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Dokumentenidentifikation DE60032413T2 27.09.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001063606
Titel Automatisches Erkennen von Zeichen auf einem strukturierten Hintergrund durch Kombination der Hintergrundmodelle mit den Zeichen
Anmelder KBA-GIORI S.A., Lausanne, CH
Erfinder Stringa, Luigi, 98000 Monaco, MC
Vertreter Scharlach, D., Rechtsanw., 80469 München
DE-Aktenzeichen 60032413
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 19.06.2000
EP-Aktenzeichen 008105306
EP-Offenlegungsdatum 27.12.2000
EP date of grant 20.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.09.2007
IPC-Hauptklasse G06K 9/62(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
ERFINDUNGSPATENT

Titel der Erfindung: Automatisches Erkennen von Zeichen auf einem strukturierten Hintergrund durch Kombination der Hintergrundmodelle mit den Zeichen

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Erkennung von Zeichen, die auf einem beliebigen Material gedruckt sind, selbst wenn der Hintergrund sehr kontrastreiche Strukturen aufweist, die sich demgemäss in starkem Masse mit der Struktur der Zeichen überlagern. Der Grossteil der bekannten Systeme behandelt das Problem dadurch, dass versucht wird, die Zeichen vom Hintergrund mit Hilfe von Schwellenwerttechniken abzutrennen, die zuweilen sehr einfallsreich und kompliziert sind. Diese Technik führt jedoch nicht zum Ziel, wenn der Kontrast der Hintergrundstrukturen sehr stark ausgeprägt ist, insbesondere wenn sich die Position der Zeichen gegenüber diesen Strukturen ändert. Daraus ergibt sich, dass die Bilder der Zeichen manchmal Anteile der Hintergrundzeichen enthalten (derjenige Anteil, der die genannte Schwelle überschreitet), oder diese Zeichen sind manchmal nicht vollständig, da ein Teil der Zeichenstruktur die Schwelle nicht überschreiten konnte. Dies trifft beispielsweise bei Geldscheinen zu, bei denen der Aufdruck der Seriennummer in einem getrennten Arbeitsgang erfolgt (im allgemeinen nach dem Aufdruck der anderen Zeichen) und in den meisten Fällen auch auf einer anderen Druckmaschine vorgenommen wird. Demgemäss kann die Registerpassung nicht perfekt sein, und infolgedessen "bewegen sich" die Seriennummern gegenüber dem Hintergrund. Wenn die Nummern auf einen strukturierten Bereich des Geldscheines aufgedruckt werden, d.h. auf einen gezeichneten Bereich, "bewegen" sie sich gegenüber der Hintergrundstruktur (d.h. der Zeichnung). Ausserdem besteht in den genannten Fällen das Risiko, selbst beim Suchen und bei der Segmentierung der Zeichen, wegen der Hintergrundstrukturen nicht zum Ziel zu kommen.

Das Extraktionsverfahren und die Erkennung durchlaufen fast immer, selbst bei einer sehr grossen Anzahl von Varianten des Verfahrens, die folgenden Schritte:

  • – Erfassung der Bilder des Dokuments, und im allgemeinen ausserdem des Objektes, welches die zu erkennenden Zeichen enthält. Dieses Erfassen wird mit Hilfe einer elektronischen Kamera ausgeführt und wird normalerweise einer Nachbearbeitung zugeführt, die den Zweck hat, den Kontrast zu verbessern und das Bildrauschen zu vermindern;
  • – Suche des Ortes der zu erkennenden Zeichen auf dem Bild (welches nunmehr elektronisch ist). Die Suche gründet sich oft auf eine Analyse der plötzlichen Änderungen der Belichtung (beispielsweise auf den Übergang von weiss nach schwarz), insbesondere deren räumliche Verteilungen;
  • – Aufteilung der identifizierten Zone auf Unterzonen, von denen jede nur ein Zeichen enthält. Die Aufteilung geschieht beispielsweise durch eine Analyse der Projektion der Schwarzdichte auf ein Segment parallel zur Basis der Linie der Zeichen: die Minima dieser Dichte können in Korrelation mit dem weissen Raum zwischen den Zeichen gebracht werden;
  • – Vergleich jedes derart isolierten Zeichens mit den Prototypen (Modellen) sämtlicher Buchstaben und/oder sämtlicher Ziffern, und zwar nach dem Verfahren der möglichen Überlagerung (eine Arbeitsweise, die unter der Bezeichnung "template matching" bekannt ist), oder aber als Aufeinanderfolge charakteristischer Strukturen, beispielsweise in Form einer vertikalen Linie, einer horizontalen Linie, schräger Linien usw. (Arbeitsweisen, die unter der Bezeichnung "features extraction" oder "strukturelle Analyse" bekannt sind).

