DE2943749A1

DE2943749A1 - Lernende anordnung zum erkennen von mustern digitaler signale

Info

Publication number: DE2943749A1
Application number: DE19792943749
Authority: DE
Inventors: Eric Hendrik Jozef Persoon
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-11-03
Filing date: 1979-10-30
Publication date: 1980-05-14
Also published as: FR2440584A1; NL7810943A; US4327354A; GB2036400B; JPH0128432B2; GB2036400A; JPS5566052A; DE2943749C2; FR2440584B1

Description

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"Lernende Anordnung zum Erkennen von Mustern digitaler Signale".

Im allgemeinen bezieht sich die Erfindung auf die Erkennung von Mustern, die durch eine Anzahl digitaler Signale dargestellt sind. Bekannte Objekte für eine derartige Erkennung sind binärkodierte Zeichen (Buchstaben, Ziffern), Blutkörper, Chromosome, Radarbilder von Flugzeugen. Andere Muster, auf die sich die Erfindung beziehen kann, sind Serien von Kodeziffern, die gegebenenfalls verstümmelt sein können, menschliche Stimmenmuster usw. Die Erfindung betrifft damit insbesondere eine Anordnung zum Erkennen eines Musters einer vorgegebenen Anzahl einzelner und nach zumindest einer Koordinate geordneter digitaler Signale mit je einem Signalwert, mit einem ersten Speicher zum Empfangen und Speichern des Musters, einem zweiten Speicher mit einer vorgegebenen Speicherstellenanzahl, die je eine Speicherkapazität für ein Muster aufweisen, eine Differenzbestimmungsanordnung mit einem ersten Eingang, der mit einem Datenausgang des ersten Speichers verbunden ist, und mit einem zweiten Eingang der mit einem Datenausgang des zweiten Speichers verbunden ist, und mit einem Ausgang, der alternativ ein Differenz/Übereinstimmungssignal abgibt.

Die Koordinaten können die x- und y-Richtungen bei einem zweidimensionalen JJiId, die Zeit bei einer Serien empfangener Kodebits, Zeit und Tonhöhe bei einem Stimmenmuster sein. Die Anzahl der Koordinaten kann 1, 2, 3 oder sogar mehr sein. Der Signalwert bezieht sich dabei auf den Schwärzungs- oder Farbkode bei zweidimensionalen Bildern, auf die Intensität des Tons bei einem Stimmenmuster usw. Das Erkennen unbekannter Muster interessiert schon lange und ist das Thema vieler Veröffentlichungen und Patentschriften. Die nachfolgende Beschreibung betrifft insbesondere das Erkennen zweidiinensionaler, statischer Bilder. Die Erfindung lässt sich auch bei an-

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deren Mustern verwenden, wie bereits erwähnt wurde. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass viele Muster ein Gefüge an sich bereits bedeutsamer Teile sind. So können medizinische Röntgenphotos einige Einzelheiten wie Skeletteile enthalten. Andere Bilder enthalten beispielsweise Chromosome oder Blutkörper, die gezählt und/oder identifiziert werden müssen. Die Erfindung berücksichtigt, dass die Information für einen guten Teil in Teilbildern mit grossen Gradienten enthalten ist (also beispielsweise Sprünge in der Intensität eines Bildes). Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung anzugeben, die für die Erkennung örtlicher Muster die spezifischen Eigenschaften der darin vorzugsweise enthaltenen Gradienten im Signalwert ausnutzt, so dass unter anderem eben derartige.gradientenreiche örtliche Muster mit der Beispielinformation verglichen werden können. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss zunächst dadurch gelöst, dass zum Erkennen eines mit Hilfe eines koordinatenweise einstellbaren Fensteranordnung aus einem allgemeinen Muster ausgewählten örtlichen Musters eine Schrittanordnung die Fensteranordnung koordinatenweise um einen Schritt versetzt, und dass eine Gradientenbestimmungsanordnung vorgesehen ist, die für vorgegebene Koordinatenwerte im Fenster den absoluten Wert eines koordinatenweisen Gradienten der auf diesen Koordinatenwerten vorhandenen Werte der digitalen Signale bestimmt, und ein Momentgenerator die absoluten Werte und deren Moment in bezug auf einem Visierpunkt des Fensters bestimmt und ein Ausgangssignal bei einem Erreichen eines vorgegebenen Mindestwerts des Moments zur Signalisierung des Erreichens eines örtlichen hohen Werts des über das örtliche Muster gemittelten Werts im koordinatenweisen Gradienten erzeugt und als Aktivierungssignal der erwähnten Differenzbestimmungsanordnung zuführt.

Beispielsweise ist es möglich, das unbekannte Bild laufend abzutasten, wobei die Zeit oder die Stelle die unabhängige Variable bilden. Dabei wird jeweils das Moment bestimmt und bei einer Zentrierung (in Zeit oder Ort) auf einem Maximum des über das örtliche Muster

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gemittelten Werts im koordinatweisen Gradienten der Vergleich gestartet. Dies kann also ein Nulldurchgang einer Anordnung sein, die den erwähnten gemittelten Wert zeitlich differenziert. Die Bildung des Moments erfolgt S derart, dass tatsächlich auf ein Maximum eingestellt wird (und also nicht auf ein Minimum, denn dies ergibt entsprechend obiger Beschreibung nur eine beschränkte Informationsmenge). Der Gradient lässt sich auf verschiedene Weisen bestimmen. Das erwähnte Moment kann ein erstes Moment oder ein höheres Moment betreffen.

In diesem Zusammenhang wird ein gutes Beispiel des Stands der Technik durch eine Veröffentlichung von S. Kashioka et al, "A transistor wire-bonding system utilizing multiple local pattern matching techniques", IEEE transactions on systems, man and cybernetics, August 1976, Vol. SMC-6, Nr. 8, S. 562 ... 570, gegeben. Nach dieser Veröffentlichung werden Teilbilder bei der Abtastung und ohne den bereits erwähnten Zwischenschritt der Zentrierung auf einen relevanten Visierpunkt direkt miteinander verglichen. Dies bedeutet, dass nur eine geringe Anzahl von Beispielmustern verwendet werden kann. Denn es erfolgen sehr viele Vergleiche, und zwar direkt bei der Bildabtastung. Nach obiger Beschreibung erfolgt der Vergleich erst dann, wenn die Fensteranordnung einwandfrei eingestellt ist. Weiter sind nach der erwähnten Veröffentlichung die zulässigen Differenzen klein. Dies bedeutet, dass nur in einer Umgebung mit wenig Variablen gearbeitet werden kann. Die Veröffentlichung beschreibt daher die Ortung von Transistoren, bei denen nur eine zweidimensionale translatorische Bewegung und eine Drehung möglich sind. Die bekannte Technik ist ergebnislos, denn das Objekt nicht formfest ist, so dass der gegenseitige Abstand der Einzelheiten schwanken kann.

Es ist vorteilhaft, wenn eine Voreinstellschrittanordnung vorgesehen ist, um mit Hilfe einer vorgegebenen Anzahl von Voreinstellschritten genau so viele Anfangspositionen der Fensteranordnung zuzuführen, und dass ein Ausgang der Voreinstellschrittanordnung mit einem Eingang

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des Momentgenerators verbunden ist, um letzteren erst nach dem Erreichen einer Anfangsposition zu aktivieren.

Eine jede der Anfangspositionen kann eine einzige endgültige Einstellung und somit auch einen einzigen Vergleich ergeben. Durch eine gute Verteilung der Anfangspositionen kann ein ausgedehntes Musters auf bedeutsamen Einzelheiten untersucht werden. Nahe einer jeden der Anfangspositionen kann ein örtliches Maximum des bereits erwähnten koordinatenweisen Gradienten gefunden werden,

W beispielsweise dadurch, dass eine vorgegebene Reihenfolge von Fenstereinstellung nach dem Starten auf einer Anfangsposition durchlaufen wird. Es ist möglich, dass die endgültige Einstellung von zwei oder sogar mehreren Anfangspositionen aus erreicht wird. Nach Bedarf kann dies da- durch verhindert werden, dass eine zusätzliche Anordnung vorgesehen ist, die merkt, welche Stellen bereits untersucht wurden, und dass, wenn eine derartige Stelle zum zweiten Male erreicht wird, der DifferenzbeStimmer ein sperrendes Signal abgibt. So kann das Muster systematisch mit Hilfe einer geeigneten Zwischenraumbildung zwischen den erwähnten Anfangspositionen untersucht werden.

Es ist vorteilhaft, wenn eine Rückkopplungsve*rbindung zwischen einem Ausgang des Momentgenerators und einem Aktivierungseingang der Schrittanordnung vorgesehen ist, um der Schritteinrichtung ein Schrittrichtungssignal zuzuführen. Das Fenster wird dabei nach der Einstellung auf eine Anfangsposition jeweils Schrittweise in der geeigneten Richtung verschoben, um möglichst schnell das bereits erwähnte Moment zu minimalisieren. So läuft die Einstellung

3" automatisch ab und werden wenige Schritte zum Erreichen der Endstellung gemacht.

Es ist vorteilhaft wenn ein Beendungselement vorgesehen ist, um die Schrittanzahl, die aus einer Anfangsposition von einem der Schrittanordnung zugeführten Schritt-

richtungssignal aktivierbar ist, auf eine Obergrenze zu beschränken. Auf diese Veise wird die weitere Einstellung des Fensters beendet, wenn zum Erreichen der Endeinstellung die Schrittanzahl zu gross werden würde. Diese Schitt-'

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anzahl kann gross werden wenn in einem bestimmten Bereich kein örtliches Maximum des koordinatenweisen Gradienten vorhanden ist (aber z.B. nur ein örtliches Minimum): Dabei kann die endgültige Einstellung auch von einer anderen Anfangsposition aus erreicht werden. Auch hiermit wird die zweifache Durchführung des Einstellvorgangs auf den gleichen endgültigen Einstellpunkt vermieden. Ein anderer Fall, bei dem viele Schritte auftreten können, besteht darin, dass das örtliche, zum Vergleich zugeführte Muster einer zeitabhängigen Geräuscherscheinung ausgesetzt ist. Dies kann beispielsweise durch geringe Pegelverschiebungen in Diskriminatoren erfolgen, die ein analoges Eingangsmuster in ein digitales Muster umsetzen. Dabei kann die optimale Einstellung der Fensteranordnung auch zeitabhängig sein, so dass wiederholt die gleiche Einstellung erhalten wird. Auch dabei vermeidet die Verwendung eines erwähnten Bedienungselements Zeitverlust.

