專利名稱:圖象模型的產(chǎn)生和圖象的象素顯示的檢驗的制作方法
本發(fā)明所涉及的是圖象的檢驗和圖象的特殊顯示的產(chǎn)生。發(fā)明的一方面涉及圖象象素與以特殊形式表示的標(biāo)準(zhǔn)圖象象素在容許范圍內(nèi)相符的檢測，尤其是，涉及圖象的檢驗，特別是文件或者以象素形式表示的實物的圖象，和由文件或?qū)嵨铽@得的圖象象素的檢測。本發(fā)明的另一方面涉及了圖象模型以及作為標(biāo)準(zhǔn)圖象的實物或文件的圖象的產(chǎn)生，而對該標(biāo)準(zhǔn)圖象來說，它將與大量的文件或?qū)嵨锵啾容^以判定哪些是可接受的。發(fā)明的另一方面涉及了使用一個標(biāo)準(zhǔn)圖象的特殊圖象模型來檢測文件或?qū)嵨?。發(fā)明的另一方面進(jìn)一步涉及進(jìn)行這種檢測的裝置。本發(fā)明尤其適用于使用機(jī)器檢驗類似于紙狀的實物，如印刷的文件、鈔票或保密文件，但并未限止于此，還可用于紙狀物的檢驗，而不考慮紙狀物上是否有信息，本發(fā)明還可適用于(三維的)工業(yè)部件的二維圖象的檢驗。
正如前面剛剛提到的，雖然本發(fā)明在其廣泛的應(yīng)用方面當(dāng)然不止限于鈔票的檢查，但根據(jù)本發(fā)明特殊的應(yīng)用，可以方便的概述本發(fā)明提出的問題。因為本發(fā)明想要解決或至少緩和的問題在涉及鈔票時是特別尖銳的。
鈔票是由多道印刷工藝印制的，這些工藝過程必須是復(fù)雜的。鈔票不必完全一樣，而進(jìn)行合格檢驗的標(biāo)準(zhǔn)，會根據(jù)不同的檢查員而變化。由于印刷工藝本身的變化(這將在以后解釋)以及很難對使用的鈔票形成一絕對的合格標(biāo)準(zhǔn)，比如，一張完美無缺的樣品鈔票。因此很難使檢查工藝機(jī)械化。另一個存在的問題是在鈔票表面上合格的標(biāo)準(zhǔn)也是變化的。比如，在鈔票的一個區(qū)域認(rèn)為是不可接受的，而在另一個區(qū)域被認(rèn)為是可接受的。一個很方便的例子是在鈔票上描繪出的國家首腦或其他人的面部出現(xiàn)了缺陷，即被認(rèn)為是不合格的，而在鈔票的一些其它的邊遠(yuǎn)區(qū)域產(chǎn)生同樣數(shù)量級的缺陷即被認(rèn)為是可接受的缺陷。有關(guān)合格標(biāo)準(zhǔn)的變化也會發(fā)生，比如，工業(yè)用部件某些特別的尺寸必須用小于其它尺寸的合格條件。
在研制檢查鈔票機(jī)械技術(shù)方面進(jìn)一步的困難在于生產(chǎn)中所使用的媒介的變化。紙張可伸縮，印刷媒介-墨，在其密度或濃度方面也可能變化。所有這些因素會產(chǎn)生微小的變化，而且在某些部位，對人的眼睛來說，這些變化一般都在允許范圍內(nèi)，但這些卻對用自動化裝置檢查鈔票方面技術(shù)的研制帶來了嚴(yán)重困難。通常，前面所述的是典型的例子，如果一個機(jī)器，如已設(shè)想的，必須能分辨鈔票中最細(xì)微的細(xì)節(jié)，則當(dāng)缺陷即使在允許的容限內(nèi)，它也認(rèn)為該鈔票是不合格的。
如果所作的任何努力是要用機(jī)器逐張對大量的鈔票進(jìn)行檢查，特別是在通常稱為“聯(lián)機(jī)”的方式中，也就是說，鈔票檢查是在鈔票連續(xù)生產(chǎn)周期某一階段的時間間隔中進(jìn)行的，因此，需要強(qiáng)調(diào)上述各種問題。對于合理的分辨度，被檢查鈔票的信息內(nèi)容是很值得考慮的，對于檢查合格的鈔票的機(jī)械技術(shù)的研制來說，如果要用“聯(lián)機(jī)”方式，那么很難要求機(jī)器必須以很高的信息速度工作。
用于檢測的一種技術(shù)(比如，檢測印刷紙上印刷裂份，是用與參考紙比較的方法)是從參考紙中產(chǎn)生象素形式的圖象，比如通過控制對參考紙的掃描，同樣地掃描印刷紙以產(chǎn)生相似的多個象素，這樣可用每個文件的象素與每個參考紙的象素比較。然而，這樣的技術(shù)(由GB-PS 834125例證)將會遇到上述的所有困難。
歐洲專利申請，0084137公開了一個用于檢測記錄貨幣缺陷的裝置，該裝置具有多個記錄圖象。光學(xué)裝置掃描被測鈔票以產(chǎn)生多個輸出，而每個輸出都表示了被測鈔票的特定掃描線的斑點值。產(chǎn)生裝置提供了多個輸出，每個輸出都代表了對被測鈔票掃描時，參考鈔票的特定實時掃描線的特定斑點值。產(chǎn)生裝置包括保證提供產(chǎn)生的每個參考斑點值與被測紙幣相應(yīng)的斑點值進(jìn)行比較的裝置。對于在予定容限之內(nèi)多圖象之間重合失調(diào)的任何值，產(chǎn)生了每個參考斑點值。然而這種裝置需要很大的計算能力而且由于對多圖象重合失調(diào)程度的計算使其被不必要地復(fù)雜化了。
其它檢查圖象的提議已在英國書，1575607，2038063，2035549，2035551和2105030及法國書，2349862中描述過。
目前階段提到的對紙或文件掃描以產(chǎn)生象素顯示是很方便的，這種象素顯示用于與標(biāo)準(zhǔn)紙或文件的象素顯示進(jìn)行比較，由于實際上很難保證某個掃描儀對每個文件是以完全相同的方式進(jìn)行掃描的，所以掃描過程將會很復(fù)雜。而且，一般會有轉(zhuǎn)換誤差及在掃描圖象中有變形誤差。然而，在計算機(jī)圖形技術(shù)中存在著解決這兩種誤差的方法，而且本發(fā)明并不涉及或取決于任何解決文件或圖象掃描時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換或變形誤差的特殊技術(shù)。前面提及的GB-PS 2035551號書中描述了一種變形校正系統(tǒng)。
