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Dokumentenidentifikation DE3586339T2 11.02.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0165734
Titel Herstellung eines Bildmusters und Überprüfung einer Pixeldarstellung eines Bildes.
Anmelder The Governor and Company of the Bank of England, London, GB
Erfinder Kelly, Bruce, Sawbridgeworth Hertfordshire CM21 6DY, GB
Vertreter Moll, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Glawe, U., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., 8000 München; Delfs, K., Dipl.-Ing.; Mengdehl, U., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Niebuhr, H., Dipl.-Phys. Dr.phil.habil., 2000 Hamburg; Merkau, B., Dipl.-Phys., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Aktenzeichen 3586339
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, FR, GB, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 31.05.1985
EP-Aktenzeichen 853038636
EP-Offenlegungsdatum 27.12.1985
EP date of grant 15.07.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.02.1993
IPC-Hauptklasse G06K 9/62
IPC-Nebenklasse G07D 7/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft die Prüfung von Bildern und die Erzeugung von Signaldarstellungen von Bildern. Ein Aspekt der Erfindung betrifft die Überprüfung eines Bildpixels hinsichtlich einer tolerierbaren Übereinstimmung mit einem Musterbildpixel, das in Signalform dargestellt ist, und insbesondere die Überprüfung eines Bildes, insbesondere des Bildes einer Vorlage oder eines Objektes, das in Pixelform dargestellt ist, und die Überprüfung der Bildpixel, die von der Vorlage oder dem Objekt abgeleitet sind. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Erzeugung eines Bildmodells, das in Signalform dargestellt ist, eines Bildes, insbesondere einer Vorlage oder eines Objektes, das als Muster verwendet werden soll, gegen das eine große Anzahl von Vorlagen oder Objekten hinsichtlich der Akzeptierbarkeit verglichen werden soll. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Gerät zur Durchführung des Testens von Vorlagen oder Objekten unter Verwendung eines Signalmodells eines Musterbildes. Die Erfindung ist insbesondere geeignet, obwohl nicht darauf beschränkt, zur maschinellen Überprüfung von blattähnlichen Objekten wie bedruckten Vorlagen, beispielsweise Banknoten oder Sicherheitsdokumenten, und kann für die Durchsicht von Blättern ganz allgeinein verwendet werden, unabhängig vom Vorhandensein oder der Abwesenheit von Informationen auf den Blättern. Die Erfindung ist ferner anwendbar für die Überprüfung von beispielsweise zweidimensionalen Bildern von (dreidimensionalen) industriellen Bauteilen.

Obwohl, wie vorstehend angemerkt wurde, die Erfindung hinsichtlich ihres weiten Anwendungsgebietes nicht notwendigerweise auf die Überprüfung von Banknoten beschränkt ist, ist es angemessen, die Probleme, die den Auslöser für die vorliegende Erfindung bilden, hinsichtlich dieser speziellen Anwendung der Erfindung aufzuzeigen, da die vorhandenen Probleme, die die vorliegende Erfindung lösen oder zumindest vermindern soll, insbesondere im Hinblick auf Banknoten wesentlich sind.

Banknoten werden durch eine Vielzahl von Druckvorgängen gedruckt, die notwendigerweise komplex sind. Banknoten sind nicht notwendigerweise exakt die gleichen, und die Anwendung von Grenzen für die Akzeptabilität können hinsichtlich der einzelnen Prüfer variieren. Aufgrund der den Druckprozessen eigenen Abweichungen ist es, wie im folgenden erklärt werden wird, insbesondere schwierig, den Prozess der Prüfung zu mechanisieren, aufgrund der Schwierigkeit der Formulierung eines absoluten Kriteriums der Akzeptabilität einer Banknote unter Verwendung, beispielsweise einer Musternote, hinsichtlich der die Übereinstimmung besteht, daß sie eine perfekte Probe darstellt. Ein weiteres ganz allgemeines Problem ist die Variation selbst über die Fläche einer Banknote hinsichtlich des Kriteriums der Akzeptabilität. Beispielsweise kann etwas, was als nicht akzeptierbar in einem Bereich der Banknote angesehen wird, in einem anderen Bereich akzeptierbar sein. Ein einleuchtendes Beispiel ist, daß eine spezielle Ungenauigkeit, die im Gesicht eines Staatsoberhauptes oder einer anderen auf der Banknote wiedergegeben Person vorhanden ist, begründet als nicht akzeptabel angesehen werden kann, während dessen eine Ungenauigkeit der gleichen Größenordnung, die aber in einem Grenzbereich der Banknote auftritt, als akzeptierbare Ungenauigkeit angesehen werden kann. Die Variation des Akzeptabilitätskriteriums kann ferner auch hinsichtlich beispielsweise industrieller Bauteile auftreten, von dem spezielle Abmessungen mit geringerer Toleranz gefertigt werden müssen, als sie hinsichtlich anderer Abmessungen erlaubt sind.

Eine weitere Schwierigkeit in der Entwicklung einer Maschinentechnik zur Überprüfung von Banknoten liegt in der Variabilität der Medien, die für ihre Produktion verwendet werden. Das Papier kann schrumpfen oder gestreckt werden und das Druckmedium, beispielsweise Tinte, kann hinsichtlich der Dichte oder Konsistenz variieren. Alle diese Faktoren erzeugen geringe Variationen, die im allgemeinen dem menschlichen Auge tolerierbar sind, abhängig von dem Ort, in dem sie auftreten, bilden aber ernste Schwierigkeiten bei der Entwicklung einer Technik zur Überprüfung einer Banknote durch automatische Mittel. Im allgemeinen, für das oben spezielle Beispiele angegeben sind, falls ein Gerät in der Lage ist, wie es bislang als notwendig angenommen wurde, zur Auflösung der feinsten Details der Banknote, so mehr geneigt ist es, eine Ungenauigkeit anzuzeigen, selbst wenn diese Ungenauigkeit tolerierbar ist.

Diese verschiedenen Probleme werden noch deutlicher, falls ein Versuch unternommen wird, maschinell eine große Anzahl von Banknoten individuell zu überprüfen und insbesondere in dieser Weise, die normalerweise als "on-line" bezeichnet wird, d.h., wenn die Überprüfung einer Banknote innerhalb eines Zeitintervalles zwischen der Präsentation aufeinanderfolgender Banknoten in einer Stufe des Zyklus ihrer Herstellung erfolgen soll. Der Informationsinhalt einer Banknote, die bis zu einem vernünftigen Auflösungsgrad untersucht wurde, ist sehr bedeutend, und die Entwicklung einer Maschinentechnik für die Untersuchung von Banknoten hinsichtlich der Akzeptabilität ist sehr schwierig aufgrund der sehr hohen Informationsrate, mit der ein Gerät betrieben werden muß, falls es "on-line" betrieben werden soll.

Eine Technik zur Erfassung beispielsweise Fehler in Drucken auf einem gedruckten Blatt durch Vergleich mit einem Bezugsblatt ist die Entwicklung einer Darstellung des Referenzblattes in Form von Pixeln, beispielsweise durch kontrolliertes Abtasten des Bezugsblattes und durch Abtasten des gedruckten Blattes in gleicher Weise zur Entwicklung einer ähnlichen Vielzahl von Pixeln, so daß jedes Vorlagenpixel mit jedem Bezugsblattpixel verglichen werden kann. Eine derartige Technik leidet jedoch an allen oben genannten Schwierigkeiten.

Die europäische Patentanmeldung Nr. 0 084 137 offenbart ein Gerät zur Erfassung von Fehlern in Währungen mit einer Vielzahl registrierter Bilder. Optische Einrichtungen tasten eine Testnote ab, um eine Vielzahl von Ausgangssignalen zu schaffen, von denen jedes repräsentativ ist für einen speziellen Fehlerwert einer speziellen Abtastzeile der Testnote. Eine Generatoreinrichtung erzeugt eine Vielzahl von Ausgangssignalen, von denen jedes repräsentativ ist für einen speziellen Fehlerwert einer speziellen Abtastzeile einer Bezugsnote, der in Realzeit erzeugt wird, wenn die Testnote abgetastet wird. Die Generatoreinrichtung umfaßt eine Einrichtung zur Sicherstellung, daß jeder Bezugsfehlerwert für den Vergleich mit dem entsprechenden Fehlerwert der Testnote vorgesehen ist. Jeder Bezugsfehlerwert wird für jeden Wert der Falschregistrierung unter der Vielzahl von Bildern innerhalb eines vorgegebenen Toleranzwertes erzeugt. Ein derartiges Gerät erfordert jedoch eine sehr große Rechenleistung und ist unnötig kompliziert durch die Berechnung des Grades der Falschregistrierung von mehreren Bildern.