Es ist vorteilhaft, wenn zum Erkennen eines mit Hilfe einer koordinatenweisen einstellbaren Fensteranordnung aus einem allgemeinen Muster ausgewählten örtlichen

Musters die Fensteranordnung ein Schrittmechanismus besitzt, der koordinatenweise um einen Schritt verschoben wird, wobei eine Gradientenbestimmungsanordnung vorgesehen ist, der für vorgegebene Koordinatenwerte im Fenster den absoluten Wert eines koordinatenweisen Gradienten der auf ^*-* diesen Koordinatenwerten vorliegenden Werte der erwähnten digitalen Signale bestimmt, und der Differenzbostimmer, wenn ein zum Vergleich zugeführtes Signalpaar aus dem ersten und zweiten Speicher für einen bestimmten Koordinatenwert einen vorgegebenen Unterschied aufweist, aber die betreffenden Muster für diesen Koordinatenwert beide einen Koordinatenweise vorgegebenen Gradienten im Signalwert aufweisen, den für diesen Koordinatenwert erzeugten vorgegebenen Unterschied vernachlässigt. Bei einem binären Bild ist der erwähnte vorgegebene Unterschied ein Unterschied zwischen "1" und "0". Bei einem mehrwertigen Bild knrm os sich'um einen gewissen Schwärzungs- odor FarbunLerschied handeln. Der Gradient kann auf gleiche Weis'e

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wie bei der Einstellung des Fensters oder auf eine andere Weise bestimmt werden. Durch, die erwähnte Vernachlässigung werden beispielsweise geringe Verschiebungen im Rand eines Zeichenteils oder geringe Zeitunterschiede im Ankunftmoment einer Änderung in einer Signalamplitude nicht als ein Beitrag zu einem Unterschied betrachtet. Es zeigt sich, dass dies eine grosse Ersparnis in der Musteranzahl gibt, die in den zweiten Speicher gespeichert werden muss. Auch bei einer geringeren Anzahl gespeicherter Muster ist

JQ dabei dennoch eine gute Kennung möglich. So wird also ein günstiges Kompromiss einerseits .zwischen dem Auftreten von Gradienten des Signalwerts im örtlichen Muster (wenn er in den zweiten Speicher eingeschrieben ist) und zum anderen einer zulässigen Toleranz im Koordinatenwert, in dem ein derartiger Gradient auftritt, gefunden. Dies ergibt eine genau dosierte Toleranz in den zulässigen Unterschieden zwischen Beispiel und zu untersuchendem Objekt.

Es ist vorteilhaft, wenn ein dritter Speicher vorgesehen ist, der unter der Steuerung eines Übereinstimmungssignals der Differenzbestimmungsanordnung eine dabei auftretende Differenzposition der Fensteranordnung und ein Adressignal für den zweiten Speicher speichert. Durch diese Speicherung wird es möglich, ein Bild zu fixieren, das auf zunächst noch nicht festgestellte Weise aus einer Anzahl bekannter Komponenten oder Teilmuster aufgebaut ist.

Es ist vorteilhaft, wenn ein Momentgenerator die erwähnten absoluten Werte empfängt, deren Moment in bezug auf einen Visierpunkt des Fensters bestimmt und ein Ausgangssignal bei einem Erreichen eines vorgegebenen Mindestwerts des erwähnten Moments zur Signalisierung des Erreichens eines örtlichen hohen Werts des über das örtliche Muster gemittelten Werts im erwähnten koordinatenweisen Gradienten erzeugt, und eine Verbindung das erwähnte Ausgangssignal als Aktivierungssignal der erwähnten Differenzbestimmungsanordnung zuführt, wobei ein Zyklusgenerator die verschiedenen gespeicherten Informationen aus dem zweiten Speicher der Differenzbestimmungsanordnung zuführt, dass das erwähnte Übereinstimmungssignal als ein

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erstes Stoppsignal eine Erkennung signalisiert und ein Differenzsignal als Fortschrittsignal weitere im zweiten Speicher enthaltene Muster zum Vergleich zuführt, bis alle Muster zugeführt worden sind, wobei ein zweites Stoppsignal ein Sperrelement zwischen einem Ausgang des ersten Speichers und einem Eingang des zweiten Speichers zur Speicherung des im ersten Speicher gespeicherten Musters an einer unbenutzten Speicherstelle des zweiten Speichers freigibt. Die gespeicherten Bilder können alle IQ gleichzeitig in verschiedenen Vergleichselementen oder auch aufeinanderfolgend zum Vergleich zugeführt werden. Das Ergebnis kann dabei sein, dass das unbekannte Teil-, muster mit einem der gespeicherten Bilder identifiziert

wird, und darauf kann das erwähnte erste Stoppsignal ein Aktivierungssignal für den Schrittmechanismus bedeuten.

Auch kann es sein, dass das erwähnte erste Stoppsignal nur einen Buchhaltungsmechanismus aktiviert, der sich merkt, welche örtliche Bilder eine Übereinstimmung ergeben haben; Dabei aktiviert immer das zweite Schrittsignal den Schrittmechanismus. Wenn das örtliche Muster jedoch unkenntlich ist, kann das nicht erkannte Muster automatisch als neues Beispielmuster gespeichert werden. Es ist besonders vorteilhaft, dass für die örtlichen Muster so eine Lernphase und die Benutzungs- oder Erkennungsphase zusammen auftreten: Denn es ist möglich, dass nicht von vornherein ^^-" bekannt ist, wie viele verschiedenen örtliche Muster vorhanden sein werden. So weist die Anordnung gewissermassen ein selbstorganisierendes Vermögen auf. In der obigen Beschreibung kann das neu dargestellte Muster aus der Aufnahmeeinrichting abgeleitet werden (beispielsweise dadurch, dass die Fensteranordnung in der Aufnahmekamera verkörpert ist). Zum anderen kann der erste Speicher auch in einem spezifischen Speicher, z.B. in einem Schieberegister, verkörpert sein.

Es ist vorteilhaft wenn eine zweite Fensteranordnung an einen Datenanschluss des zweiten Speichers angeschlossen ist, der aktivierte Zuführung von Daten an den Differenzbestimmer auf Koordinatenpositionen eines in den erwähnten

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zweiten Speicher einzuschreibenden Musters beschränkt, wodurch entweder ein vorgegebener koordinatweiser Gradient des erwähnten Signalwerts oder bei einer benachbarten Koordinatenposition ein vorgegebener koordinatweiser Gradient des Signalwerts detektiert ist. In einem zweidimensionalen binären Bild wird ein derartiger Musterteil, für den sogar eine benachbarte Koordinatenposition keinen Gradienten aufweist, durch einen farbgleichen Teil (schwarz oder weiss) gebildet, der keine Daten über die Form des Bildes enthält. Wenn die zweite Fensteranordnung an den Dateneingang des zweiten Speichers angeschlossen ist, werden derartige gradientenfreie Teile der Muster als indifferente (don't care) Information eingeschrieben und später nicht in den Vergleich aufgenommen: Eine indifferente Information gibt mit einer beliebigen anderen Information keinen Unterschied an. Der Vergleich mit späteren zu erkennenden Mustern wird dabei schärfer, weil beispielsweise Signalrauschen in einem im übrigen gradientenfreien Musterteil keinen Einfluss auf das Vergleichungsergebnis:

ausübt. Wenn zum anderen die zweite Fensteranordnung an den Datenausgang des zweiten Speicher angeschlossen ist, werden derartige gradientenfreie Teile zwar eingeschrieben, aber bei späterer Vergleichung dennoch ausser Betracht gelassen. Im letzten Fall kann dabei mit einer etwas geringeren Speicherkapazität ausgekommen werden. So gibt es eine enge Zusammenarbeit zwischen den zwei Fensteranordnungen; Die erste bestimmt die Stelle und die zweite darin die Grosse des zu vergleichenden Teilmusters. Ein kennzeichnender Fall von Störungen am Rand des Bildes kann durch benachbarte Objekte gebildet werden, die weniger weit oder weiter entfernt sein können.

Es ist vorteilhaft, wenn eine Rückkopplungsverbindung zwischen einem Ausgang des Momentgenerators und eine

. Aktivierungseingang der Schrittanordnung vorgesehen ist, um dieser ein Schrittrichtungssignal zuzuführen, wobei ein vierter Speicher vorgesehen ist, der nach dem Zuführen aller im zweiten Speicher gespeicherten Muster eine dabei auftretende Referenzposition der Fensteranordnung einst'-

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weilen speichert, und dass eine Wiederholungsanordnung vorgesehen ist, die zumindest eine zusätzliche Anfangsposition erzeugt, und dass ein Vergleichselement vorgesehen ist, um nach dem erneuten Erreichen des Minimalwerts des erwähnten Moment danach die dabei auftretenden Referenzposition der Fensteranordnung mit der in den vierten Speicher gespeicherten Position zu vergleichen und ein Saldo von Übereinstimmungen zu bilden und schliesslich das zweite Stoppsignal nach dem Erreichen eines vorgegebenen Minimurasaldos zu erzeugen, wobei von der zumindest einen zusätzlichen Anfangsposition ausgegangen wird.

Es hat sich gezeigt, dass manchmal ein örtliches Maximum im Gradienten des Signalwerts für die Fensteran-Ordnung nur einen sehr kleinen Fangbereich bildet: Nur eine ganz spezifische Anfangsposition ergibt eben jenes stabile und sogar indifferente Gleichgewicht. In diesem Fall ist ein derartiges örtliches Muster wenig bedeutsam, und es wird daher nicht als Beispielmuster gespeichert. Die zusätzlichen Anfangspositionen lassen sich auf verschiedenen Weisen bilden: Es können "normale" Anfangspositionen sein, die also nur ein neues Beispielmuster liefern, wenn dieses wenigstens aus zwei "normalen" Anfangspositionen erreicht wird. Es können auch eine oder mehrere zusätzliche Positionen sein, die auf einen bestimmten Koordinatenunterschied in bezug auf den erreichten Einstellpunkt positioniert werden.

