DE2909153C2

DE2909153C2 - Einrichtung zur digitalen Analyse von Bild- oder Zeichenmustern

Info

Publication number: DE2909153C2
Application number: DE2909153A
Authority: DE
Inventors: Stanley R. Ypsilanti Mich. Sternberg
Original assignee: ENVIRONMETAL RESEARCH INSTITUTE OF MICHIGAN 48107 ANN ARBOR MICH US
Current assignee: ENVIRONMETAL RESEARCH INSTITUTE OF MICHIGAN 48107 ANN ARBOR MICH US
Priority date: 1976-11-15
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1984-02-09
Also published as: SE7902921L; DE2909153A1; US4167728A; GB2046487A; SE445684B; FR2451602A1; CH637231A5; BE875163A; CA1116301A; GB2046487B; NL7902709A; FR2451602B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Es handelt sich dabei um die Erkennung und Analyse von Bild- und Zeichenmustern sowie insbesondere um eine automatische Bildverarbeitung unter Anwendung mathematischer Verfahren, mit Hilfe derer Muster eines Silhouettenbildes klassiert werden können.

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungsfällen für eine Maschine zur automatischen Erkennung, Analyse und/oder Klassierung von Mustern in Silhouettenbildern (durchgehend schwarze Formen auf weißem Hintergrund). Einige der einfacheren Probleme, die mit zumindest begrenztem Erfolg durch solche Maschinen gelöst wurden, sind die Erkennung alphanumerischer Schriftzeichen und die Erkennung oder Zählung von Teilchen wie beispielsweise Blutkörperchen. Schwierigere Anwendungen dieser Art, die die Möglichkeiten der gegenwärtigen Verfahren überschreiten, können beispielsweise in der automatischen Erkennung militärischer Ziele mit Infraiot-Bildsensoren oder in der Umsetzung von Handschrift in eine maschinenlesbare Codierung bestehen.

Es wurden bereits komplizierte Programme für Datenverarbeitungsmaschinen erstellt, mit denen die Musteranalyse und Klassierung durchgeführt werden können. Der begrenzte Erfolg, den man mit normalen Datenverarbeitungsmaschinen dabei hatte, liegt an extrem langen Verarbeitungszeiten für Bilder, die sehr viele Datenpunkte enthalten. Eine gewisse Verbesserung kann sich durch Anwendung eines Spezialgeräts ergeben, das nach einem mathematischen Verfahren arbeitet, welches auf Daten in Form von Bildern angewendet werden kann. Die US-PS 40 60 713 zeigt eine solche Möglichkeit. Das Verfahren arbeitet derart, daß die Eingabedaten in Form einer M ■ /V-Anordnung der Werte 0 und 1 betrachtet werden, die schwarze bzw. weiße Bildelemente darstellen. Aus dieser Eingabeanordnung wird eine weitere M ■ /V-Anordnung abgeleitet, wobei jeder Punkt dieser zweiten Anordnung eine Funktion des Zustandes des ihm äquivalenten Punktes in der ersten Anordnung sowie verschiedener seiner Nachbarpunkte ist. Eine Reihe dieser Umsetzungen kann durchgeführt werden, um einige der Eigenschaften von Mustern zu bestimmen, die in der ersten Anordnung dargestellt werden. In der US-PS 3214 574 ist beispielsweise ein hierzu geeignetes Bildverarbeitungsgerät beschrieben, das zur Zählung von Lymphocyten des Blutes dient. Einrichtungen, die nach Verfahren arbeiten, welche gleichfalls derartige »Nachbarschafttransformationen« anwenden, sind in dem Aufsatz »Pattern Detection and Recognition« von Unger in Proceedings of the IRE, 1959, Seite 737, sowie in den Aufsätzen »Feature Extraction« von Goley und »Hexagonal Pattern Transformers« von Preston. Jr. in IEEE Transactions on Computers. Vol. C-20, Nr. 9, September 1971,beschrieben.

