DE3939621C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Markendaten in Bilddaten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von Markenbilddaten, die einer Marke in Bilddaten entsprechen.

Um eine Marke, beispielsweise eine rechteckige Marke, die auf der Basis analoger, durch eine Kamera oder dergleichen eingegebener Bilddaten auf Papier gedruckt oder geschrieben sind, zu erfassen, müssen die Markenbilddaten selber entsprechend der Marke oder ihrer zentralen Position erfaßt werden. Es sei hier angenommen, daß durch die Bilddaten dargestellte gewünschte Markenbilddaten eine waagerechte Länge FH und eine senkrechte Länge FV, gemessen in Pixeleinheiten, besitzen, wie in Fig. 1 dargestellt.

Beim konventionellen Markenerfassungsgerät werden daher durch eine Kamera oder dergleichen eingegebene Bilddaten zunächst in digitale Daten umgewandelt. Dann werden die waagerechten und senkrechten Längen FH′ und FV′ der aktuellen Markenbilddaten in den digitalen Bilddaten gemessen. Die gemessenen Längen FH′ und FV′ werden dann jeweils mit den bekannten Längen FH und FV verglichen, so daß auf diese Weise eine rechteckige Marke erfaßt wird.

Um bei der obigen Methode analoge, durch eine Kamera oder dergleichen eingegebene Bilddaten zu digitalisieren, wird jedes Pixel von den analogen Bilddaten abgetastet, und nach jedem Abtasten wird die Amplitude der analogen Bilddaten in einen Binärwert umgewandelt. Im Ergebnis wird die Grenze der Bildmarkendaten erfaßt. Damit ist gemeint, daß die Dichtedaten jedes Pixels der analogen Bilddaten mit einem Schwellenwert verglichen werden. Entsprechend dem Vergleichsergebnis wird das Pixel durch binäre Daten dargestellt, die angeben, ob das Pixel innerhalb der Markenbilddaten vorhanden ist oder nicht. Allerdings schwankt der Dichteunterschied zwischen den Markenbilddaten und anderen Abschnitten entsprechend dem auf das Papier oder dergleichen mit der aufgeschriebenen Marke auftreffenden Licht. Wie in Fig. 2A dargestellt, werden kleinere Markenbilddaten als die wirklichen erfaßt, sofern ein aktueller Schwellenwert niedriger als ein gewünschter Schwellenwert ist. Im Gegensatz dazu werden, wie in Fig. 2B gezeigt, größere Markenbilddaten als die wirklichen erfaßt, sofern ein aktueller Schwellenwert größer als ein gewünschter Schwellenwert ist. Infolgedessen kann die Marke nicht richtig erfaßt werden.

Wie oben beschrieben, können bei der konventionellen Markenerfassungsmethode die Längen von Markenbilddaten nicht richtig gemessen werden, wenn die eingegebenen analogen Bilddaten nicht bei einem vorgegebenen Schwellenwert aufgrund von Änderungseinflüssen des Außenlichts, der einseitigen Beleuchtung und dergleichen richtig digitalisiert werden können, was eine Abnahme der Präzision bei der Markenerfassung zur Folge hat.

In der Patentschrift US 4,581,762 wird ein Verfahren zur besseren Randerkennung vorgeschlagen, bei dem mit Hilfe von Sobeloperatoren aus den Bilddaten Gradientinformationen gewonnen werden.

Die vorliegende Erfindung beruht auf diesbezüglichen Erwägungen und hat zum Ziel, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Position einer Marke (Zielfläche) mit erhöhter Erfassungspräzision zu schaffen, und zwar ohne Beeinflussung durch Änderungen des Außenlichts, einer einseitigen Beleuchtung und dergleichen.

Um dieses Ziel zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren geschaffen zur Feststellung des Vorhandenseins einer Marke im Bild, die eine erste vorgegebene Länge in einer ersten Richtung und eine zweite vorgegebene Länge in einer zweiten Richtung aufweist, mit folgenden Schritten:
Erfassung erster digitaler Bilddaten des Bildes in Form einer Vielzahl von Pixeln,
Gewinnung zweiter digitaler Bilddaten durch Anwendung eines ersten Differenzoperators auf die ersten Bilddaten in der ersten Richtung,
Gewinnung dritter digitaler Bilddaten durch Anwendung eines zweiten Differenzoperators auf die ersten Bilddaten in der ersten Richtung,
Verschieben der zweiten und dritten Bilddaten um die Hälfte der ersten Länge entgegengesetzt zueinander in der ersten Richtung,
Gewinnung vierter Bilddaten durch Addieren der verschobenen zweiten und dritten Bilddaten,
Feststellen des Auftretens eines maximalen Bilddatenwertes größer oder gleich einem vorbestimmten Wert,
Gewinnung fünfter digitaler Bilddaten durch Anwendung eines dritten Differenzoperators auf die vierten Bilddaten in der zweiten Richtung,
Gewinnung sechster digitaler Bilddaten durch Anwendung eines vierten Differenzoperators auf die vierten Bilddaten in der zweiten Richtung,
Verschieben der fünften und sechsten Bilddaten um die Hälfte der zweiten Länge entgegengesetzt zueinander in der zweiten Richtung,
Gewinnung siebter Bilddaten durch Addieren der verschobenen fünften und sechsten Bilddaten, und
Feststellen des Auftretens eines maximalen Bilddatenwertes größer oder gleich einem vorbestimmten Wert.

