DE69610586T2

DE69610586T2 - Bildverarbeitungsverfahren und damit ausgerüstete Scanner und Drucker

Info

Publication number: DE69610586T2
Application number: DE69610586T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Akagi; Kouichi Ohmae; Masahiro Senga; Shinya Sonoda; Masahito Yanagida
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 2001-05-31
Anticipated expiration: 2016-07-02
Also published as: JP3743494B2; DE69610586D1; EP0751475A2; EP0751475A3; JP2001036741A; JPH0918707A; EP0751475B1; JP3178305B2; US6115494A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungsverfahren und eine Bildverarbeitungsvorrichtung, die zum Verhindern des Auslesens oder Druckens von Dokumenten, die nicht legal kopiert werden dürfen, wie z. B. Banknoten, verkäufliche Wertpapiere oder streng geheime Dokumente, optimal geeignet sind, sowie einen Kopierer, Scanner oder Drucker, in dem sie installiert ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Entwicklung von Kopiergeräten, wie z. B. Vollfarbkopierern, in den letzten Jahren hat die Qualität der Reproduktion 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. Zusammen mit diesem Vorteil erscheint jedoch das erhöhte Risiko, daß Kopierer derart illegal verwendet werden, wie zum Fälschen von Geld, verkäuflichen Wertpapieren und anderen Originaldokumenten, deren Reproduktion gesetzlich verboten ist, oder zum Entwenden von streng geheimen Dokumenten durch Kopieren derselben. Um diese Gefahr abzuwenden, wurden verschiedene Vorrichtungen entwickelt, um zu verhindern, daß Kopierer zum Fälschen verwendet werden. Eine derartige Vorrichtung ist die Bildverarbeitungsvorrichtung, die in der Japanischen Patentveröffentlichung 2-210591 offenbart ist.
Diese Bildverarbeitungsvorrichtung ist in einem digitalen Vollfarbkopiergerät installiert, welches das auf das Glas des Kopierers gelegte Originalbild durch viermaliges Abtasten des gesamten Originals liest und die für dessen Kopieren erforderliche Verarbeitung ausführt. Wir nehmen an, daß eine Banknote auf das Glas des Kopiergeräts gelegt wurde. Bei der ersten Abtastung erkennt die Vorrichtung den ungefähren Ort des Wasserzeichens B, der Markierung auf der Banknote A, die sie als Geld identifiziert (siehe Fig. 37), den Gegenstand, an dessen Kopieren das Gerät gehindert werden soll, in der Annahme, daß das Dokument auf dem Glas tatsächlich eine Banknote ist.
Bei der zweiten Abtastung verwendet die Vorrichtung den Ort des Wasserzeichens B, um die exakte Position des Geldscheins und den Winkel, in dem er angeordnet ist (d. h. die exakten Positionskoordinaten des Geldscheins auf dem Glas) zu erkennen. Da die Länge, Größe und Form der Banknote A, des zu erkennenden Gegenstands, bereits bekannt sind, können wir die Kante C (den schraffierten Teil) der Banknote A durch Binarisieren der Bilddaten mit einer gegebenen Schwelle gewinnen. Unter Verwendung dieser Kante können wir die Koordinaten (x&sub1;, y&sub1;) und (x&sub2;, y&sub2;) von zwei Spitzen D erhalten.
Auf diese Weise können wir die Neigung Theta erhalten, in der der Geldschein orientiert ist. Bei der dritten Abtastung verwenden wir die bei der zweiten Abtastung erhaltene exakte Position des Geldscheins (die Koordinaten der Spitzen D und den Winkel Theta), um die Positionskoordinaten (x&sub3;, y&sub3;) des auf den Geldschein aufgeprägten roten Siegels E zu berechnen. Auf der Basis dieser Positionskoordinaten gewinnen wir ein Bild von dem Bereich, in dem das Siegel angeordnet ist, und wir führen eine Beurteilung hinsichtlich dessen durch, ob auf diesem Gegenstand tatsächlich ein rotes Siegel vorhanden ist.
Durch dreimaliges Abtasten des Gegenstands kann die Vorrichtung feststellen, ob ein Dokument, das sie erkennen soll (in diesem Fall eine Banknote), in den Kopierer eingelegt wurde oder nicht. Wenn die Vorrichtung feststellt, daß ein verbotenes Dokument, wie z. B. eine Banknote, zum Kopieren eingelegt wurde, führt sie ihre festgelegten Anti-Fälschungs-Vorgänge bei der vierten Abtastung aus, wie z. B. Veranlassen, daß die gesamte Anzeige schwarz wird, oder Verhindern, daß der Kopierer arbeitet.
Die vorstehend beschriebene existierende Vorrichtung erfordert eine äußerst große Speicherkapazität lediglich zum Speichern von Daten hinsichtlich der Größe von Papiergeld. Dann kann zwangsläufig nur eine begrenzte Anzahl von Arten von Geld erkannt werden.
Ferner sind drei Abtastungen erforderlich, um festzustellen, ob der Gegenstand auf dem Glas ein nicht reproduzierbares Dokument, wie z. B.. eine Banknote, ist. Wenn die Spitzen D der Banknote A umgeklappt oder in irgendeiner anderen Weise verstümmelt sind, ist die Vorrichtung außerstande, den Ort des roten Siegels E festzustellen, und ist folglich außerstande zu erkennen, daß der verarbeitete Gegenstand eine Banknote ist, nämlich einer der Gegenstände, die sie erkennen soll.
Eine Lösung für dieses Problem bestünde darin, das festgelegte Muster E mit einer Richtlinie F zu umgeben, die entweder aus einer dicken durchgehenden Linie oder einer gestrichelten Linie besteht, wie in den Fig. 38 (A) und (B) gezeigt. Der Bereich innerhalb der Richtlinie F könnte dann gewonnen werden, um festzustellen, ob er das festgelegte Muster enthält. Wenn die Art der in der Zeichnung gezeigten Richtlinie F verwendet wird, dann ist es leichter, den das festgelegte Muster enthaltenden Bereich von den anderen Bilddaten zu trennen. Die geraden Teile der Richtlinie F können verwendet werden, um die Neigung und den Orientierungswinkel des Geldscheins sowie die Koordinaten der Spitzen zu berechnen. Die Verwendung einer Richtlinie ermöglicht uns somit, das festgelegte Muster leichter und genauer zu gewinnen.
Wenn dieses Verfahren verwendet wird, ist jedoch die Richtlinie F auf dem Geldschein auffällig (da sie ein großes Merkmal ist). Sie ist leicht zu sehen und zu erkennen, ebenso wie das festgelegte Muster E, das sie umgibt. Dies macht es jemandem leichter, die Richtlinie F oder das festgelegte Muster E (durch Hinzufügen von zusätzlichen Linien oder Ausradieren von Teilen von Linien) zu verfälschen. Wenn das Muster oder die Richtlinie verfälscht wurde, ist es möglich, daß das Muster nicht erkannt (oder gewonnen) wird, oder daß, selbst wenn es erkannt wird, nicht festgestellt wird, daß es das richtige Muster ist.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß mindestens zwei Abtastungen erforderlich sind, um den Ort der Banknote A und der Richtlinie F zu erkennen, den Ort des festgelegten Musters zu finden, das Muster zu gewinnen und festzustellen, ob es sich um das richtige Muster handelt. Die Vorrichtung könnte dann nicht in Kopiergeräten verwendet werden, die das Bild in einer einzelnen Abtastung lesen. Wenn wir das festgelegte Muster ohne irgendwelche Vorabtastungen gewinnen wollen, besteht unsere einzige Zuflucht darin, das Muster mit einer Referenz zu vergleichen, indem jedes Pixel in Rasterrichtung gelesen wird. Da wir die Orientierung des Musters (d. h. den Winkel, in dem das Bild auf dem Glas orientiert ist) nicht kennen, müssen wir auch den Drehwinkel betrachten, wenn wir das Muster vergleichen. Dies macht unsere Aufgabe extrem schwierig.
Das existierende Verfahren oder das Verfahren unter Verwendung der Richtlinie F erforderte das Auswählen eines Musters aus den vielen Mustern auf einem nicht reproduzierbaren Dokument, welches für eine Merkmalsanalyse geeignet ist (d. h. eines, das genau unterschieden werden kann und das auf irgendeinem Dokument, das legal kopiert werden darf, nicht zu finden ist), wie z. B. das rote Siegel auf einer Banknote, und das Vergleichen desselben mit einem Bezugsmuster. Selbst wenn wir unsere Konzentration auf Japan begrenzen, gibt es viele, viele Dokumente, die nicht legal kopiert werden dürfen. Alle von diesen zuverlässig zu erkennen, würde eine ungeheure Speicherkapazität und eine langatmige Verarbeitung erfordern. Existierenden Vorrichtungen fehlt dann die Kapazität, um die erforderliche Verarbeitung in Echtzeit auszuführen. Ferner erfordern solche Vorrichtungen drei Abtastungen, um festzustellen, daß das Dokument nicht kopiert werden darf. Dies steht der Hochgeschwindigkeitsverarbeitung ebenfalls im Weg.
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 und dem Kopierer gelehrt werden, was eine komplizierte Prozedur ist. Wenn wir die Dokumente anderer Länder einschließen sollen, wird das Problem noch überwältigender.
EP-A-0 522 769 offenbart das Vergleichen eines Farbbildes mit einem Satz von Farbreferenzen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines Bildverarbeitungsverfahrens und einer Bildverarbeitungsvorrichtung, die diese verschiedenen Probleme lösen, sowie eines Kopierers, Scanners und Druckers, in denen sie verwendet werden. Wenn Markierungen oder ein festgelegtes Muster, das aus Markierungen besteht, auf einem Dokument vorliegen, könnten dieses Verfahren und diese Vorrichtung insbesondere die festgelegte Verarbeitung ausführen (tatsächlich feststellen, ob dies das richtige Muster ist, die für die Feststellung erforderlichen Daten gewinnen, und so weiter), die zum unmißverständlichen Erkennen dieses Musters und zum leichten und zuverlässigen Auswerten desselben erforderlich ist.
Noch eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die das festgelegte Muster bei der ersten Abtastung erkennen könnten, die Formen unter Verwendung einer minimalen Hardwarekonfiguration und eines einfachen Algorithmus erkennen könnten, und die zu einer Hochgeschwindigkeitsverarbeitung in der Lage wären, sowie eines Kopiergeräts oder einer anderen Vorrichtung, in der dieses Verfahren und diese Vorrichtung verwendet werden.
Um die vorstehend umrissenen Aufgaben zu erfüllen, ist das Bildverarbeitungsverfahren dieser Erfindung wie in den Ansprüchen 1 und 6 definiert ausgelegt. Bei diesem Verfahren wird das Bild verarbeitet, um in den empfangenen Bilddaten eine Anzahl von Markierungen mit einer gegebenen Farbe oder Form zu erkennen. Die oben genannten Markierungen werden unter Verwendung von nur einem der Farbsignale, die das Farbbild bilden, erkannt (bei dem Ausführungsbeispiel durch Schwellenverarbeitung). Wenn die oben genannten Farbsignale nacheinander Farbe für Farbe in der Reihenfolge, in der sie in dem Bild erscheinen, empfangen werden, ist es erwünscht, daß das Farbsignal, das verwendet wird, um die oben genannten Markierungen zu erkennen, als erstes empfangen und in festgelegter Weise verarbeitet werden sollte.
Die oben genannten Markierungen können erkannt werden unter Verwendung von Daten, die durch Durchführen einer Schwellenverarbeitung an dem vorstehend erwähnten einzelnen Farbsignal erhalten werden, sowie Daten, die durch Gewinnen aller Pixeldaten für Farbsignale, die von dem oben genannten Farbsignal verschieden sind, deren Dichte innerhalb eines gegebenen Bereichs liegt, erhalten werden. Wenn die Markierungen unter Verwendung des vorstehenden Verfahrens erkannt werden, können die Dichtedaten für den Bereich, wo die Markierungen anzutreffen sind, gewonnen werden und die Übereinstimmungsgüte dieser Daten kann bezüglich eines vorher festgelegten Satzes von Farbdaten erhalten werden. Die Übereinstimmungsgüte dieser Daten bezüglich der Farbdaten und ihre Übereinstimmungsgüte bezüglich eines festgelegten Musters, das durch die oben genannte Form definiert ist, können entweder separat oder in Kombination ausgegeben werden. Die gegebene Farbe der Pixel, die die oben genannten Markierungen bilden, kann Gelb sein.
Bei einem derartigen Bildverarbeitungsverfahren, bei dem eine Anzahl von Markierungen mit einer gegebenen Farbe und Form in empfangenen Bilddaten erkannt werden und die räumliche Beziehung dieser Markierungen dann verwendet wird, um deren Übereinstimmungsgüte bezüglich eines festgelegten Musters festzustellen, können die oben genannten Markierungen unter Verwendung von einem der vorstehend beschriebenen Verfahren erkannt werden. In einem solchen Fall können sich die oben genannten Markierungen auf den Rändern einer Anzahl von gegebenen Formen (in dem Ausführungsbeispiel Quadraten) befinden. Wenn die Übereinstimmungsgüte der Markierungen bezüglich des oben genannten festgelegten Musters erhalten wird, kann der Orientierungswinkel des oben genannten festgelegten Musters auf der Basis der Daten, die die Markierungen auf dem Rand von einer der oben genannten Formen (bei dem Ausführungsbeispiel eines der zwei Quadrate) darstellen, erhalten werden. Dieser Winkel kann dann verwendet werden, um für Bezugszwecke die Daten, die die Markierungen auf den Rändern der anderen Formen darstellen, zu gewinnen, und diese Bezugsdaten können mit vorher erfaßten Daten verglichen werden.
Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 12 definiert, die sich zum Implementieren von irgendeinem der vorstehend beschriebenen Verfahren ideal eignet, wäre eine Bildverarbeitungsvorrichtung, die in der Lage ist, eine Anzahl von festgelegten Markierungen in empfangenen Bilddaten zu erkennen. Diese Vorrichtung weist die folgenden Komponenten auf: eine Binärverarbeitungsvorrichtung, die allerwenigstens mit einer Formgewinnungseinheit ausgestattet ist, um eine Schwellenverarbeitung an einem der ein Farbbild umfassenden Farbsignale auszuführen; eine Speichervorrichtung zum Speichern des von der Binärverarbeitungsvorrichtung ausgegebenen Binärbildes; und eine Vorrichtung zum Erkennen des Orts der Markierungen, die das in der Speichervorrichtung gespeicherte Binärbild ausliest und die Markierungen in diesem mit dem Muster, das erkannt werden soll, vergleicht.
Die oben genannte Binärverarbeitungsvorrichtung sollte idealerweise das folgende aufweisen: eine Formgewinnungseinheit; eine Farbgewinnungseinheit, die zumindest alle Pixeldaten, die Signale für andere Farben als die oben genannte Farbe darstellen, deren Dichte innerhalb eines gegebenen Bereichs liegt, gewinnt; und ein UND-Element, das das Ausgangssignal der oben genannten Formgewinnungs- und Farbgewinnungseinheiten empfängt.
Diese Bildverarbeitungsvorrichtung sollte auch eine parallel zur oben genannten Binärverarbeitungsvorrichtung angeordnete Vorrichtung zum Speichern der oben genannten empfangenen Bilddaten und eine Vorrichtung, die das Ausgangssignal der oben genannten Vorrichtung empfängt, um die Orte der Markierungen zu gewinnen, und aus den Dichtedaten, die zu den Farbsignalen gehören, für den Teil des Bildes, wo die Markierungen erkannt werden, die Übereinstimmungsgüte der Farbe gewinnt, aufweisen (in dem Ausführungsbeispiel Gewinnungsvorrichtung 20, Mittelwertbildungseinheit 21 und Vergleichseinheit 22).
Die Bildverarbeitungsvorrichtung sollte auch eine Vorrichtung zum Speichern von Daten, die die Orte der von der oben genannten Vorrichtung für diesen Zweck erkannten Markierungen darstellen; und eine Vorrichtung, die die in der oben genannten Vorrichtung gespeicherten Ortsdaten verwendet, um diese Markierungen mit einem festgelegten Muster, das aus einer Anzahl von Markierungen besteht, zu vergleichen, aufweisen.
Das Kopiergerät, der Scanner oder Drucker dieser Erfindung, wie in den Ansprüchen 16-18 definiert, ist mit irgendeiner der vorstehend beschriebenen Bildverarbeitungsvorrichtungen ausgestattet. Die Bilddaten, die von der oben genannten Vorrichtung ausgegeben werden, welche das in das Kopiergerät eingelegte Dokument liest, werden parallel in sowohl die Vorrichtung zum Umwandeln der Farbsignale als auch die oben genannte Bildverarbeitungsvorrichtung eingegeben. Eingangs- und Ausgangssignale für die Steuervorrichtung im Scanner oder Drucker werden parallel in die Bildverarbeitungsvorrichtung eingegeben.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung führt die Verarbeitung, die erforderlich ist, um die oben genannten Markierungen oder das festgelegte Muster zu erkennen, unter Verwendung von Bilddaten, die während der festgelegten Abtastung erhalten werden, aus. Sie entscheidet, ob die oben genannten Markierungen oder das festgelegte Muster auf dem verarbeiteten Dokument erscheinen. Wenn sie feststellt, daß dies der Fall ist, überträgt sie ein Steuersignal zur oben genannten Verarbeitungsvorrichtung und steuert die festgelegte Verarbeitung, sei es Kopieren, Lesen des Bildes oder Ausgabe (d. h. Ausdruck).
Zum Erkennen (oder Erkennen der Form von) einer Anzahl von Markierungen mit einer gegebenen Farbe und Form wird für eine einzelne festgelegte Farbe eine Schwellenverarbeitung ausgeführt. Das Wählen einer zweckmäßigen Farbe bewirkt, daß die Signale für diese Farbe eine hohe Dichte unter den Farbsignalen (RGB, YMC, Yab...), aus denen das Farbbild konstruiert ist, aufweisen. Wenn beispielsweise Gelb gewählt wird, wird die Dichte der B-, Y- und b-Signale höher (ihre Zahlenwerte werden kleiner), und eine große Differenz wird zwischen ihren Werten und den Werten der Hintergrundfarbe (den B-, Y- und b-Signalen), die die Markierungen umgibt, ausgedrückt. Durch Ausführen einer Schwellenverarbeitung an einem gegebenen Signal können wir dann die Markierungen vom Hintergrund trennen; und basierend darauf können wir das Muster erkennen.
Wenn die Signale Farbe für Farbe in der Reihenfolge dessen, wie viel Oberfläche sie in dem Bild belegen, übertragen werden, und das Farbsignal, das zum Erkennen des Musters verwendet wird, das als erstes übertragene ist, kann die Feststellung, ob irgendwelche Markierungen vorhanden sind, durchgeführt werden, bevor die Übertragung der anderen Farbsignale abgeschlossen ist (d. h. bevor das Bild fertig ist). Wenn Markierungen vorhanden sind, kann die Verarbeitung zu diesem Zeitpunkt angehalten werden.
Während die Markierungen gewonnen werden, wird parallel mit der Gewinnung auf der Basis eines vorstehend erörterten einzelnen Farbsignals eine Beurteilung hinsichtlich dessen durchgeführt, ob die Dichte der restlichen Farbsignale innerhalb eines gegebenen Bereichs liegt. Durch Feststellen der UND-Verknüpfung der zwei Prozesse können wir ein Binärbild erzeugen, das verwendet werden kann, um schließlich die Markierungen zu gewinnen. Dies ist hilfreich, da, wenn ein einzelnes Farbsignal verwendet wird, es möglich ist, daß Pixel mit dieser Farbe außerhalb der Markierungen ebenfalls bei der Gewinnungsverarbeitung gewonnen werden. Selbst wenn dies passiert, ist jedoch die Wahrscheinlichkeit, daß die Markierungen nicht erkannt werden, äußerst gering, da die ungewollten Pixel bei dem letzten Mustererkennungsprozeß entfernt werden. Wenn ein Binärbild erzeugt wird, gehen Pixel, die kein Teil der Markierungen sind, auf "0", so daß die Markierungen mit größerer Genauigkeit gewonnen werden können.
Wenn die Bildverarbeitungsvorrichtung wie in dieser Erfindung beschrieben ausgelegt ist, wird die Übereinstimmungsgüte der Farbe der Markierungen unter Verwendung von nur den Dichtedaten gewonnen, und dies wird parallel mit der Gewinnung des Musters ausgeführt. Die Gewinnung der Übereinstimmungsgüte der Farbe erfordert keine anderen Beurteilungen, so daß die Verwendung dieses Verfahrens die Wirkung der Verringerung der Gesamtverarbeitungszeit besitzt. Wenn Markierungen erkannt werden, wird die Dichte des Bereichs, der die Markierungen enthält, erhalten und mit vorher zusammengetragenen Farbdaten verglichen. Die Verwendung sowohl der Übereinstimmungsgüte des Musters als auch jener der Farbe zur Durchführung einer Beurteilung verringert signifikant die Wahrscheinlichkeit, daß die Markierungen (und so das festgelegte Muster, das sie bilden) nicht erkannt werden, wenn entweder das Muster oder die Farbe verfälscht wurde.
Wenn Gelb als Farbkomponente der Markierungen verwendet wird, ist die Dichte von mindestens einem Farbsignal hoch, egal ob die Signale BRG, YMC, Yab oder irgendein anderes System sind. Die Verwendung von Gelb ermöglicht somit, daß die Vorrichtung in einem Gerät mit verschiedenen Bildformaten verwendet wird. Gelb ist auch eine Farbe, die für das menschliche Auge schwierig zu unterscheiden ist, so daß die Markierungen schwierig zu finden sind, was es schwieriger macht, sie zu verfälschen.
Gemäß der in dieser Erfindung offenbarten Erfindung besteht das zu erkennende Muster aus einer Anzahl von Markierungen, die gemäß einer vorher festgelegten Regel angeordnet sind (nämlich entlang der Kontur einer gegebenen Form). Wenn die Markierungen unter Verwendung von irgendeinem der verschiedenen Verfahren und vorstehend beschriebenen Verfahren gewonnen werden, kann eine Beurteilung hinsichtlich dessen durchgeführt werden, ob die Markierungen entlang der Kontur der oben genannten Form in einer gegebenen Weise angeordnet sind. Auf diese Weise können wir die Übereinstimmungsgüte der Markierungen bezüglich des festgelegten Musters erhalten. Wenn die Übereinstimmungsgüte hoch ist, können wir folgern, daß die Markierungen das festgelegte Muster bilden, und die festgelegte Verarbeitung kann ausgeführt werden, um das Kopieren, das Auslesen oder die Ausgabeoperation anzuhalten. Diese Verarbeitung kann das Bewirken, daß eine zugehörige Verarbeitung endet, oder das Ausführen eines gegebenen Prozesses am Originalbild, wie z. B. Ausdrucken eines schwarzen Bildfeldes, beinhalten. Dies gilt ebenso für die folgende Erörterung. Da wir wissen, daß die Markierungen entlang der Kontur einer gegebenen Form angeordnet sind, können wir ein für diese Form zweckmäßiges Fenster verwenden, um nach den Markierungen zu suchen, wenn wir feststellen müssen, ob sie in einer gegebenen Weise angeordnet sind. Dies macht es leichter, die Markierungen zu erkennen.
Bei der in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorrichtung besteht das festgelegte Muster aus einer Anzahl von Markierungen, die entlang der Konturen einer Anzahl von Formen angeordnet sind. Die Orte der Markierungen auf der Kontur von mindestens einer der Formen werden erkannt. Wenn keine Markierungen entlang der Umrißlinien der anderen Formen vorhanden sind, können wir feststellen, daß dies nicht das festgelegte Muster ist. Wenn die Markierungen in einer gegebenen räumlichen Beziehung stehen, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß dies das festgelegte Muster ist. Die Verwendung der absoluten Koordinaten der Markierungen zum Erkennen dieser Beziehung ermöglicht uns, die Orientierung (d. h. den Drehwinkel) des Musters zu ermitteln. Die Orte, wo die Markierungen entlang der anderen Formen in diesem Drehwinkel gefunden werden sollten, können als Bezugsdaten verwendet werden. Durch Vergleichen der tatsächlichen Ortsdaten, die wir mit diesen hypothetischen Ortsdaten erhalten, können wir leicht die Güte der Übereinstimmung der Markierungen mit dem Muster erhalten.
Wenn ein Kopiergerät, das mit der Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung ausgestattet ist, verwendet wird, um zu versuchen, eine Banknote oder ein anderes nicht reproduzierbares Dokument zu kopieren, oder wenn ein Scanner oder Drucker, der mit dieser Vorrichtung ausgestattet ist, verwendet wird, um zu versuchen, ein solches Dokument zu lesen oder auszudrucken, kann das festgelegte Muster auf dem Dokument erkannt werden. Ein Befehl kann ausgegeben werden, um den Kopiervorgang anzuhalten, und die Reproduktion, das Auslesen oder Ausdrucken von Nachbildungen des Dokuments kann verhindert werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Beispiel von Markierungen und eines Musters, die bei dieser Erfindung verwendet werden könnten.
Fig. 2 stellt das Prinzip dar, mit dem die bei dieser Erfindung verwendeten Markierungen angeordnet sind.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel von echten und Scheinmarkierungen und eines Musters, die bei dieser Erfindung verwendet werden könnten.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel von echten und Scheinmarkierungen und eines Musters, die bei dieser Erfindung verwendet werden könnten.
Fig. 5 zeigt die Gesamtanordnung des ersten idealen Ausführungsbeispiels der Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung.
Fig. 6 zeigt die interne Anordnung der Formgewinnungseinheit.
Fig. 7 zeigt die interne Anordnung der Farbgewinnungseinheit.
Fig. 8 stellt den Betrieb der Binäreinheit dar.
Fig. 9 stellt den Betrieb der Binäreinheit dar.
Fig. 10 stellt den Betrieb der Binäreinheit dar.
Fig. 11 stellt den Betrieb der Binäreinheit dar.
Fig. 12 stellt den Betrieb der Binäreinheit dar.
Fig. 13 stellt den Betrieb der Binäreinheit dar.
Fig. 14 zeigt ein Beispiel eines Musters, das in der Speichervorrichtung 14 gespeichert werden könnte.
Fig. 15 zeigt das in der Ortserkennungseinheit verwendete Fenster.
Fig. 16 stellt den Zustand der in der Speichervorrichtung 16 gespeicherten Daten dar.
Fig. 17 zeigt die interne Anordnung der Ortserkennungseinheit.
Fig. 18 zeigt ein Beispiel einer Fenstereinheit, die in der Ortserkennungseinheit verwendet werden könnte.
Fig. 19 zeigt ein Beispiel einer Decodierschaltung, die in der Ortserkennungseinheit verwendet werden könnte.
Fig. 20 stellt dar, wie die Daten in der Speichervorrichtung 16 gespeichert werden.
Fig. 21 zeigt die interne Anordnung der Anordnungsvergleichseinheit.
Fig. 22 stellt das in dem Fensterelement der Anordnungsvergleichseinheit verwendete Konzept dar.
Fig. 23 zeigt die tatsächliche Hardware, die das Fensterelement bildet.
Fig. 24 stellt das Prinzip dar, das der Organisation der Ausgabe des Fensterelements zugrunde liegt.
Fig. 25 zeigt ein Beispiel der Datenhalteschaltung, die zum Vergleichen der Markierungen auf den äußeren Quadraten verwendet wird. Diese Schaltung ist eine Komponente der Anordnungsvergleichseinheit.
Fig. 26 zeigt ein Beispiel der Datenhalteschaltung, die zum Vergleichen der Markierungen auf den inneren Quadraten verwendet wird. Diese Schaltung ist eine Komponente der Anordnungsvergleichseinheit.
