專利名稱：編碼和解碼數(shù)據(jù)條上印刷數(shù)據(jù)時實現(xiàn)同步的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及編碼和解碼印刷襯底上的數(shù)據(jù)、尤其是具有平面存貯信息的數(shù)據(jù)條上的數(shù)據(jù)時實現(xiàn)同步的方法，數(shù)據(jù)可借助于一個具有線或面?zhèn)鞲衅鞯淖x出設(shè)備讀出，此方法中在數(shù)據(jù)編碼時合適的二維同步信息被合成到數(shù)據(jù)碼中，并且在解碼時同步信息被用于調(diào)整一個二維的適配同步濾波器。本發(fā)明還涉及用于實現(xiàn)上述方法的裝置，其中可光學采集的信息在典型方式下用一個CCD-行傳感器或一個CCD-圖象傳感器讀出。
為了存貯物件上相對小的信息量，長期以來人們熟悉并流行一維結(jié)構(gòu)的條形碼。為了編碼信息，線條和它的間距以不同的寬度印在物件上。讀出設(shè)備可以接收條形模型并解碼出信息。雖然條形模型覆蓋一個面積，然而信息只在一維上配置。當讀出設(shè)備歪斜地在條形碼上掃過時線條寬度發(fā)生變化，然而，兩根線條寬度的比值保持不變，從而掃描和條形模型之間的同步是簡單的和人們熟悉的。然而由于相對粗糙和一維的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這種編碼的數(shù)據(jù)密度僅為每平方厘米幾個比特。
不常用的二維條形碼包含多一些信息量。通常對于使用條形碼的數(shù)據(jù)條根據(jù)應(yīng)用范圍采用不同的碼，例如EAN。US 321 1470描述了通過加入冗余來提高數(shù)據(jù)可靠性的方法。
為了取得高數(shù)據(jù)密度，數(shù)據(jù)條由多根數(shù)據(jù)線構(gòu)成并增添了用于同步的結(jié)構(gòu)。WO 86/05906描述了一種這樣的數(shù)據(jù)條，它具有專用的同步區(qū)，它用于將光學讀出設(shè)備對準在數(shù)據(jù)線上并控制所謂的掃描-速率，當讀出設(shè)備在數(shù)據(jù)條上經(jīng)過時它以此速率逐行接收。在行內(nèi)線性內(nèi)插，則同步?jīng)]有發(fā)生在此行內(nèi)。在DE 4107020A1中這種同步區(qū)由計算來求值。
在EP 0670555 A1中同步區(qū)以數(shù)據(jù)條部分區(qū)域的邊緣的形狀出現(xiàn)。Cobblestone軟件公司在www.paperdisk.com中說明了一種采用作為條形碼的二維擴展的同步標志的方法。這樣可達到在8英寸×11英寸的平板上以所謂數(shù)據(jù)流形式安置直至4兆字節(jié)這樣的數(shù)據(jù)密度。
現(xiàn)有數(shù)據(jù)條由一定數(shù)量的數(shù)據(jù)線，即由在行和列中設(shè)置的信息點組成，其缺點是可達到的數(shù)據(jù)密度低。
其原因在于，為編碼和解碼存貯數(shù)據(jù)所用的方法和裝置假設(shè)數(shù)據(jù)線以及從而信息點的配置相對于傳感器的分辨率是足夠直線的，一個直角形設(shè)計的數(shù)據(jù)線構(gòu)成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在干擾影響下至少在四角保持直的數(shù)據(jù)線，并且通過旋轉(zhuǎn)操作和/或線性矯正，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可重又變換回原來形狀。
然而上述假設(shè)僅對相對小的信息量才良好地滿足，因為這是非常困難和昂貴的從技術(shù)上產(chǎn)生相對于數(shù)據(jù)點的尺寸來說長的直線，即由數(shù)據(jù)點構(gòu)成的線，以及避免數(shù)據(jù)線由于諸如紙張這樣的數(shù)據(jù)載體潮濕這樣的干擾影響，以及在讀出設(shè)備的傳感器上直線地成象。
因此EP 0670555 A1建議劃分數(shù)據(jù)域為許多具有各自同步邊框的分區(qū)。為得到原來設(shè)計的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而進行的每個由傳感器采集到的分區(qū)至目標座標的變換在那里由外部通過同步邊框來控制，從而變換與分區(qū)的內(nèi)容無關(guān)。然而不發(fā)生在分區(qū)內(nèi)部所要的內(nèi)部同步。
因此現(xiàn)有技術(shù)僅具有小的可存貯的及可無誤差閱讀的以及可解碼的信息密度。由此對于一定數(shù)據(jù)量所需的面積相對實際應(yīng)用來說是太大了。
現(xiàn)有編碼提高數(shù)據(jù)密度的可能方法是縮小印刷點。然而這同時帶來典型的成象誤差，如失真，象散，慧形象差和陰影圖，如它們由平行板的反射所形成。印刷過程和成象光學系統(tǒng)使得同步結(jié)構(gòu)對于讀出設(shè)備不清晰或失真，即使用昂貴技術(shù)編碼的同步也會丟失，并且解碼出錯并從而失效。
