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Dokumentenidentifikation DE69527450T2 20.03.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0664642
Titel Bildverarbeitungsvorrichtung zur Identifikation eines Eingangsbildes und damit ausgerüstetes Kopiergerät
Anmelder Omron Corp., Kyoto, JP
Erfinder Katoh, Mitsutaka, Kyoto-City, JP;
Ohmae, Kouichi, Kyoto-City, JP;
Sonoda, Shinya, Kyoto-City, JP;
Yanagida, Masahito, Nagaokakyo-city, JP;
Senga, Masanori, Takatuki-city, JP
Vertreter Kahler Käck Mollekopf, 86899 Landsberg
DE-Aktenzeichen 69527450
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 20.01.1995
EP-Aktenzeichen 951007699
EP-Offenlegungsdatum 26.07.1995
EP date of grant 24.07.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.03.2003
IPC-Hauptklasse H04N 1/387
IPC-Nebenklasse G06K 9/00   G07D 7/00   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine Bildverarbeitungsvorrichtung zum Identifizieren eines Eingangsbildes und einen Kopierer mit derselben. Genauer betrifft diese Erfindung eine Bildverarbeitungsvorrichtung zum Identifizieren eines Eingangsbildes, die sich idealerweise zum Abtasten von Dokumenten, die nicht kopiert werden dürfen, wie z. B. Banknoten oder verkäuflichen Wertpapieren, und zum Verhindern, daß ein Kopierer Kopien von diesen ausdruckt, eignet. Sie betrifft auch einen Kopierer, in dem eine solche Vorrichtung installiert ist.

Die Erfindung betrifft eine Bildverarbeitungsvorrichtung, die ausgestattet ist mit einer Vorrichtung zum Erkennen eines Musters innerhalb von Bilddaten, die sie empfangen hat, welches eine potentielle Übereinstimmung für ein festgelegtes Muster ist; einer Vorrichtung zum Gewinnen dieses Musters, wenn es einmal erkannt ist, aus den vorstehend genannten Bilddaten; und einer Vergleichsvorrichtung, die unter Verwendung von unscharfen Wissen, das auf der Basis des festgelegten Musters, das festgesetzt wird, im voraus zusammengetragen wird, einen unscharfen Rückschluß durchführt, und die die Übereinstimmungsgüte der potentiellen Übereinstimmung bezüglich des festgelegten Musters berechnet.

Diese Bildverarbeitungsvorrichtung der Erfindung unterscheidet sich durch folgendes. Das vorstehend genannte festgelegte Muster besteht aus einer Anzahl von Zellen. Es wird veranlaßt, daß sich die Dichte von einer oder mehreren dieser Zellen von jener von denjenigen, die sie umgeben, unterscheidet. Das Segment, das die Information enthält, die in dieser Weise codiert ist, kann ein Teil des Musters oder das gesamte Muster sein.

Hintergrund der Erfindung

Die Entwicklung in den letzten Jahren von Kopiergeräten wie z. B. Vollfarbkopierern hat die Reproduktionsqualität auf ein Niveau verbessert, auf dem man mit bloßem Auge die Kopie nicht vom Original unterscheiden kann. Solche getreuen Reproduktionen können nun kostengünstig erhalten werden. Wir müssen jedoch in Betracht ziehen, daß zusammen mit diesem Vorteil das erhöhte Risiko aufkommt, daß Kopierer derart illegal verwendet werden, wie zum Fälschen von Geld, verkäuflichen Wertpapieren und anderen ) Originaldokumenten, deren Reproduktion gesetzlich verboten ist. Um diese Gefahr abzuwenden, wurden verschiedene Vorrichtungen entwickelt, um zu verhindern, daß Kopierer zum Fälschen verwendet werden. Eine solche Vorrichtung ist die Bildverarbeitungsvorrichtung, die in der Japanischen ) Patentveröffentlichung 2-210481 (EP-A-0 382 549) und einer Amerikanischen Patentanmeldung, Seriennr. 08/321 651, eingereicht am 11. Oktober 1994, offenbart ist.

Diese Bildverarbeitungsvorrichtung des Standes der Technik liest das auf das Glas des Kopierers gelegte Originalbild durch viermaliges Abtasten des gesamten Originals. Sie wird in digitalen Vollfarbkopiergeräten verwendet. Wir wollen annehmen, daß eine Banknote in das Kopiergerät eingelegt wurde. Bei der ersten Abtastung erkennt die Vorrichtung den ungefähren Ort des Wasserzeichens B auf der Banknote A, dem Dokument, dessen Fälschung verhindert werden soll (siehe Fig. 68), unter der Annahme, daß das Dokument auf dem Glas tatsächlich eine Banknote ist.

Bei der zweiten Abtastung erkennt die Vorrichtung auf der Basis des Orts des Wasserzeichens B die exakte Position des Geldscheins und den Winkel, in dem er angeordnet ist (d. h. die exakten Positionskoordinaten des Geldscheins auf dem Glas). Da die Länge, Größe und Form der Banknote A, des zu erkennenden Gegenstands, im voraus bekannt sind, wandeln wir die Daten, wenn sie einen gegebenen Schwellenwert überschreiten, in Binärwerte um und gewinnen die Kanten C (schraffierte Fläche) der Banknote A. Auf der Basis des Orts dieser Kanten erhalten wir die Koordinaten von zwei der Spitzen D des Geldscheins, (x&sub1;, y&sub1;) und (x&sub2;, y&sub2;).

Auf diese Weise können wir die Neigung 0 erhalten. Bei der dritten Abtastung berechnet die Vorrichtung die Positionskoordinaten (x&sub3;, y&sub3;) des auf den Geldschein aufgeprägten roten Siegels E aus der bei der zweiten Abtastung erhaltenen exakten Position des Geldscheins (d. h. aus den Koordinaten der Spitzen D und dem Winkel 0). Auf der Basis dieser Positionskoordinaten gewinnt sie ein Bild aus dem Bereich, in dem das Siegel E angeordnet ist, und sie stellt fest, ob tatsächlich ein rotes Siegel auf diesem Gegenstand vorhanden ist.

Durch dreimaliges Abtasten des Gegenstandes kann die Vorrichtung feststellen, ob das in den Kopierer eingelegte Dokument eines ist, dessen Kopieren illegal wäre (in diesem Fall eine Banknote). Wenn die Vorrichtung feststellt, daß ein verbotenes Dokument wie z. B. eine Banknote zum Kopieren eingelegt wurde, führt sie ihre festgelegten Antifälschungsvorgänge bei der vierten Abtastung aus, wie z. B. Veranlassen, daß die gesamte Anzeige schwarz wird, und Verhindern, daß der Kopierer arbeitet.

Da existierende Vorrichtungen, wie z. B. die vorstehend beschriebene, eine Anzahl von Abtastungen erfordern, um eine Banknote oder einen anderen Gegenstand, der nicht kopiert werden darf, zu erkennen, ist es zeitaufwendig, zu einer Beurteilung zu gelangen. Ferner verwenden nicht alle Vollfarbkopierer ein Kopierschema mit vier Abtastungen wie das vorstehend beschriebene. Einige tasten das Original dreimal ab und andere nur einmal. Die vorstehend beschriebene Verarbeitungsvorrichtung kann nicht bei diesen Arten von Kopierern verwendet werden. Ein weiteres Problem besteht darin, daß eine äußerst große Speicherkapazität erforderlich ist, nur um Daten zu speichern, die ein Merkmal wie z. B. die Größe von Papiergeld betreffen. Zwangsläufig kann dann nur eine begrenzte Anzahl von Arten von Geld erkannt werden.

Bei dem existierenden Schema wird ein Muster aus allen Mustern auf einem Dokument ausgewählt, das nicht kopiert werden darf. Dieses Muster muß die geeignete Anzahl von Merkmalen aufweisen, so daß es deutlich unterschieden werden kann, und es muß ein Muster sein, das auf gewöhnlichen Dokumenten, die kopiert werden dürfen, nicht zu finden ist. Dieses Muster wird mit verdächtigen Mustern auf dem zu kopierenden Dokument verglichen. Selbst wenn der Prozeß auf ein einziges Land begrenzt wird, gibt es eine enorme Anzahl von Dokumenten, die nicht kopiert werden dürfen. Der Versuch, alle von ihnen mit Sicherheit zu erkennen, erfordert eine ungeheure Speicherkapazität und langatmige Verarbeitungszeit. Existierende Vorrichtungen sind außerstande, diese Verarbeitung in Echtzeit durchzuführen. Wenn, nachdem der Kopierer hergestellt ist, ein neues Dokument erscheint, das nicht kopiert werden darf, kann die Vorrichtung das Dokument nicht verarbeiten oder nicht einmal erkennen. Um das Dokument zu erkennen, muß ein neuer Satz von Merkmalen ausgewählt werden und dem Kopierer gelehrt werden, was eine komplizierte Prozedur ist. Wenn wir die Dokumente anderer Länder einschließen sollen, wird das Problem noch überwältigender.

Eine solche Vorrichtung erfordert drei Abtastungen, um festzustellen, ob das in den Kopierer eingelegte Dokument eine Banknote oder irgendein anderer Gegenstand ist, der nicht kopiert werden darf. Und wenn beispielsweise die Spitze D der Banknote A umgeklappt oder anderweitig verstümmelt ist, ist die Vorrichtung außerstande, den Ort des Siegels E zu erhalten. Folglich ist sie außerstande festzustellen, ob das verarbeitete Dokument tatsächlich die Banknote A ist.

Eine Lösung für dieses Problem ist in den Fig. 69 (A) und (B) gezeigt. Hier sind Richtlinien F, die aus dicken durchgezogenen oder gestrichelten Linien bestehen, so gedruckt, daß sie das festgelegte Muster E umgeben. Wir gewinnen das Innere des von den Richtlinien F umgebenen Bereichs und stellen fest, ob dies das festgelegte Muster ist. Wenn die Richtlinien F wie jene in der Zeichnung verwendet werden, wird es leichter, das festgelegte Muster von anderen Bilddaten zu trennen. Die Verwendung von geraden Linien macht es leichter, die Neigung, Winkel und Koordinaten von Spitzen zu berechnen, so daß das Muster einfacher und genauer gewonnen werden kann.

Die Richtlinien F sind jedoch auffällig genug (d. h. das Merkmal ist groß genug), daß sie und mit ihnen das Muster E, das sie kennzeichnen, leicht erkannt werden können. Dies macht es für eine Person leichter, die Richtlinien F oder das Muster E (durch Hinzufügen von zusätzlichen Linien, Ausradieren von Teilen und so weiter) zu verstümmeln. Eine solche Verstümmelung kann beeinflussen, ob das Muster erkannt (und so gewonnen) werden kann, oder, selbst wenn das Muster erkannt wird, kann die Vorrichtung außerstande sein, festzustellen, ob es sich um das festgelegte Muster handelt.

Wenn ein existierendes Schema oder das vorstehend beschriebene Schema unter Verwendung von Richtlinien F verwendet wird, muß ein Muster aus den Formen ausgewählt werden, die auf dem verbotenen Dokument zu finden sind, welches sich für eine Merkmalszählung gut eignet, wie z. B. das rote Siegel auf einer Banknote. (Ein geeignetes Muster ist eines, das eindeutig unterschieden werden kann und das nicht auf irgendeinem gewöhnlichen Dokument, das kopiert werden darf, zu finden ist.) Kandidaten werden dann mit diesem Muster verglichen. Selbst wenn wir den Umfang auf ein einziges Land begrenzen, gibt es eine riesige Anzahl von Dokumenten, die nicht kopiert werden dürfen. Alle von ihnen zuverlässig zu erkennen, würde eine umfangreiche Speicherkapazität und eine signifikante Menge an Verarbeitungszeit erfordern. Dies würde es unmöglich machen, die Kopiererverarbeitung in Echtzeit durchzuführen.

Wenn, nachdem der Kopierer hergestellt ist, ein neues Dokument erscheint, das nicht kopiert werden darf, kann die Vorrichtung das Dokument nicht verarbeiten oder nicht einmal erkennen. Zum Erkennen des Dokuments muß ein neuer Satz von Merkmalen ausgewählt und dem Kopierer gelehrt werden, was eine komplizierte Prozedur ist. Wenn wir die Dokumente anderer Länder einschließen sollen, wird das Problem noch überwältigender.

Angesichts der vorstehend erörterten Schwierigkeiten besteht die erste Aufgabe dieser Erfindung darin, eine Bildverarbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die eine Banknote oder ein anderes verbotenes Dokument durch nur einmaliges Abtasten desselben erkennen kann; die keine große Speicherkapazität erfordert; die in der Lage ist, eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung in Echtzeit durchzuführen; die mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann; die festgelegte Muster mit Sicherheit mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit von falschen Bejahungen erkennen kann; die einen breiten Bereich von Dokumenten erkennen kann; und die neue Dokumente, die nicht kopiert werden dürfen, verarbeiten kann, sowie einen Kopierer, in dem eine solche Vorrichtung verwendet wird.

Die zweite Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Bildverarbeitungsschema und eine Bildverarbeitungsvorrichtung, die diese verschiedenen Probleme lösen können, sowie einen Kopierer, in dem sie verwendet werden, bereitzustellen. Insbesondere können dieses Schema und diese Vorrichtung ein festgelegtes Muster auf einem Dokument zweifelsohne erkennen und seinen Ort festlegen. Dies macht die Gewinnung des Musters und die Feststellung seiner Identität leichter und genauer.

Die dritte Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Schema und eine Vorrichtung bereitzustellen, die die 1 minimale Anzahl von Abtastungen verwenden, um ein Muster zu erkennen und auszuwerten, und die idealerweise die Verarbeitung bei einer einzigen Abtastung durchführen können.

In EP-A-0382549 ist eine Vorrichtung. zum Bildlesen oder -verarbeiten offenbart. Diese Vorrichtung erfüllt jedoch nicht die Aufgaben der vorliegenden Erfindung, d.h. das nur einmalige Abtasten des Dokuments.

Um die vorstehend umrissenen Aufgaben zu erfüllen, ist die erfindungsgemäße Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Vorrichtung zum Erkennen eines Musters in Bilddaten, die sie empfangen hat, welches eine potentielle Übereinstimmung für ein festgelegtes Muster ist; einer Vorrichtung zum Gewinnen dieses Muster, wenn es einmal erkannt wurde, aus den vorstehend genannten Bilddaten; und einer Vorrichtung zum Durchführen eines unscharfen Rückschlusses unter Verwendung von unscharfem Wissen, das im voraus auf der Basis des festgelegten Musters, das festgesetzt wurde, zusammengetragen wurde, und die die Übereinstimmungsgüte der potentiellen Übereinstimmung bezüglich des festgelegten Musters berechnet, ausgestattet. Das vorstehend genannte festgelegte Muster besteht aus einer Anzahl von Zellen. Es wird veranlaßt, daß sich die Dichte von einer dieser Zellen von jener derjenigen, die sie umgeben, unterscheidet. Das Segment, das die codierte Information enthält, kann ein Teil des Musters oder das gesamte Muster sein.

Idealerweise erzeugt die vorstehend genannte Vergleichsvorrichtung ein abgestuftes Bild durch Verringern der Auflösung der Bilddaten, die sie empfangen hat, und vergleicht dieses abgestufte Bild mit einem abgestuften Bild des festgelegten Musters, das im voraus festgesetzt wurde.

Eine Anzahl der vorstehend genannten festgelegten Muster kann festgesetzt werden, die einen Teil außerhalb der vorstehend genannten codierten Information und/oder einen Teil dieser Information gemeinsam haben. Das festgelegte Muster kann aus einer Anzahl von Zellen bestehen, die entweder in einem Gitter mit den Abmessungen n · m oder in konzentrischen Kreisen angeordnet sind.

Wenn eine Banknote oder ein anderes verbotenes Dokument in einen Kopierer eingelegt wurde, in dem die Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung installiert ist, wird das festgelegte Muster auf dem Dokument erkannt. Ein Kopierverbotsbefehl wird ausgegeben und der Gegenstand wird nicht kopiert oder ausgegeben.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt die Gesamtkonfiguration der Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der inneren Struktur der Vorrichtung zum Erkennen eines festgelegten Musters.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm der inneren Struktur der Vorrichtung zum Durchführen der Mittelwertbildungsoperation.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm der inneren Struktur der Flip-Flop-Gruppen in der Erkennungsvorrichtung.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm der inneren Struktur der Decodierschaltung in der Erkennungsvorrichtung.

Fig. 6 stellt dar, wie die Vorbeurteilungseinheit arbeitet.

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm der inneren Struktur der Vorrichtung zum Gewinnen eines festgelegten Musters und der Vorrichtung zum Vergleichen desselben mit einem Bezugsmuster.

Fig. 8 zeigt, wie die Eckenerkennung in der Positionserkennungseinheit funktioniert.

Fig. 9 ist ein Ablaufplan, der die Funktion der Eckenerkennung in der Positionserkennungseinheit darstellt.

Fig. 10 zeigt, wie die Markierungserkennung in der Positionserkennungseinheit funktioniert.

Fig. 11 ist ein Ablaufplan, der die Funktion der Markierungserkennung in der Positionserkennungseinheit darstellt.

Fig. 12 ist ein Ablaufplan, der darstellt, wie die Vorrichtung zum Vergleichen eines festgelegten Musters mit einem Bezugsmuster arbeitet.

Fig. 13 gibt ein Beispiel eines festgelegten Musters.

Fig. 14(A) stellt den Vorteil dar, der vom festgelegten Muster verliehen wird.

Fig. 14(B) stellt eine modifizierte Version dieses festgelegten Musters dar.

Fig. 15 zeigt eine weitere Version des festgelegten Musters.

Fig. 16 stellt die Operation der Vorrichtung dar.

Fig. 17 gibt die Mitgliedfunktion von jeder Zelle in dem in Fig. 16 gezeigten Muster an.

Fig. 18 stellt eine weitere Art und Weise dar, in der das festgelegte Muster verwendet werden kann.

Fig. 19 ist ein Ablaufplan, der einige der Operationen und Funktionen zeigt, die von der Vorrichtung zum Vergleichen eines festgelegten Musters durchgeführt werden, wenn eines der in Fig. 18 gezeigten Muster verwendet wird.

Fig. 20 zeigt eine weitere Version des festgelegten Musters.

Fig. 21 zeigt eine weitere Version des festgelegten Musters.

Fig. 22 zeigt eine weitere Version des festgelegten Musters.

Fig. 23 zeigt eine weitere Version des festgelegten Musters.

Fig. 24 zeigt eine weitere Version des festgelegten Musters.

Fig. 25 zeigt eine weitere Version des festgelegten Musters.

Fig. 26 zeigt ein Beispiel des Kopiergeräts, das diese Erfindung betrifft.

Fig. 27 zeigt ein Beispiel des Kopiergeräts, das diese Erfindung betrifft.

Fig. 28 zeigt ein Beispiel von Positionsmarkierungen, Scheinmarkierungen und eines festgelegten Musters, die bei dieser Erfindung verwendet werden könnten.

Fig. 29 zeigt ein weiteres Beispiel von Positionsmarkierungen, Scheinmarkierungen und eines festgelegten Musters, die bei dieser Erfindung verwendet werden könnten.

Fig. 30 zeigt ein weiteres Beispiel von Positionsmarkierungen, Scheinmarkierungen und eines festgelegten Musters, die bei dieser Erfindung verwendet werden könnten.

Fig. 31 ist ein Blockdiagramm der inneren Struktur einer Vorrichtung zum Erkennen der Positionsmarkierungen.

Fig. 32 ist ein Blockdiagramm der inneren Struktur der Flip-Flop-Gruppe in der Erkennungsvorrichtung.

Fig. 33 ist ein Blockdiagramm der inneren Struktur der Decodierschaltung in der Erkennungsvorrichtung.

Fig. 34 gibt ein Beispiel von Punktmustern, die für Positionsmarkierungen und Scheinmarkierungen verwendet werden könnten.

Fig. 35 ist ein Blockdiagramm, das die innere Organisation der Vorrichtung zum Gewinnen des festgelegten Musters und der Vorrichtung zum Vergleichen dieses Musters mit einem Bezugsmuster zeigt.

Fig. 36 stellt die Operation der Vorrichtung zum Gewinnen des festgelegten Musters dar.

Fig. 37 ist ein Ablaufplan der Funktionen, die von der Steuer-CPU durchgeführt werden, welche einen Teil der Vorrichtung zum Gewinnen des festgelegten Musters bildet.

Fig. 38 stellt die Operation der Vorrichtung zum Vergleichen des festgelegten Musters mit einem Bezugsmuster dar.

Fig. 39 zeigt Beispiele der Regeln und Mitgliedfunktionen, die im Regelspeicher und im MF-Speicher in der Vorrichtung zum Vergleichen des festgelegten Musters mit einem 1 Bezugsmuster gespeichert sind.

Fig. 40 zeigt ein Beispiel einer Binärwandlerschaltung, die zum Erkennen von Positionsmarkierungen verwendet wird, wenn die Positionsmarkierungen und die Scheinmarkierungen unterschieden werden, indem sie verschiedene Farben aufweisen.

Fig. 41 zeigt ein weiteres Beispiel von Positionsmarkierungen und Scheinmarkierungen.

Fig. 42 zeigt ein weiteres Beispiel eines festgelegten Musters.

Fig. 43 zeigt die Gesamtkonfiguration eines weiteren idealen Beispiels der Bildverarbeitungsvorrichtung.

Fig. 44 zeigt ein Beispiel eines festgelegten Musters.

Fig. 45 ist ein Blockdiagramm der inneren Struktur der Vorrichtung zum Erkennen der Markierungen.

Fig. 46 stellt die Operation der Vorrichtung zum Erkennen der Markierungen dar.

Fig. 47 ist ein Blockdiagramm der inneren Struktur der Vorrichtung zum Erkennen des festgelegten Musters.

Fig. 48 ist ein Ablaufplan der von der CPU durchgeführten Funktionen.

Fig. 49 stellt die Operation der Vorrichtung zum Erkennen des festgelegten Musters dar.

Fig. 50 stellt die Operation der Vorrichtung zum Erkennen des festgelegten Musters dar.

Fig. 51 stellt die Operation der Vorrichtung zum Erkennen des festgelegten Musters dar.

Fig. 52 stellt die Operation der Vorrichtung zum Erkennen des festgelegten Musters dar.

Fig. 53 ist ein Blockdiagramm der inneren Struktur der Vorrichtung zum Erkennen des festgelegten Musters.

Fig. 54 zeigt die innere Struktur der Kombinationsschaltung.

Fig. 55 zeigt ein weiteres Beispiel eines festgelegten Musters.

Fig. 56 zeigt ein weiteres Beispiel eines festgelegten Musters.

Fig. 57 ist ein Blockdiagramm einer weiteren inneren Struktur für die Vorrichtung zum Erkennen des festgelegten Musters.

Fig. 58 zeigt ein Beispiel dafür, wie Codedaten in das festgelegte Muster integriert werden können.

Fig. 59 zeigt ein Beispiel dafür, wie Codedaten in das festgelegte Muster integriert werden können.

Fig. 60 zeigt ein Beispiel dafür, wie Codedaten in das festgelegte Muster integriert werden können.

Fig. 61 zeigt ein Blockdiagramm der wesentlichen inneren Struktur einer Vorrichtung zum. Erkennen eines festgelegten Musters, welche die Muster mit den Codedaten, die in den Fig. 35 bis 37 gezeigt sind, erkennen kann.

Fig. 62 zeigt ein weiteres Beispiel dafür, wie Codedaten in das festgelegte Muster integriert werden können.

Fig. 63 zeigt ein weiteres Beispiel dafür, wie Codedaten in das festgelegte Muster integriert werden können.

Fig. 64 zeigt ein weiteres Beispiel dafür, wie Codedaten in das festgelegte Muster integriert werden können.

