DE69215463T2

DE69215463T2 - System zur Dokumentenausrichtung in der automatisierten Verarbeitung von grossen Poststücke und dergleichen

Info

Publication number: DE69215463T2
Application number: DE69215463T
Authority: DE
Inventors: George L Hayduchok; Iii William L Heins
Original assignee: Opex Corp
Current assignee: Opex Corp
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1997-06-19
Anticipated expiration: 2012-09-05
Also published as: CA2077360A1; US5675671A; EP0531229A3; CA2077360C; US6151422A; US5293431A; DE69215463D1; EP0531229A2; EP0531229B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Orientierung eines Dokuments gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 35. Eine solche Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind aus der EP-A-0 281 007 bekannt.
Hochautomatisierte Vorrichtungen zum durchgängigen Verarbeiten von Postsendungen sind bekannt, bspw. aus der US-A-4 863 037 der Anmeldenn der vorliegenden Erfindung. Eine solche Anlage enthält typischerweise eine betriebstuchtige Kombination einzelner Verarbeitungsstationen, bspw. einer Eingangsstation, die die stoßweise eintreffende Post aufnimmt und die Kuverts zur individuellen Weitergabe an den Rest der Vorrichtung trennt, einer Detektierstation zum Nachweisen von Unregelmäßigkeiten bei den Inhalten der Kuverts, bspw. zum Nachweisen von Metallgegenständen (Heftklammern,Büroklammern), gefalteten Inhalten etc., einer Station zum Aussortieren von in der Detektierstation zurückgewiesenen Kuverts; einer Station zum Öffnen der Umschläge an mehreren Kanten; und einer Station zum Entnehmen der Inhalte aus den geöffneten Kuverts zur anschließenden Weiterverarbeitung der entnommenen Inhalte.
Eine typische Vorrichtung 1 für eine solche automatisierte Verarbeitung von Postsendungen ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Figur 1 ist eine isometrische Ansicht der Vorrichtung, Figur 2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung und zeigt die Beziehung unter den verschiedenen Stationen der Anlage. Wie dargestellt, kann eine Postsendung an einer Entleerungsstelle 3 direkt aus Postkästen 2 entnommen werden, um auf einen Eingangsförderer 4 gebracht zu werden, welcher die aufgenommenen Kuverts in die Verarbeitungseinheit 5 transportiert.
Figur 2 zeigt mit gestrichelten Linien den Weg der Kuverts (und später der entnommenen Dokumente) durch die verschiedenen Stationen der Verarbeitungseinheit 5. Der Stapel von Umschlägen 25 in dem Förderer 4 wird mit dem Rand nach vorn von dem Stapel entnommen und gelangt durch eine Abtaststation 26. Die Abtaststation 26 hat hauptsächlich die Aufgabe, solche Kuverts auszumachen, die möglicherweise Heftklammern oder Büroklammern enthalten, oder aber Kuverts auszumachen, die nicht die gewünschten Abmessungen besitzen. Zurückgewiesene Kuverts werden aus dem Strom an einer Sortierstation 27 entfernt und in Ausschußbehältern 6 und 7 gesammelt. Akzeptierte Kuverts gelangen durch eine Kantenschneidstation 28, welche Ränder der Kuverts aufschneidet, vorzugsweise mehrere Ränder, um die Kuverts zur Entnahme von deren Inhalt vorzubereiten. Eine Entnahmestation 29 dient zur Aufnahme der am Rand aufgetrennten Kuverts und trennt die Flächen jedes Kuverts, so daß der dazwischen befindliche Inhalt freigegeben wird. Nach dem Entnehmen der Inhalte werden die Kuvertseiten entfernt, und der Inhalt wird von der Entnahmestation 29 aus weitergeleitet. Wenn der Entnahmevorgang bei einem gegebenen Kuvert nicht erfolgreich war, werden die Kuvertseiten und die Inhalte wieder vereint und aus dem Verarbeitungsweg ausgeleitet, um einer Spezialbehandlung in einem Aussortierfach 18 zugeleitet zu werden.
Entnommene Inhalte gelangen nach Durchlaß durch eine Wendestation 30 (die es ermöglicht, die Anlage kompakter aufzubauen) durch eine Richtstation 42, welche die Dokumente ausrichtet, um sie einer Detektierstation 33 anzubieten, die in der Lage ist, die Orientierung gewisser Dokument (z.B. Schecks) zu bestimmen, um anschließend über eine Umkehrstation 34 und eine Verdrehstation 35 zu gelangen, wo die Dokumente entsprechend den von der Detektierstation 33 empfangenen Signalen ausgerichtet werden. Weitere Einzelheiten bzgl. der Funktionsweise der oben angegebenen Stationen finden sich in der erwähnten US- A-4 863 037, die hier durch Bezugnahme inkorporiert wird. Am Ende des Prozesses werden die getrennten Dokumente in Stapeleinheiten 12 aufgenommen. Nach Wunsch können unterschiedliche Dokumentarten (z.B. Schecks und Rechnungen) getrennt in verschiedenen Behältern der Stapeleinheit 12 gestapelt werden.
Der am weitesten verbreitete Kuvert-Typ, der von einer derartigen Anlage zu öffnen ist, enthält einen Scheck und eine Rechnung, wie sie an Versorgungsbetriebe oder Kreditkartenunternehmen gesendet werden. Häufig wird der Scheck zusammen mit einer vorgedruckten Rechnung geschickt, die von dem Kunden in einen genormten Fensterumschlag eingelegt wird. Der (eine Rechnung bezahlende) Kunde muß die Rechnung in bezug auf das Umschlagfenster derart orientieren, daß die auf die Rechnung aufgedruckte Rückadresse als Zustelladresse im Umschlagfenster erscheint. Dies erspart nicht nur Kosten beim Drucken von Kuverts, sondern gewährleistet außerdem, daß die Rechnungen sämtlich in der gleichen Weise relativ zu den Kuverts orientiert sind. Dies ist der Grund dafür, daß die in dem vorerwähnten Patent offenbarte Anlage nur den begleitenden Scheck orientieren muß, um sämtliche entnommenen Dokumente zur Stapelung wirksam zu orientieren.
Allerdings ist es in jüngerer Zeit wünschenswert geworden, die Vorgänge auch auf sogenannte "fensterlose" Umschläge auszudehnen, in denen die Rechnung (und der Scheck) möglicherweise beliebig relativ zu dem Umschlag orientiert sind, weil das Hilfsmittel des Fensters zum Zweck der Orientierung nicht mehr verfügbar ist. In diesem Fall läßt sich nach der Entnahme von Rechnungen jede Rechnung relativ zu der Anlage in einer von vier möglichen Positionen orientieren, wobei die relevante (die Information enthaltende) Seite der Rechnung nach vorn oder nach hinten weist und aufrecht oder auf dem Kopf steht. Die Kombination dieser zwei Faktoren führt zu vier möglichen Orientierungen einer durch die Anlage laufenden Rechnung.
