DE2634331A1 - Mustererkennungssystem - Google Patents

Description

Priorität: 1. August 1975, Japan, Nr. 93 096

Mustererkennungssystem

Die Erfindung betrifft ein Mustererkennungssystem zum Feststellen der Gestalt, der Form und der Lage eines Gegenstandes oder einer Vorlage und insbesondere ein Mustererkennungssystem, mit dem ein Gegenstand mit kompliziertem Muster erkannt werden kann.

Wie nachfolgend beschrieben werden wird, sind Systeme zum Erkennen eines speziellen Musters, bei dem ein Binärsignal auftritt, bekannt. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um das spezielle Muster als Standardmuster zu speichern. Ein Eingangssignal und das anfangs gespeicherte Standardmuster werden nacheinander verglichen. Wenn sie übereinstimmen, so wird entschieden, dass das Eingangssignal zu diesem Zeitpunkt das spezielle Muster ist.

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Das herkömmliche System weist ös^och einen Nachteil auf, der nachfolgend, beschrieben werden soll.

Es wird beispielsweise Bezug genommen auf den Fall, bei dem ein in Fig. 1a dargestelltes, eindimensionales Eingangssignalmuster mit dem herkömmlichen System erkannt wird.

TJm ein spezielles" Muster a aus einem in Fig. 1a mit "0" und "1" dargestellten Binärsignal zu erkennen, wird ein in Fig. 1b dargestelltes Standardmuster b, welches dem speziellen Muster a, das erkannt werden soll, entspricht, verwendet, und das in Fig. 1a dargestellte Eingangssignal sowie das Standardmuster b werden bitweise verglichen. Wenn im Hinblick auf die Lage, an der das Standardmuster b bezüglich des Eingangssignals auftritt, die in den Fig. 1a und 1b durch strichlinierte Kästchen umrandeten Bereiche a und b in der dargestellten Lage zueinander liegen, kann die Übereinstimmung bzw. die Koinzidenz sofort festgestellt werden. Wenn das Standardmuster b bezüglich des Bereiches a des Eingangssignals nach rechts oder nach links verschoben ist, muss der Vergleichsvorgang zwischen dem Eingangssignal und dem Standardmuster mehrere Male wiederholt werden, während das Standardmuster in kleinen Schritten ver- -schoben wird, bis der Bereich a und das Standardmuster b in ihrer Lage übereinstimmen. Oder es ist erforderlich, mehrere Standardmuster vorzubereiten oder vorliegen zu haben, die lagemässig in kleinen Schritten verschoben werden und wobei der Vergleichsvorgang zwischen mehreren Standardmustern und dem Eingangssignal durchgeführt wird.

Beim zuvor beschriebenen Beispiel dauert der erstgenannte Vorgang zur Durchführung des Verfahrens recht lange. Das letztgenannte Verfahren weist den Nachteil auf, dass zu Beginn mehrere Standardmuster gespeichert werden müssen, so dass eine grosse Speicherkapazität vorhanden sein muss.

Die Schwierigkeiten, die bei herkömmlichen Systemen im Zusammenhang mit der Erkennung von zwei-dimensionalen speziellen Mu-

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stern auftreten, sollen nachfolgend beschrieben werden.

Es sei ein System betrachtet, das ein spezielles Muster in einem Gegenstand oder Objekt oder einer Vorlage betrachtet, welches in Signalform vorliegt, wobei das Signal von einer Bildaufnahmeeinrichtung, beispielsweise einer üblichen Fernsehkamera bereitgestellt wird.

Das spezielle Muster, das erkannt werden soll, sei ein rechteckiges Muster, wie es beispielsweise in Fig. 2a gestrichelt dargestellt ist. Zur Erkennung eines solchen rechteckigen Musters mit dem herkömmlichen System werden vier Teilmuster, die durch strichlinierte Kästchen A bis D umrandet sind, und die charakteristische Formen des rechteckigen Musters darstellen, abgetastet und es wird untersucht, ob sie in richtiger lagemässiger Zuordnung zueinander liegen oder nicht.

Um das spezielle Muster bei einem solchen System abzutasten, wird ein in Fig. 2b dargestelltes Standardmuster R - vorher gespeichert (die Figur zeigt nur das Standardmuster, das zur Erkennung des Teilmusters C verwendet wird), und es wird der Vorgang ausgeführt, mit dem herausgefunden werden soll, welcher Teil des Gegenstandes am besten mit dem gespeicherten Standardmuster E- übereinstimmt.

In der Praxis kommt es jedoch manchmal vor, dass der von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommene Gegenstand etwas verdreht· oder geneigt ist. Auch wenn das Teilmuster C in dem Gegenstand ader der Vorlage vorhanden ist, kann dieses Teilmuster in einem solchen Falle jedoch nicht erkannt werden, wenn nur das Standardmuster R- für das Teilmuster C vorgesehen ist. Um die Bild- oder Zeichenerkennung auch bei einer Verdrehung des Gegenstandes oder der Vorlage zu ermöglichen, werden auch das in Fig. 2c dargestellte Standardmuster R_cp und das in Fig. 2d dargestellte Standardmuster R ,, usw. mit um vorgegebene Winkel gedrehtem Standardmuster R- vorher zusammen mit

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dem Standardmuster E * bei herkömmlichem System vorbereitet. Auf diese Weise kann das System auch das Muster mit gedrehtem Gegenstand oder gedrehter Vorlage erkennen.

Das herkömmliche System, bei dem solche Standardmuster R*_c bis E-, vorab gespeichert werden müssen, erfordert eine , grosse Speicherkapazität. Daher ist dieses System sehr teuer und das mit diesem System durchgeführte Verfahren ist recht kompliziert.

Der Erfindung liegt daher unter anderem die Aufgabe zugrunde, ein Mustererkennungssystem zu schaffen, das die zuvor beschriebenen Nachteile bekannter Systeme nicht aufweist und das ein spezielles Muster sehr schnell erkennen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das in Anspruch 1 angegebene Mustererkennungssystem gelöst.

Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemässen Mustererkennungssystems sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemässe Mustererkennungssystem kann ein bestimmtes Muster erkennen, ohne dass es erforderlich ist, die Lage des speziellen Musters, das erkannt werden soll, zu spezifizieren oder festzulegen.

Bei dem erfindungsgemässen Muster-, Bildmuster- oder Zeichen- · erkennungssystem brauchen keine Standardmuster in einem Speicher gespeichert zu werden.

Das erfindungsgemässe Mustererkennungssystem schneidet ein binäres Eingangssignal mit einer die Teilmuster auschneidenden Einrichtung aus, die mehrere Ausschnitts- oder Auschneidefenster aufweist, welche zuvor entsprechend eine Anzahl von Bereichen in einem speziellen Muster gebildet wurden, wobei diese Bereiche einem charakteristischen Teil des zu erkennenden speziellen Musters jeweils entsprechen und wobei zueinander

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symmetrische Muster auftreten. Die Antivalenzoperationen zwischen den jeweiligen Bits der von den Ausschnittfenstern erzeugten Teilmuster werden von mehreren Antivalenzgliedern durchgeführt. Wenn das spezielle Muster in dem den Antivalenzgliedern zugeführten Signal enthalten ist, stellen alle Antivalenzglieder am Ausgang einen Binärwert "1" bei positiver Schaltungslogik bereit, weil die Ausschnittfenster entsprechend den symmetrischen Mustern im speziellen Muster liegen. Daher kann festgestellt werden, ob das ausgeschnittene Muster der charakteristische Teil des speziellen Musters ist oder nicht, und zwar dadurch, dass festgestellt oder beurteilt wird, wenn alle Ausgangssignalwerte der Antivalenzglieder den Binärwert "1" aufweisen.