為了記錄高數(shù)據(jù)量，技術(shù)上通常應(yīng)用兩個基本方法；即數(shù)據(jù)記錄在帶狀數(shù)據(jù)載體的并行軌跡中，以及數(shù)據(jù)記錄在轉(zhuǎn)動的數(shù)據(jù)載體上的并行或螺旋形的軌跡上。
在上述兩個方法中數(shù)據(jù)線中的一個直線排列被選擇，其中在低數(shù)據(jù)密度時軌跡引導(dǎo)精度依賴于帶和寫-/讀頭的機械引導(dǎo)精度，而在高數(shù)據(jù)密度時讀頭跟隨相應(yīng)所選的數(shù)據(jù)線。由讀頭輸出的所收集到的數(shù)據(jù)載體信息構(gòu)成的信號按現(xiàn)有方法經(jīng)歷一個時間的，即一維的同步。
此同步方法是僅對時間上的一維同步設(shè)計的，當然它也涉及到幾何上二維的對象。因而例如一個電視圖象的同步局限于一個純時間同步，它具有用于行和圖象的時間同步脈沖。
應(yīng)用現(xiàn)有的同步方法不可能利用由大量線或面排列的傳感器單元構(gòu)成的傳感器，如CCD-行傳感器或CCD-面?zhèn)鞲衅鳌Ｒ驗橛眠@些傳感器時為了以數(shù)據(jù)載體傳遞信息到傳感器上，相對多的數(shù)據(jù)被掃描，傳感器必須跟蹤同時成象在它上面的數(shù)據(jù)點的幾何軌跡，為此需要點狀而非直線的軌跡掃描。如果傳感器單元不明顯小于同步網(wǎng)柵，在此情況下丟失同步。
小的傳感器單元的缺點是低的光靈敏度，傳感器價格高，以及讀出時的高數(shù)據(jù)量。
現(xiàn)有方法的缺點還在于抗污垢、磨損和數(shù)據(jù)載體變形的能力差。此外，粗糙的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和同步結(jié)構(gòu)可被人眼看見，在不同的應(yīng)用中以及在迭加附加的可視信息時它們會有干擾作用。
決定一個二維數(shù)據(jù)條可達到的數(shù)據(jù)量的因素是其尺寸和能正確解碼的數(shù)據(jù)密度。這兩個值被選用得愈大，所要求的同步花費愈大和愈困難。
因此本發(fā)明的目的在于使得在一個數(shù)據(jù)條上可以有高數(shù)據(jù)密度，并且保證編碼在存在明顯干擾以及非線性的影響時也能無錯地解碼和正確同步。本發(fā)明的目的還在于可以進一步如此確定碼結(jié)構(gòu)的尺寸，使得光用肉眼不能看出它，并且在存貯的信息上可迭加附加的可視信息。
上述任務(wù)由解碼時同步從高數(shù)據(jù)密度的數(shù)據(jù)條上借助于面?zhèn)鞲衅骰蛐袀鞲衅髯x出的二維定位于數(shù)據(jù)條上的單元所存貯的信息的方法完成，其中首先構(gòu)造一個規(guī)范函數(shù)，它說明傳感器區(qū)域相對于單元位置的相對位置，并且此規(guī)范函數(shù)借助于可由傳感器區(qū)域的傳感器信號求出的相對于單元的邊緣或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的位置連續(xù)地在兩個維上被跟蹤，上述任務(wù)還由編碼此信息時同步的方法完成，其中一個二維的同步信息被合成到二維定位在數(shù)據(jù)條上并包含存貯信息的單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，并且上述任務(wù)還由一個具有檢測器的裝置完成，傳感器數(shù)據(jù)被送給檢測器，并且它由此求出一個單元相對于傳感器座標系的位置和單元的信息內(nèi)容。
同步一般被理解為在兩個過程之間形成相同步伐，即滿足一個時間關(guān)系。從而實現(xiàn)同步的方法也只涉及一維，即時間。在通信技術(shù)的方法和規(guī)范應(yīng)用到光領(lǐng)域時通常時間被一維座標替代，從而同步的概念類似地轉(zhuǎn)換到形成成象規(guī)范上。
在本發(fā)明中規(guī)范是指一個座標系在另一個座標系上成象的規(guī)則。它可以是關(guān)系式，方程式，函數(shù)或算法。此技術(shù)被稱為“成象規(guī)范”。為實現(xiàn)本發(fā)明方法，規(guī)范至算法的變換是有好處的。
由讀出設(shè)備的傳感器從數(shù)據(jù)條讀出的信息的同步按照本發(fā)明是二維的，并且由于成象-和掃描誤差以及例如由紙張構(gòu)成的數(shù)據(jù)載體受潮而導(dǎo)致的被掃描面的變形，該同步與一個座標系有關(guān)，它很可能既不是正交的也不是分度線，也不是均勻分度的。