Eine weitere Klasse von Spezialgeräten, die mit einer Integralgeometrie-Analyse unter Anwendung söge-

nannter »Ja-Nein-Transformationen« arbeitet, ist in »The Rexture Analyzer« in Journal of Microscopy, VoL 95, Teil II, April 1972, auf den Seiten 349-356 teschrieben.

Diese bisher bekannten Bildverarbeitungsgeräte verwenden insgesamt Bilder, deren Datenpunkte auf binäre Form reduziert sind, also mit den Werten 0 oder 1 darstellbar sind.

Anwendungen für die Mustererkennung sind an folgenden Stellen veröffentlicht:

1. G. Matheron, »Random Sets and Integral Geometry« Wüey, 1975.

2. Albert B. J. Novikoff, »Integral Geometry as a ι ool in Pattern Perception«, in Principles of Self-Organization, herausgegeben von Von Foerstn und Zopf, Pergamon Press, 1962.

3. J. Serra, »Stereology and Structuring Elements«, Journal of Microscopy, Vol. 95, Teil 1, Februar 1972, Seiten 93—103.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Einrichtung anzugeben, bei der zur Bild- oder Zeichenanalyse das Verfahren nach der US-PS 40 60 713 durchgeführt wird, jedoch kein besonderer Rechner gebraucht wird und ein insgesamt sehr einfacher Aufbau vorgesehen ist

Eine Einrichtung eingangs genannter Art ist zur Lösung dieser Aufgabe gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wird mit einer Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise ein digitalisiertes Originalbild in Form einer Silhouette verarbeitet, dessen Bildpunkte als Binärwerte angegeben sind, so können die aus den Transformationen dieses Bildes resultierenden Matrizen drei oder mehr mögliche Bildpunktzustände oder Werte haben. Die Ausdehnung des Verfahrens auf derartige Mehrfachzustände und die im folgenden zu beschreibenden Schaltungen zur Anwendung der mathematischen Verfahren sind wesentlich einfacher und/oder leistungsfähiger als die bisher bekannten Verfahren und Maschinen. Hieraus ergibt sich ein wesentlicher Fortschritt bei der Erkennung, Analyse und Klassierung von Silhouettenmustern.

Wie sich aus der folgenden Beschreibung eines vorzugsweisen Ausführungsbeispiels der Erfindung ergibt, hat das Bildverarbeitungsgerät die Form einer Kette identischer A nalysierungsstufen, wobei jede-Stufe teilweise aus mehrstufigen Schieberegistern und Speichern mit direktem Zugriff besteht, welche in beliebiger Technik wie beispielsweise als Kernspeicher, Halbleiterspeicher oder Magnetbläschenspeicher aufgebaut sein können. Bei dem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel wird jeder Bildpunkt mit zwei Binärwerten ausgedrückt, so daß er einen von vier möglichen Zuständen annehmen kann. Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch noch mehr Bildpunktzustände vorgesehen sein. Die Funktion des Schieberegisters in jeder Analysierungsstufe besteht darin, nacheinander Zugriff zu allen möglichen Nachbarpunkten des in die Stufe eingegebenen Bildes zu erhalten. Zu diesem Zweck wird vorausgesetzt, daß die Bildpunkte der Stufe sequentiell zugeführt werden, was sich aus einer zeilenweisen Abtastung ergibt. Das Schieberegister enthält an geeigneten Stellen Ausgangskanäle, so daß der Wert eines jeden Bildpunktes sowie seiner unmittelbaren Nachbarpunkte gleichzeitig geprüft werden kann. Diese gleichzeitig verfügbaren Werte bilden das Argument einer logischen Funktion, die in Form eines Speichers mit direktem Zugriff, einer programmierbaren logischen Anordnung oder eines Netzwerks aus logischen Elementen vorliegt

Während die in der Matrix repräsentierten Werte der Bildpunkte durch das Register geschoben werden, werden jeder Datenwert sowie seine Nachbarwerte sequentiell geprüft, und die Logik erzeugt einen