Um das vorgenannte Ziel zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens geschaffen mit:
einem Differenzprozessor, der auf einen eingegebenen Differenzieroperationsbefehl anspricht, zur Durchführung einer Differenzieroperation an Bilddaten,
einem Addierprozessor, der auf einen eingegebenen Addierbefehl anspricht, zum Verschieben von einen Bilddaten in einer Richtung um eine bestimmte Länge und zum Verschieben von anderen Bilddaten in eine entgegengesetzte Richtung um eine bestimmte Länge und zum Addieren der Bilddaten, und
einem Steuergerät zur Abgabe der Differenzoperationsbefehle und der Addierbefehle an den Differenzprozessor und den Addierprozessor und zur Feststellung des Auftretens eines maximalen Bilddatenwertes größer oder gleich einem vorbestimmten Wert.

Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Position einer Marke ohne Umwandlung der eingegebenen analogen Bilddaten in binäre Daten erfaßt werden, weil Differentialfilteroperationen für digitale Bilddaten mit Gradationsdarstellungs-Dichtedaten durchgeführt werden. Deshalb ist der Schwellenwert frei von Einflüssen wechselnden äußerer Lichtwechsel, der einseitigen Beleuchtung und dergleichen, so daß die Präzision der Markenerfassung gesteigert wird.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung einer zu erfassenden Marke;

Fig. 2A und 2B zeigen Darstellungen zur Erläuterung einer konventionellen Methode der Markenerfassung;

Fig. 3 stellt ein Blockschaltbild dar, das den Aufbau einer Markenerfassungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4A bis 4D veranschaulichen jeweils Darstellungen von Differentialfiltertabellen, die im Rahmen der in Fig. 3 dargestellten Schaltung verwendet werden;

Fig. 5A und 5B stellen Flußdiagramme zur Erläuterung eines Verfahrensablaufs im Rahmen der Erfindung dar;

Fig. 6 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Verfahrens;

Fig. 7A bis 7D veranschaulichen jeweils Bilddaten WI, WFX1, WFX2 und WX, die erhalten werden, wenn die waagerechte Position einer Marke erfaßt ist;

Fig. 8 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Falles, daß die Markenerfassungseinrichtung nach Fig. 3 verwendet wird; und

Fig. 9A bis 9D und 10A bis 10D zeigen jeweils Modifikationen der Differentialfiltertabellen der Fig. 4.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ein Markenerfassungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben.

Der Aufbau der Ausführungsform wird zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert. Gemäß Fig. 3 erzeugt eine Zentraleinheit CPU 11 verschiedene Befehle als Antwort auf eine eingegebene Markenerfassungsanweisung, um das genannte Gerät zu steuern. Jeder der zweidimensionalen Bildspeicher 12-1, 12-2, . . ., 12-8 kann Bilddaten speichern, die als Dichtedaten beispielsweise 8-Bit-Gradationsdaten (256 Pegel) besitzen.

Eine Kamera 13 empfängt durch ein Digitalisierungsgerät 14, gesteuert durch die CPU 11, analoge Bilddaten WI′ unter Einschluß von Markenbilddaten entsprechend einer rechteckigen Marke. Das Digitalisierungsgerät 14 steuert die Kamera 13 als Antwort auf einen Abbildungsbefehl der CPU 11, sie tastet die Analogbilddaten WI′ von der Kamera 13 ab und wandelt sie in digitale Bilddaten WI um, die aus einer Vielzahl von Pixeln bestehen. Im Anschluß an die Abtastung werden die Amplituden der analogen Bilddaten WI′ in digitale 8-Bit-Dichtedaten umgewandelt. Das heißt, daß die Bilddaten WI als Dichtedaten 8-Bit-Gradationsdaten besitzen. Die Bilddaten WI werden im Bildspeicher 12-1 gespeichert.