Es ist jedenfalls offensichtlich, dass die Gefahr eines Scheiterns des Vergleichs mit den genannten Prototypen sehr gross ist, wenn der Teil des als Zeichen aufgeteilten Bildes fremde Strukturen in Bezug auf die Form des Zeichens aufweist (beispielsweise Linien, die zur Hintergrundstruktur gehören). Dieses Risiko kann auch auf dem Ergebnis eines Verlustes trennender Teile der Struktur des Zeichens infolge einer zu scharfen Schwellenanwendung in der Phase der Trennung von Zeichen und Hintergrund beruhen.

Aus diesem Grunde sind die vorstehend erwähnten Versuche einer automatischen Erkennung von Druckzeichen auf sehr stark strukturierten Hintergründen und mit einem hohen Kontrast nicht befriedigend.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäss der vorliegenden Erfindung werden die Objekte, auf welche die zu erkennenden Zeichen aufgedruckt sind, von den bekannten optoelektronischen Mitteln optisch analysiert, beispielsweise von einer Kamera CCD (einer Linearkamera oder einer Matrixkamera, schwarz und weiss oder in Farbe), und zwar mit der gewünschten Auflösung, die erforderlich ist, um die elektronischen Bilder des zu erkennenden Zeichens zu erzeugen. In der nun folgenden Beschreibung wird der Ausdruck "Bild" im Sinne einer elektronischen Abbildung verstanden, insbesondere einer diskreten Menge von Dichtewerten, die im allgemeinen in Form einer rechteckigen Matrix organisiert ist. Jedes Elemente der Matrix, welches als Pixel bezeichnet wird, stellt ein Mass für die Intensität des Lichtes dar, das von der entsprechenden Stelle des Objektes reflektiert wurde. Was nun die Farbbilder betrifft, so besteht deren Beschreibung allgemein aus drei Matrizen, die den Komponenten rot, grün und blau jedes Pixels entsprechen. Zur Vereinfachung bezieht sich die folgende Beschreibung auf Schwarzweissbilder: der Farbauszug besteht darin, dass die gleichen Operationen auf den drei Matrizen ausgeführt werden. Die Aufgabe der Erfindung ist die automatische Erkennung von Zeichen auf elektronischen Bildern, wobei die Zeichen auf einen stark strukturierten Hintergrund gedruckt sind und wobei der Kontrast sogar mit dem Kontrast der Struktur der Zeichen vergleichbar ist, wie beim Beispiel der Figur I/4 c). Der erste Schritt des Verfahrens, welches Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, besteht in der Erzeugung eines Hintergrundmodells, welches durch Erfassen der Bilder einer oder mehrerer Proben erhalten werden kann, auf denen lediglich der Hintergrund erkennbar ist und kein Zeichen vorliegt (siehe beispielsweise die Figur I/4 b).

Als Modell kann insbesondere das Mittel der Bilder der genannten Proben verwendet werden. Im Falle von Schwarzweissbildern erhält man eine einzige Durchschnittsmatrix, während im Falle von Farbbildern drei mittlere Matrizen vorliegen, beispielsweise in rot, grün und blau. Anschliessend werden Modelle der Symbole erzeugt (beispielsweise von Buchstaben und/oder von Ziffern), die zu erkennen sind, indem entweder die Bilder einer Gruppe von Zeichen erfasst werden, die auf weissem Hintergrund gedruckt sind, oder indem die elektronischen Bilder aus Informatikdateien, welche heutzutage für die meisten Schriften handelsüblich sind, unmittelbar entnommen werden. Im ersten Falle kann man das Modell jedes Symbols, das zu erkennen ist, als ein Mittel von Bildern einer bestimmten Anzahl des gleichen Symbols konstruieren, welches auf einen weissen Hintergrund gedruckt ist.