Fig. 27 zeigt Beispiele von Ausgangssignalen des Musterfensters.
Fig. 28 zeigt Daten und Adressen, die in der Speichereinheit 17, dem Speicher für das äußere Quadrat, gespeichert werden.
Fig. 29 zeigt ein Beispiel einer Vergleichsschaltung, die eine Komponente der Anordnungsvergleichseinheit sein könnte.
Fig. 30 zeigt die Gesamtanordnung des zweiten idealen Ausführungsbeispiels der Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung.
Fig. 31 stellt die Funktion der Dichtevergleichseinheit dar.
Fig. 32 zeigt die Gesamtanordnung des dritten idealen Ausführungsbeispiels der Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung.
Fig. 33 zeigt ein Beispiel eines gemäß dieser Erfindung ausgelegten Kopiergeräts.
Fig. 34 zeigt ein Beispiel eines gemäß dieser Erfindung ausgelegten Kopiergeräts.
Fig. 35 zeigt ein Beispiel eines gemäß dieser Erfindung ausgelegten Scanners.
Fig. 36 zeigt ein Beispiel eines gemäß dieser Erfindung ausgelegten Druckers.
Fig. 37 stellt den Betrieb einer zum Stand der Technik gehörenden Bildverarbeitungsvorrichtung dar.
Fig. 38 zeigt zwei Versuche zum Angehen des Problems im Stand der Technik.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In diesem Abschnitt werden wir mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eine ausführliche Erläuterung der idealen Ausführungsbeispiele des Bildverarbeitungsverfahrens und der Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung sowie des Kopierers, Scanners oder Druckers, in dem sie verwendet werden, bereitstellen. Wir werden unter Verwendung der Fig. 1 bis 4 beginnen, um ein ideales Ausführungsbeispiel des Bildverarbeitungsverfahrens dieser Erfindung zu erläutern.
In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Muster, wie z. B. das in Fig. 1 dargestellte, an einem gegebenen Ort auf dem zu erkennenden Dokument, welches etwas ist, das nicht legal kopiert werden darf, vorgesehen. Eine Feststellung hinsichtlich dessen, ob das Muster 1 in Bilddaten, die erfaßt und übertragen werden, zu finden ist, wird durchgeführt. Wenn dies der Fall ist, wird ein die Erkennung darstellendes Signal ausgegeben.
Das Muster 1 besteht aus einer Anzahl von Markierungen 2, die an zweckmäßigen Orten angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Markierungen 2 kleine Dreiecke, die die Form eines Rahmens mit nichts in der Mitte bilden. Diese Dreiecke weisen eine festgelegte Farbe auf. Das der Anordnung der Markierungen 2 in diesem Beispiel zugrundeliegenden Prinzip ist in Fig. 2 dargestellt. Die Markierungen sind entlang der Seiten von zwei Quadraten angeordnet. In dem gezeigten Beispiel befindet sich eine einzelne Markierung 2 an einem festgelegten Ort auf L&sub1;, der Linie, die das innere Quadrat festlegt, und zehn Markierungen 2 befinden sich an festgelegten Orten auf L&sub2;, der Linie, die das äußere Quadrat festlegt. Wenn die Markierungen 2 auf diese Weise entlang der Seiten von Quadraten (oder Rechtecken) angeordnet sind, kann das Muster 1 so gedruckt werden, daß die Seiten des Quadrats zu den horizontalen und vertikalen Achsen des Bildes parallel sind. Die Markierungen entsprechen dann dem Abtastweg, wenn das Bild gelesen wird, was die Erkennungshardware vereinfacht, indem ermöglicht wird, daß ein kleineres Fenster verwendet wird. Wenn das Muster 1 tatsächlich gedruckt wird, sind die Linien L&sub1; und L&sub2; natürlich nicht vorhanden und nur die in Fig. 1 gezeigten Markierungen 2 sind sichtbar. Dies macht es für eine unwissende Person schwierig, das Prinzip der Anordnung herauszubekommen, und macht es so schwieriger, das Muster zu verfälschen.
Wenn die Koordinatenposition jeder Markierung 2 festgelegt wird, können die Markierungen ziemlich klein gemacht werden (im Vergleich zu den im Stand der Technik verwendeten Richtlinien). Dies macht es für eine unwissende Person schwierig, die Markierungen zu finden, beeinträchtigt jedoch nicht die Erkennungsrate. Die Verwendung kleinerer Markierungen ermöglicht uns auch, ein kleineres Fenster zum Erkennen der Markierungen zu verwenden. Eine einfachere und preisgünstigere Schaltung kann zum Erkennen der Markierungen verwendet werden und die Verarbeitungsgeschwindigkeit kann erhöht werden.
Gemäß dieser Erfindung werden alle Markierungen 2 unter Verwendung einer gegebenen Farbe gebildet, wie vorstehend erörtert. Die Markierungen können identische oder ähnliche Farben aufweisen. Die Farbe ist eine mit einer hohen Dichte in einem der drei Farbsignale, die die Farbdaten in einem RGB- oder anderen Format ausdrücken.
Bei diesem Ausführungsbeispiel des Bildverarbeitungsverfahrens wird ein Muster 1 mit den vorstehend dargelegten Eigenschaften an einem gegebenen Ort in dem Bild, das wir erkennen wollen, vorgesehen. Wenn ein Bild gelesen und ausgegeben wird, werden die Bilddaten abgetastet und die Ähnlichkeit irgendeines Teils dieses Bildes zum Muster 1 wird erhalten. Wenn die oben genannten Markierungen zu dem Bild hinzugefügt werden, bevor eine neue Banknote in Umlauf gebracht wird, so daß die Markierungen 2 und das Muster 1 erkannt werden können, kann dieses System trotz seines kleinen Speichers eine beliebige Art Banknote oder ein anderes nicht reproduzierbares Dokument erkennen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das Muster 1 aus einer Anzahl von Markierungen 2. Der erste Schritt besteht darin, diese Markierungen 2 in dem Bild zu erkennen und deren Orte zu ermitteln. Die Dichte von einem der drei Farbsignale, die die Markierungen bilden, ist höher als jene der anderen zwei. Durch Ausführen einer Schwellenverarbeitung in den Bildsignalen bezüglich dieses Farbsignals und Binarisieren der Bilddaten können wir die Markierungen 2 gewinnen und das Muster erkennen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können wir durch Gewinnen der Pixel, die die Markierungen 2 bilden, eine größere Genauigkeit erreichen. Zusätzlich zur auf einem einzelnen Farbsignal basierenden Mustererkennung können wir feststellen, ob jedes Pixel in der Markierung eine gegebene Farbdichte aufweist. Wenn ein einzelnes Farbsignal unabhängig von den anderen Signalen der Schwellenverarbeitung unterzogen wird, ist es möglich, daß eine andere Farbe (d. h. eine von der Farbe der Markierungen verschiedene Farbe) mit einer Dichte über der Schwelle ebenso gewonnen wird. Aus diesem Grund werden die erhaltenen Bilddaten bezüglich der Dichte der drei Farbsignale gefiltert. Durch Gewinnen der Pixel, deren Dichte innerhalb eines gegebenen Bereichs liegt, können wir nur Pixel mit der gewünschten Farbe gewinnen.
Wir können die Mustererkennung unter Verwendung eines einzelnen Farbsignals ausführen und dann feststellen, ob das Muster die festgelegte Farbe aufweist. Durch Feststellen der UND-Verknüpfung dieser zwei Prozesse können wir nur die Pixel, die die Markierungen bilden, genau gewinnen. Wir stellen dann fest, ob Markierungen mit einer gegebenen Form in dem Binärbild, das aus den auf diese Weise gewonnen Pixeln besteht, zu finden sind. Dies schließt den Erkennungsprozeß ab.
Wir erhalten als nächstes die Orte der Markierungen, die wir gewonnen haben. Durch Feststellen, ob sie in einer gegebenen räumlichen Beziehung zueinander stehen, können wir feststellen, wie stark sie dem festgelegten Muster ähneln (d. h. ihre Übereinstimmungsgüte). Da die Markierungen 2, die das Muster 1 in dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel bilden, auf den Umrißlinien von zwei Quadraten angeordnet sind, können zwei Fenster erstellt werden, die diesen Quadraten entsprechen. Wir könnten dann feststellen, ob beispielsweise die in diesen Fenstern während der Abtastung in der Rasterrichtung gefundenen Markierungen 2 in einer gegebenen räumlichen Beziehung zueinander stehen.
Wenn zusätzlich zum Muster 1 Scheinmarkierungen an geeigneten Stellen gedruckt sind, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, ist es schwieriger, das Muster zu verfälschen. In Fig. 3 wurden Scheinmarkierungen 3 mit derselben Form und Farbe wie die Markierungen 2 (in der Zeichnung mit einem X gekennzeichnet) an Orten, die nicht auf den Umrißlinien der zwei vorstehend erörterten Quadrate liegen, angeordnet. Die Scheinmarkierungen 3 werden beim vorstehend beschriebenen ersten Erkennungsprozeß als Kandidaten für das Muster 1 gewonnen; aber sie werden durch den nächsten Prozeß, den Test auf die räumliche Beziehung unter Verwendung der zwei Fenster, beseitigt. Die Scheinmarkierungen erzeugen keine falschen Positive.
Eine unwissende Person hat keine Möglichkeit zu wissen, welche der Markierungen die tatsächlichen Markierungen 2 sind, die das Muster 1 bilden und die für die Mustererkennung wesentlich sind, und welche die Scheinmarkierungen 3 sind. (In Fig. 3 wurden die Scheinmarkierungen der Bequemlichkeit halber mit einem X gekennzeichnet; in einer tatsächlichen Situation würden sie dieselbe Form und Farbe aufweisen wie die Markierungen 2 und wären nicht mit einem X gekennzeichnet). Dies würde es für jemanden sehr schwierig machen, nur die tatsächlichen Markierungen 2 zu verfälschen.
In dem Beispiel in Fig. 4 wurden Scheinmarkierungen 4 mit derselben Form wie die Markierungen 2 (durch Schraffieren in der Zeichnung gekennzeichnet) auf den Umrißlinien der oben genannten Quadrate angeordnet. Diese Scheinmarkierungen weisen eine andere Farbe als die tatsächlichen Markierungen 2 auf. In dem Erkennungsprozeß der ersten Stufe bei dem Verarbeitungsverfahren, das wir erörtert haben, werden die Scheinmarkierungen beseitigt, wenn die Daten binarisiert werden und/oder wenn die Pixel mit einer gegebenen Farbe zur Mustererkennung gewonnen werden, und sie werden nicht gewonnen. Sie werden nicht irrtümlich erkannt, selbst wenn sie auf den Umrißlinien der Quadrate angeordnet sind.
Da sich in diesem Beispiel die Markierungen 2 und 4 nur in ihrer Farbe unterscheiden, hat eine unwissende Person keine Möglichkeit zu wissen, welche der Markierungen die tatsächlichen Markierungen 2 sind, die das Muster 1 bilden und die für die Mustererkennung wesentlich sind, und welche die Scheinmarkierungen 4 sind. Dies würde es für jemanden sehr schwierig machen, nur die tatsächlichen Markierungen 2 zu verfälschen.
Obwohl diese Alternative in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, kann dasselbe Ergebnis durch Anordnen von Dreiecken mit anderen Abmessungen als die Markierungen 2 oder Scheinmarkierungen mit anderen Formen um die Markierungen 2 erzielt werden. Durch Verwendung einer geeigneten Kombination von verschiedenen Arten von Scheinmarkierungen können wir ihre Wirksamkeit verstärken.
Eine beliebige Farbe, die die vorstehend dargelegten Bedingungen erfüllt (d. h. ihre Dichte in einem gegebenen Farbsignal muß hoch sein), kann für die oben genannten Markierungen verwendet werden. Gelb, Cyan und Magenta sind jedoch eine gute Wahl, da ihre Dichte in einem einzelnen Farbsignal in der Position eines RGB-Signals höher wird (d. h. der Zahlenwert des Signals ist kleiner). Wenn Gelb für die Markierungen verwendet wird, nimmt seine Dichte in einem gegebenen Signal (einem B-, Y-, b-Signal) ungeachtet dessen, ob das Signalformat RGB, Lab oder YMC ist, zu. Das Muster wird genau erkannt, aber ist mit bloßem Auge relativ schwierig zu unterscheiden. Selbst die Tatsache, daß Markierungen vorhanden sind, wird nicht unbedingt bemerkt.
Bei dem im vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Verfahren wird, wenn die Markierungen gewonnen werden und wenn die Markierung unter Verwendung eines einzelnen Farbsignals gewonnen wird, das Bild unter Verwendung von entweder den anderen Farbsignalen oder allen Farbsignalen binarisiert. Die Markierung wird gewonnen, die Orte der Markierungen werden unter Verwendung dieser Daten erhalten und die Übereinstimmungsgüte wird erhalten. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf dieses Verfahren begrenzt. Es wäre auch möglich, zusätzlich zum Feststellen der Übereinstimmungsgüte der Markierung sich separat auf die Dichte jedes Farbsignals zu konzentrieren. Die Dichte der Teile mit den Markierungen könnte mit vorher zusammengetragenen Bezugsdaten verglichen werden, um die Übereinstimmungsgüte der Farbe festzustellen, und die Übereinstimmungsgüte der Markierung und der Farbe kann kombiniert werden, um festzustellen, ob das festgelegte Muster gefunden wurde. (Dies ist das beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendete Verfahren.) Die Übereinstimmungsgüte des Musters kann auch unter Verwendung von nur den durch Gewinnen der Markierung auf der Basis eines einzelnen Farbsignals erhaltenen Binärdaten festgestellt werden. (Dies ist das beim dritten Ausführungsbeispiel verwendete Verfahren.)