Als Antwort auf einen ersten bis vierten Differentialfilteroperationsbefehl der CPU 11 führt ein Differentialfilteroperationsprozessor 15 unter Verwendung einer Differentialfiltertabelle Differentialfilteroperationen zur Gewinnung der Dichtedaten jedes in einem bestimmten Bildspeicher gespeicherten Bildpixels durch und erhält Bilddaten mit den Operationsdaten als Dichtedaten. Der Prozessor 15 besitzt jeweils die in den Fig. 4A, 4B, 4C und 4D dargestellten Differentialfiltertabellen 31, 32, 33 und 34. Diese Tabellen werden jeweils zur Durchführung der ersten bis zur vierten Differentialfilteroperation benutzt.

Ein Operationsprozessor 16 addiert als Antwort auf einen Addierbefehl der CPU 11 die Dichtedaten der entsprechenden Pixels der in den beiden bestimmten Bildspeichern gespeicherten Bilddaten und erhält Bilddaten mit den Operationsergebnissen als Dichtedaten. Darüber hinaus berechnet der Prozessor 16 den Schwerpunkt einer bezeichneten Fläche der Bilddaten als Antwort auf einen Befehl der CPU zur Durchführung der Schwerpunktberechnung. Ein Histogrammoperationsprozessor 17 erzeugt das Dichtehistogramm der bezeichneten Bilddaten als Antwort auf einen Histogrammoperationsbefehl der CPU 11.

Die CPU 11 erzeugt in Übereinstimmung mit dem Histogrammoperationsergebnis eine Abfragetabelle. Als Antwort auf einen Datenumwandlungsbefehl der CPU 11 wandelt ein Datenumwandlungsprozessor 18 die mit einer Bezeichnung versehene Bilddaten entsprechend der Abfragetabelle um. Ein Tabellenspeicher 19 speichert die Abfragetabelle. Ein Steuerbus 20 ermöglicht es der CPU 11, die Bildspeicher 12-1 bis 12-8, das Digitalisiergerät 14, die Prozessoren 15 bis 18 und die Abfragetabelle 19 zu steuern. Ein Bilddatenbus 21 führt die Bilddatenübertragung zwischen den Bildspeichern 12- bis 12-8, dem Digitalisiergerät 14, den Prozessoren 15 bis 18 und der Abfragetabelle 19 durch.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des Markenerfassungsgerätes gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 5A und 5B beschrieben. Es sei hier angenommen, daß die horizontale und die vertikale Länge FH und FV der Markenbilddaten, die einer rechteckigen Marke in digitalen Bilddaten entsprechen, in Pixeleinheiten festgelegt sind, und daß FH < FV ist. Es sei ferner angenommen, daß die rechteckige Marke eine schwarze Marke auf weißem Hintergrund ist, und daß die Dichtedaten jedes Pixels der digitalen Bilddaten durch 8 Bits dargestellt werden.

In Schritt S2 gibt die CPU 11 als Antwort auf eine eingegebene Markenerfassungsanweisung einen Abbildungsbefehl an das Digitalisiergerät 14. Als Antwort auf den Abbildungsbefehl steuert das Digitalisiergerät 14 die Kamera 13 so an, daß sie eine auf einem Blatt 40 geschriebene Marke 42 photographiert und analoge Bilddaten WI′ an das Digitalisiergerät 14 ausgibt. Das Digitalisiergerät 14 digitalisiert die von der Kamera 13 gelieferten analogen Bilddaten WI′, um digitale Bilddaten WI zu erhalten, die aus einer Vielzahl von Pixeln bestehen. Gleichzeitig wandelt das Digitalisiergerät 14 die Amplitude jedes Pixels der analogen Bilddaten WI′ in 8-Bit-Dichtedaten um. Die digitalen Bilddaten WI werden im Bildspeicher 12-1 gespeichert. Fig. 7A zeigt einen Zustand der Veränderung der Dichtedaten der Bilddaten WI zwischen den in Fig. 6 dargestellten Positionen X1 und X2. Nach Abchluß der Speicherung der Bilddaten WI gibt das Digitalisiergerät 14 ein Beendigungssignal ACK (Bestätigung an die CPU 11) aus.