僅在相對小的數(shù)據(jù)密度和同步邊緣所限制的數(shù)據(jù)條被讀區(qū)有小的面積時才能放棄在這個區(qū)域內(nèi)部的同步，即放棄內(nèi)同步，這樣得到的區(qū)域圖象的座標系是近似直線的，并且讀出的信息通過通常的座標變換被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)目標座標系的原始數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明，在數(shù)據(jù)編碼時一個合適的二維同步信息被合成到由數(shù)據(jù)確定的模型中，并且在解碼時同步信息被用來控制一個二維的適配濾波器，使得具有大尺寸的，且僅具有唯一的不被同步標記中斷的被讀區(qū)域的數(shù)據(jù)條也能以非常高的密度被編碼和無錯誤地解碼。
這里數(shù)據(jù)條在二維上被劃分為可周期重復(fù)的單元。相反，載在這些單元中的被編碼的信息至少在三維上被構(gòu)造，例如一維對應(yīng)數(shù)據(jù)條的長度，另一維對應(yīng)它的寬度，第三維對應(yīng)數(shù)據(jù)條每個單元的信息深度。
特殊情況下三維的每一個可具有長度1，例如數(shù)據(jù)條僅由一行或一列組成，或者每個單元僅存貯一個比特。
根據(jù)數(shù)據(jù)條的技術(shù)特征增加其它的維是可能的。例如在多層數(shù)據(jù)條時一個維可以對應(yīng)于在數(shù)據(jù)條中的深度，一個或多個維對應(yīng)于用于編碼而涂復(fù)在數(shù)據(jù)條上的彩色。
有優(yōu)點的是可如此實現(xiàn)高信息密度在一個單元中存貯多個信息比特，并且在一個單元中存貯的信息比特的每個可能組合對應(yīng)于一個專門的模型。
有好處的是單元具有矩形形狀并正交地相鄰放置。然而它們也可有其它形狀，并且例如被鑲在一起成為一個數(shù)據(jù)條。單元可以由一個或多個區(qū)域組成。
在一個被旋轉(zhuǎn)的座標系中，在數(shù)據(jù)條表面上沒有精確已知的或至少不變的部分還被視為在軸之間還有精確已知的或至少不變的夾角，座標系必須在兩個軸上隨著連續(xù)進行的掃描過程不斷被同步。只有這樣才可能對此目標座標系不斷對應(yīng)數(shù)據(jù)條的一個單元的信息，此信息由用傳感器獲得的該單元區(qū)域的圖象強度求出。
為此在本發(fā)明中一個同步的數(shù)學模型在一個適配規(guī)則的意義上連續(xù)適配地被校正，該模型描述由于諸如潮濕或光學成象錯誤等各種影響而非線性變形的數(shù)據(jù)條座標在目標座標系中的投影。
一個由四角網(wǎng)孔構(gòu)成的二維網(wǎng)絡(luò)用作這個數(shù)學模型的基本結(jié)構(gòu)是有優(yōu)點的，它需要相對精細的結(jié)構(gòu)，即小的網(wǎng)孔大小，并且在此模型中在一個網(wǎng)孔內(nèi)座標被二維線性內(nèi)插。然而最好一個二維仿樣函數(shù)，例如一個B-仿樣函數(shù)是有好處的，它必須有明顯少的支點，而且可非常好地適配于調(diào)整區(qū)段的特性。
對于每個單元僅有一個區(qū)域的情況，在本發(fā)明的一個特別的結(jié)構(gòu)中其它的信息維(例如數(shù)據(jù)條的長度和寬度)中限制具有相同信息的單元的數(shù)量。
按照本發(fā)明內(nèi)部二維同步在單元邊緣上完成。如果在密集且正交的包中應(yīng)用矩形的單元，具有不同信息的單元之間在數(shù)據(jù)條的兩個維的一個、例如行方向上有一個過渡，由此過渡的位置求出配置給實際行位置的列同步信息。利用具有不同信息的單元之間在第二個維上，例如列方向上的過渡，可求出配置給實際列位置的行同步信息。
在第二維，例如列方向上限制具有相同信息的單元的數(shù)量所取得的好處是避免了在數(shù)據(jù)條上呈現(xiàn)的相同單元或相同的單元部份的數(shù)量大于一個可調(diào)節(jié)的數(shù)目。
存在一系列適用的方法可按照本發(fā)明被用于達到上述目的，并且它們可單個或組合選用。例如接收關(guān)于重復(fù)次數(shù)的數(shù)據(jù)，附加關(guān)于插入的同步模型的數(shù)目，這些同步模型在一行或列內(nèi)部移動數(shù)據(jù)碼的位置，又例如接收對一個被編碼的非偶數(shù)數(shù)量的數(shù)據(jù)比特或編碼進行非偶校驗時的校驗比特，這保證了在由數(shù)據(jù)比特和校驗比特構(gòu)成的碼字中不是所有的比特都是0或都是1。
此外，在傳真中用于壓縮被傳輸數(shù)據(jù)量的方法也是適用于本發(fā)明的。
如果在每單元一個比特編碼時不用內(nèi)單元結(jié)構(gòu)，則例如一個黑色單元表示0，一個白色單元表示1。讀出這種數(shù)據(jù)條時本發(fā)明的二維同步可不在單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上進行，而僅在其外邊沿上以及不同彩色的單元相互碰在一起的地方進行。
這種過渡可以用于二維同步，其中具有在目標座標系意義上占優(yōu)勢的水平分布的過渡被用于列同步，具有占優(yōu)勢的垂直分布的過渡被用于行同步。同時過渡的方向可以被考慮，以考慮調(diào)節(jié)技術(shù)各步，例如編碼、數(shù)據(jù)條的印刷和掃描的規(guī)定特性。在行程傾斜時印刷彩色可如此補償從黑到白的過渡向白色方向移動。