Wir werden als nächstes ein Ausführungsbeispiel der Bildverarbeitungsvorrichtung dieser Erfindung erörtern, die zum Implementieren des vorstehend beschriebenen Verarbeitungsverfahrens ideal geeignet ist. Fig. 5 zeigt die Gesamtanordnung einer solchen Bildverarbeitungsvorrichtung. In diesem Beispiel ist die Vorrichtung in einem Vollfarbkopiergerät installiert. Wenn jemand das Kopiergerät verwendet, um zu versuchen, ein nicht reproduzierbares Dokument, wie z. B. eine Banknote, zu kopieren, erkennt die Bildverarbeitungsvorrichtung dies und unterbricht den Kopierprozeß. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, werden die vom Bildsensor im Kopiergerät gelesenen Bilddaten zur Bildeingabeeinheit 12 (einer Puffer-IC) in der Bildverarbeitungsvorrichtung 10 übertragen. Wenn diese Bilddaten durch einen Bildsensor, wie z. B. ein CCD, abgetastet werden, werden sie nacheinander in Echtzeit Bereich für Bereich zur Bildverarbeitungsvorrichtung übertragen. Die tatsächlichen Daten, die gesandt werden, sind 8-Bit-Farbdaten für jede der roten (R), grünen (G) und blauen (B) Komponente.
Die RGB-Farbsignale laufen durch die Bildeingabeeinheit 12 und werden zur Binärverarbeitungseinheit 13 übertragen. Die binarisierten Bilddaten (d. h. ein Binärbild) werden in der Speichervorrichtung 14 gespeichert. Das in der Vorrichtung 14 gespeicherte Binärbild wird zur Markierungsort- Erkennungseinheit 15 gesandt. Die Markierungen 2, die das Muster 1 bilden, werden aus dem Binärbild gewonnen, ihre Orte werden festgelegt, und sie werden in der Speichervorrichtung 16 gespeichert. Alles vor der Vorrichtung 16 bildet die oben genannte Einheit zum Erkennen der Markierungen.
Die Daten, die die Orte der Markierungen 2 darstellen, die in der Vorrichtung 16 gespeichert sind, werden zur Musterort-Vergleichseinheit 17 übertragen. Ein Fenster mit einer festgelegten Form und Größe wird verwendet, um festzustellen, wie gut die Orte der Markierungen einer festgelegten Anordnung entsprechen (d. h. der Anordnung, die das Muster 1 bildet (siehe Fig. 1)). Das Ergebnis dieser Feststellung wird zur Güteausgabeeinheit 18 übertragen. Wenn die Übereinstimmungsgüte, die von der Güteausgabeeinheit 18 empfangen wird, einen gegebenen Wert übersteigt, wird ein Signal, das anzeigt, daß das Muster erkannt wurde, an das Kopiergerät ausgegeben.
Wir werden als nächstes die Funktion und Anordnung jeder Komponente der Vorrichtung erörtern. Die Binärverarbeitungseinheit 13 besteht aus einer Markierungsform-Gewinnungseinheit 13a, einer Markierungsfarben-Gewinnungseinheit 13b und einem UND- Element 13c, das die UND-Verknüpfung der Ausgangssignale der Einheiten 13a und 13b feststellt. Ein einzelnes Farbsignal mit einer hohen Dichte, egal welches der RGB- Signale für die Gewinnung der Markierung am besten geeignet ist, wird zur Markierungsform-Gewinnungseinheit 13a gesandt. Die anderen Farbsignale, oder alternativ alle Farbsignale, werden zur Markierungsfarben-Gewinnungseinheit 13b gesandt. Die Markierungen, die wir in diesem Beispiel erkannten, sind gelb, so daß die B-Signale zur Markierungsform-Gewinnungseinheit 13a gesandt werden.
Die Markierungsform-Gewinnungseinheit 13a, die in Fig. 6 dargestellt ist, führt eine Schwellenverarbeitung aus. Sie weist einen Vergleicher mit acht Bits auf, um den acht Bits, die die Farbsignale bilden, zu entsprechen. Das von der Bildeingabeeinheit 12 empfangene B-Signal wird in den Eingangsanschluß a eingegeben; ein fester Schwellenwert wird in den Eingangsanschluß b eingegeben. Wenn a geringer ist als b, ist das Ausgangssignal "1". (Je höher die Dichte ist, desto geringer ist der Zahlenwert.) Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schwellenwert fest. Die Verwendung einer schwebenden Binärschaltung würde ermöglichen, daß der Schwellenwert gemäß der Dichte des Dokuments geändert wird. Eine solche Anordnung würde ein genaueres Muster ergeben.
Bei der Verarbeitung jedes RGB-Signals gewinnt die Markierungsfarben-Gewinnungseinheit 13b, die in Fig. 7 gezeigt ist, irgendein Pixel, dessen Dichte innerhalb einen feststehenden Bereich (zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert) fällt. Die Einheit 13b besteht aus drei 4-Bit-Fenstervergleichern, die RGB-Signale einzeln eingeben und sie mit oberen und unteren Grenzwerten vergleichen (wenn b > a > c, ist das Ausgangssignal "1"), und einem UND-Element mit drei Ausgängen, das die UND-Verknüpfung der Ausgangssignale der drei Vergleicher feststellt. Die oberen und unteren Grenzwerte, die von den Vergleichern verwendet werden, weisen eine festgelegte Toleranz bezüglich des RGB- Signals auf, das die Farbe der zu erkennenden Markierungen 2 ausdrückt. Wenn ein Pixel gefunden wird, für das jede der R-, G- und B-Komponenten eine Dichte innerhalb des feststehenden Bereichs aufweist, schaltet das Ausgangssignal des UND-Elements auf "1" und das Pixel wird als voraussichtlicher Bestandteil einer Markierung gewonnen.
Die Markierungsfarben-Gewinnungseinheit 13b verwendet einen 4-Bit-Fenstervergleicher, da gedruckte Materialien im allgemeinen unter einer extremen Ungleichmäßigkeit (Schwankung) der Farbe leiden. Eine höhere Farbauflösung wäre zwecklos. Da die Mustererkennung jedoch eine Genauigkeit erfordert, verwendet die Markierungsform- Gewinnungseinheit 13a einen 8-Bit-Vergleicher, wie vorstehend erwähnt. Das Trennen der Mustererkennung von der Farbgewinnung auf diese Weise ermöglicht uns, die Markierung genau zu gewinnen und Fehler aufgrund einer Schwankung unter den Farben, die die Markierung bilden, aufzufangen, so daß die Markierung korrekt festgelegt werden kann.
Das für die von der Markierungsform-Gewinnungseinheit 13a durchgeführte Feststellung verwendete Farbsignal (das B- Signal) sollte nicht für die von der Markierungsfarben- Gewinnungseinheit 13b durchgeführte Feststellung verwendet werden. Vielmehr sollten die R- und G-Signale in zwei 4- Bit-Fenstervergleicher eingegeben werden und das Ausgangssignal dieser zwei Vergleicher sollte zu einem UND- Element mit zwei Eingängen gesandt werden. Dieses Verfahren ermöglicht, daß der Schaltungsaufbau vereinfacht wird. Es passiert häufig, daß die Ausgangssignale der Fenstervergleicher, die das B-Signal verarbeiten, in der Markierungsfarben-Gewinnungseinheit 13b und der Markierungsgewinnungseinheit beide "1" sind. Wenn die Dichte eines festgelegten Signals, wie z. B. Gelb, hoch ist, gibt es viele Gelegenheiten, daß der Dichtewert den oberen oder unteren Grenzwert erreicht, der in den Fenstervergleichern festgelegt ist (FF... oder 00...). Bei diesen Gelegenheiten ist die Feststellungsverarbeitung virtuell identisch zur Vergleicherfeststellung, die in Fig. 6 dargestellt ist. Somit beeinflußt die Beseitigung der Feststellungsverarbeitung in solchen Fällen die Genauigkeit der Erkennung nicht merklich.
Die oben genannte Binärverarbeitungseinheit 13, die in der Zeichnung dargestellt ist, ist dazu ausgelegt, Markierungen 2 mit einer einzelnen Farbe (einschließlich ähnlichen Farben, die in den von der Einheit 13b gewonnenen Bereich fallen) zu gewinnen. Wenn eine Anzahl von verschiedenen Farben für die Markierungen 2 verwendet werden, könnte die geeignete Anzahl von Markierungsfarben-Gewinnungseinheiten 13b zusammen mit der Markierungsform-Gewinnungseinheit 13a vorgesehen werden und mit der Bildeingabeeinheit 12 parallel geschaltet werden. Wenn vollständig verschiedene Farben verwendet werden, könnte ein System von Binärverarbeitungseinheiten 13 derart vorgesehen werden, daß alle Ausgangssignale zu einem ODER-Element gesandt werden, das ihre ODER-Verknüpfung feststellen und ein letztliches Binärbild erzeugen würde.
Wenn die Dichten der zum Erkennen der Markierung verwendeten Farbsignale virtuell identisch sind und jene der anderen Farbsignale verschieden sind, könnte eine einzelne Markierungsform-Gewinnungseinheit 13a verwendet werden, während mehrere Markierungsfarben- Gewinnungseinheiten 13b systematisiert werden, so daß die Ausgangssignale aller Einheiten 13b mit einem ODER-Element verbunden werden. Das Ausgangssignal dieses ODER-Elements und jenes der Markierungsform-Gewinnungseinheit 13a würden mit einem UND-Element verbunden werden. Bei einer solchen Anordnung könnten die tatsächlichen Markierungen 2 mehrere verschiedene Farben aufweisen und die Scheinmarkierungen 4 könnten noch andere Farben aufweisen. Dies würde es für eine unwissende Person äußerst schwierig machen herauszufinden, welche der Markierungen bedeutungsvoll sind. Wenn die Bildverarbeitungsvorrichtung eine Binärverarbeitungseinheit 13 wie die vorstehend beschriebene und/oder eine geeignete Kombination von Schaltungskomponenten und Elementen enthält, kann sie die Pixel in den echten Markierungen 2 genau gewinnen und ihre Erkennungsrate leidet nicht.
Wir werden nun das von der oben genannten Binärverarbeitungseinheit 13 verwendete zugrundeliegende Prinzip erörtern. Wir betrachten einen Fall, bei dem dreieckige Markierungen 2 (nachstehend als "die von zwei Dreiecken eingeschlossenen Teile" bezeichnet) mit gelber Tinte gedruckt sind, wie in Fig. 8 gezeigt. Wenn der andere Teil des Bildes weiß ist, absorbieren die Teile, wo Markierungen 2 gedruckt sind, Licht des B-Signals, aber reflektieren Licht der G- und R-Signale. Der Rest des Bildes reflektiert alle RGB-Signale. Somit wäre das Reflexionsvermögen des RGB-Signals bezüglich der durch die gestrichelte Linie in Fig. 8 (A) angegebenen Richtung derart, daß B in den Teilen, wo Markierungen 2 anzutreffen sind, absorbiert werden würde, wie in Fig. 8 (B) gezeigt. Das B-Signal hätte eine große Amplitude und die anderen Farbsignale würden einen Zustand mit hohem Reflexionsvermögen beibehalten. Da dieses unbehandelte Reflexionsvermögen dem Zahlenwert des Farbsignals entspricht, können wir nur jene Pixel, die Markierungen 2 bilden, durch Festlegen eines geeigneten Schwellenwerts für das B-Signal gewinnen.
Wenn cyanfarbene Tinte verwendet wird, wird auf dieselbe Weise R selektiv absorbiert. Das Reflexionsvermögen der Pixel, wie in Fig. 9 gezeigt, ist derart, daß sich nur das R-Signal signifikant ändert. Wenn magentafarbene Tinte verwendet wird, wird G selektiv absorbiert, und das Reflexionsvermögen, wie in Fig. 10 gezeigt, ist derart, daß sich nur das G-Signal signifikant ändert. Wen die Markierungen in Cyan gedruckt sind, dann sollte das R- Signal in die oben genannte Markierungsform- Gewinnungseinheit 13a eingegeben werden. Wenn sie in Magenta gedruckt sind, sollte das G-Signal eingegeben werden.
Wenn die Markierungen 2 in blauer, grüner oder roter Tinte gedruckt sind, werden zwei Farben von Licht (die zwei, die nicht die Farbe der Tinte sind) absorbiert, wie in den Fig. 11 bis 13 gezeigt ist. Wenn die Markierungen blau sind, nimmt die Amplitude der R- und G-Signale zu (Fig. 11); wenn sie grün sind, nimmt die Amplitude der B- und R- Signale zu (Fig. 12); wenn sie rot sind, nimmt die Amplitude der B- und G-Signale zu (Fig. 13). Wenn die Markierungen, die wir erkennen wollen, blau sind, sollte folglich entweder das 1% oder das G-Signal zur Markierungsform-Gewinnungseinheit 13a gesandt werden, wie wir aus Fig. 11 vermuten können. Wenn das Bild binarisiert wird, hebt sich die Markierung vom Hintergrund ab.
Zum Gewinnen von magentafarbenen Markierungen unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens sollte das G-Signal binarisiert werden. Dies ermöglicht jedoch auch die simultane Gewinnung von blauen und roten Markierungen (siehe Fig. 11 und 13). Zum Gewinnen von nur magentafarbenen Markierungen (wenn rote und blaue Markierungen nicht verwendet werden oder nur als Scheinmarkierungen verwendet werden), sollte die Markierungsfarben-Gewinnungseinheit 13b nur ein System aufweisen und die oberen und unteren Grenzwerte, die im Fenstervergleicher verwendet werden, sollten für die R- und B-Signale hoch und für das G-Signal niedrig festgelegt werden. Dies stellt sicher, daß Blau und Rot nicht von der Markierungsfarben-Gewinnungseinheit 13b gewonnen werden. Nur magentafarbene Markierungen erscheinen in dem vom UND- Element 13c ausgegebenen Binärbild. Wenn wir ebenso rote oder blaue Markierungen gewinnen wollen, muß die Markierungsfarben-Gewinnungseinheit 13b so viele Systeme aufweisen wie Farben zu gewinnen sind. Die oberen und unteren Grenzwerte für jede Farbe sollten so festgelegt werden, daß der Bereich die zum Gewinnen dieser Farbe erforderliche Dichte umfaßt.
Eine Binärverarbeitungseinheit 13, die wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, gibt ein Binärbild aus, in dem Pixel, die dieselbe Farbe aufweisen wie die Markierung 2, als "1" ausgedrückt werden, und Pixel mit anderen Farben als "0" ausgedrückt werden. Dieses Bild wird in der Speichervorrichtung 14 gespeichert, die bei diesem Ausführungsbeispiel aus einer gegebenen Anzahl von Zeilenpuffern besteht. Die Ortserkennungseinheit 15 kann das oben genannte Binärbild verwenden, um die Markierungen 2 zu erkennen und deren Orte zu gewinnen. Wenn die Orte der Markierungen einmal bekannt sind, besteht kein Bedarf, alle Bilddaten zu speichern, die das Dokument darstellen. Nur einige Dutzend Zeilen Pufferspeicherplatz sind erforderlich, um die zur anschließenden Verarbeitung benötigten Daten zu speichern.