Andere Vorschläge für Testbilder sind in den britischen Patentbeschreibungen Nr. 1 575 607, 2 038 063, 2 035 549, 2 035 551 und 2 105 030 und der französischen Patentbeschreibung Nr. 2 349 862 beschrieben.

Es soll hier zweckdienlicherweise angemerkt werden, daß die Abtastung eines Blattes oder einer Vorlage zur Erzeugung ihrer Pixeldarstellung zum Vergleich mit einer Pixeldarstellung eines Musterblattes oder einer Mustervorlage komplex wird durch die praktische Unmöglichkeit der Sicherstellung, daß jede Vorlage in exakt der selben Weise an ein Abtastinstrument gegeben wird, und im allgemeinen ergibt sich ein Übersetzungsfehler und ein Schrägfehler im abgetasteten Bild. Es existieren jedoch in Computergrafiktechniken Verfahren zur Auflösung beider Fehlerarten, und die Erfindung betrifft deshalb nicht eine spezielle Technik zum Korrigieren von Übersetzungsfehlern oder Schrägfehlern beim Abtasten einer Vorlage oder eines Bildes und ist nicht abhängig davon. Die vorgenannte GB-PS 2 035 551 beschreibt eine Form eines Schrägkorrektursystems.

In einem Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zur Darstellung eines aus Pixeln zusammengesetztes Bildes in Signalform, wobei für jedes aus einer Vielzahl ausgewählter Pixel des Bildes eine Matrix definiert wird, die aus zugeordneten Pixeln in der Nachbarschaft des ausgewählten Pixels zusammengesetzt ist, ein erster Signalwert erzeugt wird, wenn alle zugeordneten Pixel einen Pixelwert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs aufweisen und wobei ein zweiter Signalwert erzeugt wird, wenn zumindest eines der zugeordneten Pixel einen Pixelwert außerhalb des Bereichs aufweist, so daß eine Reihe von Signalelementen erhalten wird, von denen jedes den Signalwert der für ein ausgewähltes Pixel definierten Matrix angibt.

Bei dem Verfahren kann ferner eine Anzahl von Feldern von Signalelementen entwickelt werden, in denen die Signalwerte jedes Feldes entsprechend einem zugeordneten Bereich aus einer Anzahl von verschiedenen Bereichen von Pixelwerten bestimmt werden.

Das Verfahren kann reiteriert werden, um zumindest ein zweites Feld von Signalelementen aus einer vorhergehenden Feld zu entwickeln.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zur Entwicklung eines Signalmodells eines aus Pixeln aufgebauten Bildes, wobei jedes Pixel einen Pixelwert aufweist und wobei eine Vielzahl von verschiedenen Bereichen für den Pixelwert definiert wird, für jedes ausgewählte Pixel eine Matrix aus Pixeln in der Nachbarschaft des ausgewählten Pixels definiert wird, der Wert für jedes ausgewählte Pixel gegen zumindest einen der Vielzahl der Bereiche geprüft wird, und in Abhängigkeit von jedem ausgewählten Pixel und in Abhängigkeit von jedem der Bereiche ein erster Signalwert aufgestellt wird, falls alle Pixel in der zugeordneten Matrix Pixelwerte innerhalb des Bereichs aufweisen, und ein zweiter Signalwert aufgestellt wird, falls zumindest eines der Pixel in der zugeordneten Matrix einen Pixelwert außerhalb des Bereichs aufweist, so daß eine Vielzahl von Feldern von Signalelementen erzeugt wird, in denen jedes Feld für einen zugeordneten Bereich der Bereiche aufgestellt wird, und jeweils eine Anzahl von Signalelementen umfaßt, von denen jeder die für ein zugeordnetes, ausgewähltes Pixel definierte Matrix bestimmten Signalwert hat. Der Pixelwert gibt vorzugsweise die Helligkeit wieder und die Bereiche erstrecken sich in Kombination über einen kompletten Bereich von Helligkeitswerten.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Vergleichen eines Sekundärbildes aus Sekundärbildpixeln mit einem Musterbild, das durch Musterbildpixeln dargestellt ist, wobei für jedes ausgewählte Musterbildpixel ein vorgegebener Bereich von Pixelwerten definiert wird, für jedes ausgewählte Musterbildpixel ein Torsignal erzeugt wird, das anzeigt, ob die Werte eines Musterbildpixels in einer zugeordneten, definierten Nachbarschaft des ausgewählten Musterbildpixels innerhalb dieses Bereichs fallen, und wobei unter der Steuerung des Torsignals der Pixelwert eines Sekundärbildpixels bezüglich Grenzen, die dem Bereich entsprechen, geprüft wird.

Bei dem Vergleichsverfahren können ferner einer Vielzahl von unterschiedlichen vorgegebenen Bereichen von Pixelwerten definiert werden, wobei für jeden der Bereiche eine Reihe von Torsignalen erzeugt wird, von denen jedes angibt, ob die Werte aller Musterbildpixel in einer zugeordneten Nachbarschaft des zugeordneten, ausgewählten Musterbildpixels in den zugeordneten Bereich fallen und wobei unter der Steuerung der Torsignale die Werte der Sekundärbildpixel bezüglich Grenzen geprüft werden, die zumindest einem der Bereiche entsprechen. Vorzugsweise wird ein Vergleich der Werte der Sekundärbildpixel mit Grenzen, die einem speziellen Bereich entsprechen, nur dann erlaubt, falls das zugeordnete Torsignal anzeigt, daß die Werte aller Musterbildpixel in der zugeordneten Nachbarschaft innerhalb dieses speziellen Bereichs fallen. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt schafft die Erfindung ferner ein Gerät zum Vergleich eines Sekundärbildes aus Sekundärbildpixeln mit einem Musterbild, das durch Hauptbildpixel repräsentiert wird, mit einer Einrichtung, die eine Signaldarstellung erzeugt, die für jedes ausgewählte Musterbildpixel angibt, ob die Werte aller Musterbildpixel in einer zugeordneten, definierten Nachbarschaft des ausgewählten Musterbildpixels innerhalb eines definierten Bereichs fallen, und mit einem Vergleichsmittel zum Überprüfen der Werte eines Sekundärbildpixels bezüglich Grenzen, die den Bereich entsprechen.

Die Signaldarstellung kann Reihen von Torsignalen umfassen, von denen jedes angibt, ob der Wert aller Musterbildpixel in einer zugeordneten Nachbarschaft eines zugeordneten, ausgewählten Musterbildpixels innerhalb eines zugeordneten Bereichs fallen, und wobei die Vergleichseinrichtung abhängig von den Torsignalen ist, um die Werte der ausgewählten Sekundärbildpixeln bezüglich Grenzen zu überprüfen, die zumindest einem der Bereiche entsprechen.

Die Vergleichseinrichtung kann den Vergleich des Wertes eines Sekundärbildpixel mit Grenzen, die einem speziellen Bereich entsprechen, nur dann ermöglichen, falls das zugeordnete Torsignal anzeigt, daß die Werte aller Musterbildpixel in der zugeordneten Nachbarschaft innerhalb dieses speziellen Bereichs fallen.

Das Feld von Torsignalen kann für jedes ausgewählte Musterbildpixel ein Digitalsignal aufweisen, das aus einer Anzahl von Signalelementen zusammengesetzt ist, von denen jedes einem entsprechenden vorgegebenen Bereich zugeordnet ist und einen ersten Signalwert aufweist, wenn das zugeordnete Musterbildpixel einen Wert innerhalb des zugeordneten Bereichs hat, und einen zweiten Signalwert aufweist, wenn das zugeordnete Musterbildpixel einen Wert innerhalb des zugeordneten Bereichs nicht aufweist.