In Schritt S4 schickt die CPU 11 als Antwort auf das Beendigungssignal ACK des Digitalisiergerätes 14 einen Befehl zur ersten Differentialfilteroperation für die Bilddaten WI über den Steuerbus 20 an den Differentialfilteroperationsprozessor 15. Als Antwort auf den Befehl der CPU 11 liest der Prozessor 15 über den Bilddatenbus 21 jedes Pixel der Bilddaten WI aus dem Bildspeicher 12-1 in einer von Position X1 nach Position X2 verlaufenden Richtung aus, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die ausgelesenen Bilddaten WI werden unter Benutzung der Differentialfiltertabelle 31 einer Differentialfilteroperation unterzogen, um Bilddaten WFX1 zu erhalten. Fig. 4A zeigt den Inhalt der Tabelle 31. Wie aus Fig. 4A hervorgeht, wird die Differentialfilteroperation unter Verwendung von 8 um ein Zielpixel herum angeordneten Pixeln durchgeführt. Im vorliegenden Falle werden die Dichtedaten jedes Pixels, das näher an der Position X2 liegt als das Zielpixel, mit einem Faktor 2 multipliziert, während die Dichtedaten jedes Pixels, das näher an der Position X1 als das Zielpixel liegt, mit einem Faktor -2 multipliziert werden. Als Ergebnis enthalten die Bilddaten WFX1 die unter Verwendung der Tabelle 31 als Bilddaten gewonnenen Operationsergebnisse. Fig. 7B zeigt die Ergebnisse der Differentialfilteroperation zwischen den Positionen X1 und X2 für den Fall, daß die Tabelle 31 benutzt wird. Wie aus den Bilddaten WFX1 in Fig. 7B hervorgeht, werden Änderungen bei den Dichtedaten von Weiß nach Schwarz durch positive Werte dargestellt, während Änderungen von Schwarz nach Weiß durch negative Werte dargestellt sind. Wie durch die gestrichelten Linien angezeigt wird, wird der Differentialwert mit "0" dargestellt, falls ein Differentialoperationsergebnis einen negativen Wert besitzt. Anschließend speichert der Prozessor 8 die Bilddaten WFX1 über den Bilddatenbus 21 im Bildspeicher 12-2 ab und liefert ein Beendigungssignal ACK zur ersten Differentialfilteroperation an die CPU 11.

Als Antwort auf das vom Prozessor 15 gelieferte Beendigungssignal ACK gibt die CPU 11 einen zweiten Differentialfilteroperationsbefehl für die Bilddaten WI über den Steuerbus 20 an den Prozessor 15 aus. Als Antwort auf den Operationsbefehl des Prozessors CPU 11 führt der Prozessor 15 zur Gewinnung der Bilddaten WFX2 unter Verwendung der Differentialfiltertabelle 32 eine Differentialfilteroperation für die Bilddaten WI in der gleichen Weise aus, wie bei der Operation zur Gewinnung der Bilddaten WFX1. Wie aus Fig. 4B hervorgeht, hat jeder Faktor der Tabelle 32 den gleichen Absolutwert wie der eines entsprechenden Faktors der Tabelle 31, jedoch mit einem umgekehrten Vorzeichen. Infolgedessen wird ein positiver Differentialwert erhalten, wenn sich Dichtedaten von Schwarz nach Weiß verändern. Fig. 7C zeigt die Bilddaten WFX2 zwischen den Positionen X1 und X2. Desgleichen wird in Fig. 7C jeder durch gestrichelte Linien angezeigte negative Differentialwert durch eine "0" dargestellt. Nach dem Speichern der Bilddaten WFX2 im Bildspeicher 12-3 gibt der Prozessor 15 über den Steuerbus 20 ein Beendigungssignal ACK an die CPU 11 aus.

In Schritt S6 sendet die CPU 11 als Antwort auf das Beendigungssignal ACK des Prozessors 15 über den Steuerbus 20 einen zusätzlichen Befehl an den Operationsprozessor 16, die Bilddaten WFX1 und WFX2 zu addieren. Als Antwort auf den Addierbefehl liest der Operationsprozessor 16 die Differentialbilddaten WFX1 und WFX2 jeweils aus den Bildspeichern 12-2 und 12-3 aus. Dann verschiebt der Prozessor 16 die Bilddaten WFX1 und WFX2 um FH/2 jeweils in Richtung X2 und X1. Anschließend addiert der Prozessor 16 die Dichtedaten der entsprechenden Pixel beider Bildgruppen, um die Bilddaten WX zu erhalten. Im einzelnen erzeugt der Prozessor 16 Leseadressen (AX-FH/2) und (AX+FH/2) aus einer Bezugspixeladresse AS aus und gibt sie jeweils an die Bildspeicher 12-2 und 12-3 aus. Dementsprechend werden die Dichtedaten der entsprechenden Pixel ausgelesen und addiert. Alle Pixel werden unter Verwendung der Bezugspixeladresse abgetastet. Die Bilddaten WX werden bei der Bezugspixeladresse AX des Bildspeichers 12-4 eingeschrieben.