Die Zahl der Ausgangssignale mit vorgegebenem Binärwert, die an den Ausgängen der Antivalenzglieder auftreten, werden mit einer vorgegebenen Zahl verglichen und die Koinzidenz zwischen beiden Zahlen wird festgestellt. Venn beide Zahlen übereinstimmen, wird das eingegebene Signal als das spezielle Muster erkannt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Pig. "la und 1b ein Beispiel für ein eindimensionales Muster bzw. für ein Standardmuster,

Fig. 2a und 2b bis 2d Beispiele für ein zwei-dimensionales Muster bzw. für Standardmuster,

Fig. 3 ein Diagramm, das der Erläuterung des Grundprinzips des erfindungsgemässen Mustererkennungssystems dient,

Fig. 4· den Grundaufbau des erfindungsgemässen Mustererkennungssystems,

Fig. 5a bis 5c jeweils erfindungsgemässe Ausführungsformen der Schaltungsanordnung zur Erkennung eines eindimensionalen ,Musters,

Fig. 6 a und 6b Ausführungsbeispiele für die in Fig. 5a dargestellten Beurteilungs- oder Entscheidungsschaltung 55, 809885/0914

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Fig. 7a bis 7c Diagramme, die der Erläuterung des Grundprinzips des erfindungsgemässen Mustererkennungssystems zur Erkennung eines zwei-dimensionalen Musters dienen,

Fig. 8a und 8b Diagramme, die der Erläuterung des konkreten Vorganges zum Ausschneiden eines Teilmusters dienen bzw. ein Diagramm, das ein Beispiel für ein zweidimensional es Muster wiedergibt,

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Mustererkennungssystems zur Erkennung zwei-dimensionaler Muster,

Fig.10 ein Beispiel für den Aufbau eines Zeitsteuersignalgenerators 900, wie er in Fig. 9 dargestellt ist,

Fig.11 ein Beispiel für eine Ausführungsform der in Fig. 9 dargestellten Musterausschneideschaltung 92

Fig.12 ein konkretes Ausführungsbeispiel für ein Antivalenzglied 93 und eine Beurteilungsschaltung 94-» wie sie in Fig. 9 enthalten sind,

Fig.13 ein Beispiel für die konkrete Ausgestaltung einer logischen Schaltung 95» der Verknüpfungsschaltungen 96 und 96', einer Speicherschaltung 97 und einer Koordinatenberechnungsschaltung 98, und

Fig.14 wesentliche Teile einer weiteren erfindungsgemässen ..Ausführung sf ο rm.

Bei einem speziellen Bildmuster, das gemäss der vorliegenden Erfindung erkannt werden soll, wird die Voraussetzung gemacht, dass das Bildmuster teilweise oder ganz zueinander symmetrische Bereiche aufweist.

Diese Voraussetzung soll anhand des ein-dimentionalen, in Fig. 1a dargestellten Bildmusters beispielsweise im einzelnen erläutert werden.Das ein-dimensionale Muster weist Signalmuster auf, die sich aus zwei Pegeln "1" und "0" des Binärsignals mit 8 Bits innerhalb des Bereiches zusammensetzen, der mit dem strichlinierten Kasten a umrandet ist. Dieses

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Signalmuster besitzt symmetrische Bereiche, wobei die Symmetrieebene oder -gerade zwischen dem vierten und fünften Bit liegt. Die vorliegende Erfindung erkennt solche Muster. Im zuvor beschriebenen Beispiel des ein-dimensionalen Musters sind der aus vier Bit der ersten Hälfte bestehende Teil und der aus vier Bits der zweiten Hälfte bestehende Teil über das gesamte spezifische Muster hinweg symmetrisch. Oder allgemein gesprochen, wenn nur die symmetrischen Bereiche, wie sie zuvor erläutert worden sind, an einem Teil des speziellen Musters auftreten, kann das erfindungsgemässe Mustererkennungssystem die Erkennung durchführen.

Nachfolgend soll das Grundprinzip des erfindungsgemässen BiIdmustererkennungssystems zur Erkennung eines ein-dimensionalen Musters erläutert werden.

Es sei angenommen, dass die Teilmuster eines bestimmten, zu zerlegenden bzw. abzutastenden Musters die Muster g^ (x) und gp (x) sind, bei denen, wie in Fig. 3 dargestellt ist, der Pegel "1" oder der hohe Pegel über 1 Bits hinweg· auftritt. Das heisst:

f "1"

L"O"

Wenn der Bereich von χ = O bis χ = 21 betrachtet wird, so sind die Teilmuster g^, (x) und g~ (x) symmetrische Muster mit der Symmetriegrenze bei χ = 1.

Daher kann das Teilmuster gp (x), dessen Binärpegel in einem Bereich von 0 £ χ ^ 21 zum Binärpegel des Teilmusters gyj (x) symmetrisch ist, folgendermassen ausgedrückt werden:

Z₂ (^χ) = S₁ (x - 1) (2)

Die Antivalenz-Operation zwischen g^ (x) und go (^χ) der Gleichungen (1) und (2) (diese Operation wird durch

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/1 (^χ) (D Sp (^χ) ausgedrückt), wird dann:

S₁ (χ)$ε₂ ^{(x) =} I¹ O £x <£21

χ ^-0, χ 2: 2

Dies ist in Fig. 3 dargestellt.

Die Teilmuster g^ (x) und go (x) werden jeweils über ein erstes Ausscnneid- oder Abtrennfenster mit einer Länge von 1 Bits bzw. einem zweiten Ausschneidfenster, das um 1 Bits vom ersten Ausschneidfenster verschoben ist und auchl Bite lang ist, ausgeschnitten. Die Antivalenzen zwischen den jeweiligen Bits der Teilmuster werden ermittelt. Wenn die .Teilmuster g^ (x) und go (x) im ersten und zweiten Ausschneidfenster sich überlagern, so werden alle Ausgangspegel der jeweiligen Bits von 0 bis 21 der Ausgangswerte der Antivalenzen bei positiver Logik "1", so dass das Vorhandensein der Teilmuster g,- (x) und gp (x) festgestellt werden kann.

Um das zuvor erläuterte Grundprinzip der Erfindung noch konkreter und ausführlicher zu erläutern, soll nachfolgend der Fall beschrieben werden, bei dem die Erkennung des ein-dimensionalen, -in -Fig.- 1a dargestellten Musters mit dem erfindungsgemässen Mustererkennungssystem durchgeführt werden.

Das aus den Binärpegeln "1" und "0" in dem von den strichlinierten Kasten a umgebenden Bereich gebildete Muster, d. h. das Muster "00111100" ist das zweiseitig symmetrische Muster mit der Symme- -triegrenze in der Mitte zwischen dem vierten und fünften Bit. Es sei nun angenommen, dass das zu erkennende Muster "1111" ist. Die ersten vier Bits seien das zuvor beschriebene Teilmuster g^j (x) und die Bits nach dem vierten Bit seien das Teilmuster gp (x). Wenn die Antivalenz zwischen den jeweiligen Bits der Teilmuster g^ (x) und g£ (x) ermittelt werden, erhalten alle Antivalenzwerte im Bereich von 0 ^ χ < 21 den Binärwert "1", ■ und das spezielle Muster "1111" "kann festgestellt werden. Auch wenn in diesem Beispiel das Muster "00111100" bezüglich

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des strichlinierten umrandeten Bereiches a um zwei Bits nach links oder rechts verschoben wird, d. he wenn das Muster "11110000" oder "00001111" auftritt, so werden die Antivalenzwerte zwischen den ersten vier Bits und den folgenden vier Bits bei allen Bits "1". Auch dann, wenn das jeweilige Muster bezüglich der Teilmuster-Ausschnittfenster nach rechts oder links verschoben werden, kann das spezielle Muster erkannt werden (im vorliegenden Falle entsprechen die anfänglichen vier Bits und die schliesslich erhaltenen vier Bits dem ersten bzw. zweiten Fenster).

