WO1997031328A1 - Kombinationsscanner - Google Patents

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WO1997031328A1
WO1997031328A1 PCT/DE1997/000213 DE9700213W WO9731328A1 WO 1997031328 A1 WO1997031328 A1 WO 1997031328A1 DE 9700213 W DE9700213 W DE 9700213W WO 9731328 A1 WO9731328 A1 WO 9731328A1
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Joachim Schwarzkopf
Heinz Sommer
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Siemens Nixdorf Informationssysteme Ag
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/14—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation using light without selection of wavelength, e.g. sensing reflected white light
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V30/00—Character recognition; Recognising digital ink; Document-oriented image-based pattern recognition
    • G06V30/10—Character recognition
    • G06V30/22—Character recognition characterised by the type of writing
    • G06V30/224—Character recognition characterised by the type of writing of printed characters having additional code marks or containing code marks

Definitions

  • the method relates to the determination of the type of an object, in particular the article number in cash register systems.
  • Goods to be sold in retail in particular are provided with a bar code, which is scanned during the checkout process and indicates the type of article, whereupon the checkout device determines the currently valid price from an electronic table and adds it accordingly.
  • DE 3813725 AI describes a corresponding device in which a video camera detects the object to be classified and attempts to recognize the bar code. If this attempt is unsuccessful, the image from the video camera is sent to a control center, which determines the object manually or automatically or disposes of it in another way. This arrangement requires an interruption if the bar code is not readable and in particular has no security against incorrect bar codes, for example changed labels.
  • the object of the invention is to reduce these disadvantages. This object is achieved in that the image of a video camera is simultaneously examined for the image of a bar code and is also subjected to a pattern recognition. If one of the two detectors acting on the same video signal or stored video image provides reliable detection, this is used. If both supply a signal for reliable detection, the recognized code must be the same or one of the two detectors must report that detection was not possible.
  • Fig. 2 shows an application with several video cameras.
  • FIG. 2 shows an object 21 on a base 20, symbolized by a box, onto which an optically machine-readable coding 22, here symbolized by a bar code, is applied.
  • Item 21 is scanned by one or more video cameras 24a .. d, which are attached to stands 23a..d, for example.
  • the base 20 can also be designed to be movable so that the object 21 can be moved or rotated without this being necessary for the invention.
  • FIG. 1 shows a block diagram for the processing of the video image, which is recorded by a video camera 10, which can be one of the video cameras 24a..d shown in FIG. 2.
  • the signal of the video camera is converted in a digitizing device 11 into a format which is useful for further processing and is stored, for example, as a digitized image in a memory.
  • this picture or a processed video signal is fed to a decoder 12, which tries to determine the coding 22 from the picture data. This is done, for example, by applying bar code recognition to the lines of the image signal and considering a bar code as recognized if the same bar code has been decoded in at least three successive lines. Other methods can be used as long as they are based on a possibly digitized video image and either deliver a recognized code or a signal that reports that no code has been recognized. Of course, this can be a special code such as zero.
  • the signal supplied to the decoder 12 is simultaneously fed to a pattern recognition 13, which carries out a correlation with predetermined patterns. For that have proven neural networks.
  • This pattern recognition also supplies a code for the recognized pattern or a signal that none of the known patterns has been recognized.
  • both the decoder and pattern recognition use the same code space, in which one side contains the codes that the decoder reads.
  • codes for article forms are included. A distinction is useful e.g. in the first place the code number. If the number "zero” is used for "invalid", the following steps are simplified, as is known and can be easily seen.
  • the output signals of the decoder 12 and the pattern recognition 13 are fed to an allocator 14 which combines a new signal from the two signals.
  • An allocator 14 works as follows:
  • the allocator 14 likewise issues a message that no valid signal was recognized. If the decoder 12 supplies a valid code and the pattern identifier 13 does not provide a valid code, the code of the decoder is output. If the decoder 12 supplies a valid code and the pattern recognition 13 a valid code, it is determined whether the code of the pattern recognition 13 matches the code of the decoder 12. Here, it is taken into be ⁇ that pinp number of ⁇ rfiV p ln me- ⁇ rhuer are to be distinguished by the image, for example, two bottles of wine from different origins, the only O 97/31328 PC17DE97 / 00213
  • the font on the label is distinguishable.
  • the codes provided by the pattern recognition device are to be differentiated according to whether they uniquely determine an individual item or only a class of item. In the former case, the same code is expediently passed on, which the decoding device would also determine for this object. This simplifies the assignment in that the same codes can be passed on without further processing.
  • the number of goods that can be clearly recognized can vary.
  • the code of the decoder 12 is used to correlate the permissible codes of the pattern recognition 13 by means of a table. If the code of the pattern recognition is suitable, the code of the decoder is output. Otherwise the detection must be marked as invalid. This in particular prevents a label with a bar code from being transferred from a cheap item to an expensive item, provided that these items have a different image.
  • the decoding device does not supply a valid code, but the image recognition, the code of the image recognition is passed on.
  • the entire code space is subdivided into the codes for article numbers and the codes for article forms, as described above, so that it can be seen from the result whether it is an article number or a group of possible, identical-looking articles acts.
  • the output of the assignor can, in an application at checkout counters, be further processed directly by the checkout software in order to determine the price of the goods via the item number and to process them further in a known manner. If only the ambiguous article class was recognized, an option can be provided that offers the customer a list of the possible goods on an advertisement and the customer can select the appropriate information
  • an improvement of the invention is that the decoder and the pattern recognition in addition to the code also delivers a signal about the quality of the recognition.
  • this can be, for example, the number of scan lines of the video image in which the article number provided was recognized.
  • pattern recognition the known neural networks are in a position to output a number for the degree of correspondence in addition to the number of the recognized pattern.
  • the processing mentioned above is therefore a special case in which these variables are binary values.
  • processing in the allocator takes place by means of threshold logic or fuzzy logic in a known manner. This then also provides a measure of the reliability of the result at the output.
  • the decoding will be of great importance, possibly with a non-linear influence.
  • the subsequent processing can thus define a threshold value above which the result is further processed.
  • a tolerance range can be defined within which a connection to a supervisor is switched or to Use of a hand scanner for the article code is requested.
  • a decision maker (not shown) is used, which decides the output signals of the assignments of the individual cameras has as an input and delivers a common output signal.
  • This decision maker works similarly to the assignor, but with the same weighting of the inputs. In a simple form, only valid codes are considered and a valid code is only output if the valid codes all match.
  • fuzzy logic can be used so that a less reliable result can support others. If, for example, a fifth camera is attached above the object, its weight and also the weights within the assignor will be different than that of the remaining four cameras.
  • the output signals of all decoders and pattern recognizers are placed on a common decision logic, which then takes all output values into account when making the decision, preferably with unsharp logic.

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Abstract

Anordnung zur Bestimmung einer Gegenstandsnummer, bei aus einem gemeinsamen Videobild des Gegenstands (21) sowohl ein an dem Gegenstand angebrachter Code (22) als auch durch Mustererkennung (13) der Gegenstand an sich bestimmt wird und durch Kombination (14) der Ergebnisse die Nummer des Gegenstands bestimmt wird.

Description

KombinationsScanner
Technisches Gebiet
Das Verfahren betrifft die Feststellung der Art eines Gegenstands, insbesondere von Artikelnummer bei Kassen- Systemen.
Stand der Technik
Insbesondere im Einzelhandel zu verkaufende Waren sind mit einem Strichcode versehen, der beim Kassiervorgang abgetastet wird und die Art des Artikels angibt, worauf- hin die Kassiereinrichtung den aktuell gültigen Preis aus einer elektronischen Tabelle ermittelt und entsprechend addiert.
In der DE 3813725 AI wird eine entsprechende Einrichtung beschrieben, in der eine Videokamera den zu klassifizie- renden Gegenstand erfaßt und den Strichcode zu erkennen versucht. Geht dieser Versuch fehl, so wird das Bild der Videokamera zu einer Zentrale geleitet, die manuell oder automatisch den Gegenstand bestimmt oder anderswie über ihn disponiert. Diese Anordnung erfordert eine Unterbre- chung, wenn der Strichcode nicht lesbar ist, und hat ins- besonder keine Sicherheiten gegen unrichtige Strichcodes, beispielsweise veränderte Etiketten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu reduzie¬ ren. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Bild einer Vi¬ deokamera gleichzeitig auf das Bild eines Strichcodes hin untersucht als auch einer Mustererkennung unterworfen wird. Liefert einer der beiden, auf dasselbe Videosignal bzw. gespeicherte Videobild wirkende Detektoren eine si¬ chere Erkennung, wird diese verwendet. Liefern beide ein Signal für eine sichere Erkennung, so muß der erkannte Code gleich sein oder einer der beiden Detektoren muß melden, daß einer Erkennung nicht möglich war.
Es handelt sich also um eine Anordnung zur Bestimmung ei¬ ner Gegenstandsnummer, bei aus einem gemeinsamen Video¬ bild des Gegenstand sowohl ein an dem Gegenstand ange¬ brachter Code als auch durch Mustererkennung der Gegen¬ stand an sich bestimmt wird und durch Kombination der Er- gebnisse die Nummer des Gegenstands bestimmt wird.
Kurzbeschreibunσ der Zeichnungen
Es zeigen
Fig. 1 die Anordung der Komponenten,
Fig. 2 eine Anwendung mit mehreren Videokameras.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Fig. 2 zeigt auf einer Unterlage 20 einen Gegenstand 21, durch eine Schachtel symbolisiert, auf den eine optisch maschinenlesbare Codierung 22, hier durch einen Strich¬ code symbolisiert, aufgebracht ist. Der Gegenstand 21 wird durch eine oder mehrere Videokameras 24a.. d abgeta¬ stet, die beispielsweise an Ständern 23a..d befestigt sind. Ferner kann die Unterlage 20 auch beweglich gestal¬ tet sein, so daß der Gegenstand 21 verschoben oder ge- dreht werden kann, ohne daß dies für die Erfindung not¬ wendig ist.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild für die Verarbeitung des Videobildes, das von einer Videokamera 10, die eine der in Fig. 2 gezeigten Videokameras 24a..d sein kann, aufge- nommen wird. Das Signal der Videokamera wird in einer Di¬ gitalisiereinrichtung 11 in ein für die weitere Verarbei¬ tung sinnvolles Format umgewandelt und beispielsweise als digitalisiertes Bild in einem Speicher abgelegt . Dieses Bild oder auch ein aufbereitetes Videosignal wird einer- seits einem Decoder 12 zugeführt, welcher aus den Bildda¬ ten die Codierung 22 zu ermitteln versucht. Dies ge¬ schieht beispielsweise, indem eine Strichcodeerkennung auf die Zeilen des Bildsignals angewendet wird und ein Strichcode als erkannt angesehen wird, wenn in mindestens drei aufeinanderfolgenden Zeilen derselbe Strichcode de¬ codiert wurde. Andere Verfahren sind beliebig einsetzbar, sofern sie auf einem, ggf. digitalisierten, Videobild aufbauen und entweder einen erkannten Code liefern oder ein Signal, welches meldet, daß kein Code erkannt wurde. Dieses kann selbstverständlich ein spezieller Code wie Null sein.
Das αem Decoder 12 zugetührte Signal wird gieicnzeitig einer Mustererkennung 13 zugeführt, die eine Korrelation mit vorgegebenen Mustern durchführt. Hierfür haben sich neuronale Netze bewährt. Auch diese Mustererkennung lie¬ fert eine Code für das erkannte Muster oder ein Signal, daß keines der bekannten Muster erkannt wurde .
Zweckmäßig, aber nicht notwendig, verwenden beide, der Decoder und die Mustererkennung, denselben Coderaum, in dem einereseits die Codes enthalten sind, die der Decoder liest. Zusätzich sind, wie weiter unten noch erläutert wird, Codes für Artikelformen enthalten. Zweckmäßig ist eine Unterscheidung z.B. an erster Stelle der Codenummer, Wird die Nummer "Null" für "ungültig" verwendet, so ver¬ einfachen sich die nachfolgenden Schritte, wie bekannt und leicht ersichtlich ist.
Die Ausgangssignale de Decoders 12 und der Mustererken¬ nung 13 werden einem Zuordner 14 zugeführt, welcher aus den beiden Signalen ein neues Signal kombiniert. Dabei arbeitet ein einfacher Zuordner 14 wie folgt:
Wenn weder der Decoder 12 noch die Mustererkennung 13 ein gültiges Signal erkennen, gibt der Zuordner 14 gleich¬ falls eine Meldung aus, das kein gültiges Signal erkannt wurde. Liefert der Decoder 12 einen gültigen Code und die Musterkennung 13 keinen gültigen Code, so wird der Code des Decoders ausgegeben. Liefert der Decoder 12 einen gültigen Code und die Mustererkennung 13 einen gültigen Code, so wird festgestelt, ob der Code der Mustererken- nung 13 zu dem Code de Decoders 12 paßt. Hierbei wird be¬ rücksichtigt, daß pinp Anzahl von ÄrfiVpln mir- ςrhuer durch das Bild zu unterscheiden sind, beispielsweise zwei Flaschen Wein unterschiedlicher Herkunft, die nur durch O 97/31328 PC17DE97/00213
5 die Schrift auf dem Etikett unterscheidbar sind. Dies be¬ deutet, daß die von der Mustererkennungseinrichtung be¬ reitgestellte Codes danach zu unterscheiden sind, ob sie eindeutig eine einzelne Waren bestimmen oder nur eine Klasse von Waren. Im ersteren Fall wird zweckmäßig der¬ selbe Code weitergegeben, den die Decodiereinrichtung für diesen Gegenstand auch ermitteln würde. Damit wird der Zuordner insofern vereinfacht, als gleiche Codes ohne weitere Verarbeitung weitergegeben werden können. Je nach Leistungsfähigkeit der Mustererkennung kann die Anzahl der Waren, die eindeutig zu erkennen sind, variieren.
Insbesondere wird der Code des Decoders 12 dazu benutzt, um mittels einer Tabelle die zulässigen Codes der Mu¬ stererkennung 13 zu korrelieren. Ist der Code der Mu- stererkennung passend, so wird der Code des Decoders aus¬ gegeben. Andernfalls muß die Erkennung als ungültig ge¬ kennzeichnet werden. Damit wird insbesondere verhindet, daß ein Etikett mit einem Strichcode von einem billigen Gegenstand auf einen teuren Gegenstand übertragen wird, sofern diese Gegenstände ein unterschiedliches Bild ha¬ ben.
Liefert die Decodiereinrichtung keinen gültigen Code, je¬ doch die Bildererkennung, so wird der Code der Bilderken¬ nung weitergegeben. Dabei wird der gesamte Coderaum in die Codes für Artikelnummern und die Codes für Artikel- formen unterteilt, wie oben beschrieben, so daß dem Er¬ gebnis entnommen werαen Kann, ob es sicn um eine Artikel- nummer oder eine Gruppe von möglichen, gleich aussehenden Artikeln handelt. Die Ausgabe des Zuordners kann, in einer Anwendung auf Kassenplätze, direkt von der Software der Kasse weiter¬ verarbeitet werden, um über die Artikelnummer den Preis der Ware zu bestimmen und in bekannter Art weiterzuverar- beiten. Sofern nur die mehrdeutige Artikelklasse erkannt wurde, kann eine Option vorgesehen werden, der eine Liste der möglichen Waren dem Kunden auf einer Anzeige anbietet und der Kunde die zutreffende Angabe auswählen kann
Eine Verbesserung der Erfindung liegt darin, daß der De- coder und die Mustererkennung zusätzlich zu dem Code auch ein Signal über die Güte der Erkennung liefert. Im Falle des Decoders kann dies beispielsweise die Anzahl der Scanlines des Videobildes sein, in denen die bereitge¬ stellte Artikelnummer erkannt wurde. Im Falle einer Mu- stererkennung sind die bekannten neuronalen Netze durch¬ aus in der Lage, neben der Nummer des erkannten Musters auch eine Zahl für das Maß der Übereinstimmung mit auszu¬ geben. Damit ist die oben genannte Verarbeitung ein Spe- zialfall, bei dem diese Größen binäre Werte sind. Die Verarbeitung in dem Zuordner erfolgt in diesem Fall durch Schwellwertlogiken oder unscharfe (fuzzy) Logik in be¬ kannter Art. Diese liefert dann auch an dem Ausgang ein Maß für die Zuverlässigkeit des Ergebnisses. Hierbei wird die Decodierung ein hohes Gewicht bekommen, ggf. mit ei- nem nichtlinearen Einfluß. Damit kann die nachfolgende Verarbeitung einen Schwellwert definieren, oberhalb des¬ sen das Ergebnis weiterverarbeitet wird. Ferner kann ein Toleranzbereich definiert werden, innerhalb dessen eine Verbindung zu einer Aufsichtsperson geschaltet oder zur Benutzung eines Handscanners für den Artikelcode aufge¬ fordert wird.
Für den in Fig.2 angedeuteten Fall, daß mehrere Kameras 24a..d gleichzeitig ein Bild ein und desselben Objekts 21 aufnehmen, wird in einer Weiterbilung der Erfindung ein {nicht dargestellter) Entscheider verwendet, der die Aus¬ gangssignale der Zuordner der einzelnen Kameras als Ein¬ gang hat und ein gemeinsames Ausgangssignal liefert. Die¬ ser Entscheider arbeitet ähnlich dem Zuordner, jedoch mit gleicher Gewichtung der Eingänge. In einer einfachen Form werden nur gültige Codes betrachtet und nur dann ein gül¬ tiger Code ausgegeben, wenn die gültigen Codes alle über¬ einstimmen. Auch hier ist eine unscharfe (fuzzy) Logik verwendbar, so daß ein weniger zuverlässiges Ergebnis an- dere stützen kann. Wird beispielsweise eine fünfte Kamera oberhalb des Gegenstandes angebracht, so wird deren Ge¬ wicht und auch die Gewichte innerhalb des Zuordners an¬ ders als die der restlichen vier Kameras sein. Beispiels¬ weise wird beobachtet, daß die Kunden, folgend einem Hin- weis an der Kasse, die Artikel bevorzugt mit dem Strich¬ code nach oben legen. Damit sollten derart erkannte Strichcodes ein hohes Gewicht erhalten. Umgekehrt ist ei¬ ne Mustererkennung aus schräger Sicht meist zuverlässiger als ein Blick von oben, bei dem die Seiten meist nicht erkennbar sind. Damit wird der Zuordner für die Kamera oberhalb des Gegenstands ein geringes Gewicht auf die Bilderkennung legen. Wie bei dem Zuordner findet auch hier ein Überprüfung des von einer Kamera erkannten Codes durch die von den anderen Kameras gelieferten Musterer- kennungs-Ergebnisse statt.
Bei einer Variante der Erfindung mit mehreren Kameras werden die Ausgangssignale aller Decoder und Mustererken- ner auf eine gemeinsame Entscheidungslogik gelegt, die dann alle Ausgangswerte bei der Entscheidung, vorzugswei¬ se mit unscharfer Logik, berücksichtigt.
Anstelle von mehreren Kameras kann auch eine einzelne Ka¬ mera verwendet werden, deren Position relativ zum Gegen- stand veränderbar ist und von der Videobilder gespeichert und sodann in der gleichen Art wie gleichzeitig ermittel¬ te Bilder verarbeitet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Klassifizierung von gewöhnlich mit ei¬ nem optisch abtastbaren Code (22) gekennzeichneten Gegenständen (21) , mit den Merkmalen:
5 - Mindestens ein Videobild des Gegenstands (21) wird durch eine elektronische Bildaufnahmeeinrichtung (10, 11) erfaßt,
- das erfaßte Videobild wird einem Decoder (12) zur Decodierung des abtastbaren Codes (22) zugeführt, o - dasselbe Videobild wird einem Mustererkenner (13) zugeführt, der aus dem Videobild der äußeren Form, ggf. einschließliche der Oberfläche oder der Farbe, den Gegenstand klassifiziert,
- Decoder (12) und Mustererkenner (13) liefern je ein 5 Signal, das angibt, ob die Decodierung bzw. Klassi¬ fizierung möglich war und, gegebenfalls, welches der Code bzw. die Klasse ist,
- die Signale beider Einrichtungen werden einem Zu¬ ordner (14) zugefüht, welcher 0 * den Code ausgibt, wenn der Code erkannt ist und der Klasse nicht widerspricht oder keine Klasse erkannt ist,
* und die Klasse ausgibt, wenn diese erkannt ist und kein Code erkannt ist,
= * oder andernfalls einer. Code ausgibt, der die Nicht-Erkennbarkeit darstellt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei mindestens zwei zu unterschiedlichen Zeiten oder von unterschiedlichen Richtungen aufgenommene Videobilder verarbeitet wer¬ den und die Ausgangssignale der Decoder und Musterer- kenner von einer gemeinsamen Verarbeitungseinheit be¬ wertet werden, welche entweder einen Warencode, eine Warenklasse oder ein Signal für Ungültigkeit ausgibt.
3. Anordnung nach Anspruch 2, wobei die Verarbeitungs- einheit eine der Anzahl der Videobilder entsprechende Anzahl von Zuordnern umfaßt, deren Ausgangssignale durch einen Entscheider verknüpft werden, welcher nur bei Übereinstimmung aller erkannten gültigen Codes und Kompatibilität mit erkannten Klassen den Code ausgibt .
4. Anordnung nach einer der Ansprüche 1 bis 3, wobei Zu¬ ordner oder Entscheider lediglich die Gleichheit von gültigen Codes bestimmen.
5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Signale beider Einrichtungen mit einem Gütewert kombiniert sind und Zuordner und ggf. Entscheider mittels einer geeigneten Verarbeitungsvorrichtung, vorzugsweiser unscharfer (Fuzzy) Logik, ein Ergebnis mit einem dar¬ aus bestimmten Gütewert bilden.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von der Mustererkennung bestimmten Klassen eine Obermenge der von dem Decoder bestimmten Codes ist.
7. Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Kasse, wobei das Ergebnis für eine Preisermittlung weiterverwendet wird.
8. Verwendung einer Anordnung nach Anspruch 7 in einer Kasse, wobei das Ergebnis für eine Preisermittlung weiterverwendet wird, sofern eine vorgegebene Schran¬ ke für den Zuverlässigkeitswert überschritten ist.
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