Zum andern ist es vorteilhaft, wenn ein fünfter Speicher vorgesehen ist, der unter der Steuerung des erwähnten zweiten Stoppsignals ein Vorlaufigkeitsmarkierungssignal speichert und ein Saldo aktualisiert, und eine Wjederholungsanordnung vorgesehen ist, die dabei zumindest eine zusätzliche Anfangsposition erzeugt und durch ein nachfolgendes erstes Stoppsignal für das zuletzt in den zweiten Speicher eingeschriebene Muster das Saldo erhöht und so, ausgehend von der erwähnten zumindest einen zusätzlichen Anfangsposition, nur beim Erreichen eines vorangegebenen minimalen Saldos das erwähnte Vorlaufigkeitsmarkierungssignal zurückstellt, jedoch zum anderen das.

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letztgenannte Muster ungültig macht.

In einer Richtung kann die Stabilität der Zentrierung indifferent sein. Dies ist z.B. mit einer gerade verlaufenden Grenze der Fall. Wenn dabei etwas später das gleiche Bild vorgefunden wird, ist dies dennoch ein interessierendes Muster.

In obiger Beschreibung wird angegeben, dass nicht alle Teilmuster gleich sinnvoll sind, um als Beispielmuster gespeichert zu werden. Dies hängt insbesondere von der weiteren Benutzung ab, die mit den gespeicherten Erkennungsergebnissen bezweckt wird. Es ist z.B. möglich, dass ein allgemeines Muster eine bestimmte Anzahl erkannter Teilmuster sowie ein oder mehrere unerkennbare Teilmuster enthält. Es kann dabei auch noch an Hand einer ziemlich beschränkten Anzahl erkannter Teilmuster noch erkennbar sein. Dieser Fall kann eintreten, wenn Produkte erkannt werden müssen, die jedoch von anderen Produkten (beispielsweise formgestanzte Plättchen) überlappt werden. Die Teilmuster, die durch die Überlappung gebildet werden, sind für die Erkennung nicht relevant. Weiter ist es für die in dem zweiten Speicher gespeicherten Beispiele besonders vorteilhaft, wenn sie invariant für den Masstab der Koordinatenpositionen sind. Für eine Bildabtastung ist meist die Grosse des Bildes (beispielsweise durch den Abstand des Objekts vom Abtastorgan gegeben) nicht von vornherein bekannt). Deshalb kann als Zusatzbedingung an ein zu speicherndes Speichermuster gefordert werden, dass unter einer vorgegebenen Variation im erwähnten Koordinatenwert das Muster höchstens einen vorgegebenen Unterschied aufweist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 erste Muster digitaler Signale, Fig. 2 zweite Muster digitaler Signale, Fig. 3 eine Blockschaltung einer erfindungsgemässen Anordnung,

Fig. ka bis 4k Einzelheiten zu Fig. 3, Fig. 5a bis 5d einige Bilder zur Erläuterung der

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Vergleichsregeln,

Fig. 6a, b und c Flussdiagramme der Signalverarbeitung,

Bereits erwähnt wurde, dass die Erfindung zur Ver-S wendung bei verschiedener Musterarten digitaler Signale verwendbar ist. Der Einfachheit halber ist die nachstehende Beschreibung zweidimensionalen Bildern binären Daten ,gewidmet: schwarz bzw. weiss. Es gibt also zwei unabhängige Koordinaten, die mit "x" und "y" bezeichnet werden können. In Fig. 1 ist die ursprüngliche Ausführungsform eines derartigen zweidimensionalen Bilds in gestrichelten Linien und die binärkodierte Ausführungsform desselben in ausgezogenen Linien dargestellt. Die erwünschte Erkennung kann jetzt das Zurückfinden der Stelle und der Anzahl der zusammensetzenden Figuren sein, die rotiert und/über überlappend angeordnet sein können. Relevante Teilmuster (örtliche Bilder) sind für den Kreis beispielsweise Oberrand, Unterrand, linker und rechter Rand. Relevante Teilmuster für das Dreieck sind beispielsweise die drei Ecken. Letztere werden nicht durch den Masstab der Darstellung des Dreiecks beeinflusst.

In Fig. 2 ist auf gleiche Weise ein binärkodiertes Zeichen "4" dargestellt. Relevante Teilbilder sind hier mit den Buchstaben A... F bezeichnet. Das Zeichen ist erkennbar wenn eine genügende Anzahl von Teilbildern in einer annehmbaren gegenseitigen Lage erkannt ist. Wenn manche Zeichen eine grosse Varianz aufweisen, werden davon verhältnismässig viele Teilbilder gespeichert. So wird die Kapazität des früher erwähnten zweiten Speichers gut ausgenutzt. Es sei noch darauf hingewiesen, dass derartige Zeichen vorbearbeitet sein können, beispielsweise durch Skelettieren oder Glätten der Ränder, um die erwähnten Teilbilder charakteristischer oder weniger stark beeinflusst von Störungen und Rauschen zu machen. In Fig. 3 ist ein Blockschalbild einer erfindungsgcmässen Anordnung insbesondere für zweidimensionale Bilder dargestellt. Der Aufnehmer 1 ist ein bekannter Rasteraufnehmer, der die zugeführten Bilder unter synch'ro-

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nisierender Steuerung durch die Taktimpulse auf der Leitung 5a abtastet. Das Element 1a ist der Generator für den eigentlichen Abtasthub und enthält auf bekannte Weise einen x-Zähler, einen y-Zähler und einen Generator für den Voreinstell- oder Anfangspunkt der Abtastung (also zwei Voreinstellkoordinaten, die in genau so viele Register gespeichert sein können). Das Bild wird im Vorverstärker 2 in einen Bitstrom unter der Synchronisation durch die Taktimpulse auf der Leitung 5a umgesetzt. Im Beispiel enthält das Bild ein Viereck von 20 χ 20 BiIdpunk'ten, das beispielsweise einen Teil des ganzen, zur Analyse zugeführten Bilds sein kann, das den Umfang beispielsweise eines Fernsehbilds haben kann. Die Information der erwähnten 4θΟ Punkte gelangt an das Element 3» das als ein zweidimensionales Schieberegister ausgeführt ist (siehe weiter Fig. ^a). Die Speicherung erfolgt unter der Steuerung der Taktimpulse auf der Leitung 5a, die (siehe Fig. kb) in der Steuereinheit 5 vom UND-Gatter 162 durchgelassen werden, wenn der Datenflipflop 160 in der "1"-Stellung steht. Die Vorderflanken der Taktimpulse am Eingang 163 steuern Elemente 1, 2, 3· Der Flipflop I60 geht in die "1"-Stellung unter der Steuerung eines Rückstellsignals auf RAZ am Anschluss 6, das mit dem über die Umkehrstufe Ιοί invertierten Taktimpulse zusammenarbeitet.

Anschliessend wird über das ODER-Gatter 165 der Flipflop 160 in der "1"-Stellung festgehalten. Das Signal RAZ muss also zumindest für die Dauer einer Taktimpulsperiode vorhanden sein, aber kann beispielsweise ein manuelles Signal sein. Gegebenenfalls kann der Ausgang des ODER-Gatters 165 eine Massnahme gegen Prellungen eingebaut haben. Das Element 7 empfängt auch die Taktimpulse aus dem Taktgeber und zählt seine Vorderflanken. In der Stellung "hOO" ßibt das Element 7 ein Übertragssignal auf der Leitung 8. Es kann dabei in die Nullstellung gehen. Eine andere Möglich-

^⁵ keit ist, dass es auch vom Signal RAZ in die Nullstellung gebracht wird. Das Signal auf der Leitung 8 arbeitet als Rückstellsignal (Anschluss 164) für den Flipflop 160, und zwar mit Priorität vor dem Ausgangssignal des ODER-Gatters

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I65. Solange das Signal RAZ nicht mehr erscheint, bleibt der Flipflop in der Nullstellung stehen, und damit ist die Aufnahmephase beendet.

In diesem Zusammenhang zeigt Fig. ha. ein zweidimeng sionales Schieberegister von 3*3 Positionen. Die Stufen 130 enthalten alle eine Bitinformation oder zum anderen soviel Information als von der Anordnung 2 für jede Bildposition erzeugt wird. Die Stufen werden zusammen mit Hilfe nicht dargestellter Taktimpulse gesteuert, um eine Information auszugeben bzw. einzugeben, wozu jede Stufe einen fleister-Sklave-Flipflop aufweisen kann. An sich ist die Verwendung eines zweidimensionalen Schieberegisters im Bereich der Mustererkennung bekannt und z.B. im Buch von J.R. Ullmann, Pattern Recognition Techniques, London 1973» insbesondere auf den Seiten 3k... 37 beschrieben. In einer bestimmten Ausführungsform wird beim Aufnehmen der Wählschalter 137A in die unterste Stellung gebracht und werden weiter Durchlasselemente 131 und 132 erregt, bis nach drei Taktimpulsen die erste Spalte gefüllt ist. Beim vierten Taktimpuls werden Durchlasselemente I3I und 133 erregt, und die bereits gespeicherte Information schiebt um eine Spalte weiter. Dabei folgen zwei Taktimpulse unter Erregung von Durchlasselemente 131 und 132, ein Taktimpuls unter Erregung der Durchlasselemente 131 und 133» zwei Taktimpulse unter Erregung der Durchlasselemente I3I und 132, wonach neun Bits gespeichert sind und der Schalter 137A in die obere Stellung gebracht wird. Für ein grösseres Schieberegister ist die Organisation entsprechend. Die Information des Abtasters erreicht den Eingang I36. Die Stufen 130 haben je einen Dateneingang, der mit vier Durchlasselementen gekoppelt ist, und einen Datenausgang^ der mit vier weiteren Durchlasselementen gekoppelt ist. Die Sequenz der Steuerung der Durchlasselemente wird vom Zähler 3OO in Fig. 4c versorgt, der die Speichertaktimpulse empfängt und dessen Stellung zum Aktivieren der entsprechenden Durchlasselemente dekodiert wird. Für weitere Grau- oder Farbpegel enthalten die Stufen 13Ο eine ausreichende Anzahl parallel geschalteter Bitspeicher-

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elemente.