前邊所述的方法實質(zhì)上是用于已考慮到標(biāo)準(zhǔn)圖象可接受性的圖象掃描問題，人們應(yīng)該認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)圖象是完美的并考慮有關(guān)的象差效果。然而，本發(fā)明的立足點是基于這樣的想法，即標(biāo)準(zhǔn)圖象的象差在某種意義上能提供的可接受的容限比用人眼得到的更近似，同時能任意改變以提供可接受的標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)能在給定的圖象上變化。
本發(fā)明的一方面是關(guān)于以信號形式的標(biāo)準(zhǔn)圖象模型的制備，廣義地講，根據(jù)這個方面，本發(fā)明的信號形式提供了一種顯示方法，一種圖象的象素，它由多個象素構(gòu)成，包括確定一個矩陣，該矩陣是由所述給出的象素附近的多個象素構(gòu)成的;當(dāng)所有的上述多個象素具有的灰度值(它可能是灰度范圍值)在予定亮度值的范圍內(nèi)時，提供了一個信號值;而當(dāng)至少上述的一個象素的亮度值位于所述范圍之外時，提供第二個信號值。實際上，為了與予定的亮度值范圍一致(該亮度值對于標(biāo)準(zhǔn)圖象象素附近指定的每個象素的矩陣是相同的)，允許對在后一個掃描的圖象中選擇的象素的亮度值進(jìn)行檢測，而不是進(jìn)行象素對象素的檢測。通過進(jìn)一步的解釋將會很清楚。在范圍和象素的矩陣結(jié)構(gòu)上，有相當(dāng)大的選擇程度，此象素的矩陣結(jié)構(gòu)，用來表示一個給定的象素以及亮度值的范圍，該亮度值的范圍的選擇又與該象素的矩陣有關(guān)。它允許在可接受標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)有相當(dāng)程度的變化。
實際上，因為標(biāo)準(zhǔn)圖象是多個象素構(gòu)成的，本發(fā)明的這個方面設(shè)想執(zhí)行上述方法，以獲得信號(最好是二進(jìn)制)值的矩陣，每一個信號值都表示某個象素所確定的矩陣的(二進(jìn)制)值。詞“矩陣”主要是表示一組值，值得注意的是，這些值是按一定的順序排列的，這種表示形式的優(yōu)點之一是很容易存儲，而且如以后將要見到的，在檢查掃描圖象的最佳形式中是非常方便的。
更可取的是，本發(fā)明的這一方面，就其同一象素的矩陣而言，包括二進(jìn)位數(shù)值的各個陣列的展開。而每一個陣列中，二進(jìn)位數(shù)值是由多個不同范圍的亮度值決定的。按照這種圖象顯示的方法，例如，一個標(biāo)準(zhǔn)文件的圖象，對每一個象素，在其附近就有一個確定的象素的矩陣。并且上面提到的陣列，實際上提供了一個具有特定值(通常取1)的數(shù)字代碼，該代碼用來表示在指定矩陣中的所有象素的亮度值是否都在所述的多個亮度值范圍之內(nèi)。另一個二進(jìn)位數(shù)據(jù)“0”則表示對于亮度值的相應(yīng)范圍。至少在相應(yīng)矩陣中的一個象素具有的亮度值，是在相應(yīng)的范圍之外。因此，標(biāo)準(zhǔn)圖象的每一個象素，并不是直接由它的亮度數(shù)值所表示，而是由顯示的形式所表示的，而實際上，顯示的形式根據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)圖象相一致的亮度值或位置，確定了一個可控制范圍和象素的允許變化的區(qū)域。顯示的益處是，當(dāng)亮度值擴(kuò)展的變化范圍覆蓋了整個亮度值范圍時，能夠明顯獲得這種顯示的益處，整個亮度值的范圍是從規(guī)定的零至規(guī)定的某一最大值，例如，通常用八位二進(jìn)制的數(shù)字形式表示的灰度級二進(jìn)制數(shù)值0～255，并且它允許每一個范圍與一個或多個相鄰范圍疊加，這也是非常有益的，但從廣義上講，這并不是本發(fā)明的實質(zhì)所在。
標(biāo)準(zhǔn)圖象的信號模型的展開不必控制或限制在信號階段。在特殊情況下，一個象素矩陣的過程可以至少利用一次相鄰象素的相同或不同的反差反復(fù)確定，以得出最終的信號值的陣列。此外矩陣反差的重復(fù)信號(即“黑”變?yōu)椤鞍住?，反之亦?在某種情況下可以是有用的。在第二個或隨后的反復(fù)執(zhí)行過程中，可以根據(jù)一組原始的標(biāo)準(zhǔn)圖象象素來確定每一個矩陣。
總的來說，按照本發(fā)明所述的方式，標(biāo)準(zhǔn)圖象或文件的圖象模型的產(chǎn)生可能是一個比較費(fèi)時間的過程。但如果由此產(chǎn)生的顯示被用作一個標(biāo)準(zhǔn)來檢測大量實物圖象和以假定標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)文件為衡量標(biāo)準(zhǔn)檢測大量印刷文件時，通常并不是很重要的。