In Fig. 4- ist ein Beispiel für eine Grundanordnung gemäss der vorliegenden Erfindung dargestellt«

An der Eingangsklemme 1 tritt ein Binäreingangssignal auf. Mit dem Bezugszeichen 2 ist eine Musterausschneid-Schaltung zum Ausschneiden der zuvor beschriebenen Teilmuster g^, (x) und go (x) bezeichnet. Die Antivalenz schaltung 3 dient der Antivalenz-Operation zwischen den jeweiligen Bits der Teilmuster gx, (x) und gp (x). Eine Beurteilungs- bzw. Entscheidungsschaltung 4- dient dazu, zu beurteilen bzw. zu entscheiden, ob ein Ausgangssignal der Antivalenz schaltung 3 ^mi"t einem einen digitalen Ausgangssignal entsprechenden Bezugswert koinzidiert, der von der Antivalenzschaltung 3 erhalten wird* wenn ein bestimmtes Muster zuvor an der Eingangsklemme 31 auftrat. An der Ausgangsklemme 5 tritt eine digitale "1" (bei positiver Schaltungslogik) auf, wenn das Eingangssignal das spezielle Muster ist.

Das in Fig. 5a dargestellte Schema einer Ausführungsform dient der Erläuterung einer konkreten Anordnung des erfindungsgemässen Systems, bei dem das ein-dimensionale Muster mit dem in Fig. 4- dargestellten, erfindungsgemässen Mustererkennungssystem erkannt wird.

An der Eingangsklemme 1 wird ein Binärsignal eingegeben. Eine das Teilmuster ausschneidende Schaltung 50 besteht beispiels-

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weise aus einem Schieberegister mit acht Bits S^ bis Sg. Die Antivalenzschaltungen 51 bis 54· sind in der Zeichnung mit "EOE" (EXCLUSIVE ODER) bezeichnet. Die Antivalenzschaltungen 51 bis 54- sind so ausgebildet, dass sie die Antivalenzen der Bits S₂, und Sg, S^ und Sr₇, Sp und Sg, bzw. S^ und Sc der das Teilmuster ausschneidenden Schaltung 50 bilden. Das heisst, sie bilden die Antivalenzen zwischen den Bits des ersten Teilmusters von S_x. bis S₂,, sowie die Antivalenzen zwischen den Bits des zweiten Teilmusters von Sr bis Sn. Angenommen, dass vorliegende Muster sei "00111100", wenn es an der Eingangsklemme 1 auftritt. Dann wird "00111100" in den geweiligen Bits S^ bis Sg der das Teilmuster ausschneidenden Schaltung 50, d. h. im Schieberegister, gespeichert. Daher tritt bei positiver Schaltungslogik an allen Ausgängen der Antivalenzglieder 51 bis 54- der Binärwert "1" auf.

Eine Beurteilungsschaltung 35 beurteilt die Ausgangs-Binärwerte der Antivalenzglieder 51 bis 54- und ist in der in den Fig. 6a oder 6b dargestellten Weise aufgebaut. Bei dem in Fig. 6a dargestellten Beispiel werden die Ausgangssignale der Antivalenzglieder 51 bis 54- den Eingängen 60 bis 63 angelegt. Die über die Eingänge 60 bis 63 eingegebenen Signale werden von der Addierstufe 64 addiert. Das Ausgangssignal der Addierstufe 64· wird in einem Vergleicher 65 mit einem Bezugssignal verglichen, das an einem Bezugssignaleingang 66 anliegt. Wenn das Ausgangssignal der Addierstufe 64- und das Bezugssignal übereinstimmen, stellt der Vergleicher 65 am Ausgang 5 einen Impuls bereit. Wenn beispielsweise das zuvor genannte, spezielle Muster "00111100" über den Eingang 1 (vgl. Fig. 5a) einge-.geben wird, tritt am Ausgang aller Antivalenzglieder 51 bis 54-der Binärwert "1" auf, wie dies zuvor beschrieben worden war, und daher tritt am Ausgang der Addier stufe 64- das Signal "4-"* auf. Andererseits gelangt vorher ein Wert "4-" an den Bezugssignaleingang 66. Wenn das Ausgangssignal der Addierstufe 64· und das Bezugssignal vom Vergleicher 65 verglichen werden, so gibt das Ausgangssignal des Vergleichers 65 daher bei diesem Beispiel die "Übereinstimmung" bzw. die "Koinzidenz"

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- 11 an, da am Ausgang 5 bei diesem Beispiel ein Impuls auftritt.

Die Beurteilungsschaltung 55 kann auch die in Fig. 6b dargestellte Anordnung aufweisen, die gegenüber der in !ig. 6a dargestellten Anordnung einfacher ausgebildet ist. An die Eingänge 60 bis 63 eines UND-Gliedes 67 werden die Ausgangssignale der Antivalenzglieder 51 bis 54- angelegt. Wenn das bestimmte Muster am Eingang 1 in Fig. 5a anliegt, kann die im vorangegangenen Ausführungsbeispiel auch ein Impulssignal als Ausgangssignal auftreten, das die "Koinzidenz" am Ausgang 5 des UND-Gliedes 6? angibt.

Nachfolgend soll eine weitere Ausführungsform für das erfindungsgemässe Mustererkennungssystem für die Erkennung von ein-dimensionalen Muster beschrieben werden.

Die in Fig 5a dargestellte, Teilmuster aufweisende Schaltung 50 ist dann geeignet, wenn "00111100" als spezielles Muster angenommen wird. Die Eigenschaft dieses speziellen Musters besteht darin, dass der Binärwert "1" viermal hintereinander auftritt. Nachfolgend soll der Fall betrachtet werden, bei dem das spezielle Muster die Form "0011001100" hat. Die Eigenschaft dieses speziellen Musters besteht darin, dass der Binärwert "1" am dritten und vierten Bit und am siebten und achten Bit auftritt. Wenn die ersten vier sowie die letzten vier Bits jeweils als Teilmuster angesehen werden, sind diese beiden Teilmuster einander symmetrisch. Im Gegensatz zum vorausgegangenen Beispiel, bei denen die Binärsignale der Teilmuster aufeinanderfolgen, folgen die charakteristischen Teile des speziellen Musters beim vorliegenden Beispiel nicht aufeinander. Für das spezielle Muster der vorliegenden Beispiels kann die das Teilmuster ausschneidende Schaltung in der in Fig. 5b dargestellten Weise als Schaltung 50' ausgebildet sein. Oder genauer ausgedrückt, die die Teilmuster ausschneidende Schaltung 50' besteht aus einem Schieberegister, welches Ausgangs signale S_x, bis S₁^ in Abhängigkeit der ersten

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vier Bits des speziellen Musters "0011001100" gemäss dem vorliegenden Beispiel und Ausgangssignale S₁- bis S_g in Abhängigkeit der letzten vier Bits bereitstellt. Das fünfte Bit und das sechste Bit des Schieberegisters besitzt keinen Ausgang, Die jeweils in den Bits S^ bis Sg des Schieberegisters gespeicherten Signale gelangen zu den Antivalenzgliedern, wie dies in Fig. 5a dargestellt ist und die anschliessenden Signalverarbeitungen werden in gleicher Weise wie dies im Zusammenhang mit Fig. 5a beschrieben wurde, durchgeführt. Auf diese Weise kann die Erkennung des speziellen Musters durchgeführt werden.