κι transformierten Datenpunkt, der eine Funktion des Wertes des äquivalenten Datenpunkts im eingegebenen Bild und der Werte der Nachbarpunkte im eingegebenen Bild ist Die logische Funktion entsprechend diesen Nachbarwerten erzeugt das Ausgangssignal einer einzelnen Analysierungsstufe. Diese Werte werden dann der nächstfolgenden Analysierungsstufe in der Kette zugeführt, in der eine weitere Transformation ei-folgt

Die Art der in jeder Analysierungsstufe durchgeführ-

>o ten Transformation kann mit einer zentralen Programmiereinheit geändert werden, die mit jeder Analysierungsstufe in Verbindung steht.

Das Konzept der Durchführung mehrstufiger Transformationen in einer Reihenanordnung identischer Analysierungsstufe vermeidet eine Vielzahl peripherer Bildspeichervorrichtungen und arithmetischer sowie logischer Elemente, die normalerweise den Spezialgeräten zur Bildverarbeitung zugeordnet sind. Ferner tritt das Ausgangssignal einer jeden Analysierungsstufe mit

so derselben Geschwindigkeit wie das Eingangssignal auf. Die Betriebsgeschwindigkeit ist nur durch das Schieberegister und die Technologie der verwendeten Logikschaltungen begrenzt. Daher werden die mit Zeilenabtastung gelieferten Daten zeitgetreu verarbeitet, und das analysierte Bild ist laufend am Ausgang der letzten Analysierungsstufe mit nur einer fest vorgegebenen Verzögerung verfügbar, die proportional der Anzahl der Analysierungsstufen in der Kette ist.

Das bei der Erfindung angewendete Datenverarbeitungsverfahren verwendet die Darstellung von Nachbarschaftstransformationen in einer zweidimensionalen Matrix aus Bildpunkten mit N möglichen Zuständen zur Schaffung transformierter Matrizen, in denen jeder Bilddatenpunkt mit N ± M möglichen Zuständen ausgedrückt wird. Hat beispielsweise jeder Bilddatenpunkt zwei mögliche Werte im Eingangssignal, so kann die erste Analysierungsstufe eine transformierte Matrix erzeugen, in der jeder Bilddatenpunkt einen von drei Werten annehmen kann. Nachfolgende Transformationen mit weiteren Analysierungsstufen der Kette können die Zahl von Zuständen, die einem Bilddatenpunkt zuzuordnen sind, erhöhen oder verringern. Die meisten Transformationen erhöhen oder verringern die Zahl zulässiger Zustände für einen Bilddatenpu.ikt um den Wert 1, jedoch ist das Verfahren so allgemein anwendbar, daß auch Transformationen in Betracht kommen können, die die Zahl zulässiger Zustände um einen höheren Wert ändern.

Als einfaches Beispiel eines bei einer Einrichtung

bo nach der Erfindung anwendbaren analytischen Verfahrens sei die zweidimensionale Anordnung der Werte 1 und 0 betrachtet, die in F i g. 1 dargestellt ist. Die Werte 1 bilden eine Anzahl offener und sich gegenseitig nicht schneidender Kurven unterschiedlicher Länge. Bei der Auswahl der Kurven mit einer Länge größer als L ergibt eine gerade Zahl der Einheiten des minimalen Abstandes zwischen zwei Punkten der Anordnung deren Auflösungsgrenze. Die erste Analysierungsstufe