Wenn man die Modelle der Symbole und das Modell des Hintergrundes zur Verfügung hat, die in der ersten Phase der Verfahrens erzeugt wurden, ist diese Phase beendet, die als "Lernphase" bezeichnet werden kann.

Während der Erkennungsphase werden die folgenden Schritte ausgeführt:

  • – Erfassen des zu erkennenden Bildes der Probe, welche die unbekannten, auf dem Hintergrund gedruckten Zeichen enthält, und zwar an einer Position, die selbst ebenfalls unbekannt ist (Beispiel siehe Figur II/4-a);
  • – Speichern des Hintergrundmodells zusammen mit dem erfassten Bild, und zwar durch Anwendung einer beliebigen bekannten Technik zur Speicherung von Bildern, beispielsweise unter Zuhilfenahme der Methode der höchsten Korrelation;
  • – Subtraktion des erfassten Bildes vom (gespeicherten) Modell: Das Differenzbild, bei dem der Hintergrund praktisch vollständig eliminiert ist, zeigt sehr gut die Position der Zeichen (siehe Figur II/4-b, welche die Differenz als Ergebnis der Subtraktion des Bildes vom gespeicherten Modell des Hintergrundes darstellt);
  • – Aufsuchen der Position jedes Zeichens auf dem Differenzbild. Dieser Verfahrensschritt kann mit Hilfe einer beliebigen bekannten Arbeitsweise zur Lokalisierung und Aufteilung der Zeichen ausgeführt werden, beispielsweise wie die Analyse der scharfen Lichtübergänge des Typs eines Überganges von schwarz nach weiss. Für jede Position jedes Zeichens wird ein Unterbild isoliert, dessen Dimensionen die gleichen sind wie diejenigen der Modelle der Symbole (siehe Figur III/4-b, Unterbilder der aufgeteilten Zeichen);
  • – Auslesen des Unterbildes des Hintergrundes, welches jedem unbekannten Zeichen entspricht, aus dem gespeicherten Modell des Hintergrundes;
  • – Kombination der Modelle der Symbole mit dem Unterbild des entsprechenden Hintergrundmodells für jedes Zeichen und jede Position (Figur III/4-c). Da das Hintergrundmodell zusammen mit dem Hintergrund des Bildes gespeichert wurde, welches die zu erkennenden Zeichen enthielt (und zwar in den Unterbildern, in denen das Hintergrundmodell mit dem Modell der Ziffern und/oder der Buchstaben kombiniert erscheint), ist die Relativposition zwischen Zeichen und Hintergrund die gleiche wie im unbekannten Bild. Bei der Synthese wurde also für jedes Zeichen und jede Position ein neuer Prototyp (die kombinierten Modelle) der Symbole (Buchstaben und/oder Ziffern) mit dem gleichen Hintergrund wie im unbekannten Bild erzeugt. Eine fortgeschrittene Arbeitsweise für diese Kombination wird im Kapitel "Beschreibung einiger bevorzugter Varianten" angegeben, wobei es jedoch auch möglich ist, eine der von anderen Autoren vorgeschlagenen Arbeitsweisen anzuwenden;
  • – Vergleich sämtlicher unbekannter Zeichen mit sämtlichen Modellen, die in den vorstehenden Schritten durch Kombination entstanden sind. Die Erkennung des Zeichens mit Hintergrund geschieht demgemäss durch Vergleich mit den Modellen der Symbole, die den gleichen Hintergrund aufweisen und an der gleichen Position stehen. Es ist möglich, eine beliebige Arbeitsweise der Zeichenerkennung anzuwenden, wobei mehrere solche Techniken bekannt sind, beispielsweise das Verfahren "Template Matching" oder "Features Extraction" usw.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Figur I/4 zeigt ein Beispiel von Zeichen, die auf einen sehr stark struktuierten Hintergrund mit einem kräftigen Kontrast aufgedruckt sind: bei a) ist eine Folge von Zeichen auf weissem Hintergrund gedruckt gezeigt, b) stellt das Muster des Hintergrundes dar, und c) zeigt die Folge a), die auf den Hintergrund b) gedruckt ist.

Figur II/4 a) ist identisch mit Figur I/4 c), während Figur II/4 b) das Ergebnis der Subtraktion des Bildes der vollständig bedruckten Banknote vom gespeicherten Hintergrundmodell zeigt.