Nachfolgend soll der Fall beschrieben werden, bei^dem das erfindungsgemässe Mustererkennungssystem zur Mustererkennung eines speziellen Musters, beispielsweise des Musters "001110001" verwendet wird, bei dem sich zueinander symmetrische Teilmuster überlappen.

Beim vorliegenden Beispiel sind die ersten sechs Bits "001110" und die letzten sechs Bits "110001". Die Muster "0" und "1" sind einander symmetrisch. Darüberhinaus überlappen sich diese Muster bei dem vierten bis sechsten Bit.

Die zur Erkennung eines solchen speziellen Musters verwendete, Teilmuster ausschneidende Schaltung kann in der in Fig. 5c dargestellten Weise gemäss Schaltung 50" aufgebaut sein. Es liegt ein Schieberegister mit neun Bits vor. Die Bereiche -zum Bereitstellen von Ausgangssignalen des vierten bis sechsten Bits, d. h. der BiIsS^ bis Sg werden Jeweils in zwei Ausgänge aufgeteilt. Daher werden die Ausgangssignale so bereitgestellt, dass die Antivalenzoperationen zwischen den jeweiligen Bits der dem ersten Teilmuster g^ (x) entsprechenden Ausgangssignale Sy] bis Sg und den jeweiligen Bits der dem zweiten Teilmuster g2 (x) entsprechenden Ausgangssignale S^ bis Sq durchgeführt werden können. Die Aus gangssignale der die Teilmuster ausschneidenden Schaltung 50" gelangen auf dieselbe Weise wie in Fig. 5a zu den Antivalenzgliedern und es werden bei diesem Beispiel sechs Antivalenzglieder benötigt.Wenn die in Fig. 6a

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dargestellte Anordnung als Beurteilungsschaltung 55 verwendet wird, wird "6" alsBezugssignal an den Bezugssignaleingang 66 angelegt. Daher kann das spezielle Muster "001110001" gemäss dem vorliegenden Beispiel erkannt werden.

Bis jetzt wurde das erfindungsgemässe Mustererkennungssystem anhand konkreter Ausführungsbeispiele, nämlich für die Erkennung von ein-dimensionalen Mustern im einzelnen beschrieben. Nachfolgend soll nun die Erkennung von zwei-dimensionalen Mustern mit dem erfindungsgemässen System im einzelnen erläutert werden.

Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung wurde anhand von Fig. 3 bereits erläutert. Die Anwendung des erfindungsgemässen Grundprinzips auf zwei-dimensionale Muster soll anhand der Fig. 7a bis 7c nachfolgend im einzelnen beschrieben werden.

In Fig. 7a bedeutet der gestrichelte Teil ein bestimmtes Muster. Beim vorliegenden Beispiel ist das Muster ein rechtwinkeliges Muster POR, dessen Scheitel oder Spitze U ist.

Um. dieses Muster zu erkennen, werden Teilmuster ausgeschnitten und die Antivalenzen der Helligkeitspegel zwischen den jeweiligen Bildelementen der Teilmuster werden gebildet (beim vorliegenden Beispiel wird der Helligkeitspegel, der dem gestrichelten Bereich entspricht, zu "1" und der Helligkeitspegel, der dem anderen Bereich oder der anderen Fläche entspricht zu · ¹¹O" gewählt). Nachfolgend soll im einzelnen beschrieben werden, wie das Ausschneiden der Teilmuster durchgeführt wird.

Es werden die Helligkeitspegel der Bildelemente auf einem Kreis betrachtet, dessen Mittelpunkt im Scheitel oder in der Spitze ü liegt und dessen Radius r^ ist. Die Helligkeitspegel der Bildelemente auf dem Umfang eines Sektors werden mit a^ bis ag bezeichnet. Der Sektor erstreckt sich über einen Winkel 0. um dem Scheitelpunkt U herum, wobei der Radius dieses Sektors r* und dessen Mittellinie ÜP ist. Im vorliegenden Falle

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;.3γ5?2 die Bildelemente betrachtet, die eine Fläche aufweisen. Daher sind unter dem Ausdruck "Bildelemente auf dem Umfang mit dem Radius rV¹ genau genommen Bildelemente zu verstehen, von denen Bildpunkte auf dem Umfang mit dem Radius Γρ liegen, d. h. die Bildelemente befinden sich innerhalb eines Bereichs zwischen den in Fig. 7a. dargestellten Kurven oder' Kreisabschnitten 1,. und 1^. Normalerweise ist jedoch die Fläche jedes Bildelementes im Vergleich zur Grosse des Gegenstandes oder des Musters vernachlässigbar klein. Obwohl die Bildelemente in der Zeichnung des einfacheren Verständnisses halber unverhältnismässig gross dargestellt sind, können die Helligkeitswerte der Bildelemente auf dem Kreis mit dem Radius r,- in praxi als Helligkeitswerte oder Helligkeitspegel a,, bis an angesehen werden.

Der Gegenstand weist einen Bereich des speziellen Musters von a,. bis ag auf, der genau auf den, a^, bis ag entsprechenden Fenster liegt und ein Muster "00001111" wird ausgeschnitten. Dieses Muster wird das Teilmuster g^, (x).

Danach muss das Teilmuster &2 (^x) gemäss der Gleichung (2) ausgeschnitten werden. Wie in Fig. 7b dargestellt ist, wird bei unveränderter Lage des Teilmuster-Ausschnittsfensters das spezielle Muster OPR um 90 um den Punkt U herum gedreht, so dass das spezielle Muster OP¹R¹ vorliegt. Wie bei g^, (x) werden die Helligkeitswerte der Bildelemente, die von den das Teilmu.ster ausschneidenden Fenstern erhalten werden, als b^j bis bg, d. h. als "11110000" bewertet. Auf diese Weise kann das Teilmuster gp (x) erhalten werden.

Da das System jedoch durch wirkliches Drehen des Objektes kompliziert wird, lässt sich die Erfindung durch Vergleich der Fig. 7a und 7b erläutern. Die Helligkeitspegel b^ bis bg der von den in Fig. 7b dargestellten, die Teilmusterausschneidenden Fenstern erhaltenen Bildelemente sind genau dieselben wie die Helligkeitswerte b^ bis bg der Bildelemente, die durch Beachtung der Bildelemente auf dem Kreis eines Sektors mit

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einer Hittellinie "OR, einem Radius r^ und einem Winkel O^ in Fig. 7a erhalten werden. Daher werden die Helligkeitswerte der Bildpunkte auf den Umfangen der Sektoren mit dem Radius r^ und dem Winkel 0., die jeweils die Mittellinie "ÖF bzw. ÜR~ in Fig. 7a haben, für die zwei Teilmuster bei der erfindungsgemässen Erkennung zwei-dimensionaler Muster abgetastet.