Fig. 65 ist ein Blockdiagramm der wesentlichen inneren Struktur einer Vorrichtung zum Erkennen eines festgelegten Musters, welche die Muster mit Codedaten, die in den Fig. 39 bis 41 gezeigt sind, erkennen kann.

Fig. 66 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Scanners.

Fig. 67 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Druckers.

Fig. 68 stellt die Operation einer zum Stand der Technik gehörenden Bildverarbeitungsvorrichtung dar.

Fig. 69 stellt eine Idee dar, die im Stand der Technik zum Lösen eines Problems verwendet wird.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung Ausführungsbeispiel

Wir werden als nächstes mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eine ausführliche Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Bildverarbeitungsvorrichtung und des Systems und des Kopierers, in dem diese verwendet werden, die gemäß dieser Erfindung konstruiert sind, geben. Die Verarbeitungsvorrichtung in diesem Beispiel ist in einem Vollfarbkopiergerät installiert. Es ist dazu ausgelegt, Papiergeld zu erkennen, wenn jemand versucht, es zu kopieren, und zu verhindern, daß der Kopierprozeß bis zur Vollendung fortschreitet.

Der Kern dieser Erfindung besteht darin, daß ein festgelegtes Muster (von welchem Einzelheiten später erörtert werden), das zuverlässig erkannt werden kann, unwahrscheinlich auf irgendeinem gewöhnlichen Dokument zu finden ist und unwahrscheinlich falsche Bejahungen verursacht, im voraus hergestellt wird. Dieses Muster wird an einer gewünschten Stelle auf Banknoten, Aktienzertifikate oder irgendwelche anderen Dokumente, die nicht kopiert werden dürfen, gedruckt. Der Bildverarbeitungsvorrichtung wird Wissen über dieses festgelegte Muster gegeben. Wenn ein neues Dokument erscheint, das nicht kopiert werden darf, kann das festgelegte Muster auf dieses gesetzt werden, und es wird auch erkannt. Da der zu erkennende Gegenstand immer dasselbe festgelegte Muster ist, kann es auf eine breite Vielfalt von verbotenen Dokumenten aufgebracht werden. Die Verarbeitung kann mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, werden die Bilddaten, die durch den Bildsensor im Kopierer abgetastet werden, in die Erkennungsvorrichtung 1, die Vorrichtung, die das festgelegte Muster erkennt, eingegeben. Wenn diese Bilddaten von einem Bildsensor wie z. B. einem CCD abgetastet werden, werden sie nacheinander, Bereich für Bereich, zur Vorrichtung 1 übertragen. Die tatsächlichen Daten, die gesandt werden, sind Vollfarbdaten für jede der roten (R), grünen (G) und blauen (B) Komponenten mit einer Auflösung von 400 DPI.

Die Erkennungsvorrichtung 1 komprimiert die Bilddaten, die sie empfangen hat, um ein abgestuftes Bild zu erzeugen. Unter Verwendung von Masken mit festgelegten Größen prüft sie den Bereich dieses Bildes auf Muster, die mögliche Übereinstimmungen mit jedem festgelegten Muster, das erkannt werden soll (eine Markierung, Zahl etc.), sind. Wenn sie einen möglichen Kandidaten erkennt, legt sie grob eine Bezugsposition (das Zentrum für einen Kreis, die Spitze einer Ecke für ein Rechteck, und so weiter) für dieses fest und überträgt die relevanten Daten zur Vorrichtung 2, der Vorrichtung zum Gewinnen eines festgelegten Musters.

Die Gewinnungsvorrichtung 2 erkennt diese Bezugspositionen genauer auf der Basis der Bilddaten, bevor sie komprimiert werden. Diese Daten umfassen die potentiellen Übereinstimmungen, die während der groben Suche erkannt werden. Die Vorrichtung 2 erzeugt auch Muster, die für den Vergleich im später durchzuführenden Mustervergleichsprozeß verwendet werden sollen. Potentielle Übereinstimmungen werden vorübergehend in einem festgelegten Speicherbereich in der Vorrichtung 2 gespeichert. Die Gewinnungsvorrichtung 2 führt eine Vorbeurteilung hinsichtlich dessen, ob die gewonnenen Muster jedem zu erkennenden festgelegten Muster ähneln, auf der Basis des detaillierten, nicht- komprimierten Bildes durch. Wenn sie ein Muster findet, das zu einem festgelegten Muster ähnlich ist, gewinnt sie den Teil von diesem, der die vorstehend genannte Bezugsposition umgibt, und überträgt diesen Teil zur Vorrichtung 3, wo es mit dem zu erkennenden festgelegten Muster verglichen wird.

Die Vorrichtung 3 verwendet eine unscharfe Mustervergleichslogik, um die Übereinstimmungsgüte zwischen jedem gewonnenen Muster und seinem Bezugsmuster (d. h. dem zu erkennenden festgelegten Muster) zu ermitteln, und sie beurteilt, ob dieses Muster tatsächlich dasjenige ist, das gesucht wird. Wenn es dies ist, gibt die Vorrichtung 3 ein festgelegtes Steuersignal aus.

Bei diesem Beispiel wird dann eine grobe Durchsuchung der vom Kopierer in seiner normalen Weise abgetasteten Daten durchgeführt. Bei dieser Durchsuchung werden die abgestuften Daten einzeln mit einem Muster verglichen, das aus dem vorstehend genannten Bezugsmuster synthetisiert wird, und potentielle Kandidaten für eine Übereinstimmung werden gewonnen. Die Daten hinsichtlich dieser potentiellen Übereinstimmungen werden in einem Speicherbereich gespeichert und sie werden mit dem Bezugsmuster mittels unscharfer Rückschlüsse verglichen, wenn die festgelegte Verarbeitungssequenz beendet wurde. Jede potentielle Übereinstimmung wird hinsichtlich dessen beurteilt, ob es sich tatsächlich um das gesuchte Muster handelt. Die Vergleichsvorrichtung 3 verwendet für Vergleichszwecke ein detailliertes Bild, das dem Originalbild entspricht. Bevor ein Versuch unternommen wird, Kandidaten mit diesem detaillierten Bild zu vergleichen, wurde ihre Anzahl durch Durchführen einer groben Suche mit hoher Geschwindigkeit verringert. (Kandidaten können schnell und genau ausgewertet werden, wenn Beurteilungen auf abgestuften Bilddaten basieren). Die gesamte Verarbeitung wird mit hoher Geschwindigkeit in Echtzeit durchgeführt. Alle Daten hinsichtlich Kandidaten für die Vergleichsprozedur werden vorübergehend in der Gewinnungsvorrichtung gespeichert. Selbst wenn Bilddaten nacheinander zur Erkennungsvorrichtung 1 gesandt werden können, führt die Vorrichtung 1 die Erkennungsverarbeitung ohne Rücksicht auf den Zustand der Verarbeitung der letzteren Stufe durch (d. h. ohne Warten auf die Ergebnisse dieser Verarbeitung), und die Verarbeitung kann in Echtzeit mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.

In diesem Abschnitt werden wir die tatsächliche Konfiguration jeder vorstehend angeführten Vorrichtung erörtern. Die Mustererkennungsvorrichtung 1, die ein festgelegtes Muster erkennt, ist als Mustererkennungsvorrichtung 1' in Fig. 2 dargestellt. Hier sehen wir, daß die Bilddaten zur räumlichen Mittelwertbildungseinheit 10 gesandt werden, wo eine festgelegte Anzahl von benachbarten Pixeln in den relevanten Daten kombiniert werden, um größere Einheiten zu bilden. Die Dichte der Pixel in jeder Einheit wird gemittelt, um ein abgestuftes Bild zu erzeugen, das schon aus eher größeren Pixeln besteht.

Die Mittelwertbildungseinheit 10 könnte aus den im Blockdiagramm in Fig. 3 gezeigten Komponenten bestehen.

Jedes Ausgangssignal aus den Zwischenspeichern 11a bis 11d, die in vier Stufen verbunden sind, die nacheinander Daten ausgeben, die durch einen Schiebetakt synchronisiert werden, wird in den Addierer 12a eingegeben. Jedes Pixel in jeder Zeile der Bilddaten wird in fortlaufender Reihenfolge in den Zwischenspeicher 11a eingegeben. Jedes Pixel wird als mehrwertige Daten dargestellt, die seine Dichte (oder Abstufung der Helligkeit) ausdrücken. Somit wird in jedem der Zwischenspeicher 11a bis 11d eine festgelegte Anzahl von Bits gesetzt, die diesen mehrwertigen Daten entsprechen.

Der erste Addierer 12a addiert die vier Werte, die die Dichten der in den Zwischenspeichern 11a bis 11d gespeicherten Pixel darstellen, die die letzten vier Pixel sind, die eingegeben wurden (die letzten vier Pixel auf dem Weg, der abgetastet wird), und überträgt das Ergebnis zum zweiten Addierer 12b über einen seiner Eingangsanschlüsse. Die Summe der Dichten der festgelegten Pixel in den letzten drei Zeilen, die im Zeilenspeicher 13 gespeichert sind, wird in den anderen Eingangsanschluß des Addierers 12b über eine UND-Schaltung 14 eingegeben. Das Ergebnis der vom Addierer 12b durchgeführten Addition wird zu einer festgelegten Adresse im vorstehend genannten Zeilenspeicher 13 (d. h. der Adresse, die ausgelesen wird, damit der Addierer 12b seine Addition durchführt) und zum Dividierer 15 gesandt.

Das Ausgangssignal des Addierers 12b wird in den Zeilenspeicher 13 jedesmal geschrieben, wenn, vier Pixel addiert wurden, als Reaktion auf ein Steuersignal, das im Diagramm nicht dargestellt ist. Mit anderen Worten, das erste bis vierte Pixel in der Zeile, die verarbeitet wird, werden gleichzeitig in den Addierer 12a eingegeben. Auf der Basis des Ergebnisses der vom Addierer 12a durchgeführten Addition, wird eine weitere Addition vom Addierer 12b durchgeführt, wonach das erste Einschreiben von Daten in den Zeilenspeicher 13 durchgeführt wird. Wenn das fünfte bis achte Pixel addiert wurden, wird das Ergebnis in den Zeilenspeicher 13 beim zweiten Einschreiben eingegeben. Dieser Vorgang wird wiederholt durchgeführt. In dieser Weise wird das Ergebnis der Addition von jeweils vier Pixeln in der Zeile 1 der Reihe nach im Zeilenspeicher 13 gespeichert.

Wenn die Zeile 2 verarbeitet wird, wird das Ergebnis der Addition von jeweils vier Pixeln aus den Zwischenspeichern 11a bis 11d und dem Addierer 12a direkt wie bei der Zeile 1 erhalten; gleichzeitig werden jedoch vorherige Ergebnisse der Addition, die im Zeilenspeicher 13 gespeichert sind, ausgelesen und der Addierer 12b addiert die Ergebnisse, die durch Addieren von jeweils vier Pixeln in der Zeile 2 erhalten werden, zu den entsprechenden Ergebnissen für jeweils vier Pixel in der Zeile 1. In dieser Weise werden die Dichten von acht Pixeln, von denen vier zu den anderen vier in jeder von zwei Zeilen benachbart sind, zusammenaddiert; das Ergebnis dieser Addition wird im Zeilenspeicher 13 gespeichert.

Wenn die Zeile 3 (oder Zeile 4) verarbeitet wird, werden die Gesamtbeträge der Dichten von bestimmten Pixeln in den Zeilen 1 und 2 (oder Zeilen 1 bis 3), die durch die Addition erhalten werden, die während der Verarbeitung der vorherigen Zeilen durchgeführt wird, und im Zeilenspeicher 13 gespeichert werden, zu den entsprechenden Dichten in der aktuellen Zeile addiert. Wenn die Zeile 4 verarbeitet wird, wird das Ergebnis der Addition, die vom Addierer 12b durchgeführt wird (der Gesamtbetrag der Dichten von 4 · 4 oder 16 Pixeln) zum Dividierer 15 gesandt, wo er durch 16 dividiert wird, um einen Mittelwert zu erhalten. Das Steuersignal, das in die UND-Schaltung 15 eingegeben wird, schaltet auf Null, sobald die Zeile 4 verarbeitet wurde. Das Auslesen von Daten aus dem Zeilenspeicher 13 wird verboten und der aufsummierte Wert wird zurückgesetzt.

Durch Erhöhen oder Verringern der Anzahl von Zwischenspeichern können wir die Anzahl von Pixeln, deren Dichte gemittelt wird, erhöhen oder verringern. Das Erhöhen der Anzahl von Zwischenspeichern erzeugt ein Bild mit niedrigerer Auflösung. Durch Verändern der Anzahl von Zwischenspeichern und Wählen einer geeigneten Zeitsteuerung für die Eingabe des Steuersignals (0) in das UND-Element 14 können wir eine mittlere Dichte für N · M Pixel erhalten. Welche Bedingungen geeignet sind, hängt von dem zu vergleichenden Bild ab.

Die mittlere Dichte von jeweils sechzehn Pixeln wird verwendet, um ein Bild zu konstruieren, das aus neuen, größeren Pixeleinheiten besteht. Die Daten hinsichtlich dieses neuen Bildes werden zum Binärprozessor 16 gesandt, wo sie bei einer gewissen Schwellendichte in Binärwerte umgewandelt werden. Das resultierende Binärbild wird vorübergehend im Zeilenspeicher 17 gespeichert. Dieses erzeugte Bild ist unschärfer als das Originalbild. Einzelheiten der Originalmuster im Bild sind verlorengegangen und nur grobe Formen können unterschieden werden. Durch Festlegen einer geeigneten Schwelle für die Umwandlung in binär können wir ein Bild erzeugen, in dem das Innere eines gegebenen Musters vollständig schwarz erscheint, während der Hintergrund vollständig weiß ist. Selbst wenn ein Überdeckungsfehler oder ein anderer Druckfehler im Originalbild, wie ausgelesen und eingegeben, zu einer geringfügigen Diskrepanz zwischen dem festgelegten Muster, das gespeichert ist, und dem Muster, das geprüft wird, führt, verschwindet die Diskrepanz, wenn das Bild abgestuft wird. Dieses Schema ermöglicht, daß das Bild einfach und schnell erkannt wird.

Das Ausgangssignal aus dem vorstehend genannten Binärprozessor 16 wird zur Sucheinheit 18 gesandt, wo das abgestufte Bild mit niedriger Auflösung (tatsächlich die Binärdaten) nach einem Muster mit einer gegebenen Form durchsucht wird. Das heißt, eine Suche nach einem festgelegten Muster in einem Bereich mit einer gegebenen Größe wie z. B. einer Maske mit den Abmessungen N · N wird durchgeführt. Diese Suche wird nachstehend in konkreter Weise erläutert.

Die in Fig. 2 gezeigte Sucheinheit 18 besteht aus einer Flip-Flop-Gruppe 18a; einer Schaltung zum Ausgeben von Koordinaten 18b, die das Ausgangssignal aus der Flip-Flop- Gruppe 18a empfängt, die Punktkoordinaten der Treffer erhält, die die Positionen von Mustern, die mögliche Übereinstimmungen darstellen, angeben, und diese Koordinaten ausgibt; einer Decodierschaltung 18c, die die Orientierung und andere Merkmale der Muster festlegt; und einem Zeilenspeicher 18d, in dem die Daten gespeichert werden, die erkannte Muster darstellen, die mögliche Übereinstimmungen sind.

Die tatsächliche Anordnung der Flip-Flop-Gruppe 18a ist in Fig. 4 gezeigt. Bei diesem Beispiel besteht die verarbeitete Fläche aus 3 Pixeln Abtastung · 3 Pixeln Vorschub oder 9 (3 · 3) Flip-Flops FF. Die drei Pixel W10, W11 und W12, die in der Zeile in der Vorschuborientierung liegen, werden aus den Bilddaten, die im Zeilenspeicher 17 gespeichert sind, entnommen, durch den Schiebetakt SCLK synchronisiert und in die erste Spalte von Flip-Flops F00, F10 und F20 eingegeben. Neue Pixeldaten werden in W10, W11 und W12 nacheinander gemäß der Zeitsteuerung, die vom Schiebetakt vorgesehen wird, eingegeben und die Daten werden zur nächsten Spalte von Flip-Flops übertragen. Die Pixeldaten, die für das Binärbild eingegeben werden, Q00, Q01, Q02, Q10, Q11, Q12, Q20, Q21 und Q22, werden über den Ausgangsanschluß Q an jedem Flip-Flop ausgegeben. Für ein schwarzes Pixel ist das Ausgangssignal des Flip-Flops "1".

Wenn alle Abtastdaten bis zum Ende einer Zeile eingegeben wurden, verschiebt die Vorrichtung um eine Zeile in der Vorschubrichtung nach unten und gibt Daten ab dem Anfang dieser Zeile ein. In dieser Weise wird die Fläche von 3 · 3 Pixeln (die Maske), welche der Bereich der Suche ist, über die Oberfläche des Dokuments bewegt.

Jedes der vorstehend genannten Ausgangssignale Q00, Q01, Q02, Q10, Q11, Q12, Q20, Q21 und Q22 wird in die Decodierschaltung 18c eingegeben. Die Decodierschaltung 18c ist in Fig. 5 dargestellt. Wenn das Muster von 3 · 3 Pixeln, das durch die Flip-Flop-Gruppe 18a ausgegeben wird, eines der acht Muster (Hit (Treffer) 0 bis Hit 7) ist, schaltet das Ausgangssignal des entsprechenden UND-Elements auf einen hohen Pegel. Wenn das Ausgangssignal aus der Decodierschaltung 18c für Hit 0 auf einen hohen Pegel schaltet, wissen wir, daß eine dunkle Fläche in der oberen linken Ecke des Gitters, das um den Flip-Flop FF11 zentriert ist, vorhanden ist. Wenn das Ausgangssignal für Hit 4 auf einen hohen Pegel schaltet, wissen wir, daß eine dunkle Fläche, die den oberen Teil des Gitters bedeckt, welches um den Fiip-Flop FF11 zentriert ist, vorhanden ist. Bei diesem Beispiel ist der Gegenstand der Suche eine Ecke. Daher werden andere Muster als diese acht, wie z. B. wenn das zentrale Pixel in der Mitte eines Randes oder vollständig innerhalb oder außerhalb einer dunklen Fläche liegt, nicht erkannt, und das Ausgangssignal in irgendeinem dieser Fälle schaltet auf einen niedrigen Pegel.

Die Schaltung 18b ist mit den Adressen im Mehrzeilenspeicher 17 verbunden. Sie gibt an die Flip-Flop- Gruppe 18a die Adressen von Bildern aus, die eingegeben werden müssen, und sie gibt an den Zeilenspeicher 18d die Koordinaten (XY) der Pixel aus, die von FF11, dem zentralen Flip-Flop in der Gruppe 18a, ausgegeben werden. Das Ausgangssignal der Decodierschaltung 18c und die zentralen Koordinaten XY in diesem Moment werden im Zeilenspeicher 18d gespeichert. Die Erkennungsergebnisse für Daten mit dem Wert mehrerer Zeilen werden auch im Speicher 18d gespeichert.

Bei diesem Beispiel werden neun Flip-Flops, die 3 · 3 Pixel darstellen, zum Erkennen der Ecke einer Figur verwendet, wie in Fig. 4 gezeigt, und die Zustände der Decodierschaltung sind die in Fig. 5 gezeigten. Die Anzahl von verwendeten Flip-Flops und die Bedingungen für den Decodierer müssen jedoch gemäß der Form des Musters, das man erkennen will, und gemäß dem, welchen Teil von diesem man auswählt, um sich auf diesen zu konzentrieren, gewählt werden. Es wäre natürlich möglich, nach Bedarf einen Kreis oder irgendeine andere Form zu erkennen.

Beim vorstehend beschriebenen Beispiel wird die Suche nach dem zu erkennenden festgelegten Muster durch eine Hardware ausgeführt. Es wäre auch möglich, diese Verarbeitung über eine festgelegte Software zu handhaben. Der Zeilenspeicher 18d in einer Sucheinheit 18, die aus Hardware besteht, enthält zahlreiche unnötige Daten, die für den nächsten Verarbeitungsschritt nicht zur Mustergewinnungsvorrichtung 2 gesandt werden müssen. Die Daten, die im Zeilenspeicher 18d gespeichert sind, werden statt dessen zur Vorbeurteilungseinheit 19 gesandt, wo eine Beurteilung hinsichtlich dessen gefällt wird, ob diese Daten durch die Mustergewinnungsvorrichtung 2 verarbeitet werden sollten (Vorauswahl von Trefferpunkten).

Bei diesem Beispiel wird eine grobe Suche mit Bezug auf abgestufte Daten durchgeführt. Dies ermöglicht, daß Bilddaten, die potentiell das festgelegte Muster aufweisen, schnell und sicher als mögliche Übereinstimmungen identifiziert werden. Gleichzeitig wird auch eine große Menge an nutzlosen Daten erfaßt. Wenn die Zustände der Pixel auf dem Umfang zu der Beurteilung führen, daß ein gegebenes Muster nicht das festgelegte Muster ist, kann dieses Muster beseitigt werden, ohne daß es ausgegeben wird, wobei der Bedarf für anschließende genauere Beurteilungen vermieden wird. Nur die tatsächlichen Trefferpunkte werden an den Kandidatenspeicher 21 in der Mustergewinnungsvorrichtung 2 ausgegeben.

Um diese Beurteilung zu verarbeiten, werden die im Speicher 18d gespeicherten Daten, für die das Ausgangssignal auf einen hohen Pegel schaltet (die Trefferpunkte), gewonnen und effektive Trefferpunkte werden auf der Basis der relativen räumlichen Beziehungen unter diesen Trefferpunkten und anderen Trefferpunkten, die an ihrem Umfang liegen, erkannt. Die Positionskoordinaten XY und die Orientierungsdaten für diese Punkte, HIT 0 bis 7, werden im Kandidatenspeicher 21 gespeichert.

Um ein Beispiel zu geben, wenn, in Abhängigkeit von der Art von Muster, das gesucht wird (seine Form, Größe usw.), ein weiterer Trefferpunkt in der Nähe eines Trefferpunkts, der erkannt wurde, oder innerhalb eines festgelegten Bereichs um diesen Trefferpunkt vorliegt, dann wird der erste Trefferpunkt als gültig betrachtet. Wenn eine Anzahl von Trefferpunkten innerhalb eines festgelegten Bereichs gefunden werden, dann wird eine geeignete Entscheidung in Abhängigkeit von dem Muster getroffen, um nur den Umfang (Fig. 6 (A)) oder nur die Mitte (Fig. 6 (B)) zu berücksichtigen. Wenn die Trefferpunkte nah aneinander liegen, besteht insbesondere eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß das erkannte Muster zum festgelegten Muster identisch ist. Tn diesem Fall wäre es annehmbar, zu versuchen, die Muster auf der Basis von einem dieser Trefferpunkte zu vergleichen.

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung der Mustergewinnungsvorrichtung z darstellt. Wie in der Figur gezeigt, speichert die Vorrichtung 2' im detaillierten Speicher 20 kontinuierlich die RGB-Daten (das Bild mit variabler Dichte) von der Erkennungsvorrichtung 1', die noch nicht in Binärwerte umgewandelt wurden. Der Speicher 20 weist eine ausreichende Kapazität auf, um zu ermöglichen, daß er die Speicherung von Bilddaten von den Pixeln (oder der Zeile), die gegenwärtig vom Bildsensor abgetastet werden, zu einem festgelegten früheren Punkt aufrechterhält (zumindest so groß wie das zu erkennende Muster). Wenn seine Kapazität erreicht ist, werden die ältesten Daten (die am frühesten erfaßten) gelöscht und neue Daten werden an ihre Stelle geschrieben.