In Fig. 4c ist die Steuerung des zweidimensionalen Schieberegisters 3 veranschaulicht. Der Zähler 300 empfängt die Taktimpulse auf der Leitung 5a: Für ein 20 χ 20 Punktschieberegister besitzt dieser Zähler wie der Zähler 7 400 Stellungen. Der Dekoder 301 dekodiert die Stellungen dieses Zählers und erzeugt selektiv Durchlassteuersi^nale zu den Durchlasselementen I3I» 132 und 133 an den auf gleiche Weise indizierten Ausgängen. Durch an sich bekannte Massnahmen ist gewährleistet, dass bei der Aktivierung der Schieberegisterstufen durch einen Taktimpuls der Leitung 5a der Signalzustand an den Ausgängen der Dekoders 301 ungeändert bleibt. Der Zähler 300 kann einen weiteren Ausgang 305 für ein Ausgangsübertragssignal und einen Eingang 306 besitzen, um ihn am Anfang der Eingabe in die Nullstellung zurückzubringen (beispielsweise durch das Signal RAZ). Letztgenannte zwei Signale bedienen dabei den Schalter 137A. Veiter enthält die Steuerung des Schieberegisters 3 einen inneren Taktgeber 302, dessen Frequenz an die höchste Schiebegeschwindigkeit im Register 3 angepasst ist. Diese Frequenz muss also zumindest genau so hoch sein wie die entsprechende Eingabegeschwindigkeit, aber die Geschwindigkeit der Datenverarbeitung (siehe weiter unten) kann viel niedriger sein. Es gibt weiter ein x-Adressregister 303 mit einem Dateneingang 307 und einem Ladesteuereingang 308. Weiter gibt es ein y-Adressregister 311 mit einem Dateneingang 309 und einem Ladesteuereingang 310. Es gibt einen bidirektional arbeitenden x-Adresszähler 13 und einen entsprechenden y-Adresszähler lh mit Zähleingängen 312 bzw. 313 (letztere entstammen den Selektoren 13 bzw. 14a, deren Eingänge sowohl für innere als auch für äussere Aktivierung zweifach ausgeführt sind). Die Stellungen des x-Adresszählers 13 und des x-Adressregisters 303 werden im Vergleichselement 3θ4 verglichen, das ein aktivierendes Taktsignal aus dem Taktgeber 302 erhält. Auf gleiche Weise gibt es ein Vergleichselement 31^1 das die Stellungen des y-Adressreg.istej's 3111 und des y-Zählers vergleicht und ein aktivierendes

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Taktsignal aus dem Taktgeber 302 erhält. Der Taktgeber 302 wird von einem Ladesteuersignal an den Eingängen 3O8/3IO gestartet. Die Elemente 30k und 31^ werden anschliessend abwechselnd aktiviert und erzeugen bei der S Aktivierung ein "grosser als/gleich/kleiner als"-Signal. Wenn das Gleichsignal erscheint, geschieht weiter nichts. Wenn das "grosser als"- oder "kleiner als"-Signal erscheint, empfängt der betreffende Adresszähler einen Zählimpuls der entsprechenden Polarität (oder gegebenenfalls ein Zweibitsignal, ein Zählbit und ein Richtungsbit) und werden die x-Durchlasselemente 131» 133 oder 135 durch das Vergleichselement 30^ bzw. werden die y-Durchlasselemente 132, 134 oder 136A durch das Vergleichselement 314 auf entsprechende Weise aktiviert, so dass anschliessend das gespeicherte Bild um einen Schritt verschoben ist. Die "gleich"-Signale aus den Elementen 30^ und 31 ^ erscheinen an den Ausgängen 315 und 316. Wenn der Taktgeber 302. von einem Signal am Eingang 317 angehalten ist, erzeugen auch die Vergleichselemente 30k und 31^ keine Signale mehr. Die Zähler 13 und lh können von einem geeigneten Signal (beispielsweise vom Signal RAZ) an den entsprechenden Eingängen 318 und 3¹9 auf Null gestellt werden, welches Signal auch die Selektoren 13a und 14a in die Stellung zum Durchlassen der Ausgangssignale aus den Elementen 30^ und 314 bringen kann (die Steuereingänge der Elemente 13A und 1^A sind fortgelassen).

Das Signal auf der Leitung 8 in Fig. 3 aktiviert eine Lesezyklus im Speicher 9 über das ODER-Gatter 10. Das Element 9 kann ein Festwertspeicher sein (ROM oder PROM), dadurch wird also eine erste Adresse eingegeben: An jeder Adress-Stellung enthält der Speicher 9 die Adressdaten eines sogenannten Initialvisierpunktes. Diese Initialvisierpunkte werden zum Starten der weiteren Verarbeitung benutzt. Die Bildpunkte (und also auch die Informationen im Schieberegister 3) bilden ein zweidimensionales Raster mit den Koordinaten £ 1 bis 20, 1 bis 2OJ Die Visierpunkte bilden ein gröberes Raster beispielsweise mit den Koordinaten £3,3; 3,8; 3,13; 3,18; 8,3;

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8,8 ... 18,18J . Die vom Speicher 9 ausgegebenen Wörter bilden die x- und y-Koordinaten des zweidimensionalen Schieberegisters 3· Dadurch können die dort gespeicherten Informationen mit Hilfe eines Fensters für Weiterverarbeitung verfügbar werden. Wie bereits erläutert, verläuft die Einstellung des Schieberegisters auf einen Initialvisierpunkt im Innern durch die in Fig. 4c dargestellten Elemente.

Durch eine Meister-Sklave-Organisation für die Stufen 13Ο des Schieberegisters 3 und dadurch, dass die Ausgänge der äusseren Reihen des Registers nach der anderen Seite hin ringgekoppelt sind, gehen beim Schieben keine Informationen verloren. Die Information eines bestimmten Teils der Elemente des Schieberegisters ist für Weiterverarbeitung an nicht dargestellten Ausgängen der Schieberegisterstufen verfügbar. Die Anordnung dieser Ausgänge bildet ein sogenanntes "Fenster" am Bild. Zum Schieben dieses Fensters in der negativen x-Richtung wird die Information in der positiven x-Richtung geschoben. Dies geschieht in Fig. ka dadurch, dass alle Stufen ein Schiebeimpuls empfangen und die Durchlasselemente 131 und 133 erregt sind. Die Information der ganz rechten Spalte wird bei erneut in der ganz linken Spalte dadurch gespeichert, dass der Schalter 137A dabei in der oberen Stellung steht.

Für die Verschiebung des Fensters in der positiven x-Richtung werden die Durchlasselemente 135 erregt, und die Information der ganz linken Spalte wird in der ganz rechten Spalte neu geschrieben. Auf gleiche Weise ist eine nicht dargestellte Ringkopplung für Zweirichtungsverkehr zwischen der unteren Zeile und der oberen Zeile des Schieberegisters vorgesehen. Erregung der Durchlasselemente 13^ ermöglicht eine Verschiebung der Information in der negativen y-Richtung; Erregung der Durchlasselemente I36A ermöglicht eine Verschiebung in der positiven y-Richtung.

Weiter kann das Schieberegister noch eine Anzahl zusätzlicher Zeilen/Spalten enthalten, die beim Eingeben der Information nicht gefüllt werden. Dadurch wird beispielsweise eine Wechselwirkung zwischen der Information des

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oberen Bildrandes und der des unteren Bildrandes vermieden. Diese zusätzlichen Positionen sind auch im Ringkopp lungssytem enthalten, werden aber beim Füllen des Schieberegisters mit einem neuen Bild ungefüllt gehalten, beispielsweise dadurch, dass der Eingang I36 nicht mit einer Randstufe verbunden ist. Die eigentliche Gesamtkapazität des Schieberegisters 3 kann beispielsweise 26 χ 26 Punkte sein. Eine ganz andere Lösung für die Speicherung des Bilds wird mit Hilfe eines Schreib/Lese-Speichers mit wahlfreiem Zugriff gelöst, aus dem durch Adressieren eine Reihe von Wörtern (Zeilen oder Spalten des Bilds) für Weiterbearbeitung zur Verfügung stehen. So geben also die Elemente 13 und 14 die Position des Bildes im Schieberegister an, beispielsweise dadurch, dass sie nach einer Art Gray-Kode zählen. Wenn an beiden Ausgängen 31^ und ein "gleich"-Signal angekommen ist, ist das Fenster auf dem vom Speicher 9 ausgegebenen Initialvisierpunkt eingestellt. Dabei ist beispielsweise die Information eines Vierecks von 11x11 Punkten im Schieberegister für nähere Auswertung verfügbar. Das Fenster ist durch eine gestrichelte Linie (18) angegeben und wird dadurch gebildet, dass nur von den betreffenden Stufen die Datenausgänge mit weiteren Teilen der Schaltung verbunden sind. Zusammen bilden die betreffenden 121 Ausgangsleitungen das Bündel 19· Dieses Bündel ist mit der Anordnung 20 für die Bestimmung des koordinatenweisen Gradienten für die 9*9 zentral liegenden Positionen des Fensters verbunden. Hierfür sei auf Fig. 4d verwiesen.