einer Kette von Stufen führt eine Nachbarschaftstransformation der in sie eingegebenen Anordnung durch, bei der alle Werte 1 mit einem einzigen unmittelbaren Nachbarwert 1 in Werte 2 umgesetzt werden, während alle anderen Bildpunkte ihre Anfangszustände beibehalten (F i g. 2). Diese Transformation markiert die Endpunkte einer jeden Kurve. Dann werden mehrere identische Transformationen nacheinander durchgeführt, bei denen jeder Bildpunkt des Wertes 1 mit einem unmittelbaren Nachbarwert 2 zum Wert 2 umgesetzt wird. Diese Transformation wird ^-imal in '-/2-1 Verarbeitungsstufen nach der Anfangsstufe der Kette durchgeführt. Dann bestehen alle Kurven mit einer Länge kleiner oder gleich L nur aus Werten 2, und die längeren Kurven haben einen mittleren Teil mit Werten 1 (Fig.3). Danach werden V2Transformationen in den nächstfolgenden ^L/₂ Analysierungsstufen durchgeführt, wobei jeder Punkt mit dem Wert 2 und einem unmittelbaren Nachbarwert 1 zum Wert 1 umgesetzt wird. Nach dieser Reihe von Transformationen werden die Kurven mit einer Länge größer als L durch Werte 1 und die Kurven mit einer Länge kleiner oder gleich L durch Werte 2 angegeben (Fig.4). Somit sind die Kurven in zwei Gruppen entsprechend ihren Längen klassiert und durch zwei unterschiedliche Bilddatenpunktwerte gekennzeichnet. Die Analyse erfolgte in einer Kette von L Analysierungsstufen.

Bei der Betrachtung dieser Transformationsreihe ist zu berücksichtigen, daß das transformierte Bild einer jeden Stufe innerhalb der Reihe einen ausreichenden Informationsgehalt hat, um das Originalbild wieder herzustellen. Deshalb ist keine Speicherung des Originalbildes oder eines Zwischenbildes wie bei den bisherigen Analysiersystemen erforderlich. Auch müssen keine Bilder addiert oder voneinander subtrahiert werden, wie es bei den bisher bekannten Verfahren nötig ist, da mit den bei der Erfindung angewendeten Transformationen dieselben äquivalenten Ergebnisse erzielt werden.

Zur Durchführung der vorstehenden Analyse mit einer Einrichtung nach der Erfindung ist es lediglich erforderlich, eine Kette von Analysierungsstufen mit einer Länge gleich der Anzahl von Nachbarschaftstransformationen in dem Algorithmus zur Längendiskriminierung zu programmieren. Die Einzelstufen der Kette können mit der zentralen Transformationssteuerung so programmiert werden, daß sich eine bestimmte Nachbarschaftstransformation ergibt, wobei die Steuerdaten von einer Tastatur oder einer anderen Informationsquelle geliefert werden. Alternativ kann auch eine höhergradige Programmiersprache zur Programmierung der Einzelstufen verwendet werden. Beispielsweise kann bei Anwendung der vorstehend beschriebenen Transformationsreihe die Zahl L in die zentrale Transformationssteuerung mit einer Tastatur eingegeben werden. Dieses Gerät programmiert dann die jeweilige Stufe in der Kette an geeigneten Punkten, so daß die Bedienungsperson die erforderliche Umsetzung nicht L+ lmal kennzeichnen muß.

Jede Einzelstufe führt mit den in sie eingegebenen Daten im wesentlichen dieselbe Transformation durch. Zunächst wird die zentrale Zelle eines Nachbarschaftsbereichs von 9 Zellen geprüft, um zu bestimmen, ob sie den Wert K1 hat Danach wird eine Untergruppe N der 8 Nachbarzellen geprüft, um zu bestimmen, ob mindestens eine Zelle mit dem Wert KI vorliegt Werden diese beiden Bedingungen erfüllt, so wird der Wert der mittleren Zelle zu K 3 geändert und dieser Wert als transformierter Signalwert abgegeben. Die Programmierung einer Analysierungsstufe besteht also in der Eingabe der Werte N, K\, K2 und K3 in die entsprechenden Register des Moduls.

Ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der Erfindung sowie typische mit ihr durchführbare Verfahren werden im folgenden anhand de;· Figuren beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 bis 4 schematische Darstellungen einer Transformationsfolge in einer Einrichtung nach der Erfindung,

F i g. 5 das Blockdiagramm eines Geräts zur Durchführung der Umsetzungen als vorzugsweises Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 6 das Blockdiagramm eines Teils einer typischen Analysierungsstufe ais Modul innerhalb eines Systems nach F i g. 5,

F i g. 7 das Blockdiagramm eines Adressendecodierers und einer Registeranordnung in einem der Module nach F i g. 5,

F i g. 8 das Blockdiagramm der in einem Modul nach F i g. 5 verwendeten Schaltung zur Bestimmung der Identität zwischen Nachbarzellwerten und dem Inhalt des K 2- Registers,

Fig.9 das Blockdiagramm der Schaltung eines Moduls nach F i g. 5 zur Bestimmung der Identität zwischen einer zentralen Zelle und dem Inhalt des K 1-Registers,

F i g. 10 das Blockdiagramm einer Schaltung in jedem der Module nach F i g. 5 zur Bestimmung einer positionsabhängigen Nachbarschaftsuntergruppe,

F i g. 11 eine Darstellung typischer Unterfelder, die die Gruppe von Positionen in der Eingabeanordnung angeben, welche mit den Modulen nach Fig.5 mit identischen Nachbarschaftskonfigurationen verarbeitet werden, und

F i g. 12 das Blockdiagramm einer anderen möglichen Ausführung der Schaltung zum Vergleich der Werte einer jeden Nachbarzelle mit dem Inhalt des K2-Registers.

Wie aus F i g. 5 hervorgeht, besteht das vorzugsweise Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der Erfindung aus mehreren Analysierungsstufen oder Modulen 10, die praktisch identisch ausgeführt und in Reihe geschaltet sind, so daß das Ausgangssignal jeweils eines Moduls das Eingangssignal für den nächstfolgenden Modul in der Kette ist. Die Zahl verfügbarer Module begrenzt die Zahl der Transformationen, die die Einrichtung mit eingegebenen Daten in einem einzigen Arbeitsgang durchführen kann. Da jeder Modul relativ einfach und billig aufgebaut ist, können Einrichtungen mit mehreren hundert oder tausend Modulen realisiert werden, wobei ein Kostenvorteil gegenüber einem normalen Datenverarbeitungsgerät erhalten bleibt

Die Eingabematrix für den ersten Modul 10 der Kette wird von einer Datenquelle 12 geliefert, die mit einem Speicher, beispielsweise einem Magnetbandspeicher, verbunden sein öder auch ein Digitälisierungsgerät sein kann, das mit einem Datenstrom von einer zeitgerecht arbeitenden Einrichtung, beispielsweise von einem Radarempfänger 16, gespeist wird.

Das Ausgangssignal des letzten Moduls 10 der Kette wird einer Anzeige- oder Aufzeichnungsvorrichtung 18 zugeführt, die eine · Kathodenstrahlröhre oder ein Magnetbandgerät o. ä. sein kann, wobei das letztere zu einem späteren Zeitpunkt eine Anzeigevorrichtung steuern kann.

Die in jedem Modul 10 durchgeführte Transformation

wird durch eine Transformationssteuerung 20 bestimmt. Die Arbeitsweise dieser Steuerung kann durch eine Tastatur 22 oder eine andere geeignete Programmiervorrichtung, beispielsweise mit Lochkarten, Bandspeicher usw., bestimmt werden. Die Steuerung 20 ist mit jedem Modul 10 über eine Adressensammelleitung 24 und eine Transformationssammelleitung 26 verbunden. Zur Modifikation der mit einem einzelnen Modul 10 durchgeführten Transformation erzeugt die Transformationssteuerung 20 zunächst die Adresse dieses Moduls 10 auf der Adressensammelleitung 24 und danach einen geeigneten Transformationscode auf der Transformationssammelleitung 26. Jeder Modul 10 enthält eine ihm zugeordnete gespeicherte Adresse zum Vergleich mit einer Adresse auf der Adressensammelleitung 24. Ist der Vergleich erfolgreich, so wird der auf der Transformationssammelleitung 26 folgende Transformationscode in dem Modul 10 gespeichert und steuert dessen Arbeitsweise.