Figur III/4 zeigt bei a) den Bereich der Banknote des Beispiels der vorhergehenden Figuren, welche die zu erkennenden Zeichen enthält, und bei b) die entsprechenden Unterbilder für jede Zeichenposition als Ergebnis der Aufteilung. Die Figur III/4 zeigt bei c) für jedes Zeichen und jede Position die entsprechende Position der Unterbilder des gespeicherten Hintergrundes mit den Modellen sämtlicher möglichen Zeichen, von denen die kombinierten Modelle im Text beschrieben sind. Das Beispiel zeigt, wie die zu behandelnden Zeichen (b) auf wirksamere Weise erkannt werden, wenn sie mit den kombinierten Modellen (c) und nicht mit den auf weissem Hintergrund gedruckten Modellen der Zeichen verglichen werden (siehe beispielsweise Figur III/4-d).

Figur IV/4 zeigt eine typische Anordnung des im Text beschriebenen Erkennungssystems.

BESCHREIBUNG EINIGER BEVORZUGTER VARIANTEN

In der nun folgenden Beschreibung wird als Beispiel der vorliegenden Erfindung, das jedoch nicht einschränkend zu verstehen ist, eine der bevorzugten Varianten vorgestellt, welche die automatische Erkennung von Seriennummern, die auf Banknoten aufgedruckt sind, ermöglicht. Auf den meisten Arten von Banknoten ist eine Seriennummer aufgedruckt, und zwar teilweise oder in ihrer Gesamtheit auf die Zeichnung auf der Banknote. Das Bedrucken von Geldscheinen geschieht insbesondere unter Anwendung einer Kombination unterschiedlicher Arbeitsweisen, im allgemeinen mindestens durch ein Bedrucken im Offsetverfahren und im Stahlstich. Dieses letztere Druckverfahren zeigt normalerweise Bereiche mit einer grossen Anzahl von Linien mit sehr hohem Kontrast. Wenn die Seriennummer über einen dieser Bereiche gedruckt wird, ist es bei Anwendung der üblichen Arbeitsweisen ziemlich schwierig, diese Zeichen vom Hintergrund zu trennen, das heisst, sie zu erkennen. Weiterhin wird die Seriennummer normalerweise in der Schlussphase der Herstellung aufgedruckt, und zwar nach dem Offsetdruck und dem Stahlstichdruck, und der Druck geschieht auf einer separaten Maschine. Selbst wenn man sehr ausgefeilte Systeme zur Registergenauigkeit anwendet, so ist doch die relative Passgenauigkeit zwischen der Seriennummer und der Hintergrundzeichnung eher veränderlich und kann sich normalerweise um einige Millimeter verschieben.

Die Figur IV/4 zeigt eine Anordnung des Systems zur Erkennung der Seriennummern auf Banknoten, wobei eine lineare CCD-Kamera 1 mit ihren Linsen 2 und ihrem Beleuchtungssystem 3 zum Erfassen der Bilder der Banknoten 4, auf denen man die Seriennummern ermitteln will, verwendet wird, während die Banknoten durch ein Unterdruckband 5 vorbeigeführt werden.

Die von der Kamera abgetasteten Linien werden in einer ersten Speicher- und Pufferschaltung des Untersystems der Verarbeitung des Bildes 6 sequentiell gespeichert, um ein elektronisches Bild jeder Banknote zu erzeugen.

Das Untersystem zur Bearbeitung des Bildes 6, welches sich auf spezielle Hardware stützt oder programmierbare Computer verwendet, beispielsweise DSP (Digital Signal Prozessor), sehr schnelle Personalcomputer usw., führt die unterschiedlichen Operationen während der Lernphase (Hintergrundmodell und Zeichenmodell) und der Erkennungsphase durch.

Während der Lernphase des Hintergrundmodells:

  • – erfasst das Untersystem die noch nicht numerierten Geldscheine, welche als "Gruppe zum Lernen des Hintergrundes" (HLG) gewählt werden, und speichert diese Bilder in einem geeigneten Speicher;
  • – erzeugt das Untersystem aus der HLG einen Bildauszug als "Bezugsbild" zum Speichern, und zwar automatisch (beispielsweise aus der ersten Banknote der HLG) oder mit Hilfe der Bedienungsperson auf dem Bedienungsfeld der Bedienungsschnittstelle 7;
  • – speichert das System sämtliche Bilder der HLG, indem zunächst die horizontale Bewegung &Dgr;x und die vertikale verschiebung &Dgr;y jedes Bildes in Bezug auf das Bezugsbild identifiziert werden, und wobei dann eine Verschiebung von -&Dgr;x und -&Dgr;y eingeführt wird. Bei dieser Variante wird die Messung der Verschiebung mit Hilfe des Verfahrens der maximalen Korrelation ausgeführt: ein kleiner rechteckiger Bereich S0 (Registerkern) des Bezugsbildes, der auf die Koordinaten x0, y0 zentriert ist (die beispielsweise von der Bedienungsperson gewählt werden und ausserhalb des Bereiches liegen, wo Zeichen aufgedruckt sind) wird mit einem Ausschnitt S1der gleichen Dimension verglichen, dessen Zentrum schrittweise auf jede Position eines Pixels des HLG-Bildes verschoben wird, bis die Position x1, y1 gefunden ist, bei der der Korrelationskoeffizient a sein Maximum erreicht hat; dies entspricht der besten Überlagerung der beiden Bilder. Die Verschiebung geht nun aus folgender Gleichung hervor: &Dgr;x = x1 – x0 und &Dgr;y = y1 – y0 Nach dieser Variante erhält man das Modell des Hintergrundes Mf als arithmetisches Mittel der HLG-Bilder, die zusammen mit dem Referenzbild gespeichert sind.

Während der Lernphase der Modelle der Symbole führt das Untersystem der Bearbeitung des Bildes 6 folgende Tätigkeiten aus:

  • – es erfasst die Bilder einer Reihe von Banknoten, auf denen die Ziffern und/oder die Buchstaben, die für die Seriennummer verwendet werden, auf weissem Hintergrund aufgedruckt sind, und zwar jeweils ein Bild für eine Banknote, und auch noch in den bekannten Positionen (Gruppe der Zeichen in der Lernphase, abgekürzt ZLG);
  • – es teilt anschliessend die Bilder des ZLG in Unterbilder auf, von denen jedes nur ein einziges Zeichen enthält. Nach der vorliegenden Variante erhält man diese Aufteilung mit einer üblichen Arbeitsweise der Analyse von Übergängen schwarz-weiss, die sehr wirkungsvoll ist, wenn die Zeichen auf einen weissen Hintergrund aufgedruckt sind;
  • – es erzeugt das Modell Ms jedes Zeichens (Ziffer oder Buchstabe) als Mittel des ZLG der Unterbilder in jeder Stellung, beispielsweise gespeichert mit dem Unterbild des ersten Geldscheines des ZLG als Bezugsdokument. Das Speichern und die Mittelwertbildung werden wie im Falle des Hintergrundes ausgeführt, wobei aber die Registerkerne mit dem gesamten Zeichen des Unterbildes zusammenfallen.

Im allgemeinen werden für die Seriennummer von Banknoten alphanumerische Zeichen einer einzigen Schriftart verwendet, und man wählt normalerweise nur eine Stelle auf den ZLG-Banknoten pro Zeichen (ein einziges A, einziges B usw.). Andernfalls ist es erforderlich, im allgemeinen so viele Positionen pro Symbol vorzusehen, wie Schriftarten verwendet werden (beispielsweise A New York, A Courrier, A Genève usw.).

Während der Erkennungsphase führt das Untersystem zur Bearbeitung des Bildes 6 nach dem Erfassen des Bildes gemäss der jetzt beschriebenen Variante der Erfindung folgende Tätigkeiten aus:

  • – es speichert zunächst das Bild des Hintergrundes jedes auszulesenden Geldscheins mit dem Modell des Hintergrundes mittels des gleichen Registerkerns, der bei der Lernphase des Modells verwendet wurde und unter Anwendung der gleichen Korrelationstechnik;
  • – es erzeugt auf diese Weise das vollständige Differenzbild des Geldscheins abzüglich des Hintergrundmodells und sucht anschliessend die Positionen und die Zeichen: die dazu verwendete Arbeitsweise gründet sich auf die Analyse der Übergänge, wie oben schon erwähnt wurde. Im allgemeinen kann die Recherche auf einem begrenzten Bereich der Banknote ausgeführt werden, da der Druck der Seriennummer nur wenige Millimeter gegen das Muster des Hintergrundes verschoben ist;
  • – das System bildet für jedes Positionszeichen, das es auf dem Differenzbild aufgefunden hat, das entsprechende Unterbild des Hintergrundmodells. Nach Speicherung ist das genannte Unterbild exakt diejenige Zone des Hintergrundes, auf der das unbekannte Zeichen aufgedruckt wurde; und
  • – kombiniert für jedes Positionszeichen das entsprechende Unterbild des Hintergrundmodells Mf (gespeichert) mit jedem Zeichenmodell Ms.

Auf diese Weise stehen für jede Zeichenposition neue Modelle, Zeichen und Hintergründe zur Verfügung, die die gleiche relative Position wie auf dem einzulesenden Geldschein einnehmen. Bei dieser Variante der Erfindung erhält man die genannte Kombination Mc, Pixel pro Pixel, mit Hilfe der Gleichungen:

und wenn zunächst der Hintergrund und anschliessend die Zeichen aufgedruckt werden, andererseits:

In allen Fällen sind K0 und K1 Konstanten, die für die Drucktinten und das Papier charakteristisch sind. In den Gleichungen [1] und [2] berücksichtigt der erste Term (das Produkt aus K0, Mf und Ms) die Durchlässigkeit der verwendeten Drucktinten und das Reflexionsvermögen des Papiers, während sich der zweite Term auf das Reflexionsvermögen der Oberfläche der Drucktinte bezieht, die zuletzt aufgedruckt wurde;

  • – das System berechnet für jede Zeichenposition den Korrelationskoeffizienten zwischen dem entsprechenden Unterbild der Banknote und allen neuen Modellen (Zeichen plus Hintergrund): dasjenige zu behandelnde Zeichen wird als ein Zeichen des kombinierten Modells erkannt, welches am besten dem besagten Korrelationskoeffizienten entspricht;
  • – das System vergleicht bei dieser Variante der Erfindung das genannte Maximum des Korrelationskoeffizienten mit einem Schwellenwert, um die Qualität des Druckes der Zeichen und des Hintergrundes in den Unterbildern, die jeder Zeichenposition entsprechen, zu überprüfen. Wenn die Qualität akzeptabel ist (d.h. wenn das zu behandelnde Unterbild mit dem kombinierten Modell fast identisch ist), ist der Koeffizient sehr nahe an 1, während bei einer sehr schlechten Qualität ein Koeffizient erhalten wird, der eher gegen Null geht.

Die anderen bevorzugten Varianten sind die folgenden:

  • a) eine Anwendung auf eine Erkennung der Zeichen auf anderen Dokumenten als den Geldscheinen, beispielsweise auf Briefen, Postkarten, Etiketten, Bankschecks, Postschecks usw.;
  • b) ein Ersatz des Systems zum Transportieren mit Hilfe von Bändern durch ein Transportsystem, das Bögen mit grossen Dimensionen bewegen kann, beispielsweise ein Zylinder wie in den Druckmaschinen oder gemäss der Bezugspatentschrift (4);
  • c) ein Ersatz der Linearkamera durch eine Matrizenkamera;
  • d) eine Verwendung des Durchschnitts der Bilder des ZLG als Bezugsbild für die Speicherung des Hintergrundes;
  • e) ein automatischer Auszug des Registerkerns für die Speicherung des Hintergrundes, beispielsweise gemäss der in der Literaturstelle (1) beschriebenen Arbeitsweise;
  • f) eine Konstruktion des Modells des Hintergrundes unter Zuhilfenahme eines anderen Verfahrens als demjenigen über den Mittelwert, beispielsweise nach der in der Literaturstelle (2) angegebenen Arbeitsweise.