在傳感器上由讀出設(shè)備接收的一個單元可能模型的圖象依賴于各種影響因素，例如單元在數(shù)據(jù)條上的位置，印刷彩色，各種數(shù)據(jù)載體材料特性，非均勻掃描或者光學系統(tǒng)的失真。
單元最好在其形狀、位置和結(jié)構(gòu)上如此設(shè)計，使其可用采用的傳遞技術(shù)良好而可靠地形成，并且在讀出設(shè)備的傳遞之后盡可能好地被識別。例如在印刷時可如此得到明顯的優(yōu)化所要的印刷點用一個精細的曝光網(wǎng)柵來形成，即印刷區(qū)由多個曝光點合成而成。從而可生成區(qū)域的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它們可均衡印刷過程的性能。此外單元也可由多個區(qū)域構(gòu)成。
通過選擇單元和/或單元中的區(qū)域的形狀和位置，這是可能的顧及到所要信息的編碼及其解碼之間這一段的技術(shù)邊界條件，如演變的印刷彩色，所用光學系統(tǒng)清晰度差和/或這一段的環(huán)節(jié)的各向異性特性。
在印刷技術(shù)中所用的曝光器具有對其待曝光點的一個正交座標系。網(wǎng)柵的分辨率常為8微米，進一步的提高在進行中。在印刷數(shù)據(jù)條時不能無限制地假設(shè)如此精細的印刷點可被產(chǎn)生。
相應(yīng)較粗的點網(wǎng)柵被選用于數(shù)據(jù)條是有益的。數(shù)據(jù)條上的點的形狀和/或位置可以通過選擇印刷點所確定的曝光器網(wǎng)格點和其在其座標系中的位置被構(gòu)造。如果曝光器例如有8微米的網(wǎng)柵，則在印刷點尺寸為32微米時每個印刷點由16個曝光點合成，并且以8微米的位置分辨率定位在數(shù)據(jù)條上。
最好如此構(gòu)造由單元構(gòu)成的二維模型，使得人眼不能分辨它。它如此實現(xiàn)在單元內(nèi)部的幾何結(jié)構(gòu)比人眼的地點分辨率更精細，并且相鄰單元的平均彩色相同。一個單元的可能信息中的每一個按照本發(fā)明對應(yīng)于一個二維的特征模型。例如在每個單元對應(yīng)一個比特的信息深度下，單元劃分為兩行，每行劃分兩個區(qū)域是有意義的。從16個可能的模型中有6個是一半?yún)^(qū)域黑色，例如從它們之中選出兩個作為特征模型，這兩個在對角線上具有兩個黑色區(qū)域，并且，具有一個對角線方向的特征模型對應(yīng)于值0，具有另一個對角線方向的特征模型被對應(yīng)于值1。這樣對應(yīng)于值1的模型被其負像取代，用于被編碼的值0。
這對于復(fù)雜的單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)也是可能的，例如白底上的黑叉號對應(yīng)值0，黑底上的白叉號對應(yīng)值1。
在這種單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)下，同步所需位置信息可在每單個單元時在二維上求出并被送去進行適配調(diào)整。從而同步可非常精確和牢固地實現(xiàn)。從而強失真也能被調(diào)整掉。也可以在一個單元具有兩行、每行兩個區(qū)域時4個特征模型對應(yīng)于一個被編碼的2比特信息，或者干脆規(guī)定6個特征模型，它們都有一半?yún)^(qū)域是黑色。它們對于人眼給出一致的無結(jié)構(gòu)的灰色面積，而不依賴于被編碼信息。
在大的單元信息深度的情況下，所需的不同的特征模型的數(shù)量增加，例如在每單元4比特時需16個特征模型。劃分單元為6個區(qū)域是有優(yōu)點的，它允許利用直至20個的特征模型，其選擇準則是所有區(qū)域的一半應(yīng)是黑色。如果對于單元的平均彩色的一致性要求較低，定義的特征模型中也包括僅具有2個白色區(qū)域或2個黑色區(qū)域的模型，這樣得到例如32個特征模型，用它們可進行每單元5比特的編碼。
在從大數(shù)量的可能的特征模型中選擇使用的滿足選擇規(guī)定的邊界條件的特征模型時，最好使用兩條準則，第一條準則是盡量避免數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上相似的模型，第二條準則是避免光學干擾模型。