本發(fā)明這一方面的重要性并不在于把象素值與標(biāo)準(zhǔn)圖象值相比較或與標(biāo)準(zhǔn)象素值相結(jié)合，而是在于把一個已選定的象素值與一個值的予定范圍相比較，而在一組標(biāo)準(zhǔn)圖象象素中或在該圖象象素的鄰域中指定的象素的各個矩陣都屬于該予定范圍。對一個完整的圖象或文件的檢測來說，可以對掃描圖象中的大量象素中的每個象素反復(fù)進(jìn)行單個象素的檢測，并且提供與之比較的被測圖象象素的數(shù)值范圍不一致的必要的指示信號。更可取的是，被選擇象素的亮度值是用由各個矩陣所共有的亮度值的多個范圍中的每一個測試的。應(yīng)該注意，正如前面提到的，每一個標(biāo)準(zhǔn)象素是由二進(jìn)制數(shù)值的數(shù)字或代碼表示的，二進(jìn)制數(shù)值指示出是否所有在相應(yīng)矩陣中的象素都位于相應(yīng)亮度值范圍內(nèi)，數(shù)字代碼用來為多個亮度值范圍和象素的亮度值的同步比較提供選通。事實上，這就允許一個掃描圖象象素值在實時內(nèi)進(jìn)行完全的測試。因而就可能能夠極快地對文件進(jìn)行掃描。這就規(guī)定了測試象素值的保護(hù)電路能被迅速地調(diào)整以類似的速度工作，因此，在此處提出的測試方法能夠方便地用來與主機(jī)“聯(lián)機(jī)”，并以實物(例如鈔票或其它文件)產(chǎn)生的速度進(jìn)行檢測。
然而，此處提出的測試方法更具有通用效用，因為在這種與主機(jī)聯(lián)機(jī)檢測中不考慮適用范圍，使用標(biāo)準(zhǔn)圖象或文件顯示的特殊形式的測試方法，實質(zhì)上減少了本發(fā)明而提到的很多困難。
圖的簡要說明圖1-對印刷品輸送帶進(jìn)行掃描的圖示;
圖2-輸送帶的典型照明方法;
圖3-一個在象素附近示出的目標(biāo)象素的說明圖解;
圖4A，4B和4C-在本發(fā)明中提出的各種形式象素的矩陣;
圖5-為說明的目的示出了一組矩陣值的陣列;
圖6-用于印刷文件的掃描和檢測的裝置，這些印刷文件采用了以信號形式進(jìn)行特殊顯示的標(biāo)準(zhǔn)文件;
圖7-一個詳細(xì)的比較電路，這個電路構(gòu)成了在圖6中示出的裝置中的較佳實施方案中具體的差異檢測器;
圖8-說明較佳檢測方法的流程圖。
圖1舉例說明，由連續(xù)輸送帶1構(gòu)成的紙狀物(sheet)上放著許多被印刷的文件，例如鈔票，它們通常是留有間隔但較緊湊地擺放的。就本發(fā)明涉及的鈔票的檢測來說，通常是在印完鈔票后但在與紙的公共輸送帶彼此分開之前進(jìn)行的。然而，其它技術(shù)(例如，紙狀物分離)是可行的。
輸送帶1通常是以高速繞過滾筒3，并且借助于一個行掃描攝像機(jī)5沿著橫向區(qū)域4對該輸送帶進(jìn)行掃描，這種方式可以是已經(jīng)為人們所知的?？偟恼f來，在本發(fā)明的最主要的方面中，雖然一個電視攝像機(jī)或者其適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)形式可以用來掃描一個文件以便在電視攝像機(jī)輸出的模-數(shù)轉(zhuǎn)換后，提供被掃描文件的象素顯示，但是一般地說，以電視速度進(jìn)行掃描的攝像機(jī)對本發(fā)明的最佳應(yīng)用來說是太慢了，因此，一個高速度行掃描攝像機(jī)便被使用。
通常，有必要由攝像機(jī)提供與輸送帶1的輸送相適應(yīng)的同步掃描，正是為了這個目的，如圖1所示的裝置包括一個轉(zhuǎn)軸編碼器6，它將滾筒1瞬時圓周位置上的信息供給同步控制裝置7。由于行掃描的控制使用的是已知技術(shù)，而且使用的特殊方法并不是本發(fā)明的關(guān)鍵所在，因此在此不做進(jìn)一步敘述。
圖2僅舉例說明了被掃描區(qū)域的較佳的照明，該說明最好由位于與滾筒3的圓周相垂直的掃描平面10的兩側(cè)等距的燈8和9組成的。
對本發(fā)明的性能，可以假定所述的檢測涉及的是行掃描攝像機(jī)或其它掃描裝置，它們能夠以多個圖象元素(象素)的形式提供被掃描文件的顯示，而其中的每個象素相應(yīng)于被掃描文件的基本圖象區(qū)都有一亮度值(即象素的反射系數(shù)，密度或其它參量值)。更可取的是雖然不是實質(zhì)性的，但亮度值是以八位數(shù)字代碼表示的，因此，象素值是按照灰度級從0～255表示的，兩數(shù)值分別代表絕對黑色和白色。然而，如果可能，它將用其它亮度值的全部范圍來代替。在考慮圖3以前，一假定標(biāo)準(zhǔn)文件，也就是說象鈔票那樣的標(biāo)準(zhǔn)文件，為了檢測其它鈔票，盡管可能它有點缺陷，但也假設(shè)它是完美的，該標(biāo)準(zhǔn)文件被掃描后提供許多的象素，每一個都表示了象素的基本區(qū)域，總的說來，雖然象素值會被貯儲在象幀存儲一樣的存儲裝置中的可檢索區(qū)，而且在幀存儲中象素值的位置可由方便的存儲和檢索初步確定。但為了解釋，圖3表明了在相應(yīng)的圖象或文件的基本區(qū)域的位置中象素的小鄰域，所述的圖象或文件被掃描以提供象素。圖3僅僅作為一個例子，表明一個5×5的象素矩陣，陣列中的每一個元素是象素(XM，YN)，其中M可以是從1至5的任一數(shù)值，N也可以是從1至5的任一數(shù)值。正如我們將要看到的，之所以選擇方陣僅僅是為了便于說明，而選擇一個長方形矩陣也是無關(guān)緊要的。
我們假定給出的要表示的象素是(X3，Y3)。在足夠的數(shù)據(jù)處理速度能夠?qū)崿F(xiàn)的情況下，當(dāng)象差不存在時，此象素可以和在被掃描圖象中的完全相同位置的象素相比較。然而，象前面所說的印刷象差，紙的尺寸變化和其它象差意味著在被測文件中的相應(yīng)象素能夠出現(xiàn)圖3所示的5×5矩陣全部元素位置的任意一個。