Aus diesen Bilddaten WX werden Bilddaten mit einer Spitze in der Mitte der waagerechten Länge FH der rechteckigen Marke 42, wie in Fig. 7D gezeigt. Die Spitze erscheint immer in der Mitte jedes schwarzen Musters auf einer waagerechten Linie, solange das Muster die waagerechte Länge FH besitzt, unabhängig davon, ob es sich um eine rechteckige Marke handelt oder nicht. Im Gegensatz dazu entsteht auch bei einer rechteckigen Marke keine Spitze, wenn die horizontale Länge nicht die Größe FH besitzt. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Fall werden die Bilddaten WX, die ein Peakmuster in einem Bereich besitzen, der in senkrechter Richtung mit der zentralen Achse einer rechteckigen, in die Bilddaten WI eingeschlossenen Marke (dargestellt durch ein schwarzes Muster) zusammenfällt, im Bildspeicher 12-4 aufgenommen. Nach dieser Operation gibt der Prozessor 16 ein Beendigungssignal ACK an die CPU 11 aus.

Als Antwort auf das Beendigungssignal ACK des Prozessors 16 gibt die CPU 11 in Schritt S8 einen Histogrammoperationsbefehl an den Histogrammoperationsprozessor 17 aus. Als Antwort auf den Befehl der CPU 11 erzeugt der Prozessor 17 die Maximaldichtedaten PX durch Ausführen einer Histogrammoperation für die Bilddaten WX. In Schritt S10 prüft die CPU, ob die Maximaldichtedaten PX gleich oder größer sind als ein vorherbestimmter Wert XC. Falls die Maximaldichtedaten PX kleiner als der Wert XC sind, wird festgestellt, daß sich unter den Bilddaten WI keine Marke befindet, so daß ein Fehlerbearbeitungsverfahren durchgeführt wird. Wenn die Maximaldichtedaten gleich oder größer als der Wert XC sind, das bedeutet Y in Schritt S10, wird die Operation in Schritt S12 durchgeführt.

In Schritt S12 gibt die CPU 11 einen Befehl zur Durchführung der dritten Differentialfilteroperation für die Bilddaten WX über den Steuerbus 20 an den Differentialfilteroperationsprozessor 15 aus. Als Antwort auf den Befehl der CPU 11 liest der Prozessor 15 die Bilddaten WX über den Bilddatenbus 21 aus dem Bildspeicher 12-4 aus. Die ausgelesenen Bilddaten WX werden, unter Verwendung der Differentialfiltertabelle 33, Differentialfilteroperationen unterworfen, um die Bilddaten WFY1 zu erhalten. Im Ergebnis enthalten die Bilddaten WFY1 die Operationsergebnisse, die unter Verwendung der in Fig. 4C dargestellten Tabelle 33 gewonnen wurden, als Dichtedaten. Wie Fig. 4C zeigt, werden bei den Differentialfilteroperationen Änderungen der Dichtedaten von Weiß nach Schwarz und von Schwarz nach Weiß zwischen den Positionen Y1 und Y2 jeweils durch positive und negative Werte dargestellt. Falls ein Differentialoperationsergebnis negativ ist, werden die Differentialwerte durch "0" dargestellt. Anschließend speichert der Prozessor 15 die Bilddaten WFY1 über den Bilddatenbus 21 im Bildspeicher 12-5 ab und gibt ein Beendigungssignal ACK an die CPU 11 aus.

Als Antwort auf das ACK-Signal des Prozessors 15 sendet die CPU 11 über den Steuerbus 20 einen Befehl zur Durchführung einer vierten Differentialfilteroperation an den Bilddaten WX an den Prozessor 15. Als Antwort auf den Operationsbefehl der CPU 11 führt der Prozessor 15, unter Anwendung der Differentialfiltertabelle 34, in der gleichen Weise wie bei der Operation zur Gewinnung der Bilddaten WFY1, Differentialfilteroperationen an den Bilddaten WX aus, um die Bilddaten WFY2 zu erhalten. Wie Fig. 4D zeigt, besitzt jedes Element der Tabelle 34 den gleichen absoluten Wert wie das eines entsprechenden Faktors der Tabelle 33, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen. Als Ergebnis wird ein positiver Differentialwert erhalten, wenn sich alle Dichtedaten von Schwarz nach Weiß ändern. In gleicher Weise wird im vorliegenden Falle ein negativer Differentialwert durch "0" dargestellt. Der Prozessor 15 speichert die Bilddaten WFY2 im Bildspeicher 12-7 ab und gibt anschließend ein Beendigungssignal ACK an die CPU 11.

