DE60103131T2

DE60103131T2 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen wahrnehmung

Info

Publication number: DE60103131T2
Application number: DE60103131T
Authority: DE
Inventors: Patrick Pirim
Original assignee: Bev Holding SA; Holding BEV SA
Current assignee: Holding BEV SA
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2021-02-24
Also published as: WO2001063557A2; DE60103131D1; CA2401422A1; WO2001063557A3; US6959293B2; AU2001237493A1; EP1259939A2; US20020169732A1; FR2805629B1; FR2805629A1; ATE266232T1; US20030152267A1; JP2004526214A; EP1259939B1; US7212669B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung. Die Vorrichtung umfasst eine Histogrammberechnungseinheit, die auch elektronisches räumlich-zeitliches Neuron genannt wird, vorzugsweise selbstanpassend, eventuell mit Vorausbestimmung und Lernvorgang (Teach-in). Sie sind insbesondere zur Wahrnehmung und Bildverarbeitung bestimmt.
Man kennt Verfahren und Vorrichtungen zur Bildverarbeitung, die es in Echtzeit erlauben, Objekte, die bestimmten Kriterien ihres Kontexts entsprechen, zu erkennen, lokalisieren und/oder extrahieren.
Die Auswahlkriterien können extrem vielfältig sein. Es kann sich um eine Geschwindigkeit, eine Form, eine Farbe usw. oder um eine Kombination dieser Kriterien handeln.
Diese Verfahren und Vorrichtungen können verwendet werden, um das Herangehen an eine Szene oder eine Erscheinung durch einen Beobachter zu erleichtern oder um einen Automatismus, ausgehend von derart extrahierten Informationen, zu steuern.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind zum Beispiel in den folgenden Veröffentlichungen FR-2 611 063 und WO-98/05002 beschrieben.
Bestimmte dieser Verfahren und Vorrichtungen wenden eine räumliche und zeitliche Verarbeitungseinheit an, die beim Empfang eines Signals S(PI) des Typs Video eine bestimmte Anzahl von Parametern für jeden Bildpunkt erzeugt. Es handelt sich zum Beispiel um die Geschwindigkeit V, die Richtung DL, eine Zeitkonstante CO und einen binären Freigabe parameter VL zusätzlich zum verzögerten Videosignal VR und den verschiedenen Raster-, Zeilen- und Bildpunktsynchronisationssignalen, die unter der Bezeichnung F zusammengefasst sind.
Bei solchen Vorrichtungen wurde bereits die Bedeutung hervorgehoben, Histogramme dieser Parameter zu bilden, die das Zusammenstellen, das Manipulieren und die Auswertung statistischer Informationen erlauben.
Das Ziel dieser Verfahren und dieser Bildverarbeitungsvorrichtungen besteht darin, am Ausgang ein Signal S'(t) zu liefern, das für jeden Bildpunkt eine Information trägt, die für das Ergebnis der Anwendung von Erfassungs- oder Auswahlkriterien signifikant ist. Diese Kriterien werden vorausbestimmt oder durch die Verfahren und Bildverarbeitungsvorrichtungen selbst erstellt.
Man kennt insbesondere ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung, die in der Patentanmeldung WO-98/05002, bereits erwähnt, beschrieben ist.
Ferner kennt man eine Vorrichtung zum Erzielen des Histogramms der zeitlichen Entfernungen zwischen aufeinander folgenden Ereignissen, die in der Patentanmeldung EP-A-46110 beschrieben ist.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine schnelle und effiziente Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung vorzuschlagen und die Histogrammbildungseinheiten für eine solche Vorrichtung zu verbessern, indem Selbstanpassungsfunktionen gewährleistet werden, und in bevorzugten Ausführungsformen zur Vorausbestimmung und zum Teach-in.
Die vorliegende Erfindung betrifft dazu eine Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung eines Ereignisses, das in einem Raum in Verbindung mit mindestens einem Parameter eintritt.
Erfindungsgemäß umfasst diese Vorrichtung eine Kontrolleinheit, einen Datenbus, einen Back-Annotations-Bus und mindestens eine Histogrammberechnungseinheit für die Verarbeitung des Parameters.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Merkmale, die im Laufe der folgenden Beschreibung hervortreten und getrennt oder nach allen ihren möglichen technischen Kombinationen zu betrachten sind:

– die Vorrichtung umfasst zur Verarbeitung mehrerer Parameter mehrere Histogrammberechnungseinheiten, die als Matrix ausgebildet sind;
– die Histogrammberechnungseinheiten verarbeiten Daten a_ijt, die Bildpunkten zugeordnet sind, die zusammen einen multidimensionalen, sich zeitlich verändernden Raum bilden, und der in einer Folge von Zeitpunkten dargestellt ist, wobei die Daten einer Berechnungseinheit in der Form eines numerischen bzw. digitalen DATA(A)-Signals in Form einer Folge a_ijt von n Bit zugeführt werden, die Synchronisationssignalen zugeordnet sind, die es erlauben, den bestimmten Zeitpunkt des Raums und die Position des Bildpunktes in diesem Raum, dem das zu einem bestimmten Zeitpunkt erhaltene Signal a_ijt zugeordnet ist, zu bestimmen, mit:
– einem Analysespeicher, der einen Speicher mit Adressen umfasst, die jeweils möglichen Werten der Anzahlen von n Bits des DATA(A)-Signals zugeordnet sind und deren Schreiben durch ein „WRITE"-Signal gesteuert wird,
– einem einen Speicher für das Auswahlkriterium C des DATA(A)-Parameters umfassenden Klassifizierer, der das DATA(A)-Signal am Eingang empfängt und am Ausgang ein binäres Klassifizierungssignal ausgibt, dessen Wert vom Ergebnis des Vergleiches zwischen dem DATA(A)-Signal und dem Auswahlkriterium C abhängt,
– einer Back-Annotations-Einheit, die vom Klassifizierer das Ausgangssignal und von außerhalb der Histogrammberechnungseinheit einzelne binäre Klassifizierungssignale in Bezug auf andere Parameter als DATA(A) bekommt, wobei die Back-Annotations-Einheit am Ausgang ein positives Gesamtfreigabesignal abgibt, wenn alle einzelnen Back-Annotations-Signale gültig sind,
– einer Testeinheit,
– einer Analyseausgabeinheit,
– einem Adressen-Multiplexer,
– einer Inkrementierungsfreigabe-Einheit,
wobei der Zähler jeder Adresse des Speichers, der dem Wert d von a_ijt zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht, um eine Einheit inkrementiert wird, wenn die Back-Annotations-Einheit am Ausgang ein positives Gesamtfreigabesignal ausgibt,
wobei die Einheit für die Berechnung und die Speicherung von statistischen Daten am Ende des Empfangs der dem Raum zu einem bestimmten Zeitpunkt entsprechenden Daten a_ijt den Inhalt des Speichers zur Aktualisierung der Analyseausgabeeinheit auswertet,
wobei der Speicher vor dem Beginn jedes Rasters für einen Raum zu einem bestimmten Zeitpunkt durch ein Initialisierungssignal „INIT" gelöscht wird, und außerdem:
– ist der Speicher des Klassifizierers ein adressierbarer Speicher, mit dem das Auswahlkriterium in Echtzeit aktualisiert werden kann, und der einen Dateneingang DATA IN, eine Adressensteuerung ADRESS und eine Schreibsteuerung WR hat, der auf seinem Eingang die Ausgabe des Analysespeichers und ein Signal END auf seiner Schreibsteuerung empfängt,
– umfassen die Histogrammverarbeitungseinheiten zudem einen Dateneingangs-Multiplexer mit zwei Eingängen und einem Ausgang, der an einem seiner Eingänge ein Zählsignal COUNTER und am anderen die Datenfolge a_ijt empfängt und am Ausgang die Datenfolge a_ijt an die Adressensteuerung des Speichers des Klassifizierers und eine ODER-Verknüpfung an die Steuerung des Adressen-Multiplexers liefert und an seinen Eingängen ein Initialisierungssignal INIT und das Endesignal END empfängt;
– ist der Raum zweidimensional und das DATA(A)-Signal ist den Bildpunkten einer Bildfolge zugeordnet;
– umfassen die Histogrammverarbeitungseinheiten Mittel zur Vorausbestimmung des Wertes des Auswahlkriteriums;
– umfassen die Mittel zur Vorausbestimmung des Auswahlkriteriums Speicher zur Aufnahme der statistischen Parameterwerte bezüglich von zwei aufeinander folgenden Rastern;
– sind die statistischen Parameter Durchschnittswerte der freigegebenen Daten a_ijt;
– bildet das Analyseausgaberegister der Histogrammberechnungseinheiten mindestens einen der folgenden Werte und speichert ihn: den Mindestwert „MIN", den Höchstwert „MAX", die maximale Anzahl Bildpunkte, für die das Signal V_ijt einen Sonderwert „RMAX" hat, den entsprechenden Sonderwert „POSRMAX", die Gesamtanzahl freigegebener Bildpunkte „NBPTS";
– ist der vom Klassifizierer verwendete statistische Vergleichsparameter RMAX/2;
– umfasst sie einen gesteuerten Multiplexer, der am Eingang mehrere statistische Parameter empfangen kann, und die Art des vom Multiplexer durchgeführten Vergleichs hängt von der Steuerung dieses Multiplexers ab;
– umfassen mindestens einige Histogrammberechnungseinheiten einen Teach-in-Multiplexer, der zum Empfang eines äußeren Steuersignals bestimmt ist und eine einem Teach-in-Modus entsprechende Funktionsweise bewirkt, bei der die Register des Klassifizierers und der Back-Annotations-Einheit zu Beginn der Auswertung eines Rasters gelöscht werden, und das Analyseausgaberegister liefert die Sequenz kennzeichnender Werte für jedes dieser Register;
– besteht bei mindestens einigen Histogrammberechnungseinheiten der Speicher des Klassifizierers aus einem Satz unabhängiger Register, die jeweils einen Eingang, einen Ausgang und eine Schreibsteuerung aufweisen, wobei die Anzahl dieser Register der Anzahl n Bit der Anzahlen der V_ijt-Folge entspricht, und um fasst einen Decoder, mit dem ein dem zugeordneten Eingangswert (Adresse) entsprechendes Schreibsteuersignal ausgegeben werden kann, sowie einen von diesem Eingangswert gesteuerten Multiplexer zum Lesen des ausgewählten Registers;
– umfassen zumindest bestimmte Histogrammberechnungseinheiten Multiplexer, von denen einer dem Eingang jedes Registers zugeordnet ist und wobei Kombinationsmodule die Register untereinander verbinden, wobei es mit den Multiplexern möglich ist, zwischen sequentiellem Schreiben und gemeinsamem Schreiber aller durch die Kombinationsmodule miteinander verbundenen Register auszuwählen;
– umfassen bei mindestens einigen Histogrammberechnungseinheiten die Kombinationsmodule einen morphologischen Dilatationsoperator mit einer logischen „ODER"-Einheit mit drei Eingängen, von denen der erste das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q" empfängt, der zweite mit dem Ausgang einer logischen „UND"-Einheit mit zwei Eingängen verbunden ist, die jeweils das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q+1 " und ein positives Dilatationssignal empfangen, und der dritte mit dem Ausgang einer logischen „UND"-Einheit mit zwei Eingängen verbunden ist, die jeweils das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q-1 " und ein negatives Dilatationssignal empfangen;
– weisen bei mindestens einigen Histogrammberechnungseinheiten die Kombinationsmodule einen morphologischen Erosionsoperator mit einer logischen „UND"-Einheit mit drei Eingängen auf, von denen der erste das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q" empfängt, der zweite mit dem Ausgang einer logischen „UND"-Einheit mit vier Eingängen, wovon einer invertiert ist, verbunden ist, die jeweils das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q", das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q-1" und ein positives Erosionssignal empfangen, der dritte mit dem Ausgang einer logischen „UND"-Einheit mit vier Eingängen, wovon einer invertiert ist, verbunden ist, die jeweils das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q", das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q-1 ", das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q+1 " und ein negatives Erosionssignal empfangen;
– weist bei mindestens einigen Histogrammberechnungseinheiten jedes Kombinationsmodul einen Multiplexer in Verbindung mit einem morphologischen Dilatationsoperator und einem morphologischen Erosionsoperator auf.

Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur automatischen Wahrnehmung eines Ereignisses, das in einem Raum in Verbindung mit mindestens einem Parameter auftritt, der dazu bestimmt ist, es zu digitalisieren und ihn am Eingang einer Histogrammberechnungseinheit zum Bilden eines Histogramms, das für den Parameter repräsentativ ist, zu liefern und daraus das gewünschte Ergebnis abzuleiten.
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Analyse eines ein Ereignis darstellenden Parameters in einer elektronischen Vorrichtung, die eine Histogrammberechnung an Daten a_ijt umfasst, die Bildpunkten, die zusammen einen multidimensionalen, sich zeitlich verändernden, in einer Folge von Zeitpunkten dargestellten Raum bilden, zugeordnet sind, wobei die Daten, die der Berechnungseinheit in Form eines digitalen DATA(A)-Signals in Form einer binären Folge a_ijt zu n Bit zugeführt werden, die Synchronisationssignalen zugeordnet sind, mit dem der Zeitpunkt des Raums und die Position des Bildpunktes in diesem Raum, dem das zu einem bestimmten Zeitpunkt erhaltene Signal a_ijt zugeordnet ist, bestimmt werden können, bei dem

– man jedem der Daten a_ijt ein binäres Klassifizierungssignal zuordnet, dessen Wert vom Ergebnis des Vergleichs des DATA(A)-Signals mit dem Auswahlkriterium C abhängt,
– man eine statistische Verteilung der Daten a_ijt für einen bestimmten Zeitpunkt, für die ein Gesamtfreigabesignal positiv ist, gebildet wird, wobei das Gesamtfreigabesignal aus einem Satz von einzelnen, jeweils einem Parameter DATA(A), DATA(B),... DATA(E) entsprechenden Back-Annotations-Signalen besteht, der sich aus dem Vergleich zwischen einem Back-Annotations-Kriterium R und seinem Klassifizierungssignal ergibt und positiv ist.

Die Erfindung ist detaillierter beschrieben unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen, in welchen:
1 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Histogrammberechnungseinheit in ihrem Kontext ist;
2 eine Darstellung des Eingangsvideosignals ist, das von der Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet wird, und der von einer Folgesteuerung erzeugten Steuersignale;
3 ein Diagramm ist, das eine passive Histogrammberechnungseinheit darstellt;
4 ein Diagramm ist, das eine selbstanpassende erfindungsgemäße Histogrammberechnungseinheit mit den Funktionen Vorausbestimmung und Teach-in darstellt;
5 ein Diagramm ist, das von der Berechnungseinheit der 4 ausgewertete Signale darstellt;
6 das Organigramm der Steuersoftware der Berechnungseinheit der 4 in Master-Modus ist;
7 das Organigramm der Steuersoftware der Berechnungseinheit der 4 im Slave-Modus ist;
8 das Organigramm der Software zum Einfügen der Kurvenzone ist;
9 das Organigramm der Initialisierungssoftware (Erzeugung der „INIT"-Steuerung) ist;
10 das Organigramm der Berechnungssoftware der Statistiken ist (Einsatz der „WRITE"-Steuerung);
11 das Organigramm des Verarbeitungsendes ist (Einsatz der „END"-Steuerung);
12 eine Darstellung der wesentlichen Elemente der Histogrammberechnungseinheit mit Selbstanpassungsfunktion ist;
13 und 13c Darstellungen eines Freigaberechners mit mehreren Selbstanpassungsfunktionen sind;
13a und 13b Darstellungen statistischer Verteilungen eines Parameters und der Klassifizierungskriterien sind;
14 eine Darstellung der Elemente einer Histogrammberechnungseinheit ist, die POSMOY-Werte erzeugen;
15 eine Skizze ist, die die wesentlichen Elemente der selbstanpassenden Histogrammeinheit mit Vorausbestimmung nach einem ersten Verfahren ist;
15a eine analoge Darstellung zu der 15 ist, die ein erstes verallgemeinertes Vorausbestimmungsverfahren anwendet;
16 eine Skizze des Speichers des Klassifizierers ist;
17 eine Skizze ist, die die wesentlichen Elemente der selbstanpassenden Histogrammeinheit mit Vorausbestimmung nach einem zweiten Verfahren ist;
18 eine detaillierte Darstellung des Speichers des Klassifizierers mit einem Automaten zum bitweisen elementaren Berechnen ist;
19 eine Darstellung eines elementaren Automaten zur Vorausbestimmungsberechnung ist;
20 eine schematische Darstellung der Vorausbestimmung ist;
21 das Organigramm der Anwendungssoftware der Vorausbestimmung ist;
22 eine Darstellung der Back-Annotations-Einheit ist;
23 eine synoptische Darstellung einer wiederprogrammierbaren logischen Einheit (FPGA) ist, die als Back-Annotations-Einheit verwendet wird;
24 die Darstellung pro Register ist, die auf eine Reihe der Schaltung der 23 eingeschränkt ist;
25 eine Darstellung der wesentlichen Elemente einer Histogrammberechnungseinheit ist, die das Teach-in erlaubt;
26 und 27 schematische Darstellungen einer Auswahl einer besonderen Achse sind;
28 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur statistischen Anzeige ist;
29 ein Beispiel des Anzeigeergebnisses ist, das von der Vorrichtung der 28 erzeugt wird;
30 die Darstellung der Anwendung einer Vielzahl von Histogrammberechnungseinheiten ist;
31 die Darstellung der Verwendung einer alleinigen programmierbaren Histogrammberechnungseinheit mit einem Multiplexer ist, der ihre Nutzung für eine Vielzahl von Parametern erlaubt;
31a die Darstellung einer Histogrammberechnungseinheit ist, die auch elektronisches räumlich-zeitliches Neuron genannt wird;
32 eine Einheit von Histogrammberechnungseinheiten mit programmierbarer Eingangskontrolle in ihrem Verwendungskontext darstellt, die eine funktionale Einheit bildet;
33 eine zusammenfassende Darstellung einer funktionalen Einheit mit dem dazugehörigen Signalgenerator ist;
34 der 32 in dem Fall einer Erfassung mit zwei Quellen entspricht;
35 der 33 in dem Fall einer Binokularerfassung entspricht;
36 einen Signalgenerator schematisch darstellt, der mit einer gesteuerten Optik ausgestattet ist;
37 den Fall eine Erfassung mit drei Quellen darstellt;
38 eine Darstellung der Verwaltungsschnittstelle der Anwendung (API) ist;
39 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verarbeitung eines akustischen Signals darstellt;
40 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist.
Die Erfindung kann der Gegenstand zahlreicher Ausführungen sein. Die ausgewerteten Informationen können unterschiedlicher Arten sein und vielfache Daten oder Parameter darstellen. Ihre Hauptanwendung ist jedoch die Verarbeitung von Bildern, die den betreffenden Raum bilden. Selbstverständlich ist der Raum dabei zweidimensional. Die folgende detaillierte Beschreibung entspricht dieser besonderen Ausführungsform.
Die erfindungsgemäße Histogrammberechnungseinheit 1 ist in ihrem Kontext in den 1 und 2 dargestellt.
Diese Histogrammberechnungseinheit 1 gehört zu einer Einheit zur visuellen Wahrnehmung 13, die ein Signal S(t) oder S(PI) empfängt und auswertet. Die Histogrammberechnungseinheit wertet eine Back-Annotation S'(t) genannte Information auf einem Bus 111 aus. Genauer genommen, stellt 1 mehrere Histogrammberechnungseinheiten 1A, 1B,..., 1E dar, die einer gleichen Einheit zur visuellen Wahrnehmung zugeordnet sind.
Bei einer Ausführungsform verarbeitet die Einheit zur visuellen Wahrnehmung 13 verschiedene Signale, die eine oder mehrere visuelle Szenen betreffen. Bei anderen Ausführungsformen verarbeitet die Einheit zur visuellen Wahrnehmung 13 andere Wahrnehmungsparameter, zum Beispiel Töne, Gerüche usw. Die folgende Beschreibung betrifft im Wesentlichen die visuelle Wahrnehmung; die Anpassung an andere Parameter ist möglich.
Eine Folgesteuerung 9 erzeugt, ausgehend von Synchronisationssignalen ST, SL, CLOCK, Sequenzsignale INIT, WRITE und COUNTER, die die Histogrammberechnungseinheiten steuern.
Wie in 1 dargestellt, können die Eingangssignale der Folgesteuerung 9 (SL, ST, CLOCK) von einer Signalerzeugungseinheit 2 stammen, die eine Kamera 22 umfasst, oder von einer Signalerzeugungseinheit, die einen CMOS-Bildgenerator 32 umfasst.
Wenn die Eingangssignale von einer Einheit 2 stammen, die eine Kamera umfasst, bereitet diese Einheit Raster- und Zeilensynchronisationssignale derart auf, dass die Histogrammberechnungseinheit und ihre Fol gesteuerung 9 im Slave- oder Synchronisations-Slave-Modus funktionieren.
In dem Fall, in dem diese Signale von einer Einheit 3 stammen, die einen CMOS-Bildgenerator umfasst, funktioniert die Folgesteuerung 9 hingegen im Master-Modus und erzeugt selbst die Synchronisationssignale.
Genauer genommen erlaubt die Einheit 2 das Erfassen von Daten, die von einer Szene 21 stammen, durch eine Kamera 22. Die Kamera 22 erzeugt ein Signal S(PI), dessen Form, von dem in 2 dargestellten Typ, weiter unten detailliert beschrieben ist.
Die elektronische Steuereinheit 23 der Kamera 22 liefert daher die Signale S(t), die sich aus dem Extrahieren der Synchronisationssignale von S(PI), ST, SL und dem Taktgebersignal CLOCK, das aus einer Phasenverriegelungsschleife stammt, ergeben, die von der Histogrammberechnungseinheit verwendet werden.
In dem Fall einer Einheit 3, die einen CMOS-Bildgenerator umfasst, wird dieser Bildgenerator 32 zum Erfassen von Daten der Szene 31 verwendet, er liefert S(t) und wird von einer Synchronisationseinheit 33 gesteuert, die die Rastersynchronisationssignale ST und Zeilensynchronisationssignale SL erzeugt sowie das Taktgebersignal CLOCK, das sowohl vom CMOS-Bildgenerator 32 als auch von den anderen Einheiten der Einheit zur visuellen Wahrnehmung 13 verwendet wird.
Die Histogrammberechnungseinheiten 1 werden vorteilhafterweise mit einer räumlichen 6 und zeitlichen 5 Verarbeitungseinheit koordiniert, die in der Patentanmeldung WO-98/05002 beschrieben ist, und mit einer verzögerten Zeile 7. Die räumliche und zeitliche Verarbeitungseinheit 5, 6 entspricht der Vorrichtung mit dem Bezugszeichen 11 in der genannten Patentanmeldung. Sie empfängt das Signal S(PI) und erzeugt Pa rameter V (Geschwindigkeit), D1 (Richtung), die jeder einer der von DATA(A)... DATA(E) in der vorliegenden Anmeldung identifizierten Daten entsprechen.
Diese Parameter können auch die räumliche Auflösung, die Bildstruktur (Variation des Multiskalen-Kontrasts in polaren Koordinaten) sein, wie sie sich zum Beispiel bei einer Gabor-Wellenanalyse ergeben und in dem Artikel von Daugman, 1988, Complete Discrete 2D-Gabor-Transformation..., IEEE Trans. Acoust. Speech Signal Process, 36:1169-1179 beschrieben sind.