Ein Beispiel eines Binärbildes, das in der Vorrichtung 14 (dem Zeilenpuffer) gespeichert werden würde, ist in Fig. 14 gezeigt. Jedes Quadrat in der Zeichnung stellt ein Pixel dar. In dem Beispiel, das wir verwendet haben, sind die Markierungen 2 Dreiecke. Um sie von Schmutzflecken unterscheidbar zu machen, haben wir sie in der Mitte weiß gelassen. Die in Fig. 14 gezeigte Markierung ist ein minimales Dreieck. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Markierungen so klein wie möglich gemacht worden, um zu ermöglichen, daß die für deren Erkennung erforderliche Hardware kleiner gemacht wird, sowie um es für eine unwissende Person schwieriger zu machen, sie zu finden. Die Markierung aus Pixeln, die die tatsächliche Markierung bildet, ist die in Fig. 14 gezeigte.
Die Markierungsort-Erkennungseinheit 15 liest die in der Speichervorrichtung 14 gespeicherten Daten aus und erkennt die Markierungen aus Pixeln, die Dreiecke bilden, wie das in Fig. 14 gezeigte. Bei diesem Beispiel verwendet sie ein Fenster aus 5 · 4 Pixeln (Q&sub0;&sub0; bis Q&sub3;&sub4;) wie das in Fig. 15 gezeigte. Wenn die Binärdaten für die Pixel Q&sub0;&sub2;, Q&sub1;&sub1;, Q&sub1;&sub3; und Q&sub2;&sub0; bis Q&sub2;&sub4; "1" sind und jene für die anderen Pixel "0" sind, schaltet das HIT- (TREFFER) Ausgangssignal auf "1" und die Ortsdaten werden in der Speichervorrichtung 16 gespeichert.
Das Ergebnis dieser Feststellung (Markierung wurde gefunden: 1; keine Markierung wurde gefunden: 0) wird in der Vorrichtung 16 gespeichert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Stück von 5 · 4 Pixeln wie das in Fig. 14 gezeigte als einzelne Einheit gespeichert (siehe Fig. 16). Auf diese Weise wird das Volumen der Daten auf 1/20 ihrer vorherigen Größe komprimiert. Die anschließende Verarbeitung zum Gewinnen der Markierung (oder vielmehr zum Gewinnen der räumlichen Beziehung der Markierungen) kann leicht unter Verwendung eines kleinen Datenvolumens ausgeführt werden. Die Größe der Stücke, in die die Daten komprimiert werden sollten, sollten so festgelegt werden, daß eine Markierung in ein einzelnes Stück passen kann. Wenn sich eine Markierung über mehrere Stücke erstreckt, empfängt eines der Stücke (beispielsweise dasjenige, das den größten Teil der Markierung enthält) alternativ eine "1", um anzugeben, daß eine Markierung gefunden wurde.
Die interne Anordnung der Markierungsort-Erkennungseinheit 15, der Vorrichtung, die die vorstehend erörterte Verarbeitung ausführt, ist in Fig. 17 dargestellt. Die Einheit 15 besteht aus der Fenstereinheit 15a, die 5 · 4 Pixel mißt, und einer Decodierschaltung 15b, die die von der Einheit 15a erfaßten Pixeldaten (1/0) empfängt und feststellt, ob sie sich in einer gegeben Anordnung befinden.
Wie in Fig. 18 gezeigt ist, besteht insbesondere jedes Qij im Fenster aus einem Flip-Flop. Das Fenster weist vier Reihen auf, in jeder von denen fünf Flip-Flops in Reihe geschaltet sind. Eine Reihe von Flip-Flops entspricht den Pixeldaten (1/0), die in einer einzelnen Zeile im Zeilenpuffer gespeichert werden, welcher als Speichervorrichtung 14 dient. Die Daten werden in die Flip- Flops beginnend mit dem Kopf-Flip-Flop der Reihe nach vom ersten Pixel eingegeben. Jeder Flip-Flop empfängt simultan ein Takt- (CLK) Signal. Wenn er einmal synchronisiert ist, überträgt er die Daten zum nächsten Flip-Flop.
Wenn Taktsignale einzeln eingegeben werden, nimmt die Dateneingabe in die Flip-Flops dieselbe Form an wie das pixelweise Abtasten in Abtastrichtung. Wenn die letzten Pixeldaten für eine gegebene Zeile (1/0) eingegeben wurden, beginnen wir, Daten in den Kopf-Flip-Flop der nächsten Zeile nach unten einzugeben. Dies ist identisch zum Abwärtsbewegen um ein Pixel in Vorschubrichtung. Folglich ist das Ausgangssignal der Flip-Flops, wenn Daten für fünf Pixel eingegeben werden, wie in der Zeichnung gezeigt und ist äquivalent zu dem in Fig. 15 abgebildeten Fenster. Das Ausgangssignal MWQij (i = 0 bis 3, j = 0 bis 4) von jedem Flip-Flop wird zur Decodierschaltung 15b gesandt.
Die Decodierschaltung 15b, die in Fig. 19 abgebildet ist, besteht aus einem UND-Element mit 20 Eingängen. Wenn eine Markierung eingegeben wird, werden die Eingangssignale der Eingangsanschlüsse, die weiße Pixel bilden, umgekehrt. Wenn schwarze Pixel "1" in einer gegebenen Form ausgerichtet sind, schalten somit alle Eingangssignale des UND-Elements, das die Decodierschaltung bildet, auf "1" und das HIT- Ausgangssignal der Decodierschaltung schaltet auf "1". Wenn der Wert eines einzelnen Pixels von dem der anderen verschieden ist, ist eines der Eingangssignale in die UND- Schaltung "0" und das HIT-Ausgangssignal der Decodiererschaltung schaltet auf "0". Auf der Basis des Ausgangssignals der Decodierschaltung 15b werden Daten, die die Orte aller gültigen Markierungen 2 darstellen, in der Speichervorrichtung 16 gespeichert. Wenn wir die in der Vorrichtung 16 gespeicherten internen Daten abbilden sollen, wenn das Muster erkannt wurde, wären sie wie in Fig. 20 gezeigt angeordnet. Jedes Quadrat in der Zeichnung entspricht einem Stück von 5 · 4 Pixeln der Bilddaten, die erfaßt werden, wenn das Dokument abgebildet wird.
Wie vorstehend angegeben, gibt die Markierungsort- Erkennungseinheit 15 ein komprimiertes Binärbild aus, in dem Teile, wo Markierungen 2 zu finden sind, auf "1" schalten und Pixel mit anderen Farben als "0" ausgedrückt werden. Dieses Bild wird in der Speichervorrichtung 16 gespeichert, die bei diesem Ausführungsbeispiel auch aus einer gegebenen Anzahl von Zeilenpuffern besteht. Da das festgelegte Muster auf der Basis dieses komprimierten Binärbildes erkannt wird, besteht kein Bedarf, alle Bilddaten, die das Dokument darstellen, zu speichern. Nur einige Dutzend Zeilen Pufferspeicherplatz sind erforderlich, um die zur anschließenden Verarbeitung benötigten Daten zu speichern.
Die Musterort-Vergleichseinheit 17, die Vorrichtung, die das Muster 1 erkennt, ist wie in Fig. 21 gezeigt ausgelegt. Sie weist ein Fenster 17 mit einer gegebenen Größe auf, das sie verwendet, um die in der Vorrichtung 17 gespeicherten Markierungsdaten (1/0) abzutasten.
Bei diesem Beispiel besteht das Muster 1 aus einer Anzahl von Markierungen 2, die entlang der Umrißlinien von zwei Quadraten angeordnet sind, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Aus diesem Grund ist es erwünscht, simultan alle in der Vorrichtung 16 gespeicherten "1" zu gewinnen, die in Fig. 20 zu sehen sind. Wenn man einen ein Stück breiten Spielraum um das äußere Quadrat, auf dem die Markierungen angeordnet sind, beläßt, verwenden wir ein Fenster aus 10 · 10 Stücken, wie in Fig. 22 gezeigt. Die schraffierten Teile der Zeichnung (inneres Quadrat W&sub1; und äußeres Quadrat W&sub2;) sind die Bereiche, wo Daten tatsächlich erfaßt werden.
Die tatsächliche Anordnung der Fenstereinheit 17a ist in Fig. 23 gezeigt. Zehn Reihen von Flip-Flops mit zehn seriellen Eingängen und parallelen Ausgängen sind vorgesehen. Daten in einem gegebenen Zeilenpuffer der Vorrichtung 16 werden in die entsprechende Reihe von Flip- Flops der Reihe nach beginnend mit dem Kopf-Flip-Flop eingegeben. Der Betrieb ist identisch zu jenem der vorstehend erwähnten 5 · 4-Pixel-Fenstereinheit 15a in der Markierungsort-Erkennungseinheit 15. Daten, die durch ein Taktsignal CLK synchronisiert werden, werden der Reihe nach übertragen. Das Ausgangssignal der Flip-Flops in irgendeinem gegebenen Moment, wie in Fig. 24 gezeigt, wirkt als 10 · 10-Einheits-Fenster.
Die Einheiten in dem Ausgangssignal, die den schraffierten Teilen von Fig. 22 entsprechen, sind AWQ33 bis 36, 43, 46, 53, 56 und 63 bis 66 (inneres Quadrat W&sub1;) und AWQ11 bis 18, 21, 28, 31, 38, 41, 48, 51, 58, 61, 68, 71, 78 und 81 bis 88 (äußeres Quadrat W&sub2;). Diese Daten können zum Erkennen des Musters 1 verwendet werden.
Die in den Einheiten des äußeren Quadrats W&sub2; gespeicherten Daten (die Ausgangssignale der oben angegebenen festgelegten Flip-Flops) werden zur Halteschaltung 17b gesandt; die in den Einheiten des inneren Quadrats W&sub1; gespeicherten (die Ausgangssignale der oben angegebenen festgelegten Flip-Flops) werden zur Halteschaltung 17c gesandt. Diese Schaltungen speichern entsprechend der Funktion der Fenstereinheit 17a.
Die Halteschaltung 17b besteht aus 28 D-Auffang-Flip-Flops (Flip-Flop-Gruppen mit parallelem Eingang und parallelem Ausgang), wie in Fig. 25 gezeigt. Diese Auffang-Flip-Flops halten die Eingangsdaten wie sie sind bei, wenn das Haltesignal empfangen wird. In diesem Beispiel ist AWQ15 der Kopf der Einheitsausgangssignale, die das Fenster in Fig. 24 bilden. Die Einheiten, die dem Ort des äußeren Quadrats W&sub2; entsprechen, werden der Reihe nach in einer Schaltung im Uhrzeigersinn angeordnet. Wie in Fig. 25 gezeigt, wird folglich AWQ15 in den Kopf-D-Auffang-Flip- Flop eingegeben und AWQ14 wird in den letzten D-Auffang- Flip-Flop eingegeben.
Ebenso besteht die Halteschaltung 17c aus 12 D-Auffang- Flip-Flops, wie in Fig. 26 gezeigt. AWQ35 ist der Kopf der Einheitsausgangssignale, die das Fenster in Fig. 24 bilden. Die Einheiten, die dem Ort des inneren Quadrats W&sub1; entsprechen, werden der Reihe nach in einer Schaltung im Uhrzeigersinn angeordnet. AWQ34 wird in den letzten D- Auffang-Flip-Flop eingegeben.
Wie in Fig. 21 gezeigt ist, wird das Ausgangssignal der Halteschaltung 17c zur Adressendecodierschaltung 17d gesandt. Die 12-Bit-Daten, die in der Schaltung 17c gehalten werden, werden als Adressendaten zum Zugreifen auf den entsprechenden Teil der Verzeichnisspeichereinheit 17e verwendet. Die Verzeichnisdaten für 0 Grad, 90 Grad, 180 Grad oder 270 Grad auf dem äußeren Quadrat werden an die Vergleichsschaltung 17f ausgegeben. Die 28-Bit-Daten, die in der Halteschaltung 17b gehalten werden, werden zur Vergleichsschaltung 17f gesandt, wo die Daten bitweise verglichen werden. Das Ergebnis, Übereinstimmung oder keine Übereinstimmung, wird zur Zählerschaltung 17g übertragen.
Wenn ein Dokument kopiert wird, muß es im allgemeinen parallel zu den Seiten des Glases angeordnet werden. Obwohl das Dokument parallel sein kann, passiert es manchmal, daß es mit umgekehrten oberen und unteren oder linken und rechten Seiten auf das Glas gelegt wurde. Somit kann ein festgelegtes Muster auf einem Dokument in irgendeiner von vier Richtungen orientiert sein, wie in den Fig. 27 (A) bis (D) gezeigt. Wenn die Markierungen 2, die das Muster 1 bilden, in einem festgelegten Bereich der Speichervorrichtung 16 gespeichert sind, werden die in den Halteschaltungen 17b und 17c durch die Halteeinheit 17a gehaltenen Daten auf vier Weisen angeordnet, wie in Fig. 28 gezeigt.
Die Datenanordnung wird in dieser Weise festgesetzt, und die Beziehung der für eine Markierung auf dem inneren Quadrat W&sub1; in einem gegebenen Drehwinkel gehaltenen Daten zu den für eine Markierung auf dem äußeren Quadrat W&sub2; gehaltenen Daten ist Eins zu Eins. Wenn die Markierungen zweckmäßig angeordnet wurden, sind die Daten in den vier in den Fig. 27 und 28 gezeigten Drehwinkeln unterschiedlich. Wenn wir eine Übereinstimmung finden, während wir versuchen festzustellen, welcher Datenanordnung ein bestimmter Bereich (in diesem Beispiel inneres Quadrat W&sub1;, das weniger Daten aufweist) entspricht, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß wir das festgelegte Muster gefunden haben. Da wir nun seinen Drehwinkel kennen, können wir die von dem äußeren Quadrat W&sub2; gehaltenen Daten als Bezugswerte (d. h. Daten, die gültig sind, wenn dies das festgelegte Muster ist) verwenden. Wir vergleichen diese Bezugswerte mit den tatsächlichen Daten, die vom äußeren Quadrat W&sub2; erhalten werden. Eine hohe Übereinstimmung zeigt an, daß das Muster erkannt wurde. Die Anordnungsvergleichseinheit 17 verwendet genau dieses Prinzip.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird von den Daten aus dem inneren Quadrat W&sub1; und dem äußeren Quadrat W&sub2; ein effizienter Gebrauch gemacht. Wie vorstehend erörtert, werden die weniger umfangreichen Daten aus dem inneren Quadrat W&sub1; als Adressen verwendet. Die Datenfolgen in den Einheiten in Fig. 28 werden an festgelegten Adressen in der Verzeichnisspeichereinheit 17e gespeichert.