Ein Kernpunkt früherer Annäherungen an das Problem des Abtasten eines Bildes für Akzeptierbarkeit mit Bezug auf ein Musterbild ist die Überlegung, daß man das Musterbild als perfekt ansehen sollte und die Abweichungen relativ dazu berücksichtigen sollte. Die Grundlage der vorliegenden Erfindung liegt jedoch in der Idee, das Musterbild in einer Weise zu verändern, daß eine Akzeptabilitätstoleranz geschaffen wird, die besser der des menschlichen Auges angepaßt ist und die willkürlich geändert werden kann, um ein Akzeptabilitätskriterium zu schaffen, das über ein vorgegebenes Bild variieren kann.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft die Herstellung eines Modells eines Musterbildes in Signalform und, allgemein gesagt, die Erfindung schafft, gemäß diesem Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Darstellung in Signalform eines gegebenen Pixels eines Bildes, das aus einer Vielzahl von Pixeln aufgebaut ist, wobei eine Matrix aus einer Mehrzahl von Pixeln in der Nachbarschaft dieses gegebenen Pixels definiert wird, ein erster Signalwert angegeben wird, wenn alle dieser Mehrzahl von Pixeln einen Helligkeitswert (der ein Grauskalenwert sein kann) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von Helligkeitswerten aufweisen, und durch Ausgeben eines zweiten Signalwertes, wenn zumindest eines der Pixel einen Helligkeitswert außerhalb des vorgenannten Bereiches aufweist. Beim Gebrauch ermöglicht dies die Überprüfung des Helligkeitswertes eines ausgewählten Pixels in einem anschließend abgetasteten Bild hinsichtlich der Korrespondenz mit einem vorgegebenen Bereich von Helligkeitswerten, die gemeinsam einer entsprechenden Pixelmatrix sind, die in der Nachbarschaft des Musterbildpixels angeordnet sind, im Gegensatz zu einer Prüfung von Pixel gegen Pixel. Wie aus der weiteren Beschreibung klar wird, besteht ein deutlicher Grad der Wahl, der über die gesamte Ausdehnung und Konfiguration der Pixelmatrix angewendet werden kann, der zur Darstellung eines gegebenen Pixels dient und über den Bereich von Helligkeitswerten, der im Zusammenhang mit der Pixelmatrix ausgewählt ist. Dies erlaubt eine deutliche Variationsbreite bei dem Akzeptabilitätskriterium.

Da in der Praxis ein Musterbild aus einer Vielzahl von Pixeln aufgebaut ist, ermöglicht dieser Aspekt der Erfindung die Durchführung des vorgenannten Verfahrens derart, daß ein Feld von Signalen, deren (vorzugsweise binäre) Werte jeweils den (binären) Wert der Matrix, die für ein spezielles Pixel definiert ist, darstellen. Es soll hier festgestellt werden, daß der Term "Feld" in erster Linie gedacht ist, um einen Satz von Werten zu bezeichnen, der in einer angemessenen geordneten Form angeordnet sein kann; ein Vorteil dieser Form der Darstellung ist die Leichtigkeit, mit der gespeichert werden kann, und, wie im folgenden ersichtlich ist, eine spezielle Einfachheit einer bevorzugten Art der Überprüfung eines abgetasteten Bildes.

Vorzugsweise umfaßt dieser Aspekt der Erfindung die Entwicklung einer Anzahl von Feldern binärer Werte bezüglich der gleichen Pixelmatrizen, wobei die Binärwerte in jedem Feld durch entsprechende einer Anzahl von verschiedenen Bereichen von Helligkeitswerten bestimmt werden. Gemäß dieser Art der Darstellung eines Bildes, wie beispielsweise eines Bildes einer Mustervorlage, ist für jedes Pixel eine Pixelmatrix in seiner Nachbarschaft definiert, und das vorgenannte Feld schafft, beim Gebrauch, ein Digitalwort, dessen Bits, die einen speziellen Wert annehmen (normalerweise 1), anzeigen, daß alle Pixel in der definierten Matrix Helligkeitswerte innerhalb desselben entsprechenden Bereichs von Helligkeitswerten aufweisen; die Datenbits, die den anderen Binärwert (0) einnehmen, zeigen an, daß zu den entsprechenden Bereich von Helligkeitswerten zumindest ein Pixel in der entsprechenden Matrix einen Helligkeitswert außerhalb des Bereichs aufweist. Auf diese Weise wird jedes Pixel im Musterbild nicht direkt durch seinen Helligkeitswert dargestellt, sondern in Form einer Darstellung, die beim Gebrauch einen Bereich kontrollierbarer Ausdehnung aufweist, von tolerierbaren Abweichungen eines Pixels hinsichtlich der Position oder der Helligkeit relativ zu einem nominell korrespondierenden Musterpixel. Die Vorteile einer derartigen Darstellung werden insbesondere erhalten, wenn verschiedene Bereiche der Helligkeitswerte sich in Kombination über einen Gesamtbereich von Helligkeitswerten erstrecken von einem definierten Nullpunkt bis zu einem definierten Maximum, zum Beispiel von 0 bis binär 255 einer Grauskala, die normalerweise in Binär-Digital-Form mit 8-Bit dargestellt wird, und es ist ferner vorteilhaft zu erlauben, daß jeder Bereich mit einem Nachbarbereich oder mit Nachbarbereichen überlappt, dies ist jedoch nicht wesentlich für die Erfindung in ihrer allgemeinsten Form.

Die Entwicklung eines Signalmodells eines Musterbildes muß nicht direkt oder auf eine einzelne Stufe beschränkt sein. Insbesondere kann das Verfahren des Definierens einer Pixelmatrix zumindest einmal reiteriert werden unter Verwendung der gleichen oder verschiedenen Definitionen der Nachbarschaft, um ein Endfeld von Signalwerten zu erhalten. Insbesondere kann die Umkehrung der Matrixdefinition (so daß "schwarz" zu "weiß" wird und umgekehrt) bei manchen Umständen hilfreich sein. Über einer zweiten oder folgenden Reiteration kann jede Matrix hinsichtlich einer Gruppe der Originalmusterbildpixel definiert werden.

Die Herstellung eines Bildmodells eines Musterbildes oder einer Vorlage in der erfindungsgemäßen Art und Weise kann, und ist normalerweise immer, ein vergleichsweise zeitraubender Prozess, dies ist jedoch nicht von großer Bedeutung, wenn, wie normalerweise, die so erzeugte Darstellung als Muster zum Testen einer sehr großen Anzahl von Objektbildern verwendet wird und damit zum Testen einer sehr großen Anzahl von beispielsweise gedruckten Vorlagen gegen einen vorgegebenen Standard oder eine Mustervorlage.

Die Bedeutung dieses Gesichtspunkts der Erfindung liegt nicht im Vergleich eines Pixelwertes mit dem Wert eines Musterpixels oder Kombination von Musterpixelwerten, sondern im Vergleich des Wertes eines ausgewählten Pixels mit einem vorgegebenen Bereich von Werten, die in der Nachbarschaft eines oder einer Gruppe von Musterbildpixeln definierten entsprechenden Matrix liegen. Für das Überprüfen eines vollständigen Bildes oder einer Vorlage kann das Testen jedes individuellen Pixels für jedes einer Vielzahl von Pixeln in einem abgetasteten Bild wiederholt werden und der Ausgabe von Signalanzeigen der Fälle der Nicht-Korrespondenz des Wertes eines getesteten Bildpixels mit dem Bereich, mit dem es verglichen wird. Vorzugsweise wird der Helligkeitswert eines ausgewählten Pixels geprüft, vorzugsweise gleichzeitig, mit jedem einer Vielzahl von Bereichen von Helligkeitswerten, die der entsprechenden Matrix angehören. Es soll hier festgestellt werden, daß wenn, wie vorstehend angemerkt, jedes Musterpixel wiedergegeben ist durch ein Digitalwort von Binärwerten die anzeigen, ob alle Pixel in der entsprechenden Matrix innerhalb des entsprechenden Bereichs der Helligkeitswerte fallen oder nicht, das Digitalwort verwendet werden kann, zum Austasten (gating) für gleichzeitigen Vergleich der Helligkeitswerte eines Pixels gegen die angemessene Vielzahl von Helligkeitsbereichen. Dies erlaubt tatsächlich die vollständige Überprüfung eines abgetasteten Bildpixelwertes in Realzeit und somit, vorausgesetzt daß es momentan möglich ist, kann ein Dokument ausreichend schnell abgetastet werden, und die folgende Schaltung zum Testen der Pixelwerte kann in einfacher Weise angeordnet werden, um mit einer gleichen Rate zu arbeiten, so daß sich das hier vorgeschlagene Testverfahren bequem für die "on-line" Prüfung in der Rate der Erzeugung der Objekte wie Banknoten oder andere Vorlagen verwendet werden kann.