被編碼的信息會使得用某些方法，尤其是有一定容差要求的方法進行解碼變得困難。在NRZ-方法中相繼跟隨的，相同值0或1的比特數(shù)僅在恒定節(jié)拍下可無錯地確定。在被編碼信息的三維結(jié)構(gòu)下具有相同信息的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)運行長度受限制是有好處的，這可改善同步和/或光學結(jié)構(gòu)。而且被編碼的信息會導(dǎo)致單純用眼睛可識別的結(jié)構(gòu)。在這種情況下用另外的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)替代干擾的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是有好處的，所希望表示的信息被指配給另外的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明，可通過改變印刷彩色迭加人眼可識別的圖象信息，并且此變化可繼續(xù)不被讀出設(shè)備發(fā)現(xiàn)。例如如果光學讀出設(shè)備利用紅色窗口以及紅色照明，則印刷彩色不呈現(xiàn)紅色，而以相近的圖象亮度呈現(xiàn)綠、黃，蘭或黑色，然而不是對人眼呈現(xiàn)這些顏色。
在具有高數(shù)據(jù)密度的已公開的編碼時，波狀起伏的襯墊，變形的紙張載體和在讀出設(shè)備運動時的微小不均勻性有嚴重影響，因為在編碼上的同步丟失，以及在目標座標系中不能無填充地存貯求得的數(shù)據(jù)。然而在本發(fā)明方法中盡管有明顯的波動起伏掃描過程中也可以保持同步。并且可不再需要具有用于同步的印刷模型的區(qū)域。這對于按照繪畫設(shè)計的數(shù)據(jù)條尤為重要。
為了解碼，數(shù)據(jù)采用一設(shè)備讀出，設(shè)備的地點分辨率最好至少是人眼分辨率的二倍。讀出設(shè)備的傳感器具有一個地點網(wǎng)柵。傳感器涉及一個相對于數(shù)據(jù)條運動的單元傳感器，地點掃描頻率在運動方向上隨掃描速度變化，同時橫向地點掃描頻率可由傳感器容差和投影數(shù)據(jù)條到傳感器上的光學系統(tǒng)的成像誤差改變。
下面借助附圖和實施例說明本發(fā)明。附圖中

圖1示出具有兩行，每行有兩個區(qū)域的一個單元的可能的編碼，圖2示出具有三行，每行有兩個區(qū)域的一個相同平均亮度的單元的可能的編碼，圖3示出用于滲出的印刷油墨的一個單元例，圖4是用于定位圖3所示單元的兩個不同網(wǎng)柵，圖5示出用于按本發(fā)明實現(xiàn)碼的解碼處理步驟的裝置的方框結(jié)構(gòu)，并且圖6舉例簡單說明被印刷單元在傳感器座標系以及在目標座標系中的表示。
圖1示出編碼一個具有兩行，每行有兩個區(qū)域的單元的所有可能的模型。如果例如給白色區(qū)域?qū)?yīng)值0，而給黑色區(qū)域?qū)?yīng)值1，在相應(yīng)區(qū)域可能的加權(quán)情況下，分別示在相應(yīng)單元下的16進制碼在OH(十進制0)和FH(十進制15)之間。如果在一個這樣的單元中只編碼一個比特的信息，則選擇例如單元6對應(yīng)值0，例如單元9對應(yīng)值1是有好處的，這兩個單元具有相等的平均亮度，而且對于視覺判斷有特別精細的結(jié)構(gòu)。用一個簡單的檢測器，這兩個單元首先相互區(qū)分開，第二步解碼信息比特，并且第三步特別精確地確定該單元相對目標座標系網(wǎng)柵的位置，并用于同步的調(diào)整。
圖2示出一個具有三行，每行有兩個區(qū)域的單元的64種可能模型中的20種可能模型，它們有一半的區(qū)域為黑色。如果例如給白色區(qū)域?qū)?yīng)值0，給黑色區(qū)域?qū)?yīng)值1，在相應(yīng)區(qū)域可能的加權(quán)情況下，分別給在相應(yīng)單元下的16進制碼在對應(yīng)于OOH(十進制0)的00和對應(yīng)于3FH(十進制63)的3F之間。如果只利用所示出的20種可能模型，則得到恒定的平均亮度。為了同步的調(diào)整，最好不用16進制碼為15，2A，31和32的單元，因為在相同信息的列或行中，16進制碼為15和2A的單元在垂直方向中，而16進制碼為31和32的單元在水平方向中在解碼時不能以網(wǎng)柵精度被分開。為了提高解碼的可靠性，所用單元編碼的選擇按數(shù)據(jù)加密流行的觀點，如漢明距離，或者按簡單生成或有效實現(xiàn)檢測器的觀點進行。
圖3示出一個單元形狀或一個矩形單元的區(qū)域編碼的例子，它被設(shè)計用于在印刷過程中能夠阻擋滲出的印刷油墨在相鄰單元中繼續(xù)前進。
圖4示出具有任意信息的單元的周期重復(fù)。例如純白色的單元對應(yīng)值0，部分黑色的單元對應(yīng)值1。圖4A示出，用圖3所示單元抵抗相鄰單元印刷油墨的一起滲出的可靠性在一個正交座標系中只能部分地實現(xiàn)，而由圖4b可見，在變更座標系后滲出的油墨需走更遠的路程才能與相鄰單元連接。