Diese Einheit, die aus einer Histogrammberechnungseinheit 1, der räumlichen und zeitlichen Verarbeitungseinheit 5, 6 und der Zeile mit Verzögerung 7 besteht, liefert entweder Daten, im Allgemeinen in digitaler Form, Back-Annotations-Daten genannt, die von einer nachgeordneten Vorrichtung ausgewertet werden können, oder ein Signal, das die Anzeige der Daten auf einem Bildschirm 8 über den Bus 111 erlaubt.
Eine passive Histogrammberechnungseinheit (nicht selbstanpassend) und ohne Vorausbestimmung ist in 3 dargestellt.
Diese Histogrammberechnungseinheit ist dazu bestimmt, die Werfe eines Parameters A zu verarbeiten, die jedem Bildpunkt in einem Signal des Typs Video
S(t) = {a_ijT}
zugewiesen sind.
Genauer genommen nennt man Signal S des Typs Video ein Signal, das aus einer Folge von Rastern zusammengesetzt ist, wobei jeder Raster aus einer Folge von Bildpunkten besteht, die zusammen einen Raum bilden, zum Beispiel ein Bild für einen zweidimensionalen Raum. In diesem Fall werden die Raster selbst in Zeilen und Spalten aufgeschlüsselt.
Dieses Signal S(t) trägt einen Wert a_ij; des Parameters A für jeden der Bildpunkte (i, j), der auf n Bit (wobei derzeit am häufigsten n = 8 verwendet wird) ausgedrückt ist. Die Folge der Raster stellt daher die zeitliche Bildfolge dar. In der Schreibweise {a_ijT}, stellt T den Raster dar, i ist die Nummer einer Zeile im Raster T, j ist die Nummer der Spalte des Bildpunkts auf dieser Zeile, a ist der Wert des Parameters A, der dem Bildpunkt _ijT zugeordnet ist.
Das Signal S kann ein analoges Signal sein. Vorzugsweise ist es jedoch digital und wie in 2 dargestellt aus einer Folge von Rastern T1 und T2 gebildet, der jeder aus einer Folge abgetasteter horizontaler Zeilen gebildet ist, wie zum Beispiel I_1.1, I_1.2,..., I_1.17 für T₁ und I_2.1... für T₂. Jede Zeile besteht aus einer Folge von Pixeln oder Bildpunkten PI.
S(PI) umfasst ein Raster-Synchronisationssignal (ST) zu Beginn jedes Rasters, ein Zeilensynchronisationssignal (SL) zu Beginn jeder Zeile, die nicht auch ein Rasterbeginn ist. Daher umfasst S(PI) eine Folge von Rastern, die den zeitlichen Bereich darstellen, und, im Inneren jedes Rasters, eine Reihe von Zeilen und Bildpunkten in Spalten, die den räumlichen Bereich darstellen.
In dem zeitlichen Bereich bezeichnen „aufeinander folgende Raster" Raster, die zeitlich aufeinander folgen, und „aufeinander folgende Bildpunkte in der gleichen Position" bezeichnen die aufeinander folgenden Werte a_ij, die jeweils den Bildpunkten (i, j) zugeordnet sind, die in den aufeinander folgenden Rastern an der gleichen Stelle platziert sind, das heißt zum Beispiel (1, 1) von I_1.1 in dem Raster T₁ und (1, 1) von I_2.1 in dem folgenden entsprechenden Raster T₂ usw.
Ausgehend von S(PI), erzeugt die räumliche 6 und zeitliche 5 Verarbeitungseinheit wie oben unter Bezugnahme auf die Patentanmeldung PCT/FR-97/01354 angegeben ein oder mehrere DATA(A)-... DATA(E)-Signale.
Die passive Histogrammberechnungseinheit ohne Vorausbestimmung, wie in 3 dargestellt, wertet ein DATA(A)-Signal aus, dessen Struktur in 2 dargestellt ist. Dieses Signal kann entweder direkt von einer Kamera oder von einem beliebigen Bilderfassungssystem stammen oder kann zuvor einer ersten Verarbeitung unterworfen worden sein, zum Beispiel einer räumlichen und/oder zeitlichen Verarbeitung.
Sie erzeugt ein Signal 101s mit der gleichen Struktur, das für jeden Bildpunkt eine signifikante Information des Ergebnisses der Anwendung der Erfassungs- oder Auswahlkriterien trägt.
Wie in 3 dargestellt, umfasst die Histogrammberechnungseinheit 1 einen Analysespeicher 100, einen Adressen-Multiplexer 105, einen Dateneingangs-Multiplexer 106, eine Inkrementierungsfreigabe-Einheit 107, einen Klassifizierer 101, eine Back-Annotations-Einheit 102 und eine Testeinheit 103, deren Funktionsweisen weiter unten beschrieben sind.
Alle Elemente, die die Histogrammberechnungseinheit bilden, werden von einem Taktgebersignal (clock) gesteuert und synchronisiert.
I. Der Analysespeicher 100
Diese Histogrammberechnungseinheit 1 umfasst einen Analysespeicher 100.
Dieser Analysespeicher 100 ist vorzugsweise ein herkömmlicher synchroner oder asynchroner digitaler Speicher, wie zum Beispiel ein DRAM oder ein SDRAM. Dieser Speicher hat eine Anzahl n Adressen d gleich der Anzahl der möglichen Niveaus für die Werte des Parameters A, die unterschieden werden müssen.
Jede dieser Adressen kann mindestens die Anzahl Bildpunkte speichern, die in einem Raster enthalten ist (das heißt in einem Bild).
Bei jedem Raster, nach einer schnellen Rückstellung auf Null durch das Steuersignal INIT, validiert (gibt frei) ein WRITE-Signal während des gesamten Rasters die Verarbeitung der Information DATA(A). Der Analysespeicher 100 kann daher das DATA(A)-Signal empfangen. Für jeden empfangenen Raster inkrementieren die Bildpunkte, für die der Wert des Parameters A einen Wert a_ij=d hat (wenn sie von dem Validations- bzw. Freigabesignal 101s, das weiter unten beschrieben wird, freigegeben werden), den Inhalt der Adresse des Rangs d des Speichers 100 um einen Wert 1. Der Analysespeicher 100 umfasst daher, nachdem er einen kompletten Raster erhalten hat, an jeder seiner Adressen d die Anzahl der Bildpunkte, die freigegeben ist und für die der Parameter A einen Wert d hat.
II. Die Adressen- und Dateneingänge-Multiplexer
Die Histogrammberechnungseinheit 1 umfasst auch einen Adressen-Multiplexer 105, einen Dateneingänge-Multiplexer 106.
Jeder dieser Multiplexer umfasst eine binäre Auswahlsteuerung, zwei Eingänge und einen Ausgang.
Der Ausgang des Multiplexers hat als Wert den eines der Eingänge, wenn die Auswahlsteuerung gleich 1 ist, und einen anderen Wert, wenn sie gleich Null ist.
Wenn das Steuersignal INIT gleich Null ist, wählt der Adressen-Multiplexer 105 eine Adresse in dem Analysespeicher 100 in Abhängigkeit vom Niveau d des empfangenen Signals (a_ijT) aus, der Dateneingänge-Multiplexer 106 überträgt die Inkrementierung des in seinem Speicher enthaltenen Werts in Abhängigkeit von dem Zustand seiner Auswahlsteuerung.
Wenn das Steuersignal INIT gleich 1 ist, überträgt der Adressen-Multiplexer 105 das Signal des Zählers, das die Null-Adresse auf den Höchstwert von DATA(A) inkrementiert. Der Dateneingänge-Multiplexer 106 forciert Null auf dem Eingang des Speichers 100.
III. INKREMENTIERUNGSEINHEIT
Die Histogrammberechnungseinheit umfasst ferner eine Inkrementierungseinheit 107.
Es handelt sich um einen Inkrementierer, der einen Eingang, eine Steuerung und einen Ausgang umfasst.
Der Ausgang der Inkrementierungseinheit ist gleich dem Ausgang des Analysespeichers 100, wenn das Freigabesignal 102 gleich Null ist, er ist im gegenteiligen Fall gleich eben diesem Wert erhöht um 1.
IV. Der Klassifizierer
Die passive Histogrammberechnungseinheit umfasst ferner einen passiven Klassifizierer 101, der ein Register 101r umfasst, das bestimmte der Werte möglicher Niveaus (d₁, d₂,...) der Niveaus des Parameters A speichern kann.
Der Klassifizierer 101 empfängt das DATA(A)-Signal und führt ein Sortieren der Bildpunkte aus und liefert auf seinem Ausgang 101s einen Wert 1, wenn der Parameter A, der dem Bildpunkt zugeordnet ist, ein Niveau hat, das dem entspricht, das im Register 101r (d₁, d₂,...) enthalten ist, und im gegenteiligen Fall den Wert Null.
Der Ausgang des Klassifizierers 101 ist an einen Bus 111 angeschlossen.
V. Die Back-Annotations-Einheit
Die Histogrammberechnungseinheit umfasst ferner eine Back-Annotations-Einheit 102.
Diese Back-Annotations-Einheit 102 ist mit dem Bus 111 verbunden. Sie umfasst mindestens ein Register 102r und empfängt für jeden Bildpunkt der DATA(A)-Signale die Werfe (in_E,..., in_B, in_A) des Ausgangs der Klassifizierer 101 der verschiedenen selbstanpassenden Histogrammberechnungseinheiten, die an den Bus 111 angeschlossen sind.
Diese Back-Annotations-Einheit vergleicht die derart empfangenen Werte mit den in ihrem Register 102 enthaltenen und gibt auf ihrem Ausgang 102s für jeden Bildpunkt ein Freigabesignal gleich 1 aus, wenn die Werte des Registers gleich 1 und die entsprechenden vom Bus 111 empfangenen Daten übereinstimmen, und im gegenteiligen Fall einen Wert Null, der der folgenden Booleschen Funktion entspricht:
VI. Testeinheit und Analyseausgangsregister
Die Histogrammberechnungseinheit umfasst ferner eine Testeinheit 103, die die Informationen empfängt, die den Analysespeicher 100 verlassen und die mit den Analyseausgangsregistern 104 verbunden ist.
Die Analyseausgangsregister 104 sind dazu bestimmt, statistische Daten zu empfangen, die an den Werten des Parameters A des DATA(A)-Signals für jeden Raster erstellt werden.
Es kann sich zum Beispiel um Mindestwerte (MIN) und Höchstwerte (MAX) des Parameters A, die Vorkommensanzahl (RMAX) des am häufigsten vertretenen Werts und der Position (POSRMAX) dieses Werts handeln sowie um die Anzahl (NBPTS) der Punkte, für die die Daten empfangen wurden.
Die Testeinheit 103 aktualisiert die Analyseausgangsregister 104 in Abhängigkeit von den Daten, die sie empfängt.
Die Inkrementierungsfreigabe-Einheit 107 erzeugt ebenfalls am Ausgang ein zur Testeinheit 103 adressiertes Signal, das es ihr erlaubt, das Analyseausgangsregister 104 im Fall der positiven Annahme zu inkrementieren.
Man versteht daher, dass die Histogrammberechnungseinheit 1 nach der Auswertung eines kompletten Rasters statistische Informationen erzeugt hat, die für diesen Raster repräsentativ sind, die in dem Analyseausgangsregister 104 verfügbar und zu jedem Zweck verwertbar sind, entweder für eine Anzeige, die für den Bediener zugänglich ist, oder für die Auswertung durch jedes andere Programm oder jeden anderen Automaten.
Die Analyseausgangsregister 104 umfassen Speicher für jedes der Schlüsselmerkmale, zu welchen das Histogrammminimum (MIN), das Histogrammmaximum (MAX), die Anzahl der Punkte des Histogramms (NBPTS), die Position (POSRMAX) des Histogrammmaximums und die Anzahl der Punkt (RMAX) auf dem Maximum des Histogramms gehören. Die Merkmale werden parallel zur Bildung des Histogramms durch die Testeinheit 103 wie folgt bestimmt:
Für jeden Bildpunkt wird validiert:

(a) ob der Wert des Parameters DATA(A) des Bildpunkts (der ursprünglich auf den möglichen Höchstwert DATA(A) des Histogramms festgelegt wird) < MIN ist, worauf der Wert des Parameters in MIN eingetragen wird;
(b) ob der Wert des Parameters DATA(A) (der ursprünglich auf den möglichen Mindestwert von DATA(A) des Histogramms festgelegt wird) > MAX ist, worauf der Wert des Parameters in MAX eingetragen wird;
(c) ob der Inhalt des Speichers 100 an der Adresse des Werts des Parameters des Bildpunkts (der ursprünglich auf den möglichen Mindestwert DATA(A) des Histogramms festgelegt wird) > RMAX ist, worauf i) Schreiben des Werts des Parameters in POSRMAX und ii) Schreiben des Ausgangs des Speichers in RMAX erfolgt;
(d) wird NBPTS (der ursprünglich auf den Wert Null festgelegt wird) um eine Einheit erhöht.

VII. Gesamffunktionsweise der passiven Histogrammberechnungseinheit
Mehrere Histogrammberechnungseinheiten 1A, 1B... 1E werden also mit dem gleichen Back-Annotations-Bus 111 verbunden. Die vorliegende Beschreibung ist unter Bezugnahme auf fünf Histogrammberechnung seinheiten A bis E erfolgt. Natürlich kann auf eine beliebige Anzahl von Einheiten verallgemeinert werden.
A. WRITE-Signal
Während jedes WRITE-Signals liefert jede von ihnen an den Bus für jeden Bildpunkt das Ausgangssignal 101s ihres Klassifizierers 101, und sie erhalten jede alle diese Signale auf dem Eingang in_A,..., in_E ihrer Back-Annotations-Einheit 102.
Der Wert des Parameters, zum Beispiel DATA(A) für die Einheit 1A, wird mit dem Inhalt des Registers 101r des Klassifizierers 101 verglichen. Das Ergebnis inA = 101s dieses Vergleichs ist ein binäres Signal, das gleichzeitig zu seinen Gegenstücken in_B...in_E, die von den anderen Einheiten 1_B ...1_E kommen, adressiert wird.
Die Back-Annotations-Einheit 102 vergleicht diese Werte insgesamt mit dem Inhalt ihres Registers 102r, das ein Back-Annotations-Kriterium R bildet und auf seinem Ausgang 102s ein binäres Signal erzeugt, dessen Wert vom Ergebnis des Vergleichs abhängt.
Das Signal 102s steuert den Inkrementierer 107. Wenn er gleich 1 ist, erzeugt er über den Daten-Multiplexer 106 die Inkrementierung um eine Einheit des Inhalts des Registers des Speichers 100, der dem Wert des DATA(A)-Parameters entspricht, gleichzeitig gewährleistet die Testeinheit 103 die statistische Auswertung des Inhalts des Speichers 100 und die Übertragung des Inhalts in das Analyseausgangsregister 104.
Am Ende des WRITE-Signals enthalten die Register des Speichers 100 jedes als Wert d die Anzahl der Bildpunkte, für welche das DATA(A)-Signal den entsprechenden Wert d hatte und den die Back-Annotations-Einheit freigegeben hat.
B. INIT-Signal
Während des INIT-Signals gewährleistet das COUNTER-Signal, das die Werte von 0 bis n abtastet, die Rückstellung der Register des Speichers 100 auf Null.
VIII. Die Selbstanpassung
Bei der bisher erfolgten Beschreibung ist der Speicher des Klassifizierers 101 ein Register 101r, dessen von außerhalb des Systems festgelegter Inhalt fix ist. Dieser Klassifizierer wird daher passiv genannt.
Die Selbstanpassung besteht in der automatischen Aktualisierung des Inhalts des Speichers des Klassifizierers durch das System selbst, wobei dieser Inhalt dann eine Transcodierungstabelle (LUT – Look Up Table) ist. Man erhält daher eine selbstanpassende Histogrammberechnungseinheit 1.
Zum Sicherstellen der Selbstanpassungsfunktion, das heißt zur Aktualisierung des Klassifizierers in Echtzeit, wird die Histogrammberechnungseinheit der 3 gemäß 4 perfektioniert.
Statt ein einfaches Register 101r zu haben, das von außerhalb des Systems her geschrieben wird, hat der Klassifizierer 101 einen adressierbaren Speicher, dessen Schreiben von einem END-Signal gesteuert wird.
Die Folgesteuerung 9 erzeugt dieses END-Signal, das in 5 dargestellt ist. Die Histogrammberechnungseinheit umfasst eine ODER-Auswahlverknüpfung 110, die am Eingang die INIT- und END-Signale empfängt und am Ausgang mit der Steuerung des Adressen-Multiplexers 105 verbunden ist.
Der Speicher des Klassifizierers 101 wird vom System selbst gesteuert. Sein Inhalt ist veränderbar, er umfasst einen Dateneingang DATA IN, eine WR-Schreibsteuerung und einen Adresseneingang ADRESS.
Dieser Adresseneingang ist mit dem Ausgang eines Vorausbestimmungs-Multiplexers 108 verbunden. Dieser Multiplexer 108 des Typs „zwei zu einem" umfasst eine Vorausbestimmungssteuerung, die mit dem Ausgang einer ODER-Verknüpfung 112, die am Eingang die Signale INIT und END empfängt, verbunden ist.
Die Eingänge des Vorausbestimmungs-Multiplexers empfangen die gleichen Signale wie die Eingänge des Adressen-Multiplexers 105 (DA-TA(A) und COUNTER).
Wenn das END-Signal gleich 1 ist, wird der Speicher des Klassifizierers von einem Signal geschrieben, das sich aus dem Vergleich zwischen dem Wert des Histogrammspeichers 100 und einem Wert ergibt, der aus dem Analyseausgangsregister 104 (RMAX/2) für alle möglichen Werte von DATA(A) stammt.
Der Klassifizierer erfüllt daher eine Klassifizierungsfunktion f_A, die die Beziehung ist, die er zwischen den DATA(A)-Daten, die er empfängt, und dem binären Ausgangswert (101s)_A, den er durch den Speicher des Klassifizierers 118 erzeugt, herstellt.
Man hat daher die Repräsentation der Information reduziert, die ein einziges Bit belegt.
A. Klassifizierer – erste Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 12, umfasst der Klassifizierer 101, der die Selbstanpassung gewährleistet, einen Speicher 118, dessen Schreibeingang WR das END-Signal empfängt, der Adresseneingang ADRESS empfängt das Ausgangssignal des Adressen-Multiplexers 108. Er umfasst ferner einen Komparator 119, der zwei Eingänge und einen Ausgang umfasst, wobei dieser mit dem Dateneingang DATA IN des Speichers 118 verbunden ist.
Der erste Eingang des Komparators 119 empfängt den Wert RMAX/2, der von einem Analyseausgangsregister 104 erzeugt wird, und sein zweiter Eingang empfängt den Ausgang des Speichers 100.
Der Speicher 118 des Klassifizierers funktioniert daher wie folgt:

Er umfasst die gleiche Anzahl Wörter wie der Analysespeicher 100, im Speicher 108 umfasst jedes Wort jedoch nur ein einziges Bit.
Am Ende (END-Signal = 1) des Empfangs eines neuen Datenstroms DA-TA(A) eines Rasters beginnt eine Schreibfolge.