In Schritt S14 gibt die CPU 11 als Antwort auf das ACK-Signal des Prozessors 15 über den Steuerbus 20 einen zusätzlichen Befehl an den Operationsprozessor 16, um Bilddaten WY durch Addieren der Bilddaten WFY1 und WFY2 in der gleichen Weise zu erhalten wie im Falle der Operation zur Gewinnung der Bilddaten WX. Als Antwort auf den zusätzlichen Befehl liest der Prozessor 16 die Differentialbilddaten WFY1 und WFY2 jeweils aus den Bildspeichern 12-5 und 12-6 aus. Der Prozessor 16 verschiebt die Bilddaten WFY1 und WFY2 um FV/2 jeweils in die Richtungen Y2 und Y1. Danach addiert der Prozessor 16 die Dichtedaten der entsprechenden Pixel beider verschobener Bilddatengruppen und gewinnt die Bilddaten WY. Im einzelnen erzeugt der Prozessor 16 aus einer Bezugspixeladresse AY Leseadressen (AY-FV/2) und (AY+F/2) und gibt sie jeweils an die Bildspeicher 12-5 und 12-6 aus. Bei dieser Operation liest der Prozessor 16 entsprechende Pixel aus und addiert ihre Dichtedaten. Alle Pixel werden unter Verwendung der Bezugspixeladresse abgetastet. Die Bilddaten WY werden unter der Bezugspixeladresse AY des Bildspeichers 12-7 eingeschrieben. Danach gibt der Prozessor 16 ein Beendigungssignal ACK an die CPU 11 aus.

In Schritt S16 sendet die CPU 11 als Antwort auf das ACK-Signal des Prozessors 16 einen Histogrammoperationsbefehl an den Histogrammoperationsprozessor 17. Als Antwort auf den Befehl der CPU 11 führt der Prozessor 17 eine Histogrammoperation an den Bilddaten WY aus. Die CPU 11 erhält einen Maximalwert PY der Dichtedaten auf der Basis des Dichtehistogramms der durch den Histogrammoperationsprozessor 17 erhaltenen Bilddaten WY. In Schritt S18 prüft die CPU 11, ob die maximalen Dichtedaten PX gleich oder größer als ein bestimmter Wert YC sind. Falls die Daten PY kleiner als der Wert YC sind, wird bestimmt, daß keine Marke unter den Bilddaten WI vorhanden ist, und dementsprechend wird ein Fehlerbearbeitungsverfahren ausgeführt. Falls die Daten PY gleich oder größer als der Wert YC sind, das bedeutet Y in Schritt S18, wird die Operation des Schrittes S20 ausgeführt. Wenn die Marke 42 erfaßt wird, wie leicht aus der Beschreibung zu den Bilddaten WX herzuleiten ist, sollten diese Bilddaten WY eine einzelne Spitze in der Mitte der Marke mit der senkrechten Länge FV aufweisen. Ähnlich wie in dem Falle, daß Maximaldichtedaten mit einem größeren als dem vorherbestimmten Wert von einer Marke nicht gewonnen werden können, deren waagerechte Länge nicht FH beträgt, und die zu Bilddaten WX gehört, von denen die Pixel WY gewonnen werden, können auch die Maximaldichtedaten PY, die größer als ein vorherbestimmter Wert YC sind, nicht von einer Marke gewonnen werden, deren senkrechte Länge nicht FV beträgt und die den Bilddaten WY angehört. Das heißt, daß in Schritt S20 ein Pixel, von dem maximale Dichtedaten PY gewonnen werden, als Mitte einer rechteckigen Marke bestimmt wird, deren waagerechte und senkrechte Längen im wesentlichen jeweils den Wert FH und FV besitzen.

In Schritt S22 bereitet die CPU 11 die Umwandlungstabelle (Abfragetabelle) 19 vor. Im einzelnen schreibt die CPU 11 zunächst die Dichtedaten, zum Beispiel 255 (oder 1), in bezug auf ein Pixel mit einem Dichtewert nicht unter einem vorherbestimmten Wert (Fehler E), und zweite Dichtewerte, zum Beispiel 0, in bezug auf ein Pixel in die Tabelle 19 ein, das einen Dichtewert nicht unter einem vorherbestimmten Wert E besitzt. In Schritt S24 gibt die CPU 11 einen Datenumwandlungsbefehl für die Bilddaten WY im Bildspeicher 12-7 an den Datenumwandlungsprozessor 18 aus. Als Antwort auf den Befehl der CPU 11 liest der Prozessor 18 die Dichtewerte der entsprechenden Pixel der Bilddaten WY aus dem Bildspeicher 12-7 aus. Unter Benutzung der ausgegebenen Werte als Adressen erhält der Prozessor 18 die umgewandelten Dichtedaten der Pixel unter Bezugnahme auf die Abfragetabelle 19. Die gewonnenen Dichtedaten werden im Bildspeicher 12-8 abgespeichert.