In Fig. ^d ist für einen der 9*9 'Fensterpunkte eine Schaltung angegeben. Das Element 106 symbolisiert den zentralen Punkt und seine vier Nachbarn. Die Informationen daraus werden auf die angegebene Weise den vier EXKLUSIV-ODER-Gattern 107 ··· 110 zugeführt. Sie erzeugen also eine "1", wenn die erhaltenen Informationen ungleich sind, sonst eine "0". Die Ausgangssignale werden im Summierer 111 addiert, und die Summe steht am Anschluss 112 für Weiterverwendung zur Verfügung. Der Wertbereich dieser Summe ist das geschlossene Intervall io,kl . In einer

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anderen Ausführungsform kann der Algorithmus für die Bestimmung des Gradienten z.B. dadurch anders sein, dass der zentrale Punkt mit Hilfe von 8 EXKLUSIV-ODER-Gattern mit seinen 8 Nachbarn (nach einer 3x3 Matrix) verglichen wird. Wenn mit Graupegeln gearbeitet wird, könnten die Elemente 107 ♦·· 110 Differenzverstärker sein und den absoluten Wert der Differenz abgeben. Dann besteht ein anderes Verfahren zur Bestimmung eines Gradienten noch im Unterschied zwischen den extremsten Intensitätswerten

'10 unter den benachbarten Punkten. Die Gradienten i η formation eines Fensters von 9x9 Punkten werden aus der Einheit auf der Leitung 330 der Einheit 21 zugeführt, ein diesbezügliches Schema ist in Fig. ke dargestellt. Die 9*9 Punkte sind im Viereck 100 symbolisiert. Die Gradientenwerte für die obersten neun Fensterpunkte werden im Summierverstärker 101 summiert. Das Element 102 vervielfacht dem empfangenen Wert um einen festen Faktor k (dieser Faktor kann auch in das Element 101 fest eingebaut sein). Das Ausgangssignal gelangt an den Summierer 103» und auf . gleiche Weise werden die Signale der anderen Zeilen verarbeitet, nur nehmen die Vervielfachungsfaktoren nach unten hin zunächst ab, und anschliessend nimmt der Faktor mit negativem Vorzeichen wieder zu. Die mittlere Zeile wird hierbei nicht berücksichtigt, indem der Vervielfachungsfaktor gleich Null ist. Der zentrale Fensterpunkt ist der Visierpunkt. Das Ausgangssignal am Ausgang des Summierers 10J kann positiv, negativ oder gleich null sein (im geschlossenen Intervall j-3^0, +3^0 J ; der grösste Wert wird erreicht, wenn eine Hälfte des Bildes ein Schachbrettmuster betrifft). Das ergebnis ist gleich dem Produkt der Summer der Gradienten und des Moments (in der y-Richtung) des absoluten Werts des Gradienten um die horizontale Symmetrieachse und in bezug auf den Visierpunkt (ursprünglich Fenstermitte). Implizit lässt sich so auch das Moment finden, und durch nicht näher beschriebene, herkömmliche Teile der Schaltungen kann es auf Wunsch zurückgefunden werden. In obiger Beschreibung wird angenommen, dass der Rand des Bilds von 20 χ 20

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Punkten keinen Beitrag zum Gradienten liefert. Für dieses Problem gibt es mehrere Lösungen. Die erste ist, dass nicht so weit geschoben wird, dass der Rand erreicht wird. Dazu kann die Anzahl der Initialvisierpunkte in nur einem kleinen Mittelbereich des 20 χ 20 Punktteilbilds gelegt werden. Eine gute Anzahl ist dabei k Initialvisierpunkte an den Positionen (8,8), (8,13)» 03.8) und (13|13) und weiterhin eine Obergrenze für die Anzahl zulässiger Verschiebungen je Initialvisierpunkt. Eine andere Möglichkeit ist, dass das Bild aus "schwarzen" Elementen gegen einen "weissen" Hintergrund besteht und dass zusätzliche Schieberegisterstellen (siehe oben) ebenfalls als "weiss" gelten. Eine andere Möglichkeit ist, dass die zusätzlichen Schieberegisterstellen ursprünglich mit einer "don't care"-Information gefüllt werden, die niemals ein Signal am Ausgang eines EXKLUSIV-ODER-Gatters ergibt.

Wenn das erwähnte Moment positiv ist, ist in der oberen Hälfte des Fensters ein grösserer Gradient enthalten und es muss also aufwärts geschoben werden. Wenn die Zahl negativ ist, muss das Fenster nach unten geschoben werden. Wenn die Zahl Null ist (oder wenigstens kleiner als ein vorgegebener Wert), kann das Fenster, gegebenenfalls einstweilen, auf gleicher Höhe bleiben. Fig. kf und kg zeigen den Fall der Zentrierung auf den vorspringenden Winkel eines schwarzen (schraffierten) Teils eines "*"" Bilds. Fig. kg zeigt hierbei die Gradientenwerte, wobei die Werte Null fortgelassen sind. Das Ergebnis des Summierers 1P3 ist in diesem Fall 8 + 6 + 4 + 2-2- 10 -9=- Dies ist eine optimale Zentrierung. Auf gleiche Weise wird in den Elementen 113 ··· 115 eine spaltenweise Summe der Gradienten bestimmt. Wenn diese Summe positiv ist, muss das Fenster nach rechts geschoben werden. Wenn diese Summe negativ ist, muss das Fenster nach links geschoben werden. In dieser Situation ist die Summe 8 + 6 + 18+7= 39. Beim Verschieben über eine Stelle nach rechts werden die gebildeten Summen: 103: -6 115: +27

noch einmal nach rechts: 103: -11 115: +13 noch einmal nach rechts: 103·' -16 115: -3

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einmal nach unten: 103: 0 115: 0 In dieser Position ist der Winkel durch eine gestrichelte Linie angegeben. Jetzt ist die Zentrierung in beiden Richtungen optimal. In Fig. 3 enthält das Element 20 die Bestimmung des örtlichen Gradienten für die 9x9 Fensterpunkte also beispielsweise 8imal die Schaltung nach Fig. kd, die dabei mit den Informationen eines Blocks von 11 χ 11 = 121 Punkten des Schieberegisters 3 arbeitet. Das Element 21 empfängt die 81 gebildeten Informationen beispielsweise als einen Dreibitkode und enthält die Teile nach Fig. 4e. Die Ausgangssignale der Elemente 103 und 115 werden von einer nicht dargestellten Schaltung dreiwertig gemacht. Diese Schaltung besteht für eine jede der zwei Koordinatenrichtungen aus zwei Schwellenelementen, die beispielsweise ein Signal "1" abgeben, wenn das Moment grosser als +k bzw. kleiner als -k ist. Wenn die Summe im Intervall ι -4, +kJ liegt, ist das Zweibitausgangssignal somit (θ,θ) für die betreffende Koordinatenrichtung. Die Elemente 103 und 115 empfangen beide weiter noch einen aktivierenden Taktimpuls aus dem Taktgeber k auf den Leitungen 320 bzw. 321. Diese besitzen beispielsweise eine niedrigere Frequenz (beispielsweise 10mal niedriger) als die Taktimpulse auf der Leitung 5a, weil die Elemente 20 und 21 einige Zeit für die Signalverarbeitung benötigen.

Diese Taktimpulse werden vom Element 15 (siehe Fig. Ah) durchgelassen. Das Element 15 empfängt die Signale aus den Anschlüssen 315 und 316. Diese Anschlüsse bringen die entsprechenden Flipflops 322 und 323 in die "1"-Stellung. Wenn beide Flipflops eine logische "1" liefern, erzeugt das UND-Gatter 327 mit einem differenzierenden Ausgang einen logischen "1"-Impuls, um den Durchlassflipflop 32k in die "1"-Stellung zu bringen, so dass die Durchlass-UND-Gatter 325 und 326 für die erwähnten alternierenden Taktimpulsreihen freigegeben werden. Eine andere Lösung besteht darin, dass die Signalen auf den Leitungen 315 und 316 je einen monostabilen Multivibrator ansteuern'. Diese Multivibratoren haben eine astabile Zeit, die etwas grosser als die Halbperiode zwischen zwei aufeinander-·

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folgenden Taktimpulsen für die Elemente 30^ und 31^ ist. Die Ausgänge dieser monostabilen Multivibratoren steuern das Gatter 327 an, so dass die Flipflops 322 und 323 unterbleiben können. In der dargestellten Schaltung werden die Flipflops 322, 323 und 324 von einem Impuls am Eingang auf Null gestellt. Der Ausgangsimpuls des Gatters 327 kann dazu verwendet werden, den Taktgeber 302 über den Eingang 317 anzuhalten und die Selektoren 13A und 1kA für die Signale auf der Leitung 23A durchlässig zu machen. In Fig. 2 sind diese Selektoren der Kürze halber nicht angegeben. Die beiden Zweibitausgangssignale des Elements 21 steuern über die Leitungen 23A die Adresszähler 13 und 14

auf gleiche Weise an wie die Ausgangssignale der Vergleichest

elemente 30k und 31^· Das Fenster ist im Ausführungsbeispiel als der Absolutwert der beiden Momente unter 5 zentriert. Wenn das Fenster zentriert ist, jedoch braucht dies nicht sofort zu erfolgen, können die Flipflops des Elements I5 wiederum in die sperrende Stellung (θ) über die Leitung 328 gebracht werden. Im Ausführungsbeispiel erfolgt dieses Rückstellen dadurch, dass die vom Gatter durchgelassenen Impulse in einem Teiler 17^ durch sechs geteilt werden: Dies bietet den Vorteil, dass das Fenster beim Zentrieren nicht soweit "wegläuft", dass andere Initialvisierpunkte passiert werden (die Anzahl 6 ist selbstverständlich anders wählbar). Das Ausgangssignal *" des Teilers 17^ erscheint am Anschluss 328 und kann auch dazu verwendet werden, die Beendung der Zentrierung anzugeben.

Nunmehr aktiviert diese letzte Signal (auf der Leitung 2k in Fig. 3) einen Vergleichszyklus, zunächst durch ein Lesesteuersignal über das ODER-Gatter 27, wodurch die Adresse 0 im Speicher 25 ausgelesen wird. Der Speicher 25 hat eine Anzahl von Adressteilen. An einer jeden dieser Adressteilen muss ein örtliches Beispielniuster gespeichert werden. Weiter aktiviert das Signal auf der Leitung 2k noch das Vergleichselement 26, indem darin der Flipflop I80 gesetzt wird (Fig. kl). Das Element 26 empfängt über einen Abzweig 19a des Bündels 19 die Information der

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9x9 zentralen Fensterpunkte. Wenn es aktiviert ist, erzeugt es unter der Mitsteuerung durch ein Signal des Taktgebers k ein zweiwertiges Signal "gleich" oder "ungleich". In einer einfachen Ausführung wird jeweils die zweiwertige Information eines Fensterpunkts mit einer aus dem Speicher 25 ausgelesenen Information verglichen, die über die Datenleitung 23 der Vergleichsanordnung 26 zugeführt wird. Die Anordnung 26 kann je Fensterpunkt einen EXKLUSIV-ODER-Gatter enthalten (Fig. k± zeigt der Einfachheit halber nur drei: 128 ... 184), die den Vergleich durchführen und der Ausgangssignale dem Summierer 185 zugeführt werden. Das Ausgangssignal dieses Summierers wird dabei in der Diskriminatorschaltung 186 bearbeitet. Diese Schalttung wird über das UND-Gatter 181 von einem Taktimpuls angesteuert.