Wenn für einen gegebenen Speicher d des Analysespeichers 100 der gelesene Wert größer ist als RMAX/2, wird in den Speicher 118 in der entsprechenden Position ein Wert 1 geschrieben. Im gegenteiligen Fall wird der Wert 0 in dieser Position geschrieben. Sämtliche Speicher d werden von 0 bis n abgetastet. Der Speicher 118 des Klassifizierers 101 wurde daher aktualisiert.
B. Klassifizierer – zweite Ausführungsform
13 stellt eine alternative Ausführungsform des Klassifizierers dar, bei der ein Multiplexer 120 von einer Auswahlsteuerung 124 gesteuert wird und das Vergleichen des Parameters P mit einem statistischen Wert Q erlaubt, der nach verschiedenen Methoden in Abhängigkeit von den auf den verschiedenen Eingängen 0, 1, 2, 3 empfangenen statistischen Parametern, die von der Auswahlsteuerung 124 ausgewählt werden, erstellt wird. Die Auswahlsteuerung hängt vom Inhalt des Registers „CHOIX" ab. Der Eingang 0 des Multiplexers 120 empfängt direkt den Wert RMAX, der Eingang 2 des Multiplexers 120 empfängt einen Schwellenwert, der in einem Register „SEUIL" 123 enthalten ist, dessen Inhalt von außerhalb des Systems her programmiert wird, der Eingang 4 dieses Multiplexers empfängt den Quotienten der Anzahl Punkte NBPTS durch den SEUIL (Schwellenwert), der vom Teiler 122 erzeugt wird.
Wie in 13 dargestellt, kann der Parameter P daher mit den jeweiligen Werten RMAX/2, RMAX, mit einem Schwellenwert B, der von außen her eingegeben wird, und mit dem Verhältnis der Anzahl Punkte NBPTS, der vom Teiler 122 auf diesen Schwellenwert gebracht wird, verglichen werden.
Der Inhalt des Speichers 118 wird in Abhängigkeit von den Signalen, die der Komparator 119 liefert, analog wie bei der für die erste Ausführungsform beschriebenen Aktualisierung aktualisiert.
C. Klassifizierer – dritte Ausführungsform
Die 13a, 13b, 13c stellen eine dritte Ausführungsform dar, bei der man die Summierung der Vorkommen in dem Histogramm an Stelle ihrer Niveaus verwendet. Die Klassifizierungsgrenzen werden zum Beispiel durch Verwenden eines RMAX-Registers definiert, das dem Maximum der Vorkommen des analysierten Parameters entspricht, und unter Suchen der Werte des Parameters für RMAX/2. Zu beiden Seiten der Position von RMAX entsprechen diese Werte den Grenzen A und B des Klassifizierers.
Daher wird das Register RMAX, wie es bei der zweiten Ausführungsform des Klassifizierers verwendet wird, hier durch das Register NBPTS ersetzt, das der Gesamtsummierung der Vorkommen (13a) entspricht. Durch Weglassen eines Prozentsatzes k von NBPTS zu beiden Seiten des Histogramms werden die Grenzen A und B beständiger (13b).
Die in 13c dargestellte Vorrichtung führt diese Funktion durch.
Auf dieser 13c findet man den Analysespeicher 100 und die Dateneingabemittel über den Multiplexer 105 wieder. Man nutzt Analyseausgangsregister 104, die wie weiter oben beschrieben die Anzahl der Punkte NBPTS 1041 enthalten und im Allgemeinen auch die Grenze A 1042 und die Grenze B 1043.
Das Teach-in-Register 117, das die Ausgangsdaten des Analysespeichers 100 empfängt, versorgt über das Register 301, das vom Addierglied 300 versorgt wird, die Eingänge von zwei Komparatoren, jeweils 1151 und 1152 des Freigaberechners 115. Dieser Freigaberechner 115 umfasst einen Speicher 1153, der den Wert k, Prozentsatz der zu berücksichtigenden Punkte, enthält. Ein Multiplikator 1154, der die Anzahl der Punkte NBPTS auf einem seiner Eingänge und den Wert k auf dem anderen empfängt, versorgt einerseits den zweiten Eingang des Komparators 1151 und andererseits einen der Eingänge eines Subtrahierglieds 1155, das auf seinem anderen Eingang mit der Anzahl der Punkte versorgt wird. Der Ausgang dieses Subtrahierglieds 1155 versorgt den zweiten Eingang des Komparators 1152.
Der Ausgang des Komparators 1151 liefert die Grenze A, der Ausgang des Komparators 1152 liefert die Grenze B und eine invertierte UND-Verknüpfung 1156, die auf jedem ihrer Eingänge jeweils den Wert der Grenze A und auf dem invertierten Eingang den Wert der Grenze B erhält, liefert das Ausgangssignal des Freigaberechners 115.
Am Ende der Histogrammberechnung ist das Register NBPTS bekannt und ein Rasterende-Signal erlaubt es, den Wert α = k.NBPTS und einen Werf β = NBPTS-α zu erfahren.
Durch Initialisieren auf Null einer Summierungsfunktion S, das heißt S_o = Null, erlaubt es das Inkrement i eines Zählers, der an der Adresse des Histogrammspeichers angeschlossen ist, die zuvor berechnet wurde, den Inhalt dieses Speichers zu lesen und das Summierungsregister S_i zu versorgen.
Ein erster Test besteht darin, der Grenze A den Inkrementwert i zuzuweisen, so lange S_i kleiner ist als der zuvor definierte Wert α.
Ein zweiter Test besteht darin, der Grenze B den Inkrementwert i zuzuweisen, so lange S_i kleiner ist als der zuvor definierte Wert β.
Im Allgemeinen versteht man, dass der Klassifizierer gemäß zahlreichen Ausführungsformen durchgeführt werden kann, wobei wesentlich ist, dass er es erlaubt, den DATA(A)-Parameter in Bezug zu den statistisch an sämtlichen vorhergehenden DATA(A)-Daten bestimmten Werfen oder Grenzen zu situieren.
IX. Der Speicher 118 des Klassifizierers 101
16 ist eine detaillierte Darstellung des Speichers 118, die einen Demultiplexer mit Eingangsfreigabe 130 und einen Ausgangsmultiplexer 131 zeigt. Der Eingangsdemultiplexer 130, der das Schreibsignal WR empfängt, kann daher für das Schreiben des binären Werts des Vergleichs DATA IN die Auswahl des Registers des Speichers 118 freigeben, das von der Adressensteuerung ADRESS ausgewählt wurde. Der Aus gangsmultiplexer 131 adressiert den Wert eines Sonderregisters, das von der Adressensteuerung ADRESS ausgewählt wurde, zum Ausgang 101s des Speichers 118 des Klassifizierers.
Der Eingangsdemultiplexer 130 und der Ausgangsmultiplexer 131 werden von dem Bus 134 gesteuert, der aus dem Vorausbestimmungsmultiplexer 108 stammt.
Genauer genommen sendet der 1/n-Eingangsdemultiplexer 130, der von der von dem Bus 134 übermittelten Adresse gesteuert wird, das WR-Signal (WRITE) jeweils in Form der Signale Sel₀, Sel₁, Sel₂,..., Sel_n auf die Register 140₀ , 140₁ , 140₂ ,..., 140_n des Rangs 0, 1..., n und bestimmt das der Register, in dem der Inhalt der von dem DATA 1N-Signal übertragenen Information adressiert ist. Am Ausgang werden die Informationen, die von diesen Registern 140₀ , 140₁ , 140₂ ,..., 140_n stammen, zum Multiplexer 131 adressiert, der sie zum Ausgang OUT lenkt.
X. Vorausbestimmung
Bei einer bevorzugten Ausführungsform gewährleistet die Einheit 1 zum Histogrammbilden neben der Aktualisierung in Echtzeit eine Vorausbestimmungsfunktion.
Diese Vorausbestimmung der Selbstanpassung des Klassifizierers 101 verbessert das Funktionieren dieses verschleiften Systems und bringt es einem Funktionieren eines physiologischen Systems näher.
Das Ziel der Vorausbestimmung besteht, wie sein Name besagt, darin, den Wert vorauszubestimmen, der im Speicher 118 des Klassifizierers enthalten ist, so dass die Verarbeitung beschleunigt und dadurch wiederum die Überwachung eines Objekts und seiner Entwicklung erleichtert wird.
Dazu bedient man sich zuerst einer Berechnung der Gesamtschwankung des Histogramms, deren Ergebnis anschließend verwendet wird, um die Vorausbestimmung gemäß einer der folgenden zwei Methoden anzuwenden. Auf jeden Fall definiert die Vorausbestimmung eine Vorausbestimmungsfunktion g_A, die, mit der Klassifizierungsfunktion f_A kombiniert, eine Funktion (f_Aog_A) ergibt, die die DATA(A)-Daten und den Ausgangswert (101s)_A, der die Histogrammberechnungseinheit, die den Parameter A charaktertsiert, verbindet.
A. Berechnung der Gesamtschwankung des Histogramms
Die Testeinheit 103 und die Analyseausgangsregister 103 erzeugen daher einen statistischen Wert POSMOY, dessen Werfe POSMOY₀ und POSMOY₁ für zwei aufeinander folgende Raster gespeichert werden. POSMOY ist der Wert des Parameters DATA(A), in Bezug auf welchen der Parameter in einem gegebenen Raster einen Wert größer oder gleich für die Hälfte der freigegebenen Punkte des Rasters und einen Wert kleiner für die andere Hälfte hat.
Vorbereitung
Wenn das Signal END gleich 1 ist, wird der neue Wert POSMOY₀ berechnet, und der vorhergehende Wert POSMOY₀ wird in POSMOY₁ gespeichert.
POSMOY
Unter Bezugnahme auf 14, ist jetzt das Erstellen der Variablen POSMOY₀ beschrieben.
Diese Variable POSMOY₀ wird von einem Komparator 302 erzeugt.
Dieser Komparator 302 empfängt auf einem seiner Eingänge Q den Parameter NBPTS, der durch den Teiler 303 durch zwei geteilt wird.
Sein zweiter Eingang P wird von dem Ausgang eines Registers 301 versorgt, der von den Initialisierungs- und Endesignalen INIT und END gesteuert wird, und empfängt am Eingang den Ausgang eines Addierglieds 300, das selbst am Eingang den Wert des Ausgangs des Registers 301 und auf seinem zweiten Eingang den Wert des Ausgangs des Speichers 100, der zuvor beschrieben wurde, erhält.
Das Register 301, das ursprünglich auf Null zurückgestellt wurde, speichert die Summierung des Inhalts der Register des Speichers, die von dem Signal COUNTER von Null bis n abgetastet werden.
So lange diese Summierung geringer ist als NBPTS/2, wird der Wert des COUNTER in POSMOY₀ gespeichert. Am Ende des END-Zyklus enthält POSMOY₀ daher den letzten COUNTER-Wert, für den die Summierung kleiner ist als NBPTS/2.
B. Anwenden der Schwankung des Histogramms auf die Vorausbestimmung (1. Methode)
Diese erste Methode ist in 15 dargestellt. Der Speicher 118 ist der zuvor unter Bezugnahme auf 16 beschriebene.
Ein Automat 310, genannt Absolutwertberechnungseinheit mit Vorzeichenextraktion, liefert die Werte | POSMOY₀ – POSMOY₁ | und das Vorzeichen dieses Unterschieds.
Diese Parameter steuern einen Übertrager 311 nach Umkehren des Vorzeichens durch den Umkehrer 312.
Der Wert des Parameters, der den Speicher 118 versorgt, wird daher um den Wert | POSMOY₀ – POSMOY₁ | im Vergleich zum passiven Funktionieren in die der Schwankung von POSMOY, die in der Einheit 310 berechnet wird, entgegengesetzte Richtung verschoben.
15a stellt eine alternative Schaltung dar, die das Anwenden der ersten Anwendungsmethode der Schwankung des Histogramms an die Vorausbestimmung erlaubt. Bei dieser Ausführungsform ist die Berechnungseinheit 310a gleich wie die Berechnungseinheit 310, sie bietet jedoch anpassungsfähigere Möglichkeiten zum Verschieben des Werts des Parameters, der dem Speicher 118 geliefert wird. Während die Berechnungseinheit 310 der 5 eine Verschiebung erzeugt, die von einer Funktion der Form y = x abhängt, wobei x ( POSMOY₀ – POSMOY₁ ) ist, liefert die Berechnungseinheit 310a eine Verschiebung, die von Funktionen mit der Form y = ax + b bestimmt wird, bei der a (zum Beispiel k1 und k2) und b (zum Beispiel c1 und c2) anpassbare Konstanten sind, die von einem Prozessor geliefert werden können.
Man versteht, dass daher nach Wunsch jede andere Funktion, die auf die POSMOY-Werte einwirkt, verwendet werden kann, so dass y = ax². In 15a empfängt der Multiplexer 127 am Eingang die zwei Funktionen von POSMOY, das heißt k1 × (P₀ – P₁) + c1 und k2 × (P₀ – P₁) + c2 und liefert einen Ausgang, der auf dem Wert des Kontrollsignals „CLOCK" beruht.
Um den Klassifizierungsbereich zu vergrößern, können das ODER-Glied 125 und das Verzögerungsglied 126 verwendet werden. Das Verzögerungsglied wird von dem gleichen Taktgebersignal gesteuert, das den Multiplexer 127 steuert. Die Ausgangswerte des Speichers 118, die mit den zwei unterschiedlichen Verschiebungsfunktionen verbunden sind, werden an das ODER-Glied 125 geliefert, dessen Ausgang das Signal 102s mit einem verbesserten Klassifizierungsbereich ist, was die Vorausbestimmung verbessert.
C. Anwenden der Histogrammschwankung an die Vorausbestimmung (2. Methode)
Diese zweite Methode ist in 17 dargestellt. Der Speicher 118 ist der in 18 dargestellte.
Die allgemeine Architektur des Speichers 118 ist die bereits weiter oben beschriebene. Wir beschreiben eine Folge für 1 Datenbit, wobei die anderen analog sind. Die mit der 16 gemeinsamen Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen.
Das Register 1401 ist einem Eingänge-Multiplexer 2/1 1601 zugeordnet, der auf einem seiner Eingänge das binäre Signal empfängt, das aus dem Komparator 119 stammt, und auf dem anderen seiner Eingänge das Ausgangssignal des Automaten zur Vorausbestimmungsberechnung 150₁ .
Der Eingangsmultiplexer 160 wird von dem ETD-Signal gesteuert, das auch das Schreiben steuert.
Dazu ist die Schreibsteuerung des Registers 140 mit einer ODER-Verknüpfung 170 verbunden, die auf einem ihrer Eingänge das EfD-Signal und auf dem anderen das Sel₀-Signal empfängt.
Am Ausgang des Registers 140 empfängt ein Automat zur Vorausbestimmungsberechnung 150 am Eingang die drei Signale Q₀, Q₁ und Q₂ des Ausgangs der Register 140₀ , 140₁ , 140₂ jeweils mit dem Rang 0, 1, 2, er wird von den Signalen SM, SP und T gesteuert.
In den Automaten 150₀ , 150₁ ,..., erfolgt die Vorausbestimmung durch die Folge von Dilatationsoperationen gefolgt von Erosionsoperationen.
Der Automat zur Vorausbestimmungsberechnung 150 ist detailliert in 19 beschrieben, er umfasst einen Multiplexer 207, der einen Ausgang und zwei Eingänge umfasst, die von dem Signal T gesteuert werden.
Einer seiner Eingänge ist mit einem Dilatationsoperator 208 verbunden, der ein Signal A₁ liefert, und der andere mit einem Erosionsoperator 209, der ein Signal B₁ liefert.
Der Dilatationsoperator 208 umfasst ein ODER-Glied 201 zu drei Eingängen und einem Ausgang. Sein Ausgang ist mit dem Multiplexer 207 verbunden.
Sein erster Eingang wird von dem Signal Q₁ versorgt, sein zweiter Eingang wird von dem Ausgang eines UND-Glieds 202 mit zwei Eingängen versorgt, von dem einer das Signal Q₀ ist und der andere Eingang das Signal SP. Der dritte Eingang des ODER-Glieds 201 wird von dem Ausgang eines UND-Glieds 203 zu zwei Eingängen versorgt, wobei einer dieser Eingänge das Signal Q₂ und der andere das Signal SM ist.