Alle Schaltungen innerhalb dieser Einrichtung arbeiten sychron unter Steuerung mit Zeitsignalen, die ein Taktgenerator 28 liefert

Die wichtigsten logischen Einheiten eines Moduls 10 sind in den Fig.6 bis 10 dargestellt. Fig.6 zeigt die Schieberegisteranordnung zur sequentiellen Aussonderung der 9 Nachbarschaftszellen aus dem eingegebenen Datenstrom. In dieser Darstellung kann jede Zelle jeden von vier möglichen Zuständen annehmen, so daß zwei Bits pro Zelle für alle Schieberegisterstufen erforderlich sind. Wenn die eingegebene Datenmatrix eine Breite von W Elementen hat, so muß das Schieberegister eine Länge von IV — 3 Stufen haben.

Jeder Modu' 10 hat eine Adresse, die durch seine Position in der Kette festgelegt ist. Zur Programmierung eines Moduls 10 überträgt die Transformationssteuerung 20 gleichzeitig die Adresse dieses Moduls 10 auf der Adressensammelleitung 24 und die Werte N, K 1, K 2 und K 3 auf der Datensammelleitung. Der Wert N ist eine achtstellige Binärzahl, bei der eine 1 an der /-ten Bitstelle anzeigt, daß die Grenznachbarschaftszelle / in die Nachbarschaftsuntergruppe N der zentralen Zelle einzuschließen ist (die Numerierung für die Grenznachbarschaftszellen ergibt sich aus Fig.6). Fig.7 zeigt die Anordnung des Adressendecodierers sowie der Register.

Für jede ausgesonderte Nachbarschaft wird der mit zwei Bits angegebene Wert eines jeden Nachbars mit dem Inhalt des /^-Registers innerhalb einer Gruppe von acht Vergleichern (Fig.8) verglichen. Das Ausgangssignal eines Vergleichers hat den Wert 1 dann und nur dann, wenn der Inhalt der Nachbarzellen dem Inhalt des K 2-Registers entspricht. Das Ausgangssigna! eines jeden Vergleichers wird dann durch das entsprechende Bit im Nachbarschafts-Untergruppenregister oder /V-Register weitergeleitet Das Ausgangssignal eines jeden hierzu vorgesehenen logischen Schaltgliedes ist 1 dann und nur dann, wenn die entsprechende Nachbarschaftsposition in der Nachbarschaftsuntergruppe N eingeschlossen ist und der Inhalt der Nachbarzelle den Wert K 2 hat Ein ODER-Glied prüft das Ausgangssignal eines jeden UND-Gliedes und liefert ein Ausgangssignal mit dem Wert 1 dann und nur dann, wenn mindestens eine Nachbarzelle in der Untergruppe N den Wert K 2 hat

Der Inhalt der Zentralzellen wird mit dem Inhalt des K 1-Registers in dem in Fig.9 gezeigten Vergleicher verglichen. Das Ausgangssignal des Vergleichers hat dann und nur dann den Wert 1, wenn die Zentralzelle den Wert K 1 hat. Tritt dieser Zustand in Verbindung mit dem zuvor abgeleiteten Zustand der Nachbarzellen ein, so wird das Ausgangssignal des Multiplexers auf den Wert K3 gebracht. Im anderen Fall ist das Ausgangssignal des Multiplexers gleich dem Inhalt der Zentralzelle.

ίο Das Ausgangssignal des Multiplexers bildet den Ausgangsdatenstrom eines Moduls.

Es ist ggf. nicht immer erwünscht, jede Zelle einer Anordnung in genau derselben Weise unabhängig von ihrer Position in der Anordnung zu verarbeiten.

Allgemein kann die Untergruppe N von Nachbarn einer zentralen Zelle mit der Position L j in der Anordnung eine Funktion dieser Position sein. Die Art der Bestimmung der positionsabhängigen Nachbarschaftsuntergruppe Nij ist in F i g. 10 gezeigt. Die Gruppe aller Zellpositionen in der Eingabeanordnung, die mit identischen Nachbarschaftskonfigurationen verarbeitet werden, bildet ein Unterfeld. Eine Anordnung kann in M Unterfelder geteilt werden, wobei M den Wert 2, 3, 4 oder höher haben kann. Zwei günstige Unterfelder sind in F i g. 11 gezeigt.