In diesem Zusammenhang ist die Fig. 4j in Verbindung mit Fig. 5a ... c eine weitere Detaillierung der Behandlung im Element 26 dargestellt. Zunächst enthält die Figur die Elemente I06 ... 111 nach Fig. kd. Dies können also die Teile des Elements 20 in Fig. 3 sein. Am Ausgang des Elements 111 erscheint also eine Gradientengrösse, die über das Leitungenbündel 330 auch dem Element 26 zugeführt werden kann. Je Bildpunkt ist der Wertbereich im geschlossenen Intervall / 0,4J . Weiter ist eine Parallelanordnung vorgesehen, die im Element 137 die symbolisierten Informationswerte von fünf entsprechenden, in den Speicher 25 eingeschriebenen Beispielpunkten enthält. Auch hiervon wird mit Hilfe von vier EXKLUSIV-ODER-Gattern 138 ... }ki und des Summierers Ik2 der Gradientenwert bestimmt. EIemente 1^3 und ityk bilden aus den empfangenen Signalen ein binäres Signal, das also bedeutet: Gradient = 0 oder j£ O. Das Element 1^5 ist ein EXKLUSIV-ODER-Gatter, das die Informationen der zwei zentralen Punkte miteinander vergleicht und eine "0" abgibt, wenn diese zwei Informationen übereinstimmen: Dieses Gatter entspricht also den Gattern 182 ... ^8k in Fig. hx. Das Element 1k6 ist ein logisches NICHT-UND-Gatter, das eine "0" abgibt, wenn für beide Zentralpunkte der Gradient ungleich Null ist. Sonst

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erzeugt dieses Gatter eine logische "1". Das UND-Gatter 1^7 gibt bei eine logische "1" ab, wenn die zwei Punkte verschieden sind, und ausserdem ist für zumindest einen dieser Punkte der Gradient "0". Eine derartige Anordnung kann also für ein jedes der EXKLUSIV-ODER-Gatter in Fig. kl vorgesehen werden.

Bei einem Bild mit Grauwerten kann die Gleichheit wie folgt detektiert werden: Für den zu untersuchenden Bildpunkt bestimmt sein Grauwert zusammen mit den Grauwerten der k Nachbarpunkte ein zulässiges Graupegelintervall. Gleiches erfolgt für .das gespeicherte Beispielmuster. Wenn sich die Grauwerte des Bildpunkts und des Beispielpunkts im gegenseitigen zulässigen Graupegelintervall befinden, wird dies zu einer Gleichheit. Bei einem grossen örtlichen Gradienten sind also auch grössere Unterschiede in den Grauwerten des Bildpunkts und des Beispielpunkts zulässig.

In Fig. 5a ... d ist ein anderer Aufbau des Fensters dargestellt; dieses Fenster zählt einerseits wiederum 81 Punkte, aber nähert sich mehr der Kreisform. Unter manchen Bedingungen gibt dies eine bessere Verwirklichung. In Fig. 5a ist ein Rand eines dunklen Bildteils dargestellt. Die gezeigte Position ist eine der zwei Positionen, in denen die Zentrierung optimal ist (der Rand kann auch um eine Spalte nach rechts verschoben sein). In Fig. 5b ist ein derartiger Rand gezeigt, der z.B. aus einem Objekt herrührt, das etwas gedreht ist. Fig. 5a und Fig. 5b besitzen einen Unterschied von 5 Punkten. Fig. 5c zeigt einen Rand mit einem Vorsprung. Die Zentrierung ist hier nicht optimal, denn der Rand müsste eigentlich weiter nach rechts im Fenster liegen aber dies wird hier vernachlässigt. Der Unterschied ist auch jetzt 5 Punkte. Die Anordnung nach Fig. kj berechnet den Unterschied zwischen Fig. 5a/b als 0 zwischen Fig. 5a und c als k. So wird die Anordnung für geringe Verschiebungen im Bild unempfindlich. Obiges bildet die Rechtfertigung für die Verwendung der verwickelten Anordnung nach Fig. ^j über den EXKLUSIV-ODER-Gattern nach Fig. kl und für das entsprechende kompliziertere

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Herantreten bei mehreren Grauwerten.

Wenn beim Vergleichen im Element 26 das Ausgangssignal des Summierers 185 (dieser kann also die Signale der EXKLUSIV-ODER-Gatter 182 ... 184 oder auch der UND-Gatter 1^7 in Fig. ^j erhalten) grosser ist als ein Mindestwert, wird dies in ein "ungleich"-Bit umgewandelt. Die Anordnung 26 kann die 9 -x 9 zentral liegenden Zenterpunkte oder eine andere Auswahl empfangen, wie bei Fig. 5a dargelegt ist. Unter der Mitsteuerung durch eih Taktsignal (wiederum mit einer verbaltnismassig niedrigen Taktfrequenz) über das Gatter I8I erscheint bei Übereinstimmung das "gleich"-Signal auf der Leitung 28 und aktiviert die Notizanordnung 29 in Fig. 3· In einer einfachen Ausführung ist dies ein Speicher mit genau soviel Adressteilen wie der Speicher 25· Das Signal auf der Leitung 28 arbeitet dabei zur Steuerung eines Lese-, Modifizier-, Schreibzyklus, in dem der Speicher 29 vom Adressregister 30 des Speichers 25 über die Leitung 3OA adressiert wird und die Modifizierung der adressierten Speichers teile eine Krhöhung um "1" ist. So wird im Speicher 29 eine Liste '/.um Erkennen von Teilbildern aufgebaut. Aus dieser Liste können in einer folgenden Stufe nähere Schlüsse über das ganze Bild gezogen werden. Diese nächste Stufe fällt nicht im Rahmen der Erfindung und wird deshalb nicht beschrieben.

2i> Die erwähnte Erkennung kann als erstes Stoppsignal den Zyklus beenden und einen folgenden Visierpunkt aktivieren. Eine andere Möglichkeit dabei ist, dass die Erkennung in einem parallel zum Speicher 29 angeordneten Halteelement ein Markierungssignal setzt, das eine spätere Speicherung des örtlichen Musters als "neuen" Musters im Speicher 25 blockieren wird. Auf entsprechende Weise erscheint das Signal "ungleich" auf der Leitung 31 und aktiviert den Speicher 27 über das ODER-Gatter 27 erneut, um ein folgendes Muster auszugeben. Dabei wird über ein Signal auf der Leitung 32 das Adressregister um eine Einheit erhöht. Über die Leitung 33 wird die Adresse aus dem Adressregister 30 dem Vergleichselement 35 zugeführt. Dieses Element erhält weiter die Stellung des Zählers 3k. Diese Stellung ist um

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eine Einheit höher als die höchste belegte Adresse. Wenn eine Ungleichheit festgestellt wird, erzeugt der Vergleicher 35 kein Signal, denn dabei muss der Speicher 25 weiter durchgearbeitet werden. Wenn eine Gleichheit festgestellt wird, bedeutet dies, dass alle besetzten Adressstellen im Speicher 25 zum Vergleich zugeführt sind, ohne dass eine Übereinstimmung detektiert worden ist. In einer einfachen Ausführung kann dieses "gleich"—Signal als zweites Stoppsignal arbeiten, so dass anschliessend ein neuer Initialvisierpunkt aktiviert wird. In einer selbstorganisierenden Ausführung arbeitet dieses "gleich"-Signal als Schreibsteuersignal auf der Leitung 36. Dieses Signal steuert auf der nächsthöheren Adresse im Speicher 25 eine Schreibaktion, wobei die Informationen auf der Leitung 19A als Daten arbeiten. Die Schreibaktion kann beispielsweise auf der Vorderflanke des impulsförmigen Signals auf der Leitung 36 erfolgen. Die Rückflanke dieses Signals steuert bei einer Erhöhung des Zählers 3'i. Gleichzeitig mit dem Schreiben des neuen Musters im Speicher· 25 kann auch die bereits erwähnte Schreibaktion im Speicher 29 erfolgen. Der Kürze halber ist dies nicht weiter angegeben. Das "gleich"-Signal auf der Leitung 28 und das Inkrementbildungssignal auf der Leitung 36 werden im ODER-Gatter 37 kombiniert. Bei dem früher erwähnten Markierungssignal (dass in einem Halteelenient gespeichert ist) entfällt das ODER-Gatter 37« aber zweigt sich die Leitung 36 erst aus einem Sperrgatter ab, das vom Element "}5 und von einem sperrenden Signal aus dem erwähnten Halteelement betätigt wird. Nach kurzer Verzögerung erhält das erwähnte Halteelement wieder ein Rückstellsignal. Das Element 38 wird stets direkt vom Vergleicher 35 erregt. Das Element 38 verzögert ein empfangenes Signal kurze Zeit. Darauf wird es dom Vergleichselement 26 (siehe Fig. ^i) zugeführt, um dieses mit Hilfe der Rückstellung des Flipflops 180 ausser Betrieb zu setzen, wodurch das UND-Gatter gesperrt ist. Weiter wird das Signal des Elements 38 dem Eingang R des (zählenden) Adressregisters 30 zugeführt, um es in die Nullstellung zurückzubringen. Schliesslich wird das Signal

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des Elements 38 dem Adressregister 9A des Speichers 9 zugeführt, um es um eine Einheit zu erhöhen, und es wird dem ODER-Gatter 10 zugeführt, um auf der erhöhten Adresse eine Leseaktion einzuleiten. Weiter wird das Signal des Gatters 10 wieder den Ladeeingängen der Register 303 und 311 und dem Aktivierungseingang des Taktgebers 302 (in Fig. 2*c) zugeführt. So wird eine neue Vergleichsoperation gestartet. Wenn der Adresszähler des Speichers eine vorgegebene Stellung erreicht hat, erscheint an dessen

jQ Ausgang 39 das Signal "fertig". Dies kann zum Starten des Eingebens eines neuen Bilds benutzt werden (also als das Signal RAZ, wobei ein neuer Anfangswert dem Element 1A zugeführt werden muss), um ein sich zeitlich änderndes Bild wiederum einzugeben, oder als Signal zu einem Benutzer (Operateur). Auch hält dieses Signal nach Bedarf den Taktgeber 302 über die Leitung 317 an. Das Signal des Anschlusses 39 kann dazu über ein nicht dargestelltes . ODER-Gatter mit dem Ausgangssignal des Elements 15 kombiniert werden.