Zuvor wurde die Art und Weise des Ausschneidens von Teilmustern für den Fall beschrieben, bei dem vom erfindungsgemässen System lediglich rechtwinklige Muster erkannt werden. Zur Erkennung eines bestimmten Musters ist es jedoch manchmal erforderlich, die Form bzw. Gestalt des gestrichelten Bereiches POR in Fig. 7a und die Form oder Gestalt des gestrichelten Bereiches E voneinander zu unterscheiden (vgl. beispielsweise Fig. 7c). Die Unterscheidung zwischen den Formen des bestimmten Musters POR und des gestrichelten Bereiches E, wie es hier beispielsweise vorliegt, wird durch die nachfolgend angegebene Massnahme durchgeführt. Die beiden Teilmuster werden in der zuvor beschriebenen Weise durch die Fenster des Sektoren mit dem Radius r^, ausgeschnitten. Gleichzeitig sind weiterhin Fenster in den Sektoren mit einem Radius Γλ anstelle des Radius r^ vorgesehen, und die Teilmuster, die aus c^ bis c^ und d^ bis d^, bestehen, werden dadurch erhalten. Zwischen c und d wird eine Antivalenzoperation durchgeführt.

Nachfolgend soll anhand von Fig. 8a eine Abwandlung beim Ausschneiden von Teilmustern beschrieben werden. Das in Fig. 8a beschriebene Beispiel entspricht der Erkennung eines rechten Teils eines in Fig. 8b dargestellten Musters 80. Bis jetzt wurden die jeweiligen Bildelemente auf den Umfangen der Sektoren beträchtet,die den Bereichen entsprechen, in denen die charakteristischen Teile des speziellen Musters zueinander symmetrisch sind, und die Teilmuster wurden ausgeschnitten. Im Gegensatz dazu seien beispielsweise anhand von Fig. 8a die Helligkeitswerte von Bildelementen in einem bestimmten, speziellen Bereich des Musters in Betracht gezogen. Da heisst, .

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dass die Muster der Helligkeitswerte des rechten Teiles des in Fig. 8b strichlinierten Musters 80 und der Umgebungsbereich zwischen den Sektorbereichen UOV und U¹OV symmetrisch sind, wobei der Winkel UOV = dem Winkel U¹OV = O₂ ist. Die Bildelemente ay, bis ag4 eines Bereichs innerhalb des.Sektors UOV

werden als Teilmuster g^ (x) abgetastet, und die Bildelemente bis b^-Λ eines Bereichs innerhalb des Sektors U¹OV werden

"als Teilmuster go (x) abgetastet.Das Ausschneiden der Teilmuster durch Feststellen aller Bildelemente des bestimmten Bereichs auf diese Weise entspricht dem Grenzzustand des Falles, bei dem die Teilmuster durch Ändern des Eadius r in r^j und r~ aufgesucht bzw. ermittelt werden, wie dies in Fig. 7c dargestellt ist. Die Vorgänge nach Ausschneiden der Teilmuster verlaufen genau so wie dies im vorausgegangenen Falle beschrieben wurde.

Nachfolgend soll das erfindungsgemässe Mustererkennungssystem anhand eines Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben werden.

Fig. 9 zeigt ein Schaltungsdiagramm für eine erfindungsgemäss Ausführungsform im Falle, dass ein zwei-dimensionales Muster unter Verwendung einer Bildaufnahmeeinrichtung, beispielsweise einer herkömmlichen, industriellen Fernsehkamera erkannt wird.

Die Bildaufnahmeeinrichtung 90, beispielsweise eine herkömmliche Fernsehkamera,dient der Umsetzung eines Gegenstandes oder einerVorlage in ein, bezüglich einer Zeitachse ein-dimensionales elektrischesSignal. Das ein-dimensionale elektrische Signal der Bildaufnahmeeinrichtung 90 wird durch Abtasten des Gegenstandes oder der Vorlage mit fester Periode - wie bei einer herkömmlichen Fernsehkamera erhalten. Das Ausgangssignal der Bildaufnahmeeinrichtung 90 wird einen A-D-Umsetzer 3Λ zugeleitet und darin in einen Binärcode umgesetzt. Das binärcodierte Signal wird-danach in eine ein Muster ausschneidende Schaltung 92 eingegeben. Ein Beispiel für den Aufbau der das Muster ausschneidenden Schaltung 92 ist in Fig. 11 dargestellt.

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Die in Fig. 11 dargestellte Muster-Ausschneideschaltung ist ein konkretes Beispiel, wie die in Fig. 8a dargestellten Teilmuster ausgeschnitten werden. Die Muster-Ausschneideschaltung 92 besteht aus Schieberegistern 111 bis 113, die eine Speicherkapazität zur Speicherung aller Bildelemente des Gegenstandes oder der Vorlage besitzen und miteinander in Reihe geschaltet sind. Die Muster-Ausschneideschaltung 92 weist auch sechzehn 12-Bit-Schieberegister 114 bis 117 auf, die eine Speicherkapazität zum Speichern aller Elemente der Bereiche besitzen, die aus den jeweiligen Schieberegistern 111 bis 113 ausgeschnitten werden sollen. Die Schieberegister 114 bis 117 sind jeweils mit den Schieberegistern 111 bis 113 in Reihe geschaltet. Die Schieberegister 111 bis 113 und 114 bis 117 werden von Zeitsteuerimpulsen synchronisiert, die an einen ZeitSteuerimpulseingang 118 anliegen. Die Zeitsteuerimpulse werden von einem Zeitsteuersignalgenerator 900 bereitgestellt. Ein Ausführungsbeispiel für einen Zeitsteuersignalgenerator 900 ist in Fig. 10 wiedergegeben.

Von einem Taktimpulsgenerator 100 werden Taktimpulse erzeugt. Die Ausgangstaktimpulse gelangen an einen Zähler 101 und werden dem Zeitsteuerimpulseingang 118 in Fig. 11 über eine Ausgangsklemme 103 direkt zugeleitet. Die Ausgänge des Zählers

101 sind weiterhin mit einem Zähler 102 verbunden und werden dort heruntergezählt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Taktimpulsgenerator 100 ein Generator mit 6 MHz. Der Zähler 101 stellt immer dann einen Impuls bereit, wenn er 382 Eingangsimpulse gezählt hat und der Zähler 102 stellt immer dann einen Impuls bereit, wenn er 262 Eingangsimpulse gezählt hat.

Das heisst, der Zähler 101 zählt die Ausgangsimpulse des Taktimpulsgenerators 100, der mit 6 MHz schwingt, und wenn er 382 Impulse gezählt hat, stellt er den Impuls bereit, um sich selbst rückzusetzen und gleichzeitig diesen Impuls dem Zähler

102 bereitzustellen. Darüberhinaus wird das Ausgangssignal des Zählers 101 als Steuerimpuls für die Horizontalabtastung der

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Bildaufnahmeeinrichtung 90 verwendet. Der Zähler 102 zählt die Ausgangsimpulse des Zählers 101 und liefert dann, wenn er 262 Impulse gezählt hat, einen Impuls, um sich selbst rückzusetzen und um gleichzeitig den Impuls einer Ausgangsklemme 104- zusammen mit dem Aus gangs sign al des Zählers 101 bereitzustellen, um die Vertikalabtastung der Bildaufnahmeeinrichtung zu steuern. Weiterhin wird der Zählerstand in dem Zustand, in dem sich der Zähler 101 und/der 102 befindet bzw. befinden, einer, Ausgangsklemme 105 bereitgestellt und gelangt an die Verknüpfungsschaltungen 96 und 96', die im weiteren noch beschrieben werden.