Wie vorher beschrieben wurde, werden die Koordinatenwerte und die Orientierung von gültigen Trefferpunkten, die von der Vorbeurteilungseinheit 19 in der Erkennungsvorrichtung 1' ausgegeben werden, in den Kandidatenspeicher 21 geschrieben. Die gespeicherten Koordinatenwerte werden von der Steuer-CPU 30 ausgelesen. Diese CPU sendet verschiedene Steuersignale zur Gewinnungsvorrichtung 2', wobei somit ihr Betrieb gesteuert wird. Ein solches Steuersignal ist der zum detaillierten Speicher 20 gesandte Befehl, der ihn auffordert, auf der Basis der aus dem Speicher 21 ausgelesenen Koordinatenwerte die Bilddaten, die das zu einem gültigen Trefferpunkt gehörende Muster enthalten, auszugeben.

Auf der Basis der von der CPU 30 ausgelesenen Koordinaten werden die im Speicher 20 gespeicherten entsprechenden Bilddaten zur Binärverarbeitungseinheit 22 gesandt. Hier werden die RGB-Bilddaten in Binärwerte umgewandelt; der Schwellenwert für diese Umwandlung muß jedoch nicht der gleiche sein wie der von der Binärverarbeitungseinheit 16 in der vorstehend genannten Mustererkennungsvorrichtung 1' verwendete.

Die in dieser Weise erzeugten Binärdaten werden vorübergehend im detaillierten Speicher 24 gespeichert und der Reihe nach zur Positionserkennungseinheit (CPU) 25 gesandt. Hier werden Bezugspunkte für die Vergleichsoperation, die in der Vergleichsvorrichtung 3 durchgeführt werden soll, erhalten. Auf der Basis der Daten, die im Programm-ROM 25a gespeichert sind, welcher mit der CPU 25 verbunden ist, wird eine bestimmte festgelegte Position in dem zu erkennenden festgelegten Muster erhalten. Für eine Ecke ist diese Position der genaue Ort der Spitze, und für eine Markierung der genaue Ort des Zentrums. Wenn die Positionserkennungseinheit 25 einen genauen Ort gewonnen hat und festgestellt wird, daß dies nicht das festgelegte Muster ist, stoppt die Ausgabe. Eine vollständige Erläuterung wird nachstehend gegeben.

Wenn nach einer Ecke gesucht wird

Bei der groben Suche ist die ungefähre Spitze der Ecke (der Trefferpunkt) sowie die Orientierung der Ecke bekannt. Wie in den Fig. 8 und 9 dargestellt, wird ein hypothetischer Ursprung 0 in einer festgelegten Position in der Nähe des Trefferpunkts H und innerhalb der Ecke festgesetzt. Aus diesem hypothetischen Ursprung 0 werden eine horizontale X- Achse und eine vertikale Y-Achse festgesetzt (Schritte 1 und 2).

Als nächstes wird die notwendige Konstante zur Erkennung einer festgelegten Position im Muster festgesetzt (Schritt 3). Durch Bewegen entlang der X-Achse in Schritten mit festgelegter Breite (durch Pfeile in der Zeichnung angegeben), tasten wir bei jedem Schritt in einer positiven (aufwärts) und negativen (abwärts) Richtung parallel zur Y- Achse ab, wobei beurteilt wird, ob die Pixel schwarz oder weiß sind. Wir finden den Rand zwischen schwarz und weiß (der Rand, wo schwarz endet und weiß beginnt, wird nachstehend als Kante bezeichnet) (Schritte 4 und 5) und wir zeichnen eine gerade Linie, die der Kante, die erkannt wurde, so eng wie möglich folgt (durch Schraffieren ausgewiesene Segmente). Das Kriterium des minimalen mittleren Quadrats könnte beispielsweise verwendet werden, um zu veranlassen, daß sich die verschiedenen Kanten, die erkannt wurden, einer geraden Linie nähern (Schritte 6 und 7). Wenn die relevante Verarbeitung durchgeführt wird, werden die zwei Kanten, die sich auf beiden Seiten der Y- Achse erstrecken, als gerade Linien L&sub1; und L&sub2; gleichmäßig gemacht. Der Schnittpunkt dieser zwei Linien wird gefunden und als Spitze P bezeichnet (Schritte 8 und 9).

Die genaue Orientierung der Ecke kann aus der Steigung von einer der vorstehend genannten geraden Linien (oder Kanten), die erkannt wurden, oder aus der Steigung der Linie, die den von den zwei geraden Linien gebildeten Winkel halbiert, berechnet werden (Schritt 10). Die Koordinaten der Spitze und die Steigung werden zur Steuer- CPU 30 übertragen. Falls, wenn die vorstehend genannte Spitze gewonnen wird, keine zwei Kanten gefunden werden können, oder wenn eine unzureichende Anzahl von Kantendaten gefunden wird, oder wenn der von den zwei Kantenlinien gebildete Winkel von dem festgelegten Winkel wesentlich abweicht, dann wird ein Urteil gefällt, daß das gefundene Muster nicht die Ecke ist, die wir suchen (d. h. es nicht das zu erkennende festgelegte Muster ist), und die Ausgabe endet.

Wenn nach einer Markierung gesucht wird

Wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist, wird der bei der groben Suche nach einer Markierung entdeckte Trefferpunkt als hypothetischer Mittelpunkt 0 betrachtet. Linien L3 bis L6 werden in den vier Kompaßrichtungen ab dem Mittelpunkt 0 gezeichnet, um X- und Y-Achsen zu bilden (Schritt 11). Die notwendigen Konstanten werden für die Erkennung von festgelegten Positionen in dem Muster festgelegt (Schritt 12). Da der Radius der Markierung bereits bekannt ist, kann der ungefähre Ort ihres Umfangs (d. h. ihre Kante) ermittelt werden. Eine Linie L' wird senkrecht zum Radius gezeichnet und diese Linie wird verwendet, um ein Fenster (d. h. eine Fläche) mit einer Breite a und einer Tiefe b festzulegen (Schritte 12 bis 14).

Ein Histogramm der schwarzen Pixel in der Richtung der Suche (der radialen Richtung) und der senkrechten Richtung wird gezeichnet. Eine bestimmte Höhe des Histogramms Hth wird als Schwellenwert gewählt. Niveaus, die gröber sind als die Höhe Hth, werden als Darstellung der Markierung betrachtet, soweit sie fortfahren. Der Punkt, wo sie enden, wird als Start der leeren Fläche betrachtet. Der Rand zwischen diesen Flächen wird als Kante betrachtet. Anstatt eine Beurteilung nur auf der Basis der Verarbeitung, die einen Schwellenwert beinhaltet, durchzuführen, wäre es alternativ möglich, den Rand zwischen den Muster- und Nicht-Muster-Teilen auf der Basis der Änderung der Höhe des Histogramms und seiner Kontinuität zu gewinnen (Schritte 15 und 16).

Die Suche nach der Kante wird in radialer Richtung auf sowohl der linken als auch der rechten Seite durchgeführt und eine Mittenposition P wird für die Kanten erhalten, die als Ergebnis der Suche gewonnen wurden. Auf dieselbe Weise werden die oberen und unteren Kanten gefunden und die Mittenpositionen werden für sie erhalten (Schritte 17 und 18).

Wenn nur eine Kante gewonnen werden kann, kann der Radius des Zielbildes zum Ermitteln der Mitte verwendet werden. Dies wird durch Zurückbewegen von der Kante, die erkannt wurde, entlang eines Radius in einem Abstand gleich dem Radius des Ziels und Erklären dieses Punkts zur Mitte durchgeführt. Wenn die Mittenposition und der Radius auf diese Weise ermittelt wurden, werden die relevanten Daten an die Steuer-CPU 30 ausgegeben (Schritt 19).

Falls keine Mitte gefunden werden kann, wenn eine Anzahl von hypothetischen Mittelpunkten wie vorstehend beschrieben erkannt wurden (da sich die Durchmesser zu stark ändern oder Kanten auf beiden Seiten des Durchmessers nicht erkannt werden können), wird ein Urteil gefällt, daß die verarbeiteten Bilddaten nicht das zu erkennende festgelegte Muster enthalten, und die Ausgabe endet.

Da in diesem Beispiel nur die Daten innerhalb des Fensters durchsucht werden, kann die Verarbeitung mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Wenn eine spezielle Form innerhalb des festgelegten Musters oder ein Merkmal irgendeiner Art innerhalb der Markierung vorhanden ist, können die Daten als Histogramm mit vier Richtungen in derselben Weise wie vorstehend beschrieben ausgedrückt werden. Da der Drehwinkel bekannt ist, können sie auch nach Bedarf zur CPU 30 übertragen werden.

Wir werden als nächstes die Arbeitsweisen der Mustervergleichsvorrichtung 3 erörtern. Wie in Fig. 7 gezeigt, werden die Koordinatendaten für die Spitze und Neigung einer Ecke, die dem festgelegten Muster ähnelt, oder für die Mittenposition einer Markierung von der Erkennungseinheit 25 zur CPU 30 gesandt. Auf der Basis der im Programm-ROM 30a gespeicherten Daten legt die CPU 30 fest, welche der im detaillierten Speicher 24 gespeicherten Bilddaten ausgelesen werden müssen, und sie entscheidet, welcher Bereich der Bilddaten mit dem zu erkennenden festgelegten Muster verglichen werden sollte. Die relevanten Bilddaten in diesem Bereich werden auf der Basis eines Steuersignals von der CPU 30 vom Speicher 24 zur Einheit 35 für einen unscharfen Rückschluß übertragen. Unter Verwendung des unscharfen Wissens, das die im Regelspeicher 36 gespeicherten Regeln und die im MF- Speicher 37 gespeicherten Mitgliedfunktionen umfaßt, werden Rückschlüsse verarbeitet. Dann wird ein Urteil hinsichtlich des Ähnlichkeitsgrades zwischen den empfangenen Bilddaten und dem vorher erstellten, zu erkennenden festgelegten Muster gefällt (siehe Fig. 12).

Konkreter gesagt ist in dem Beispiel von Fig. 13 eine runde Markierung 41, deren Durchmesser geringer ist als die Länge einer Kante einer Zelle 40, in jeder von neun quadratischen Zellen, die in dem 3 · 3-Gittermuster angeordnet sind, vorgesehen, um das zu erkennende Muster zu bilden. Die Dunkelheit von zumindest einigen (41a) der Markierungen 41 ist gegenüber jener der anderen (41b) geändert, um ein Muster, das Bitdaten enthält, zu erzeugen. Wie aus der Zeichnung verständlich ist, sind in diesem Beispiel die dunklen Markierungen 41a vollständig farbig, während die hellen Markierungen 41b vollständig farblos sind. Auf diese Weise kann veranlagt werden, daß jede Zelle 40 1 Datenbit ausdrückt, indem es entweder "1" oder "0" ist. Da in diesem Beispiel das Gesamtmuster ein Quadrat ist, verwendet die Verarbeitung zum Gewinnen von Trefferpunkten, die von der Erkennungsvorrichtung 1 und der Gewinnungsvorrichtung 2 durchgeführt wird, eine Suche nach einer Ecke. Durch Vorsehen einer Anzahl von dunklen Markierungen 41a (in Zellen), auf die Farbe aufgebracht wurde, auf diese Weise, erzeugen wir ein Muster, das nicht von Drucküberdeckungsfehlern, Schmutz auf dem Dokument, oder, wenn das Muster gewonnen wird, von Fehlern oder einer Verfälschung beeinträchtigt wird.

Da das relevante Muster im voraus an einem festgelegten Ort auf irgendwelchen Dokumenten, die nicht kopiert werden dürfen, wie z. B. Banknoten oder verkäuflichen Wertpapieren, gedruckt werden würde, kann das unscharfe Wissen hinsichtlich dieses Musters in den Speichern 36 und 37 gespeichert werden.

In diesem Beispiel ist der Durchmesser der Markierungen 41 geringer als die Länge der Zellen 40. Selbst wenn die Orientierung des Musters vorübergehend um den Winkel Θ verschoben ist, wie in Fig. 14(A) gezeigt, erstrecken sich die Markierungen 41 nicht weit genug über das Quadrat ihrer eigenen Zelle hinaus, so daß sie mit einer benachbarten Zelle überlappen. Wenn der Winkel aufgrund eines Druck- oder Abtastfehlers oder eines Fehlers, der während der Bildverarbeitung auftritt, verschoben ist, besteht nur eine minimale Wahrscheinlichkeit, daß bei der Erkennung ein Fehler passiert. Dieses Schema reagiert auch gut, wenn das Dokument entweder horizontal oder vertikal bewegt wird, ungeachtet einer Winkelverschiebung.

Bei diesem Beispiel ist der Durchmesser einer Markierung 41 geringer als die Länge einer Seite einer Zelle 40; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konstruktion begrenzt. Der Durchmesser könnte ebenso gleich der Länge einer Seite sein. In diesem Fall würde nur ein kleiner Teil der Markierung mit der benachbarten Zelle überlappen, so daß die Wahrscheinlichkeit für Erkennungsfehler, die sich aus einer Winkelverschiebung ergeben, klein wäre. Es wäre auch annehmbar, die gesamte Fläche einer Zelle 40 zu färben, wie in Fig. 14(B) gezeigt. In diesem Fall ist die Erkennungsrate, wenn das Bild über einen kleinen Winkel verschoben ist, wie vorstehend beschrieben, geringer als mit dem in diesem Beispiel verwendeten Schema. Dies kann i jedoch durch Erstellen von geeigneten Mitgliedfunktionen kompensiert werden.

In diesem Beispiel ist es erwünscht, eine Führung am Umfang des festgelegten Musters vorzusehen, wie in Fig. 15 gezeigt. Dies erleichtert die Suche nach einer Ecke, die vorstehend beschrieben wurde, und ermöglicht uns, die Position und Orientierung des festgelegten Musters und jeder Zelle festzustellen. Wir könnten beispielsweise die in Fig. 15 (A) gezeigten Richtlinien 42 vorsehen, die sich an zwei aneinandergrenzenden Seiten erstrecken und sich an der Ecke treffen. Dies würde uns ermöglichen, den Ort des Trefferpunkts und die Orientierung (d. h. den Winkel) des festgelegten Musters genau zu ermitteln. Bei der Gewinnung des Musters kann aus der Spitze des von den Richtlinien 42 gebildeten Winkels ein festgelegter Abstand erhalten werden. Durch Gewinnen am festgelegten Ort können wir dann den Ort jeder Zelle genau ermitteln. Die anschließende Merkmalszählung ist auch genau. Dieses Schema ermöglicht auch, daß die anschließende Prozedur des unscharfen Vergleichs schnell und genau durchgeführt wird.

Es wäre auch möglich, Richtlinien 42a in jeder Ecke des Gitters vorzusehen, wie in Fig. 15(B) gezeigt, oder das Gitter mit Richtlinien 42b zu umgeben, wie in Fig. 15(C) gezeigt. In diesen Fällen könnten wir nicht feststellen, welche Kante die Oberseite des Gitters ist; wir könnten jedoch den Ort des festgelegten Musters genau ermitteln und aus diesem den Ort jeder Zelle genau erhalten. Diese Schemen würden dann ein Ergebnis identisch zu jenem dieses Beispiels ergeben. In den vorstehend angegebenen drei Beispielen druckten wir nur die dunklen Markierungen 41a, die farbig waren. Die hellen Markierungen, jene, die nicht farbig sind, werden nicht gedruckt, und auch nicht ihre (kreisförmigen) Umrißlinien. Sie können jedoch auf Wunsch gedruckt werden.

Es wäre annehmbar, kreisförmige Linien 43 in den Teilen, die nicht gefärbt werden sollen, zusätzlich zu den farbigen Markierungen 41a zu erzeugen, wie in Fig. 15(D) gezeigt. In diesem Fall bilden die Markierungen 41a und die Kreise 43 zusammen die Form des Quadrats. Dieses gesamte Segment kann gewonnen werden. Aus der Beziehung zwischen benachbarten Markierungen 41a und Kreisen 43 können wir einen genauen Ort für jede Zelle (d. h. jeden Bereich, für den ein Merkmalszählwert gewonnen werden soll) erhalten. Wenn die Erkennungsvorrichtung 1 die Auflösung verringert und das Bild abstuft, bewirkt das Festlegen des Schwellenwerts in einer geeigneten Höhe, daß die von dem festgelegten Muster belegten Teile vollständig gefärbt werden. Dies ermöglicht, daß das Muster relativ leicht erkannt und gewonnen wird.

Wir werden nun das in den vorstehend genannten Speichern 36 und 37 gespeicherte unscharfe Wissen erörtern. Wir wollen annehmen, daß das festgelegte Muster neun Markierungen (oder Zellen) aufweist, die wir C11 bis C33 nennen werden, wie in Fig. 16 gezeigt. Wir wollen auch annehmen, daß die Zellen C11, C22 und C33 die dunklen Markierungen sind. In diesem Beispiel wird für jede Markierung, die ein Bitdatenelement angibt, die Dichte der Markierung als Mitgliedfunktion ausgedrückt, die einen Merkmalszählwert darstellt. Diese Mitgliedfunktionen sind im MF-Speicher 37 gespeichert. Insbesondere weisen C11, C22 und C33 eine hohe Übereinstimmungsgüte auf der dunklen Seite auf, wie in Fig. 17 gezeigt; die anderen Zellen weisen eine hohe Übereinstimmungsgüte auf der hellen Seite auf. Die Breite, Form und andere Merkmale jeder Mitgliedfunktion sind so festgelegt, daß sie mit Positionsverschiebungen zurechtkommen können. Um ein Beispiel zu geben, können die Funktionen der Zellen C13 und C31, die von den dunklen Markierungen weit entfernt wären, selbst wenn das Muster geringfügig verschoben ist, steiler gemacht werden.

Für das in Fig. 16 gezeigte Beispiel würde die folgende Regel im Regelspeicher 36 gespeichert werden.

Wenn die Merkmalszählwerte für C11, C22 und C33 hoch sind und jene für Cl2, C13, C21, C23, C31 und C32 T-mal niedriger sind, dann ist dies das festgelegte Muster.

Bei der von der Vergleichsvorrichtung 3 durchgeführten tatsächlichen Verarbeitung werden Merkmalsräume (Bereiche, die aus neun Zellen bestehen) unter Verwendung von im voraus abgestuften Bilddaten festgelegt. Die Anzahl von Merkmalen wird durch Zählen der tatsächlichen Anzahl von farbigen (d. h. schwarzen) Pixeln in jedem Merkmalsraum gewonnen. Auf diese Weise erhalten wir den Pixelzählwert für jeden Merkmalsraum. Merkmalsräume, die farbige Markierungen aufweisen, weisen farbige Pixel in den von diesen Markierungen bedeckten Teilen auf, die, wenn sie gezählt werden, den Merkmalszählwert erhöhen. (D. h. diese Räume sind dunkler.)

Die Einheit 35 für einen unscharfen Rückschluß liest die in den Speichern 36 und 37 gespeicherten Daten aus und führt unter Verwendung des gewonnenen Merkmalszählwerts als Eingangssignal auf der Basis der Regeln und Mitgliedfunktionen (in Fig. 17 dargestellt), die vorher erstellt wurden, einen unscharfen Rückschluß durch. Sie ermittelt die Übereinstimmungsgüte (den Ähnlichkeitsgrad) des Kandidaten bezüglich des festgelegten Musters und gibt diese aus.

Die als Ergebnis des Rückschlusses erhaltene Übereinstimmungsgüte wird an eine PPC (einen Kopierer) durch die CPU 30 ausgegeben. Wenn die Übereinstimmungsgüte einen gegebenen Schwellenwert übersteigt, schlußfolgert der Kopierer, daß das präsentierte Dokument eine Banknote oder irgendein anderer Gegenstand ist, der nicht legal kopiert werden darf. Er fährt fort, das Programm auszuführen, das er zur Verhinderung einer Fälschung besitzt (Verbieten des Kopiervorgangs, Ausgeben eines vollkommen schwarzen Bildfeldes und so weiter). Als Alternative kann die CPU 30 ein Urteil hinsichtlich dessen fällen, ob der präsentierte Gegenstand ein verbotenes Dokument ist (d. h. ob er eines der zu erkennenden festgelegten Muster enthält), und sie kann das Ergebnis (beispielsweise als Stoppsignal) an den Kopierer ausgeben.

Bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel kann dasselbe festgelegte Muster, das vorbestimmte codierte Daten (Bitdaten) enthält, an einem festgelegten Ort auf verschiedene Arten von Dokumenten, die nicht kopiert werden dürfen, aufgebracht werden. Egal um welche Art Dokument es sich handeln kann, das Muster wird dann erkannt. Durch Aufbringen des festgelegten Musters auf neue Vielfalten von Banknoten, Aktienzertifikaten und so weiter, wenn sie ausgegeben werden, können wir sicherstellen, daß diese Bildverarbeitungsvorrichtung bei der Erkennung von Dokumenten, die nicht kopiert werden dürfen, weitreichend wirksam ist, und daß sie halbpermanent verwendet werden kann. Bei diesem Beispiel werden auch nur Muster, die dem festgelegten Muster ähneln, als Kandidaten gewonnen, und nur jene Muster werden mit dem festgelegten Muster verglichen. Somit kann das festgelegte Muster irgendwo auf dem Dokument, das nicht kopiert werden darf, angeordnet werden.

Bei diesem Beispiel haben wir ein Beispiel erörtert, bei dem dasselbe festgelegte Muster auf verschiedene Dokumente aufgebracht wird. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf diese Idee begrenzt. Wie in Fig. 18 gezeigt, können die Bitdaten statt dessen zweckmäßig verwendet werden. Durch Verändern der Anordnung von farbigen Markierungen 41a können wir das Muster verschiedene Bedeutungen ausdrücken lassen.

Wenn mehrere festgelegte Muster verwendet werden, wie in diesem Fall, muß die Rückschlußeinheit 35 die Übereinstimmungsgüte eines gewonnenen Musters bezüglich jedem der festgelegten Muster A bis C erhalten. Sie kann beispielsweise dem in Fig. 19 dargestellten Ablauf folgen, um festzustellen, welches der festgelegten Muster gefunden wurde.

Wenn mehrere festgelegte Muster in dieser Weise vorgesehen sind, können die verschiedenen Muster an verschiedenen Orten auf einem einzelnen Dokument angeordnet sein. Wenn alle Muster oder zumindest eine gegebene Anzahl von ihnen auf einem Dokument gefunden werden, dann kann der Kopiervorgang verhindert werden. Die Verwendung von mehreren Prüfungen minimiert die Wahrscheinlichkeit, daß das verbotene Dokument nicht erkannt wird. Wenn eines der Muster schwierig zu erkennen wurde, weil es durch langen Gebrauch abgerieben oder verschmutzt wurde, kann das Dokument immer noch über die restlichen Muster erkannt werden. Wenn ein einzelnes Muster verwendet wird, wird das Kopieren verhindert, wenn ein Muster, das zu einem der festgelegten Muster identisch ist, zufällig unter den Dichtedaten (im Merkmalszählwert) aus einem gewöhnlichen Dokument gefunden wird. Durch Anfordern des Vergleichs einer Anzahl von festgelegten Mustern können wir die Wahrscheinlichkeit, daß das Kopieren eines gewöhnlichen Dokuments, das zugelassen werden sollte, verhindert wird, verringern.

Es kann veranlaßt werden, daß die vorstehend genannten codierten Daten der Art einer Banknote oder eines Aktienzertifikats, oder im Fall einer Banknote dem Nennwert entsprechen. Wenn dieses System arbeitet und der Kopiervorgang bezüglich eines verbotenen Dokuments vollendet wurde, dann kann die Art des erkannten Musters und die Tatsache, daß ein Stoppbefehl ausgegeben wird, gespeichert werden, so daß wir feststellen können, welche Art Dokumente zum Kopieren in diese Vorrichtung oder insbesondere in den Kopierer, in dem diese Vorrichtung installiert ist, gelegt sind.