Die von der Dilatationsoperation 208 durchgeführte Operation ist daher A1 =Q1 +Q0 × SP + Q2 × SM
Der Erosionsoperator 209 umfasst ein UND-Glied 204 mit drei Eingängen und einem Ausgang. Der Ausgang ist mit dem Multiplexer 207 verbunden.
Sein erster Eingang wird mit dem Signal Q₁ versorgt.
Sein zweiter Eingang wird mit dem NICHT-UND-Glied mit vier Eingängen und einem Ausgang 205 verbunden.
Der erste Eingang dieses NICHT-UND-Glieds 205 ist mit dem Signal SP, der zweite mit dem Signal Q₁ verbunden. Der dritte Eingang ist mit dem Signal Q₀ und der invertierte vierte mit dem Signal Q₂ verbunden.
Ein zweiter NICHT-UND-Operator 206 hat vier Eingänge und einen Ausgang, der mit dem dritten Eingang des UND-Glieds 204 verbunden ist, wobei der erste seiner Eingänge mit dem Signal Q₁ versorgt wird, der zweite mit dem Signal SM, der dritte mit dem Signal Q₂ und der invertierte vierte mit dem Signal Q₀.
Die von dem Erosionsoperator 209 durchgführte Funktion ist daher
Die Funktionsweise des Vorausbestimmungsoperators ist in 20 dargestellt.
In dieser Figur sind links zu der Achse der Zeiten t die Signale INIT, WRITE, END, ETD, T, SP, SM dargestellt.
Das von der Folgesteuerung 9 erzeugte INIT-Signal startet den Verarbeitungszyklus eines Rasters. Während seiner Dauer werden alle Speicher und Register initialisiert.
Das WRITE-Signal, das im Allgemeinen von der Folgesteuerung 9 erzeugt wird, folgt dem INIT-Signal und steuert die statistischen Berechnungen für den betreffenden Raster, dessen Daten von der Kurve C dargestellt werden, deren Achsen auf der Abszisse die Werfe des Parameters und auf der Ordinate die Anzahl der Vorkommen darstellen.
Die Testeinheit 103 sucht die maximale Anzahl der Vorkommen RMAX.
Am Ende des WRITE-Signals gibt das von der Folgesteuerung 9 noch erzeugte END-Signal die Aktualisierung des Speichers des Klassifizierers 118 frei. Die neuen Daten werden von dem Komparator 119 erzeugt.
Am Ende des END-Signals im Zeitpunkt t₀ wird der Inhalt des Speichers 118 von der Verteilung R₀ dargestellt.
Das Ende des END-Signals startet das ETD-Signal, dessen Dauer von dem Steuergenerator 313 bestimmt wird. Dieses ETD-Signal gibt die Berechnung der Reichweite in dem Speicher 118 des Klassifizierers frei.
Die Signale SP (Plusrichtung) und SM (Minusrichtung), die in ETD enthalten sind, steuern jeweils die Verarbeitung in die positive Richtung (SP=1) und in die negative Richtung (SM=1) der Reichweite der Verteilung R₀, die R₁ in t₁, R₂ in t₂ und R₃ in t₃... wird.
Daher bestimmen die jeweiligen Dauern von SP und SM die Reichweite und die Position der Verteilung R₅ am Ende des ETD-Signals.
Da der Multiplexer 207, der von der Steuerung T gesteuert wird, zwei Eingänge hat, die jeweils von den Ausgängen der Dilatationsoperatoren und Erosionsoperatoren und einem Ausgang versorgt werden, erlaubt er es, den einen oder anderen dieser Operatoren in Abhängigkeit von der Steuerung T anzuwenden.
Der Ausgang des Multiplexers 207 ist OUT₁ OUT1 = A1 × T + B, × T
XI. Die Back-Annotation
Bei einer bisher beschriebenen vereinfachten Ausführungsform umfasst der Back-Annotations-Block 102 ein einziges Register, das einen einzigen Back-Annotations-Wert enthält, der das Back-Annotations-Kriterium R bildet.
A. Komplexe Back-Annotations-Kriterien
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Back-Annotations-Block ein Speicher, der mehrere Werte enthalten kann, die gemeinsam das Back-Annotations-Kriterium R bilden, wobei der eine oder der andere die von einem Bildpunkt getragene Information freigeben kann. Jeder dieser Werte wird in einem Produkttermregister 410 gespeichert.
22 stellt einen solchen Back-Annotations-Block 102 insgesamt dar. Er besteht aus einer Einheit aus Produkttermen 410, die von dem Bus 425A „PRODUCT TERM" versorgt und von dem Bus Program Register 12 gesteuert werden.
Jeder dieser Produkttermen 410 hat einen Ausgang, der eine ODER-Verknüpfung 421 versorgt, die selbst am Ausgang ein Signal liefert, das auf einem der Eingänge eines gesteuerten Invertierers 422 eintritt, der auf seinem zweiten Eingang die Signale empfängt, die vom Bus Program Register 12 über das Register 423 kommen.
23 und 24 stellen eine programmierbare Speichereinheit (FPGA – Field Programmable Gate Area) 400 dar, die für die Herstellung einer Back-Annotations-Einheit 102 angewandt wird.
Ein solcher Speicher umfasst einen gesteuerten Invertierer 403, dessen Ausgang der Ausgang der programmierbaren Einheit 400 ist, und von dem ein Eingang eine ODER-Verknüpfung 401 ist, die mit den B Zeilen 405 verbunden ist, wobei diese Zeilen die A Spalten 406 schneiden, die mit Verstärkern 402 verbunden sind, die die Signale s und s liefern.
Die Schnittstellen 404 der Zeilen 405 und der Spalten 406 sind programmierbare Anschlüsse, die es erlauben, das ganze Funktionieren der programmierbaren Einheit 400 zu bestimmen.
24 stellt eine einzige Zeile 410 einer solchen programmierbaren Einheit 400 dar.
Eine solche Zeile umfasst Register 411 und 412, die dazu bestimmt sind, die Programmiervariablen Reg-a0 und Reg-b0 zum empfangen.
Diese Zeile ist zerlegbar in A Elementarfunktionen, von welchen jede einen gesteuerten Inverter 413, eine ODER-Verknüpfung 415 und einen Inverters 414 umfasst. Einer der Eingänge des gesteuerten Umkehrers 413 ist mit dem Eingang A verbunden, und der andere dieser Eingänge mit dem Bit i des Registers Reg-a0.
Der Ausgang dieses gesteuerten Inverters 413 ist mit dem Eingang des Inverters 414 verbunden, der über seinen Ausgang einen der Eingänge der ODER-Verknüpfung 415 versorgt.
Der andere Eingang dieser ODER-Verknüpfung 415 wird von dem Bit i des Registers Reg-b0 versorgt.
Der Ausgang des gesteuerten Inverters 413 versorgt ferner einen der Eingänge einer ODER-Verknüpfung 417, die noch alle entsprechenden Signale empfängt, die von den verschiedenen Ausgängen der Elementarfunktionen erzeugt werden.
Eine UND-Verknüpfung 416, deren Ausgang product term0 ist, empfängt am Eingang einerseits den Ausgang der ODER-Verknüpfung 417 und andererseits die Ausgänge der verschiedenen Elementarfunktionen.
B. Teach-in
Der Back-Annotations-Block kann von außen her durch eine Anweisung einer Anwendungsverwaltungsschnittstelle programmiert werden. Diese Schnittstelle lädt die Register 411 und 412.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Einheit 1 zur Histogrammbildung neben der Aktualisierung des Klassifizierers und der Vorausbestimmung eine Teach-in-Funktion.
Dazu umfasst die Einheit 1 zur Histogrammbildung einen Teach-in-Multiplexer 108, der das automatische Programmieren der Back-Annotations-Einheit 102 erlaubt.
Der Teach-in-Multiplexer 109 wählt die eine oder die andere der möglichen Funktionsweisen (Betrieb und Teach-in) aus. Im Betriebsmodus sind die in dem Register der Back-Annotations-Einheit 102 enthaltenen Werte festgelegt, während sie im Teach-in-Modus im Gegenteil aktualisiert werden.
Der Betriebsmodus
Beim Funktionieren im Betriebsmodus sendet der Teach-in-Multiplexer 109 auf seinem Ausgang ein Signal mit Wert 1, das bedeutet, dass die in den Registern des Back-Annotations-Blocks 102 enthaltenen Werfe während der Betriebssequenz im Betriebsmodus nicht geändert werden.
Die in diesen Registern gespeicherten Werte wurden daher entweder vom Benutzer ausgewählt und gespeichert oder haben sich aus einer vorausgehenden Teach-in-Phase ergeben, die weiter unten analysiert sind.
Die Back-Annotations-Einheit 102 empfängt ferner von den anderen Histogrammberechnungseinheiten, die mit der hier beschriebenen zusammenarbeiten, vergleichbare Signale inE...inA.
Indem sie die oben bereits beschriebene Rolle erfüllt, vergleicht diese Back-Annotations-Einheit die bereits empfangenen Werte mit den in ihrem Register oder ihren Registern gespeicherten Werten und erzeugt ein Ausgangssignal 102s gleich 1 bei Übereinstimmen und gleich Null im gegenteiligen Fall. Dieses Freigabesignal wird an die Inkrementierungsfreigabe-Einheit adressiert, und wenn sein Wert gleich 1 ist, erlaubt es die Berücksichtigung des Werts des DATA(A)-Parameters des betreffenden Bildpunkts in dem Analysespeicher 100 und, im gegenteiligen Fall, erlaubt es die Verarbeitung des darauf folgenden Bildpunkts.
Der Teach-in-Modus
Das Funktionieren der Histogrammberechnungseinheit wird von den in 5 dargestellten Signalen gesteuert, das heißt ein Initialisierungssignal (INIT), ein Schreibsignal (WRITE), die die Daten tragen, die jedem Bildpunkt des Rasters (oder des Bilds) entsprechen, und ein Endesignal END.
Beim Teach-in-Modus liefert der Teach-in-Multiplexer 109 am Ausgang den Wert des Back-Annotations-Signals, das dann als DATA(A)-Information verwendet wird.
Beim Teach-in einer Histogrammberechnungseinheit des Rangs i, gibt ein LEARN-Signal_i während einer ganzen Rastersequenz die Verarbeitung im Teach-in-Modus frei.
Während dieser Sequenz werden die Teach-in-Register 116 aktualisiert. Gleichzeitig gewährleistet der Back-Annotations-Block 102 die Transparenz der Signale, die die DATA(A)-Information freigeben, die daher gleich dem Back-Annotations-Signal 111 ist, sobald mindestens einer der Eingänge inA,..., inE aktiv ist (=1).
Am Ende des WRITE-Signals stellt der Histogrammspeicher 100 die Verteilung des Back-Annotations-Signals dar.
Die Testeinheit 103 erzeugt daher eine Klassifizierung der Vorkommen nach sinkendem Wert in der Anzahl gleich dem B „SUM TERM".
Während des END-Signals werden die Werte des so ausgewählten Back-Annotations-Signals in die Register 411 und 412 jedes der Blöcke 410 und des Back-Annotations-Blocks 102 geschrieben.
Das Register 412 entspricht dem Wert des Back-Annotations-Signals und das Register 411 entspricht seiner Ergänzung. In der Praxis kann man zwei Ausgänge eines gleichen Registers verwenden, die diese zwei Werte liefern.
Man führt daher eine automatische statistische Erstellung der charakteristischen Parameter in dem untersuchten Raster durch.
Das Teach-in benötigt daher für n Eingangsparameter n+1 Histogrammberechnungseinheiten. Die n Blöcke verarbeiten einen der Parameter und der restliche Block verarbeitet die Back-Annotations-Information, um das Teach-in sicherzustellen. Da die Back-Annotations-Information in der Praxis eine hohe Stellenanzahl hat, ist die Teach-in-Einheit dediziert und groß bemessen.
Die Organigramme der verschiedenen Softwareprogramme, die erforderlich sind, um die Funktionen Selbstanpassung, Vorausbestimmung und Teach-in sicherzustellen, die in den Figuren dargestellt sind, sind als solche lesbar und benötigen keine ergänzenden Erklärungen, um vom Fachmann verstanden zu werden. Wenn sie intern auf Variable zurückgreifen, wurden diese in einem Rahmen dargestellt. Da bestimmte Funktionen in einem besonderen, anderswo beschriebenen Bauteil durchgeführt werden, wurde das Bezugszeichen dieses Bauteils auch der Funktion zugeordnet.
XII. Die räumliche und zeitliche Verarbeitungseinheit
Vorteilhafterweise erzeugt die räumliche Verarbeitungseinheit 6 am Ausgang Signale F, SR, V, VL, DL, CO, die jedem Bildpunkt synchron zugewiesen sind. Es handelt sich vorzugsweise um digitale Signale. Das komplexe Signal F umfasst daher eine bestimmte Anzahl von Ausgangssignalen, die von dem System erzeugt werden, das vorzugsweise Signale umfasst, die die Gegenwart und Lage einer Zone oder eines Objekts in Bewegung anzeigen, wobei die Geschwindigkeit V die orientierte Richtung der Bewegung DI jedes Bildpunkts des Bilds ist. Vorzugsweise besteht ein Ausgang des Systems ferner aus dem digitalen Eingangsvideosignal, das verzögert ist (SR), so dass es mit dem Ausgang ZH des Rasters synchronisiert ist, wobei die Berechnungszeit des Composite-Datensignals F (für einen Raster) berücksichtigt wird. Das verzögerte Signal SR wird verwendet, um das von der Kamera empfangene Signal auf einem Monitor oder Fernsehbildschirm anzuzeigen, der auch verwendet werden kann, um die Information darzustellen, die in dem Composite-Signal ZH enthalten ist. Das Composite-Signal ZH kann auch an eine getrennte Verarbeitungseinheit 10a übertragen werden, die die Verarbeitung dieses Signals fortsetzt.
XIII. Räumliche Verarbeitung: Achsenauswahl
Die Position eines Bildpunkts im Raum ist in Bezug auf ein Achsensystem dargestellt. Je nach Form, Orientierung usw. der Objekte in der Szene, liefern bestimmte Achsensysteme bessere Ergebnisse als die anderen.
26 und 27 stellen das Auswahlverfahren der Achsen dar, das es erlaubt, optimierte Histogramme zu erzielen, das heißt solche, die ein besonders markantes Maximum aufweisen.
Die Space Transform-Einheit 60 empfängt am Eingang die räumlichen Daten x, y, die entweder kartesische Daten oder polare Daten sein können. Diese Space Transform-Einheit wird von einem Signal α gesteuert und liefert am Ausgang für jeden der Werte α einen Parameter, der eine erfindungsgemäße Histogrammbildungseinheit versorgt.
Das Steuerprogramm dieser Histogrammeinheit, das von dem Program Register eingeführt wird, erlaubt es, den Wert α auszuwählen, der ein optimiertes Histogramm erzeugt.
Ein solches Auswahlverfahren der Achsen ist detailliert in der Anmeldung PCT WO-98/05002 beschrieben (siehe 11 und die entsprechende Beschreibung, bei der die Einheit „Space Transform" das Bezugszeichen 37 trägt).
XIV. Zeitliche Verarbeitung
Bei der kolorimetrischen Verarbeitung, die die Werfe der Signale Farbe, Sättigung, Leuchtdichte auswertet, kann man zu den Signalen Geschwindigkeit, Richtung und Stärke, eine räumliche Filterfunktion hinzufügen, die einen Parameter räumlicher Auflösung (Gabor-Methode) erzeugt, und eine Binokularfunktion, die durch einen dezentralen Rechenautomaten einen Tiefenparameter liefert.
Komplette Anwendungen können hergestellt werden, indem alle diese Parameter oder ein Teil von ihnen ausgewertet werden.