Anhand von Fig. 11 soll die Arbeitsweise der die Teilmuster ausschneidenden Schaltung erläutert werden. Wie zuvor bereits festgestellt, besitzen die Schieberegister 114 bis 117 eine Speicherkapazität, die ausreicht, um die Bildelemente der Bereiche des Objektes zu speichern, die den auszuschneidenden' Teilmustern entsprechen. Die Schieberegister 114· bis 117 sind so aufgebaut, dass die jeweiligen Bits der Schieberegister 114 bis 117» die a- bis a^ und b^ bis bg^ in Fig. 8a entsprechen, daraus digitale Werte bilden, die in den Bits gespeichert sind (in der Figur sind die digitalen Ausgangswerte durch Pfeile, die von den Jeweiligen Bits ausgehen, angedeutet). Das heisst, die Bits der Schieberegister entsprechen den Elementen des Sektor TJOV in Fig. 8a. Beispielsweise entspricht das Bit S^ dem Element a^, und das Bit S_x,^ dem Element a₂ und dasselbe gilt auch für den Sektor U¹OV. Auf diese Weise sind also die Teilmuster ausschneidenden Fenster ausgebildet. Die Anschlüsse, an denen a^ bis a^ als Ausgangssignale anliegen, bilden das erste Fenster und die Anschlüsse, an denen b^ bis bg^, als Ausgangs sign ale anliegen, bilden das zweite Fenster. Durch Verwendung des zuvor angegebenen Aufbaus können die Teilmuster ausgeschnitten werden, indem als Fenster die beiden Bereiche der in Fig. 8a dargestellten Sektoren UOV und U¹OV verwendet werden, während der Gegenstand bzw. die Vorlage nacheinander verschoben wird. Wenn das Objektmuster, das in den in der die Teilbildmuster aus-

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schneidenden Schaltung enthaltenen Schieberegister 114- bis gespeichert ist, mit dem gestrichelten Bereich in Fig. 8a übereinstimmt, kann das Vorliegen des speziellen Musters durch die im nachfolgenden zu beschreibenden Vorgänge festgestellt werden.

Im Zusammenhang mit Fig. 9 wird folgendes ausgeführt: f^ und f~ seien die Signale der beiden Gruppen a^ bis a^ und b^ bis bgA, die entsprechend den Bereichen der Sektoren UOV und U¹OV, welche von der die Muster ausschneidenden Schaltung 92 erhalten werden, gebildet werden. Die Signale f^ und f~ werden einem Antivalenzglied 93 zugeleitet, um zwischen den Bildelementen, deren digitale Werte im speziellen Muster symmetrisch sind, die Anitvalenzoperationen auszuführen (beispielsweise zwischen a^ und b^,, a~ und bp, ... ·> a^ und bg^). Hier wird die Antivalenz zwischen den Signalen f^ und fo durchgeführt. In einer Beurteilungs- oder Entscheidungschaltung 94- der nächsten Stufe wird beurteilt oder entschieden, ob das ausgeschnittene Teilmuster dem speziellen Muster entspricht oder nicht.

Ein Beispiel für die konkrete Ausgestaltung des Antivalenzgliedes 93 und der Beurteilungsschaltung 94- ist in Fig. 12 dargestellt.

Wie aus Fig. 12 zu ersehen ist, gelangen das Signal f* , das a/| bis a,-^ in Fig. 8a entspricht, sowie dasSignal I^ ^as b^ bis br-jr, entspricht, derart an die Antivalenzglieder 120 bis 122,dass die entsprechenden Bits demselben Glied zugeleitet werden. Es sei beispielsweise angenommen, dass die ausgeschnittenen Signale f. und f₂ dann erhalten werden, wenn sie, wie in Fig. 8a dargestellt ist, mit den charakteristischen Teilen des speziellen Musters, das durch strichlinierte Bereiche dargestellt ist, bezüglich des die Teilmuster ausschneidenden Fenster gerade übereinstimmen. Dann treten bei positiver Schaltungslogik an allen Ausgängen der Antivalenz-

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glieder 120 bis .122 jeweils eine binäre "1" auf. Die Summe äer Ausgangssignale wird vom Zähler 123 ermittelt. Diese Summe wird dann in einem Vergleicher 124 mit einem am Bezugssignaleingang 125 auftretenden Bezugssignal verglichen. Dann wird am Ausgang 126 des Vergleichers 124 ein Koinzidenzsignal erzeugt. Als Bezugssignal wird bei dem vorliegenden Beispiel "64" angelegt. Wie in Fig. 6b für die Beurteilungsschaltung beim vorausgegangenen Falle zur Durchführung der Erkennung des ein-dimensionalen Musters dargestellt ist, kann die Beurteilungsschaltung 94 auch beim vorliegenden Beispiel als UND-Schaltung ausgebildet sein.

Durch Feststellen des Ausgangssignals der Beurteilungsschaltung 94 kann das Muster mit einem Winkel von 120°, wie es in Fig. 8a dargestellt ist, ermittelt werden. Die Muster, bei denen, wie dies bei den speziellen in Fig. 8b dargestellten Muster der Fall ist, die rechte und die linke Seite der Muster entgegengesetzte Helligkeitspegel aufweisen, können jedoch nicht durch die bis jetzt beschriebenen Operationen allein diskriminiert werden. Daher müssen die Muster auf der rechten und linken Seite des speziellen Musters 80 zuvor unterschieden werden, um das spezielle Muster 80 zu erkennen. -Schaltungen, die hinter der in Fig. 9 dargestellten Beurteilungsschaltung 94 angeordnet sind, dienen dazu, die Unterscheidung durchzuführen.

Genauer ausgedrückt, wird ein drittesTeilmuster eines Bereiches, das einen in Fig. 8b dargestellten Bereich F oder F¹ entspricht, als Signal f^ von der die Teilmuster ausschneidenden .Schaltung 92 ausgeschnitten, um bei Vorhandensein des Ausgangssignals der Beurteilungsschaltung 94 zu unterscheiden, ob dieses Muster das Muster auf der rechten Seite oder der linken Seite des speziellen Musters ist. Die Unterscheidung zwischen der rechten und der linken Seite des speziellen Musters wird auch auf· der Grundlage des dritten Teilmusters und dem Ausgangssignal der Beurteilungsschaltung 94 vorgenommen.

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Allgemein gesprochen, können die dritten Teilmuster F, F¹ den Bereichen entsprechen, die in der Nähe der Teilmuster liegen, welche den beiden charakteristischen Teilen des speziellen Musters entsprechen, wenn sie bezüglich ihrer Helligkeitswerte entgegengesetzt sind, und deren Helligkeitswerte im speziellen Muster einander unterschiedlich sind. Was den Ausschneidvorgang betrifft, wird das dritte Teilmuster aus dem Bereich, das beispielsweise den in Fig. 8b dargestellten Stellen F oder F¹ entspricht, in den Schieberegistern 114 bis 117 von Fig. 11 ausgeschnitten.

Die Schaltungsanordnung des erfindungsgemässen Mustererkennungssystems mit einer logischen Schaltung 951 Verknüpfungsschaltungen 96 und 96', einer Speicherstufe 97 und einer Koordinatenberechnungsstufe 98 ist in Fig. 9 dargestellt. Der Aufbau der logischen Schaltung 95 und der nachgeordneten Schaltungsstufen ist in Fig. 13 ausführlich dargestellt und nachfolgend soll ein konkretes Ausführungsbeispiel und deren Funktionsv/eise erläutert werden. Die in Fig. 13 dargestellte Beurteilungsschaltung 95 besitzt einen Eingang 130, über den der digitale Wert des dritten Teilmusters f,, sowie einen Eingang 131» über den das Ausgangssignal der Beurteilungsschaltung 9^ eingegeben wird. Die jeweils über die Eingänge 130 und 131 kommenden Signale gelangen zu einem UND-Glied 132 und einer UND-NICHT-Schaltung 133 (auch als Inhibit-Stufe bekannt). Mit dem Bezugszeichen 134- ist ein Negations-Eingang der UND-NICHT-Schaltung 133 versehen. Es sei nun angenommen, dass die durch die die Teilmuster ausschneidende Schaltung ausgeschnittenen Teilmuster f^ und fp die Teile sind, die ■der rechten Seite von Fig. 8b entsprechen. Das Signal £-, mit dem Digitalwert "1", das dem dritten Teilmuster F' entspricht, liegt am Eingang 13O an. Daher tritt am Ausgang des UND-Gliedes 132 eine binäre "1" und am Ausgang der UND-NICHT-Schaltung 133 eine binäre "0" auf.