如前面所說的，本發(fā)明的一方面在于，對每一個目標(biāo)或給定的象素確定在目標(biāo)象素附近象素的矩陣，例如圖5所示的矩陣?？梢赃x擇矩陣的大小和被選擇用來代表給定象素的象素特定的相對位置以使其適應(yīng)媒介的特性，即被檢查文件的生產(chǎn)過程中的印刷技術(shù)或其它因素。
例如通常會發(fā)現(xiàn)，在文件的印刷過程中，紙在一個方面會比另一方面伸展更長，因而用來顯示給定象素的矩陣的行列比可進(jìn)行相應(yīng)地選擇。此外，象素的大小或相對位置可以在給定的“標(biāo)準(zhǔn)圖象”內(nèi)變化，如果可接受標(biāo)準(zhǔn)在圖象的范圍里變化的話。
一般說來，矩陣中的任何元素被確定為零位，這就構(gòu)成一個在相應(yīng)位置處的目標(biāo)象素上出現(xiàn)的禁令。
不同矩陣顯示的三個例子如圖4所示，為便利起見，它們可被稱為象差圖形，因為它們確定了在被測圖象中所容許的象差的圖形或能接受的結(jié)構(gòu)，即，使象差在標(biāo)準(zhǔn)圖象中出現(xiàn)時表示。圖4A說明一個5×5的矩陣，在中心有目標(biāo)象素(X)，矩陣中的其它元素表示為“1”，這僅表明它們是在該確定的矩陣中的。圖4B同樣也說明一個7×3的矩陣。圖4C說明一個以9×9方陣為基礎(chǔ)的矩陣，但它是一個擴(kuò)展的矩陣。根據(jù)其擴(kuò)展，9×9矩陣周邊的各個元素可被指定為零值，所以其余的元素確定了一個近似圓形的矩陣或是圍繞目標(biāo)象素X的區(qū)域。按照選擇能夠作出各種其它適當(dāng)?shù)膱D形。
這也是很明白的，如果任意給定的象素有或應(yīng)該有某些特定的灰度值，則由掃描被檢測文件得來的相應(yīng)象素就有可能使在給定范圍或鄰域內(nèi)的象素的亮度值位于有限范圍之內(nèi)，這種可能性的大小是圖3中X和Y方位的函數(shù)。矩陣的選擇和與此相聯(lián)系的數(shù)值范圍可以依照假設(shè)或概率函數(shù)的允許分布進(jìn)行選擇。這里盡管可以認(rèn)為不必按照數(shù)字分析的方法證實本發(fā)明的基本原理，然而這樣的講法卻是適當(dāng)?shù)模俣ū景l(fā)明提供的選擇改變被選定的象素矩陣的形狀和區(qū)域以表示給定的象素，因而與被選定矩陣相聯(lián)系的亮度值或灰度范圍的選擇為決定標(biāo)準(zhǔn)圖象允許的象差界限提供一個非常高明的技術(shù)。
對給定的象素，按照可接受的合理的標(biāo)準(zhǔn)，通過展開每一個選擇的象素的相關(guān)矩陣和每一個相關(guān)數(shù)值范圍，以信號形式能夠設(shè)計一個數(shù)字模型。數(shù)值的范圍可以從矩陣到矩陣變化，因此對于給定的標(biāo)準(zhǔn)象素，包含有包括測量值在內(nèi)的一數(shù)值范圍。例如，在標(biāo)準(zhǔn)矩陣?yán)镆粋€灰度值為120的被測象素可以用一個M×N的矩陣表示，這里M和N都是可以選擇的，而且與那個矩陣相關(guān)的范圍能夠從灰度值115到125變化。在圖象的其它部位，一個被測的具有灰度值為85的象素能與從80到90或根據(jù)較佳方案，從75到95的矩陣相聯(lián)系。然而，即使在某些情況下，可以提供一個可接受的技術(shù)，根據(jù)所采用的技術(shù)進(jìn)行高速處理，將更為方便和更為有益，該技術(shù)將在后面進(jìn)行說明。
在上面提到的技術(shù)中，對于每一個標(biāo)準(zhǔn)象素確定一個矩陣，而且借助于掃描標(biāo)準(zhǔn)文件，對每一個被選擇的標(biāo)準(zhǔn)象素，確定被測的灰度值或亮度值。因而多個亮度值或灰度值的區(qū)域就確定了。盡管一般來說沒必要，但這些區(qū)域最好能夠擴(kuò)展到亮度值的全部范圍例如，第一個區(qū)域可以從灰度值0擴(kuò)展至20，第二個區(qū)域可以從灰度值15擴(kuò)展至35，第三個區(qū)域可以從灰度值30擴(kuò)展至50等等。正象剛剛敘述的最佳方案，灰度或亮度值的范圍存在著重疊。因而對每一個選定的象素;考慮通過由確定的矩陣構(gòu)成的鄰域中所有象素的亮度值或灰度值，總要判定是否所有的象素值均落入了確定范圍的每一段之中。如果對任一給定的區(qū)域保存著此種狀態(tài)，此矩陣能夠用一個特定的信號值來表示，那么很方便的是最好將二進(jìn)制數(shù)的一位數(shù)字取為“1”。對任一未保存此狀態(tài)的區(qū)域，配給用于給定范圍內(nèi)的值的這個矩陣的相應(yīng)數(shù)值最好用“0”表示其信號值。以這種方式，對每一個數(shù)值區(qū)域，可設(shè)計一個相應(yīng)的信號陣列。該信號最好由“0”和“1”組成，如示意圖5所示。當(dāng)然也應(yīng)明白，每一組數(shù)值僅僅是單獨的可尋址信號的集合，而這種顯示用于解釋是很方便的。