Die vorliegende Markenerfassungstechnik kann auf die Zeichenerkennung angewendet werden. Beispielsweise können in dem in Fig. 8 dargestellten Bildspeicher Zeichen 51 bis 54, die zwischen zwei rechteckigen Marken 41 und 42 vorhanden sind und deren relative Position in bezug auf die Marken 41 und 42 im voraus bekannt sind, durch Erfassen der Marken 41 und 42 der Bilddaten erkannt werden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird eine schwarze Marke auf einem weißen Hintergrund erfaßt. Soll eine weiße Marke auf einem schwarzen Hintergrund erfaßt werden, kann die Markenerfassung mit der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung in der gleichen Weise durch Ersetzen der Dichtedaten WId jedes Pixels der digitalen Bilddaten WI durch, beispielsweise (255-WId) in Schritt S2 durchgeführt werden. Alternativ können die Differentialfiltertabellen 31 und 32 in Schritt S4 miteinander vertauscht werden, und in gleicher Weise können die Differentialfiltertabellen 33 und 34 in Schritt S12 ausgetauscht werden.

Falls FH < FV ist, wird die Differentialfilterung vorzugsweise in der umgekehrten Reihenfolge wie bisher durchgeführt, das heißt, in der vertikalen und in der horizontalen Richtung, um die Präzision der Markenerfassung zu erhöhen.

Die Differentialfiltertabellen sind nicht auf die jeweils in den Fig. 4A bis 4D dargestellten Tabellen 31 bis 34 beschränkt. Beispielsweise können andere Differentialfiltertabellen mit anderen Koeffizienten, wie etwa die in den Fig. 9A bis 9D dargestellten Tabellen 61 bis 64 oder die in den Fig. 10A bis 10D dargestellten Tabellen 71 bis 74 verwendet werden.

In Schritt S20 wird die Position des Pixels mit dem maximalen Dichtewert als zentrale Position der Marke bestimmt. Wie aber aus Schritt S30 hervorgeht, kann der Schwerpunkt von Pixeln mit einer Dichte, die gleich oder größer als der vorherbestimte Wert E ist, als Mittelpunkt der Marke berechnet und bestimmt werden.

Zusätzlich werden bei der obigen Ausführungsform der Erfindung Markenbilddaten unter Verwendung der Abfragetabelle erzeugt, nachdem die Maximumdichtewerte erhalten wurden. Markenbilddaten können jedoch auch unter Benutzung der Peakpositionen der Bilddaten WFX1, WFX2, WFY1 und WFY2 erzeugt werden.

Weiter werden bei der obigen Ausführungsform des besseren Verständnisses halber alle erzeugten Bilddaten jeweils in unabhängigen Bildspeichern abgelegt. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diese Vorgehensweise beschränkt. Beispielsweise können die Bilddaten WX im Bildspeicher 12-1 (der zur Speicherung der Bilddaten WI benutzt wird); die Bilddaten WFY1 und WFY2 in den Bildspeichern 12-2 und 12-3 (die jeweils zur Speicherung der Bilddaten WFX1 und WFX2 benutzt werden); die Bilddaten WY im Bildspeicher 12-1 und die Bilddaten WO im Bildspeicher 12-2 oder 12-3 abgelegt werden. In diesem Falle werden nur drei Bildspeicher 12-1 bis 12-3 benutzt.