Die Verknüpfungssehaltungen 96 und 96' liegen jeweils als UND-Glieder vor. Ein Eingang jedes UND-Gliedes 96 und 96'

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erhält das entsprechende Ausgangssignal des UIiD-GIiedes und der NICHT-UND-Schaltung 133 zugeleitet, während am anderen Eingang 139 die vom Zeitsteuersignalgenerator 900 bereitgestellte Adresse in der x-Achsenrichtung (der horizontalen Richtung), d. h. das Ausgangssignal des in Fig. 10 dargestellten Zählers 101 anliegt. Da das spezielle Huster 80 beim vorliegenden Beispiel charakteristische Teile aufweist, die entgegengesetzte bzw. komplementäre Muster in der horizontalen Richtung aufweisen, braucht lediglich der Zählerstand des Zählers 101 in der x-Richtung am Eingang 139 (vgl. Fig. 13) anliegen. Wenn sich das spezielle Muster um 90° dreht und in senkrechter Richtung liegt, kann die Adresse in der Y- Richtung, oder der Zählerstand des Zählers 102 dem Eingang 139 zugeleitet werden.

Bei der nachfolgenden Erläuterung von Fig. 13 wird angenommen, -dass bei Anlegen des Signals an den Eingang 139 der Zähler-, stand des Zählers 101 des in Fig. 10 dargestellten Zeitsteuersignalgenerators 900 über den Anschluss 105 angelegt wird. Das heisst, es wird vorausgesetzt, dass der Zählerstand des Zählers 102 nicht eingegeben wird.

Es soll nun der Fall betrachtet werden, bei dem, wie zuvor beispielsweise dargestellt, die rechte Seite des speziellen Musters 80, d. h. die Seite, auf der das dritte Teilmuster F¹ vorliegt, ausgeschnitten wird. Dann kann das am Anschluss anliegende Signal durch das UlTD-Glied 96 hindurchgehen, während das "UND-Glied 96' dieses Signal nicht durchlässt. Das heisst, das UND-Glied 96 liefert dem Register 135 der Speicherstufe 97 den Zählerstand des Zählers 101 zu einem Zeitpunkt, wenn am Ausgang des UND-Gliedes 132 der Binärwert "1", d. h. der Adressenwert in horizontaler (x).Richtung zu diesem Zeitpunkt auftritt.

Es sei weiterhin angenommen, dass der ausgeschnittene Teil oder das ausgeschnittene Objekt der linken Seite des speziellen Musters 80, d. h. der Seite entspricht,- auf der das dritte

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Teilmuster F vorliegt. Dann tritt im Gegensatz zum vorangegangenen Falle am Ausgang der UND-NICHT-Schaltung 133 der Binärwert "1" auf und der Zählerstand des Zählers 101, d. h. der Adressenwert in x-Richtung wird dem Register 136 über das UND-Glied 96" zugeleitet. Die Koordinatenberechnungsschaltung 98 .besitzt eine Subtrahierstufe 137» die die Differenz zwischen den in den Registern 135 und 136 gespeicherten Werten ermittelt. Das heisst, die Subtrahierstufe 137 berechnet die Differenz der Adressenwerte oder der Abstände in der x-Richtung zwischen den dritten Teilmustern F und F¹ . Der von der Substrahierstufe 137 berechnete Wert wird in einen Vergleicher 138 niit einem · Bezugssignal verglichen, das den Abstand zwischen den dritten Teilmustern F und F¹ des speziellen Musters 80, welches vorher bekannt ist, darstellt. Wenn diese Werte übereinstimmen, wird am Ausgang 142 ein Impuls bereitgestellt. Was das Bezugssignal betrifft, so tritt am Zählerstand des Zählers 101 im praktischen Falle ein Fehler auf, wenn das dritte Teilmuster ausgeschnitten wird. Wenn daher einmal ein Zählerstand bzw. ein Wert als Bezugssignal gesetzt worden ist, tritt die Schwierigkeit auf, dass kein Spielraum bzw. keine Begrenzungsbreite gehalten werden kann. Bei dem in Fig.. 13 dargestellten Ausführung sbeispiel wird beim Einstellen oder Setzen des Abstandes L zwischen den dritten Teilmustern F und F¹ daher ein Wert L', der mit einer Spielraumbreite A 1 ausgestattet ist, verwendet _m Das heisst, es ist

L¹ = L + Δ 1 (4)

Der obere und der untere Grenzwert werden daher mit einer bestimmten Breite bzw. einem bestimmten Spielraum für das Bezugssignal eingestellt und die jeweiligen Werte werden an dem Bezugssignaleingang 140 und 141 des Vergleichers I38 angelegt. Das heisst, es gilt:

oberer Grenzwert = L + Λ 1

(5)

unterer Grenzwert = L -Δ1

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Wenn der Wert des am Vergleicher 138 auftretenden Eingangssignals zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert gemäss Gleichung (5) liegt, wird am Ausgang 142 der Impuls bereitgestellt.

Zuvor wurde das Ausführungsbeispiel, bei dem die Erkennung des in Fig. 8b durchgeführten speziellen Musters 80 durchgeführt wurde, anhand von Fig. 9 erläutert. Das erfindungsgemässe Mustererkennungssystem kann ein spezielles Muster auch dann erkennen, wenn der zuvor beschriebene ideale EaIl, d. h. der F Fall, bei dem das spezielle Muster 80 bezüglich der Bildaufnahmeebene der Bildaufnahmeeinrichtung 90 nicht geneigt ist, erkennen.

Nachfolgend soll der Fall beschrieben werden, bei dem der rechte Seitenteil des speziellen Musters 80 erkannt wird. Auch wenn sich das Muster in einem Vinkelbereich von + 60 um den Punkt U in Fig. 8a dreht, werden die Teilmuster, die im Hinblick auf die beiden Bereiche der Sektoren UOY und U'VO¹ ausgeschnitten worden waren, einander entgegengesetzte, komplementäre Muster. Daher kann das Muster durch das erfindungsgemässe System erkannt werden. Auch dann, wenn das Muster ties Gegenstandes bezüglich der Bild aufnahme ebene der Bildaufnahmeeinrichtung 90 um einen Winkel + θ geneigt ist, kann das erfindungsgemässe System diesen Gegenstand erkennen, wie nachfolgend beschrieben werden soll. Das Bezugssignal, das den Abstand zwischen den dritten Teilmustern F und F¹ wiedergibt und von der Koordinatenberechnungsschaltung 98 bereitgestellt wird, kann in diesem Falle folgendermassen eingestellt werden:

oberer Grenzwert = (I + Δ 1) cosO unterer Grenzwert = (L -Δ1) cos θ

Zuvor wurde ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel für den Fall beschrieben, bei dem das in Fig. 8a dargestellte Verfahren zum Ausschneiden von Teilmustern verwendet wurde.