所以，因為區(qū)域的數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于三個，而且象素的數(shù)量變要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圖5所示的數(shù)目，所以全部標(biāo)準(zhǔn)文件能以極其簡化的形式，最好用二進(jìn)制信號多個陣列51至55表示。該陣列中的每一個元素均表明由與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)象素有關(guān)的相應(yīng)矩陣引起的二進(jìn)制信號值。如果在該矩陣中的全部象素值落入與該陣列有關(guān)的亮度值的相應(yīng)確定區(qū)域之內(nèi)。則二進(jìn)制數(shù)值是“1”。象其它陣列一樣，每一個陣列(通常稱為“選通陣列”)有很多與同一確定矩陣相關(guān)的元素，但它們彼此不同，這是根據(jù)在每一個確定矩陣中的象素是否全部落入在與相應(yīng)陣列有關(guān)的相應(yīng)值的區(qū)域內(nèi)的亮度值所確定的。
象前面提到的，可以反復(fù)展開這些陣列，以便為表示標(biāo)準(zhǔn)圖象的信號模型提供最終的陣列。
因此可以看到，對任何一給定的象素，就有一個與一組值相關(guān)的確定的矩陣，一個二進(jìn)制的數(shù)字代碼的位數(shù)最好是由每一個選通陣列分別表示。與矩陣數(shù)組有關(guān)的，占據(jù)每一陣列左上角位置的二進(jìn)制代碼為00110，這就表示在各個矩陣中的所有象素所有的亮度值，落入了與陣列53和54分別相關(guān)的兩個亮度值的區(qū)域內(nèi)，而沒有落入與陣列51，52和55相關(guān)的三個亮度區(qū)域內(nèi)的亮度值。
當(dāng)然，為了以信號形式產(chǎn)生顯示，如圖5所示，有必要完成關(guān)于獲得的標(biāo)準(zhǔn)文件的象素值的實際計算。然而，這項技術(shù)是特別有用的，因為該過程僅只要求執(zhí)行一次，隨后，就以方便的形式，將標(biāo)準(zhǔn)文件的圖象模型廣泛地用于檢測大量文件并與表示標(biāo)準(zhǔn)文件的圖象模型相比較。
雖然，如前面所述的，在圖5所示的選通陣列首先是由掃描一個標(biāo)準(zhǔn)文件，而后執(zhí)行需要的計算所展開以產(chǎn)生對所有確定的灰度值范圍的全部確定矩陣的二進(jìn)制顯示，但是也可能不使用掃描而直接產(chǎn)生選通陣列。雖然通常對一個復(fù)雜的圖象的估算不合實際，但對很簡單的情形，這是明顯能做到的。
使用信號值的多個陣列以表示與標(biāo)準(zhǔn)象素有關(guān)的矩陣并因此表示單個象素的一個重要的優(yōu)點在于使用多個比較器快速地從被測文件中檢測一個象素的能力，每一個比較電路與每一選通陣列相關(guān)的數(shù)值區(qū)域相配，并借助于比較器，對該象素亮度值進(jìn)行大量同步比較。只有當(dāng)對特定區(qū)域的二進(jìn)制數(shù)值指示出對該矩陣所確定的所有象素。在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)都有亮度值時，比較器才被選通而進(jìn)行此種比較。所以，檢測一個給定的象素(它是檢測條件下掃描文件所得到的)所需要的操作，只是需要從存儲著“選通陣列”的存儲器中“讀”出相應(yīng)的數(shù)字代碼，并將該象素值代碼同步地輸送到多個比較器中，而每一個比較器由矩陣數(shù)字代碼的一個相應(yīng)二進(jìn)制位控制的，并且每個比較器把象素值和用于二進(jìn)制矩陣數(shù)值的相應(yīng)陣列的相稱的數(shù)值區(qū)域相比較。每當(dāng)數(shù)據(jù)位指示出比較是無意義時(這就是說，例如參考圖5所述的，當(dāng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)位是零時)可以方便的禁止(或是阻止或不考慮)這種比較。
因而所敘述的技術(shù)，如果理想的話，在實時內(nèi)有可能進(jìn)行象素的檢測。不過這是以比較電路能夠用對被測文件的掃描裝置提供的象素速率工作為條件的。那么這意味著無需過高的速度或貯存能力即可實施這種檢查技術(shù)。
圖6再次示意說明，一個用前面所述的技術(shù)，對印刷文件進(jìn)行檢查的裝置。
在圖6所示的裝置中，包含一個矩陣存儲器11，它可以是隨機(jī)存儲器，該存儲器存有構(gòu)成圖5所示的多個選通陣列的信號。隨后將會明白，矩陣存儲對每一個在檢測條件下掃描文件而獲得的每個象素和對標(biāo)準(zhǔn)文件或圖象中的名義上相應(yīng)的象素所確定的相應(yīng)矩陣的數(shù)字代碼，必須是可“讀”出的。然而，這只是已知的計算技巧的問題，在此就不必進(jìn)一步描述了。
圖6包括輸送帶1，鼓3，行掃描攝像機(jī)5，轉(zhuǎn)軸編碼器6，和參考前面圖1敘述過的行掃描控制7。對輸送帶1上的印刷文件掃描所得到的一組象素，是通過一個行掃描接口饋入幀存儲62，其構(gòu)成可以是已知的。這樣的幀存儲的行可以和數(shù)字電視處理使用的幀存儲的行相同，但通?？偸窃谔幚砀蟠笕萘繒r不同。
如前面已簡要指出的，實際上不可能保證以完全正確方向和位置掃描文件，而且圖6中示出的裝置包括幀存儲63，通過微處理器64，幀存儲62被控制地耦合到幀存儲63，同時，通過微處理器66，幀存儲器63受控制地耦合到幀存儲65。微處理器64和66連同幀存儲63和65，一起用來校正由行掃描攝像機(jī)所獲得的文件圖象的歪斜失真及轉(zhuǎn)換誤差。也如前面提到的，這樣的操作，雖然很重要，但不是本發(fā)明的發(fā)明思想部分，同時由于用于校正歪斜失真和轉(zhuǎn)換誤差的計算機(jī)圖形技術(shù)對那些在本技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)的技術(shù)人員來說是很熟悉的，因此，在此不進(jìn)一步描述。