Weiter wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung der nächste Bilddatenerzeugungsprozeß unter Verwendung der erhaltenen Bilddaten durchgeführt, nachdem ein Bildwert erhalten wurde. Wenn jedoch der Bilddatenbus 21 hinsichtlich der Anzahl der Leitungen vergrößert wird, kann eine Vielzahl von Bilddatenerzeugungsprozessen parallel durch Fließbandverarbeitung durchgeführt werden. Im einzelnen kann die Erzeugung der Bilddaten EY unter Verwendung der Bilddaten WFX1 und WFX2 parallel zur Erzeugung der Bilddaten WFX2 im Fließbandverfahren durchgeführt werden. Parallel zur Erzeugung der Bilddaten WY kann durch das Fließbandverfahren die Erzeugung der Bilddaten WFY1 ausgeführt werden. Desgleichen können parallel zur Erzeugung der Bilddaten WFY2 die Bilddaten WY im Fließbandverfahren erzeugt werden. Falls zwei Differentialfilteroperationsprozessoren 15 eingesetzt werden, können die Bilddaten WX im Fließbandverfahren erzeugt werden, während gleichzeitig die Bilddaten WFX1 und WFX2 generiert werden. Dementsprechend können parallel zur Erzeugung der Bilddaten WX die Bilddaten WFY1 und WFY2 gleichzeitig im Fließbandverfahren (Pipelining) erzeugt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Feststellung des Vorhandenseins einer Marke im Bild, die eine erste vorgegebene Länge (FH) in einer ersten Richtung und eine zweite vorgegebene Länge (FV) in einer zweiten Richtung aufweist, mit folgenden Schritten:

• a) Erfassung erster digitaler Bilddaten (WI) des Bildes in Form einer Vielzahl von Pixeln,
• b) Gewinnung zweiter digitaler Bilddaten (WFX1) durch Anwendung eines ersten Differenzoperators (31) auf die ersten Bilddaten (WI) in der ersten Richtung,
• c) Gewinnung dritter digitaler Bilddaten (WFX2) durch Anwendung eines zweiten Differenzoperators (32) auf die ersten Bilddaten (WI) in der ersten Richtung,
• d) Verschieben der zweiten und dritten Bilddaten um die Hälfte der ersten Länge (FH) entgegengesetzt zueinander in der ersten Richtung,
• e) Gewinnung vierter Bilddaten (WX) durch Addieren der verschobenen zweiten und dritten Bilddaten,
• f) Feststellen des Auftretens eines maximalen Bilddatenwertes (PX) größer oder gleich einem vorbestimmten Wert (XC),
• g) Gewinnung fünfter digitaler Bilddaten (WFY1) durch Anwendung eines dritten Differenzoperators (33) auf die vierten Bilddaten (WX) in der zweiten Richtung,
• h) Gewinnung sechster digitaler Bilddaten (WFY2) durch Anwendung eines vierten Differenzoperators (34) auf die vierten Bilddaten (WX) in der zweiten Richtung,
• i) Verschieben der fünften und sechsten Bilddaten um die Hälfte der zweiten Länge (FV) entgegengesetzt zueinander in der zweiten Richtung,
• j) Gewinnung siebter Bilddaten (WY) durch Addieren der verschobenen fünften und sechsten Bilddaten, und
• k) Feststellen des Auftretens eines maximalen Bilddatenwertes (PY) größer oder gleich einem vorbestimmten Wert (YC).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Gewinnung von Bilddaten durch Anwendung eines Differenzoperators zusätzlich eine Filterung der Bilddaten erfolgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Differenzoperator einen positiven Wert an der Stelle des Übergangs vom Bildhintergrund zur Marke erzeugt und daß der zweite Differenzoperator einen positiven Wert beim Übergang von der Marke zum Bildhintergrund erzeugt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Differenzoperator ein Sobeloperator und der zweite Differenzoperator ein invertierter Sobeloperator ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Differenzoperator einen positiven Wert an der Stelle des Übergangs vom Bildhintergrund zur Marke erzeugt und daß der vierte Differenzoperator einen positiven Wert beim Übergang von der Marke zum Bildhintergrund erzeugt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Differenzoperator ein Sobeloperator und der vierte Differenzoperator ein invertierter Sobeloperator ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellung des Auftretens eines maximalen Bilddatenwertes (PX) in Form einer Histogrammoperation erfolgt und die Mitte der Marke auf der Grundlage des derart ermittelten maximalen Bilddatenwertes (PX) bestimmt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit

• a) einem Differenzprozessor (15), der auf einen eingegebenen Differenzoperationsbefehl anspricht, zur Durchführung einer Differenzoperation an Bilddaten,
• b) einem Addierprozessor (16), der auf einen eingegebenen Addierbefehl anspricht, zum Verschieben von einen Bilddaten in einer Richtung um eine bestimmte Länge und zum Verschieben von anderen Bilddaten in eine entgegengesetzte Richtung um eine bestimmte Länge und zum Addieren der Bilddaten, und
• c) einem Steuergerät (11) zur Abgabe der Differenzoperationsbefehle und der Addierbefehle an den Differenzprozessor und den Addierprozessor und zur Feststellung des Auftretens eines maximalen Bilddatenwertes größer oder gleich einem vorbestimmten Wert.