Das hier vorgeschlagene Testverfahren hat jedoch eine allgemeinere Verwendbarkeit, da unabhängig von seiner Verwendbarkeit für die "on-line" Prüfung das Testverfahren, das die spezielle Form der Darstellung des Musterbildes oder der Vorlage verwendet, im wesentlichen die oben beschriebenen Nachteile vermeidet.

Figur 1 ist eine schematische Darstellung des Abtastens einer Bahn gedruckten Materials;

Figur 2 erläutert ein typisches Verfahren der Beleuchtung der Bahn;

Figur 3 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Zielpixels in der Nachbarschaft von Pixeln;

Fig. 4A, 4B u. 4C erläutern verschiedene Arten von Pixelmatrizen, die gemäß der Erfindung vorgeschlagen werden;

Figur 5 erläutert nur zum Zwecke von Beispielen einen Satz von Feldern von Matrixwerten;

Figur 6 erläutert schematisch ein Gerät für das Abtasten und Testen einer gedruckten Vorlage unter Verwendung einer speziellen Darstellung einer Mustervorlage in Signalform;

Figur 7 erläutert ein Detail einer Vergleichsschaltung, die eine bevorzugte Ausführungsform eines Diskrepanzdetektors in dem in Figur 6 dargestellten Gerät bildet, und

Figur 8 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines bevorzugten Testverfahrens.

Figur 1 zeigt nur beispielsweise ein Blatt aus einer kontinuierlichen Bahn 1, auf der, normalerweise in eng beabstandeten Abständen eine Vielzahl von Vorlagen, beispielsweise Banknoten, gedruckt ist. Soweit die Erfindung das Überprüfen von Banknoten betrifft, wird sie normalerweise in einer späten Stufe beim Herstellungsprozess verwendet, nachdem die Banknoten gedruckt wurden, aber bevor sie voneinander getrennt werden durch Abschneiden der gemeinsamen Papierbahn, auf die sie gedruckt sind. Es sind jedoch andere Techniken der Präsentation (beispielsweise als separate Blätter) anwendbar.

Die Bahn 1 passiert normalerweise mit hoher Geschwindigkeit eine Walze 3, und die Bahn wird entlang eines Querbereichs 4 mittels einer Zeilenabtastkamera 5, die von bekannter Bauart sein kann, abgetastet. Obwohl im weitesten Aspekt der Erfindung eine Fernsehkamera oder eine entsprechend modifizierte Form davon zum Abtasten einer Vorlage verwendet werden kann, um, nach vorzugsweise einer Analog-Digitalwandlung des Ausgangssignals der Fernsehkamera, eine Pixeldarstellung der abgetasteten Vorlage zu erhalten, ist im allgemeinen eine Kameraabtastung mit Fernsehrate viel zu langsam für die bevorzugte Anwendung der Erfindung, und eine Hochgeschwindigkeits-Zeilenabtastkamera wird verwendet.

Es ist normalerweise erforderlich, eine geeignete Synchronisation des Abtastens durch die Kamera mit dem Transport der Bahn 1 vorzusehen, und aus diesem Grund umfaßt das in Figur 1 dargestellte Gerät einen Wellencodierer 6, der eine Information hinsichtlich der gerade vorliegenden Umfangsposition der Walze 1 an eine Synchronisationssteuereinheit 7 abgibt. Da die Steuerung einer Zeilenabtastung in dieser Weise eine bekannte Technik ist, und da das spezielle angewandte Verfahren für die Erfindung nicht kritisch ist, wird es hier nicht weiter beschrieben.

Figur 2 erläutert lediglich als Beispiel eine bevorzugte Beleuchtung des Bereichs, der abgetastet wird; die Beleuchtung umfaßt vorzugsweise Lampen 8 und 9, die in gleicher Weise seitlich von einer Abtastebene 10, normal zum Umfang der Walze 3 verschoben sind.

Es soll hier vorausgesetzt werden, daß zur Durchführung der Erfindung, sofern das Testen betroffen ist, die Zeilenabtastkamera oder die andere Abtasteinrichtung eine Darstellung einer abgetasteten Vorlage in Form einer Vielzahl von Bildelementen (Pixeln) schaffen kann, von denen jedes einen Pixelwert, der die Helligkeit angibt (beispielsweise Reflektivität, Dichte oder andere Parameter des Pixels), das einen Elementarbildbereich der abgetasteten Vorlage entspricht. Vorzugsweise, obwohl nicht wesentlich, wird der Pixelwert in Form eines Digitalwortes von 8 Bit ausgedrückt, so daß der Pixelwert anhand einer Grauskala ausgedrückt wird, die sich von 0, was absolutem schwarz entspricht bis zu 255, was weiß entspricht, erstreckt. Es können jedoch andere Gesamtbereiche von Helligkeitswerten stattdessen verwendet werden, falls es bevorzugt ist. Bevor Figur 3 betrachtet wird, soll angenommen werden, daß eine Mustervorlage, d.h. eine Vorlage wie eine Banknote, die zum Zwecke der Überprüfung anderer Banknoten verwendet wird, als perfekt angenommen wird, unabhängig von der Möglichkeit, daß sie geringfügige Ungenauigkeiten aufweist, abgetastet wird, um eine Vielzahl von Pixeln zu schaffen, von denen jedes einen Elementarbereich angibt. Obwohl im allgemeinen die Pixelwerte in wieder auffindbaren Positionen in einer Speichervorrichtung, beispielsweise einem Bildspeicher, gespeichert sind, und die Positionen der Pixelwerte im Bildspeicher im wesentlichen durch die Umstände des Speicherns oder des Wiederfindens bestimmt sind, zeigt zum Zweck der Erläuterung Figur 3 eine kleine Nachbarschaft von Pixeln in den Positionen der entsprechenden Elementarbereiche des Bildes oder der Vorlage, das zur Lieferung der Pixel abgetastet wird. Figur 3 zeigt lediglich als Beispiel eine 5 x 5 Matrix von Pixeln, wobei jedes Element in dem Feld das Pixel (xm, yn) ist, wobei m jeden Wert von 1 bis 5 und n jeden Wert von 1 bis 5 annehmen kann. Wie ersichtlich werden wird, dient die Wahl einer quadratischen Matrix nur dem Zweck der Erläuterung, und es ist nicht wesentlich, stattdessen eine rechteckige Matrix auszubilden.

Angenommen, daß das gegebene Pixel, das dargestellt werden soll, das Pixel (x&sub3;, y&sub3;) ist. Unter der Annahme, daß eine ausreichende Geschwindigkeit der Datenverarbeitung erreicht werden kann, könnte bei der Abwesenheit von Fehlern der Bildabbildung dieses Pixel mit einem Pixel verglichen werden, das in exakt derselben Position im abgetasteten Bild vorhanden ist. Wie vorstehend angedeutet wurde, bedeuten jedoch Druckfehler, Abmessungsänderungen des Papiers und andere Fehler im allgemeinen, daß das korrespondierende Pixel der getesteten Vorlage in einer der Elementepositionen der 5 x 5 Matrix, die in Figur 3 dargestellt ist, auftreten kann.

Wie früher angemerkt wurde, umfaßt ein Gesichtspunkt der Erfindung die Definition für jedes Ziel- oder vorgegebene Pixel einer Pixelmatrix, sowie der Matrix, die in Figur 5 dargestellt ist, in der Nachbarschaft des Zielpixels. Die Dimensionen der Matrix und somit die spezielle Konfiguration der Pixel, die ausgewählt werden, um ein gegebenes Pixel wiederzugeben, können so ausgewählt sein, daß sie den Eigenschaften der Medien, der Drucktechnologie und anderer Faktoren in der Herstellung der Vorlage, die zu überprüfen ist, angepaßt sind.