為了檢查每一個選擇的象素，通常是給定文件的所有象素，但只能是從中選擇的象素，每個象素或選擇的象素，是從幀存儲器63與矩陣存儲11中相應(yīng)的數(shù)字代碼同步讀出的。完全是為了方便及簡單說明的緣故，圖6沒有示出確保同步所需要的定時電路，但再一次說明，這些技術(shù)對于那些在本領(lǐng)域中的技術(shù)人員是已知的，因此不需要在此進(jìn)一步描述。
這樣，每個象素值與來自矩陣存儲11的相應(yīng)的數(shù)字代碼一起饋入到差異檢測器67中，此差異檢測器67與損壞確定電路68耦合，68又與系統(tǒng)69耦合，關(guān)于系統(tǒng)69將在此后描述。
圖6所示系統(tǒng)的操作是根據(jù)圖8中的框圖進(jìn)行的，圖6中的差異檢測器67將在下面參照圖7描述。
參照圖6和圖8，在此實例中，當(dāng)借助于同步控制60(可以是已知形式)建立了實物的同步運(yùn)動時，對呈片狀的實物，行掃描攝像機(jī)一次只掃描一行(圖8中的步驟A)，這行信息是數(shù)字化的，并由行掃描控制7和行掃描接口61存儲(圖8中步驟B)。這個過程一直重復(fù)到行掃接口充滿了予先確定的行數(shù)時為止。實際的行數(shù)是由要求達(dá)到所需的檢測精度和級別的分辨率所確定的。
當(dāng)行掃描接口61被填充時，數(shù)據(jù)的整個幀(即數(shù)字化的實物圖像)就傳送到幀存儲62中(步驟C)。在完成這個過程時，行掃描控制和行掃描接口(以已知的形式)已準(zhǔn)備好去捕捉下一個實物。在捕捉上述的下一個實物的圖象過程中，在幀存儲62中的數(shù)字化的圖象由于圖象中(步驟D)任何歪斜失真而被詢問。當(dāng)行掃描接口為下一個圖象作準(zhǔn)備時，便將該圖象傳輸給幀存儲62，而將后者的前一個內(nèi)容傳輸(步驟F)給圖象存儲63，傳輸可將任何在圖象中檢測到的歪斜失真考慮在內(nèi)(步驟E)。
幀存儲63的內(nèi)容現(xiàn)可因在圖象之中的任何位置的改變而被詢問(步驟G)，同時當(dāng)發(fā)生幀存儲傳送時，幀存儲63的內(nèi)容能被傳送到(步驟J)幀存儲65中，它將任何位置變化考慮在內(nèi)(步驟H)。
幀存儲65的內(nèi)容現(xiàn)在可以與矩陣存儲11的內(nèi)容通過差異檢測器67進(jìn)行比較(步驟K)。然后可以計算檢測的差異和或由確定電路68在前后關(guān)系的基礎(chǔ)上測繪出該檢測的差異(步驟L)，在檢查循環(huán)結(jié)束時，系統(tǒng)根據(jù)差異情況作出決定(步驟M)，決定實物是否“損壞”。任何這樣的決定都被傳送到標(biāo)記和記錄系統(tǒng)69)這個系統(tǒng)可在任何損壞的實物上作上有形的標(biāo)記(步驟N)，并對這樣的標(biāo)記進(jìn)行記錄(步驟P)。
圖7示出了數(shù)據(jù)總線70，在其上的字表示當(dāng)前象素的灰度值，該字是提供給差異檢測器的。這個數(shù)據(jù)總線延伸到多個比較器71，71a，72，72a，等等(剩下的比較器在此略掉)，每個選通陣列有一比較系統(tǒng)(每一個系統(tǒng)包括兩個比較器)，也成是說，從矩陣存儲11來的數(shù)據(jù)代碼的每一位有一比較器系統(tǒng)。將從存儲器11而來的矩陣數(shù)據(jù)字的各位由各條線81、82等等饋送到每對比較器的觸發(fā)輸入端。
為方便起見，只需要對第一個比較器系統(tǒng)的操作進(jìn)行描述。其它的操作與此相似，只是那里的象素值與相應(yīng)的亮度范圍比較除外，而相應(yīng)的亮度范圍與第二或以后的矩陣數(shù)據(jù)代碼的位相關(guān)聯(lián)。比較器71接收由適當(dāng)?shù)脑赐ㄟ^線91發(fā)來的數(shù)字代碼，該代碼與第一范圍的上級相應(yīng)，也就是說，該范圍與第一選通陣列有關(guān)，而該陣列又與矩陣數(shù)字代碼中的第一位有關(guān)。同樣，比較器71a接收由任何適當(dāng)源通過線91a發(fā)來的數(shù)字代碼，該數(shù)字代碼相應(yīng)于上述的第一范圍的下級。如果相應(yīng)的矩陣代碼位具有第一個二進(jìn)制數(shù)值(即1)，那么比較器71和71a根據(jù)相對于第一范圍的各個上級和下級的(8位)代碼與(8位)象素值代碼相比較進(jìn)行檢測。同時，它們各自與輸出邏輯電路101，102等等相耦合。邏輯電路101提供了一個二進(jìn)制值的輸出，或另一個根據(jù)灰度值是否落在由線91確定的上級和由91a所確定的下級范圍內(nèi)或是超出其所確定的范圍。
如果數(shù)字代碼中相關(guān)的位具有第二個二進(jìn)制值(即0)，則禁止象素代碼與相應(yīng)的范圍比較。經(jīng)過比較器之后，提供可選擇的選通，以便總可以進(jìn)行比較，但如果相關(guān)的矩陣位是零即可不予考慮(使用前邊采用的規(guī)則)。
如果任何比較，它可有效地使比較系統(tǒng)產(chǎn)生一信號，該信號指出了各個象素的灰度值落在與其進(jìn)行比較的范圍之外，那么差異檢測器就對確定電路68提供一輸出。