圖5簡要示出用于實現(xiàn)上述方法的裝置的主要部分。傳感器1的最好是數(shù)字化的傳感器數(shù)據(jù)10被送給檢測器8并在那里被同步位置檢測器3和模型識別4利用檢測參數(shù)11處理。其中同步位置檢測器3求出傳感器數(shù)據(jù)10的實際位置與下一次同步位置的偏差并將它以同步鑰的形式給到實際值計算器6。實際值計算器6由二維的相鄰位置傳感器數(shù)據(jù)的同步鑰計算出可能的實際位置，并將此結(jié)果作為位置信息15給參數(shù)計算器5和向外部輸出供其它應(yīng)用。在模型識別4中判斷是否一個特征模型給到檢測器8并在必要時求出它是哪一個，并且給出相應(yīng)模型鑰14至比特模型排列器7，它求出輸出的比特序列16。在參數(shù)計算器5中由位置信息15和當前存貯在參數(shù)存貯器2中的檢測參數(shù)計算出新的檢測參數(shù)12并存貯在參數(shù)存貯器2中。在那里它們被提供給檢測器8用于下一循環(huán)周期。用于檢測器8的參數(shù)主要考慮局部的比例變形、位移和旋轉(zhuǎn)，它們也是小區(qū)域內(nèi)的。位置信息15可用于確定地址，比特序列16可按此地址放入一個結(jié)果存貯器。
圖6示出在傳感器座標系和在目標座標系中的印刷單元的一個簡單的舉例表示。傳感器座標系是沒有普遍性限制的，在此例中被隨機選作參考系。它的一維是列，圖中用T-2至T+8表示，第二維是行，圖中用U-2至U+8表示。相應(yīng)地目標座標系有二維，用列N-1至N+9及行M-1至M+5表示。相對于傳感器座標系，目標座標系既不是直線，也不是均勻地劃分，它也不是正交的。相對于傳感器印刷模型的表示也大大簡化了。
黑色與白色之間的過渡最多在數(shù)據(jù)條上還是有清晰邊棱的，但是它在傳感器上的成象是不清晰的，過渡區(qū)的寬度在高數(shù)據(jù)密度時與對應(yīng)于傳感器座標系劃分的傳感器劃分有相同的數(shù)量級。
如果一個行傳感器被用作傳感器，傳感器在一個座標軸上的劃分通過劃分傳感器的敏感面積確定，在第二個軸上例如通過相對數(shù)據(jù)條的傳感器掃描速度確定，從而非恒定的掃描速度引起失真，然而它在目標座標系中一起被計算并在必要時可用于調(diào)整掃描速度。
在輸出信息的座標系一它應(yīng)對應(yīng)于目標座標系—中，這里所示的例子如此選擇一個被印刷的模型；具有座標(M，N+6)，(M+1，N+6)和(M+2，N+5)的單元應(yīng)是黑色的。如圖所示，例如它們呈現(xiàn)出在印刷過程中被印刷模型的邊緣與規(guī)定的座標系的單元邊界不一致。此外還出現(xiàn)傳感器上成象的不清晰和傳感器自身的地點傳遞函數(shù)。
在處理由傳感器求出的數(shù)據(jù)—它們對應(yīng)于例如對傳感器座標系的每個區(qū)域由傳感器給出的亮度值—時，各個區(qū)域被不同地利用。區(qū)域(T+4，U-3)不被利用，因為其位置對應(yīng)目標座標系一個角；區(qū)域(T+3，U+1)和(T+4，U+1)被用于列座標N+6的同步，因為它們在目標座標系的一行內(nèi)呈現(xiàn)出一個白-黑過渡；區(qū)域(T，U+5)和(T，U+6)被用于行座標M+2的同步，因為它們在目標座標系的一個列內(nèi)呈現(xiàn)一個白-黑過渡；區(qū)域(T+5，U+1)被用作目標座標(M，N+6)的數(shù)據(jù)信息，因為它距離目標區(qū)域的邊緣足夠遠；區(qū)域(T+4，U+2)和(T+4，U+3)不被利用，因為不存在可用于同步的黑-白過渡或白-黑過渡。
相應(yīng)地，在目標座標系的一行內(nèi)足夠?qū)挼挠湍噬^渡用于列同步，在目標座標系的一列內(nèi)足夠?qū)挼挠湍噬^渡用于目標座標系的行同步，并且在目標座標系的行和列內(nèi)足夠?qū)挼膫鞲衅髯鶚讼档膮^(qū)域被用于相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)確認。
如果以高數(shù)據(jù)密度工作，目標座標系的單元相對較小，傳感器座標系的區(qū)域就更小。如果要在短時間內(nèi)讀出數(shù)據(jù)條上的數(shù)據(jù)，則必須以更高的頻率實現(xiàn)，例如以每秒數(shù)百萬傳感器區(qū)域的讀出速度進行。
在本發(fā)明方法中僅通過足夠好的同步可以確定傳感器區(qū)域，它們可用于同步或數(shù)據(jù)確定，例如在目標座標系一行中離單元邊緣中央或單元中央最近的5個傳感器區(qū)域。
考慮到相鄰的單元，所考察的平均每個單元的傳感器區(qū)域數(shù)還可明顯減少。如果例如兩個相鄰單元有相同的彩色，則不存在彩色過渡。還可如此進一步降低每個單元被考察的傳感器區(qū)域數(shù)在那些其中可用于某一維-例如目標座標系的行-的同步的區(qū)域非常密集的范圍中實際上只有其中少部份被用于同步。
如果傳感器值—例如傳感器區(qū)域的亮度—模擬地或用多于一個比特的分辨率數(shù)字地處理，由相應(yīng)傳感器區(qū)域亮度值構(gòu)成的一個亮度過渡的座標可以不僅僅參考傳感器座標系的邊棱，而可以進一步被分析。相應(yīng)地數(shù)據(jù)確定通過這樣的的傳感器區(qū)域?qū)崿F(xiàn)，它們是不靠近單元邊緣的傳感器區(qū)域，具有亮度極值，即最大或最小的亮度值。