Es ist beispielsweise bekannt, daß bei dem Drucken einer Vorlage Papierstreckungen in einer Richtung größer sind als in die andere, und somit kann das Seitenverhältnis der Matrix, die für die Darstellung des gegebenen Pixels verwendet wird, entsprechend gewählt wird. Desweiteren können die Größe oder die Konfiguration der Pixel innerhalb eines vorgegebenen "Musterbildes" verändert werden, für den Fall, daß das Akzeptabilitätskriterium über den Bereich des Bildes variiert.

Im allgemeinen kann jedes beliebige Element in der Matrix zu 0 gemacht werden, dies bedeutet eine Verbietung des Auftretens eines Zielpixels in der entsprechenden Position.

In Figur 4 sind drei Beispiele verschiedener Matrixdarstellungen gezeigt, die bequemerweise Abweichungsmuster genannt werden können, da sie eine akzeptable Konfiguration oder ein akzeptables Muster mit einer tolerierbaren Abweichung im getesteten Bild definieren, obwohl die Abweichung als im Musterbild auftretend dargestellt ist. Figur 4A zeigt eine 5 x 5 Matrix mit dem Zielpixel (X) in der Mitte; die anderen Elemente der Matrix sind als "1" dargestellt, lediglich um anzuzeigen, daß sie in der definierten Matrix vorhanden sind. Entsprechend erläutert Figur 4B eine 7 x 5 Matrix. Figur 4C illustriert eine Matrix, die auf einer quadratischen 9 x 9 Matrix basiert, die jedoch eine Entwicklung darstellt, in der verschiedenen peripheren Elementen der 9 x 9 Matrix ein Nullwert zugeordnet ist, so daß die verbleibenden Elemente eine näherungsweise runde Matrix oder Nachbarschaft um das Zielpixel X definieren. Verschiedene andere geeignete Muster können nach Wunsch ausgebildet sein.

Es wird festgestellt werden, daß, falls ein gegebenes Pixel einen Grauskalenwert aufweist oder einen solchen aufweisen soll, für einen korrespondierendes Pixel, das durch Abtasten der überprüften Vorlage entsteht, eine Wahrscheinlichkeit besteht, daß die Pixel innerhalb eines gegebenen Bereichs oder der Nachbarschaft Helligkeitswerte innerhalb eines endlichen Bereichs aufweisen, wobei die Wahrscheinlichkeitsdichte eine Funktion sowohl cer X- als auch der Y- Richtung in Figur 3 sind. Die Auswahl der Matrix und des zugeordneten Wertebereichs kann entsprechend der vermuteten oder erlaubten Streuung in der Wahrscheinlichkeitsfunktion getroffen werden. Es wird hier also nicht für notwendig angenommen, die Basis der Erfindung anhand einer mathematischen Analyse zu begründen; davon abgesehen ist es angemessen zu sagen, daß die Wahl, die die Erfindung ermöglicht, der Variierung des Bereichs und der Form der Pixelmatrix, die ein gegebenes Pixel repräsentiert, und die Wahl des Helligkeits- oder Grauskalenbereichs, der mit dieser Matrix verbunden ist, eine leistungsfähige Technik zum Bestimmen der Grenzen tolerierbarer Abweichungen eines Musterbildes schaffen.

Es wäre möglich, ein mathematisches Modell in Signalform zu entwickeln, durch Entwicklung einer entsprechende Matrix und eine einzelnen entsprechenden Bereichs von Werten für jedes ausgewählte Pixel in Übereinstimmung mit dem Akzeptabilitätskriterium, das für das gegebene Pixel geeignet ist. Der Wertebereich könnte von Matrix zu Matrix variieren, so daß er einen Wertebereich, der den gemessenen Wert für das gegebene Musterpixel einbettet, aufweist. Beispielsweise könnte ein Pixel, das in der Mustermatrix mit einem Grauskalenwert von 120 gemessen ist, repräsentiert werden durch eine m x n Matrix, bei der m und n wählbar sind und bei der der Bereich, der der Matrix zugeordnet ist, von Grauskalenwert 115 bis 125 variieren könnte. In einem anderen Teil des Bildes kann ein mit einem Grauskalenwert von 85 gemessenes Pixel einer Matrix zugeordnet sein, für die sich der Bereich von 80 bis 90 oder vielleicht von 75 bis 95 gemäß den Anfordernissen erstreckt. Obwohl dies in manchen Umständen eine akzeptable Technik sein mag, ist es jedoch bequemer und hinsichtlich der Hochgeschwindigkeitsverarbeitung vorteilhafter, die Technik anzuwenden, die im folgenden beschrieben werden wird.

In einer Entwicklung der gerade beschriebenen Technik wird ein Matrix für jedes Musterpixel definiert, und durch Abtasten einer Mustervorlage wird der gemessene Helligkeitsoder Grauskalenwert für jedes ausgewählte Musterpixel bestimmt. Dann wird eine Vielzahl von Bereichen für die Helligkeits- oder die Grauskalenwerte definiert. Diese Bereiche erstrecken sich vorzugsweise, obwohl sie es im allgemeinen nicht müssen, über einen kompletten Bereich von Helligkeits- oder Grauskalenwerten. Beispielsweise kann sich ein erster Bereich vom Grauskalenwert 0 bis 20 erstrecken.

Ein zweiter Bereich kann sich vom Grauskalenwert 15 bis 35 erstrecken. Ein dritter Bereich kann sich vom Grauskalenwert 30 zu einem Grauskalenwert 50 erstrecken usw. Vorzugsweise, wie oben beschrieben, überlappen die Grauskalen - oder Helligkeitsbereiche. Für jedes ausgewählte Pixel wird dann, unter Berücksichtigung der Helligkeits- oder Grauskalenwerte all der Pixel in der Nachbarschaft, die durch die definierte Matrix gebildet ist, eine Bestimmung durchgeführt, ob alle Pixelwerte innerhalb jedes der definierten Bereiche fallen. Falls für jeden vorgegebenen Bereich diese Bedingung erfüllt ist, kann die Matrix durch einen speziellen Signalwert repräsentiert werden, bequemerweise einen binären Ein-Bitwert, der vorzugsweise zu 1 gewählt wird. Für jeden Bereich, für den die Bedingung nicht erfüllt ist, wird der entsprechende, der Matrix für den vorgegebenen Wertebereich zugewiesene Wert ein anderer Signalwert, vorzugsweise 0 zugeordnet. In dieser Weise kann man für jeden Wertebereich ein entsprechendes Feld von Signalen entwikkeln, die vorzugsweise aus 0 und 1 bestehen. Dies ist rein schematisch in Figur 5 dargestellt. Es soll festgestellt werden, daß natürlich jeder Wertesatz lediglich eine Ansammlung von individuellen, adressierbaren Signalen ist und daß die Darstellung zum Zwecke der Erläuterung bequem ist.

Auf diese Weise, in sehr einfacher Form, da im allgemeinen die Anzahl der Bereiche deutlich größer als fünf sein muß und die Anzahl der Pixel sehr viel größer als in Figur 5 dargestellt sein muß, kann die gesamte Mustervorlage durch eine Vielzahl von Feldern 51 bis 55 von Signalen, vorzugsweise Binärsignale, dargestellt werden. Jedes Element des Feldes zeigt den Binärsignalwert, der einer entsprechenden Matrix zugewiesen ist, die dem entsprechenden Musterpixel zugeordnet ist, wobei der Binärwert 1 ist, wenn alle Pixelwerte in dieser Matrix innerhalb des entsprechend definierten Bereiches der Helligkeitswerte fällt, der mit diesem Feld verbunden ist. Jedes Feld, das einfach "Austastfeld" (gating array) genannt wird, besitzt Elemente, die sich auf die selben definierten Matrizen wie die anderen Felder beziehen, die sich aber voneinander unterscheiden entsprechend, ob die Pixel jeder definierten Matrix alle Helligkeitswerte innerhalb des entsprechenden Wertebereiches, der der entsprechenden Matrix zugeordnet ist, aufweisen.

Wie früher beschrieben, kann die Entwicklung der Felder reiteriert werden, um Endfelder zur Darstellung des Signalmodells des Musterbildes zu schaffen.