XV. Anzeige statistische Kurve
Bei einer bevorzugten Ausführungsform erlaubt ein Kurvengenerator 114 auf dem Bildschirm das Einblenden einer Kurve der DATA-Werte für den zuvor verarbeiteten Raster.
Ebenso ist ein Einblenden des Back-Annotations-Signals möglich.
Diese Einblendungen werden jeweils von den Zeilen 14 und 15 zu einem Bildschirm adressiert. Schalter 16 und 17 erlauben es, eine besondere Histogrammberechnungseinheit aus allen Histogrammberechnungseinheiten auszuwählen.
28 und 29 zeigen die Anzeigemittel der Histogrammkurve genauer.
Der von dem Wert des Spaltenzählers 353 adressierte Speicher 100 versorgt einen der Eingänge eines Schieberegisters 350, dessen anderer Eingang von dem Parameter RMAX versorgt wird, der von dem Analyseregister 104 erzeugt wird.
Der Ausgang dieses Schieberegisters 350 versorgt einen der Eingänge eines Komparators 351, dessen anderer Eingang von einem Zeilenzähler 352 über einen Invertierer 354 versorgt wird. Eine UND-Verknüpfung 355, die einerseits das Ergebnis des Vergleichs P≥Q und andererseits die Variable Val_Zone empfängt, liefert am Ausgang die Variable Aff_Cbe.
Der Spaltenzähler 353, der die Variablen „Col-Counter" 356 und „Col_Curve_Counter" 357 erzeugt, der Zeilenzähler 352, der die Variablen „Row_Curve Counter" 358 und „Row_Counter" 359 erzeugt, und der Variablengenerator Val_Zone sind eine Untereinheit 91 der Folgesteuerung 9.
Ferner empfängt der Anzeigesteuerblock 365 des Bildschirms 8 das verzögerte Videosignal SR, eine Cursorsteuerung, die von dem Cursorblock 366 erzeugt wird, eine Steuerung, die von dem halbgrafischen Speicher 367 erzeugt wird.
29 ist das Ergebnis der erzielten Vignette 360, die von dem Umschalter 16 freigegeben wird, der das Kurvenanzeigesignal auf die Einblendsteuerung 15 in dem Bildschirm 361 überträgt, die ferner eine Steuerzone 362, einen Cursor 363 und eine Textzone 364 umfasst.
Daher bilden dieser Bildschirm und die dazugehörige Maus eine grafische Benutzerschnittstelle (GUI), die es dem Benutzer erlaubt, die Anwendung zu erzeugen und steuern.
Ebenso kann die Back-Annotations-Funktion dynamisch in Form von Bildpunkten 368 durch Umschalten des Umschalters 17 auf Einblendesteuerung der Back-Annotation 14 angezeigt werden.
XVI. Anwendungen
In 30 und den folgenden ist die Anwendung einer Einheit von Histogrammberechnungseinheiten dargestellt, die die Verwaltung einer so groß wie nötigen Anzahl von Parametern A, B, C, D, E... erlaubt. Die Zuordnung sowohl räumlicher Parameter (prinzipiell zwei) als auch zeitlicher Parameter (mindestens einer) erlaubt es, ein räumlich-zeitliches Neuron zu modellieren. Die jeweils zeitlichen 5 und räumlichen 6 Verarbeitungseinheiten empfangen einerseits das Signal S(t), andererseits die Taktgebersignale CLOCK und Synchronisationssignale ST, Rastersynchronisation und SL, Zeilensynchronisation.
Wie in 4 und 30 dargestellt, versorgt jeder der Parameter A, B, C; D, E..., der diese zeitlichen 5 und räumlichen 6 Verarbeitungseinheiten verlässt, eine Histogrammberechnungseinheit, jeweils 1_A, 1_B... 1_E. Die von allen Klassifizierern erzeugte Back-Annotation ist auf dem Bus 111 verfügbar und wird insgesamt von jeder der Histögrammberechnungseinheiten, jeweils 1_A, 1_B... 1_E, verwendet.
Beispielweise können A, B, C,... E jeweils die Farbkomponenten des Eingangsbildpunkts in Form von Leuchtdichte L, Farbe T und Sättigung S darstellen. D und E wären die Koordinaten P1 und P2 des betreffenden Bildpunkts in einem optimierten Achsensystem.
Zusammenfassend, wie in 31a für den Parameter A dargestellt, verarbeitet jede Histogrammberechnungseinheit 1_A, 1_B, 1_E eine der Daten DATA(A), DATA(B),... DATA(E) durch die entsprechende Funktion (fog)_A..., um einzeln einen Ausgangswert (101s)_A... zu erzeugen, und alle gemeinsam die auf dem Bus 111 verfügbare Back-Annotation. Gleichzeitig wird das Analyseausgangsregister 104n versorgt.
Die Auswahl des von jeder Histogrammberechnungseinheit verarbeiteten Parameters, der Inhalt des Analyseausgangsregisters 104 sowie die Funktion fog, die sie erfüllt, werden von der A.P.I. bestimmt.
Bei der Ausführungsform der 31 versorgen die verschiedenen Parameter DATA(A)... DATA(E) einen Eingangsmultiplexer 500, der von einem Register 501 gesteuert wird. Das Register 501 wird durch die SELECT-Steuerung mit dem Bezugszeichen 502 aktualisiert. Der gesteuerte Teach-in-Multiplexer 503 empfängt je nach dem Zustand der Teach-in-Steuerung der Histogrammberechnungseinheit i LEARN_i, entweder die Back-Annotations-Information, die vom Bus 111 übertragen wird, oder Informationen, die vom Eingangsmultiplexer 500 stammen.
Man kann daher eine einzige Histogrammberechnungseinheit 1 verwenden, um einen beliebigen der verschiedenen Parameter A, B, C,..., E zu verarbeiten, die ihr von einem Bus 510 in Abhängigkeit von der SELECT-Steuerung adressiert werden.
Je nach Zustand der Teach-in-Steuerung LEARN funktioniert die Histogrammberechnungseinheit entweder in Betrieb oder Teach-in.
Die so von einer Histogrammberechnungseinheit 1, einem Eingangsmultiplexer 501, dem dazugehörenden Register 501 und eventuell einem Teach-in-Multiplexer gebildete Einheit 1a bildet eine polyvalente Histogrammberechnungseinheit.
32 stellt eine komplette Vorrichtung dar, die beispielsweise eine Einheit von sechzehn polyvalenten Histogrammberechnungseinheiten umfasst.
Diese Einheiten bilden eine Matrix und sind an einen Bus 510 angeschlossen, auf dem die Parameter D, V, S, T, L, p0, p1, p2,..., p15 verfügbar sind (p0, p1, p2,..., p15 sind Neigungen von Referenzachsen). Der Bus 111 trägt die Back-Annotation-Information.
Die Anwendungseinheit wird von einer Kontrolleinheit 513 gesteuert, die diejenigen der Parameter L, T, S, V, D, P0, p1... p15 bestimmt, die in einem gegebenen Zeitpunkt von einer oder einer Gruppe polyvalenter, dedizierter Histogrammberechnungseinheiten und von der Folgesteuerung 9 verarbeitet werden.
40 stellt ein Funktionsblockdiagramm einer Einheit (wie sie in 31 dargestellt ist) dar, die mehrere Histogrammberechnungseinheiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Jede Einheit 1a zur Histogrammberechnung wird mit einem Datenbus 510 verbunden, der die verschiedenen zu verarbeitenden Parameter liefert, mit einem Bus 11, der das Klassifizierungssignal 101s und die Teach-in-Funktionssignale an verschiedene Einheiten 1a liefert. Jede Histogrammberechnungseinheit umfasst einen Speicher 100, einen Klassifizierer 101 und eine Back-Annotations-Einheit 102. Jede Einheit 1a kann automatische Klassifizierungs-, Vorausbestimmungs- und Teach-in-Funktionen wie oben beschrieben haben.
Die Einheit aus Histogrammberechnungseinheiten 1 kann im Verarbeitungsmodus funktionieren, während eine oder mehrere von ihnen im Teach-in-Modus sind.
Bei einer besonderen Ausführungsform wird die Histogrammberechnungseinheit während jedes Rasters im Time-sharing von mehreren Parametern verwendet, die eventuell in einem nicht dargestellten Speicher gespeichert sind.
Unter Bezugnahme auf 31, berechnet die Histogrammberechnungseinheit 1 zum Beispiel während jedes Rasters Histogramme und entsprechende Statistiken für zwei oder mehrere Parameter (zum Beispiel DATA(A) und DATA(C).
Ein Multiplexer 500, der bei dieser Ausführungsform vorgesehen ist, kann die verschiedenen Parameter multiplexen. Auf diese Weise ist eine beschränkte Anzahl von Histogrammberechnungseinheiten erforderlich, um eine größere Anzahl von Parametern zu verarbeiten, was es erlaubt, die Siliziummenge zu verringern, die zum Herstellen der Anzahl Histogrammberechnungseinheiten erforderlich ist.
Der derart gebildete generische Prozessor zur visuellen Wahrnehmung (GVPP) 520 kann auf einem einzigen Halbleiterträger integriert werden.
Die Anzahl der polyvalenten Histogrammberechnungseinheiten 1a hängt von der Anwendung und den verfügbaren Herstellungstechnologien von Halbleiterbauteilen ab.
Die derzeit zugängliche 0,5-μm-Technologie erlaubt das wirtschaftliche Integrieren von 32 Einheiten. Mit den technischen Fortschritten im Halbleiterbereich wird es möglich, immer mehr Histogrammberechnungseinheiten (zum Beispiel die Blöcke 1a der 32) auf dem gleichen Bauteil herzustellen und zahlreichere Berechnungen an mehr Stichproben durchzuführen (das heißt immer größer werdende Stichprobenanzahlen pro Parameter).
Eine solche Steigerung der Rechenkapazitäten kann ohne Zunahme der Komplexheit der API durchgeführt werden, die weiter unten präsentiert und detailliert im Anhang A dargestellt ist. Die gleiche Anweisungseinheit kann zum Beispiel eine Einheit aus 20 Einheiten wie eine Einheit aus 200 oder sogar 2000 Einheiten steuern, ohne dass dadurch ihre Komplexität zunimmt.
Bei einer anderen, in 39 dargestellten Ausführungsform, wird eine erfindungsgemäße Berechnungseinheit 605, das heißt der Berechnungseinheit 520 der 32 ähnlich, zum Verarbeiten der Parameter verwendet, die einem anderen Wahrnehmungsbereich zugeordnet sind als dem visuellen Bereich. In 39 wird die vorliegende Erfindung auf die Sprach- oder Tonanalyse angewandt, zum Beispiel zur Spracherkennung oder zum Verwenden der Stimme zum Eingeben von Text in einen Computer. In 39 liefert eine Vorrichtung, die ein akustisches Signal erzeugt, ein akustisches Signal an den Rechner 605, der ein Ausgangssignal erzeugt.
Bei einer Ausführungsform kann die Vorrichtung, die das Signal erzeugt, ein Mikrophon 600 umfassen, sie kann aber auch eine beliebige Vorrichtung umfassen, die analoge oder digitale Signale liefern kann, zum Beispiel einen CD- oder DVD-Player... Die Signalerzeugungsvorrichtung liefert vorzugsweise digitale Signale und kann in einem Slave- oder in einem Master-Modus wie die Signalerzeugungsvorrichtung 2 der 1 funktionieren. Der Rechner 605 empfängt die Signale und verarbeitet verschiedene Parameter des akustischen Signals. Diese Parameter umfassen die Frequenz, die Amplitude und die Phase. Die Phasen- und Amplitudenparameter sind jeweils analog zu den räumlichen und zeitlichen Signalen, die für die Verarbeitung visueller Szenen genutzt werden. Der Rechner 605 liefert Signale an die Vorrichtung 610, so dass die Darstellung der Ergebnisse erlaubt wird. Bei einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 610 zum Beispiel einen Drucker, der das Ausdrucken von Texten erlaubt, die den vom Signalgenerator 600 gelieferten Signalen zugeordnet sind. Ebenso kann die Vorrichtung 610 einen Monitor oder eine andere Texterzeugungsvorrichtung enthalten.
33 ist die Dqqqarstellung eines generischen Prozessors zur visuellen Wahrnehmung 520 oder 530, der Daten von einem CMOS-Bildgenerator 521 empfängt, der eine Netzhaut 522 und eine Folgesteuerung 523 umfasst.
34 stellt ein komplettes System dar, das eine komplette Anwendung bilden kann und mit mehreren CMOS-Bildgeneratoren funktioniert. Die Verbindung von zwei CMOS-Bildgeneratoren 531, 532, die in 35 dargestellt sind, erlaubt das Erfassen von Daten in der Tiefe der beobachteten Szene.
Bei bestimmten Verwendungen ist es wünschenswert, bestimmte Ebenen einer Szene in Tiefe beobachten zu können, und daher kann die Netzhaut wie in 36 dargestellt mit einer Vorrichtung mit veränderlichem Brennpunkt ausgestattet werden.
37 stellt schematisch eine polyvalente Einheit von Histogrammberechnungseinheiten dar, die Daten verarbeiten kann, die aus drei Richtungen kommen, jeweils V1, V2 und V3, die einen dreidimensionalen Raum darstellen können. Man kann so Volumenwahrnehmungsdaten verwalten und sie im Bereich der Robotertechnik verwenden.
XVII. Anwenqdungsverwaltungsschnittstelle (A.P.I.)
Die Anwendungsverwaltungsschnittstelle (A.P.I. – Application Program Interface), die in 38 dargestellt ist, erlaubt es, einem kompletten System oder generischen Prozessor für visuelle Wahrnehmung, bestehend aus einer bestimmten Anzahl von Histogrammberechnungseinheiten, alle externen Parameter zu liefern, die es braucht. Man gewährleistet so seine dynamische Konfiguration. Der anliegende Anhang A ist fester Bestandteil der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung, er liefert ein Funktionsblockdiagramm der räumlich-zeitlichen API-Einheit, der grafischen API-Benutzerschnittstelle (GUI), der API-Maus und der API-I/0(E/A) sowie die verschiedenen dazugehörenden API-Steuerungen.
Jede der Steuermnemotechniken ist mit einem Index i versehen, der der Nummer der polyvalenten Histogrammberechnungseinheit, für die sie bestimmt ist, entspricht. Sie kann von Konfigurationsparametern begleitet sein.
Sie erlaubt es, die Parameter DATA(A)... DATA(E) realen Parametern der beobachteten Szene zuzuordnen.
SELECT erlaubt es, einer bestimmten Einheit einen DATA(A)-Parameter zuzuordnen.
LERAN_i erlaubt es, das Teach-in für eine polyvalente Histogrammberechnungseinheit i durchzuführen.
START gewährleistet das Initialisieren einer polyvalenten Histogrammberechnungseinheit. Diese Steuerung konfiguriert den Speicher 118 des Klassifizierers 101.
STOP gewährleistet das Stoppen der polyvalenten Histogrammberechnungseinheit. Sie wird verwendet, sobald eine Histogrammberechnungseinheit inaktiv ist. Dadurch verringert man den Energieverbrauch des Ganzen.
AFCURV ist die Kurvenanzeigesteuerung, die den Umschalter 16 steuert, der in 4 dargestellt ist. Seine umgekehrte Steuerung ist CLCURV.
AFMAP ist die Anzeigesteuerung der Back-Annotation, die den Umschalter 17 steuert. Ihre umgekehrte Steuerung ist CLRMAP.
MAP ist die Steuerung zum Schreiben der Register 411 und 412 der Back-Annotations-Einheit 102.
GETLRN ist die Steuerung, die die Rückgewinnung des Inhalts der Back-Annotations-Register 411 und 412 nach dem Teach-in sicherstellt.
ANHANG A
API-Spezifikationen (Application Programming Interface)
Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) für den generischen Prozessor zur visuellen Wahrnehmung (GVPP)
Die Schnittstelle umfasst 4 Unterteilungen für GVPP:

– eine API des räumlich-zeitlichen Blocks
– eine graphische API
– eine Mausverwaltungs-API
– eine API zur Verwaltung der Kommunikation mit den Peripherie geräten

Beschreibung der Anwendungsprogrammiersteuerungen
Räumlich-zeitlicher API-Block
Diese API gruppiert alle generischen Funktionen, die zum Initialisieren, Parametrieren oder Lernen und Starten des Blocks verwendet werden, sowie die Funktionen zum Abrufen der Berechnungsergebnisse. Auf die Bezeichnung der Steuerung folgen erforderliche Parameter, die in die definierten Register geschrieben sind.
Funktionen

Claims

Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung eines in einem Raum und in Verbindung mit mindestens einem digitalen Parameter eintretenden Ereignisses, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Histogrammberechnungseinheiten zur Verarbeitung des bzw. der besagten Parameter, eine Kontrolleinheit (513), einen Datenbus (510) und einen mindestens ein Back-Annotations-Signal transportierenden Back-Annotations-Bus (111) umfasst, wobei die Histogrammberechnungseinheit zur Berechnung eines diesen Parameter repräsentierenden Histogramms in Abhängigkeit von einem Freigabesignal und zur Bestimmung eines sich aus dem Vergleich zwischen dem Parameter und einem Auswahlkriterium C ergebenden Klassifizierungssignals durch Klassifizierung dient, wobei das Freigabesignal von vom Back-Annotations-Bus (111) kommenden Back-Annotations-Signalen ausgehend erzeugt wird, damit die Histogrammberechnung in Abhängigkeit von den vom Back-Annotations-Bus transportierten Klassifizierungssignalen erfolgen kann.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Verarbeitung mehrerer Parameter mehrere, als Matrix ausgebildete Histogrammberechnungseinheiten umfasst, wobei jede Berechnungseinheit an den Datenbus und an den Back-Annotations-Bus angeschlossen ist.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Histogrammberechnungseinheiten Bildpunkten zugeordnete Daten a_ijt verarbeiten, die zusammen einen multidimensionalen, zeitlich sich verändernden, in einer Folge von Zeitpunkten (T) dargestellten Raum (i, j) bilden, wobei die besagten Daten der besagten Berechnungseinheit als digitales, mit Synchronisationssignalen verbundenes DATA(A)-Signal in Form einer binären Folge a_ijt von n Bit zugeführt werden, mit dem der betreffende Zeitpunkt (T) des Raums und die Position (i, j) des Bildpunktes in diesem Raum, dem das zu einem bestimmten Zeitpunkt (t) erhaltene Signal a_ijt zugeordnet ist, bestimmt werden können, mit: – einem Analysespeicher (100), der einen Speicher mit Adressen umfasst, die jeweils möglichen Werten der Anzahlen von n Bit des DATA(A)-Signals zugeordnet sind und deren Schreiben durch ein „WRITE"-Signal gesteuert wird, – einem einen Speicher für das Auswahlkriterium C des DATA(A)-Parameters umfassenden Klassifizierer (101), der das DATA(A)-Signal am Eingang empfängt und am Ausgang ein binäres Klassifizierungssignal ausgibt, dessen Wert vom Ergebnis des Vergleiches zwischen dem DATA(A)-Signal und dem Auswahlkriterium C abhängt, – einer Back-Annotations-Einheit (102), die vom Klassifizierer das Ausgangssignal und von außerhalb der Histogrammberechnungseinheit einzelne binäre Klassifizierungssignale in Bezug auf andere Parameter als den DATA(A) bekommen, wobei die besagte Back-Annotations-Einheit am Ausgang ein positives Gesamtfreigabesignal abgibt, wenn alle einzelnen Back-Annotations-Signale positiv sind, – einer Testeinheit (103), – einer Analyseausgabeeinheit (104), – einem Adressen-Multiplexer (105), – einer Inkrementierungsfreigabe-Einheit (107), dass der Zähler jeder Adresse des Speichers einem Wert (d) von a_ijt zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht, der um eine Einheit inkrementiert wird, wenn die Back-Annotations-Einheit am Ausgang ein positives Gesamtfreigabesignal ausgibt, wobei die Einheit (103) für die Berechnung und die Speicherung von statistischen Daten am Ende des Empfangs der dem Raum zu einem bestimmten Zeitpunkt (T) entsprechenden Daten a_ijt den Inhalt des Speichers (100) zur Aktualisierung der Analysenausgabeeiheit (104) auswertet, dass der Speicher (100) vor Beginn jedes Rasters für einen Raum zu einem bestimmten Zeitpunkt (T) durch ein Initialisierungssignal „INIT" gelöscht wird, und außerdem dass: – der Speicher des Klassifizierers (101) ein adressierbarer Speicher ist, mit dem das Auswahlkriterium (C) in Echtzeit aktualisiert werden kann und der einen Dateneingang DATA IN, eine Adressensteuerung ADRESS und eine Schreibsteuerung WR umfasst, wobei er an seinem Eingang die Ausgabe des Analysespeichers und ein Signal END auf seiner Schreibsteuerung empfängt; – die Histogrammverarbeitungseinheiten zudem einen Dateneingänge-Multiplexer (108) mit zwei Eingängen und einem Ausgang umfassen, der an einem seiner Eingänge ein Zählsignal COUNTER und am anderen die Datenfolge a_ijt empfängt und am Ausgang die Datenfolge a_ijt an die Adressensteuerung des Speichers des Klassifizierers und eine ODER-Verknüpfung an die Steuerung des Adressen- Multiplexers (105) liefert und an seinen Eingängen ein Initialisierungssignal INIT und das Endesignal END empfängt.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (i, j) zweidimensional ist und das DATA(A)-Signal den Bildpunkten einer Bildfolge zugeordnet ist.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Histogrammverarbeitungseinheiten Mittel zur Vorausbestimmung des Wertes des Auswahlkriteriums (C) aufweisen.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Vorausbestimmung des Wertes des Auswahlkriteriums (C) Speicher zur Aufnahme der statistischen Parameterwerte bezüglich von zwei aufeinander folgenden Rastern (To und T1) aufweisen.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die statistischen Parameter den Durchschnittswerten der freigegebenen Daten a_ijt entsprechen.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Analyseausgaberegister (104) der Histogrammberechnungseinheiten mindestens einen der folgenden Werte bildet und speichert: den Mindestwert „MIN", den Höchstwert „MAX", die maximale Anzahl Bildpunkte, für die das Signal V_ijt einen Sonderwert „RMAX" aufweist, den entsprechenden Sonderwert „POSRMAX", die Gesamtzahl freigegebener Bildpunkte „NBPTS".
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Klassifizierer verwendete statistische Vergleichsparameter RMAX/2 ist.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen gesteuerten Multiplexer umfasst, der am Eingang mehrere statistische Parameter empfangen kann, und dass die Art des vom Multiplexer durchgeführten Vergleichs von der Steuerung dieses Multiplexers abhängt.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige Histogrammberechnungseinheiten einen Teach-in-Multiplexer aufweisen, der zum Empfang eines äußeren Steuersignals dient und eine einem Teach-in-Modus entsprechende Funktionsweise bewirkt, bei dem die Register des Klassifizierers und der Back-Annotations-Einheit zu Beginn der Auswertung eines Rahmens gelöscht werden, und dass das Analyseausgaberegister die Sequenz kennzeichnende Werte für jedes dieser Register liefert.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einigen Histogrammberechnungseinheiten der Speicher des Klassifizierers (101) aus einem Satz von unabhängigen Registern (D) besteht, die jeweils einen Eingang, einen Ausgang und eine Schreibsteuerung aufweisen, wobei die Anzahl dieser Register (D) der Anzahl n Bit der Anzahlen der V_ijt-Folge entspricht, und einen Decoder, mit dem ein dem zuordneten Eingangswert (Adresse) entsprechendes Schreibsteuersignal ausgegeben werden kann, sowie einen von diesem Eingangswert gesteuerten Multiplexer zum Lesen des ausgewählten Registers aufweist.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige Histogrammberechnungseinheiten Multiplexer aufweisen, von denen einer dem Eingang jedes Registers zugeordnet ist und wobei Kombinationsmodule die Register miteinander verbinden, wobei es mit den besagten Multiplexern möglich ist, zwischen sequentiellem Schreiben und gemeinsamem Schreiben aller durch die Kombinationsmodule miteinander verbundenen Registern zu wählen.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einigen Histogrammberechnungseinheiten die Kombinationsmodule einen morphologischen Dilatationsoperator mit einer logischen „ODER"-Einheit mit drei Eingängen aufweisen, von denen der erste das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q" empfängt, der zweite mit dem Ausgang einer logischen „UND"-Einheit mit zwei Eingängen verbunden ist, die jeweils das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q+1 " und ein positives Dilatationssignal empfangen, und der dritte mit dem Ausgang einer logischen „UND"-Einheit mit zwei Eingängen verbunden ist, die jeweils das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q-1" und ein negatives Dilatationssignal empfangen.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einigen Histogrammberechnungseinheiten die Kombinationsmodule einen morphologischen Erosionsoperator mit einer logischen „UND"-Einheit mit drei Eingängen aufweisen, von denen der ers te das Ausgangssignal Registers vom Rang „Q" empfängt, der zweite mit dem Ausgang einer logischen „UND"-Einheit mit vier Eingängen, wovon einer invertiert ist, verbunden ist, die jeweils das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q", das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q-1 ", das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q+1 " und ein positives Erosionssignal empfangen, der dritte mit dem Ausgang einer logischen „UND"-Einheit mit vier Eingängen, wovon einer invertiert ist, verbunden ist, die jeweils das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q", das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q-1 ", das Ausgangssignal des Registers vom Rang „Q+1 " und ein negatives Erosionssignalempfangen.
Vorrichtung zur automatischen Wahrnehmung nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einigen Histogrammberechnungseinheiten jedes Kombinationsmodul einen Multiplexer in Verbindung mit einem morphologischen Dilatationsoperator und einem morphologischen Erosionsoperator aufweist.
Verfahren zur automatischen Wahrnehmung eines in einem Raum und mit mindestens einem Parameter eintretenden Ereignisses zu dessen Digitalisierung, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Parameter unter der Kontrolle einer Kontrolleinheit (513) über einen Datenbus (510) an mindestens eine Histogrammberechnungseinheit übertragen wird, die ein den Parameter in Abhängigkeit eines Freigabesignals repräsentierendes Histogramm berechnet und durch Klassifizierung ein sich aus dem Vergleich des Parameters mit einem Auswahlkriterium C ergebendes Klassifizierungssignal bestimmen, dass das Klassifizierungssignal auf einem Back-Annotations-Bus übertragen wird und dass zur Erzeugung des Freigabesignals die vom Back-Annotations-Bus kom menden Back-Annotations-Signale verwendet werden, um die Histogrammberechnung von den vom Back-Annotations-Bus transportierten Klassifizierungssignalen abhängig zu. machen.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ereignis durch mehrere Parameter dargestellt ist und dass das Ergebnis von mehreren, als Matrix ausgebildeten Histogrammberechnungseinheiten stammt, wobei jede Berechnungseinheit an den Datenbus und an den Back-Annotations-Bus angeschlossen ist.
Verfahren zur Analyse nach einem der Ansprüche 17 und 18 eines ein Ereignis einer elektronischen Vorrichtung darstellenden Parameters mit einer Histogrammberechnung von Daten a_ijt, die Bildpunkten zugeordnet sind und die zusammen einen multidimensionalen, zeitlich sich verändernden und bei einer Folge von Zeitpunkten (T) repräsentierten Raum (i, j) bilden, wobei die besagten Daten der besagten Berechnungseinheit als digitales, mit Synchronisationssignalen verbundenes DATA(A)-Signal in Form einer binären Folge a_ijt von n Bit zugeführt werden, mit dem der bestimmte Zeitpunkt (T) des Raums und die Position (i, j) desjenigen Bildpunktes in diesem Raum, dem das zu einem bestimmten Zeitpunkt (t) erhaltene Signal zugeordnet ist, bestimmt werden, bei dem – jedem der Daten a_ijt ein binäres Klassifizierungssignal zugeordnet wird, dessen Wert von dem Ergebnis des Vergleichs des Signals DATA(A) mit dem Auswahlkriterium (C) abhängt, – eine statistische Verteilung der Daten a_ijt für einen bestimmten Zeitpunkt (T), für die ein Signal positiv ist, gebildet wird, wobei das Gesamtfreigabesignal aus einem Satz von einzelnen, jeweils einem Parameter DATA(A), DATA(B),... DATA(E) entsprechenden Back-Annotations-Signalen gebildet ist, der sich aus dem Vergleich zwischen einem Back-Annotations-Kriterium R und seinem Klassifizierungssignal ergibt und positiv ist.
Verfahren zur Analyse eines Parameters nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (i, j) zweidimensional ist und das DATA(A)-Signal den Bildpunkten einer Bildfolge zugeordnet ist.
Verfahren zur Analyse eines Parameters nach einem der Ansprüche 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Klassifizierungskriterium (C) in Abhängigkeit der statistischen Verteilung in Echtzeit aktualisiert wird.
Verfahren zur Analyse eines Parameters nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktualisierung des Klassifizierungskriteriums (C) von der Entwicklung des Durchschnittswertes des zwischen zwei aufeinander folgenden Rastern (To und T1) freigegebenen Parameters a_ijt abhängt.
Verfahren zur Analyse eines Parameters nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktualisierung des Klassifizierungskriteriums (C) vorausbestimmt wird.
Verfahren zur Analyse eines Parameters nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorausbestimmung der Aktualisierung des Klassifizierungskriteriums (C) aus aufeinander folgenden Anwendungen eines Dilatationsoperators und eines Erosionsoperators jeweils eine Anzahl von Malen und in eine Richtung, die von der Entwicklung des Durchschnittswertes des zwischen zwei auf einander folgenden Rastern (To und T1) freigegebenen Parameters a_ijt abhängt, ergibt.
Verfahren zur Analyse eines Parameters nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Back-Annotations-Kriterium (R) komplex ist.
Verfahren zur Analyse eines Parameters nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Back-Annotations-Kriterium (R) nach einer Teach-in-Phase automatisch vorgeschlagen wird.
Histogrammberechnungseinheit, wie sie in der automatischen Wahrnehmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zum Einsatz kommt.