Die von der Schaltung 17c für das innere Quadrat gespeicherten Daten werden als Adressen verwendet. Wenn eine Übereinstimmung mit einer der in Fig. 28 gezeigten vier Adressen besteht, werden die Daten, die in der Verzeichnisspeichereinheit (ROM) 17e gespeichert sind und die dieser Adresse entsprechen, ausgelesen und durch die Vergleichsschaltung 17f verglichen. Durch Prüfen, ob eine Adresse vorliegt, die den Markierungsdaten auf dem inneren Quadrat W&sub1; entspricht, stellen wir fest, ob die Markierungen, die wir gefunden haben, im Muster 1 angeordnet sind. Das Vergleichen der Markierungsdaten auf dem äußeren Quadrat W&sub2; mit Bezugswerten, die ausgelesen wurden, ermöglicht uns auch festzustellen, ob die Markierungen, die wir gefunden haben, im Muster 1 angeordnet sind.
Die Vergleichsschaltung 17f besteht aus der D-Auffang-Flip- Flop-Einheit D&sub1;, die die aus dem äußeren Quadrat erfaßten Daten speichert; der D-Auffang-Flip-Flop-Einheit D&sub2;, die die Verzeichnisdaten (d. h. die Bezugsdaten) speichert, die sie aus der Verzeichnisspeichereinheit 17e für das äußere Quadrat in festgelegten Drehwinkeln empfängt; einer Übereinstimmungsschaltung CC mit zwei Eingängen, die die in den Auffang-Flip-Flops D&sub1; und D&sub2; gespeicherten Daten vergleicht; und einem Schieberegister SR mit parallelem Eingang und seriellem Ausgang, das jedes Ausgangssignal der Übereinstimmungsschaltung CC empfängt und es in derselben Reihenfolge ausgibt. Die Einheiten D&sub1;, D&sub2;, CC und SR weisen jeweils 28 Stufen auf, die der Anzahl der Daten (28), die das äußere Quadrat W&sub2; umfassen, entsprechen.
Wenn diese Anordnung verwendet wird, werden die von der Halteschaltung 17b übertragenen Daten und die von der Verzeichnisspeichereinheit 17e empfangenen (die Bezugsdaten) in ihren jeweiligen Auffang-Flip-Flop- Einheiten D&sub1; und D&sub2; gespeichert. Sie werden in die Übereinstimmungsschaltung CC als Reaktion auf ein festgelegtes Taktsignal eingegeben. Wenn die Bezugsdaten und die Daten, die die tatsächlichen Orte angeben, wo die Markierungen gewonnen werden, identisch sind, schaltet das Ausgangssignal der Übereinstimmungsschaltung CC auf "1". Wenn sie nicht übereinstimmen, schaltet es auf "0". Das Ergebnis dieser Feststellung wird im entsprechenden Schieberegister SR gespeichert. Ein Schiebetakt wird an das Schieberegister SR angelegt und die in diesem gespeicherten Daten werden in die Zählerschaltung 17g der Reihe nach Bit für Bit eingegeben.
Die Zählerschaltung 17g zählt die Anzahl der Daten, die "1" sind. Wenn alle aus dem äußeren Quadrat W&sub2; erfaßten Daten mit den im Verzeichnis gespeicherten Bezugsdaten übereinstimmen, sind die vom Schieberegister ausgegebenen 28 Bits alle "1". Wenn keine von ihnen übereinstimmen, sind die 28 Bits alle "0". Je höher der Zählwert ist, desto höher ist dann die Güte der Übereinstimmung der Daten mit dem festgelegten Muster. Bei diesem Beispiel ist der Zählwert die Übereinstimmungsgüte des erkannten Musters bezüglich des festgelegten Musters. Dieser Zählwert wird durch die Güteausgabeeinheit 18 an das Kopiergerät ausgegeben.
Auf der Basis der Übereinstimmungsgüte, die es erhält, entscheidet das Kopiergerät, ob das verarbeitete Dokument nicht reproduzierbar ist. Wenn es feststellt, daß das Dokument nicht reproduzierbar ist, führt es die festgelegte Verarbeitung aus, um das Kopieren zu verhindern. Alternativ entscheidet die Bildverarbeitungsvorrichtung, ob das Dokument nicht reproduzierbar ist. Wenn die Übereinstimmungsgüte einen Schwellenwert überschritten hat, würde sie beurteilen, daß das Dokument nicht reproduzierbar ist, und ein Signal ausgeben, das die Erkennung anzeigt.
Die Fig. 30 und 31 zeigen eine weitere Bildverarbeitungsvorrichtung, die ein ideales Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist. Diese Vorrichtung basiert auf dem idealen Ausführungsbeispiel, das wir erörtert haben, aber ihre Mustererkennung ist zuverlässiger. Unser zweites ideales Ausführungsbeispiel, die Bildverarbeitungsvorrichtung 10', weist zusätzlich zu den im ersten Ausführungsbeispiel zu sehenden Vorrichtungen, die die Übereinstimmungsgüte der Form berechnen, die Fähigkeit auf, die Übereinstimmung der Farbe der Markierungen zu berechnen. Auf der Basis von sowohl der Form- als auch der Farbdaten kann eine kumulative Beurteilung hinsichtlich dessen durchgeführt werden, ob das festgelegte Muster gefunden wurde. Das Muster 1 und die Markierungen 2, die von dieser Vorrichtung erkannt werden, sind dieselben wie die beim ersten Ausführungsbeispiel verwendeten. Die Markierungen 2 sind mit gelber Tinte in der in Fig. 14 gezeigten Punktmarkierung gedruckt. Das Muster 1 besteht aus der in Fig. 1 gezeigten Anordnung von Markierungen 2.
In unserer Erörterung der tatsächlichen Anordnung dieser Vorrichtung werden die Komponenten, die dieselbe Funktion aufweisen wie sie im ersten Ausführungsbeispiel hatten (einschließlich jenen mit mehr Ausgangskanälen), mit denselben Ziffern bezeichnet; wir erörtern sie nicht weiter. Wir beginnen unsere Erörterung der Punkte, die vom ersten Ausführungsbeispiel verschieden sind, mit der Eingabeeinheit 12, deren Ausgangssignal sowohl zur Binäreinheit 13 als auch zur dritten Speichereinheit 19 übertragen wird. Die Einheit 19 speichert die unbehandelten RGB-Daten als mehrere Werte. Sie gibt an die Gewinnungseinheit 20 die zum Gewinnen der Bereiche, wo die Markierungen zu finden sind, erforderlichen Daten aus.
Die Gewinnungseinheit 20 empfängt das Ausgangssignal der Markierungsort-Erkennungseinheit 15, das zum Berechnen der Übereinstimmungsgüte der Form erforderlich ist. Wenn die Markierungen 2, die das Muster 1 bilden, erkannt wurden (d. h. wenn das HIT-Ausgangssignal der Erkennungseinheit 15 "1" ist), werden die Dichtedaten (RGB) für die Pixel in einem Bereich von 5 · 4 Pixeln um den Ort einer Markierung (d. h. der Bereich, wo eine Markierung 2 gefunden wird) aus der dritten Speichereinheit 19 ausgelesen und zur Einheit 21 übertragen, die deren mittlere Dichte berechnet. Der Bereich von 5 · 4 Pixeln, der gewonnen wird, umfaßt die Pixel, die die Markierung umgeben. Es wäre natürlich auch möglich, nur die Dichtedaten für Pixel, die tatsächlich die Markierung in dem Bereich von 5 · 4 Pixeln bilden (die schwarzen Pixel in Fig. 14), zur Berechnungseinheit 21 zu übertragen.
Die Berechnungseinheit 21 erhält die Mittelwerte der R-, G- und B-Dichten, die sie von der Gewinnungseinheit 20 empfängt, und gibt sie an die Dichtevergleichseinheit 22 aus.
Die Vergleichseinheit 22 vergleicht die Mittelwerte der R-, G- und B-Dichten, die sie von der Berechnungseinheit 21 empfängt, mit vorher aufgezeichneten Farbdaten, um die Übereinstimmungsgüte der Farbe zu erhalten. Ein Beispiel eines Algorithmus, der verwendet werden könnte, um die Übereinstimmungsgüte zu berechnen, bestünde darin, die Farbdaten in Form der in Fig. 31 abgebildeten Mitgliedfunktionen aufzuzeichnen. Dann könnte ein unscharfer Vergleich für jede Komponente ausgeführt werden, um ihre Übereinstimmungsgüte zu erhalten, und die drei Werte könnten gemittelt werden, um die Übereinstimmungsgüte der Farbe zu erhalten. In dem Beispiel in Fig. 31 beträgt die Übereinstimmungsgüte der R-Dichte 0,8; jene der G- Dichte beträgt 1,0; und jene der B-Dichte beträgt 0,8. Die Gesamtübereinstimmungsgüte, die wir durch Mitteln dieser Werte erhalten, beträgt 0,87.
Da das vorstehend beschriebene Muster aus einer Anzahl von Markierungen besteht, kann die Gesamtübereinstimmungsgüte der Farbe durch Berechnen der Übereinstimmungsgüte der Farbe jeder Markierung wie vorstehend beschrieben und geeignete Verwendung der Daten für alle Markierungen, die auf diese Weise erhalten werden, ermittelt werden. Wenn die Übereinstimmungsgüte einmal für die Farbe jeder Markierung festgestellt worden ist, könnten wir beispielsweise irgendeine von einer Vielzahl von Berechnungen und statistischen Operationen ausführen, wie z. B. Erhalten des Mittelwerts der Übereinstimmungsgüte oder ihrer Verteilung. Oder anstatt des Erhaltens der Übereinstimmungsgüte der Farbe nach jener der Markierungen könnten wir die Übereinstimmungsgüte von jeder der R-, G- und B-Komponenten von allen Markierungen (beispielsweise als Mittelwert) erhalten. Durch schließlich Mitteln dieser drei Werte könnten wir die Gesamtübereinstimmungsgüte der Farbe erhalten.
Auf der Basis der Übereinstimmungsgüte der Form und Farbe, die es empfängt, führt das Kopiergerät eine Gesamtbeurteilung hinsichtlich dessen durch, ob das Dokument nicht reproduzierbar ist. Es wäre natürlich auch möglich, daß die Bildverarbeitungsvorrichtung diese Gesamtbeurteilung bearbeitet. Selbst wenn die Übereinstimmungsgüte der Farbe oder der Form des Musters durch Verfälschen verringert wird, wird die Erkennungsrate bei dieser Anordnung nicht beeinträchtigt.
Fig. 32 zeigt eine Bildverarbeitungsvorrichtung, die unser drittes ideales Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den zwei vorstehend beschriebenen insofern, daß die Beurteilungsverarbeitung auf einem einzelnen Farbsignal basiert. Der Bildverarbeitungsvorrichtung 10 " fehlt die Markierungsfarben-Gewinnungseinheit 13b und das UND-Element 13c, die Komponenten der Binärverarbeitungseinheit 13 in der Bildverarbeitungsvorrichtung 20, dem ersten Ausführungsbeispiel, sind; ihre Einheit 13 besteht nur aus der Markierungsform-Gewinnungseinheit 13a. Da der Rest der Anordnung der Vorrichtung 10 " grundlegend zu jener der vorherigen Ausführungsbeispiele identisch ist (abgesehen von der Tatsache, daß ihre Bildeingabeeinheit 12 nur ein Signal verarbeitet), wurden den Komponenten dieselben Ziffern gegeben und sie werden hier nicht erörtert.
Wenn Gelb für die Markierungen gewählt wird, wird bei diesem Ausführungsbeispiel das B-Signal in die Bildeingabeeinheit 12 eingegeben, wenn das Format RGB ist; das Y-Signal wird eingegeben, wenn das Format YMC ist; und das b-Signal wird eingegeben, wenn das Format Lab ist.
Die Bildeingabeeinheit 12 überträgt das einzelne Farbsignal, das sie empfängt, zur Binärverarbeitungseinheit 13'. Ungeachtet dessen, ob das Signal B, Y oder b ist, ist sein Zahlenwert gering. Wenn die Bezugswerte in der Markierungsform-Gewinnungseinheit 13a gleich klein gemacht werden, erzeugt die Verarbeitungseinheit 13b ein Binärbild, in dem alle Pixel der Zielfarbe "1" sind. Dieses Bild wird zur Speichervorrichtung 14 übertragen. Diese Vorrichtung verarbeitet die in der Vorrichtung 14 gespeicherten Binärbilddaten genau wie das erste Ausführungsbeispiel und gibt die Übereinstimmungsgüte aus.
Bei dieser Anordnung kann dieselbe Bildverarbeitungsvorrichtung 10 " in einer Vielfalt von Kopiergeräten verwendet werden, die verschiedene Formate für die Bilddaten (RGB, YMC oder Lab) verwenden, und sie gewinnt das Muster genau.
Da nur ein Farbsignal verwendet wird, um eine Beurteilung durchzuführen, wird die Anordnung der Schaltung vereinfacht. In Kopiergeräten, die das Bild mehrere Male abtasten, oder jenen, in denen die Daten in derselben Reihenfolge, in der sie erfaßt werden, empfangen werden, kann das für die Beurteilung verwendete Farbsignal zuerst erfaßt und zur Verarbeitungsvorrichtung 10 " gesandt werden. Dies ermöglicht, daß die anschließende Beurteilung hinsichtlich dessen, ob die Daten das festgelegte Muster enthalten, relativ schnell durchgeführt wird (bevor das Bild fertiggestellt ist). Die Kopierverarbeitung kann angehalten werden, bevor das Bild fertiggestellt ist, was die Möglichkeit beseitigt, daß ein fertiggestelltes Bild irrtümlich ausgegeben wird.
Die Fig. 33 und 34 zeigen ein Beispiel einer wie vorstehend beschriebenen Vorrichtung, die in einem Kopiergerät installiert wurde. Wie in der Zeichnung gezeigt, wird das von der Lampe 32 emittierte Licht vom Dokument 31, das auf dem Glas 30 liegt, reflektiert. Das reflektierte Licht tritt durch ein optisches System 33 hindurch und tritt in ein CCD 34 ein, das ein Bildsensor ist. Hier wird das Bild auf dem Dokument gelesen. Die Lampe 32 sowie der Planspiegel und andere Komponenten, die das optische System 33 umfassen, bewegen sich mit einer festgelegten Geschwindigkeit, wenn sie das Dokument abtasten. Das CCD 34 liest Zeile für Zeile den festgelegten Teil des Dokuments 31, und es überträgt die Bilddaten (R/G/B) zur Signalverarbeitungseinheit 35.
Die Signalverarbeitungseinheit 35, die in Fig. 34 abgebildet ist, weist eine gewöhnliche Farbverarbeitungsschaltung 36 und Vorrichtung 37, die die als Merkmal dieser Erfindung vorstehend erörterte Bildverarbeitungsvorrichtung ist, auf. Die oben genannten Bilddaten werden parallel zur Farbverarbeitungsschaltung 36 und zur Bildverarbeitungsvorrichtung 37 übertragen. Wenn die Vorrichtung 37 als drittes ideales Ausführungsbeispiel realisiert ist, kann eines der RGB-Signale oder ein festgelegtes Ausgangssignal aus der
Farbverarbeitungsschaltung 36 (beispielsweise das Y-Signal) eingegeben werden.