Es ist deshalb ersichtlich, daß für jedes gegebene Pixel eine definierte Matrix existiert, die einem Satz von Werten zugeordnet ist, vorzugsweise einem binären Digitalwort, dessen Bits jeweils in einem zugeordneten Austastfeld dargestellt sind. Das Binärwort, das mit den Matrixwerten der oberen linken Position jedes Feldes verbunden ist, ist als 00110 dargestellt. Dies bedeutet, daß alle Pixel in der entsprechenden Matrix Helligkeitswerte innerhalb von zwei Bereichen von Helligkeitswerten aufweisen, die den Feldern 53 bzw. 54 zugeordnet sind, und keine Helligkeitswerte aufweisen, die innerhalb der drei Bereiche von Helligkeiten liegen, die den entsprechenden Feldern 51, 52 und 55 zugeordnet sind.

Es ist natürlich erforderlich, eine wesentliche Rechenarbeit an den von einer Mustervorlage erhaltenen Pixelwerten durchzuführen, um die in Figur 5 lediglich schematisch erläuterte Darstellung in Signalform zu erhalten. Nichts desto trotz ist diese Technik sehr nützlich, da dieser Prozess nur einmalig durchgeführt werden muß, womit ein Bildmodell der Mustervorlage in handlicher Form erhältlich ist zum extensiven anschließenden Gebrauch beim Testen von Vorlage mit großen Anzahlen gegen das Bildmodell, welches die Standardvorlage repräsentiert.

Obwohl vorstehend vorausgesetzt wurde, daß die in Figur 5 dargestellten Austastfelder zunächst durch Abtasten einer Mustervorlage und anschließende erforderliche Berechnungen entwickelt wurden, um die Binärdarstellungen aller definierten Matrizen für alle definierten Bereiche von Grauskalenwerten zu erhalten, ist es möglich, die Austastfelder direkt ohne die Verwendung von Abtasten zu erstellen. Dies kann offensichtlich für sehr einfache Fälle durchgeführt werden, obwohl es momentan nicht als praktisch für komplexe Bilder angesehen wird.

Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung einer Vielzahl von Feldern von Signalwerten zur Darstellung der dem Musterpixel zugeordneten Matrizen und damit der Darstellung der individuellen Pixel liegt in der Möglichkeit, ein Pixel von einer zu prüfenden Vorlage sehr schnell zu überprüfen unter Verwendung einer Vielzahl von Komparatoren, von denen jeder für den Wertebereich, der einem entsprechenden Austastfeld zugeordnet ist, eingestellt ist, und der Durchführung einer Vielzahl von gleichzeitigen Vergleichen der Helligkeitswerte der Pixel mittels der Komparatoren, die so angesteuert werden, daß sie den Vergleich nur dann zuführen, wenn der Binärwert für den speziellen Bereich anzeigt, daß alle Pixel, die für die Matrix definiert sind, Helligkeitswerte innerhalb des entsprechenden Bereichs aufweisen. Auf diese Weise erfordert der Vorgang zum Überprüfen eines gegebenen Pixels, daß durch Abtasten einer Vorlage, die getestet wird, nur den Schritt des Auslesens des entsprechenden Digitalworts aus einem Speicher, der die "Austastfelder" speichert, und die Zuführung des Pixelwertwortes gleichzeitig zu einer Vielzahl von Komparatoren, von denen jeder durch ein entsprechendes Bit des Matrixdatenwortes gesteuert wird und jeder so eingestellt ist, daß er den Pixelwert innerhalb des Bereiches von Werten entsprechend dem entsprechenden Feld von Binärmatrixwerten vergleicht. Es ist einfach, den Vergleich zu unterbinden (d.h. zu verhindern oder nicht zu beachten), wenn das Datenbit anzeigt, daß ein Vergleich nicht sinnvoll ist, d.h. wenn beispielsweise das entsprechende Datenbit auf 0 ist, wie es mit Bezug auf Figur 5 erläutert wurde.

Die so beschriebene Technik macht es möglich, falls erwünscht, die Überprüfung der Pixel in Realzeit durchzuführen, nur vorausgesetzt, daß die Vergleichsschaltungen die Pixelrate, die durch die Abtasteinrichtung für die zu prüfende Vorlage geschaffen wird, verarbeiten kann. Dies bedeutet umgekehrt, daß die Technik der Überprüfung ohne übermäßige Geschwindigkeit oder Speicherkapazität zu erfordern durchgeführt werden kann.

Figur 6 zeigt wieder schematisch ein Gerät zur Durchführung einer Überprüfung von gedruckten Vorlagen durch eine wie oben beschriebene Technik.

Die in Figur 6 dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Matrixspeicher 11, der in Form eines freien Zugriffsspeichers (random access memory) ausgelegt sein kann und der mit Signalen geladen ist, die eine Vielzahl von Austastfeldern, die schematisch in Figur 5 dargestellt sind, bilden. Es ist klar, daß der Matrixspeicher in der Lage sein muß, für jedes Pixel, das durch Abtasten einer unter Test befindlichen Vorlage erhalten wurde, das Digitalwort für die entsprechende Matrix, die für das nominell korrespondierende Pixel der Mustervorlage oder -bild definiert ist, auslesen zu können. Dies ist jedoch eine Frage der bekannten Rechentechnik und muß hier nicht weiter beschrieben werden.

Figur 6 umfaßt die Bahn 1, die Trommel 3, die Zeilenabtastkamera 5, den Wellencodierer 6 und die Zeilenabtaststeuerung 7, die vorher mit Bezug auf Figur 1 beschrieben wurden. Der durch Abtasten einer bedruckten Vorlage auf der Bahn 1 erhaltene Pixelsatz wird über eine Zeilenabtastschnittstelle, die von bekannter Bauart sein kann, einem Bildspeicher 62 zugeführt. Ein derartiger Bildspeicher kann mit den selben Zeilen wie ein Bildspeicher ausgelegt sein, der für digitale Fernsehbildverarbeitung verwendet wird, wird von diesem aber im wesentlichen dadurch abweichen, daß er eine größere Kapazität aufweist.

Wie vorstehend kurz angedeutet wurde, ist es faktisch unmöglich sicherzustellen, daß ein zum Abtasten vorliegende Vorlage unter exakt dem korrekten Gesichtswinkel oder der Position angeordnet ist, und das in Figur 6 dargestellte Gerät umfaßt einen Bildspeicher 63 mit gesteuerter Kopplung an den Bildspeicher 62 mittels eines Mikroprozessors 64 und einen weiteren Bildspeicher 65 mit gesteuerter Kopplung an dem Bildspeicher 63 mittels eines Mikroprozessors 66. Die Mikroprozessoren 64 und 66, zusammen mit den Bildspeichern 63 und 65 sind vorgesehen, um das Bild der Vorlage, das von der Zeilenabtastkamera erhalten wird, hinsichtlich von Schrägfehlern und Übersetzungsfehlern zu korrigieren. Wie vorstehend beschrieben, ist dieser Vorgang, obwohl er wichtig ist, kein Teil des erfindungsgemäßen Konzepts der vorliegenden Erfindung und da Computergrafiktechniken existieren zum Korrigieren von Schrägfehlern und Übersetzungsfehlern und diese somit dem Durchschnittsfachmann geläufig sind, wird es nicht weiter beschrieben.

Um jedes ausgewählte Pixel zu prüfen, die im allgemeinen alle Pixel einer Vorlage sind, aber auch lediglich eine Auswahl aus dessen Pixeln sein können, wird jedes Pixel oder ausgewählte Pixel aus dem Bildspeicher 63 synchron mit dem Auslesen der entsprechenden Digitalworte aus dem Matrixspeicher 11 ausgelesen. Aus Gründen der Einfachheit und Bequemlichkeit der Beschreibung zeigt Figur 6 nicht die Zeitsteuerschaltungen, die zur Sicherstellung von Synchronität erforderlich sind, aber, wieder einmal, solche Techniken sind dem Durchschnittsfachmann bekannt und müssen hier nicht weiter beschrieben werden.

Jeder Pixelwert wird zusammen mit einem entsprechenden Datenwort vom Matrixspeicher 11 an einen Diskrepanzdetektor 67 gegeben, der mit einer Fehlerentscheidungsschaltung 68 verbunden ist, die mit einem System 69, das später beschrieben wird, verbunden ist.