In obiger Beschreibung gab es einen festen Zusammenhang zwischen den Speichern 25 und 29' Ein komplizierterer Aufbau ist folgender: Beim Nicht-Erkennen ist der Vorgang wie oben beschrieben. Wenn eine Gleichheit auftritt, erhält der Speicher 29 über die Leitung 30A die Adresse im Speicher 25 (womit das Beispiel bekannt ist). Ausserdem erhält der Speicher 27 über einen Abzweig der Adresszähler 13 und 14 (nicht dargestellt) seinen Inhalt, während das Signal "gleich" auf der Leitung 28 eine Schreibaktion steuert und anschliessend das Adressregister um eine Einheit erhöht. So kann ein Gesamtbild erkannt werden, wenn genügend Einzelheiten des Gesamtbilds an Positionen mit Beziehungen untereinander detektiert werden. Es ist dabei möglich an Hand zweier oder mehrerer Einzelheiten eines Werkstücks die Orientierung und Lage zu bestimmen, sogar wenn eine gemischte Reihe verschiedener Werkstücke zugeführt wird. An sich ist die Steuerung einer Werkzeugmaschine durch ein erkanntes Werkstückdetail der DE-OS 25 kh 233 der Anmelderin bekannt, aber dabei handelt

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es sich nur um ein einziges festes Detail. Wenn alle Initialvisierpunkte behandelt sind, enthält der Speicher 29 dabei für alle in den Speicher 2$ geschriebenen Beispiele eine Liste, ob diese Beispiele erkannt sind oder c nicht und an welcher Stelle sie erkannt wurden (es dürfen dabei keine zwei gleichen Werkstücke in gleicher Orientierung im allgemeinen ein Bild ergeben).

Zur weiteren Erläuterung diene folgendes. In Fig. 5d ist eine gut zentrierte Abbildung dar-]q gestellt, aber diese Zentrierung ist instabil: Wenn das Zenter um eine Spalte nach rechts geschoben wird, ergibt dies einen weiteren Verschiebungsbefehl nach rechts. Durch auffolgende Verschiebungen kann sich das Fenster dabei auf den rechten Rand der Abbildung zentrieren. Eine weitere Anforderung für ein zu speicherndes Muster kann dabei sein, dass der Empfangbereich gross genug ist, also der Bereich von dem aus auch dieses Muster zentriert wird. Eine Anforderung kann beispielsweise sein, dass der Fangbereich mindestens zwei Initialvisierpunkte enthalten muss. Obiger Vorgang kann also dadurch verwirklicht werden, dass erst bei der zweiten Begegnung mit einem Muster (das erste Mal ergibt die Speicherung im Speicher 25 und das zweite Mal ergibt die Erkennung) ein Gültigkeitsbit zugefügt wird. Kino bevorzugte Möglichkeit dabei ist das Zufügen zusätzlieber Initialvisierpunkte an einen Zentrierpunkt, beispielsweise in geringerer Entfernung als zwischen benachbarten Visierpunkten. Der Zentrierpunkt wird nur angenommen, wenn er, ausgehend von einer Mindc s tanz all 1 zusätz-I iclioi' Jn i. ( j al visu CXj)D)Ik t c , wJodur^ol'iujdcn wird. Ui on i ^ t ;iuf zwei Welsen möglich:

a) das gleiche Muster wird wiedergefunden, unabhängig von der Stelle, an der es wiedergefunden wird. Dies ist zum Wiederfinden von Mustern mit einer indifferenten Stabilität vorteilhaft (siehe Fig. 5d weiter unten). D.h. also, dass eine Erkennung für den höchsten Stand des Adresszählers 50 auftritt, der noch eine gefülte Speicherstelle angibt. Ein Saldobilder ist dabei vorgesehen, dessen Stand erhöht wird, wenn gerade bei dieser letzton Adresse

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Erkennung auftritt. Also: es gibt Erkennung und weiter gibt der Vergleicher 35 ein "gleichⁿ-Signal ab. b) der gleiche Zentrierpunkt wird wiedergefunden. Dabei wird der Stand der Adresszähler 13 und lh mit den Daten des früher gefundenen Zentrierpunkts verglichen, welche Daten in den Speicher 29 eingeschrieben sein können, wie oben bereits erwähnt. Wenn eine Gleichheit vorhanden ist, wird auch hier ein Saldozähler erhöht. Vorteilhaft ist die räumliche Trennung zwischen Initialvisierpunkten bei 5 Punkten in x- oder y-Richtung. Nahe einem Zeiltrierpunkt werden dabei vier zusätzliche Initialvisierpunkte in Abständen von +_ 3 Punkten in der x- oder y-Richtung erzeugt. Diese Punkte werden durch die Zuführung genauso vieler Schrittsignale zu den Adresszählern 13 und I^ gebildet.

Wenn jedesmal das Saldo erhöht wird, ist es ein interessierendes örtliches Muster, was beispielsweise von einem Überlaufsignal des Saldozählers signalisiert wird. Wenn dieses Überlaufsignal nicht erzeugt wird, ist es ein nicht interessierendes Muster. Durch die Rückstellung des Zählers 3^ um eine Einheit kann es ungültig gemacht werden. In beiden Fällen gibt das Element 15 nach dem Zentrieren vom vierten zusätzlichen Initialvisierpunkt aus das Signal "weiterarbeiten". Der erwähnte Vorgang verringert stark die Anzahl der im Speicher 25 geschriebenen Muster.

Im Zusammenhang mit obiger Beschreibung ist die Zentrierung in der y-Richtung in Fig. 5d indifferent. In diesem Fall handelt es sich bei der Erzeugung der zusätzlichen Visierpunkte darum, ob das gleiche örtliche Muster wiedergefunden wird, gegebenenfalls an einer anderen Koordinatenposition.

Eine weitere Verbesserung wird im Zusammenhang mit Fig. 5b und 4k beschrieben. In Fig. $h gibt eine gestrichelte Linie einen Mittelbereich an, in dem sich die eigentliche relevante Information befindet: der Rand und der Bereich nahe dem Rand zwischen schwarz und weiss. Das gestrichelte Linienpaar gibt eine Maske an, nur der Zwischenbereich wird zum späteren Vergleich zugeführt, der Rest wird maskiert, beispielsweise durch eine im Speicher

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25 vorgesehene ergänzende Information, die jeweils für einen gespeicherten Punkt "don't care" angeben kann. So ist also ein Punkt relevant, wenn entweder ein koordinaten— weiser Gradient an diesem Punkt vorhanden ist oder ein koordinatienweiser Gradient für eine (oder mehrere) seiner vier direkten Nachbarn in der x- und y-Richtung vorhanden ist. In Fig. ²Ik ist eine Anordnung 190 ... I96 der Gradienteninformationen pro Punkt angegeben. Dies ist also das binärkodierte Ausgangssignal des Summierers 111 in Fig. 4d. Das ODER-Gatter 199 empfängt die Informationen der Elemente 191, 193 ... I96 und bildet die Information für den zentralen Punkt 206: Wenn sie eine "1" ist, liegt der Punkt 19^ also in der Maske. Für die anderen Punkte ist nur ein Teil der Maskenbildung angegeben. Diese Anordnung kann also vor dem Dateneingang des Speichers 2$ eingefügt sein, um pro Punkt Information auch eine Maskeninformation darzustellen: Wenn sie eine "1" ist, aktiviert sie nach dem Ausgeben mit dem UND-Gatter 1^7 in Fig. hj, so dass ein Unterschied zum Ausdruck kommen kann. Venn die Maskeninformation "0" ist, gibt es immer Übereinstimmung. Eine Schaltung nach Fig. klc kann auch im Datenweg zwischen dem Speicher 25 und dem Vergleicher 26 vorhanden sein. So ist eine zweite Fensteranordnung realisiert.

In Fig. 6a ... c sind Flussdiagramme der Verarbeitung der Bilddaten in der Anordnung nach Fig. 3 dargestellt. Die Blöcke haben folgende Bedeutungen:

^01: Start: hier startet das Eingeben des 20 χ 20 Punktebilds;

ho:i: dcui Zälilox· auf Null ^LeJ Jen;

Ίθ3·' Erregung des Schieberegisters 3 durch Taktimpulse; höh: einen Bildpunkt eingeben;
hO5: Zählerstellung (7) erhöhen;

hO6: Counter = 4θΟ ?: ist das Teilbild ausgegeben ? kOT: Speicher 9 adressieren;

i)08: die Adressen (x, y) in die Register 303 und 30^ einschreiben ;

Ί09: Taktgeber 302 starten;
ΊΙΟ: einen positiven, negativen oder· Null schritt in der

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x-Richtung unter der Steuerung des Vergleichselements

3O4 machen;
411: das gleiche in der y-Richtung unter der Steuerung de?

vergleichselements 214 machen; 412: ist das Schieberegister 3 ßut eingestellt ? 4i3: Taktgeber 302 stoppen;
414: die Anordnung 21 für die Bestimmung der Momente durch

die Sperrung der Einheit 15 aktivieren; 4i5: die Stellung des Zählers 174 erhöhen; 4i6: ist der Zähler 174 vollgezählt ?