LITERATUR

  • (1) L. Stringa: "Inspection automatique de 1a qualité d'impression par un modèle élastique"; Erfindungspatent Nr. 2411.99.2479, erteilt vom Staatsministerium des Fürstentums Monaco (27.04.1999)
  • (2) L. Stringa: "Procedure for Producing A Reference Model etc.", US-Patent Nr. 5'778'088 (07.01.1998)
  • (3) L. Stringa: "Procédé de contrôle automatique de qualité d'impression d'une image multichrome"; europäische Patentanmeldung Nr. 97810160.8-2304
  • (4) L. Stringa: "Installation for Quality Control of Printed Sheets, Especially Security Paper"; US-Patentschrift Nr. 5'598'006 (28.01.1998)
  • (5) Rice-Nagy-Nartker: "Optical Character Recognition"; Kluwer Academic Publishers, 1999


Anspruch[de]
Verfahren zum automatischen Erkennen von auf beliebigem Material gedruckten Zeichen mit Hilfe elektronischer Mittel, selbst wenn der Hintergrund sehr kontrastreiche Strukturen aufweist, indem eine optoelektronische Vorrichtung zur Bilderfassung und ein Bildverarbeitungssystem verwendet wird, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Lernen

a.1) Erzeugung eines Hintergrundmodells durch Erfassen der Bilder einer oder mehrerer Proben, auf denen sich nur der Hintergrund befindet,

a.2) Erzeugung von Modellen der Zeichen (Symbole, alphabetische und/oder alphanumerische Zeichen) durch Erfassen der Bilder einer Gruppe von Zeichen, die auf weissem Hintergrund gedruckt sind, der wenigstens ein Zeichen je Symbol enthält.

b) Erkennen

b.1) Erfassen des zu erkennenden Bildes der Probe, welche die unbekannten, auf dem Hintergrund gedruckten Zeichen enthält,

b.2) Speichern des Hintergrundmodells mit dem Hintergrund des erfassten Bildes,

b.3) Auslesen des Unterbilds des jedem unbekannten Zeichen entsprechenden Hintergrunds aus dem gespeicherten Hintergrundmodell,

b.4) Kombination der Buchstaben- und/oder Ziffernmodelle mit dem Unterbild des entsprechenden Hintergrunds (kombinierte Modelle) für jede Zeichenposition,

b.5) Vergleich der unbekannten Zeichen mit allen kombinierten Modellen, die derselben Zeichenposition entsprechen,

b.6) Erkennen jedes unbekannten Zeichens als demjenigen Symbol entsprechend, dessen kombiniertes Modell sich besser mit ihm überlagert, gemäss einer Erkennungstechnik.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hintergrundmodell eines der Bilder einer Lerngruppe des Hintergrunds (EAF) ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hintergrundmodell das Mittel der zwischen ihnen gespeicherten Bilder der EAF ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hintergrundmodell durch eine Gruppe von Proben erhalten wird, die den Hintergrund oder die Zeichen enthalten, gemäss einer Technik der Trennung Zeichen-Hintergrund. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Modelle der zu erkennenden Zeichen als Mittelwerte der entsprechenden Bilder einer Lerngruppe der Zeichen (EAC) erhalten werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Modelle der zu erkennenden Zeichen durch Informatik-Dateien erhalten werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Erkennungstechnik die "template-matching" genannte Methode oder die "features extraction" genannte Methode ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein System zur Erfassung des Farbbilds verwendet wird, dessen Erkennung in demjenigen Farbenkanal ausgewertet wird, der die beste Überlagerung ergibt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein System zur Erfassung des Farbbilds verwendet wird, dessen Erkennung über die Kombination der Farbenkanäle ausgewertet wird. Verfahren, um auf jedem zu behandelnden Bild die Trennung der unbekannten Zeichen vom Hintergrund durch Subtraktion vom gespeicherten Hintergrundmodell zu erhalten, das nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 8 oder 9 konstruiert wurde. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination Mc des Hintergrundmodells Mf und des Zeichenmodells Ms nach folgender Gleichung erfolgt:
wen der Hintergrund vor den Zeichen gedruckt worden ist, oder andernfalls nach der Gleichung:
wobei K0 und K1 die charakteristischen Konstanten der verwendeten Farben und des verwendeten Papiers sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welches zum Überprüfen der Druckqualität verwendet wird, indem der Wert des Koeffizienten der Korrelation zwischen dem Unterbild jeder der Zeichenpositionen und dem entsprechenden, in der Phase der Erkennung gewählten kombinierten Modell mit einem Schwellwert verglichen wird.






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