在處理二進制亮度值時，即僅有一個比特的分辨率時，亮度過渡的座標首先僅參考傳感器座標系的邊棱。然而也可以如此精確估計單元邊界的位置相鄰的亮度過渡一起被考慮，在圖6所示例中即是綜合考慮過渡(T+3，U+1)-(T+4，U+1)和(T+2，U+4)-(T+3，U+4)以及(T+1，U+7)-(T+2，U+7)。相應(yīng)地，數(shù)據(jù)確定可通過邊界查詢求出那些不靠近單元邊緣的傳感器區(qū)域的亮度值的平均值來實現(xiàn)。
已找到的傳感器座標投影到所要目標座標系上的過程可以一個二維多邊形網(wǎng)絡(luò)的形式—如對于有限元方法所用的那樣—用二維仿樣或多維的近似方法實現(xiàn)。
用于存貯求出的數(shù)據(jù)所需的目標座標系的座標通常是整數(shù)。然而更精細地分辨?zhèn)鞲衅鲄^(qū)域在目標座標系中的位置是有益的。如果用x表示在傳感器座標系中的列，而用y表示在此座標系中的行，用a和b分別表示在目標座標系中的列和行，則傳感器座標系到目標座標系的映射通過兩個規(guī)范函數(shù)f和g及a＝f(x，y)和b＝g(x，y)實現(xiàn)。這些規(guī)范函數(shù)可以是多邊形，多項式，參考曲線或B-仿 樣函數(shù)，但也可是漸近的方法。
在采用一個行傳感器時，一個傳感器行的區(qū)域的亮度同時被采集并以高的頻率陸續(xù)送去進行其它處理。在此情況下有好處的是開始處理一個傳感器行的亮度值時由規(guī)范函數(shù)f和g構(gòu)成規(guī)范函數(shù)fy和gy，用它們求出a＝fy(x)和b＝gy(x)，它們僅與一個變量x有關(guān)。
這也是有優(yōu)點的適當?shù)乜紤]給規(guī)范函數(shù)fy和gy一個凈增量計值，因為亮度值陸續(xù)到達。在相應(yīng)實施規(guī)范時做以下判決對于一個區(qū)域，值a(x，y)和b(x，y)的數(shù)字表示的各比特中的一個對于應(yīng)用此區(qū)域的亮度值是否有意義，必要時還判斷哪些比特是有意義的。對于前二個小數(shù)點后的比特，組合00用于邊緣前面位置，組合11用于邊緣后面位置，而組合01和10用于中間位置。于是例如僅僅那些具有以下條件的傳感器區(qū)域被用于同步它們在一維上處于中間位置，在另一維上處于邊緣位置，具有下述條件的傳感器區(qū)域被用于數(shù)據(jù)確定它們在目標座標系的一個單元中的兩個維上都處于中間位置。
如果數(shù)字信號處理器被應(yīng)用，則從屬于此方法的規(guī)范函數(shù)可用浮點算術(shù)或定點算術(shù)實現(xiàn)。有優(yōu)點的是用表格處理實現(xiàn)此方法中的映射過程部分。為了保持所需存貯空間盡可能地小，在存貯器上放棄不需要的或不再需要的傳感器區(qū)域亮度值。從而同時也降低了處理所需要的規(guī)模。
為了容易建立開始掃描數(shù)據(jù)條的過程，映射可由合適地估計的過程參數(shù)支持。根據(jù)同步信息的地點密度，用于引導(dǎo)和調(diào)整映射的調(diào)節(jié)技術(shù)中的方法可被應(yīng)用，如平滑，求平均值，干擾值補償或自適應(yīng)調(diào)整。
在圖中作為黑色或白色示出的面積當然可以互換，黑色意味著數(shù)據(jù)條在傳感器上的圖象亮度低，白色意味著上述圖象亮度高，這與由傳感器求出的彩色譜有關(guān)。對于人眼有相同亮度作用的彩色可能由于濾光片或數(shù)據(jù)條的彩色照明而對于傳感器有不同的亮度作用。
如果單元被劃分為區(qū)域并填以規(guī)定的模型，有關(guān)同步的考察可擴展到單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上。在比較一個單元和規(guī)定的可能的模型—例如以一個二維交叉相關(guān)的方式—時，具有最大一致性、對應(yīng)有最大的相關(guān)系數(shù)的模型可以確定此模型所對應(yīng)的多比特數(shù)據(jù)信息，它對應(yīng)單元的第三維，在二維交叉相關(guān)時求出的具有最大相關(guān)系數(shù)的位置在該同步方法中被用作單元中心位置。通過從全部可能的模型中作相應(yīng)選擇，保證了每個單元都能用于同步。二進制的數(shù)字的或模擬的亮度值都可被應(yīng)用。
如果利用二進制亮度值，所需的比較可以被直接的表讀取簡單地替代。這時表讀取所需要的地址由在比較中被考慮的傳感器座標系的區(qū)域的亮度值—即各單個比特—合成得到或者用一個算法構(gòu)成，同時在此表格中相應(yīng)地址下登有各種結(jié)果值，如區(qū)域的中心座標，被尋找的數(shù)據(jù)信息和/或用于評估一個正確數(shù)據(jù)的概率的質(zhì)量標記。利用質(zhì)量標記，對同步過程的作用可被適當?shù)丶訖?quán)，并且用于檢查或校正傳遞錯誤的錯誤校正算法可被優(yōu)化。表格可以自適應(yīng)地改變，例如，它可以適配于目標座標系的變化部分或數(shù)據(jù)條變化的亮度。
權(quán)利要求