Der Betrieb des Systems der Figur 6 erfolgt gemäß dem Ablaufdiagramm, das in Figur 8 dargestellt ist; der Diskrepanzdetektor 67 in Figur 6 wird später mit Bezug auf Figur 7 erläutert.

Bezugnehmend auf die Figuren 6 und 8 wird das Objekt, in dieser Ausführungsform in Blattform, in einem Zeitpunkt (Schritt A in Figur 8) durch die Zeilenabtastkamera zeilenabgetastet, wenn Synchronität mit der Bewegung des Objekts mittels einer Synchronitätssteuerung 60 (welche in bekannter Form ausgebildet sein kann) erreicht wurde. Diese Informationszeile wird digitalisiert und gespeichert (Schritt B in Figur 8) durch die Zeilenabtaststeuerung 7 und die Zeilenabtastschnittstelle 61. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die Zeilenabtastschnittstelle mit einer vorgegebenen Anzahl von Zeilen gefüllt ist. Die tatsächliche Zeilenzahl wird durch die erforderliche Auflösung zum Erreichen des Grades und des Pegels der erforderlichen Prüfgenauigkeit bestimmt.

Wenn die Zeilenabtastschnittstelle 61 gefüllt ist, wird das vollständige Bild von Daten (das heißt, das digitalisierte Bild des Objektes) dem Bildspeicher 62 (Schritt C) zugeführt. Bei Beendigung dieses Vorganges werden die Zeilenabtaststeuerung und die Zeilenabtastschnittstelle (in bekannter Weise) zur Aufnahme eines Bildes des nächsten Objektes vorbereitet. Während der Aufnahme des Bildes des nächsten Objektes kann das digitalisierte Bild im Bildspeicher 62 hinsichtlich von Schräglagen des Bildes untersucht werden (Schritt D). Wenn die Zeilenabtastschnittstelle mit dem nächsten Bild fertig ist und wenn sie das Bild in den Bildspeicher 62 überträgt, kann der neueste vorhergehende Inhalt in den Bildspeicher 63 übertragen werden (Schritt F), wobei die Übertragung jede Schräglage, die in dem Bild erfaßt wurde, berücksichtigt (Schritt E).

Die Inhalte des Bildspeichers 63 können nunmehr hinsichtlich Positionsänderung innerhalb des Bildes überprüft werden (Schritt G), und wenn die Bildspeicherübertragung stattfindet, können die Inhalte des Bildspeichers 63 dem Bildspeicher 65 übertragen werden (Schritt J), wobei jede Positionsänderung berücksichtigt wird (Schritt H).

Die Inhalte des Bildspeichers 65 können nun verglichen werden mit den Inhalten des Matrixspeichers 11 mittels des Diskrepanzdetektors 67 (Schritt K). Erfaßte Abweichungen können gezählt und/oder auf einer Kontextbasis durch die Entscheidungsschaltung 68 aufgezeichnet werden (Schritt L), und bei Beendigung des Zyklus der Überprüfung führt das System eine Entscheidung durch (Schritt M), in Übereinstimmung mit den Zählungen der Fehler, ob das Objekt "unbrauchbar" ist. Jede der derartigen Entscheidung wird einem Markierurigs- und Protokollsystem 69 zugeführt, das eine physikalische Markierung (Schritt N) an einem unbrauchbaren Objekt anbringen und ein solches Markieren protokollieren kann (Schritt P).

Figur 7 zeigt einen Datenbus 70, über de ein Wort, das den Grauskalenwert des momentanen Pixels darstellt, dem Diskrepanzdetektor zugeführt wird. Dieser Datenbus erstreckt sich zu jedem einer Vielzahl von Komparatoren 71, 71a, 72, 72a etc. (die verbleibenden Komparatoren sind weggelassen worden) wobei ein Komparatorsystem (von denen jedes zwei Komparatoren umfaßt) für jedes der Austastfelder vorgesehen ist, d.h. ein Komparatorsystem für jedes Bit des Datenwortes des Matrixspeichers 11. Zum Freigabeeingang jedes Komparatorenpaares wird das entsprechende Bit des Matrixdatenwortes vom Speicher 11 über entsprechende Leitungen 81, 82 etc. zugeführt.

Aus Einfachheitsgründen muß nur der Betrieb des ersten Komparatorsystems beschrieben werden. Der Betrieb der anderen ist ähnlich, außer daß der Pixelwert in ihnen verglichen wird mit den entsprechenden Helligkeitsbereich, der mit einem zweiten oder folgenden Bit des Matrixdatenwortes zugeordnet ist. Der Komparator 71 erhält von einer geeigneten Quelle über Leitungen 91 ein Digitalwort, das dem oberen Pegel des ersten Bereiches entspricht, d.h. der Bereiche der dem ersten Austastfeld zugeordnet ist, mit dem das erste Bit mit dem Matrixdatenwort verbunden ist. Entsprechend erhält der Komparator 71a von einer geeigneten Quelle über Leitungen 91a ein Digitalwort, das dem unteren Pegel des ersten Bereiches wie vorgenannt entspricht. Falls das entsprechende Matrixwort Bit vom ersten Binärwert (das heißt 1) ist, testen die Komparatoren 71 und 71a das (8-Bit) Pixelwertwort gegen die (8-Bit) Worte, die der oberen bzw. der unteren Grenze des ersten Bereiches entsprechen und sie sind mit einem entsprechenden Ausgang der Ausgangslogikschaltungen 101, 102, etc. verbunden. Die Logikschaltung 101 gibt ein Ausgangssignal des einen Binärwertes oder des anderen, entsprechend ob der Grauskalenwert innerhalb des Bereichs fällt, der durch den oberen Pegel, der auf Leitung 91 definiert ist, und den unteren Pegel, der auf Leitung 91a definiert ist, oder außerhalb des so definierten Bereiches fällt.

Der Vergleich des Pixelworts mit dem entsprechenden Bereich wird verhindert, falls das relevante Bit im Datenwort vom zweiten Binärwert ist (das heißt 0). Es ist alternativ möglich, Tore nach den Komparatoren vorzusehen, so daß der Vergleich immer durchgeführt wird, aber nicht beachtet wird, falls das relevante Matrixbit 0 ist (unter Verwendung der vorher angegebenen Konvention).

Für jeden Vergleich, der tatsächlich durchgeführt wird, erzeugt das Vergleichssystem ein Signal, das anzeigt, daß der Grauskalenwert des entsprechenden Bitfelds außerhalb eines Bereichs fällt, mit dem er verglichen wird, wobei der Diskrepanzdetektor ein Ausgangssignal an die Entscheidungsschaltung 68 gibt.

Die Entscheidungsschaltung 68 kann, falls gewünscht, eine Aufzeichnung der Defekte ansammeln und gibt ein Ausgangssignal nur dann, falls die erfaßten Fehler oder Diskrepanzen einen vorgegebenen Wert überschreiten, aber der Aufbau dieser Entscheidungsschaltung ist für die Erfindung nicht wesentlich. Es kann in jeder gewünschten Weise einfach so ausgeführt sein, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das anzeigt, daß gemäß dem gewählten Kriterium die Vorlage, die überprüft wurde, fehlerhaft oder nicht akzeptabel ist, und das Ausgangssignal der Fehlerentscheidungsschaltung wird in dieser Ausführungsform der Erfindung dem Vorlagen-Markierungs/Bestätigungs- oder Protokoll-System 69 zugeführt. Zusätzlich zum oben beschriebenen Markieren und Protokollieren kann das System 69 anzeigen, daß nicht nur eine der Vorlagen in einer speziellen (targe fehlerhaft ist, sondern daß die gesamte Charge zurückgewiesen werden sollte; es kann die Anzahl der fehlerhaften Vorlagen im speziellen Chargen anzeigen oder lediglich einer Bedienungsperson angeben, daß verschiedene Vorlagen einer weiteren visuellen Überprüfung unterzogen werden müssen, bevor sie akzeptiert oder endgültig zurückgewiesen werden.