Bei dem vorstehend erörterten Beispiel werden die Abtastung und die Merkmalszählwertgewinnung an der Gesamtheit jeder Zelle durchgeführt; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konstruktion begrenzt. Es wäre auch beispielsweise möglich, eine gegebene Zelle insgesamt zu färben, wie in Fig. 20 gezeigt, und nur einen Teil von dieser abzutasten. Der Abtastbereich 44a könnte rund sein und einen kleineren Durchmesser als die Breite der Zelle aufweisen, wie in der Zeichnung gezeigt. Dieses Schema kann wirksam mit den in den Fig. 14(A) und 14(B) dargestellten Positionsverschiebungen zurechtkommen. Es ermöglicht, daß die Verarbeitung zum Gewinnen und Entnehmen des Musters vereinfacht wird, da die Ecke der Zelle deutlich erkannt werden kann (d. h. die Ecke ist sehr gut sichtbar, da sich die Farbe die ganze Strecke zu dieser erstreckt).

In dem vorstehend erörterten Beispiel und seiner modifizierten Version ist die Markierung in jeder Zelle entweder farbig oder farblos belassen, um 1 Datenbit zu erzeugen. Es wäre auch möglich, eine Markierung mit mittlerer Dichte vorzusehen, die mehrwertige Daten in einer einzelnen Zelle erzeugen würde. Dies würde ermöglichen, daß verschiedene Arten von Daten und Klassifizierungen unter Verwendung einer kleinen Anzahl von Zellen unterschieden werden. Es würde auch ermöglichen, daß komplexere Markierungen erzeugt werden, die schwieriger zu decodieren wären.

Wir wollen nun einige konkrete Schemen betrachten, durch die die Dichte der Markierungen verändert werden kann. Fig. 21(A) zeigt verschiedene Dichten, die durch Sättigen der gesamten Markierung mit Farbe, unter Verwendung einer Schraffierung, um gewisse Teile weiß zu lassen, und unter Verwendung von fortschreitend kleineren Formen in der Markierung (in dem gezeigten Beispiel werden drei konzentrische Kreise verwendet) erzeugt werden. Fig. 21(B) zeigt, wie die Dichte vollständig schrittweise verringert werden kann. Derselbe Effekt könnte durch Verändern der Farbe, die verwendet wird, erzielt werden.

Sowohl das vorstehend erörterte Beispiel als auch seine modifizierte Version verwenden festgelegte Muster, die aus quadratischen Zellen bestehen, die in einem 3 · 3-Gitter angeordnet sind; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konstruktion begrenzt. Eine beliebige Anzahl von Zellen kann verwendet werden. Fig. 22 zeigt eine Anordnung von n · m Zellen (hier gilt n = m, aber sie könnten auch unterschiedliche Werte aufweisen). Wie Fig. 23 zeigt, wäre es auch möglich, Zellen 47 in konzentrischen Kreisen anzuordnen. Jede Zelle wäre dann fächerförmig oder hätte die Form eines Fächers, wobei sein innerer Teil entfernt ist. Dunkle Markierungen 48a und farblose Markierungen 48b wären dann in einer gewissen geeigneten Weise in diesen Zellen 47 angeordnet. Da das Gesamtmuster ein Kreis ist, verwendet die Verarbeitung zum Gewinnen einer Treffermarkierung in der Erkennungsvorrichtung 1 und der Gewinnungsvorrichtung 2 eine Suche nach einer Markierung.

Wenn dieses Schema verwendet wird, ist die Wahrscheinlichkeit, daß eine Form, die dem festgelegten Muster ähnelt, auf einem gewöhnlichen Dokument erscheint, äußerst gering, so daß die Wahrscheinlichkeit für einen Erkennungsfehler minimiert wird. Auch hier wäre es möglich, mehrwertige Dichten in jeder Zelle zu verwenden oder ganze Zellen 47 zu färben. Bei dieser Version kann das festgelegte Muster in einer Vielzahl von Weisen dargestellt werden: als kreisförmiger Rahmen, der die Kontur des Musters abgrenzt, welcher durch geradlinige Segmente L in Zellen aufgeteilt ist, wie in Fig. 23(A) gezeigt; oder nur der kreisförmige Rahmen kann ohne Linien zum Aufteilen der Zellen dargestellt werden, wie in Fig. 23(B); oder selbst ohne den kreisförmigen Rahmen, wie in Fig. 23(C) gezeigt. Wenn, wie in diesem Fall, eine große Anzahl von Zellen vorhanden ist, ist es nicht notwendig, jede Zelle zu verwenden, um ein Urteil zu fällen. Ein Merkmalszählwert kann aus einem Teil der Zellen gewonnen werden und eine Feststellung hinsichtlich dessen, ob dies das festgelegte Muster ist, kann aus diesem Zählwert durchgeführt werden.

Fig. 24 zeigt drei weitere Beispiele von festgelegten Mustern, die bei dieser Erfindung verwendet werden können. In Fig. 24 (Ä) sind mehrere Muster vorgesehen. Der Bereich 45, der einen Teil einer festgelegten Markierung belegt, die aus n · m Zellen besteht, ist eine einzelne Einheit; der Umfangsbereich 46, der aus 9 Zellen besteht, legt die Art des Dokuments fest. Eine üblicherweise verwendete Konstruktion, die nicht aus Bitdaten besteht, ist in den Fig. 24 (B) und (C) gezeigt. Hier wird statt dessen eine gewöhnliche Markierung (in diesem Beispiel der Buchstabe A) verwendet.

Bei diesem Schema wird die Übereinstimmungsgüte für das Muster als ganzes berechnet. Wenn dieser Wert einen gegebenen Schwellenwert übersteigt, konzentrieren wir uns auf den Bereich 46, der die Bitdaten enthält. Die Auflösung dieses Bereichs wird erhöht und ein Merkmalszählwert wird Zelle für Zelle gewonnen. Die Muster werden dann unter Verwendung eines unscharfen Rückschlusses verglichen, was ermöglicht, daß sie schnell und genau unterschieden werden. Ein Muster wie dieses (eines, das sowohl eine Markierung als auch Bitdaten enthält, beispielsweise ein "A" mit Bitdaten über diesem und auf seiner rechten Seite) weist nur eine kleine Wahrscheinlichkeit auf, daß es in einem gewöhnlichen Dokument (einem, dessen Reproduktion nicht verboten ist), vorkommt, so daß die Wahrscheinlichkeit einer falschen Identifikation sehr gering ist.

Ein Muster, das eine Markierung mit Bitdaten kombiniert, kann auch eine der in Fig. 25 gezeigten Formen annehmen. Zellen 47 sind aus konzentrischen Kreisen gebildet. In diesen Zellen befinden sich Markierungen 48a und 48b. An einem festgelegten Ort unter diesen Zellen (hier in der Mitte) befindet sich eine Markierung 49.

Die Form der Zellen und des Gesamtmusters ist nicht auf die in dem vorstehend erörterten Beispiel oder seinen modifizierten Versionen beschriebenen begrenzt. Eine Kombination von dreieckigen Zellen, oder eine beliebige Anordnung, bei der zumindest ein Teil des Musters codierte Daten enthält, könnte statt dessen verwendet werden.

Die Fig. 26 und 27 zeigen Beispiele, in denen die vorstehend genannte Vorrichtung in ein Kopiergerät eingebaut ist. Wie in der Zeichnung gezeigt, wird das von der Lampe 52 emittierte Licht vom Dokument 51, das auf das Glas 50 gelegt ist, reflektiert. Das reflektierte Licht tritt durch ein optisches System 53 hindurch und tritt in ein CCD 54 ein, welches eine Bildabtastvorrichtung ist. Hier wird das Bild auf dem Dokument abgetastet. Die Lampe 52 sowie der Planspiegel und andere Komponenten, die das optische System 53 ausmachen, bewegt sich mit einer festgelegten Geschwindigkeit, wenn sie das Dokument abtastet. Zeile für Zeile tastet das CCD 54 den festgelegten Teil des Dokuments 51 ab, und es überträgt die Bilddaten (R/G/B) zur Signalverarbeitungseinheit 55.

Die Signalverarbeitungseinheit 55, die in Fig. 27 dargestellt ist, weist eine gewöhnliche Farbverarbeitungsschaltung 56 und eine Vorrichtung 57, die die vorstehend als Merkmal dieser Erfindung erörterte 1 Bildverarbeitungsvorrichtung ist, auf. Die vorstehend genannten Bilddaten werden parallel zur Farbverarbeitungsschaltung 56 und zur Bildverarbeitungsvorrichtung 57 übertragen. Die Farbverarbeitungsschaltung 56 zerlegt die Farben in ihre verschiedenen Komponenten, Magenta (M), Zyan (C), Gelb (Y) und Schwarz (Bk), und gibt diese Daten an eine Druckvorrichtung 58 aus. Das Bild wird tatsächlich viermal abgetastet. Eine der vorstehend genannten vier Komponenten (M, C, Y oder Bk), die sich aus der ersten Abtastung ergibt, wird an den Lasertreiber 59 ausgegeben, der auf der Eingangsseite der Druckvorrichtung 58 angeordnet ist. Dies bewirkt, daß ein Laserstrahl auf einen festgelegten Ort auf einer lichtempfindlichen Trommel 60 projiziert wird. Wenn die vierte Abtastung beendet wurde, wird der Kopiervorgang auf dem Kopierpapier durchgeführt und die fertiggestellte Kopie 61 wird ausgegeben. Da der tatsächliche Mechanismus, der den Kopiervorgang ausführt, identisch zu jenem von existierenden Kopierern ist, werden wir auf eine Erläuterung seiner Tätigkeit verzichten.

Obwohl die vorstehend genannte Signalverarbeitung durch die Farbverarbeitungsschaltung 56 ausgeführt wird, führt die Bildverarbeitungsvorrichtung 57 ihre eigene Verarbeitung parallel durch, um den Ähnlichkeitsgrad zwischen dem Muster, das sie in den Bilddaten, die sie abtastet, findet, und dem festgelegten Muster zu erhalten. Wenn das Dokument 51, das immer noch abgetastet wird, eine Banknote oder ein anderes Dokument ist, das nicht kopiert werden darf, erzeugt die Vorrichtung ein Steuersignal, um die Ausgabe des vorstehend genannten Lasertreibers anzuhalten, oder überträgt ein Steuersignal zur Farbverarbeitungsschaltung 56, um sie zu veranlassen, ihre verschiedenen Routinen für Situationen, in denen das Kopieren verboten ist, auszuführen, wie z. B. Veranlassen, daß das gesamte Bildfeld schwarz wird.

Die Beurteilungsverarbeitung bei diesem Beispiel wird in Echtzeit während der ersten Abtastung durchgeführt. Diese Vorrichtung kann dann in Kopierern verwendet werden, die ein Verfahren mit einzelner Abtastung verwenden. Da nur ein Teil und nicht die gesamte Fläche eines Geldscheins erkannt und mit einem festgelegten Muster verglichen wird, muß keiner der erforderlichen Speicher eine große Kapazität aufweisen.

Bei dem vorstehend erörterten Beispiel ist die Vorrichtung in einem Kopiergerät installiert; diese Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung begrenzt, sondern könnte ebenso in einem Farbscanner, einem Farbdrucker, einem Faxgerät, einer Vorrichtung zum Übertragen von Informationen oder einer Vielzahl von anderen Vorrichtungen angewendet werden.

Die Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung und das Kopiergerät, in dem sie verwendet wird, weisen niedrigere Kosten auf als ihre Vorgänger, da sie nur einen Speicher mit kleiner Kapazität benötigen. Diese Verbesserung ist ein Ergebnis der Tatsache, daß die festgelegten Muster, die erkannt werden, nur einen Teil des gesamten Bildes darstellen. Somit können diese Muster ungeachtet der Größe (d.h. der äußeren Abmessungen) des Dokuments, das nicht kopiert (oder gedruckt) werden darf, erkannt werden. Die Erkennung basiert darauf, ob diese festgelegten Muster gefunden werden können oder nicht. Die gesamte Verarbeitung von der Erkennung von möglichen festgelegten Mustern bei der ersten Abtastung bis zur Ermittlung ihres Ähnlichkeitsgrades zu einem Bezugsmuster kann in Echtzeit durchgeführt werden. Das festgelegte Muster wird selbst bei einem Kopiergerät mit einzelner Abtastung nicht übersehen, und die Erkennungsrate ist hoch.

Ein zu erkennendes gegebenes Muster weist mindestens einen Teil auf, der codierte Daten enthält, die im voraus festgelegt wurden. Durch Drucken oder anderweitig Aufbringen dieses festgelegten Musters irgendwo auf die Banknote, das Aktienzertifikat oder einen anderen Gegenstand, der nicht kopiert werden darf, können wir sicherstellen, daß ein verbotenes Dokument ungeachtet dessen, um welche Art Dokument es sich handelt oder welche seine Form oder sein Aussehen sein kann, genau erkannt wird. Es besteht theoretisch keine Möglichkeit, daß ein gewöhnliches Dokument auf sich eine Form aufweisen würde, die zu einem festgelegten Muster identisch ist, bei welchem sich in mindestens einem Teil codierte Daten befinden. Dies minimiert die Wahrscheinlichkeit von falschen Bejahungen. Da der zu erkennende Gegenstand (d. h. das Muster) bereits festgelegt ist, kann der Bildverarbeitungsvorrichtung Wissen über dieses Muster gegeben werden. Sollte dann irgendein neues Dokument ausgegeben werden, das nicht kopiert werden darf, kann dasselbe Muster einfach auf dieses gedruckt werden und es wird auch erkannt. Da das festgelegte Muster der einzige Gegenstand ist, der erkannt werden muß, kann die Erfindung auf eine breite Vielfalt von Dokumenten angewendet werden, die nicht kopiert werden dürfen, und die Verarbeitung kann mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.

Wenn für jede Suche das empfangene Bild abgestuft wird und potentielle Übereinstimmungen mit dem abgestuften Bild (oder Muster) verglichen werden, können die Bilddaten mit dem zu erkennenden festgelegten Muster schnell und genau gewonnen werden.

Wenn das vorstehend genannte festgelegte Muster einen Teil, der nicht aus codierter Information besteht, und/oder einen Teil, der dies tut, enthält, und eines von einer Anzahl von verschiedenen Mustern in dieses eingegliedert ist, kann eine komplexe Form oder Kontur verwendet werden, um die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, daß ein ähnliches Muster auf einem gewöhnlichen Dokument gefunden wird. Da die Arten Von Formen, die dargestellt werden können, ziemlich begrenzt sind, benötigt die Vorrichtung ferner nur eine kleine Menge an unscharfem Wissen, und die Verarbeitung kann schneller durchgeführt werden.

Wenn die Dichtechten für jede Zelle mehrwertig sind, könnten verschiedene Arten von Dokumenten unter Verwendung einer kleinen Anzahl von Zellen unterschieden werden. Die Vorrichtung könnte dann verwendet werden, um die Art des in den Kopierer eingelegten Dokuments zu ermitteln. Wenn eine fiktive Markierung, deren Durchmesser geringer ist als die Breite einer Zelle, an einer festgelegten Stelle innerhalb einer gegebenen Zelle hergestellt wird, und die Dichte dieser Markierung verändert wird oder der Abtastbereich, der zum Erhalten der Dichte der vorstehend genannten Zelle verwendet wird, der Bereich an einer festgelegten Stelle in dieser Zelle ist, der innerhalb eines Kreises liegt, dessen Durchmesser geringer ist als die Breite der Zelle, kann die Vorrichtung mit Positionsverschiebungen effektiv zurechtkommen.

Durch Installieren dieser Bildverarbeitungsvorrichtung in einem Kopiergerät können wir absolut die Ausgabe von Kopien von Dokumenten, deren Reproduktion illegal ist, verhindern, wie z. B. von Banknoten und verkäuflichen Wertpapieren. Dies bringt das Ablehnen der Kopie des verbotenen Dokuments mit sich, während es gestattet wird, daß alle anderen Dokumente kopiert und ausgegeben werden.

Hierin werden wir ein weiteres Beispiel eines Bildverarbeitungsschemas und einer Bildverarbeitungsvorrichtung sowie eines Kopiergeräts und anderer Vorrichtungen, die dieses Schema und diese Vorrichtung verwenden, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erörtern. Wie beim Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 1 unser erstes Ausführungsbeispiel dieses Beispiels. Wie gezeigt ist, werden die vom Bildsensor im Kopiergerät gelesenen Bilddaten in eine Mustererkennungsvorrichtung 1 eingegeben, die die Positioniermarkierungen erkennt. Wenn diese Bilddaten von einem Bildsensor wie z. B. einem CCD abgetastet werden, werden sie nacheinander, Bereich für Bereich, zur Vorrichtung 1 übertragen. Die tatsächlichen Daten, die gesandt werden, sind Vollfarbdaten für jede der roten (R), grünen (G) und blauen (B) Komponenten mit einer Auflösung von 400 DPI.

Unter Verwendung von Masken mit festgelegten Größen prüft die Erkennungsvorrichtung 1 den Bereich dieses Bildes über einen Mustervergleich für Positioniermarkierungen. Sie legt eine Bezugsposition (den Schwerpunkt für ein Dreieck, die Spitze einer Ecke für ein Rechteck, und so weiter) für ein beliebiges Muster fest, das von diesen Markierungen gekennzeichnet wird, welches ein Kandidat für einen Vergleich ist, und sie überträgt die relevanten Daten zur Vorrichtung 2, der Vorrichtung zum Gewinnen eines festgelegten Musters.

Auf der Basis der Positions- (d. h. Bezugspositions-) Daten, die sie empfängt, gewinnt die Gewinnungsvorrichtung 2 mit Hilfe der Steuer-CPU einen festgelegten Teil des Bildes, das gelesen wird. Die Vorrichtung 2 erzeugt aus diesen gewonnenen Daten ein mit einer Referenz im Mustervergleichsprozeß, der später auszuführen ist, zu vergleichendes Muster. Sie sendet dieses Muster zur Vorrichtung 3, die die nächste Stufe der Verarbeitung, den Vergleich von zwei Mustern, durchführt.

Die Vergleichsvorrichtung 3 verwendet einen unscharfen Rückschluß, um die Übereinstimmungsgüte des gewonnenen Musters bezüglich des Bezugsmusters (d. h. des festgelegten Musters) zu erhalten, und sie stellt fest, ob das gewonnene Muster tatsächlich das festgelegte Muster ist. Wenn dies der Fall ist, gibt die Vorrichtung ein festgelegtes Steuersignal aus.

In diesem Beispiel eines Datenverarbeitungsschemas werden dann gewöhnliche Daten, die von einem Kopiergerät gelesen werden, verwendet. Bei der ersten Abtastung werden die Positioniermarkierungen von der Vorrichtung 1 erkannt. Ein Muster, das eine potentielle Übereinstimmung ist (d. h. die Abmessungen eines zu gewinnenden Bereichs), wird auf der Basis des Orts dieser Markierungen berechnet, und dieses Muster wird durch die Vorrichtung 2 bei der zweiten Abtastung gewonnen. Die Vergleichsvorrichtung führt die festgelegte Verarbeitung nacheinander an dem Muster im gewonnenen Bereich durch. Dieses Muster wird dann mit einer Referenz unter Verwendung eines unscharfen Rückschlusses verglichen, und die Vorrichtung stellt fest, ob dies das festgelegte Muster ist.

Der von der Vorrichtung 3 durchgeführte tatsächliche Mustervergleich verwendet ein detailliertes Bild, das relativ nahe am Original liegt. Bevor dies stattfindet, wird jedoch die Anzahl von zu vergleichenden Mustern durch die Suche nach Positioniermarkierungen eingeschränkt. Die Suche nach diesen kleinen Markierungen ist einfach und schnell und sie ermöglicht, daß die Verarbeitung des unscharfen Rückschlusses an nur ein paar Kandidaten durchgeführt wird. Das Ergebnis ist, daß die Gesamtverarbeitung mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann. Während jeder Prozeß durchgeführt wird, ist die von den anderen Vorrichtungen durchgeführte Verarbeitung, beispielsweise das Lesen des Bildes oder die Suche nach Positioniermarkierungen, ebenfalls in Gang. Somit besteht kein Bedarf, die Verarbeitung anzuhalten, während eine Feststellung durchgeführt wird, und die gesamte Verarbeitung kann schnell in Echtzeit durchgeführt werden.

Wir werden als nächstes ein tatsächliches Beispiel des vorstehend beschriebenen Bildverarbeitungsschemas erörtern. Wir beginnen mit der Erörterung der in diesem Beispiel verwendeten Positioniermarkierungen. Wie in Fig. 28 gezeigt ist, bestehen die Positioniermarkierungen 4, die von Quadraten umgeben sind, welche aus gestrichelten Linien bestehen, hier aus Dreiecken. Zumindest drei (und in diesem Fall vier) Markierungen 4 sind in einer gegebenen Beziehung angeordnet. Diese vier Markierungen sind an den Spitzen eines asymmetrischen Vierecks (eine gewisse andere Form als ein Quadrat) angeordnet.

Wenn Markierungen 4, die in ihrer gegebenen Beziehung angeordnet sind, erkannt werden, können auf diese Weise die Koordinaten ihrer Orte verwendet werden, um die Orientierung und Position des in den Kopierer eingelegten Dokuments sowie den Ort des festgelegten Musters 6 bezüglich der Markierungen 4 unmißverständlich festzustellen. Die Positioniermarkierungen 4 können bei der Erkennungsverarbeitung der ersten Abtastung erkannt werden. Auf der Basis dieser Markierungen kann der Ort eines Musters, das ein Kandidat zum Vergleichen ist, genau und rasch festgelegt werden und die Verarbeitung kann mit hoher Geschwindigkeit vorgehen.

Wenn die Koordinatenposition jeder Markierung 4 festgelegt ist, können die Markierungen kleiner gemacht werden (im Vergleich zu Richtlinien). Obwohl dies sie für eine unwissende Person schwieriger wahrzunehmen macht, bleibt die Erkennungsrate hoch. Indem die Markierungen kleiner gemacht werden, wird auch ermöglicht, daß ein kleineres Fenster für ihre Erkennung verwendet wird, und es wird ermöglicht, daß die Erkennungsschaltung vereinfacht und aus preiswerteren Komponenten aufgebaut wird. Kleinere Markierungen tragen auch zur Verarbeitungsgeschwindigkeit bei.

In diesem Beispiel sind zahlreiche Scheinmarkierungen 5, die den Positioniermarkierungen 4 ähneln, um ihren Umfang angeordnet. Genauer sind diese Scheinmarkierungen dreieckig wie die Positioniermarkierungen; aber die Scheindreiecke weisen kürzere Seiten auf. Da es so viele ähnliche Markierungen gibt, würde eine Person, die einen Blick auf sie wirft, wahrscheinlich nicht bemerken, daß einige von ihnen als Positioniermarkierungen dienen. Es wäre auch schwierig festzustellen, welche dieser Markierungen die Positioniermarkierungen darstellen. Dies macht es schwieriger, den Geldschein zu verfälschen; und wenn ein Dokument, das nicht kopiert werden darf, verarbeitet wird, wird es zuverlässig erkannt. In dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel wurden die Scheinmarkierungen 5 alle der Bequemlichkeit halber in derselben Form hergestellt (sie sind geringfügig kleinere Dreiecke als die Positioniermarkierungen 4); wenn jedoch eine Anzahl von verschiedenen Größen von Scheinmarkierungen 5 zweckmäßig angeordnet sind, ist es noch schwieriger, die echten Positioniermarkierungen 4 zu unterscheiden.

Wenn diese Anordnung verwendet wird, wird in den gezeigten Beispielen das Muster 6, das von den Positioniermarkierungen 4 umgebene "A", gewonnen und als Kandidat für den Vergleich entnommen, während das Muster 7, das "B" ohne Positioniermarkierungen, dies nicht wird. In diesem Beispiel sind die Positioniermarkierungen 4 der Erläuterung halber in Quadraten eingeschlossen, die in gestrichelten Linien gezeichnet sind; diese Quadrate wären jedoch auf einem tatsächlichen Dokument nicht gedruckt.

Das festgelegte Muster muß nicht auf einen Buchstaben oder ein Zeichen begrenzt sein, wie in Fig. 28 gezeigt. Es könnte beispielsweise, wie in Fig. 29 gezeigt, aus einem Satz von Elementen 6'a bestehen, die in einer speziellen Beziehung im Bereich 6' angeordnet sind, welcher von Positioniermarkierungen 4 umgeben ist.

Wenn, wie in der Zeichnung gezeigt, den Elementen 6'a dieselbe Form gegeben ist wie den Scheinmarkierungen 5, ist es sehr schwierig, festzustellen, wo die Positioniermarkierungen liegen, welche Markierungen das festgelegte Muster bilden, und welche Markierungen Scheinmarkierungen sind, die zum Auffinden des Musters ohne Bezug sind. Dies minimiert die Wahrscheinlichkeit einer Verfälschung.

Die Musterelemente 6'a müssen nicht zu den Scheinmarkierungen 5 identisch sein. Sie können zu den Markierungen 5 ähnlich sein oder sie können zu den Positioniermarkierungen 4 identisch oder ähnlich sein. Es wäre auch möglich, daß die Musterelemente eine andere Form aufweisen, die nicht mit irgendeiner der anderen Markierungen in Beziehung steht.

Wie in Fig. 30 gezeigt ist, können Scheinmarkierungen 4'a bis 4'c verwendet werden, die zu den Positioniermarkierungen 4a bis 4d identisch sind. Wenn festgestellt wird, daß jede Positioniermarkierung mit ihren vorhergesagten Koordinaten übereinstimmt und die Positionen der Markierungen relativ zueinander auch den vorhergesagten entsprechen, werden bei diesem Beispiel die Markierungen als die echten Positioniermarkierungen erkannt und der Bereich, den sie kennzeichnen, wird gewonnen. Wenn eine dieser Markierungen fehlt (in dem gezeigten Beispiel die Scheinmarkierung entsprechend 4d), werden die Markierungen nicht als Positioniermarkierungen erkannt und das Muster 7, der Buchstabe "B", wird nicht gewonnen. Wenn Scheinmarkierungen verwendet werden, die zu den Positioniermarkierungen identisch sind, findet es eine Person, die versucht, das Dokument zu mißbrauchen, extrem schwierig, den Ort der Positioniermarkierungen und/oder des festgelegten Musters korrekt festzustellen.

In allen bisher gezeigten Beispielen sind die festgelegten Muster 6 und 6' in den Bereichen angeordnet, die von den Positioniermarkierungen 4 und 4a bis d umgeben sind; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Bedingung begrenzt. Das festgelegte Muster kann irgendwo außerhalb der Markierungen angeordnet sein, solange es in einer gegebenen Beziehung relativ zu diesen Markierungen steht.

Wenn wir Fig. 30 als Beispiel verwenden, könnten wir den Buchstaben "B" das festgelegte Muster nennen und es als in einem festgelegten Abstand von der längsten Seite (4d-4c) des durch die Markierungen 4a bis 4d gebildeten Trapezes entfernt festlegen (d. h. den Bereich, der den zu gewinnenden Gegenstand enthält, festlegen). Da das durch die Markierungen 4a bis d definierte Viereck asymmetrisch ist, wie vorstehend erörtert, kann der zu gewinnende und zu entnehmende Bereich unmißverständlich ermittelt werden und er kann einfach und präzise festgelegt werden.

Wir werden nun im einzelnen die tatsächliche Anordnung jeder Komponente der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, unseres Beispiels der Bildverarbeitungsvorrichtung, in der das vorstehend genannte Schema implementiert werden kann, erörtern. Ein Beispiel einer Mustererkennungsvorrichtung 1 ist als Mustererkennungsvorrichtung 1 " in Fig. 31 dargestellt. Die empfangenen Bilddaten (abgestufte Daten (Dunkel-Hell-Daten), die RGB-Daten entsprechen) werden mit einer gegebenen Schwelle durch eine Binärverarbeitungseinheit 23 in Binärdaten umgewandelt. Die umgewandelten Binärdaten werden vorübergehend in einem Mehrzeilenspeicher 12 gespeichert. Durch Festlegen einer geeigneten Schwelle für die Umwandlung zu binär können wir ein Bild erzeugen, in dem beispielsweise Pixel, die von Positioniermarkierungen belegt sind, schwarz erscheinen, während jene, die diese umgeben (der Hintergrund), vollständig weiß sind.

Die Ausgabe der Binärverarbeitungsvorrichtung 23 wird durch den Zeilenspeicher 12 zur Sucheinheit 26 gesandt. Die Sucheinheit 26 verwendet eine Maske mit den Abmessungen n · m (wobei n und m denselben Wert oder verschiedene Werte aufweisen können), um die Bilddaten, die sie empfangen hat (nachdem sie in Binärdaten umgewandelt wurden), nach dem festgelegten Muster (hier den Positioniermarkierungen) zu durchsuchen. Spezielle Einzelheiten werden nachstehend angegeben.

Die Sucheinheit 26, die in Fig. 31 gezeigt ist, besteht aus einer Flip-Flop-Gruppe 26a; einer Schaltung zum Ausgeben von Koordinaten 26b, die das Ausgangssignal aus der Flip-Flop-Gruppe 26a empfängt, die Koordinaten der Trefferpunkte (in diesem Beispiel die Zentrumskoordinaten jeder Zelle (oder jedes, Pixels) der Maske) erhält, welche die Positionen des festgelegten Musters (hier der Positioniermarkierungen) angeben; einer Decodierschaltung 26c, die die Maske auf Positioniermarkierungen prüft; und einer Feststellungseinheit 26d, die das Ausgangssignal aus der Decodierschaltung 26c empfängt und, im Fall, daß die Positioniermarkierungen erkannt wurden, ihre Zentrumskoordinaten erhält und ausgibt.

Die tatsächliche Anordnung der Flip-Flop-Gruppe 26a ist in Fig. 32 gezeigt. In diesem Beispiel besteht der Bequemlichkeit halber die verarbeitete Fläche aus 3 Pixeln Abtastung · 3 Pixeln Vorschub oder 9 (3 · 3) Flip-Flops FF. Die drei Pixel W10, W11 und W12, die in der Vorschuborientierung in einer Linie liegen, werden aus den im Zeilenspeicher 12 gespeicherten Bilddaten entnommen, durch den Schiebetakt SCLK synchronisiert und in die erste Spalte von Flip-Flops F00, F10 und F20 eingegeben. Neue Pixeldaten werden in W10, W11 und W12 nacheinander gemäß der vom Schiebetakt vorgesehenen Zeitsteuerung eingegeben und die Daten werden zur nächsten Spalte von Flip-Flops übertragen. Die Pixeldaten, die für das Binärbild eingegeben werden, Q00, Q01, Q02; Q10, Q11, Q12, Q20, Q21 und Q22, werden über den Ausgangsanschluß Q an jedem Flip- Flop ausgegeben. Für ein schwarzes Pixel ist das Ausgangssignal des Flip-Flops "1".

Wenn alle Abtastdaten bis zum Ende einer Zeile eingegeben wurden, verschiebt die Vorrichtung eine Zeile in Vorschubrichtung abwärts und gibt Daten vom Beginn dieser Zeile ein. Auf diese Weise wird die Fläche von 3 · 3 Pixeln (die Maske), welche der Bereich der Suche ist, über die Oberfläche des Dokuments bewegt.

Jedes der vorstehend genannten Ausgangssignale, Q00, Q01, Q02, Q10, Q11, Q12, Q20, Q21 und Q22, wird in die Decodierschaltung 26c eingegeben. Die Decodierschaltung 26c ist in Fig. 33 abgebildet. Wenn das Muster von 3 · 3 Pixeln, das von der Flip-Flop-Gruppe 26a ausgegeben wird, ein gegebenes Muster ist (so daß das zentrale Pixel schwarz ist und die acht umgebenden Pixel weiß sind), schaltet das Ausgangssignal des entsprechenden UND-Elements auf einen hohen Pegel. Wenn das Ausgangssignal HIT (Treffer) aus der Decodiererschaltung 26c auf einen hohen Pegel schaltet, wissen wir, daß eine Positioniermarkierung um den Flip-Flop FF11 zentriert ist.

Die Schaltung 26b ist mit den Adressen im Mehrzeilenspeicher 12 verbunden. Sie gibt an die Flip-Flop- Gruppe 26a die Adressen von Bildern aus, die eingegeben werden müssen, und sie gibt an die Feststellungseinheit 26d die Koordinaten (XY) der vom FF11, vom zentralen Flip-Flop in der Gruppe 26a, ausgegebenen Pixel aus. Das Ausgangssignal der Decodierschaltung 26c und die XY- Koordinaten der Positioniermarkierung werden in diesem Moment in die Feststellungseinheit 26d eingegeben. Wenn ein HIT-Ausgangssignal auf einen hohen Pegel schaltet, speichert die Einheit 26d seine XY-Koordinaten im Speicher 27, dem Speicher für die Koordinaten der Positioniermarkierungen. In diesem Beispiel verwendeten wir neun Flip-Flops zum Suchen nach einer Positioniermarkierung unter Verwendung einer Maske von 3 · 3 Pixeln, und die Zustände der Decodierschaltung sind die in dem Diagramm gezeigten. Diese Bedingungen sind jedoch für die Bequemlichkeit der Erläuterung willkürlich gewählt. Die Anzahl der verwendeten Flip-Flops und die Bedingungen für den Decodierer müssen gemäß der Form des Musters, das man erkennen will, und je nachdem, welchen Teil von diesem man wählt, um sich darauf zu konzentrieren, ausgewählt werden.

Wie in den Fig. 28 bis 30 gezeigt ist, verwenden wir in diesem Beispiel Scheinmarkierungen 5, die hinsichtlich der Größe von den Positioniermarkierungen 4 geringfügig verschieden sind. Es ist somit erforderlich, daß wir die Markierungen 4 erkennen können, ohne die Scheinmarkierungen 5 zu erkennen. Die tatsächlichen Punktmuster, die die Markierungen 4 und 5 bilden, sind in den Fig. 34 (A) und (B) dargestellt. (Jede Zelle S entspricht einem Pixel).

Wenn dies der Fall ist, würde die Flip-Flop-Gruppe 26a nicht aus den in Fig. 32 gezeigten 3 · 3 Pixeln bestehen, sondern aus 10 · 10 Pixeln entsprechend den in Fig. 34 gezeigten Zellen S. Die Decodierschaltung für diesen Zweck hätte ein UND-Element mit einhundert Eingängen (oder eine äquivalente Kombination von UND-Elementen). Die Eingangsanschlüsse, die den schwarzen Pixeln in Fig. 34 (A) entsprechen, wären nicht-invertierend, aber jene, die den weißen Pixeln entsprechen, wären invertierende Eingänge. Dann würde das HIT-Ausgangssignal nur auf einen hohen Pegel schalten, wenn das in Fig. 34 (A) gezeigte Muster gefunden wird, und in jedem anderen Fall (einschließlich des Musters in 8 (B)) auf einen niedrigen Pegel schalten. Wenn HIT genau wie vorher erörtert auf einen hohen Pegel schaltet, werden die XY-Koordinaten ausgegeben und gespeichert.

Wenn die zu erkennenden Positioniermarkierungen Dreiecke sind, wie bei diesem Beispiel, kann die Erkennung von Unterschieden der Winkel abhängen. Decodierschaltungen 26c, die einer Anzahl von Mustern mit verschiedenen Winkeln entsprechen (die Teile, für die das Eingangssignal invertiert wird, bestehen aus UND-Elementen, die entsprechend verändert werden, so daß sie dem Muster entsprechen), können beispielsweise mit dem Ausgang der Flip-Flop-Gruppe 26a parallel geschaltet sein. Wenn eine der Decodierschaltungen einen gegebenen Winkel erkennt, schlußfolgern wir, daß eine Positioniermarkierung gefunden wurde.

Wenn eine Positioniermarkierung aus einem einzelnen Pixel besteht, kann die vorstehend erörterte Maske (oder das Fenster) von 3 · 3 Pixeln, genau wie sie ist verwendet werden. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, daß eine Druckunregelmäßigkeit dazu führen könnte, daß ein Punkt mit der Größe eines Pixels irgendwo gedruckt ist, wo er nicht hingehört. Selbst dann hat das Schema immer noch die Erkennung einer Anzahl von Positioniermarkierungen in einer gegebenen Beziehung zueinander zur Folge, so daß ein störender Punkt unmittelbar unterschieden werden könnte, bevor der Bereich zum Gewinnen berechnet wird. In der Praxis würde ein solcher Punkt dann keine Probleme aufwerfen.

Wenn wir das Beispiel in Fig. 34 betrachten, können wir eine Verarbeitungseinheit mit einer Größe verwenden, die ausreicht, um eine einzelne Positioniermarkierung zu enthalten (beispielsweise 8 · 8 Pixel). Wenn wir ein Quadrat von 8 · 8 Pixeln mitteln und es in einen Binärwert umwandeln, liegt dasselbe Quadrat in Fig. 34 (A) über dem Binärschwellenwert und wird somit schwarz, während es in (B) unterhalb der Schwelle liegt und somit weiß wird. Wenn diese Einheiten, nachdem sie gemittelt und in Binärwerte umgewandelt wurden, in die in Fig. 32 gezeigten Flip-Flops eingegeben werden, können die in den Fig. 32 und 33 gezeigten Schaltungen ohne Modifikation verwendet werden.

Dieses Schema würde eine Mittelwertbildungseinheit entweder vor oder nach der Binärverarbeitungseinheit 23 in Fig. 31 erfordern, um den Mittelwert einer gegebenen Anzahl von Pixeln zu erhalten. Der zum Erkennen von Positioniermarkierungen verwendete Schwellenwert, wie vorstehend erörtert, sollte idealerweise sowohl eine obere als auch eine untere Grenze umfassen. Wenn die Binärumwandlung unter Verwendung eines Fenstervergleichers durchgeführt wird, wird das gesamte Innere der von den schwarzen Pixeln in Fig. 34 (A) gebildeten Form beispielsweise schwarz, was verursacht, daß das Muster die obere Grenze überschreitet und somit ausgeschlossen wird.

Fig. 35, die eine Vorrichtung 2 " zeigt, ist ein Blockdiagramm der Vorrichtung 2, der Vorrichtung zum Gewinnen des festgelegten Musters. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, werden die Positionskoordinaten der Positioniermarkierungen, die von der Erkennungsvorrichtung 1 " bei der ersten Abtastung ausgegeben werden, im Koordinatenspeicher 27 gespeichert. Die im Speicher 27 gespeicherten Daten werden zur Steuer-CPU 38 gesandt, die feststellt, ob jeder Satz von Positionskoordinaten in einer gegebenen Beziehung zu den anderen steht. Wenn dies der Fall ist, d. h. wenn die echten Positioniermarkierungen gefunden wurden, erhält sie (die Koordinaten von einem) einen zu gewinnenden Bereich auf der Basis dieser Positionskoordinaten.

Wie in Fig. 36 zu sehen ist, verwenden wir insbesondere eine Bezugszeile L, die bezüglich des Glases des Kopiergeräts horizontal ist, um aus den Koordinaten der vier Positioniermarkierungen (x&sub1;, y&sub1;), (x&sub2;, y&sub2;), (x&sub3;, y&sub3;) und (x&sub4;, y&sub4;) die Neigung ΘT des festgelegten Musters 6, das an einem gegebenen Ort relativ zu diesen Markierungen gefunden wird, und die Bezugskoordinaten (x&sub5;, y&sub5;) des zu gewinnenden Bereichs (hier durch gestrichelte Linien dargestellt) zu erhalten. Die relevante Verarbeitung wird von der Steuer- CPU 38 durchgeführt und die Daten hinsichtlich der Gewinnung des festgelegten Musters werden vorübergehend gespeichert. Da die Größe des zu gewinnenden Bereichs (sowie seine Form) bereits bekannt ist, ermöglicht uns die Ermittlung der Bezugskoordinaten und der Neigung (die vorübergehend gespeichert werden), den zu gewinnenden Bereich ziemlich präzise festzulegen.

Der Vorrichtung 2 ", der Vorrichtung zum Gewinnen des festgelegten Musters, werden die ursprünglichen Nicht- Binär-RGB-Daten (die Dunkel-Hell-Daten) von der Erkennungsvorrichtung 1 " gesandt. Diese Bilddaten werden durch die Umwandlungseinheit 39 in Binärdaten umgewandelt, und die resultierenden Binärdaten werden im Speicher 65 gespeichert. Die Schwelle für die Umwandlung in binär ist nicht die gleiche, die in der vorstehend genannten Binärverarbeitungseinheit 23 der Erkennungsvorrichtung 1 " verwendet wird. Dies ermöglicht, daß die Positioniermarkierungen und das festgelegte Muster, das aus verschiedenen gemeinsamen Farben besteht, unter Verwendung von optimalen Kriterien für jedes in Binärwerte umgewandelt werden.

Als Reaktion auf ein Steuersignal von der CPU 38 wird der von den Bezugskoordinaten (x&sub5;, y&sub5;) und dem Winkel ΘT der Neigung, die erhalten werden (und in der Figur durch die gestrichelte Linie dargestellt sind), gekennzeichnete Bereich aus den im Speicher 65 gespeicherten Binärbilddaten gewonnen. Die CPU 38 führt die festgelegte Merkmalszählung durch und sendet sie zur Mustervergleichsvorrichtung 3 ". Einige der Funktionen der Steuer-CPU 38 sind in der Gewinnungsvorrichtung 2 " enthalten. Ein Ablaufplan der Funktionen von beteiligten Komponenten ist in Fig. 37 gezeigt.

Wir werden nun die Mustervergleichsvorrichtung 3 " erörtern. Auf der Basis der im Programm-ROM 38a gespeicherten Daten legt die Steuer-CPU 38 fest, welche der im Speicher 65 gespeicherten Bilddaten ausgelesen werden müssen, und sie entscheidet, welcher Bereich der Bilddaten mit dem Bezugsmuster verglichen werden sollte. Die relevanten Bilddaten in diesem Bereich werden als Reaktion auf ein Steuersignal von der CPU 38 vom Speicher 65 zur Rückschlußeinheit 31 übertragen. Rückschlüsse werden unter Verwendung des unscharfen Wissens verarbeitet, welches die Regeln und Mitgliedfunktionen umfaßt, die in den Speichern 32 und 33 gespeichert sind. Dann wird ein Urteil hinsichtlich des Ähnlichkeitsgrades zwischen den empfangenen Bilddaten und dem zu erkennenden vorher hergestellten festgelegten Muster gefällt (siehe Fig. 12).

Ein spezielles Beispiel ist in Fig. 38 angegeben. Die Anzahl von dunkeln Pixeln in jedem Merkmalsraum in den Bilddaten, die gewonnen werden (in diesem Beispiel sind es vier), wird gezählt, um einen Merkmalszählwert zu erhalten. Auf diese Weise erhalten wir einen Zählwert von 24 Pixeln im Raum R&sub1;, 26 im Raum R&sub2;, 30 im Raum R&sub3; und 29 im Raum R&sub4;. Diese Zählung wird von der Steuer-CPU 38 durchgeführt.

Ein unscharfer Rückschluß wird unter Verwendung des Merkmalszählwerts, der erhalten wurde, gemäß vorher festgelegten Regeln und Mitgliedfunktionen durchgeführt (siehe Fig. 39). Die Übereinstimmungsgüte (d. h. der Ähnlichkeitsgrad) des gewonnenen Bildes bezüglich eines Bezugsmusters wird ermittelt und ausgegeben. In diesem Beispiel beträgt die Übereinstimmungsgüte 0,6. Da dies größer ist als 0,5, welches der Bezugswert für Beurteilungen ist, wird geschlußfolgert, daß das Bild zum Bezugsmuster identisch ist.

In diesem Beispiel wird das Bild für die Merkmalszählung mittels eines Gitters in Räume aufgeteilt; das Bild könnte jedoch auch in konzentrische Kreise, Rechtecke oder eine beliebige andere gewünschte Form aufgeteilt werden. Die Merkmalszählung muß nicht auf die Anzahl von dunkeln Pixeln begrenzt werden. Es wäre gleichermaßen annehmbar, die Anzahl von verbundenen oder getrennten Pixeln, Pixeln, die in einer bestimmten Orientierung angeordnet sind, oder irgendein anderes Merkmal zu zählen.

Wie vorstehend angegeben, wird die Übereinstimmungsgüte als Ergebnis eines Rückschlusses auf der Basis einer Anzahl von Punkten von unscharfem Wissen erhalten. Diese Übereinstimmungsgüte wird an eine PPC (das Kopiergerät) durch die Steuer-CPU 38 ausgegeben. Wenn die Übereinstimmungsgüte einen gegebenen Schwellenwert übersteigt, schlußfolgert das Kopiergerät, daß es sich um etwas handelt, das nicht kopiert werden darf, wie z. B. eine Banknote, und führt seine festgelegte Verarbeitung aus, um das Fälschen zu verhindern (Verbieten des Kopiervorgangs, Ausgeben eines vollständig schwarzen Bildfeldes usw.). Die Feststellung, ob dieser Gegenstand ein verbotenes Dokument wie z. B. eine Banknote ist (d. h. ob es dem festgelegten Muster entspricht), könnte auch von der CPU 38 durchgeführt werden, die dann das Ergebnis (ein Stoppsignal oder dergleichen) ausgeben würde.

Wie beim Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 26 und 27 ein Beispiel, in dem die vorstehend genannte Vorrichtung 57 in ein Kopiergerät eingebaut ist. In diesem vorstehend erörterten Beispiel werden die Positioniermarkierungen bei der ersten Abtastung erkannt und bei der zweiten Abtastung wird das Muster gewonnen und sein Ähnlichkeitsgrad zum Bezugsmuster berechnet. Es besteht jedoch kein naturgemäßer Grund, warum die Reihenfolge der Verarbeitung nicht verändert werden könnte, da kein Bedarf besteht, diese Verarbeitung bei der ersten und der zweiten Abtastung durchzuführen. Jeder Prozeß kann ausgeführt werden, bei welcher Abtastung auch immer der Benutzer es am zweckmäßigsten findet. Wenn viele Arten von Dokumenten vorhanden sind, die erkannt werden müssen, könnte ein gegebenes festgelegtes Muster bei der ersten und der zweiten Abtastung erkannt werden und ein anderes festgelegtes Muster könnte bei der dritten und vierten Abtastung erkannt werden.

Ebenso muß das festgelegte Muster nicht bei der zweiten Abtastung erkannt werden. Insbesondere wenn die Positioniermarkierungen ziemlich nahe am festgelegten Muster liegen, könnten sie in einem Pufferspeicher gespeichert werden (was ermöglichen würde, daß ein kleinerer Speicher verwendet wird). Nachdem die Markierungen bei der ersten Abtastung erkannt werden, könnte dann der Ort des Musters ermittelt werden und die Gewinnungsverarbeitung ausgeführt werden.

Bei dem Beispiel, das wir erörtert haben, sind sowohl die Positioniermarkierungen als auch die Scheinmarkierungen Dreiecke, die durch die Tatsache, daß ihre Seiten keine gleiche Länge aufweisen, voneinander unterschieden werden können. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf diesen Fall begrenzt. Eine Vielfalt von Formen wäre gleichermaßen annehmbar. Um einige Beispiele zu geben, könnten wir auch für die echten Markierungen und die Scheinmarkierungen eine Kombination von Parallelogrammen mit verschiedenen Neigungen; gleichschenkligen Dreiecken mit verschiedenen Basiswinkeln; ungleichseitigen Dreiecken mit derselben Höhe, aber mit verschiedenen Neigungen; oder verschiedenen Vielecken mit verschiedenen Winkeln verwenden. Zusätzlich zum Verändern der Winkel der Figuren auf diese Weise wäre es auch möglich, wie es in dem Beispiel durchgeführt wird, die Abmessungen der Figuren in geeigneter Weise zu verändern.

Ein weiteres Schema zum Erzeugen von Markierungen und Scheinmarkierungen wäre die Verwendung einer Anzahl von sich schneidenden Wellenlinien M mit einer gegebenen Dicke, um verschiedene Formen zu bilden (siehe Fig. 40). Die Positioniermarkierungen könnten dann durch die Unterschiede in den Formen der Schnittstellen unterschieden werden. Wie in den Vergrößerungen in Fig. 40(B) und (C) zu sehen ist, verursachen Unterschiede in der Form der Linie, daß sich die Form der Schnittstelle (durch Schraffieren gezeigt) ändert. Wir könnten dann diese sich schneidenden Linien als Positioniermarkierungen verwenden und eine Schnittstelle mit einer gegebenen Form erkennen. Bei einem solchen Schema würde eine unwissende Person sehr wahrscheinlich die Linien einfach als Hintergrundmuster sehen, was die Wahrscheinlichkeit einer Verfälschung optimal minimieren würde.

Scheinmarkierungen müssen überhaupt nicht verwendet werden. Um den Ort des festgelegten Musters unmißverständlich zu identifizieren, sollten die Positioniermarkierungen idealerweise an den Spitzen eines gleichschenkligen Dreiecks oder eines asymmetrischen Vielecks (das ein Dreieck oder ein Rechteck sein kann) angeordnet sein. Sie könnten jedoch auch an den Spitzen von beispielsweise einem gleichseitigen Dreieck, einem Quadrat oder irgendeinem anderen regelmäßigen Vieleck angeordnet sein. In diesem Fall könnten wir als festgelegtes Muster für die Mitte eines regelmäßigen Vielecks eine symmetrische Form wählen, die aus Linien besteht, denen entweder in der vertikalen oder in der horizontalen Ebene eine Richtungsabhängigkeit fehlt. Dies würde sicherstellen, daß das Muster bei der ersten Abtastung unmißverständlich ausfindig gemacht werden könnte.

Bei allen der bisher erörterten Beispiele wurden vier Positioniermarkierungen erkannt; es könnten jedoch auch drei oder fünf oder mehr Markierungen nach dem Ermessen des Benutzers verwendet werden. Wenn der Form der Markierungen ein Unterscheidungsmerkmal gegeben wird (angenommen eine Richtungsabhängigkeit), wäre es möglich, nur eine oder zwei Markierungen zu verwenden. Obwohl die Positioniermarkierungen in diesen Beispielen alle identisch sind, ist die Erfindung nicht auf diesen Fall begrenzt. Es wäre gleichermaßen möglich, Positioniermarkierungen auszuwählen, die voneinander verschieden oder zueinander ähnlich sind. In diesem Fall wären die Decodierschaltungen, die den verschiedenen Markierungen entsprechen, mit den Ausgängen der Flip-Flop-Gruppen parallel geschaltet. Wenn dann eine Markierung erkannt wird, kann ihre relative Position gegenüber den anderen Markierungen geprüft werden (der zweite Schritt der Verarbeitung in Fig. 37), bevor die Steuer-CPU die Koordinaten zum Gewinnen ermittelt. Nicht nur die räumliche Beziehung jeder Markierung zu den anderen, sondern auch die Beziehung zwischen der Art der Markierung und der Position kann geprüft werden.

Anstatt ihre Formen zu verändern, können die echten und Scheinmarkierungen auch durch Verändern ihrer jeweiligen Farben voneinander unterschieden werden. In diesem Fall könnten wir beispielsweise die in Fig. 41 gezeigte Binärschaltung für die Binärverarbeitungseinheit 23 in der Erkennungsvorrichtung 1 " verwenden. In dieser Schaltung werden Schwellenwerte für obere und untere Grenzen für jeweils R, G und B durch Wertfestlegungseinheiten 23a und 23b festgelegt. Die RGB-Daten, die empfangen werden, werden in Fenstervergleicher 23c eingegeben, die sie mit jedem Schwellenwert vergleichen. Auf diese Weise können Pixel mit einer gegebenen Dichte (oder Tönung) gewonnen werden. Wenn und nur wenn ein Pixel mit der gewünschten Farbe erhalten wird, ist das Ausgangssignal des UND-Elements 23d, das die letzten drei Eingangssignale empfängt, "1".

Wie wir vorher erwähnten, könnte das festgelegte Muster ein Teil des Dokuments sein, der einen hohen Merkmalszählwert aufweist (auch in diesem Fall kann das Muster durch Erkennen von Positioniermarkierungen genau und einfach ausfindig gemacht werden); oder es könnte separat zum Dokument hinzugefügt werden, genau wie die Positioniermarkierungen.

Wenn ein charakteristisches Bild als festgelegtes Muster ausgewählt wird, muß der Bildverarbeitungsvorrichtung ein Wissen hinsichtlich dieses Musters gegeben werden. Sollte ein beliebiges neues Dokument ausgegeben werden, das nicht kopiert werden darf; dann kann dasselbe Muster einfach auf dieses abgedruckt werden, und es wird auch erkannt. Da das festgelegte Muster der einzige Gegenstand ist, der erkannt werden muß, kann die Erfindung auf eine breite Vielfalt von Dokumenten angewendet werden, die nicht kopiert werden dürfen, und die Verarbeitung kann mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.

In dem vorstehend erörterten Beispiel bestand die von der Mustervergleichsvorrichtung 3 " durchgeführte Beurteilungsverarbeitung aus dem Erhalten des Ähnlichkeitsgrades eines gewonnenen Musters au einem vorher festgelegten Bezugsmuster (d. h. dem festgelegten Muster). Andere mögliche Schemen umfassen das in Fig. 42 dargestellte. Das festgelegte Muster 6 " besteht aus Binärdaten, die als schwarze oder weiße Pixel in dem gewonnenen Bereich, der durch die Positioniermarkierungen 4 festgelegt ist, ausgedrückt werden. Die Mustervergleichsvorrichtung erhält einen Wert von 1 oder 0 aus der Dichte jeder Zelle, die das Muster 6 " bildet. Sie werden dann als Kette von 1 und 0 in einer festgelegten Reihenfolge decodiert (in dem gezeigten Beispiel ist die Kette "0100000010 ..."). Es kann dann festgestellt werden, ob die decodierten Werte den Daten entsprechen, die den Bezugscode für das festgelegte Muster darstellen, und ferner, ob dies tatsächlich das festgelegte Muster ist.

Fig. 43 zeigt ein zweites ideales Beispiel der Bildverarbeitungsvorrichtung. Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem vorherigen insofern, als das festgelegte Muster in dem Bild direkt aus den Bilddaten erkannt wird, die empfangen werden (ohne Ermitteln von Koordinatenwerten durch Erkennen von Positioniermarkierungen).

In diesem Beispiel, wie in Fig. 44 gezeigt, besteht das festgelegte Muster 8 aus einer Anzahl von Markierungen 8a und 8b, die Dreiecke mit einer identischen Form sind, welche in einer speziellen Beziehung angeordnet sind. Insbesondere ist eine gegebene Anzahl von Markierungen 8 (in diesem Fall zehn) in einer Form (hier die Umrißlinie eines Gesichts im Profil) mit einer einzelnen Markierung 8a in ihrem Zentrum angeordnet. Da in diesem Beispiel ein beliebiges Muster mit derselben Anzahl von Markierungen 8 auf seinem Umfang das festgelegte Muster bildet, ist die tatsächliche Plazierung jeder Markierung 8 auf der Umrißlinie willkürlich. Somit ist die gezeigte Plazierung nicht die einzig mögliche. Solange zehn Markierungen auf der Umrißlinie der Form vorhanden sind, wird es als festgelegtes Muster identifiziert.

Die Markierungen 8a und 8b, die das in diesem Beispiel verwendete festgelegte Muster 8 bilden, sind identisch zu den Positioniermarkierungen 4 im vorher erörterten ersten Beispiel und ihre Formen weisen dieselben Merkmale auf.

Eine Wirkung der bezüglich des ersten Beispiels erörterten Markierungen 4 besteht darin, daß, da ihre Koordinatenpositionen festgelegt werden können, die Markierungen selbst ziemlich klein gemacht werden können. Dies macht es für eine unwissende Person schwieriger, sie wahrzunehmen, und es besteht kein Abfall der Erkennungsrate. Indem die Markierungen kleiner gemacht werden, wird auch ermöglicht, daß für ihre Erkennung ein kleineres Fenster verwendet wird, und es wird ermöglicht, daß die Erkennungsschaltung vereinfacht und aus preiswerteren Komponenten aufgebaut wird. Kleinere Markierungen tragen auch zur Verarbeitungsgeschwindigkeit bei. Die Markierungen 8a und 8b in diesem zweiten Beispiel erzielen dieselben Wirkungen.

In der in Fig. 43 abgebildeten Vorrichtung erkennt die Vorrichtung 70 die Markierungen 8a und 8b unter den Bilddaten, die sie empfängt, und erhält ihre Positionskoordinaten. Die Koordinaten jeder Markierung, die erkannt wird, werden zur Vorrichtung 80 gesandt, die die nächste Stufe des Prozesses, die Erkennung des festgelegten Musters, ausführt. Aus den Orten der Markierungen 8a und 8b stellt die Vorrichtung 80 fest, ob die Markierungen in einer gegebenen Beziehung zueinander stehen, wie die in Fig. 44 gezeigte, und sie gibt die Übereinstimmungsgüte aus.

Bei dem erfindungsgemäßen Bildverarbeitungsschema, das unter Verwendung dieser Vorrichtung implementiert wird, wird das Bild des Dokuments bei der ersten einer Anzahl von Abtastungen gelesen und zur Erkennungsvorrichtung 70 gesandt. Diese Vorrichtung führt eine Suche nach den vorstehend genannten Markierungen 8a und 8b durch. Wenn sie eine Markierung findet, erhält und speichert sie die Positionskoordinaten dieser Markierung.

Wenn zumindest die Daten entsprechend dem weitesten Teil der Umrißlinie der Form gelesen wurden (die Beurteilungsverarbeitung (d. h. die Verarbeitung zum Erkennen des festgelegten Musters) kann natürlich auch begonnen werden, wenn alle Bilddaten gelesen wurden), wird die Erkennungsvorrichtung 80 betätigt. Aus den Positionsdaten für die Markierungen, die erkannt wurden, prüft diese Vorrichtung, ob die Markierungen in einer gegebenen Beziehung in dem Bild, das gelesen wird, stehen, und erkennt auf diese Weise das festgelegte Muster.

Insbesondere wird ein Fenster mit einer speziellen Größe (N · N) festgelegt. Unter Verwendung der Positionskoordinaten der Markierungen wird jede Masse, die ein Teil des Fensters ist, auf eine Markierung geprüft. Massen auf der Umrißlinie der gegebenen Form werden auf eine gegebene Anzahl von Markierungen geprüft (in Fig. 44 zehn). Wenn die erforderliche Anzahl gefunden wird, wird eine Feststellung durchgeführt, daß dies das festgelegte Muster ist.

Angesichts der Möglichkeit von Drucküberdeckungsfehlern, Verschmierungen oder einer Verfälschung ist es ratsam, einen festen Spielraum für die Feststellung festzulegen. Das heißt, man würde eine Zone mit einer festen Breite auf beiden Seiten der Umrißlinie der Form festlegen. Irgendeine Markierung, die in dieser Zone gefunden wird, wird als Komponente des festgelegten Musters erkannt. Eine gegebene Gewichtung kann für die Markierungen verwendet werden, so daß ein niedrigeres Gewicht zugeordnet wird, während der Abstand von der Umrißlinie zunimmt. Dies erhöht die Genauigkeit der Erkennung durch Minimieren der Anzahl von Markierungen, die übersehen werden oder versehentlich erkannt werden. Es ist auch ratsam, einen Spielraum bezüglich der vorstehend genannten Anzahl von Markierungen (hier zehn) vorzusehen. Selbst wenn eine Markierung nicht erkannt wird, weil sie mit der Zeit verblaßt ist oder ein Teil von dieser aufgrund eines Erkennungsfehlers fehlt, dann wird das Muster dennoch korrekt erkannt.

In diesem Beispiel werden dann die Markierungen, die das festgelegte Muster auf dem Dokument bilden, erkannt und auf der Basis der Positionskoordinaten der Markierungen wird eine Feststellung hinsichtlich dessen durchgeführt, ob dies tatsächlich das festgelegte Muster ist. Wenn dies der Fall ist, können alle Daten, die für eine Feststellung erforderlich sind, bei einer einzelnen Abtastung erfaßt werden. Die einzige Prüfung, die durchgeführt wird, ist diejenige zum Feststellen, ob die Positionskoordinaten der Markierungen in einer gegebenen Beziehung (in einem gegebenen Abstand) relativ zueinander stehen, so daß die Verarbeitung mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden kann.

Es ist nicht notwendig, daß ein Fenster, wie vorstehend beschrieben, verwendet wird, um das festgelegte Muster zu erkennen. Wenn die Verarbeitung über eine Software ausgeführt wird, könnten wir annehmen, daß eine gegebene Markierung die zentrale Markierung 8a ist, dann alle Markierungen in einem gegebenen Abstand von dieser Markierung erkennen (auf Wunsch innerhalb eines festen Spielraums), um die anwendbare Anzahl von Markierungen zu erhalten. Wenn diese Anzahl innerhalb einen festen Bereich fällt, stellen wir fest, daß das festgelegte Muster gefunden wurde.

Wir werden nun die tatsächliche Anordnung der Vorrichtungen 70 und 80 in der Bildverarbeitungsvorrichtung in Fig. 43, dem zweiten idealen Beispiel, in dem das Bildverarbeitungsschema implementiert werden kann, erläutern. Wir werden zuerst die Vorrichtung 70, die Vorrichtung zum Erkennen der Markierungen, erörtern. Die Form und andere Merkmale der in diesem Beispiel verwendeten Markierungen 8a und 8b sind zu jenen der Markierungen 4 in dem Beispiel identisch. Die Vorrichtung 70 kann somit ganz wie die Vorrichtung 1, die Vorrichtung zum Erkennen der Positioniermarkierungen in dem Beispiel, ausgelegt sein. Wie in Fig. 45 zu sehen ist, werden die Bilddaten, die empfangen werden (d. h. Tönungs- oder Hell-Dunkel-Daten, die RGB-Daten entsprechen), mit einem gegebenen Schwellenwert durch die Binärverarbeitungseinheit 71 in Binärdaten umgewandelt. Das neu umgewandelte Binärbild wird vorübergehend im Mehrzeilenspeicher 72 gespeichert. Durch Festlegen einer geeigneten Schwelle für die Umwandlung in binär können wir ein Bild erzeugen, in dem beispielsweise ein Pixel, wo eine Markierung 8a oder 8b gefunden wird, schwarz erscheint, während die Umgebungsfläche (der Hintergrund) vollständig weiß ist.

Das Ausgangssignal der Binärverarbeitungseinheit 71 wird durch den Zeilenspeicher 72 zur Sucheinheit 73 gesandt. Die Sucheinheit 73 verwendet eine Maske mit den Abmessungen n x m (wobei n und m denselben Wert oder verschiedene Werte aufweisen können), um die Bilddaten, die sie empfangen hat (nachdem sie in Binärdaten umgewandelt wurden) nach Markierungen 8a und 8b, kleinen Kreisen mit einem gegebenen Durchmesser, zu durchsuchen. Eine detaillierte Erläuterung wird nachstehend gegeben.

Die Sucheinheit 73, die in Fig. 45 gezeigt ist, besteht aus einer Flip-Flop-Gruppe 73a; einer Schaltung 73b, die das Ausgangssignal von der Flip-Flop-Gruppe 73a empfängt, die Koordinaten der Trefferpunkte (repräsentative Punkte in jeder Zelle (oder jedem Pixel), die die Maske bildet, in diesem Beispiel die Zentrumskoordinaten), die die Positionen der Markierungen 8a und 8b angeben, erhält; und einer Decodierschaltung 73c, die die Maske auf Markierungen 8a und 8b prüft. Die Ausgänge der Koordinatenerkennungsschaltung 73b und der Decodierschaltung 73c sind mit einem Speicher 81, dem Speicher zum Speichern der Orte von Markierungen, in der Erkennungsvorrichtung 80 verbunden. Wenn das Ausgangssignal HIT im Decodierer 73c auf einen hohen Pegel schaltet (was die Anwesenheit einer Markierung anzeigt), werden die von der Schaltung 73b ausgegebenen (X,Y)-Koordinaten im Ortsspeicher 81 gespeichert.

Die grundlegende Anordnung der Flip-Flop-Gruppe 73a, wie in Fig. 32 gezeigt, ist eine Fläche von 3 Pixeln Abtastung x 3 Pixeln Vorschub, oder 9 (3 · 3) Flip-Flops FF. In der Praxis werden die Größe der Markierungen 8a und 8b und die Anzahl von verwendeten Markierungen zweckmäßig ausgewählt. Wenn die Markierungen 8a und 8b wie die in Fig. 34(A) 1 gezeigten sind, wäre es zweckmäßig, eine 10 · 10-Flip-Flop- Gruppe zu verwenden. Die Decodierschaltung, die diesen Flip-Flops entspricht, könnte aus einem UND-Element mit einhundert Eingängen (oder einer äquivalenten Kombination von UND-Elementen) bestehen. Wenn die Markierungen die in Fig. 34(B) gezeigte Größe aufweisen, wäre eine 8 · 8-Flip- Flop-Gruppe bevorzugt. Eine geeignete Decodierschaltung für diese Flip-Flops würde aus einem UND-Element mit 64 Eingängen (oder einer Kombination von UND-Elementen) bestehen.

Bilddaten, die im Zeilenspeicher 72 gespeichert sind, werden nacheinander mit einer festgelegten Zeitsteuerung zu einem gegebenen Flip-Flop in der Flip-Flop-Gruppe 73 geliefert. Da die relevante Arbeitsweise identisch zu jener der Flip-Flop-Gruppe 26a ist, werden wir auf eine weitere Erörterung verzichten.

Das Ausgangssignal jedes Flip-Flops in der Flip-Flop-Gruppe wird in die Decodierschaltung 73c eingegeben. Die Decodierschaltung 73c basiert auf dem in Fig. 33 gezeigten UND-Element. Die Schaltung weist so viele Eingänge auf, wie Flip-Flops vorhanden sind. Mit Bezug auf Fig. 34 werden die Pixel, die schwarz werden sollen, genau wie sie sind eingegeben; das Eingangssignal jener, die weiß werden sollen, wird invertiert. Wenn dies einmal durchgeführt ist, schaltet das Ausgangssignal eines UND-Elements nur auf einen hohen Pegel, wenn ein Kreis mit einem gegebenen Radius r gefunden wird. Wenn ein Ausgangssignal HIT der Decodierschaltung 73c auf einen hohen Pegel schaltet; zeigt dies an, daß Markierungen 8a und 8b, die das festgelegte Muster bilden, mit dem Zentrum um den zentralen Flip-Flop gefunden wurden. Um Überdeckungsfehler, Druckunregelmäßigkeiten und eine von einem langen Gebrauch resultierende Verschmierung zu berücksichtigen, ist es ratsam, daß der Ausgang jedes Pixels nicht direkt mit dem Eingang eines UND-Elements verbunden ist, sondern vielmehr mehrere benachbarte Pixel (zwei funktionieren gut) mit dem Eingang eines einzelnen UND-Elements verbunden sind. Bei diesem Schema werden die Markierungen 8a und 8b immer zuverlässig erkannt, da "hoch" selbst dann in das UND- Element eingegeben wird, wenn ein Pixel nicht funktioniert.

Die Schaltung 73b ist mit den Adressen im Mehrzeilenspeicher 72 verbunden. Sie gibt an die Flip-Flop- Gruppe 73a die Adressen von Bildern aus, die eingegeben werden müssen, und sie gibt die Koordinaten (XY) der vom zentralen Flip-Flop in der Gruppe 73a ausgegebenen Pixel aus.

Wir wollen annehmen, daß dieses Schema verwendet wird und Bilddaten, die Fig. 46(A) entsprechen, empfangen werden. Die Markierungen 8a und 8b werden von der Sucheinheit 73 erkannt und ihre Koordinatenwerte werden im Ortsspeicher 81 gespeichert. Für die Kreise und Quadrate schaltet jedoch das Ausgangssignal der Decodierschaltung 73 auf einen niedrigen Pegel; so daß ihre Koordinatenwerte nicht im Speicher 81 gespeichert werden. Fig. 46(A) zeigt, wie die Orte der Markierungen 8a und 8b, die das festgelegte Muster bilden, im Ortsspeicher 81 als "1" gespeichert werden. Die Kreise und Quadrate können dann als Scheinmuster verwendet werden. Da Dreiecke mit einer anderen Größe auch nicht erkannt werden, können sie auch als Scheinmuster wirken. Wenn ein solches Scheinmuster in geeigneter Weise entlang der Umrißlinie der gegebenen Form oder entlang irgendeiner anderen Umrißlinie angeordnet ist, ist es für eine unwissende Person schwieriger, die Orte der Markierungen, die das festgelegte Muster bilden, festzustellen. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit einer Verfälschung erheblich.

Wir werden nun die Vorrichtung 80 erörtern, die Vorrichtung, die das festgelegte Muster erkennt, wie in Fig. 47 gezeigt. Die Erkennungsvorrichtung 80 besteht aus dem vorstehend genannten Speicher 81, der den Ort der Markierungen speichert, und der Vorrichtung (hier CPU) 82, die auf der Basis der im Speicher 81 gespeicherten Daten feststellt, ob die in der vorherigen Verarbeitungsstufe erkannten Markierungen 8a und 8b das festgelegte Muster bilden. Als Reaktion auf ein Steuersignal vom Programm-ROM 100 führt die CPU 82 die in Fig. 48 gezeigte Verarbeitung aus.

In diesem Beispiel verwendet die Feststellungsverarbeitung ein 15 · 15-Fenster, wie in Fig. 49 gezeigt. Eine Feststellung hinsichtlich dessen, ob das festgelegte Muster gefunden wurde, wird aus dem Ort der Markierungen in diesem Fenster durchgeführt. Jede Masse in dem Fenster entspricht hinsichtlich der Größe einer einzelnen Markierung. Um mit Drucküberdeckungsfehlern, Erkennungsfehlern und dergleichen fertigzuwerden, wird bei diesem Beispiel einer Masse in einem gegebenen Abstand von der zentralen Masse C (ein Abstand, der der Umrißlinie einer gegebenen Form entspricht) ein Koeffizient (oder ein Gewicht) von 1 gegeben; einer um eine Einheit von diesem Ort entfernten Masse wird ein Koeffizient von 0,8 gegeben, und einer um zwei Einheiten entfernten Masse wird ein Koeffizient von 0,5 gegeben.

Die CPU 82 liest die im Ortsspeicher 81 gespeicherten Daten aus und prüft die Massen im Fenster, die den Positionskoordinaten der Markierungen entsprechen. Auf diese Weise wird jede Masse auf eine Markierung geprüft. Es wird jedoch zuerst festgestellt, ob in der zentralen Masse C eine Markierung vorhanden ist (ST 1). Wenn dort keine ist, kann das festgelegte Muster (dessen Zentrum dem Zentrum des Fensters entspricht) nicht in diesem Fenster sein, so daß wir das Fenster in der Abtastrichtung verschieben (ST 8).

Wenn in der zentralen Masse C im Fenster eine Markierung vorhanden ist, werden die Markierungen in den Massen mit dem Koeffizienten 1, was bedeutet, daß, wenn ein festgelegtes Muster vorhanden ist, sie sich auf seiner Umrißlinie befinden, gezählt; die Markierungen in den Massen mit dem Koeffizienten 0,8, was bedeutet, daß sie eine Masse seitlich liegen, werden gezählt; und die Markierungen in den Massen mit dem Koeffizienten 0,5, die zwei Massen seitlich liegen, werden gezählt (ST 2 bis ST 4).

Eine Gesamtzahl wird für alle wie vorstehend beschrieben gezählten Markierungen erhalten, die Koeffizienten zwischen 1,0 und 0,5 aufweisen, und es wird festgestellt, ob diese Gesamtzahl in einen gegebenen Bereich fällt (ST 5). Wenn wir beispielsweise annehmen, daß das festgelegte Muster entlang seiner Umrißlinie zehn Markierungen aufweist, wie das in Fig. 44 gezeigte, können wir diesen Bereich durch Addieren und Subtrahieren eines festen Spielraums (derselbe Wert oder unterschiedliche Werte können verwendet werden) zu und von 10 erhalten.

Wenn bei der Feststellung in Schritt S der Wert außerhalb den gegebenen Bereich fällt, wird geschlußfolgert, daß das festgelegte Muster nicht gefunden wurde, und wir springen zu Schritt 8, bewegen das Fenster weiter und fahren mit der Feststellung bezüglich des nächsten Bildes fort. Wenn der Wert in den gegebenen Bereich fällt, wird der Mittelwert (die Übereinstimmungsgüte) der Koeffizienten berechnet und diese Übereinstimmungsgüte (oder der Ähnlichkeitsgrad) wird ausgegeben (ST 6 und 7).

Als Beispiel wollen wir annehmen, daß in dem Bild ein Muster vorhanden ist, das zu dem in Fig. 44 gezeigten identisch ist. Die Positionskoordinaten für jede Markierung werden im Ortsspeicher 81 gespeichert. Wenn wir diese Koordinaten in einem Fenster hervorbringen, erhalten wir das in Fig. 50 gezeigte Fenster. Die zentrale Markierung 18a liegt in der zentralen Masse C des Fensters und es liegen zehn Markierungen entlang des Umfangs (die Positionen der Markierungen sind mit M gekennzeichnet). Da der Koeffizient jeder Masse, wo eine Markierung vorhanden ist, 1 ist, ist die Gesamtzahl in Schritt 2 10 und die Gesamtzahl in den Schritten 3 und 4 ist 0. Die Gesamtsumme ist 10, was innerhalb des gegebenen Bereichs liegt, so daß ein Mittelwert für die Koeffizienten erhalten wird. Da in diesem Fall jeder Wert 1 ist, ist der Mittelwert auch 1 (was eine Übereinstimmungsgüte von 1 oder 100% anzeigt). 1 Wenn eine der Markierungen verunstaltet wird und undeutlich wird, ist die Gesamtsumme 9. Da dies in dem gegebenen Bereich liegt, wird ein Mittelwert für die Koeffizienten berechnet. Die restlichen neun Markierungen weisen alle einen Koeffizienten von 1 auf, so daß der Mittelwert 1 ist.

In Fig. 52 befinden sich alle Markierungen an Orten mit einem Koeffizienten von 0,8. Da der Gesamtwert für gezählte Markierungen 10 ist, stellen wir fest, wenn wir zur Verarbeitung zum Erhalten eines Mittelwerts für die Koeffizienten übergehen, daß (0,8 · 10)/10 0,8 ergibt.

Nur Markierungen mit Koeffizienten im Bereich zwischen 1 und 0,5 werden berücksichtigt. Markierungen, die zu den Markierungen 8a und 8b identisch sind, welche das festgelegte Muster bilden, aber dennoch nicht in diesem Bereich liegen (d. h., die einen Koeffizienten von 0 aufweisen), werden nicht gezählt und haben keine Auswirkung auf die Berechnung der Übereinstimmungsgüte. Markierungen mit derselben Form wie 8a und 8b, die an Orten mit einem Koeffizienten von 0 gefunden werden, bilden ein Scheinmuster. Sie machen es für eine unwissende Person schwieriger, festzustellen, welche Markierungen das echte Muster bilden; und sie machen es tatsächlich schwieriger, das Dokument zu verfälschen.

Wenn die Übereinstimmungsgüte ausgegeben wurde, gehen wir zu Schritt 8 über und verschieben das Fenster um eine Masse in Abtastrichtung. Eine Feststellung hinsichtlich dessen wird durchgeführt, ob die Verschiebung des Fensters in Abtastrichtung verursacht hat, daß es seinen eigenen Endpunkt überschreitet (ST 9). Wenn dies nicht der Fall ist, kehren wir zu Schritt 1 zurück und prüfen das neue Fenster auf das festgelegte Muster (d. h. wir ermitteln die Übereinstimmungsgüte auf der Basis der Markierungen, die das Muster bilden).

Wenn in Schritt 9 festgestellt wird, daß das Fenster seinen eigenen Endpunkt überschritten hat, begeben wir uns in Abtastrichtung zur ursprünglichen Position zurück und verschieben das Fenster in Vorschubrichtung. Wenn die Verschiebung nicht verursacht, daß das Fenster seinen Endpunkt in Vorschubrichtung überschreitet, kehren wir zu Schritt 1 zurück und führen die Verarbeitung zum Erkennen des festgelegten Musters an dem neu festgelegten Fenster aus. Auf diese Weise wird jeder Bereich des Dokuments, das gelesen wurde, geprüft.

Die in Schritt 7 ausgegebene Übereinstimmungsgüte wird genau wie in dem Beispiel, das wir erörtert haben, zum Kopiergerät oder zu einer anderen Vorrichtung übertragen. Wenn die Übereinstimmungsgüte einen gegebenen Wert übersteigt, wird die Kopiererverarbeitung unterbrochen. In diesem Beispiel werden die Markierungen, die das festgelegte Muster auf dem Dokument bilden, erkannt und eine Feststellung hinsichtlich dessen, ob dies das festgelegte Muster ist, wird auf der Basis der Positionskoordinaten dieser Markierungen durchgeführt. Somit können alle Daten, die für eine Feststellung erforderlich sind, bei einer einzelnen Abtastung erfaßt werden. Mit diesem Schema können die Daten mit hoher Geschwindigkeit verarbeitet werden. Das Muster wird nicht mit einer Referenz verglichen, so daß die Feststellungsverarbeitung (d. h. die Berechnung der Übereinstimmungsgüte) auch mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden kann.

In den hierin erörterten Beispielen wird die Verarbeitung zum Erkennen des festgelegten Musters über eine Software ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall eingeschränkt, und nichts würde daran hindern, daß die Verarbeitung durch eine Hardware ausgeführt wird. Ein Beispiel des Schaltungsaufbaus, der in diesem Fall verwendet werden könnte, ist in Fig. 53 gezeigt.

Die Flip-Flop-Gruppe 83 besteht aus 15 · 15-Flip-Flops, die dem vorstehend genannten Fenster entsprechen. Für jede im Ortsspeicher 81 gespeicherte Markierung wird der Flip-Flop für ihren Ort auf "1" gesetzt. Wenn die Daten durch den Speicher 81 in der Flip-Flop-Gruppe 83 zweckmäßig festgelegt werden, kann das Fenster über die Schritte 8 bis 11 in Fig. 48 verschoben werden.

Das Ausgangssignal der Flip-Flop-Gruppe 83 (das Ausgangssignal jedes Flip-Flops) wird zur Verknüpfungsschaltung 84 gesandt. Die Schaltung 84 multipliziert das Ausgangssignal jedes Flip-Flops mit seinem jeweiligen Koeffizienten in Fig. 49. Durch Erhalten des Mittelwerts des Ergebnisses erzeugt sie einen Wert für die Übereinstimmungsgüte. Ein Beispiel, wie die Schaltungen angeordnet sein könnten, ist in Fig. 54 gezeigt.

Das Ausgangssignal jedes Flip-Flops in der Flip-Flop-Gruppe 83 wird zum Multiplizierer 84a gesandt. Der Multiplizierer 84a ist mit dem Ausgang jedes Flip-Flops verbunden. Er multipliziert dieses Ausgangssignal mit einem gegebenen Koeffizienten, der einen der in Fig. 49 gezeigten Werte aufweist, entweder "0", "0,5", "0,8" oder "1". Das Ausgangssignal des zentralen Flip-Flops wird mit 0 multipliziert.

Jedes Ausgangssignal des Multiplizierers 84a wird in den Zähler 84b eingegeben, der die Ausgangssignale des Multiplizierers 84a zählt, die nicht Null (0,5, 0,8 oder 1) sind. Wenn das festgelegte Muster in dem Fenster, das aus der Flip-Flop-Gruppe 83 besteht, gefunden wird, kann auf diese Weise die Gesamtzahl der Markierungen 8b auf seinem Umfang oder innerhalb eines gegebenen Abstands von diesem erhalten werden (durch die Verarbeitung in den Schritten 2 bis 4 in Fig. 48).

Der Ausgang des Zählers 84b ist mit dem Vergleicher 84c, einem Fenstervergleicher, verbunden. Die oberen und unteren Grenzwerte, die als Bezugswerte dienen, grenzen einen Bereich ab, in den die vorstehend genannte Anzahl von Markierungen 8b fallen muß. Wenn das Ausgangssignal des Zählers 84b, das die Gesamtzahl der Markierungen 8b ist, innerhalb den Bezugsbereich (d. h. den Bereich zwischen den oberen und unteren Grenzwerten) fällt, ist das Ausgangssignal des Vergleichers 1 (H); wenn dies nicht der Fall ist, ist das Ausgangssignal 0 (L).

Das Ausgangssignal des Vergleichers 84c wird zu einem der Eingangsanschlüsse des UND-Elements 84d geliefert. Der Ausgang des zentralen Flip-Flops in der Flip-Flop-Gruppe 83 (der Flip-Flop, der dem Teil C in Fig. 49 entspricht) ist mit dem anderen Eingangsanschluß des UND-Elements 84d verbunden. Wenn der zentrale Flip-Flop auf "1" gesetzt wird 1 (was bedeutet, daß eine Markierung 8a im Zentrum vorhanden ist) und das Ausgangssignal des Zählers 84b (d. h. die Gesamtzahl von Markierungen) innerhalb des gegebenen Bereichs liegt, ist das Ausgangssignal des UND-Elements 84d 1 (H); in allen anderen Fällen ist es 0 (L). Das UND- Element 84d verarbeitet die Feststellungen in den Schritten 1 und 5 des in Fig. 48 gezeigten Ablaufplans. Ein Ausgangssignal von 1 aus dem Element 84d zeigt an, daß HIT gültig ist (es ist möglich, daß das festgelegte Muster gefunden wurde); ein Ausgangssignal von 0 zeigt an, daß es ungültig ist (das festgelegte Muster ist nicht vorhanden).

Der Ausgang des Multiplizierers 84a ist mit dem Addierer 84e verbunden. Jedes Ausgangssignal des Multiplizierers 84a wird addiert und eine Gesamtsumme wird erhalten. Der Ausgang des Addierers 84e ist mit einem der Eingangsanschlüsse des Dividierers 84f verbunden; der Ausgang des Zählers 84b ist mit dem anderen Eingangsanschluß verbunden. Der Dividierer 84f führt die Division des Ausgangssignals des Addierers 84e durch das Ausgangssignal des Zählers 84b aus und gibt das Ergebnis seiner Berechnung aus. Auf diese Weise erhält der Dividierer einen Mittelwert für die Koeffizienten der Orte, wo Markierungen 8b, die Objekte der Suche, gefunden wurden, und erhält dadurch die Übereinstimmungsgüte. Dies ist die Verarbeitung in den Schritten 6 und 7 des Ablaufplans in Fig. 48.

Wie vorstehend erörtert, wird zusammen mit der Übereinstimmungsgüte das Kennzeichen gültig/ungültig, das das Ausgangssignal des UND-Elements 84d ist, ausgegeben. Wenn die Übereinstimmungsgüte größer ist als ein gegebener Bezugswert und das Kennzeichen "gültig" ausgegeben wird, erkennt das Kopiergerät, daß das festgelegte Muster gefunden wurde und führt als Reaktion auf diese Situation sein gegebenes Programm aus.

In dem Beispiel, das wir erörtert haben, ist der Multiplizierer 84a mit dem Ausgang jedes Flip-Flops verbunden. Man könnte jedoch auch einen Multiplizierer verwenden, der nicht mit Koeffizienten multipliziert, die Null sind. Das heißt, die Ausgänge der Flip-Flops, die Orten mit dem Koeffizienten 0 entsprechen, würden nicht mit dem Multiplizierer verbunden werden. In diesem Beispiel ist der Ausgang des Multiplizierers 84a auch mit dem Zähler 84b verbunden; aber der Ausgang von beispielsweise der Flip- Flop-Gruppe 83 könnte auch angeschlossen werden. In diesem Fall würden nur die Ausgänge der Flip-Flops für Orte mit Koeffizienten von 0,5, 0,8 oder 1 mit dem Zähler 84b verbunden werden. Dann würde ein Flip-Flop für einen Ort mit einer Markierung eine "1" zum Zähler 84b liefern, während einer für einen Ort ohne Markierung eine "0" liefern würde. Ein Addierer könnte verwendet werden, um die Gesamtzahl von Flip-Flops, die eine "1" ausgeben, zu erhalten.

Der Ablaufplan in Fig. 48 zeigt ein Beispiel der von der vorstehend genannten CPU 82 ausgeführten Verarbeitungsfunktion: Wenn jedoch die Verarbeitung über eine Software ausgeführt wird, muß sie mit jener, die von der Hardware ausgeführt wird, kompatibel sein. Die Markierungen, die erkannt wurden, können als Referenz verwendet werden, um die Verarbeitung auszuführen, wie nachstehend gezeigt.

Die Positionskoordinaten der Markierungen, die erkannt wurden, werden im Ortsspeicher 81 gespeichert. Aus diesen Koordinatendaten können wir den Abstand zwischen zwei beliebigen Markierungen erhalten. Wir wählen eine der im Ortsspeicher 81 gespeicherten Markierungen und nehmen an, daß sie die zentrale Markierung 8a ist. Wir erkennen alle Markierungen in einem gegebenen Abstand von dieser Markierung (ein gegebener Spielraum kann auch vorgesehen sein) und erhalten die Anzahl von Markierungen, die wir i gefunden haben. Wenn die Gesamtmenge innerhalb eines gegebenen Bereichs liegt, können wir feststellen, daß das festgelegte Muster gefunden wurde. Wenn wir, indem wir diese Vorrichtung verwendet haben, vorhersagen können, daß die Anzahl von Markierungen, die erkannt werden, klein ist, i können wir die relevante Feststellungsverarbeitung unter Verwendung einer kleinen Anzahl von Schaltungen ausführen, was zu einer Hochgeschwindigkeitsverarbeitung beiträgt.

In dem Beispiel, das wir erörtert haben, besteht das festgelegte Muster aus einer zentralen Markierung 8a und einer Anzahl von identischen Markierungen 8b, die um diese zentrale Markierung in einem gegebenen Abstand von dieser angeordnet sind. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf diese Anordnung begrenzt; es muß keine zentrale Markierung 8a verwendet werden. In diesem Fall würde die Verarbeitung in Schritt 1 des Ablaufplans in Fig. 48 und das UND- Element 84d in Fig. 54 weggelassen werden. Die Vorrichtung würde dann grundsätzlich in derselben Weise verwendet werden wie die anderen vorstehend erörterten idealen Beispiele. Wir wären jedoch außerstande, über die Software die Feststellungsverarbeitung unter Verwendung einer Markierung als Referenz auszuführen. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, daß das festgelegte Muster aus einer zentralen Markierung 8a und einem Satz von um diese angeordneten Markierungen 8b besteht.

In den hierin erörterten Beispielen und Modifikationen davon liegt eine einzelne Ebene von Markierungen 8b entlang der Umrißlinie der Form vor. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf diesen Fall begrenzt. Es könnte auch ein Muster verwendet werden (siehe Fig. 55), in dem eine Anzahl von Markierungen 8b mit einer gegebenen Form auf den Umrißlinien von mehreren Formen mit veränderlichen Größen angeordnet sind.

Auch in diesen Beispielen basiert die Feststellung, ob das festgelegte Muster gefunden wurde, auf der Anzahl der Markierungen 8b auf der Umrißlinie. Die Winkelposition (d. h. der Ort) jeder Markierung könnte auch als zusätzliches Kriterium verwendet werden.

Das vorstehend erörterte zweite Beispiel würde das Muster 8 in Fig. 44, das zehn Markierungen 8b aufweist, und das Muster 8' in Fig. 56, das ebenfalls zehn Markierungen 8b' aufweist, als dasselbe Muster erkennen. Wenn die Position jeder Markierung als Kriterium hinzugefügt wird, werden sie jedoch als unterschiedlich erkannt. Das Muster in Fig. 44 würde als festgelegtes Muster festgestellt werden und jenes in Fig. 56 nicht. Da die Feststellungsverarbeitung von Winkeldaten Gebrauch machen würde, bestünde eine geringe Wahrscheinlichkeit für eine falsche Erkennung, was die Verarbeitungsgeschwindigkeit verringert, und die Erkennungsrate würde sich verbessern.

Die Vorrichtung zum Verarbeiten einer solchen Funktion kann die in Fig. 57 offenbarte Schaltung sein. Der Ort von Markierungen kann in derselben Weise wie im zweiten Beispiel erörtert erkannt werden, aber ein gewisser Teil der Erkennungsschaltung für das festgelegte Muster ist in diesem Beispiel anders.

Um in diesem Beispiel zu garantieren, daß Feststellungen mit hoher Geschwindigkeit verarbeitet werden können, werden sie ohne Verwendung einer Winkelposition als Kriterium durchgeführt (d. h. die Übereinstimmungsgüte wird berechnet), genau wie beim ersten Beispiel. Wenn bei der Feststellungsverarbeitung festgestellt wird, daß die Übereinstimmungsgüte hoch ist, wird der Teil des Bildes, der das Muster enthält, gewonnen und wiederholt nach geringfügiger Drehung mit dem Bezugsmuster verglichen. Auf diese Weise kann der Teil des Bildes leicht gewonnen werden und die Anzahl von Malen, die das Muster gedreht und verglichen werden muß, kann auf einem Minimum gehalten werden. Die Verarbeitung kann mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden.

Als spezielles Beispiel, wie eine solche Vorrichtung ausgelegt sein könnte, werden wir eine Konstruktion erörtern, die durch eine Hardware realisiert wird. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, sind der Ortsspeicher 81, die Flip-Flop-Gruppe 83 und die Verknüpfungsschaltung 84, die als Vorrichtung zum Berechnen der Übereinstimmungsgüte dient, alle ohne Modifikation aus der Vorrichtung im vorherigen Beispiel übernommen. Das Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung 84 (d. h. die Übereinstimmungsgüte) wird zur Schaltung 85 (die ein gewöhnlicher Vergleicher sein könnte) gesandt, welche die Übereinstimmungsgüte prüft. Diese Schaltung stellt fest, ob die Übereinstimmungsgüte einen gegebenen Bezugswert übersteigt. Wenn dies der Fall ist, sendet die Schaltung ein "Gewinnungsanforderung"-Signal an die Steuerschaltung 86, die den entsprechenden Teil des Bildes gewinnt.

Wenn die Steuerschaltung 86 eine Gewinnungsanforderung empfängt, greift sie vom Ortsspeicher 81 auf die Positionsdaten hinsichtlich des gegebenen Bereichs, wo die Markierung gefunden wurde, und mit demselben Mittelpunkt zu und sie sendet sie zur Vergleichsschaltung 87.

Die Vergleichsschaltung 87 vergleicht die Orte der Markierungen, die in der Speichereinheit 88 gespeichert sind, welche das Bezugsmuster speichert, mit dem erkannten Muster, das von der Steuerschaltung 86 übertragen wird, und sie stellt fest, ob sie übereinstimmen. Sie dreht dann das erkannte Muster wiederholt über einen gegebenen Winkel, bis sie eine Drehung von 360º vollendet hat. Wenn die Bilder in irgendeinem Winkel übereinstimmen, stellt die Vorrichtung fest, daß sie das festgelegte Muster gefunden hat. Wenn sie bei keinem Winkel übereinstimmen, schlußfolgert sie, daß sie das festgelegte Muster nicht gefunden hat. In beiden Fällen gibt sie das Ergebnis aus. Die von der Verknüpfungsschaltung 84 synchron berechnete Übereinstimmungsgüte könnte auch zu diesem Zeitpunkt ausgegeben werden. Die Vergleichsvorrichtung besteht aus der Steuerschaltung 86, die das Bild gewinnt, und der Vergleichsschaltung 87.

Bei dem von diesem Beispiel verwendeten Schema wird eine Markierung erkannt und der Ort dieser Markierung wird gespeichert. Diese Prozesse sind dieselben wie die im früher erörterten zweiten Beispiel verwendeten. Das festgelegte Muster, das aus einer Anzahl von Markierungen besteht, die in einer gegebenen Beziehung angeordnet sind, wird aus den Orten der Markierungen, die erkannt werden, erkannt. Zuerst wird festgestellt, ob dieses Muster dieselbe Anzahl von Markierungen in einem gegebenen Radius wie das festgelegte Muster aufweist. Dies ist seine Übereinstimmungsgüte. Die zum Berechnen der Übereinstimmungsgüte ausgeführte Verarbeitung ist dieselbe wie die beim zweiten Beispiel verwendete. Wenn die resultierende Übereinstimmungsgüte hoch ist, wird der Teil des Bildes, der das Muster enthält, gewonnen und wird nach wiederholter Drehung mit einer Referenz verglichen. Wenn das festgelegte Muster erkannt wird, wird dies zum Kopiergerät übertragen, und es führt seine gegebene Verarbeitung aus, um den Kopiervorgang am Fortschreiten zu hindern.

In allen hierin erörterten Beispielen und Modifikationen davon ist ein einziges Muster zu erkennen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall begrenzt. Die Bildverarbeitungsvorrichtung könnte auch eine Anzahl von festgelegten Mustern verwenden und unterscheiden können, welches sie erkannt hat. Dies würde ermöglichen, daß Daten, die eine codierte Information darstellen, zum Muster hinzugefügt werden.

Es könnten beispielsweise mehrere verschiedene Muster (die sich in der Anzahl von Markierungen 8b, die auf der Umrißlinie der Form angeordnet sind, unterscheiden), wie die in den Fig. 58 bis 60 gezeigten, festgelegt werden. Durch Hinzufügen von codierten Daten zu den Mustern können wir veranlassen, daß jedes von ihnen eine andere Bedeutung übermittelt.

Wenn eine Anzahl von diesen festgelegten Mustern verwendet wird, können sie an verschiedenen Orten auf einem einzelnen Dokument angeordnet werden. Wenn alle Muster oder zumindest eine gegebene Anzahl von ihnen auf einem Dokument zu finden sind, dann kann der Betrieb des Kopiergeräts oder einer anderen Vorrichtung verboten werden. Wenn mehrere Prüfungen auf diese Weise durchgeführt werden, besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit für Erkennungsfehler. Wenn eines der Muster schwer zu erkennen wurde, da es durch langen Gebrauch abgerieben oder verschmutzt wurde, kann das Dokument immer noch über die restlichen Muster erkannt werden. Wenn ein einzelnes Muster verwendet wird, wird das Kopieren verhindert, wenn ein zu einem der festgelegten Muster identisches Muster zufällig unter den Dichtedaten (bei der Merkmalszählung) aus einem gewöhnlichen Dokument gefunden wird. Durch Anfordern des Vergleichs einer Anzahl von festgelegten Mustern können wir die Wahrscheinlichkeit verringern, daß das Kopieren von einem gewöhnlichen Dokument, das zugelassen werden sollte, verhindert wird.