1.借助于一個面?zhèn)鞲衅骰蛐袀鞲衅髟诮獯a具有高數(shù)據(jù)密度的數(shù)據(jù)條上二維定位于數(shù)據(jù)條上的單元中的存貯信息時的同步方法，其特征在于，a)構(gòu)成一個規(guī)范函數(shù)，它相對單元位置描述傳感器區(qū)域的相對位置；b)借助于可由傳感器區(qū)域的傳感器信號求出的邊棱相對位置或單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，規(guī)范函數(shù)在兩個維上不斷地被跟蹤。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一個單元的信息內(nèi)容由一個按照規(guī)范函數(shù)選出的傳感器區(qū)域的傳感器信號求出。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一個單元的信息內(nèi)容由多個按照規(guī)范函數(shù)選出的傳感器區(qū)域的傳感器信號求出。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，一個單元的信息內(nèi)容包含多個數(shù)據(jù)比特。
5.在編碼用如權(quán)利要求1所述的方法進行解碼的數(shù)據(jù)條時的同步方法，其特征在于，一個二維的同步信息被合成到二維定位在數(shù)據(jù)條上并含有存貯信息的單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)中。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，單元就其在數(shù)據(jù)條上的位置周期地在兩個維上重復(fù)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，在兩個維上具有相同信息的單元數(shù)目被限制。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項所述的方法，其特征在于，為了表示一個由不同區(qū)域組成的單元的信息內(nèi)容，應(yīng)用了在單元中存在的特征模型。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，按照在相應(yīng)各個模型上的平均測度，不同的特征模型具有相互相同或近似的可被人眼所察覺的特征。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，特征模型由對于傳感器不同亮度的彩色構(gòu)成。
11.實現(xiàn)權(quán)利要求1至4中任一項所述方法的裝置，其特征在于，傳感器數(shù)據(jù)被送給一個檢測器，該檢測器根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)求出一個單元相對于傳感器座標系的位置及其信息內(nèi)容。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，裝置具有以下配置一個可運動的，用于掃描數(shù)據(jù)條的傳感器，一個用于對數(shù)據(jù)條的一行或一列的傳感器座標求平均的平均值求值設(shè)備，一個用于存貯平均值的存貯器，一個用于計算后一次形成的平均值與前一次已存貯平均值之間的差值的減法器，以及一個用于調(diào)整掃描速度的調(diào)節(jié)裝置，計算出的差值可饋送給此裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及借助于一個面?zhèn)鞲衅骰蛐袀鞲衅髟诮獯a具有高數(shù)據(jù)密度的數(shù)據(jù)條上二維定位于數(shù)據(jù)條上的單元中的存貯信息時的同步方法,其中首先構(gòu)成一個規(guī)范函數(shù),它相對于單元位置描述傳感器區(qū)域的相對位置,并且借助于可由傳感器區(qū)域的傳感器信號求出的邊棱相對位置或單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu),這些規(guī)范函數(shù)在兩個維上不斷地被跟蹤。本發(fā)明還涉及編碼這些信息時的同步方法,其中一個二維的同步信息被合成到二維定位在數(shù)據(jù)條上并含有存貯信息的單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)中。本發(fā)明還涉及一個具有檢測器的裝置,傳感器數(shù)據(jù)被饋送給此裝置并由此數(shù)據(jù)求出單元在傳感器坐標系中的位置和其信息內(nèi)容。
文檔編號G06K7/14GK1360709SQ00810248
公開日2002年7月24日 申請日期2000年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月9日
發(fā)明者伯納德·韋尼澤, 安德萊斯·布魯格, 蒂爾曼·克魯格, 戴特萊夫·梅納茲 申請人:數(shù)據(jù)之聲數(shù)字音頻和信息系統(tǒng)開發(fā)與銷售有限公司