如果理想的話，確定電路68可以對缺陷的紀(jì)錄進(jìn)行累積，而且當(dāng)檢測到的缺陷或差異超過某一予定的值時將有一輸出，但確定電路的本質(zhì)對本發(fā)明并不重要。它可以按照需要的任何方式配置以產(chǎn)生輸出，該輸出根據(jù)選擇的標(biāo)準(zhǔn)表明被檢查的文件是無效的或不可接受的，而且損壞確定電路的輸出被饋送給在本發(fā)明實施方案中的文件標(biāo)記/檢驗或記錄系統(tǒng)69。除了上述有關(guān)標(biāo)記和記錄的描述外，系統(tǒng)69不但可指出在某一批文件中的一個有缺陷的文件，而且可以指出被拒絕接受的整批文件，它還可以指出某批文件中有缺陷文件的數(shù)量或只給使用者一個信號，告訴其某些特定的文件在其被接受或最終退回之前需要進(jìn)一步的外觀檢查。
“紙片狀物”一詞是企圖即包括紙又包括連續(xù)輸送帶的部分。
權(quán)利要求
1.一種以信號形式表示一個圖象的給定象素的方法，其特征是確定一個矩陣，此矩陣是由所述給出的象素附近的多個象素構(gòu)成的；當(dāng)所有的多個象素具有的亮度值是在予定亮度值的范圍內(nèi)時，該方法提供了第一信號值；當(dāng)在至少上述象素之一具有的亮度值超出了上述范圍時，該方法提供了第二信號值。
2.一種以信號形式表示多個象素構(gòu)成的圖象模型的方法，包括，對每一個上述的多個象素，使用權(quán)利要求
1的方法，以獲得信號值的陣列，而每個信號值表示了確定各自象素的矩陣信號值。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2，一種包括產(chǎn)生多個信號值的陣列的方法，其中，信號值是在每一陣列中根據(jù)多個亮度值各自的不同范圍確定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1到權(quán)利要求
3之中的任何一權(quán)利要求
的方法，其中的信號值是二進(jìn)制的。
5.一種產(chǎn)生由象素構(gòu)成的圖象的信號模型的方法，其特征是，對每一個給出的象素;確定亮度值的范圍;確定由各個給出象素的附近的多個象素構(gòu)成的矩陣;檢查矩陣中每個象素的亮度值;如果矩陣中所有的象素具有的亮度值是在上述范圍內(nèi)，則設(shè)立了第一信號值;如果在上述的矩陣中至少有一個象素具有的亮度值超過了上述的范圍，則設(shè)立了第二信號值，這樣，提供了信號值陣列，而每個信號值顯示一個為各個給出的象素所確定的一個矩陣。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的方法，進(jìn)一步包括提供多個信號值的所述陣列，其中，亮度值的范圍與在同樣陣列中表示的每個矩陣相同，而且每一個陣列是根據(jù)多個不同亮度值的各自的范圍提供的。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6的方法，其中亮度值的范圍擴(kuò)展至遍布整個亮度值的范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的方法，其中的亮度值是根據(jù)灰度值表示的。
9.根據(jù)權(quán)利要求
6到8之中的任何一權(quán)利要求
的方法，其中亮度值的范圍是重迭的。
10.根據(jù)權(quán)利要求
5到9之中的任何一項權(quán)利要求
的方法，進(jìn)一步包括掃描一個文件以提供上述的象素。
11.根據(jù)權(quán)利要求
5到10之中的任何一項權(quán)利要求
的方法，反復(fù)進(jìn)行此方法是為從上述的陣列中至少產(chǎn)生信號值的第二陣列。
12.將選擇的圖象象素與相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)圖象象素的區(qū)域進(jìn)行比較的方法，其特征是在予先確定的亮度范圍檢查選擇的象素的亮度值，此予先確定的亮度范圍對所述標(biāo)準(zhǔn)圖象象素附近確定的象素的相應(yīng)矩陣是通用的。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12的方法，包括對多個選擇的象素的每一個象素進(jìn)行所述檢查。而且當(dāng)任何選擇的象素的亮度值和與其比較的范圍不附合時，提供信號指示。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13的方法，還包括用多個亮度值的范圍的每一范圍檢查選擇值的亮度值，而該亮度值范圍在標(biāo)準(zhǔn)圖象中象素的相應(yīng)矩陣是通用的。
15.根據(jù)權(quán)利要求
12到14之中的任何一項權(quán)利要求
的方法，進(jìn)一步包括對紙片狀物進(jìn)行掃描以提供選擇的象素。
16.根據(jù)權(quán)利要求
14和15的方法，其中，對順次或分開作為連續(xù)輸送帶連續(xù)部分供給的許多紙片狀物進(jìn)行實時掃描。
17.一檢查實物的方法，其特征是以信號元素的陣列形式設(shè)立的標(biāo)準(zhǔn)圖象的顯示，其中陣列中的每個信號元素標(biāo)準(zhǔn)圖象中相應(yīng)的象素或象素組相關(guān)聯(lián)并具有一選擇的信號值，如果是在所述各自的象素的附近確定的象素矩陣中，所有的象素或在標(biāo)準(zhǔn)圖象中的象素組具有的亮度值是在各自的亮度值范圍內(nèi)，兩維地掃描實物以提供多個實物象素，該象素標(biāo)定與各自的標(biāo)準(zhǔn)圖象象素相對應(yīng)，當(dāng)在上述的陣列中的各自的信號元素具有選擇的信號值時，為與各自亮度值范圍相符，對多個選擇的實物象素的每一個進(jìn)行檢查。