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Ein Ausführungsbeispiel für den Fall, bei dem das in Fig. 7c dargestellte Verfahren zum Ausschneiden von Teilmustern verwendet wird, soll in seinen wesentlichen Teilen anhand von Fig. 14 erläutert werden. Die wesentlichen Teile des in Fig. dargestellten Mustererkennungssystems zeigen eine Schaltungsanordnung zum Durchführen von Verfahr ens schritt en-, nachdem die vier Arten von Teilmustern a,i - ag, b^ - bg, °λ ~ ^cil ^¹^- αχ, - d^ der Bereiche mit den Radien r^ und r~, d. h. die Bereiche, die zwischen den Kurven I^ und ±£ und zwischen den Kurven 1, und I₁, in Fig. 7c liegen, in den Schieberegistern 114 bis 117 der in Fig. 11 dargestellten Muster-Ausschneideschaltung durch die Fenster ausgeschnitten worden sind, die den viert Teilmusterarten entsprechen.

Die vier Teilmuster gelangen an die Eingänge 14-3 bis 146. Die Antivalenzen zwischen den Teilmustern a,, - ag und b^ - bg sowie zwischen den Teilmustern c* - c^ und d^ - d^. werden in den Antivalenzgliedern 930 und 931 ermittelt. Die in der in Fig. 6a oder 6b dargestellten Beurteilungsschaltungen 940 und 94-1 beurteilen, ob die ausgeschnittenen Muster Teilmuster der speziellen Muster sind oder nicht. Angenommen, es wurden Teilmustern der speziellen Muster ausgeschnitten, so stellen die Beurteilungsschaltungen 940 bzw. 941 Impulse bereit. Eine UND-Operation wird in einem UHD-Glied 147 festgestellt und am Ausgang 148 tritt ein Koinzidenz-Ausgangssignal auf. Wenn die ausgeschnittenen Teilmuster ein Teil entsprechend dem gestrichelten Bereich E in Fig. 7c sind, wird von der Beurteilungsschaltung 940, nicht aber von der Beurteilungsschaltung 941 der Impuls bereitgestellt. Daher tritt am Ausgang 148 kein Impuls auf und diese Situation kann vom zuvor beschriebenen Falle unterschieden werden, bei dem die Teilmuster des speziellen Musters ausgeschnitten worden waren.

Auch wenn das spezielle Muster bezüglich dem Teilmuster-Ausschnittfenster etwas verschoben ist, kann das Vorliegen eines speziellen Musters mit der zuvor beschriebenen Erfindung erkannt werden. Darüberhinaus ist .es im Gegensatz zu den herkömmlichen Systemen bei der vorliegenden Erfindung nicht

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erforderlich, die den speziellen Mustern entsprechenden Bezugsmuster im vornherein in der Speicherstufe zu speichern. Die Erfindung führt zu einem Mustererkennungssystem, das die Mustererkennung mit hoher Zuverlässigkeit und hoher Wirksamkeit durchführt, und bei dem der Schaltungsaufwand geringer als bei den herkömmlichen Systemen ist. Die Erfindung wurde anhand einiger konkreter Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen jeweils das ein-dimensionale Muster und das zwei-dimensionale Muster als spezielle Muster angegeben wurden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese speziellen Muster beschränkt, vielmehr ist sie auf alle Muster anwendbar, die teilweise oder ganz symmetrische Teilmuster aufweisen. Selbstverständlich kann ein Fachmann Abwandlungen und Änderungen vornehmen, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.

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Claims (8)

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   Patentansprüche

   (i.y Mustererkennungssystem, gekennz eichnet durch einen ersten Schaltungsteil (2, 92), dem ein binäres Eingangssignal angelegt wird, und der mehrere Teilmuster mit entsprechenden !Fenstern ausschneidet, wobei die Teilmuster einem charakteristischen Teil eines speziellen Musters entsprechen, das vorher eingestellt ist und zueinander symmetrische Muster besitzt, einen zweiten Schaltungsteil (3i 93)ί der mit dem ersten Schaltungsteil (2, 92) verbunden ist und die Antivalenzverknupfungen zwischen den vom ersten Schaltungsteil (2, 92) bereitgestellten, mehreren Teilmustern durchführt, und einen dritten Schaltungsteil (4, 9*0, der mit dem zweiten Schaltungsteil (3i 93) verbunden ist und beurteilt, ob das vom zweiten Schaltungsteil (2, 92) bereitgestellte Signal dem zuvor eingestellten speziellen Muster entspricht.
2. 2. Mustererkennungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltungsteil (2, 92) Speicher (50, 50', 50"; 111 bis 117) zur Speicherung der Signale umfasst, die die mehreren Teilmuster darstellen.
3. 3. Mustererkennungssystem nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Schaltungsteil (4, 94-) eine Addierstufe (64) zum Addieren der vom zweiten Schaltungsteil (3> 93) bereitgestellten Ausgangssignale, sowie eine mit der Addierstufe (64) verbundene Vergleichsstufe (65) aufweist, die den Wert des von der Addierstufe (64) bereitgestellten Ausgangssignals mit einem vom speziellen Muster festgelegten Bezugswert vergleicht.
4. 4. Mustererkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Schaltungsteil (4, 94) ein UND-Glied (67) aufweist, das die UND-Operation für die Ausgangssignale des zweiten Schaltungsteils (3» 93) durchführt.

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5. 5. Mustererkennurigssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen mit dem dritten Schaltungsteil (4, 94) verbundenen vierten Schaltungsteil (95), öler zwei Arten von Mustern, die dem charakteristischen Teil des speziellen Musters entsprechen, unterscheidet, wobei die zwei Arten von Mustern vom dritten Schaltungsteil (4, 94) beurteilt und einander entgegengesetzt sind.
6. 6. Mustererkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Schaltungsteil (95) ein UND-Glied (132) und ein TOiD-NICHT-GIied (133) aufweist, die die UND- und IMD-NICHT-Operationen zwischen den Signalen, die einem vom ersten Schaltungsteil (2, 92) aus-

   -": geschnittenen dritten Teilmuster, entsprechen ,und den vom dritten Schaltungsteil (4, 94) bereitgestellten Signalen durchführen.
7. 7· Mustererkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen mit dem vierten Schaltungsteil (95) verbundenden fünften Schaltungsteil (96, 97, 98), der einen Abstand zwischen den beiden Arten von Mustern, die dem charakteristischen Teil des speziellen Musters entsprechen, aus den Koordinaten der Teilmuster zu dem Zeitpunkt berechnen, wenn der vierte Schaltungsteil (95) ein Ausgangssignal bereitstellt, und der beurteilt, wenn der berechnete Wert gleich dem entsprechenden Abstand des spziellen Musters ist.
8. 8. Mustererkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der fünfte Schaltungsteil (96, 97, 98) zwei Verknüpfungsglieder (96, 96') zur Verknüpfung von Signalen, die den Koordinaten der ausgeschnittenen Teilmuster entsprechen, mit zwei Ausgangssignalen des vierten Schaltungsteils (95), zwei Speicher (135, 136) zur Speicherung der Ausgangssignale der beiden Verknüpfungsglieder (96, 96'), eine Subtrahierstufe (137) zur Berechnung

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   der Differenz zwischen den die Koordinaten darstellenden,
   in den beiden Speichern (135, 136) gespeicherten Signalen, sowie eine Vergleichsstufe (138) zum Vergleichen des von
   der Subtrahxerstufe (137) bereitgestellten Ausgangssignalwertes mit einem vom zuvor eingestellten speziellen Muster berechneten Bezugswert aufweist.

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