In einem automatisierten Hochgeschwindigkeits-Postsendungsverarbeitungssystem ist die Orientierung eines Dokuments häufig von entscheidender Bedeutung. Sehr häufig müssen die entnommenen Dokumente für verschiedene Imformationsaufnahmezwecke abgetastet werden (bspw. wird ein Maschinencode gelesen, es werden numerische Werte zur Datenverarbeitung eingegeben, es werden Unterschriften auf Richtigkeit überprüft). Um derartige Operationen durchführen zu können, ist es wesentlich, daß sämtliche Dokumente gleichmäßig orientiert sind, im allgemeinen mit ihren Oberkanten nach oben weisend und mit ihren Vorderseiten nach vorne weisend Bei "fensterlosen" Kuverts war dies bislang nicht möglich, auch nicht mit der oben beschriebenen Anlage.
Hauptziel der Erfindung ist es daher, automatisch eine Reihe von zufallsorientiert angeordneten Dokumenten zu inspizieren, um die Orientierung dieser Dokumente bzgl. einer gegebenen Referenzorientierung zu bestimmen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das automatische Inspizieren einer Reihe von zufällig orientierten Dokumenten, um deren Orientierungen zu bestimmen, damit die Dokumente bei Bedarf mechanisch umorientiert werden können für eine nachfolgende Verarbeitung in einer gleichförmigen Soll-Orientierung.
Es ist ein weiferes Ziel der Erfindung, eine solche Inspektion zu vereinfachen, ohne die Geschwindigkeit des Postsendungsverarbeitungssystems, in dem sie eingesetzt wird, spürbar zu verringern.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, die obigen Ziele mit Hilfe eines Systems zu erreichen, welches sich einfach in eine existierende Postsendungsverarbeitungsanlage inkorporieren läßt. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, die obigen Ziel zu erreichen, ohne daß die zu verarbeitenden Dokumente speziell ausgestaltet oder umgestaltet werden müssen, um in dem Dokumenten-Orientierungssystem aufgenommen werden zu können.
Diese und weitere, noch ersichtlich werdenden Ziele werden erreicht durch die vorliegende Erfindung, indem in einer Reihe von Dokumenten jedes verarbeitete Dokument optisch inspiziert wird, jedes optisch inspizierte Dokument mit einem Referenzstandard verglichen wird, um die Orientierung des Dokuments relativ zu einer spezifizierten Referenz zu ermitteln. Zu diesem Zweck wird ein von dem Dokument aufgenommenes Bild (vorzugsweise ein von jeder Seite des Dokuments aufgenommenes Bild) auf ein Feld von Bildelementen (Pixeln) fokussiert zwecks elektronischer Umwandlung des aufgenommenen Bildes in digitale Form. Der Vergleichsschritt umfaßt die Bestimmung der Dichte von Graustufenmessungen, die einen ausgewählten Schwellenwert in einem Referenzbereich des aufgenommenen Bildes übersteigen. Dies produziert ein digital codiertes Bild, welches bei Bedarf vergrößert werden kann, und welches in einem Feld von Pixeln definiert ist, welches dem aufgenommenen Bild entspricht. Für jedes aufgenommene Bild werden zwei Bezugsbereiche, die vorzugsweise symmetrisch auf dem Dokument angeordnet sind, bzgl. des Vorhandenseins einer vorab ausgewahlten Bezugsmarkierung inspiziert. Die Stelle der Bezugsmarkierung in einem der beiden Bezugsbereiche dient zum Bestimmen der Orientierung des Dokuments.
Nach dem Lokalisieren der Bezugsmarke auf dem Dokument und dem Erkennen der Orientierung des Dokuments relativ zu der Anlage kann das Dokument nach Bedarf umorientiert werden, so daß die Dokumente zur weiteren Verarbeitung eine gleiche Orientierung einnehmen.
Figur 1 ist eine isometrische Darstellung einer automatischen Postsendungsverarbeitungsanlage, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Figur 2 ist eine Draufsicht auf die Postsendungsverarbeitungsanlage nach Figur 1.
Figur 3 ist ein Blockdiagramm der Betriebskomponenten des optischen Abtastsystems gemäß der Erfindung.
Figur 4 ist eine schematische Draufsicht auf die optische Abtastvorrichtung.
Figur 5 zeigt schematisch ein typisches Dokument zur Inspizierung gemäß der Erfindung.
Figur 6 ist eine ähnliche Ansicht wie Figur 5, welche schematisch die optische Abtastmethode veranschaulicht, die erfindungsgemäß eingesetzt wird.
Figur 7 ist eine graphische Darstellung einer Anordnung von Pixeln in einem Referenzflächenbereich, der erfindungsgemäß hergestellt wird.
Figur 8 ist eine graphische Darstellung einer kumulativen Analyse einer Reihe von verarbeiteten Dokumenten, die erfindungsgemäß durchgeführt werden kann.
In den verschiedenen Ansichten sind gleiche Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 3 ist ein Gesamt-Blockdiagramm der Hauptkomponenten der Erfindung. Hierzu wird eine Reihe von Dokumenten 100 durch ein optisches Abtastsystem 300 entlang einer mit gestrichelten Linien 302 markierten Bahn geleitet. Das optische Abtastsystem 300 enthält eine Abtastvorrichtung 301 mit einem Paar von Kameras 308a und 308b zum optischen Inspizieren beider Seiten jedes Dokuments 100. Von den Seiten jedes Dokuments 100 aufgenommene Bilder werden in einem Speicher 310 abgespeichert zur weiteren Verarbeitung bei 311, um die körperliche Orientierung jedes Dokuments zu bestimmen, indem eine vorab ausgewählte Bezugsmarkierung auf dem Dokument lokalisiert wird. Ist diese Orientierung einmal bestimmt, können Mittel (z.B. die Umkehrstation 34 und die Verdrehstation 35 in den Figuren 1 und 2) dazu benutzt werden, Dokumente in der Reihe mechanisch derart umzuorientieren, daß sämtliche Dokumente in bezug auf die Anlage gleichmäßig orientiert sind.
Spezielle Einzelheiten bzgl. der mechanischen Mittel einer Umkehrstation (bei 34 gezeigt) und einer Verdrehstation (bei 35 gezeigt) zum Umorientieren der Dokumente 100 sind im einzelnen in dem oben angegebenen, durch Bezugnahme hier inkorporierten Patent beschrieben. Die vorliegende Beschreibung richtet sich vornehmlich auf das optische Abtasten und Verarbeiten von Bildern, die von jedem Dokument aufgenommen werden, um die Orientierung jedes Dokuments zu bestimmen, wenn dieses durch die Anlage läuft, welcher das optische Abtastsystem 300 zugeordnet ist. Die verschiedenen Elemente der vorliegenden Erfindung werden im folgenden detailliert unter getrennten Überschriften abgehandelt.