18.根據(jù)權(quán)利要求
17的檢查方法，其中實物象素的檢查是在下述情況時禁止;即當(dāng)矩陣陣列元素的信號值與標(biāo)定對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)圖象象素相關(guān)聯(lián)時，或這樣的象素組不是上述選擇信號值時禁止檢查。
19.根據(jù)權(quán)利要求
17或18的方法，其中上述的選擇的信號值包括兩個可能的二進(jìn)制值之一。
20.根據(jù)權(quán)利要求
17到19之中的任何一個權(quán)利要求
中的方法，進(jìn)一步包括設(shè)立多個信號元素陣列，上述的陣列的設(shè)立是相對于各自不同的亮度值范圍，還包括在從陣列來的信號元素控制下為與所述的相應(yīng)范圍相符對每個選擇的實物象素的亮度值進(jìn)行檢查。
21.根據(jù)權(quán)利要求
20中的方法，其中所述的范圍擴(kuò)展到遍布了從確定的零亮度到確定的最大亮度值的整個范圍。
22.根據(jù)權(quán)利要求
20或21中的方法，其中上述范圍是重迭的。
23.根據(jù)權(quán)利要求
20到22中的任何一項權(quán)利要求
中的方法，其中對每一個選擇的實物象素的亮度值的檢查是對每一個所述的相應(yīng)的范圍同時進(jìn)行的。
24.根據(jù)權(quán)利要求
17到23中的任何一項權(quán)利要求
中的方法，其中所說的方法是對多個實物的每一個順序進(jìn)行而且該方法是和實物的生產(chǎn)同步進(jìn)行的。
25.根據(jù)權(quán)利要求
17到24中的任何一項權(quán)利要求
中的方法，其中實物是紙片狀形式。
26.根據(jù)權(quán)利要求
17到24中的任何一項權(quán)利要求
中的方法，其中所述的方法是對每一紙片狀的多個實物連續(xù)進(jìn)行，這種紙片狀物體既可是分開的也可是連續(xù)傳輸帶形式的。
27.用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求
18的方法的裝置并采用了根據(jù)權(quán)利要求
6產(chǎn)生的信號模型，包括用來根據(jù)實物圖象提供多個象素的裝置，而每個象素是由一亮度值表示的;多個比較系統(tǒng)，每一個比較系統(tǒng)是安排用于從多個亮度范圍中確定一個相應(yīng)的范圍;用于表示每個象素的裝置，一相應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)代碼，其中每一位的位置與所述的信號模型一致的相應(yīng)范圍對應(yīng);對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)代碼易起反應(yīng)的并與比較器系統(tǒng)耦合的裝置，該比較系統(tǒng)允許每一個象素的亮度值與每一亮度范圍比較，對該亮度范圍而言，在數(shù)據(jù)代碼中的相應(yīng)位具有第一個二進(jìn)制值;當(dāng)象素的亮度值超出了與其比較的范圍時用于檢測的裝置。
28.用于檢查的設(shè)備，它可以分離的或連續(xù)的形式連續(xù)快速的對多種紙片狀物由與標(biāo)準(zhǔn)紙狀物相符的容限標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，其特征在于包括用于將上述的紙狀物快速連續(xù)地送出的裝置;與送出速率同步對每一張紙進(jìn)行掃描的裝置;進(jìn)行掃描是為每一張紙狀物提供多個象素，每個象素是由亮度值表示的;多個比較器系統(tǒng)，每一個是用于安排確定各自的一個亮度值范圍;用于對每一個象素提供相應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)代碼的裝置，其中數(shù)據(jù)代碼的每一位的位置是與根據(jù)權(quán)利要求
6確定的信號模型的一個相應(yīng)范圍相對應(yīng);對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)代碼易響應(yīng)并與比較器系統(tǒng)相耦合的裝置，能允許每一個象素的亮度值與每一亮度范圍進(jìn)行有效地比較，對于該亮度范圍而言，在數(shù)據(jù)代碼中的各自的位具有第一個二進(jìn)制的值;檢測裝置當(dāng)象素的亮度值超出了與其比較的范圍時用來進(jìn)行檢測。
專利摘要
一種方法，用來在容限變化時對象素進(jìn)行檢測，而該容限變化是對于一標(biāo)準(zhǔn)圖象中選擇的象素而言的。該方法包括設(shè)立數(shù)據(jù)代碼，而數(shù)據(jù)代碼的每一位都指出在選擇的象素附近的所有標(biāo)準(zhǔn)圖象象素在相應(yīng)的范圍內(nèi)是否都有亮度值。表示檢測象素值的數(shù)據(jù)代碼與和數(shù)據(jù)代碼的位相關(guān)聯(lián)的值的范圍同時進(jìn)行比較，這為比較提供了選通。
文檔編號G06K9/64GK85105168SQ85105168
公開日1986年12月31日 申請日期1985年7月6日
發(fā)明者布魯斯·凱利 申請人:英格蘭總督公司銀行導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan