorgegebene zweidimensionale Gebiete, die sich an verschiedenen Positionen der abgetasteten Briefmarke befinden, entsprechen.

7. Vorrichtung zur Identifizierung einer Briefmarke nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Einrichtung (6) zur Normierung des Kennungsmusters nach der Höhe der Ausgangssignale der Abtasteinrichtungen (2, 8, 17, 18, 19).