Die Farbverarbeitungsschaltung 36 zerlegt die Farben in ihre verschiedenen Komponenten, Magenta (M), Cyan (C), Gelb (Y) und Schwarz (Bk), und gibt diese Daten an die · Druckvorrichtung 38 aus. Das Bild wird tatsächlich viermal abgetastet. Eine der oben genannten vier Komponenten (M, C, Y oder Bk), die sich aus der ersten Abtastung ergibt, wird an den Lasertreiber 39 ausgegeben, der sich auf der Eingangsseite der Druckvorrichtung 38 befindet. Dieser veranlaßt, daß ein Laserstrahl auf eine festgelegte Stelle auf einer lichtempfindlichen Trommel 40 projiziert wird. Wenn die vierte Abtastung beendet wurde, wird der Kopiervorgang auf dem Kopierpapier ausgeführt, und die fertiggestellte Kopie 41 wird ausgegeben. Da der tatsächliche Mechanismus, der den Kopiervorgang ausführt, zu jenem von existierenden Kopierern identisch ist, werden wir auf eine Erläuterung seiner Wirkungsweise verzichten.
Während die oben genannte Bildverarbeitungsschaltung 36 die Signale verarbeitet, verarbeitet die
Bildverarbeitungsvorrichtung 37 parallel zu dieser Verarbeitung die RGB-Signale, die sie empfängt (oder eines von ihnen), um die Übereinstimmungsgüte der Form (beim ersten und dritten Ausführungsbeispiel) oder von sowohl der Form als auch der Farbe (zweites Ausführungsbeispiel) zu erhalten. Die Übereinstimmungsgüte, die erhalten wird, wird zur Feststellungseinheit 42 in der PPC übertragen.
Auf der Basis der Übereinstimmungsgüte, die sie empfängt, stellt die Feststellungseinheit 42 fest, ob das festgelegte Muster auf dem verarbeiteten Dokument gefunden wurde. Wenn die Übereinstimmungsgüte hoch ist, folgert die Einheit 42, daß dies ein nicht reproduzierbares Dokument ist, auf das das festgelegte Muster gedruckt ist. Sie erzeugt dann ein Steuersignal, um die Ausgabe des oben genannten Lasertreibers 39 anzuhalten, oder überträgt ein Steuersignal zur Farbverarbeitungsschaltung 36, um zu veranlassen, daß sie ihre verschiedenen Routinen für Situationen ausführt, in denen das Kopieren verboten ist, wie z. B. Veranlassen, daß das gesamte Bildfeld schwarz wird.
Wenn die Bildverarbeitungsvorrichtung 37 nicht die Übereinstimmungsgüte ausgegeben hat, sondern statt dessen die Feststellung selbst durchführt, wäre die oben genannte Feststellungseinheit 42 unnötig. Das Ausgangssignal der Bildverarbeitungsvorrichtung 37 (ein Signal, das anzeigt, daß das festgelegte Muster erkannt wurde), könnte zum Lasertreiber 39 oder zur Bildverarbeitungsschaltung 36 übertragen werden.
Bei den vorstehend erörterten Ausführungsbeispielen 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 Nachrichten oder einer Vielfalt von anderen Vorrichtungen angewendet werden.
Um ein Beispiel zu geben, könnte ein Scanner, der diese Erfindung verwendet, die in Fig. 35 dargestellte Anordnung aufweisen. Der Scanner umfaßt drei Hauptkomponenten: eine Eingabeeinheit 50, eine Steuereinheit 51 und eine Ausgabeeinheit 52. Die Eingabeeinheit 50 tastet das Dokument unter Verwendung von Licht von einer Lichtquelle ab. Das vom Dokument reflektierte (oder übertragene) 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 51 übertragen wird. Die Steuereinheit 51 verstärkt das elektrische Signal von der Eingabeeinheit und führt verschiedene Arten einer Bildverarbeitung aus, wie z. B. die Korrektur von festgelegten Farbtönen oder eine Konturverstärkung, und überträgt das korrigierte Signal zur Ausgabeeinheit 52.
Die Ausgabeeinheit 52 transformiert die Daten nach Bedarf auf der Basis des Signals, das sie von der Steuereinheit 51 empfangen hat, und gibt sie an die festgelegte Ausgabevorrichtung aus. Wenn der Scanner und Drucker separate Vorrichtungen sind und der Scanner nur das Dokument liest, 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 die Daten auf ein Papiermedium (ein lichtempfindliches Material) zu schreiben. Da allgemein erhältliche Vorrichtungen als tatsächliche Komponenten verwendet werden können, werden wir hier auf eine ausführliche Erörterung von diesen verzichten.
Bei dieser Erfindung wird eine Bildverarbeitungsvorrichtung 53 vorgesehen. Die Signale, die die Bilddaten darstellen, die von der Eingabeeinheit 50 empfangen werden, werden in die Bildverarbeitungsvorrichtung 53 sowie in die Steuereinheit 51 eingegeben. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 53 kann irgendeinen der Prozessoren in den vorstehend erörterten Ausführungsbeispielen verwenden, welche die Übereinstimmungsgüte bezüglich des festgelegten Musters erhalten.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung 53 führt die festgelegte Verarbeitung an den Bilddaten, die sie empfängt, aus. Sie erhält die Übereinstimmungsgüte, die dann verwendet wird, um das festgelegte Muster zu erkennen. Die Vorrichtung 53 sendet die Übereinstimmungsgüte (oder ein "Ausgabeverbot"- Signal) zur Steuereinheit 51. Auf der Basis dieser Übereinstimmungsgüte führt die Steuereinheit 51 die letzte Beurteilung hinsichtlich dessen durch, ob das festgelegte Muster gefunden wurde. Wenn sie folgert, daß das Muster gefunden wurde, hält sie die Signalausgabe an die Ausgabeeinheit 52 an. Ein "Ausgabeverbot"-Signal könnte auch zur Eingabeeinheit 50 oder Ausgabeeinheit 52 gesandt werden.
Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel die Bildverarbeitungsvorrichtung 53 die letzte Beurteilung hinsichtlich dessen durchführt, ob das festgelegte Muster gefunden wurde, und folgert, daß das Muster erkannt wurde, kann sie selbst ein "Ausgabeverbot"-Signal ausgeben. In diesem Fall reagiert die Steuereinheit 51 auf dieses Signal durch Ausführen der oben genannten festgelegten Verarbeitung, um den Kopier- oder Druckprozeß zu unterbrechen.
Fig. 36 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 54 gesandt. Die Steuereinheit 55 führt die zum Umwandeln des Bildes erforderliche Verarbeitung aus (d. h. sie wandelt die Daten in die für den Ausgabemechanismus erforderliche Form um). Die Ausgabeeinheit 56 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 53 mit einem Mittel 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 55 wird zur Bildverarbeitungsvorrichtung 57 (identisch zu der oben genannten Bildverarbeitungsvorrichtung 53) gesandt, die die festgelegte Bildverarbeitung ausführt, die Übereinstimmungsgüte, die den Grad der Ähnlichkeit zum festgelegten Muster anzeigt, erhält, und die Verarbeitung zum Erkennen des Musters ausführt. Wenn das Verfahren die Verwendung der Übereinstimmungsgüte zur Folge hat, wird dieser Wert zur Steuereinheit 55 übertragen. Die Einheit 55 verwendet die Übereinstimmungsgüte, um die letzte Feststellung hinsichtlich dessen durchzuführen, ob das festgelegte Muster gefunden wurde. Wenn sie feststellt, daß dies der Fall ist, hält sie die Datenausgabe an die Ausgabeeinheit 56 an. Ein "Betriebsverbot"-Signal könnte auch direkt zur Ausgabeeinheit 56 gesandt werden, um zu veranlassen, daß diese Einheit ihren Betrieb anhält.
Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel die Bildverarbeitungsvorrichtung 57 die letzte Beurteilung hinsichtlich dessen durchführt, ob das festgelegte Muster gefunden wurde und das Muster erkannt wurde, kann sie ein "Betriebsverbot"-Signal an die Steuereinheit 55 ausgeben. Dieses hält die Datenausgabe aus der Steuereinheit 55 an die Ausgabeeinheit 56 an. Alternativ kann sie ein "Betriebsverbot"-Signal direkt zur Ausgabeeinheit 56 senden, um ihren Betrieb anzuhalten.
Diese Erfindung weist die folgenden Wirkungen auf. Wie vorstehend dargelegt, erzeugen die Bildverarbeitungsvorrichtung und das Bildverarbeitungsverfahren dieser Erfindung ein Binärbild, bei dem man die Markierungen auf einem Dokument von ihrem Hintergrund hervortreten läßt. Sie erzeugt dieses Bild durch Ausführen einer Schwellenverarbeitung an einem einzelnen Farbsignal. Wenn das Muster einmal erzeugt wurde, kann das Muster gewonnen werden. Die Verarbeitung wird durch einen Vergleicher ausgeführt, der aus einer festgelegten Anzahl an Bits besteht. Dies ermöglicht, daß die Binärschaltung vereinfacht wird, und verringert die Größe und Kosten des Systems.
Die Markierungen werden durch Gewinnen von nur einer festgelegten Farbe erkannt. Wenn die Markierungen des Musters zusammen mit anderen Markierungen mit geringer Dichte der gewählten Farbe gedruckt sind, betont die Ausführung der Schwellenverarbeitung an einem einzelnen Farbsignal nur die Markierungen in dem Muster, so daß sie erkannt werden können. Die Erkennungsrate wird durch die Anwesenheit der fremden Markierungen mit einer anderen Farbe nicht beeinträchtigt. Eine unwissende Person weiß nicht, welche der verschiedenfarbigen Markierungen das Muster bilden, und es ist schwieriger, das Dokument zu verfälschen.
Wenn die Farbsignale in der Reihenfolge ihrer Oberflächen übertragen werden, kann das Signal, das als erstes übertragen wird, zur Verwendung für die Mustererkennung ausgewählt werden. Dies ermöglicht, daß die Mustererkennung beendet wird, bevor das gesamte Bild übertragen wurde. Die Erzeugung des Bildes kann an diesem Punkt unterbrochen werden und ein irrtümlicher Betrieb kann minimiert werden.
Bei einer beschriebenen Anordnung werden die Übereinstimmungsgüte der Form und jene der Farbe separat erhalten, so daß die Erkennungsrate hoch bleibt, selbst wenn die Form der Markierungen oder ihre Farbe verändert wurde. In tatsächlichen Situationen passiert es häufig, daß die Farbe von einigen der Markierungen infolge eines Druckfehlers oder von Schmutz auf dem Dokument variiert. Wie in den Ausführungsbeispielen zu sehen ist, können auch Dichtedaten verwendet werden, wenn das Bild binarisiert wird, um die Markierungen erkennbar zu machen. Um eine gewisse Farbschwankung der erwähnten Art zuzulassen, muß der Schwellenwert niedrig festgelegt werden, um einen Bereich von Farben gelten zu lassen. Der zum Gewinnen eines einzelnen Farbsignals verwendete Schwellenwert muß ebenfalls niedrig festgelegt werden. In diesem Fall ist es möglich, daß falsche Positive identifiziert werden, wenn die Markierungen alle verschiedene Farben aufweisen. Wenn wir jedoch die Schwelle für die Übereinstimmungsgüte der Farbe sehr streng machen, aber auch eine kumulative Beurteilung auf der Basis der Farben aller Markierungen durchführen, können wir genau zwischen Druckfehlern und Markierungen, die tatsächlich verschiedene Farben aufweisen, unterscheiden. Dies verbessert die Erkennungsrate.
Die Verwendung von Gelb als Farbe für die Markierungen ermöglicht, daß die Mustererkennung in einem beliebigen Bildformat durchgeführt wird, sei es RGB, Lab oder YMC. Dies ermöglicht, daß die Vorrichtung in einer beliebigen Art Kopiergerät verwendet wird. Es macht es auch schwieriger, das Muster zu verfälschen, da Gelb für das menschliche Auge schwierig zu unterscheiden ist.
Bei den anderen beschriebenen Anordnungen besteht das festgelegte Muster aus einer Anzahl von Markierungen, die entlang der Umrißlinien von verschiedenen Formen angeordnet sind. Somit besteht kein Bedarf, eine spezielle Form für den zu gewinnenden Bereich zu verwenden, und es ist für jemanden schwieriger wahrzunehmen, daß ein Muster vorhanden ist. Das Muster muß nicht separat abgetastet werden, um die Markierungen zu gewinnen, und sowohl die Markierungen als auch das Muster, das sie bilden, können bei einer einzelnen Abtastung gewonnen werden.
Eine unwissende Person weiß nicht, welcher Teil der Markierungen das Muster bildet, und findet es so schwieriger, es zu ändern oder zu entstellen. Selbst wenn das Dokument entstellt wird, ist es unwahrscheinlich, daß der entstellte Teil das festgelegte Muster ist, so daß die Erkennungsrate nicht beeinträchtigt wird. Die Markierungen werden nur hinsichtlich ihrer Koordinaten ausgedrückt, so daß keine Merkmalsanalyse erforderlich ist. Sehr kleine Markierungen können verwendet werden, die es für eine Person schwierig machen, überhaupt zu bemerken, daß die Markierungen vorhanden sind. Dies macht es auch schwieriger, das Muster zu verfälschen. Indem die Markierungen kleiner gemacht werden, wird ermöglicht, daß sie schneller gefunden werden. Es ermöglicht uns auch, eine kleinere und kostengünstigere Erkennungsschaltung zu verwenden.
Die Markierungen werden entlang der Umrißlinie einer Form oder von Formen angeordnet. Identische Markierungen an anderen Orten werden nicht verwendet, um das Muster zu erkennen. Dies ermöglicht uns, Markierungen, die sich nicht auf der Umrißlinie der Form befinden, als Scheinmuster zu verwenden, um die Wahrscheinlichkeit einer Verfälschung weiter zu verringern.
Wenn eine solche Bildverarbeitungsvorrichtung in einem Kopiergerät, Scanner oder Drucker installiert ist, verhindert sie zuverlässig die Ausgabe von Kopien von Dokumenten, die nicht legal kopiert werden dürfen, wie z. B. Banknoten oder verkäufliche Wertpapiere. (Der Kopierprozeß selbst wird nicht ausgeführt, oder ein Bild, das von dem ursprünglichen nicht reproduzierbaren Dokument verschieden ist, wird kopiert und ausgegeben.) Sie hält auch das Lesen oder Drucken des Dokuments an.