Die optische Abtastvorrichtung

Figur 4 zeigt eine schematische Draufsicht der optische Abtastvorrichtung 301. Eine solche Vorrichtung wird in vorteilhafter Weise bspw. in der Station 36 der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Postsendungsverarbeitungsanlage 1 angeordnet. Auf jeden Fall wird die optische Abtastvorrichtung 301 vorzugsweise fluchtend mit dem Weg 302 für die entnommenen Dokumente (die herausgenommenen Inhalte der Kuverts), die verarbeitet werden sollen und von der Postsendungsverarbeitungsvorrichtung in Stapeln angeordnet werden, plaziert.
Beispielsweise kann das Dokument 100 ein Scheck sein, der aus einem Kuvert entnommen wurde und der entlang dem Weg 302 vorrückt Da allerdings die Detektierstation 33 der offenbarten Postsendungsverarbeitungsanlage 1 bereits dazu dient, Schecks zu orientieren (für Fenster- und fensterlose Umschläge), ist eine weitere Analyse der Schecks im allgemeinen dann nicht notwendig, wenn eine Detektierstation 33 verwendet wird. Alternativ und im vorliegenden Fall noch wichtiger, kann das Dokument 100 eine Rechnung sein, die einem Kuvert entnommen wurde und die entlang dem Weg 302 vorrückt Dies deshalb, weil eine Einrichtung zum Bestimmen der Orientierung einer aus einem Kuvert entnommenen Rechnung in Verbindung mit der Postsendungsverarbeitungsanlage 1 noch nicht verftigbar war. Obschon im allgemeinen nicht notwendig, wäre es auch möglich, die optische Abtasteinrichtung 301 gemäß der Erfindung dazu zu benutzen, sowohl die Rechnung als auch den Scheck zu orientieren, die einem Kuvert entnommen wurden, so daß die Detektierstation 33 der Postsendungsverarbeitungsanlage 1 dann entfallen könnten.
In jedem Fall wird das zu analysierende Dokument 100 dazu gebracht, entlang dem Weg 302 zwischen einem Paar (vorzugsweise weißes Licht liefernden) Lichtquellen 304a und 304b hindurchzulaufen. Die Lichtquelle 304a beleuchtet eine erste Seite 101 des Dokuments 100, wenn dieses sich entlang dem Weg 302 bewegt, damit es von einer ersten Kamera 308a (in Verbindung mit einem reflektierenden Spiegel 306a) beobachtet werden kann. Eine zweite Seite 102 des Dokuments 100 wird in ähnlicher Weise von der Lichtquelle 304b beleuchtet, um von einer zweiten Kamera 308b (im Verein mit einem reflektierenden Spiegel 306b) beobachtet werden zu können.
Vorzugsweise sind die Lichtquellen 304a und 304b faseroptische Lichtquellen, die an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind und so arbeiten, daß sie ein relativ starkes, im allgemeinen schlitzförmiges Lichtband erzeugen, geeignet zum Aufbringen auf die jeweiligen Seiten 101 und 102 des Dokuments 100, wenn sich dies entlang dem Weg 302 bewegt. Die Kameras 308a und 308b sind aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannte Abtastkameras zum Aufnehmen von Bildern von den Seiten 101 und 102 des Dokuments 100, und sind vorzugsweise so aufgebaut, daß sie ein Bild in Form eines Bildes von Bildaufnahmeelementen (Pixeln) aufnehmen. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Kameras 308a und 308b monochromatisch und können Graustufen in einer Skala von 0 bis 255 unterscheiden und bilden ein Feld von 512 Pixeln mal 1 Pixel. Damit arbeitet jede Kamera so, daß sie eine Reihe von Bildern aufnimmt, die mehreren (sehr dünnen) Linien entsprechen, die sich über das Dokument 100 ziehen, wenn das Dokument (kontinuierlich) entlang dem Weg 302 vorbeiläuft Die Kameras 308a und 308b nehmen in der Tat "Scheiben" des Bildes von jeder Seite des Dokuments auf, wobei jede Scheibe in ihrer Breite einem Pixel entspricht. Die Anzahl von Scheiben, die benötigt wird, um das Bild des gesamten Dokuments 100 aufzunehmen, schwankt in Abhängigkeit der Länge des Dokuments. Unabhängig von dieser Zahl werden die aufgenommenen Bilder (Scheiben) in ein elektrisches Signal umgesetzt, um dem ebenfalls im Stand der Technik bekannten Speicher 310 zugeführt und von ihm gespeichert zu werden, um das zusammenzufügen, was im wesentlichen ein zusammengesetztes Bild jeder Seite des Dokuments darstellt.
Die optische Abtastvorrichtung 301 ist auch empfindlich gegenüber plötzlichen Änderungen der Lichtstärke, bspw. von einem allgemeinen "Dunkel"-Signal auf ein allgemeines "Hell"-Signal, was dem Durchgang einer Vorderkante 103 des Dokuments 100 zwischen den Kameras 308a und 308b entspricht. Diese Pegeländerung läßt sich folglich dazu verwenden, Arbeitsabläufe der Kameras 308a und 308b und des Speichers 310 einzuleiten, damit "Scheiben" von Daten des vorbeilaufenden Dokuments angesammelt werden und so ein Bild entsprechend den Seiten des Dokuments 1 aufgenommen werden kann, und um die Verarbeitung der aufgenommenen Daten bei 311 folgendermaßen einzuleiten.

Der optische Abtastvorgang

Der optische Abtastvorgang läßt sich grundsätzlich betrachten als eine kombinierte Analyse, ob das Dokument aufrecht oder auf dem Kopf steht, und einer Analyse, ob das Dokument nach vorn oder nach hinten weist. Um die Erläuterung der Gesamtprozedur zu vereinfachen, soll zunächst das Feststellen behandelt werden, ob das Dokument aufrecht oder auf dem Kopf steht. Anschließend wird die Untersuchung betrachtet, ob das Dokument nach vorn oder nach hinten weist.
Fig. 5 zeigt ein repräsentatives Dokument 100 in Form einer Rechnung (wie sie typischerweise durch einen Kunden zusammen mit einem Scheck bei Zahlungen mitgeschickt würde, die an ein Versorgungsunternehmen oder eine Kreditkartengesellschaft geleistet werden). Wie oben erwähnt, besitzt jedes Dokument 100 zwei Seiten 101 und 102. Bei diesem Beispiel ist die Seite 101 als "informationstragende" Seite dargestellt. Weil das Dokument 100 eine Rechnung ist (die von der Gesellschaft ausgestellt wird, welche die Zahlung empfängt), gibt es gewisse Gleichförmigkeiten in jedem Dokument 100, resultierend aus den vorgedruckten Markierungen, die dazu dienen, Information an die Kunden zu geben. Typisch unter solchen Gleichmäßigkeiten ist die Rückadresse der Gesellschaft bei 104, die in einigen Fällen an einer Stelle angeordnet wird, an der sie mit einem Fenster des Kuverts ausgerichtet ist, welches für die Rücksendung der Rechnung (einschließlich Zahlung) an die Gesellschaft geliefert wird, und die in anderen Fällen in einem fensterlosen (vorgedruckten) Kuvert eingeschlossen ist. Andere Markierungen, welche typischerweise auf dem Dokument 100 erscheinen, enthalten möglicherweise einen Firmen-Logo oder -Symbol 106. Verschiedene geschriebene Information kann an verschiedenen Stellen des Dokuments 100 zu finden sein, beispielsweise die Kundenadresse bei 108 oder Rechnungsbeträge bei 109. Häufig ist ein maschineniesbarer Code auf das Dokument 100 aufgedruckt, beispielsweise an der Stelle 110. Zahlreiche Rechnungen enthalten nicht nur einen Rechnungsbetrag, der bei 112 auf das Dokument aufgedruckt ist, sondern auch bei 114 einen Raum, in den der Kunde den bezahlten Betrag (auf dem zurückgesendeten Dokument) eintragen soll, der möglicherweise dem Rechnungsbetrag gleicht, möglicherweise aber auch davon abweicht. Häufig enthalten derartige Dokumente spezielle Kästchen, beispielsweise wie bei 120 oder 122 gezeigt, in denen der Kunde spezielle Anmerkungen ankreuzen kann, beispielsweise eine Adressenänderung oder eine andere spezielle Behandlungs-Aufforderung. Ersichtlich ist jede Zahl von Änderungen möglich.
Fig. 6 zeigt den Umriß des in Fig. 5 gezeigten Dokuments, über das zwei Achsen 130 und 182 sowie zwei definierte Referenzflächenbereiche 134 und 136 gelegt sind. Beim Bestimmen, ob ein Dokument aufrecht steht oder auf dem Kopf steht (wobei hier nun angenommen wird, daß die Vorrichtung die Vorderseite des Dokuments sieht), erfolgt die folgende allgemeine Analyse. Zuerst sammelt die Vorrichtung ein Feld entsprechend dem optisch abgetasteten Signal, welches von der gesamten (relevanten) Seite 101 des Dokuments 100 erhalten wurde. Dann werden die beiden symmetrisch angeordneten Referenzflächenbereiche, hier bei 134 und 136 gezeigt, im Hinblick auf das Vorhandensein "dunkler" Flächenbereiche analysiert, die kennzeichnend sind für das Vorhandensein einer ausgewählten Referenzmarkierung R (in diesem Fall einem Ausschnitt aus dem Logo 106). Wenn die Rechnung 100 aufrechtstehend, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, durch die Anlage gelaufen ist, erscheint die Referenzmarkierung R in dem Referenzflächenbereich 134, während der Referenzflächenbereich 136 einen weißen Raum zeigt. Wenn das Dokument 100 auf dem Kopf stehend durch die Anlage läuft, erscheint die Referenzmarkierung R in dem Referenzflächenbereich 136, während der Referenzflächenbereich 134 einen weißen Leerraum zeigt. Der Prozeß läßt sich so verstehen, als betrachte man die relevante Seite des Dokuments 100 durch eine opake Maske, die Löcher entsprechend den Referenzflächenbereichen 134 und 136 enthält. Abhängig davon, ob die Referenzmarkierung in einem "Loch" entsprechend dem Referenzflächenbereich 134 und 136 erscheint, erkennt die Anlage, ob das Dokument 100 aufrecht oder auf dem Kopf steht. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel läßt sich das Erscheinen der Referenzmarkierung R im Referenzflächenbereich 134 dazu ausnutzen, ein Signal (zur anschließenden Weitergabe an ein zugehöriges Steuersystem) zu bilden, welches anzeigt, daß die Rechnung 100 aufrecht steht. Das Erscheinen der Referenzmarkierung R im Referenzflächenbereich 136 läßt sich dazu benutzen, ein Signal zu bilden, welches bedeutet, daß die Rechnung 100 auf dem Kopf steht.
Um bei der Bestimmung der Orientierung eines durch die Anlage laufenden Dokuments in höchstem Maße wirksam zu sein, müssen die Referenzflächenbereiche 134 und 136 wirksam ausgewählt werden. Beispielsweise ist es von Bedeutung, daß die Referenzflächenbereiche 134 und 136 symmetrisch zu beiden Achsen 130 und 132 angeordnet sind, damit eine einzige Referenzmarkierung entweder im Referenzflächenbereich 134 (wenn das Dokument 100 aufrecht steht) oder im Referenzflächenbereich 136 (wenn das Dokument 100 auf dem Kopf steht) erscheint. Von noch größerer Bedeutung ist, daß die Anordnung der Referenzflächenbereiche 134 und 136 allgemein nicht nur so gewählt ist, daß die Referenzmarkierung R in dem einen oder dem anderen Referenzflächenbereich erscheint, sondern auch so, daß, wenn die Referenzmarkierung R in einem Referenzflächenbereich erscheint, der andere (symmetrisch angeordnete) Referenzflächenbereich entweder überhaupt keine Markierungen (einen weißen Freiraum) oder nur möglichst wenig Markierungen enthält. Im Idealfall sollte es auch einen maximalen Kontrast (hell/dunkel) zwischen dem die Referenzmarkierung enthaltenden Referenzflächenbereich und dem die Markierung nicht enthaltenden Referenzflächenbereich geben, und zwar aus Gründen, die im folgenden noch ausgeführt werden.
Bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Beispiel wird der Referenzflächenbereich 134 zum Detektieren der Referenzmarkierung R in Form eines Teils des Logos 106 ausgewählt. Anzumerken ist, daß der Referenzflächenbereich 134 nicht das gesamte Logo 106 umfaßt. Der Grund hierfür besteht darin, daß der entsprechende (spiegelbildliche) Referenzflächenbereich 136 auf dem Dokument 100 im allgemeinen vorzugsweise nichts als weißen Freiraum enthalten sollte, wenngleich in gewissen Fällen geeignete Auswahlen eines Referenzflächenbereichs 136 einschließlich Markierungen möglich sein können, vorausgesetzt, es wird ein angemessener Unterschied bewahrt zwischen den entsprechenden Referenzflächenbereichen 134 und 136. Wenn beim vorliegenden Beispiel der Referenzflächenbereich 134 groß genug ausgewählt würde, um das gesamte Logo 106 zu umfassen, dann würde der entsprechende Referenzflächenbereich 136 etwas von dem maschinenlesbaren Code 110 beeinhalten, was die gesamte Wirkung bei der durchzuführenden Analyse verringern würde. Beispielsweise könnte der im Referenzflächenbereich 136 erscheinende Teil des maschinenlesbaren Codes 110 durchaus das optische Abtastsystem veranlassen, eine dunkle Fläche in beiden Referenzflächenbereichen 134 und 136 zu erkennen, was einen Fehler zur Folge hätte. In anderen Fällen jedoch kann die Auswahl solcher Referenzflächenbereiche 134 und 136, die beide Markierungen beinhalten, nützlich und manchmal sogar bevorzugt sein.
Bei der Auswahl der Referenzflächenbereiche 134 und 136 muß auch berücksichtigt werden, daß im Betrieb die Lage von Merkmalen auf dem Dokument 100 schwankt aufgrund von Toleranzen und Änderungen der Markierungen, die auf die Dokumente aufgedruckt sind, ebenso wie die Ausrichtung der Dokumente in Bezug auf die Abtastvorrichtung 301. Diese Schwankungen werden jedoch leicht ausgeglichen durch Einstellung der Größe und/oder Form der Referenzflächenbereiche 134 und 136 sowie gewisse Justierungen, die bei der Durchführung der anschließenden Verarbeitungsschritte erfolgen, und die weiter unten ausführlich beschrieben werden (z.B. die Justierung der Schwellenwerte, die dazu dienen, die Referenzmarkiemngen R in einem speziellen Referenzflächenbereich zu orten).
Auf jeden Fall läßt sich die Auswahl der Referenzflächenbereiche 134 und 136 sowie der Referenzmarkierungen R bei Bedarf empirisch durchführen. Allerdings wird die automatische Auswahl der Referenzflächenbereiche (und der Referenzmarkierung) bevorzugt, und weiter unten wird ein diesbezügliches Verfahren ausführlich beschrieben.
Der Nachweis der Referenzmarkierung R (d.h. des Abschnitts des Logos 106 beim vorliegenden Beispiel) in einem der Referenzflächenbereiche 134 und 136 reicht aus, um zu bestimmen, ob das Dokument 100 aufrecht oder auf dem Kopf steht. Allerdings ist es, wie oben erwähnt, ebenfalls nötig, festzustellen, ob das Dokument 100 nach vom oder nach hinten weist. Zu diesem Zweck werden die beiden Seiten 101 und 102 des Dokuments 100 inspiziert, indem von ähnlich (symmetrisch) ausgewählten Referenzflächenbereichen Gebrauch gemacht wird, wenngleich nur eine Seite die Referenzmarkierung R trägt. Für diese Analyse kommen verschiedene Methoden in Frage, abhängig von der Beschaffenheit des Dokuments 100.
Wenn beispielsweise nur eine der Seiten 101 und 102 des Dokuments 100 Markierungen beinhaltet, während die andere Seite leer ist, kann man das Dokument dadurch analysieren, daß man feststellt, welche der Kameras 308a, 308b die mit Markierungen versehene Seite des Dokuments betrachtet hat, um dann lediglich noch diese Seite des Dokuments 100 zu analysieren. Wenn - alternativ - beide Seiten 101 und 102 des Dokuments 100 Markierungen tragen, werden zusätzliche zwei (symmetrisch angeordnete) Referenzflächenbereiche 138 und 140 auf der zweiten (verbleibenden) Seite des Dokuments definiert, welche möglichen Stellen für die Referenzmarkierung R auf dieser verbleibenden Seite entsprechen (im wesentlichen sind es die gleichen Stellen wie die Referenzmarkierungsflächen 134 und 136, allerdings betrachtet von der auf der gegenüberliegenden Seite des Dokuments befindlichen Kamera). Somit muß in diesem Fall das optische Abtastsystem prüfen, ob die Referenzmarkierung R in einem der vier Referenzflächenbereiche 134, 136, 138 und 140 vorhanden ist, wozu Methoden benutzt werden, die im wesentlichen Verdopplungen der oben beschriebenen Methode darstellen. Für einen solchen Fall ist anzumerken, daß darauf geachtet werden muß, daß die Auswahl der Referenzmarkierung R so erfolgt, daß verbleibende, symmetrisch definierte Zonen des Dokuments leer bleiben oder im wesentlichen leer bleiben. Falls nicht, kann die (symmetrische) Anordnung der Referenzflächenbereiche möglicherweise so justiert werden, daß ein Fehler beim Ermitteln der gewünschten Referenzmarkierung R durch in den anderen Referenzflächenbereichen des Dokuments aufgefundene Markierungen vermieden wird.
Andere mögliche Alternativen beim Analysieren der vier Referenzflächenbereiche 134, 136, 138 und 140 beinhalten das Durchleuchten des Dokuments 100 mit hellem Licht, um das Durchscheinen des Dokumentenpapiers dazu zu nutzen, beide Seiten des Dokuments (und sämtliche vier Referenzflächenbereiche) mit einer einzigen Kamera zu betrachten und somit sämtliche vier Referenzflächenbereiche gleichzeitig abzutasten. Allerdings ist in einem solchen Fall die genaue symmetrische Lage sämtlicher vier Referenzflächenbereiche zur Vermeidung von Fehlern ebenso von Bedeutung wie ein ausreichendes Durchscheinen des Papiers, aus dem das Dokument 100 besteht.

Analyse eines Referenzflächenbereichs

Wie bereits beschrieben, wird jeder der Referenzflächenbereiche 134, 136, 138 und 140 optisch auf das Vorhandensein einer gewünschten Referenzmarkierung R geprüft. Zu diesem Zweck wird jede Seite 101, 102 des Dokuments 100 beobachtet, es wird ein Bild aufgenommen, indem das Bild auf ein Feld von Bildelementen (Pixeln) fokussiert wird, und zwar mit Mitteln, die dem Fachmann bekannt sind. Mit der derzeit in Betrieb befindlichen Anlage können solche Beobachtungen mit einer Auflösung von 512 Pixeln in der Breite des Dokuments 100 erfolgen, und zwar über die vollständige (möglicherweise variierende) Länge in Einheitsintervallen. Auf dieser Skala kann ein typischer Referenzflächenbereich 134 Abmessungen von beispielsweise 50 x 50 Pixeln aufweisen (obschon, wie aus der folgenden Erläuterung ersichtlich werden wird, die Referenzflächenbereiche so gewählt werden können, daß sie variierende Größen und Abmessungen besitzen).
Fig. 7 zeigt schematisch, wie ein gegebener Referenzflächenbereich 134 in ein Feld 141 aus Pixeln für die weitere Verarbeitung bei 311 (Fig. 3) unterteilt ist. In Fig. 7 ist das zuvor festgelegte Bild eines Ausschnitts des Logos 106, weicher als Referenzmarkierung R im vorliegenden Beispiel dient, als dem Feld 141 überlagert dargestellt. Dies ergibt sich aus dem Fokussieren des Referenzflächenbereichs 134 auf das Feld 141 von Pixeln in der Weise, daß einige der Pixel von dem empfangenen Licht beeinflußt werden, andere hingegen nicht. Die derzeit in Betrieb befindliche Anlage zur optischen Abtastung von Artikeln ist in der Lage, Lichtabstufungen (eine Graustufenskala) auf einer Skala von Null (entsprechend Schwarz) bis 255 (entsprechend Weiß) zu unterscheiden.
Wenn die ausgewählte Referenzmarkierung farbig gedruckt sein sollte, erscheint die Referenzmarkierung auf dem Pixelfeld als spezielle Schattierung von Grau, da monochromatische Kameras erfmdungsgemäß bevorzugt werden. Anzumerken ist, daß nach Wunsch auch Farbkameras eingesetzt werden könnten.
Um die nachfolgende Datenverarbeitung zu vereinfachen, enthält die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein System (welches als Software ausgebildet sein kann) zum Umwandeln des auf dem Pixelfeld aufgenommenen Bildes in ein einen hohen Kontrast aufweisendes verbessertes Schwarz/Weiß-Bild. Dieses verbesserte Bild wird erhalten durch Schwellenwertbildung bezuglich ausgewählter Graustufen und durch Definieren eines Pixels als "schwarz", falls das Vorlagenbild ausreichend dunkel ist, so daß eine Graustufe unterhalb einem gegebenen Schwellenwert entsteht, oder als "weiß", wenn das Vorlagenbild ausreichend hell ist, um eine Graustufe oberhalb des Schwellenwerts zu bilden. Dies resultiert in einem stark kontrastierenden Bild, welches im wesentlichen Zwischenschattierungen von Grau des Vorlagenbildes ausfiltert. Als Ergebnis betrachtet das System das Pixel als "schwarz" auch dann, wenn die Referenzmarkierung R ursprünglich in Blau aufgedruckt war, was dann zu einer Registrierung des Pixelfeldes in Form einer speziellen Graustufe führen würde, falls die resultierende Graustufe ausreichend dunkel ist (d.h. unter dem Schwellenwert liegt). Ansonsten wird das Pixel als "weiß" eingestuft.
Das sich ergebende (verbesserte) Bild bildet dann ein Feld von "schwarzen" Pixeln 150 und "weißen" Pixeln 152, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, wobei das Feld der Gestalt des Vorlagenbildes ziemlich nahe kommt (aufgrund von Streumarkierungen oder Unstimmigkeiten im Druck kommt es im übrigen zu verstreuten schwarzen Pixeln in dem im übrigen weißen Feld und zu verstreuten weißen Pixeln in einem im übrigen schwarzen Feld). Wie oben erläutert wurde, werden diese Abnormalitäten in der späteren Analyse jedoch statistisch berücksichtigt. Sind erst einmal die verbesserten Bilder entsprechend den Referenzflächenbereichen für ein Dokument 100 erzeugt, erfolgt die Bestimmung des Vorhandenseins der Referenzmarkierung durch Auszählen der Anzahl schwarzer Pixel im Verhältnis zu der Gesamtzahl von Pixeln in einem gegebenen Referenzflächenbereich. Wenn der betrachtete Referenzflächenbereich keine Markierungen enthält, ist dieser Zählwert sehr klein (im Idealfall Null). Wenn die betrachtete Referenzfläche die Referenzmarkierung enthält, wird eine signifikante Anzahl schwarzer Pixel gezählt. Die korrekte Auswahl der Referenzmarkierung und der Referenzflächenbereiche führt zu einem signifikanten (unterscheidbaren) Bereich schwarzer Bildelemente in einem gegebenen Referenzflächenbereich und gestattet eine klare Identifizierung der Lage der Referenzmarkierung.
Fig. 8 zeigt eine grafische Analyse eines typischen "Laufs" einer Folge von Rechnungen, der erfindungsgemäß vorgenommen werden kann. Die y-Achse des Graphen entspricht der Zählung einer Anzahl von schwarzen Pixeln in einem gegebenen Referenzflächenbereich für das System durchlaufende Dokumente. Die x-Achse ist in vier Abschnitte unterteilt, ein Abschnitt für jeden der Referenzflächenbereiche, die eingerichtet wurden. Jede Abschnitt der X-Achse zeigt bei Bewegung von links nach rechts eine Reihe von Punkten, die repräsentativ sind für die Anzahl schwarzer Pixel, die in jedem Referenzflächenbereich für ein das System durchlaufendes gegebenes Dokument gezählt werden. Somit erzeugt in diesem Graphen jedes das System durchlaufende Dokument 100 bis zu vier Punkte, einen für jeden Abschnitt, die repräsentativ sind für die Anzahl schwarzer Pixel, die in jedem Referenzflächenbereich gezählt wurden.
Schaut man auf ein typisches Muster, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, so erkennt man, daß in dem ersten Abschnitt für die ersten drei durch das System laufenden Dokumente hohe Zählwerte schwarzer Pixel für den Referenzflächenbereich 134 dargestellt sind. Dies ist ersichtlich aus den links in dem ersten Abschnitt dargestellten ersten drei Punkten, die relativ hoch auf der Y-Achse gelegen sind, im Unterschied zu den drei ersten Punkten in den übrigen Abschnitten, die relativ niedrig liegen. Weil die Anzahl schwarzer Pixel in dem Referenzflächenbereich 134 im Vergleich zur Anzahl schwarzer Pixel in den übrigen drei Referenzflächenbereichen der drei analysierten Dokumente relativ hoch liegt, erkennt das System, daß die gewünschte Referenzmarkierung sich in dem Referenzflächenbereich 134 befindet, so daß eine Orientierung des Dokuments in Bezug auf die Vorrichtung festgestellt werden kann. Dies bestimmt dann jede mögliche Umkehr (zwischen vorne und hinten und oben und unten), die möglicherweise erforderlich ist, um das analysierte Dokument relativ zu der Vorrichtung zu orientieren. Für ein viertes zu analysierendes Dokument erscheint die Referenzmarkierung in dem Referenzflächenbereich 140, da der vierte Punkt in jedem Abschnitt eine große Anzahl schwarzer Pixel in dem Referenzflächenbereich 140 und relativ wenige schwarze Pixel in den übrigen Referenzflächenbereichen des Dokuments anzeigt. Dies dient dann dazu, die Orientierung des vierten analysierten Dokuments zu erkennen, die sich von der der ersten drei analysierten Dokumente unterscheidet, und es werden mögliche Umkehrungen festgelegt, die möglicherweise nötig sind, um das vierte Dokument relativ zu der Vorrichtung zu orientieren (in der gleichen Orientierung wie die ersten drei Dokumente).
Ob der Zählwert schwarzer Pixel in einem gegebenen Referenzflächenbereich für ein spezielles Dokument ausreicht für die Feststellung einer erkannten Referenzmarkierung oder nicht, bestimmt sich nach Maßgabe eines eingestellten Schwellenwerts für schwarze Pixel. Beispielsweise ist in Fig. 8 der Graph mit einem unteren Schwellenwert für schwarze Pixel, markiert durch die gestrichelte Linie 202, dargestellt. Wenn die Anzahl schwarzer Pixel in einem gegebenen Bereich oberhalb des unteren Schwellenwerts 202 in einem Referenzflächenbereich liegt und in den drei übrigen Referenzflächenbereichen unterhalb des unteren Schwellenwerts 702 liegt, bedeutet dies die Feststellung, daß die Referenzmarkierung in dem gegebenen Bereich liegt, was entsprechend die Orientierung des Dokuments angibt.
In der Praxis ist hauptsächlich aufgrund hoher Abtastgeschwindigkeiten und eines schlechten körperlichen Zustands der Dokumente eine klare Unterscheidung zwischen Vorhandensein und Fehlen einer Referenzmarkierung innerhalb eines speziellen Referenzflächenbereichs nicht immer möglich. Beispielsweise liegt bei einem fünften in Fig. 8 dargestellten Dokument jeder der Punkte gerade unterhalb des Schwellenwerts 702. Dies ist möglicherweise zurückzuführen auf eine falsche oder beschädigte Rechnung, was zu einer nicht normalen Anzahl schwarzer Pixel in den verschiedenen Referenzflächenbereichen führt. Eine solche Situation könnte dann auftreten, wenn keiner der Referenzflächenbereiche eine ausreichende Anzahl schwarzer Pixel aufweist, so daß der Schwellenwert 702 überschritten werden könnte, andererseits aber auch dann, wenn von mehr als einem der Referenzflächenbereiche bestimmt wird, daß er eine ausreichende Anzahl schwarzer Pixel enthält. In solchen Fällen können die abnormalen Dokumente markiert oder auf Wunsch für eine getrennte Behandlung ausgesondert werden.
Zusätzlich zu einem niedrigeren Schwellenwert für schwarze Pixel, 702, können einige Anwendungen es auch erforderlich machen, einen oberen Schwellenwert für schwarze Pixel einzurichten, wie dies bei 704 gezeigt ist. Dies kann bei speziellen Anwendungen erforderlich sein, beispielsweise dann, wenn die Referenzmarkierung eine Farbe besitzt, bei der das System einen relativ schmalen Bereich von Graustufen nachweisen muß, oder dann, wenn die Referenzmarkierung eine etwas komplizierte Gestalt aufweist, bei der das System einen spezifischen Bereich spezieller Pixel in einem ausgewählten Referenzflächenbereich identifizieren muß.
Oben wurde eine Vorrichtung zum Bestimmen der Orientierung eines Dokuments relativ zu der Vorrichtung erläutert, wobei von der Erkennung von zu diesem Dokument gehörigen Markierungen Gebrauch gemacht wird. Die sich ergebenden Daten können dann auf Wunsch zur Umorientierung des Dokuments verwendet werden, abhängig von dessen vorbestimmter Orientierung und der Orientierung, in der das Dokument anschließend zu verarbeiten ist. Diesen Prozeduren kann jedes kennzeichnende Markierungen tragende Dokument unterzogen werden, darunter Schecks, Rechnungen, beide derartige Dokumente, oder sogar Kuverts vor dem Entnehmen von Dokumenten, falls erwünscht. Nachfolgend werden zusätzliche Merkmale beschrieben, die durch die Erfindung erzielt werden können, um die Fähigkeiten des Systems weiter zu verbessern.

Spezialfunktionen

In der Praxis enthält eine Rechnung üblicherweise ein oder mehrere spezielle Kästchen, die der Kunde dann markieren kann, wenn eine spezielle Behandlung erforderlich ist, beispielsweise eine Adressenänderung, oder die zum Notieren eines Fehlers des Dokuments dienen. Diese Kästchen sind typischerweise auf der Rückgabe-Rechnung vorgedruckt und werden von dem Kunden dann markiert, wenn eine derartige Spezialbehandlung angefordert wird. Aufgrund deren gleichförmiger Lage auf der Rechnung können solche Spezialbehandlungs-Kästchen mit Hilfe des optischen Abtastsystems 300 gemäß der Erfindung in nachfolgender erläuterter Weise inspiziert werden, um Dokumente zu erkennen, die eine spezielle Behandlung erfordern.
Erneut auf Fig. 5 Bezug nehmend, sind zwei solche Spezialfunktions- Kästchen 120 und 122 auf dem Dokument dargestellt. Allgemein gesagt, können diese Kästchen (durch das optische Abtastsystem gemäß der Erfindung) so behandelt werden, als handelte es sich um einen besonderen Satz von Referenzflächenbereichen, die bezüglich einer Referenzmarkierung zu prüfen sind. Im Fall der durch einen Kunden zu markierenden Kästchen allerdings ist die Referenzmarkierung, nach der gesucht wird, kein normierter Teil des gedruckten Dokuments, sondern statt dessen eine handschriftliche Markierung, die von Kunde zu Kunde anders aussieht. Beispielsweise kann die von dem Kunden anzubringende Referenzmarkierung mit irgendeinem Mittel angebracht werden, von einem feinen Bleistift bis zu einem Filzstift. Es sind auch noch andere Abweichungen möglich. Aus diesem Grund ist bei der Suche nach Referenzmarkierungen in Spezialfunktions-Kästchen eine andere Breite notwendig (bezüglich der Auswahl der Schwellenwert-Anzahl von schwarzen Pixeln), wenn festgestellt wird, ob ein Kästchen markiert wurde oder nicht.
Ein weiterer Punkt bei der Suche nach dem Vorhandensein einer Referenzmarkierung in einem Spezialfunktions-Kästchen 120, 122 beinhaltet die spezielle Orientierung des Spezialfunktions-Kästchens (oder der Kästchen) relativ zu dem Dokument 100, welche eine von vier möglichen Orientierungen sein kann. Dies deshalb, weil das System wissen muß, wo auf dem Dokument nach dem Spezialfunktions-Kästchen zu suchen ist, um die Suche in verkehrten Zonen zu vermeiden, die andere Markierungen enthalten können. Es gibt verschiedene Wege, dieses Problem zu lösen. Beispielsweise könnte bei Berücksichtigung eines einzigen Spezialfunktions-Kästchens auf dem Dokument dieses Kästchen eine der vier unterschiedlichen Lagen auf den von dem Dokument aufgenommenen Bildern einnehmen, abhängig von der Orientierung des Dokuments. Dann könnten Schritte unternommen werden, um sämtliche vier möglichen Lagen des Spezialfunktions-Kästchens zu analysieren, nach einer Scheck-Markierung zu suchen, um dann mit dem zuvor beschriebenen System zu interagieren und dadurch die Referenzmarkierung auf dem Dokument zu lokalisieren und festzustellen, welche der vier möglichen Lagen das Spezialfunktions-Kästchen tatsächlich einnimmt. Alternativ könnte nach dem Auffinden der Referenzmarkierung und der Bestimmung der Orientierung des Dokuments das Spezialfunktions-Kästchen lokalisiert und bezüglich des Vorhandenseins einer Scheckmarkierung inspiziert werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, solange zu warten, bis die Referenzmarkierung aufgefunden und das Dokument mechanisch umorientiert ist, um anschließend das Spezialfunktions-Kästchen bezüglich einer (nun gleichmäßig angeordneten) Scheckinarkierung zu prüfen. Allerdings ist dieses letztere Verfahren etwas teurer, da ein zweites optisches Abtasten oder eine Analyse erforderlich ist.
Nachdem die Lage des Spezialfunktions-Kästchens (auf dem aufgenommenen Bild) bestimmt ist, besteht der nächste Schritt daaih, festzustellen, ob es eine spezielle Markierung enthält. Beispielsweise kann das Kästchen mit einem Markierstift vollständig ausgefüllt sein, oder es ist möglicherweise nur schwach mit einem Bleistift abgehakt. Das System muß daher in einem breiten Bereich von Bildern, die möglicherweise in dem Spezialfunktions-Kästchen erscheinen, empfindlich sein. Aus diesem Grund sollten bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dann, wenn das von dem Dokument 100 aufgenommene Bild zunächst in ein (verbessertes) Feld schwarzer und weißer Pixel umgewandelt ist, die Schwellenwerte (beispielsweise die Schwellenwerte 702 und 704 in Fig. 8) zur Festlegung, wann ein Pixel schwarz ist (verursacht durch das Vorhandensein einer Markierung in dem Spezialfunktions-Kästchen 120, 122) ziemlich breit eingestellt werden. Zum Beispiel sollte der dem Schwellenwert 702 in Fig. 8 entsprechende Schwellenwert für Spezialfunktions-Kästchen relativ niedrig eingestellt werden, so daß schwach markierte Kästchen nachgewiesen werden können, während der dem Schwellenwert 704 in Fig. 8 entsprechende Schwellenwert relativ hoch angesetzt werden sollte, bis zum maximal möglichen Wert.
Auf jeden Fall kann dann, wenn ein gegebenes Dokument 100 sich als eine Markierung in einem oder mehreren Spezialfunktions-Kästchen 120 und 122 aufweisend herausstellt, dieses Dokument 100 markiert oder auf Wunsch für eine Spezialbehandlung ausgesondert werden.
Eine zusätzliche Spezialfunktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung beinhaltet die Auswahl einer geeigneten Referenzmarkierung für eine effiziente Betriebsweise mit wenig Fehlern. Es gibt zahlreiche Kriterien für die Auswahl einer geeigneten Referenzmarkierung für solche Zwecke. Beispielsweise sollte die Markierung ziemlich dunkel und unterscheidbar sein, sie sollte außerdem in der gesamten Reihe von verarbeiteten Dokumenten gleichförmig sein. Hinzu kommt, daß der das Spiegelbild über jede der Achsen 130 und 132 der ausgewählten Markierung repräsentierende Bereich relativ frei sein muß von Markierungen, so daß es nicht notwendig ist, Fein-Unterscheidungen in der Abstufung (Grauskala) zwischen einem Referenzflächenbereich und dessen symmetrischen Gegenstücken vorzunehmen. Im Idealfall sollte die Referenzmarkierung ziemlich dunkel sein, während die entsprechenden (symmetrischen) Referenzflächenbereiche überhaupt keine Markierungen enthalten. Für das oben beschriebene Dokument 100 wurde die Referenzmarkierung R so gewählt, daß sie nicht dem gesamten Logo 106 entspricht, sondern statt dessen nur einem Ausschnitt aus diesem Logo. Dies deshalb, weil dann, wenn das gesamte Logo 106 verwendet würde, der entsprechende Referenzflächenbereich (in dem anderen Quadranten des Dokuments) Markierungen enthielte, die begreiflicherweise einen Fehler hervorrufen könnten.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein automatisches System zum Abtasten des gesamten von der informationstragenden Seite des Dokuments aufgenommenen Bildes geschaffen, außerdem zum Entscheiden der Lage und der Abmessung der "bestmöglichen" Referenzmarkierung. Der Prozeß des Auffindens dieser "bestmöglichen" Referenzmarkierung beginnt mit einer Abtastung des gesamten Dokuments (durch Verarbeitung des Feldes von Pixeln in Kästchen in quadratischer Form mit einer Kantenlänge von 6 mm (1/4"- Quadrat)); einem Korrelieren jedes der abgetasteten Quadrate mit dem dazugehörigen Referenzflächenbereich (symmetrisch bezüglich der Achsen 130 und 132 gelegen); und Vergleichen der relativen Anzahl schwarzer Pixel für jedes eingerichtete Paar von Abtast-Kästchen. Eine ausgewählte Anzahl von zum Beispiel zwanzig Paaren von Abtastkästchen, die den größten Unterschied in der Anzahl schwarzer Pixel zwischen sich aufweisen, wird anschließend ermittelt. Die ausgewählte Reihe paarweiser Kästchen wird dann der Bedienungsperson angezeigt, damit diese eine Referenzmarkierung für die Verwendung bei der nachfolgenden Analyse des inspizierten Dokuments auswählt (dies muß von Zeit zu Zeit eine empirische Auswahl basierend auf der Erfahrung mit vorausgehenden "Läufen" sein). Zusätzlich zu diesen grundlegenden Betriebsabläufen werden verbesserte Auswahlen auf Wunsch ermöglicht durch Manipulieren (mittels Software) der Grenzen der ausgewählten "zwanzig" Kästchen in zwei Dimensionen, Erhöhen von deren Abmessungen derart, daß eine größere dunkle Fläche enthalten ist, und durch Verringern ihrer Abmessungen zum Ausschließen weißer Bereiche. Dabei muß dem entsprechenden Abtastkästchen, welches in ähnlicher Weise eingestellt wird, Aufmerksamkeit geschenkt werden, damit eine minimale dunkle Fläche in dem (eingestellten) entsprechenden Abtastkästchen enthalten ist, wenn das primäre Abtastkästchen aufgeweitet wird, so daß es mehr schwarzen Flächenbereich enthält. Vorzug erhalten die paarweisen Kästchen, von denen das hellere Kästchen ein Minimum (vorzugsweise Null) an schwarzem Flächenbereich enthält.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf ein System zum optischen Aufnehmen eines Bildes von einem Dokument (innerhalb einer Serie von Dokumenten) und zum Bestimmen der Orientierung dieses Dokuments durch Analysieren des aufgenommenen Bildes in einem Prozessor.

Claims

1. Vorrichtung zum Feststellen der Orientierung eines Dokuments, umfassend:

eine Einrichtung (300) zum optischen Inspizieren des Dokuments (100) und zum Bereitstellen elektrischer Signale, die ein von dem Dokument aufgenommenes Bild repräsentieren; und

eine Einrichtung (310, 311) zum Verarbeiten der elektrischen Signale, enthaltend eine Einrichtung zum Vergleichen ausgewählter Abschnitte des aufgenommenen Bildes mit einem Referenz-Standard sowie eine Einrichtung zum Ermitteln der Orientierung des Dokuments ansprechend auf die Vergleichereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichereinrichtung eine Einrichtung enthält zum Feststellen der Dichte von einen ausgewählten Schwellenwert übersteigenden Graustufenmessungen in einem Referenzflächenbereich des aufgenommenen Bildes.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die ausgewählten Abschnitte des aufgenommenen Bildes zwei Referenzflächenbereiche (134-140) umfassen, die symmetrisch innerhalb des aufgenommenen Bildes angeordnet sind, wobei die Vergleichereinrichtung eine Einrichtung aufweist zum Messen der innerhalb der zwei Referenzflächenbereiche vorhandenen Lichtmengen, sowie eine Einrichtung zum Messen des Kontrasts zwischen den in den beiden Referenzflächenbereichen (134-140) gemessenen Lichmengen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Dokument (100) eine Rechnung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 1, bei der das Dokument (100) ein Scheck ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Dokument (100) eine aus einer Mehrzahl von Orientierungen vor dem Einführen in die Vorrichtung annehmen kann.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Inspiziereinrichtung eine Lichtquelle (304a, 304b) zum Beleuchten des Dokuments (100) und eine Kameraanordnung (308a, 308b) zum optischen Erfassen des Dokuments aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Lichtquelle eine faseroptische Quelle (304a, 304b) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die faseroptische Quelle (304a, 304b) so aufgebaut ist, daß ein intensives schlitzförmiges Lichtband gebildet wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Kameraanordnung eine monochromatische Abtastkamera (308a, 308b) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Kameraanordnung (308a, 308b) eine Einrichtung zum Aufnehmen des Bildes in Form eines Pixelfeldes enthält.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, weiterhin umfassend ein Paar Kameraanordnungen (308a, 308b) zum Aufnehmen von Bildern von einander abgewandten Seiten (101, 102) des Dokuments (100).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Bilder gleichzeitig von den einander abgewandten (101, 102) Seiten des Dokuments (100) aufgenommen werden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Inspiziereinrichtung (300) das Bild als Pixelfeld aufnimmt, wobei die Vorrichtung außerdem eine Speichereinrichtung (310) zum Speichern des Pixelfeldes zur weiteren Verarbeitung aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, bei der die Vergleichereinrichtung den gemessenen Kontrast mit dem Referenzstandard vergleicht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der eine Referenzmarkierung (134-140) identifiziert wird für gemessene Kontraste, die den Referenz-Standard überschreiten.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Identifiziereinrichtung eine Einrichtung aufweist zum Korrelieren der identifizierten Referenzmarkierung mit einer von mehreren Orientierungen für das Dokument (100).

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Identifizierung der Referenzmarkierung (134-140) in einem der Referenzflächenbereiche festlegt, ob das Dokument (100) aufrecht ist oder auf dem Kopf steht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, weiterhin umfassend eine Einrichtung (108a, 108b) zum Aufnehmen von Bildern von einander abgewandten Seiten (101, 102) des Dokuments (100), wobei das Identifizieren der Referenzmarkierung in einem der Referenzflächenbereiche (134-140) auf einer der einander abgewandten Seiten des Dokuments festlegt, ob das Dokument nach vorne oder nach hinten weist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die zu identifizierende Referenzmarkierung (134-140) empirisch ausgewählt wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15, weiterhin umfassend eine Einrichtung zum Analysieren eines Abtastdokuments und eine Einrichtung zum automatischen Auswählen der Referenzmarkierung (134-140) ansprechend auf die Analysiereinrichtung (108a, 108b).

21. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das aufgenommene Bild als Feld von Graustufenmessungen abgespeichert wird.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der das aufgenommene Bild verbessert wird mit Hilfe einer Schwellenwerteinrichtung zum Identifizieren solcher Graustufenmessungen, die einen ausgewählten Schwellenwert übersteigen, wobei die Graustufenmessungen, welche den ausgewählten Schwellenwert übersteigen, als schwarz angenommen werden, hingegen solche Graustufenmessungen, die unter dem ausgewählten Schwellenwert liegen, als weiß angenommen werden.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 22, bei der die Identifiziereinrichtung eine Einrichtung aufweist zum statistischen Analysieren der Dichte von Graustufenmessungen in ausgewählten Referenzflächenbereichen (134-140) des aufgenommenen Bildes.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, weiterhin umfassend eine Einrichtung zum Anzeigen der statistischen Analyse für eine Bedienungsperson der Vorrichtung.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der eine Referenzmarkierung (134-140) identifiziert wird, wenn eme Graustufenmessungs-Dichte einen ausgewählten Schwellenwert übersteigt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die Referenzmarkierung (134-140) identifiziert wird, wenn nur eine der Graustufenmessungsdichten den ausgewählten Schwellenwert übersteigt.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, weiterhin umfassend eine Einrichtung (34,35), die auf die Verarbeitungseinrichtung (306) anspricht, um das Dokument (100) entsprechend der ermittelten Dokumentenorientierung zu orientieren.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, weiterhin umfassend eine Einrichtung (108a, 108b) zum Identifizieren einer spezifizierten Referenzmarkierung (134-140), die auf dem Dokument (100) vorgesehen ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, bei der die spezifizierte Referenzmarke (134-140) nur einen von mehreren möglichen Stellen einnehmen kann, abhängig von der Orientierung des Dokuments, wobei die Einrichtung zum Identifizieren der spezifizierten Referenzmarkierung so arbeitet, daß sie gleichzeitig sämtliche der mehreren Stellen analysiert.

30. Vorrichtung nach Anspruch 28, bei der die spezifizierte Referenzmarkierung eine von mehreren Stellen einnehmen kann, abhängig von der Orientierung des Dokuments, wobei die Einrichtung zum Identifizieren der spezifizierten Referenzmarkierung so arbeitet, daß sie nur eine von den mehreren Stellen entsprechend der festgestellten Orientierung des Dokuments analysiert.

31. Vorrichtung nach Anspruch 28, enthaltend eine Einrichtung zum Ausschließen von Dokumenten mit einer spezifizischen Referenzmarkierung von der weiteren Verarbeitung.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, enthaltend eine Einrichtung zum automatischen Auswählen der Abschnitte des aufgenommenen Bildes, die mit dem Referenz-Standard zu vergleichen sind.

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, bei der die Auswahleinrichtung eine Einrichtung enthält zum Korrelieren jeder von mehreren definierten Zonen des aufgenommenen Bildes mit einer entsprechenden spiegelbildlichen Zone, sowie eine Einrichtung zum Identifizieren einer ausgewählten Anzahl verglichener Zonen und Spiegelbildzonen, welche die größten relativen Dichten besitzen.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, enthaltend eine Einrichtung zum Justieren der Grenzen der ausgewählten Anzahl verglichener Zonen, um die relativen Dichten zu erhöhen durch Erhöhen oder Verringern heller oder dunkler Bereiche, die in den verglichenen Zonen definiert sind.

35. Verfahren zum Feststellen der Orientierung eines Dokuments, umfassend die Schritte:

optisches Inspizieren des Dokuments (100) zum Bereitstellen elektrischer Signale, die ein von dem Dokument aufgenommenes Bild darstellen; und

Verarbeiten der elektrischen Signale einschließlich des Vergleichs ausgewählter Abschnitte des aufgenommenen Bildes mit einem Referenz-Standard (134-140) und Ermitteln der Orientierung des Dokuments in Abhängigkeit des Vergleichs; dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichen die Bestimmung der Dichte von einen ausgewählten Schwellenwert übersteigenden Graustufenmessungen in einem Referenzflächenbereich des aufgenommenen Bildes beinhaltet.

36. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem der Schritt des Vergleichs ausgewählter Abschnitte des aufgenommenen Bildes den Teilschritt aufweist, bei dem zwei Referenzflächenbereiche inspiziert werden, die innerhalb des aufgenommenen Bildes symmetrisch liegen, ferner das Messen von in den zwei Referenzflächenbereichen vorhandenen Lichtmengen sowie das Messen des Kontrasts zwischen den in den zwei Referenzflächenbereichen gemessenen Lichtmengen.

37. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem das Dokument (100) eine Rechnung ist.

38. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem das Dokument (100) ein Scheck ist.

39. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem das Dokument (100) eine von mehreren Orientierungen vor dem Feststellen der Orientierung annehmen kann.

40. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem das Bild in Form eines Pixelfeldes aufgenommen wird.

41. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 40, umfassend das Aufnehmen von Bildern von einander abgewandten Seiten des Dokuments.

42. Verfahren nach Anspruch 41, bei dem die Bilder gleichzeitig von einander abgewandten Seiten (101, 102) des Dokuments aufgenommen werden.

43. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 42, bei dem das Bild als Pixelfeld aufgenommen wird, umfassend das Speichern des Pixelfeldes zur weiteren Verarbeitung.

44. Verfahren nach Anspruch 43, bei dem das Vergleichen das Inspizieren zweier Referenzflächenbereiche (134-140) beinhaltet, die innerhalb de aufgenommenen Bildes symmetrisch liegen.

45. Verfahren nach Anspruch 43, bei dem das Vergleichen das Messen von in den Referenzflächenbereichen (134-140) vorhandene Lichtmengen beinhaltet.

46. Verfahren nach Anspruch 45, bei dem das Vergleichen außerdem das Messen des Kontrasts zwischen den in den Referenzflächenbereichen (134-140) gemessenen Lichtmengen beinhaltet.

47. Verfahren nach Anspruch 46, bei dem der gemessene Kontrast mit dem Referenz-Standard verglichen wird.

48. Verfahren nach Anspruch 47, weiterhin umfassend das Identifizieren einer Referenzmarkierung (134-140) für gemessene Kontraste, welche den Referenzstandard übersteigen.

49. Verfahren nach Anspruch 48, bei dem das Identifizieren das Korrelieren der identifizierten Referenzmarkierung (134-140) mit einem aus einer Mehrzahl von Orientierungen des Dokuments beinhaltet.

50. Verfahren nach Anspruch 49, bei dem das Identifizieren der Referenzmarkierung in einem der Referenzflächenbereiche ermittelt, ob das Dokument (100) aufrecht ist oder auf dem Kopf steht.

51. Verfahren nach Anspruch 50, weiterhin umfassend das Aufnehmen von Bildern von einander abgewandten Seiten (101, 102) des Dokuments, wobei das Identifizieren der Referenzmarkierung (134-140) in einem der Referenzflächenbereiche auf einer der einander abgewandten Seiten des Dokuments festlegt, ob das Dokument nach vorn oder nach hinten weist.

52. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 48, bei dem die zu identifizierende Referenzmarkierung (134-140) empirisch ausgewählt wird.

53. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 48, umfassend das Analysieren eines Probendokuments (100) und das automatische Auswählen der Referenzmarkierung (134-140), ansprechend auf das Analysieren.

54. Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 53, weiterhin umfassend das Speichern des aufgenommenen Bildes als ein Feld von Graustufenmessungen.

55. Verfahren nach Anspruch 54, weiterhin umfassend das Verbessern des aufgenommenen Bildes durch Identifizieren von Graustufenmessungen, die einen ausgewählten Schwellenwert übersteigen, und Definieren von Graustufenmessungen, die den ausgewählten Schwellenwert übersteigen, als schwarz, sowie von Graustufenmessungen unterhalb des ausgewählten Schwellenwerts als weiß.

56. Verfahren nach Anspruch 55, bei dem das Identifizieren das statistische Analysieren der Dichte der Graustufenmessungen in ausgewählten Referenzflächenbereichen des aufgenommenen Bildes beinhaltet.

57. Verfahren nach Anspruch 56, weiterhin umfassend das Anzeigen der statistischen Analyse für eine Bedienungsperson der Vorrichtung.

58. Verfahren nach Anspruch 56, weiterhin umfassend das Identifizieren einer Referenzmarkierung, wenn eine der Dichten der Graustufenmessungen einen ausgewählten Schwellenwert übersteigt.

59. Verfahren nach Anspruch 58, bei dem die Referenzmarkierung (134-140) identifiziert wird, wenn nur eine der Dichten der Graustufenmessungen den ausgewählten Schwellenwert übersteigt.

60. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 59, weiterhin umfassend das Orientieren des Dokuments nach Maßgabe der festgestellten Orientierung des Dokuments im Anschluß an die Verarbeitung.

61. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 60, weiterhin umfassend das Identifizieren einer spezifizierten Referenzmarkierung (134-140), die auf dem Dokument (100) vorgesehen ist.

62. Verfahren nach Anspruch 61, bei dem die spezifizierte Referenzmarkierung (134-140) eine aus einer Mehrzahl von Lagen aufweisen kann, abhängig von der Orientierung des Dokuments (100), weiterhin umfassend das gleichzeitige Analysieren sämtlicher mehrerer Stellen zum Identifizieren der spezifizierten Referenzmarkierung.

63. Verfahren nach Anspruch 61, bei dem die spezifizierte Referenzmarkierung (134-140) eine von mehreren Stellen einnehmen kann, abhängig von der Orientierung (100), weiterhin umfassend das Analysieren lediglich einer von den mehreren Stellen entsprechend der identifizierten Orientierung des Dokuments, um die spezifizierte Referenzmarkierung festzustellen.

64. Verfahren nach Anspruch 61, beinhaltend das Ausschließen von Dokumenten (100) mit der spezifizierten Referenzmarkierung von der weiteren Verarbeitung.

65. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 64, beinhaltend das automatische Auswählen der Abschnitte des aufgenommenen Bildes, die mit dem Referenz-Standard zu vergleichen sind.

66. Verfahren nach Anspruch 65, bei dem das Auswählen das Korrelieren jedes von mehreren definierten Zonen des aufgenommenen Bildes mit einer entsprechenden spiegelbildlichen Zone beinhaltet, ferner das Vergleichen relativer Dichten jeglicher Markierungen in jeder der definierten Zonen mit möglichen Markierungen in der entsprechenden spiegelbildlichen Zone, und das Identifizieren einer ausgewählten Anzahl verglichener Zonen und spiegelbildlicher Zonen, die die größten relativen Dichten besitzen.

67. Verfahren nach Anspruch 66, weiterhin umfassend das Justieren von Grenzen der ausgewählten Anzahl verglichener Zonen zum Erhöhen der relativen Dichten durch Erhöhen und Verringern heller und dunkler Bereiche, die innerhalb der verglichenen Zonen definiert sind.