Es kann veranlaßt werden, daß die vorstehend genannten codierten Daten der Art einer Banknote oder eines Aktienzertifikats, oder im Fall einer Banknote dem Nennbetrag entsprechen. Wenn dieses System dann arbeitet und der Kopiervorgang bezüglich eines verbotenen Dokuments vollendet wurde, kann die Art des erkannten Musters und die Tatsache, daß ein Stoppbefehl ausgegeben wird, gespeichert werden, so daß wir feststellen können, welche Art Dokumente zum Kopieren in diese Vorrichtung, oder insbesondere in den Kopierer, in dem diese Vorrichtung installiert ist, gelegt sind. Verschiedene andere Schemen unter Verwendung von codierten Daten können auch angeboten werden.

Ein spezielles Beispiel dieser Art Vorrichtung zum Erkennen eines festgelegten Musters ist in Fig. 61 gezeigt. Da die Markierungen auf dieselbe Weise wie im zweiten Beispiel, das wir erörtert haben, erkannt werden, könnte die Markierungserkennungsvorrichtung dieses Beispiels hier auch ohne Modifikation verwendet werden. Bei diesem Beispiel haben wir einen Teil der Vorrichtung zum Erkennen des festgelegten Musters modifiziert. Wir werden nur den modifizierten Teil erörtern. Wie in Fig. 61 zu sehen ist, wurde eine Wertfestlegungseinheit 84g, die obere und untere Grenzwerte festlegt, zur Verknüpfungsschaltung 84' hinzugefügt.

Die Wertfestlegungseinheit 84g legt als Bezugswerte im Vergleicher 84c obere und untere Grenzwerte für jedes der Muster (A) bis (C) in den Fig. 58 bis 60 fest. Das Muster (A) in Fig. 58 weist drei Markierungen 8b auf; das Muster (B) in Fig. 59 weist fünf auf; und das Muster (C) in Fig. 60 weist sieben auf. Obere und untere Grenzwerte werden durch Addieren oder Subtrahieren eines gegebenen Spielraums zu/von der Anzahl von Markierungen, die jedes Muster aufweisen sollte, festgelegt. In diesem Beispiel haben wir einen Spielraum von ±1 verwendet. Ein Code wird zusammen mit den Grenzwertdaten ausgegeben, der angibt, für welches Muster Bezugswerte festgelegt werden. Eine weitere mögliche Anordnung für die Schaltungen ist die in Fig. 54 gezeigte. Da dieselbe Numerierung verwendet wird, werden wir auf eine Erörterung der Funktion jeder Komponente verzichten.

In dem von diesem Beispiel verwendeten Bildverarbeitungsschema werden die Markierungen erkannt und ihre Orte werden gespeichert. Die bis zu diesem Punkt verwendete Verarbeitung ist identisch zu jener des vorstehend genannten zweiten Beispiels. Als nächstes werden die Flip-Flops in der Flip-Flop-Gruppe 83, die den Orten aller Markierungen, die erkannt werden, entsprechen, gesetzt. Der Multiplizierer 84a multipliziert das Ausgangssignal jedes Flip-Flops mit einem gegebenen Koeffizienten und der Zähler 84b zählt die Werte, die nicht Null sind. Die Ausgangssignale des Multiplizierers 84a werden durch den Addierer 84e zusammenaddiert, um die Gesamtsumme der Koeffizienten zu erhalten, und diese Gesamtsumme wird genau wie im zweiten Beispiel in den Dividierer 84f eingegeben.

In diesem Schema werden die oberen und unteren Grenzwerte, die vorher festgelegt wurden, für die Anzahl von Markierungen in jedem festgelegten Muster nacheinander aus der Wertfestlegungseinheit 84g erhalten. Für jedes Muster wird die Übereinstimmungsgüte ermittelt und ein Urteil über gültig oder ungültig wird gefällt. Ein Spielraum von angenommen ±1 kann zur tatsächlichen Anzahl von Markierungen addiert werden. Wenn beispielsweise das festgelegte Muster (B) erkannt wird, ist das Ausgangssignal des Zählers 84b "5". Die Wertfestlegungseinheit 84g lieferte die oberen und unteren Grenzen von "4" und "2" zum Vergleicher 84c für das Muster (A). Das Ausgangssignal des Vergleichers 84c ist "0" (L) und das UND-Element 84d gibt ein "Ungültig"-Kennzeichen aus. Gleichzeitig gibt die Wertfestlegungseinheit 84g einen Code aus, der angibt, daß (A) das fragliche Muster ist. Auf diese Weise können wir wissen, daß das Muster, das wir erkannt haben, nicht das festgelegte Muster (A) ist.

Als nächstes legt die Wertfestlegungseinheit 84g "6" und "4" im Vergleicher 84c als obere und untere Grenze für das Muster (A) fest. Das Ausgangssignal des Vergleichers 84c ist "1" (H) und das UND-Element 84d gibt ein "Gültig"- Kennzeichen aus. Gleichzeitig gibt die Wertfestlegungseinheit 84g einen Code aus, der angibt, daß (B) das fragliche Muster ist. Das festgelegte Muster (B) ist dann gültig und seine Übereinstimmungsgüte wird vom Dividieren 84f ausgegeben. Wenn die Übereinstimmungsgüte hoch ist, wird festgestellt, daß dies tatsächlich das festgelegte Muster (B) ist.

Die Wertfestlegungseinheit 84g legt obere und untere Grenzwerte von "8" und "6" im Vergleicher 84c für das Muster (C) fest. Das Ausgangssignal des Vergleichers 84c ist "0" (L) und das UND-Element 84d gibt ein "Ungültig"- Kennzeichen aus. Gleichzeitig gibt die Wertfestlegungseinheit 84g einen Code aus, der angibt, daß (C) das fragliche Muster ist. Auf diese Weise verstehen wir, daß dies nicht das festgelegte Muster (C) ist. Dieses Schema ermöglicht uns dann zu wissen, welches festgelegte Muster erkannt wurde. Als Reaktion darauf wird die festgelegte Verarbeitung ausgeführt.

Weitere Beispiele von Mustern mit codierter Information sind die Muster A, B und C in den Fig. 62, 63 bzw. 64. Alle weisen dieselbe Anzahl von Markierungen 8b auf, aber die Anordnung der Markierungen und daher ihre Beziehung zueinander ändern sich. Diese Muster können durch das in Fig. 57 gezeigte Schema, das einen Drehwinkel als Kriterium verwendet, festgelegt und erkannt werden.

Eine spezielle Konstruktion für eine Vorrichtung zum Erkennen von mehreren festgelegten Mustern, die eine codierte Information enthalten, ist in Fig. 65 gezeigt. (Obwohl es in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann die in den vorherigen Beispielen verwendete Vorrichtung zum Erkennen der Markierungen hier ohne Modifikation verwendet werden.)

Die Anordnung hier ist grundlegend dieselbe wie jene in Fig. 57. Die Markierungen werden von der Vorrichtung 2 " erkannt und ihre Orte werden im Ortsspeicher 81 gespeichert. Auf der Basis der Daten, die diese Orte darstellen, wird jeder Flip-Flop in der Flip-Flop-Gruppe 83 auf einen speziellen Wert gesetzt. Das Ausgangssignal dieser Flip-Flops wird zur Verknüpfungsschaltung 84 gesandt und die Übereinstimmungsgüte wird erhalten. Die Übereinstimmungsgüte, die berechnet wird, wird zur Schaltung 85 gesandt. Wenn sie einen gegebenen Bezugswert übersteigt, wird ein "Gewinnungsanforderung"-Signal zur Steuerschaltung 86 gesandt.

Wenn die Steuerschaltung 86 die Anforderung zum Gewinnen empfängt, greift sie auf die im Ortsspeicher 81 gespeicherten Ortsdaten für die Markierung in der festgelegten Fläche, die denselben Mittelpunkt aufweist, zu und sie sendet diese Daten zur Vergleichsschaltung 87.

Die Vergleichsschaltung 87 vergleicht das von der Steuerschaltung 86 übertragene Muster mit einem festgelegten Bezugsmuster. Bezugsmuster für jedes der Muster (A) bis (C) sind jeweils in Verzeichnissen 88a bis 88c gespeichert. Die Vergleichsschaltung 87 vergleicht nacheinander jedes der drei Bezugsmuster in 88a bis 88c mit einem einzelnen Muster, das erkannt wird, und stellt fest, ob es mit irgendeinem von diesen übereinstimmt. Das gewonnene Muster wird auch in festen Winkelschritten über 360º gedreht. Wenn das gewonnene Muster in irgendeinem Winkel einem Bezugsmuster entspricht, wird der Code für dieses Bezugsmuster ausgegeben.

Wenn in keinem Winkel eine Übereinstimmung gefunden wird, wird geschlußfolgert, daß dies nicht das festgelegte Muster ist, und dieses Ergebnis wird ausgegeben. Die Übereinstimmungsgüte, die synchron von der Verknüpfungsschaltung 84 berechnet wird, kann zu diesem Zeitpunkt auch ausgegeben werden.

Das in diesem Beispiel verwendete Bildverarbeitungsschema ist grundlegend identisch zu dem vorstehend beschriebenen, bei dem ein Code zu einem festgelegten Muster durch Verändern der Anzahl von Markierungen hinzugefügt wird. Der Aspekt, in dem sie sich unterscheiden, besteht darin, wie sie festlegen, welches festgelegte Muster gefunden wurde. Bei diesem Schema wird festgestellt, ob das Muster dieselbe Anzahl von Markierungen in einem gegebenen Radius aufweist wie das festgelegte Muster. Dies ist seine Übereinstimmungsgüte. Wenn die resultierende Übereinstimmungsgüte hoch ist, wird der Teil des Bildes, der das Muster enthält, gewonnen und mit einem Bezugsmuster verglichen, während es schrittweise gedreht wird. Mehrere Bezugsmuster, die den verschiedenen festgelegten Mustern entsprechen, werden bei diesem Vergleichsprozeß verwendet. Das gewonnene Muster wird mit jedem der Bezugsmuster verglichen, und wenn eine Übereinstimmung gefunden wird, wird der Code für dieses Bezugsmuster ausgegeben. Auf diese Weise können wir verstehen, welches festgelegte Muster erkannt wurde. Die festgelegte Verarbeitung wird als Reaktion auf die Erkennung des verbotenen Dokuments ausgeführt.

Alle vorstehend erörterten Beispiele (in denen das festgelegte Muster aus einer Anzahl von identischen Markierungen besteht) eignen sich zur Verwendung in dem in den Fig. 26 und 27 abgebildeten Kopiergerät.

In den vorstehend erörterten Beispielen ist die Vorrichtung in einem Kopiergerät installiert; diese Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung begrenzt, sondern könnte ebenso in einem Farbscanner, einem Farbdrucker, einem Faxgerät, einer Vorrichtung zum Übertragen von Informationen oder einer Vielzahl von anderen Vorrichtungen angewendet werden.

Um ein Beispiel zu geben, könnte ein Scanner, der diese Erfindung verwendet, die in Fig. 66 dargestellte Anordnung aufweisen. Der Scanner umfaßt drei Hauptkomponenten: eine Eingabeeinheit 90, eine Steuereinheit 91 und eine Ausgabeeinheit 92. Die Eingabeeinheit 90 tastet mit dem Licht von einer Lichtquelle ein Dokument ab. Das von dem Dokument reflektierte (oder durchgelassene) Licht wird von einem photoelektrischen Wandlerelement, wie z. B. einem CCD, einem Photovervielfacher oder einer Photodiode, erfaßt. Dieses Licht wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, das zur Steuereinheit 91 übertragen wird. Die Steuereinheit 91 verstärkt das elektrische Signal von der Eingabeeinheit und führt verschiedene Arten von Bildverarbeitung, wie z. B. die Korrektur von festgelegten Tönungen oder eine Konturverstärkung, aus und überträgt das korrigierte Signal zur Ausgabeeinheit 92. Die Ausgabeeinheit 92 setzt die Daten nach Bedarf auf der Basis des Signals, das sie von der Steuereinheit 91 empfangen hat, um und gibt sie an die festgelegte Ausgabevorrichtung aus. Wenn der Scanner und Drucker separate Vorrichtungen sind und der Scanner nicht mehr macht, als das Dokument zu lesen, müssen die Daten vom Scanner zum Drucker gesandt werden. Es ist somit erforderlich, daß die Bilddaten, die der Scanner gelesen hat, vorübergehend in einer Speichervorrichtung (einer Ausgabevorrichtung) gespeichert werden. Welche Verarbeitung auch immer erforderlich ist, um die Daten zu schreiben, wird ausgeführt. Wenn die Ausgabevorrichtung ein Drucker oder dergleichen ist (der in derselben Vorrichtung installiert ist), muß das Signal von einem elektrischen in ein optisches Signal umgewandelt werden, und die Verarbeitung muß ausgeführt werden, um das Signal umzuwandeln, um es auf ein Papiermedium (ein lichtempfindliches Material) zu schreiben. Da üblicherweise erhältliche Vorrichtungen als tatsächliche Komponenten verwendet werden, werden wir hier auf eine ausführliche Erörterung von diesen verzichten.

Bei dieser Erfindung wird eine Bildverarbeitungsvorrichtung 93 bereitgestellt. Die Signale, die die Bilddaten darstellen, die von der Eingabeeinheit 90 empfangen werden, werden in die Bildverarbeitungsvorrichtung 93 sowie in die Steuereinheit 91 eingegeben. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 93 kann die Verarbeitungsvorrichtungen in irgendeinem der vorstehend erörterten Beispiele sowie die verschiedenen Vorrichtungen zum Erkennen des festgelegten Musters, die in den modifizierten Versionen derselben gezeigt sind, verwenden. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 93 führt die gegebene Verarbeitung (die vorstehend erörtert wurde), die erforderlich ist, um ein festgelegtes Muster in den Bilddaten, die sie empfängt, zu erkennen, aus. Wenn sie dieses Muster erkennt, sendet sie ein "Ausgabeverbot"- Signal zur Steuereinheit 91. Als Reaktion auf dieses Signal hält die Steuereinheit 91 die Signalausgabe an die Ausgabeeinheit 92 an. Dieses "Ausgabeverbot"-Signal könnte auch zur Eingabeeinheit 90 oder Ausgabeeinheit 92 gesandt werden.

Fig. 67 zeigt, wie diese Signalverarbeitungsvorrichtung in einem Drucker verwendet werden könnte. Die Bilddaten (in Form von elektrischen Signalen) werden entweder direkt vom Scanner oder über ein Medium wie z. B. eine Speichervorrichtung zur Eingabeeinheit 94 gesandt. Die Steuereinheit 95 führt die zum Umwandeln des Bildes erforderlich Verarbeitung aus (d. h. sie wandelt die Daten in die für den Ausgabemechanismus erforderliche Form um). Die Ausgabeeinheit 96 führt die zum Umwandeln des Signals von elektrisch in optisch erforderliche Verarbeitung aus und die Bilddaten werden auf einem lichtempfindlichen Material reproduziert.

Wenn der vorstehend beschriebene Scanner keine Bildverarbeitungsvorrichtung 93 mit einer Vorrichtung zum Anhalten seines Betriebs, wenn ein festgelegtes Muster erkannt wurde, aufweist, werden die Bilddaten gelesen, selbst wenn das Dokument eines ist, das nicht gelesen werden sollte.

Das Ausgangssignal aus der Steuereinheit 95 wird zur Bildverarbeitungsvorrichtung 97 (die zur vorstehend genannten Bildverarbeitungsvorrichtung 93 äquivalent ist) gesandt, welche die festgelegte Bildverarbeitung ausführt und die zum Erkennen des festgelegten Musters erforderliche Verarbeitung durchführt. Wenn das festgelegte Muster erkannt wird, wird ein "Ausgabeverbot"-Signal zur Steuereinheit 95 gesandt und die Ausgabe von Daten aus der Einheit 95 an die Ausgabeeinheit 96 kommt zum Stillstand. Ein "Betriebsverbot"-Signal könnte auch direkt zur Ausgabeeinheit 96 gesandt werden, um zu veranlassen, daß diese Einheit ihren Betrieb anhält.

Wie vorstehend beschrieben, hängen das Bildverarbeitungsschema und die Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung und das Kopiergerät, in dem sie verwendet werden, nicht von der Gesamtgröße (d. h. der Umrißlinie) ab, um ein Dokument zu erkennen, das nicht kopiert (oder gedruckt) werden darf. Sie konzentrieren sich auf ein festgelegtes Muster, das auf einen Teil des Dokuments aufgedruckt ist, und stellen fest, ob dieses Muster vorliegt. Somit erfordert dieses Schema nur eine kleine Speicherkapazität; was ermöglicht, daß es mit geringen Kosten realisiert wird. Der Ort des festgelegten Musters kann bei einer einzelnen Abtastung genau erkannt werden. Das Muster kann gewonnen werden und die Feststellungsverarbeitung bei nachfolgenden Abtastungen oder gleichzeitig mit derselben Abtastung ausgeführt werden.

Wenn Scheinmarkierungen, die zu den echten identisch oder ähnlich sind, in der Nähe der Positioniermarkierungen vorgesehen sind, ist es für eine unwissende Person schwierig zu unterscheiden, welche die echten Positioniermarkierungen sind. Dies minimiert die Wahrscheinlichkeit einer Verfälschung. Wenn das festgelegte Muster aus Markierungen besteht, die zu den Positioniermarkierungen identisch oder ähnlich sind, ist es noch schwieriger, das Dokument zu verfälschen. Dasselbe festgelegte Muster kann für eine Vielzahl von Dokumenten verwendet werden. Da die Vorrichtung mit Wissen hinsichtlich dieses Musters ausgestattet ist, kann sie beliebige der verschiedenen Dokumente, die es enthalten, erkennen. Sollte irgendein neues Dokument ausgegeben werden, das nicht kopiert werden darf, dann kann dasselbe Muster einfach auf: dieses aufgedruckt werden, und es wird auch erkannt. Da dieses Schema die Speicherung von nur einer kleinen Menge an Wissen erfordert, reicht eine kleine Speicherkapazität aus. Da nur eine kleine Anzahl von Mustern verarbeitet werden muß, kann die Verarbeitung mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden.

Wenn mindestens drei Positioniermarkierungen in festgelegten Positionen angeordnet sind und die Form, die sie bilden, ein gleichschenkliges Dreieck oder ein asymmetrisches Vieleck ist, kann der Ort des Musters einfach, genau und unmißverständlich aus den Orten der Markierungen erhalten werden. Dies ermöglicht, daß die Feststellung, ob dies das festgelegte Muster ist, mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird.

Wenn die Vorrichtung zum Erkennen der Positioniermarkierungen aus einer Vorrichtung zum Umwandeln der Bilddaten, die sie empfängt, in Binärwerte und einer Vorrichtung zum Durchsuchen der Binärdaten unter Verwendung einer in n · m Einheiten unterteilten Maske besteht, kann zur Erkennung einem einfache Schaltung (Hardware) verwendet werden und die Verarbeitung kann mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden. Da nur ein paar Positioniermarkierungen erforderlich sind, kann eine kompakte und unkomplizierte Vorrichtung realisiert werden, selbst wenn eine Hardware verwendet wird.

Wenn die Vergleichsvorrichtung den Ähnlichkeitsgrad berechnet oder insbesondere wenn sie den Ähnlichkeitsgrad mittels eines unscharfen Rückschlusses erhält, wird das Muster korrekt erkannt, selbst wenn sich das tatsächliche Muster auf dem Dokument nicht mit dem Bezugsmuster überdeckt, da es aufgrund eines Überdeckungsfehlers oder einer anderen Druckunregelmäßigkeit geringfügig verschoben ist. Ferner verhindert die Verwendung eines unscharfen Rückschlusses (unscharfen Mustervergleichs), daß die Genauigkeit der Positionierung (und die Erkennungsrate) abnimmt, wenn sich der Abstand zwischen den Positioniermarkierungen und dem Muster geringfügig ändert.

Wenn die Vergleichsvorrichtung den gewonnenen Bereich in N Zellen unterteilt und jede Zelle gemäß der Dichte, von der festgestellt wurde, daß sie diese aufweist, decodiert; und wenn sie dann feststellt, ob die decodierten Daten vorher erhaltenen Bezugsdaten, die das zu erkennende Muster darstellen, entsprechen, dann kann die Vergleichsvorrichtung aus einem Vergleicher bestehen, der ein Signal ausgibt, wenn eine Übereinstimmung gefunden wurde. Die Konstruktion dieser Vorrichtung kann einfach gehalten werden und die Feststellungsverarbeitung kann mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden.

Wenn keine Positioniermarkierungen verwendet werden und das festgelegte Muster aus einer Anzahl von identischen Markierungen besteht, die in einer gegebenen Beziehung angeordnet sind, dann kann zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Effekten die von der Vorrichtung zum Erkennen der Markierungen ausgeführte Verarbeitung theoretisch dieselbe sein wie Sie zum Erkennen der Positioniermarkierungen verwendete Verarbeitung. Es können Markierungen verwendet werden, die zu den Positioniermarkierungen identisch sind.

Durch Installieren dieser Bildverarbeitungsvorrichtung in einem Kopiergerät können wir die Ausgabe von Kopien von Dokumenten, deren Reproduktion illegal ist, wie z. B. Banknoten und verkäuflichen Wertpapieren, absolut verhindern. (Dies hat die Verweigerung, das verbotene Dokument zu kopieren, während die Kopie und Ausgabe anderer Dokumente zugelassen wird, zur Folge.) Außerdem können wir das Lesen oder Drucken von verbotenen Dokumenten anhalten.


Anspruch[de]

1. Bildverarbeitungsvorrichtung zum Feststellen, ob ein Eingangsbild ein festgelegtes Bild ist, dessen Kopieren verboten ist, durch Erkennen eines festgelegten Bezugsmusters im Eingangsbild, mit:

einem Auflösungsverringerungsmittel (10) zum Verringern einer räumlichen Auflösung des Eingangsbildes,

einem Ortsgewinnungsmittel (18b) zum Gewinnen eines Orts eines potentiellen Musters, das in einem Ausgangsbild existiert, dessen räumliche Auflösung durch das Auflösungsverringerungsmittel (10) verringert wird,

einem Gewinnungsmittel (2) für ein potentielles Muster zum Gewinnen eines potentiellen Musters auf der Basis der Ausgabe des Ortsgewinnungsmittels (18b),

einem Zellenprüfungsmittel (3) zum Unterteilen des gewonnenen potentiellen Musters in eine Anzahl von Zellen und Prüfen einer Dachte jeder Zelle,

einem Speicher (37) zum vorherigen Registrieren jeder Dichte von Zellen, die ein festgelegtes Bezugsmuster ausdrücken,

einem Vergleichsmittel (37) zum Vergleichen jeder Dichte der Zellen des potentiellen Musters, das von dem Gewinnungsmittel (2) für ein potentielles Muster gewonnen wurde, und des festgelegten Bezugsmusters, das im Speicher (37) registriert ist,

wobei die Dichten von Zellen, die vorher registriert werden, als Mitgliedfunktion registriert werden,

das Vergleichsmittel (37) eine Übereinstimmungsgüte des potentiellen Musters bezüglich des festgelegten Bezugsmusters unter Verwendung eines unscharfen Rückschlusses mit der Mitgliedfunktion berechnet,

die Dichten von Zellen, die vorher registriert werden, für mehrere festgelegte Bezugsmuster registriert werden, und

eine Codeinformation entsprechend einem der mehreren festgelegten Bezugsmuster durch Vergleichen des gewonnenen potentiellen Musters einzeln mit den mehreren festgelegten Bezugsmustern erhalten wird.

2. Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das gewonnene potentielle Muster in n x m quadratische Zellen unterteilt 'wird.

3. Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das gewonnene potentielle Muster in Zellen, die in konzentrischen Kreisen angeordnet sind, unterteilt wird.

4. Kopiergerät zum Kopieren von Dokumenten mit einer Bildverarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3.







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