Claims

1. Bildverarbeitungsverfahren zum Erkennen einer speziellen Markierung mit einer gegebenen Form und Farbe in empfangenen Bilddaten eines Farbbildes, umfassend einen Schritt des Erkennens der speziellen Markierungsform unter Verwendung von nur einem einzelnen Farbsignal aus einer Vielzahl von Farbsignalen, die die empfangenen Bilddaten des Farbbildes umfassen.

2. Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das einzelne Farbsignal unter der Vielzahl von Farbsignalen, die nacheinander empfangen werden, als erstes empfangen wird.

3. Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, welches ferner einen Schritt des Gewinnens einer Markierungsfarbe durch Durchführen einer Schwellenverarbeitung an den Daten des einzelnen Farbsignals und anderer Farbsignale, deren Farbdichte innerhalb eines gegebenen Bereichs liegt, umfaßt.

4. Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 3, welches ferner die Schritte umfaßt:

Berechnen einer mittleren Farbdichte der speziellen Markierung;

Berechnen einer Güte der Übereinstimmung zwischen der mittleren Farbdichte der speziellen Markierung mit einem gegebenen Bezugsfarbwert; und

Ausgeben einer Gesamtgüte der Übereinstimmung für die spezielle Markierungsform und die mittlere Farbdichte.

5. Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das einzelne Farbsignal Gelb ist.

6. Bildverarbeitungsverfahren zum Erkennen eines speziellen Musters, das aus einer Vielzahl von speziellen Markierungen mit einer gegebenen Form und Farbe besteht, in empfangenen Bilddaten eines Farbbildes, umfassend einen Schritt:

Erkennen der Form der speziellen Markierungen unter Verwendung von nur einem einzelnen Farbsignal aus einer Vielzahl von Farbsignalen, die die empfangenen Bilddaten des Farbbildes umfassen.

7. Bildverarbeitungsverfahren zum Erkennen eines speziellen Musters nach Anspruch 6, wobei das einzelne Farbsignal unter der Vielzahl von Farbsignalen, die nacheinander empfangen werden, als erstes empfangen wird.

8. Bildverarbeitungsverfahren zum Erkennen eines speziellen Musters nach Anspruch 6, welches ferner einen Schritt des Gewinnens einer Markierungsfarbe durch Durchführen einer Schwellenverarbeitung an dem einzelnen Farbsignal und anderen Farbsignalen, deren Farbdichte innerhalb eines gegebenen Bereichs liegt, umfaßt.

9. Bildverarbeitungsverfahren zum Erkennen eines speziellen Musters nach Anspruch 8, welches ferner die Schritte umfaßt:

Berechnen einer mittleren Farbdichte der speziellen Markierungen;

Berechnen einer Güte der Übereinstimmung zwischen der mittleren Farbdichte der speziellen Markierungen mit einem gegebenen Bezugsfarbwert; und

10. Bildverarbeitungsverfahren zum Erkennen eines speziellen Musters nach Anspruch 6, wobei die einzelne Farbe Gelb ist.

11. Bildverarbeitungsverfahren zum Erkennen eines speziellen Musters nach Anspruch 6, wobei sich die Vielzahl von speziellen Markierungen auf den Rändern einer Anzahl von gegebenen Mustern befinden, umfassend einen Schritt:

Erhalten eines Orientierungswinkels des speziellen Musters auf der Basis von Daten, die die speziellen Markierungen auf einem Rand von einem der Muster darstellen;

Gewinnen eines Bezugsmusters auf der Basis des Orientierungswinkels aus der Anzahl von gegebenen Mustern; und

Vergleichen des speziellen Musters mit dem gewonnenen Bezugsmuster, um eine Übereinstimmungsgüte zu berechnen.

12. Bildverarbeitungsvorrichtung zum Erkennen einer speziellen Markierung mit einer gegebenen Form und Farbe in empfangenen Bilddaten eines Farbbildes, umfassend:

eine Binärverarbeitungseinheit mit einer Markierungsform-Gewinnungseinheit zum Ausführen einer Schwellenverarbeitung an einem einer Vielzahl von Farbsignalen für ein Farbbild, um eine Binärbildausgabe zu erzeugen;

eine erste Speichereinheit zum Speichern der Binärbildausgabe von der Binärverarbeitungseinheit; und

eine Markierungsort-Erkennungseinheit zum Auslesen der Binärbildausgabe aus der ersten Speichereinheit und zum Vergleichen eines Orts der speziellen Markierung.

13. Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Binärverarbeitungseinheit ferner umfaßt:

eine Markierungsfarben-Gewinnungseinheit zum Gewinnen der Vielzahl von anderen Farbsignalen als dem durch die Markierungsform-Gewinnungseinheit gewonnenen und zum Feststellen, ob eine Farbdichte der Farbsignale innerhalb eines gegebenen Bereichs liegt; und

ein UND-Element, das Ausgangssignale der Markierungsform-Gewinnungseinheit und der Markierungsfarben-Gewinnungseinheit empfängt.

14. Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 13, welche ferner umfaßt:

eine dritte Speichereinheit parallel zur Binärverarbeitungseinheit zum Speichern der empfangenen Bilddaten;

eine Markierungsbereichs-Gewinnungseinheit zum Gewinnen der speziellen Markierung, die durch die Markierungsort-Erkennungseinheit identifiziert wird; und

eine Einheit zur Berechnung der mittleren Dichte zum Berechnen einer mittleren Farbdichte der speziellen Markierung; und

eine Dichtevergleichseinheit zum Feststellen einer Güte der Übereinstimmung der speziellen Markierung mit einer gegebenen Farbdichte.

15. Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, welche ferner umfaßt:

eine zweite Speichereinheit zum Speichern von Markierungsortdaten, die aus der Markierungsort- Erkennungseinheit ausgegeben werden; und

eine Mustervergleichseinheit, um ein Muster, das aus den speziellen Markierungen besteht, mit einem gegebenen Bezugsmuster, das aus einer Anzahl von Markierungen besteht, auf der Basis der Markierungsort-Datenausgabe zu vergleichen.

16. Kopiergerät mit einer Leseeinheit zum Lesen eines Originaldokuments zum Erzeugen von Bilddaten, einer Farbverarbeitungseinheit zum Umwandeln der Bilddaten der Leseeinheit und einer Druckeinheit zum Drucken eines Bildes, das aus der Farbverarbeitungseinheit ausgegeben wird, umfassend:

die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Bilddaten parallel in sowohl die Bildverarbeitungsvorrichtung als auch die Farbverarbeitungseinheit eingeben werden, wobei die Bildverarbeitungsvorrichtung die spezielle Markierung während einer gegebenen Abtastung erkennt und entscheidet, ob das Dokument, das verarbeitet wird, eines ist, das nicht legal reproduziert werden darf, und ein Steuersignal an die Druckeinheit überträgt, um einen Kopiervorgang zu steuern.

17. Scannervorrichtung mit einer Leseeinheit zum Lesen eines Originaldokuments, um Bilddaten zu erzeugen, einer mit der Leseeinheit verbundenen Steuereinheit, um die Bilddaten zu verarbeiten, und einer Ausgabeeinheit zum Ausgeben der verarbeiteten Bilddaten an eine Ausgabevorrichtung, die mit dem Scanner verbunden ist, umfassend:

die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12,

wobei die Bilddaten parallel in sowohl die Bildverarbeitungsvorrichtung als auch die Steuereinheit eingeben werden, wobei die Bildverarbeitungsvorrichtung die spezielle Markierung während einer gegebenen Abtastung erkennt und entscheidet, ob das Dokument, das verarbeitet wird, eines ist, das nicht legal reproduziert werden darf, und ein Steuersignal an die Steuereinheit überträgt, um einen Abtastvorgang zu steuern.

18. Drucker mit einer Steuereinheit zum Verarbeiten von Eingangsbilddaten und einer Druckeinheit zum Drucken der verarbeiteten Bilddaten, umfassend:

die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12,

wobei die Eingangsbilddaten parallel in sowohl die Bildverarbeitungsvorrichtung als auch die Steuereinheit eingeben werden, wobei die Bildverarbeitungsvorrichtung die spezielle Markierung in den Eingangsbilddaten erkennt und entscheidet, ob die Bilddaten, die verarbeitet werden, welche sind, die nicht legal wiedergegeben werden dürfen, und ein Steuersignal an die Druckeinheit überträgt, um einen Druckvorgang zu steuern.