417: für die Punkte des Fensters, den punktweisen Gradienten

bestimmen (Element 20);
418: Im Element 21 die Momente des Gradienten in der x- und

y-Richtung bestimmen;
419: liegt eines der Momente (oder beide) zu weit von Null

entfernt ?
420: einen Schritt in der +_ x-Richtung, +_ y-Richtung oder einen Schritt Null machen, urn so das erwähnte Moment zu verkleinern;
^21: Vergleichselement 26 erregen;

422: den Speicher 25 für ein Referenzmuster auslesen; 423: entspricht das unbekannte Muster dem gespeicherten Muster;

424: den Stand des Adresszählers 30 erhöhen; 425·· ist die Stellung des Adresszählers gleich dem Inhalt

des Zählers 34 ?
426: das unbekannte Muster als neues Referenzmuster in den

Speicher 25 einschreiben;

427: die Stellung des Zählers 34 erhöhen; 428: die Adresse in den Speicher 25 und die Koordinaten der

Register 13 und 14 in den Speicher 29 einschreiben; 'i29: Sperren des Vergleichselements 26 durch Zurückstellen des Elements 15 in die sprrende Stellung;

430: die Stellung des Adresszählers des Speichers 9 für die Initialvisierpunkte erhöhen; 431: sind alle Initialvisierpunkte verarbeitet ? 432: stopp.

Eine von der obigen Lösung abweichende Lösung ist:

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421: Adresszähler 50 auf Null stellen;

422: den Speicher 25 für ein Referenzmuster auslesen und das Vergleichselement 26 aktivieren.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

1 Λ Anordnung zum Erkennen eines Musters einer vorgegebenen Anzahl einzelner und nach zumindest einer Koordinate geordneter digitaler Signale mit je einem Signalwert, mit einem ersten Speicher zum Empfangen und Speichern des Musters, einem zweiten Speicher mit einer vorgegebenen Anzahl von Speicherstellen, die je eine Speicherkapazität für ein Muster aufweisen, einer Differenzbestimmungsanordnung mit einem ersten Eingang, der mit einem Datenausgang des ersten Speichers verbunden ist, mit einem zweiten Eingang der mit einem Datenausgang des zweiten Speichers verbunden ist, und mit einem Ausgang, der alternativ ein Unterschied/Übereinstimmungssignal abgibt," dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen eines mit Hilfe einer koordinatenweise einstellbaren Fensteranordnung aus einem allgemeinen Muster ausgewählten örtlichen Musters eine Schrittanordnung die Fensteranordnung koordinatenweise um einen Schritt versetzt, dass eine Gradientenbestimrnungsanordiiung vorgesehen ist, die für vorgegebene Koordinatenwerte im Fenster den absoluten Wert des koordinatenweisen Gradienten der auf diesen Koordinatenwerten vorliegenden Werte der digitalen Signale bestimmt, und ein Momentgenerator die absoluten Werte und deren Moment in bezug auf einen Visierpunkt des Fensters bestimmt und ein Ausgangssignal beim Erreichen eines vorgegebenen Mindestwerts des Moments zur Signalisierung des Erreichens eines örtlichen hohen Werts des über das örtliche Muster gemittelten Werts im koordinatenweisen Gradienten erzeugt und eine Verbindung dieses Ausgangssignal als Aktivierungssignal der Differenzbestimmungsanordnung zuführt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Voreinste11schrittanordnung vorgesehen ist, die mit Hilfe einer vorgegebenen Anzahl von Voreinstellschritten genauso viele Anfangspositionen der Fensteranordnung

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zuführt und dass ein Ausgang der Voreinstellschrittanordnung mit einem Eingang des Momentgenerators zum Aktivieren des letztgenannten erst nach dem Erreichen der Anfangsposition verbunden ist.

c 3· Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückkopplungsverbindung zwischen einem Ausgang des Momentgenerators und einem Aktivierungseingang der Schrittanordnung vorgesehen ist, um der Schrittanordnung ein Schrittrichtungssignal zuzuführen.

**· Anordnung nach Ansprüche 3» dadurch gekennzeichnet, dass ein Beendungselement vorgesehen ist, das die Schrittanzahl, die aus einer Anfangsposition von einem der Schrittanordnung zugeführten Schrittrichtungssignal aktivierbar ist, auf einer Obergrenze beschränkt. 5· Anordnung zum Erkennen eines Muster einer vorgegebenen Anzahl einzelner und nach zumindest einer koordinategeordneter digitaler Signale mit je einem Signalwert, mit einem Eingang mit einem ersten Speicher zum Empfangen und Speichern des Musters, einem zweiten Speicher mit einer vorgegebenen Anzahl von Speicherstellen, die je eine Speicherkapazität für ein Muster aufweisen, einer Differenz bestimmungsanordnung mit einem ersten Eingang, der mit einem Datenausgang des ersten Speichers verbunden ist, mit einem zweiten Eingang, der mit einem Datenausgang des zweiten Speichers verbunden ist, und mit einem Ausgang, der alternativ ein Unterschied/Übereinstimmungssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen eines mit Hilfe einer koordinatenweise einstellbaren Fensteranordnung aus einem allgemeinen Muster ausgewählten örtlichen Musters eine Sohrittanordnung die Fensteranordnung koordinatenweise um einen Schritt versetzt, dass eine Gradientenbestimmungsanordnung vorgesehen ist, die für vorgegebene Koordinatenwerte im Fenster den absoluten Wert eines koordinatenweisen Gradienten der auf diesen Koordinatenwerten vorliegenden Werte der digitalen Signale bestimmt, und dass der Differenzbestimraer mit Mitteln versehen ist, die, wenn bei einem zum Vergleich zugeführtes Signalpaar aus dem ersten und dem zweiten Speicher für einen bestimm-

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ten Koordinatenwert einen vorgegebenen Unterschied aufweist, aber die betreffende Muster für diesen Koordinatenwert beide einen koordinatenweisen vorgegebenen Gradienten im Signalwert aufweisen, den für diesen Koordinatenwert erzeugten vorgegebenen Unterschied vernachlässigen.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Speicher vorgesehen ist, der unter der Steuerung eines Übereinstimmungssignals aus der Differenzbestimmungsanordnung eine dabei auftretende Referenzposition der Fensteranordnung und ein Adressignal für den zweiten Speicher speichert.

7· Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der ein Momentgenerator vorgesehen ist, der die erwähnten absoluten Werte empfängt, deren Moment in bezug auf einen Visierpunkt des Fensters bestimmt und ein Ausgangssignal bei einem Erreichen eines vorgegebenen Mindestwerts des erwähnten Moments zur Signalisierung des Erreichens eines örtlichen hohen Werts des über das örtliche Muster gemittelten Werts im erwähnten koordinatenweisen Gradienten erzeugt, und eine Verbindung dieses Ausgangssignal als Aktivierungssignal der Differenzbestimmungsanordnung zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zyklusgenerator die entsprechende gespeicherten Informationen aus dem zweiten Speicher der Differenzbestimmungsanordnung zuführt, dass das erwähnte Übereinstimmungssignal als ein erstes Stoppsignal zum Signalisieren einer Erkennung arbeitet, und ein Differenzsignal als Fortschrittsignal weitere im zweiten Speicher enthaltene Muster zum Vergleich zuführt, bis alle Muster zugeführt worden sind, wobei ein zweites Stoppsignal ein Sperrelement zwischen einem Ausgang des ersten Speichers und einem Eingang des zweiten Speichers zur Speicherung des in dem zweiten Speicher gespeicherten Musters an einer unbenutzten Speicherstelle des zweiten Speichers freigibt.

8. Anordnung nach Anspruch 7» wobei eine Rückkopplungsverbindung zwischen einem Ausgang des Momentgenerators und einem Aktivierungseingang der Schrittanordnung vorgesehen ist, um dieser ein Schrittrichtungssignal zuzuführen,

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dadurch gekennzeichnet, dass ein vierter Speicher vorgesehen ist, der nach dem Zuführen aller in dem zweiten Speicher gespeicherten Muster eine dabei auftretende Referenzposition der Fensteranordnung einstweilen speichert, und dass eine Wiederholungsanordnung vorgesehen ist, die zumindest eine zusätzliche Anfangsposition erzeugt, und dass ein Vergleichselement vorgesehen ist, das nach dem erneuten Erreichen des Mindestwerts des erwähnten Moments danach die dabei auftretenden Referenzposition der Fensteranordnung mit der in den vierten Speicher gespeicherten Referenzposition vergleicht, ein Saldo von Übereinstimmungen bildet und schliesslich das zweite Stoppsignal nach dem Erreichen eines vorgegebenen Minimumsaldos erzeugt, wobei von der zumindest einen zusätzlichen Anfangsposition ausgegangen wird.

9. Anordnung nach Anspruch "7, wobei eine Rückkopplung zwischen einem Ausgang des Momentgenerators und einem Aktivierungseingang der Schrittvorrichtung vorgesehen ist, um dieser ein Schrittrichtungssignal zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass ein fünfter Speicher vorgesehen ist, der unter der Steuerung des erwähnten zweiten Stoppsignals ein .Vorlaufigkeitsmarkierungssignal speichert und ein Saldo aktualisiert, und das eine Wiederholungsanordnung vorgesehen ist, die dabei zumindest eine zusätzliche Anfangsposition erzeugt und durch ein nachfolgendes erstes Stoppsignal für das in den zweiten Speicher zuletzt eingeschriebene Muster das Saldo erhöht uns so, ausgehend von der erwähnten zumindest einen zusätzlichen Anfangsposition, nur beim Erreichen eines vorgegebenen Minimumsaldos das erwähnte Vorlaufigkeitsmarkierungssignal zurückstellt, jedoch zum anderen das letztgenannte Muster ungültig macht.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Fensteranordnung an einen Datenanschluss des zweiten Speichers angeschlossen ist, die die aktivierte Zuführung von Daten zum Differenzbestimmer auf Koordinatenpositionen eines in den erwähnten zweiten Speicher einzuschreibenden Musters beschränkt, für das ein vorgegebener koordinatenweiser Gradient des

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erwähnten Signalwerts oder bei einer benachbarten Koordinatenposition ein vorgegebener koordinatenweiser Gradient des erwähnten Signalwerts detektiert ist.

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