Der Term "Blatt" soll sowohl einzelne Blätter als auch eine kontinuierliche Bahn umfassen.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Darstellung eines aus Pixeln zusammengesetzten Bildes in Signalform, wobei für jedes aus einer Vielzahl ausgewählter Pixel des Bildes eine Matrix definiert wird, die aus zugeorndeten Pixeln in der Nachbarschaft des ausgewählten Pixels zusammengesetzt ist, ein erster Signalwert erzeugt wird, wenn alle zugeordneten Pixel einen Pixelwert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs aufweisen und wobei ein zweiter Signalwert erzeugt wird, wenn zumindest eines der zugeordneten Pixel einen Pixelwert außerhalb des Bereichs aufweist, so daß ein Feld von Signalelementen erhalten wird, von denen jedes den Signalwert der für ein ausgewähltes Pixel definierten Matrix angibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Anzahl von Feldern von Signalelementen entwickelt wird, in denen die Signalwerte in jedem Feld entsprechend einem zugeordneten Bereich aus einer Anzahl von verschiedenen Bereichen von Pixelwerten bestimmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Bereiche die gleichen für jedes gewählte Pixel sind.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Signalwerte binär sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren reiteriert wird, um zumindest ein zweites Feld von Signalelementen aus einem vorhergehenden Feld zu entwickeln.

6. Verfahren zur Entwicklung eines Signalmodells eines aus Pixeln aufgebauten Bildes, wobei jedes Pixel einen Pixelwert aufweist und wobei eine Vielzahl von verschiedenen Bereichen für den Pixelwert definiert wird, für jedes ausgewählte Pixel eine Matrix aus Pixeln in der Nachbarschaft des auswählten Pixels definiert wird, der Wert für jedes ausgewählte Pixel gegen zumindest einen der Vielzahl der Bereiche geprüft wird, und in Abhängigkeit von jedem ausgewählten Pixel und in Abhängigkeit von jedem der Bereiche ein erster Signalwert aufgestellt wird, falls alle Pixel in der zugeordneten Matrix Pixelwerte innerhalb des Bereiches aufweisen, und ein zweiter Signalwert aufgestellt wird, falls zumindest eines der Pixel in der zugeordneten Matrix einen Pixelwert außerhalb des Bereichs aufweist, sodaß eine Vielzahl von Feldern von Signalelementen erzeugt wird, in denen jedes Feld für einen zugeordneten Bereich der Bereiche aufgestellt wird, und jeweils eine Anzahl von Signalelementen umfaßt, von denen jedes den für die für ein zugeordnetes, ausgewähltes Pixel definierte Matrix bestimmten Signalwert hat.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Pixelwert die Helligkeit wiedergibt und sich die Bereiche in Kombination über einen kompletten Bereich von Helligkeitswerten erstrecken

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Helligkeitswerte in Grauskalenwerten ausgedrückt sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Bereiche überlappen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei zur Erzeugung der Pixel eine Vorlage abgetastet wird.

11. Verfahren zum Vergleichen eines Sekundärbildes aus Sekundärbildpixeln mit einem Musterbild, das durch Musterbildpixel dargestellt ist, wobei für jedes ausgewählte Musterbildpixel ein vorgegebener Bereich von Pixelwerten definiert wird, für jedes ausgewählte Musterbildpixel ein Torsignal erzeugt wird, das anzeigt, ob die Werte aller Musterbildpixel in einer zugeordneten, definierten Nachbarschaft des ausgewählten Musterbildpixels innerhalb dieses Bereichs fallen, und wobei unter der Steuerung des Torsignals der Pixelwert eines Sekundärbildpixels bezüglich Grenzen, die dem Bereich entsprechen, geprüft wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei ferner eine Vielzahl von unterschiedlichen vorgegebenen Bereichen von Pixelwerten definiert werden, für jeden der Bereiche ein Feld von Torsignalen erzeugt wird, von denen jedes angibt, ob die Werte aller Musterbildpixel in einer zugeordneten Nachbarschaft des zugeordneten, ausgewählten Musterbildpixels in den zugeordneten Bereich fallen und wobei unter der Steuerung der Torsignale die Werte der Sekundärbildpixel bezüglich Grenzen geprüft werden, die zumindest einem der Bereiche entsprechen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Torsignale binär sind.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei ein Vergleich der Werte der Sekundärbildpixel mit Grenzen, die einem speziellen Bereich entsprechen, nur dann erlaubt wird, falls das zugeordnete Torsignal anzeigt, daß die Werte aller Musterbildpixel in der zugeordneten Nachbarschaft innerhalb dieses speziellen Bereich fallen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Pixelwerte die Helligkeit angeben und die Bereiche in Kombination sich über einen kompletten Bereich von einer definierten Nullhelligkeit zu einer definierten maximalen Helligkeit erstrecken.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei zumindest einige der Bereich überlappen.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die Steuerung der Prüfung jedes ausgewählten Sekundärpixels für jeden der zugeordneten Bereiche parallel durchgeführt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei das Verfahren nacheinander für jedes einer Vielzahl von Objekten durchgeführt wird, von denen jedes abgetastet wird, um ein zugeordnetes Sekundärbild zu erzeugen, synchron mit der Erzeugung der Objekte.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Objekte in Blattform entweder separat oder in Form einer kontinuierlichen Bahn vorliegen.

20. Gerät zum Vergleich eines Sekundärbildes aus Sekundärbildpixeln mit einem Musterbild, das durch Musterbildpixel repräsentiert wird mit: einer Einrichtung (11) die eine Signaldarstellung erzeugt, die für jedes ausgewählte Musterbildpixel angibt, ob die Werte aller Musterbildpixel in einer zugeordneten, definierten Nachbarschaft des ausgewählten Musterbildpixels innerhalb eines definierten Bereichs fallen, und mit Vergleichsmitteln (67) zum Überprüfen der Werte eines Sekundärbildpixels bezüglich Grenzen, die dem Bereich entsprechen.

21. Gerät nach Anspruch 20, wobei die Signaldarstellung Felder von Torsignalen umfaßt, von denen jedes angibt, ob der Wert aller Hauptbildpixel in einer zugeordneten Nachbarschaft eines zugeordneten, ausgewählten Musterbildpixels innerhalb eines zugeordneten Bereichs fallen, und wobei die Vergleichseinrichtung abhängig von den Torsignalen ist, um die Werte der ausgewählten Sekundärbildpixel bezüglich Grenzen zu überprüfen, die zumindest einem der Bereiche entsprechen.

22. Gerät nach Anspruch 21, wobei die Vergleichseinrichtung den Vergleich des Wertes eines Sekundärbildpixels mit Grenzen, die einem speziellen Bereich entsprechen, nur dann ermöglicht, falls das zugeordnete Torsignal anzeigt, daß die Werte aller Musterbildpixel in der zugeordneten Nachbarschaft innerhalb dieses speziellen Bereiches fallen.

23. Gerät nach Anspruch 21, wobei das Feld von Torsignalen für jedes ausgewählte Musterbildpixel ein Digitalsignal aufweist, das aus einer Anzahl von Signalelementen zusammengesetzt ist, von denen jedes einem entsprechenden vorgegebenen Bereich zugeordnet ist und einen ersten Signalwert aufweist, wenn das zugeordnete Musterbildpixel einen Wert innerhalb des zugeordneten Bereichs hat, und einen zweiten Signalwert aufweist, wenn das zugeordnete Musterbildpixel einen Wert innerhalb des zugeordneten Bereichs nicht aufweist.

24. Gerät nach Anspruch 23, wobei die Vergleichseinrichtung (67) auf die Signalelemente anspricht, um den Vergleich des Wertes eines Sekundärbildpixels bezüglich eines Bereichs zuzulassen, wenn das zugeordnete Signalelement einen ersten Signalwert aufweist, und einen solchen Vergleich zu verhindern, wenn das zugeordnete Signalelement einen zweiten Signalwert aufweist.

25. Gerät nach einem der Ansprüche 20 bis 24, ferner mit einer Einrichtung (3, 5) zum Abtasten eines Objektes zur Erzeugung der Pixel des Sekundärbildes.

26. Gerät nach Anspruch 24, wobei das Objekt eines aus einer Folge von Blättern ist, die entweder separat oder in kontinuierlicher Form vorliegt, und wobei die Abtasteinrichtung so ausgebildet ist, daß sie das Abtasten synchron mit der Präsentation der Blätter durchführt.







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