Zur Unterfeldverarbeitung ist es vorteilhaft, das JV-Register durch ein größeres Speicherelement zu ersetzen, das M Worte mit 8 Bitstellen entsprechend den M Nachbarschaftsuntergruppen enthält, und zwar eine für jedes von M möglichen Unterfeldern. Das Ausgangssignal dieses Speichers wird durch das Eingangssignal der Anordnung ausgewählt, welches das

Unterfeldzeichen R ist, wobei R den Wert 1, 2 M

haben kann. Das Nachbarschaftsspeicherelement kann durch die Steuerung über die Adressensammelleitung und die Datensammelleitung ähnlich programmiert werden, wie es für das /V-Register der Fall ist.

Das Unterfeldzeichen R wird aus der Zentralzellenposition i, j in der logischen Unterfeldanordnung abgeleitet. Die genaue Ausführung dieses Netzwerks hängt von der Zahl der Unterfelder und ihrer jeweiligen Konfiguration in der Datenanordnung ab. Da Zentralzellen sequentiell geprüft werden, können ihre Koordinaten durch einen Zähler laufend registriert werden, wenn dieser durch die Steuerung entsprechend der Position des Moduls in der Kette auf eine Anfangsstellung gesetzt wird.

Die Nachbarschaftsanalysierungsstufe nach F i g. 6 bis 10 arbeitet so allgemein, daß alle nützlichen Nachbar-Schaftstransformationen mit einer oder mehr Verarbeitungsstufen in Reihenanordnung durchgeführt werden können. Die in Fig. 12 gezeigte Schaltung ist jedoch für den Fall vorteilhart, daß bestimmte Transformationsarten durch eine einzige Analysierungsstufe anstelle von mehreren durchgeführt werden können. Die in Fi g. 12 gezeigte Schaltung stimmt mit der nach F i g. 8 überein mit dem Unterschied, daß das ODER-Glied durch eine allgemeinere logische Funktion von acht Variablen ersetzt ist, die in einem Speicher mit direktem bzw. wahlfreiem Zugriff gespeichert sind. Dieser Speicher kann selbstverständlich über die Adressensammelleitung und die Datensammelleitung von der Steuerung programmiert werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur digitalen Analyse von Bild- oder Zeichenmustern, die durch mittels serieller Abtastung von Bildpunkten gewonnene digitale Signale matrixartig wiedergegeben werden, mit einer Kette hintereinandergeschalteter gleichartiger Analysierungsstufen, in denen jeder einem abgetasteten Bildpunkt und die den abgetasteten, ihn jeweils umgebenden Bildpunkten zugeordneten digitalen Signalwerte zwecks Transformation unter Zwischenspeicherung einem Vergleich mit jeweils vorgegebenen Signalwerten unterzogen werden und abhängig von dem Vergleich der jeweils nächsten Analysierungsstufe transformierte Signalwerte zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale Transformationssteuerung (20) vorgesehen ist, die mittels individueller Adressierung an jede Analysierungsstufe (10) eine vorbestimmte, nur für diese Analysierungsstufe (10) relevante Folge vorgegebener erster Signalwerte für den jeweils abgetasteten Bildpunkt einerseits (K 1) und für die ihn umgebenden Bildpunkte andererseits (K 2) zusammen mit als transformierte Signalwerte von dieser Analysierungsstufe (10) abzugebenden zweiten Signalwerten (K 3) und einer digitalen Zahl (N) übermittelt, die bestimmte, dem Vergleich zu unterziehende Signalwerte der den jeweiligen Bildpunkt umgebenden Bildpunkte kennzeichnet, und daß jede Analysierungsstufe (10) eine Schaltvorrichtung (MULTIPLEXER) zur Abgabe der transformierten Signalwerte (K 3) enthält, die durch vorgegebene Vergleichsergebnisse der mit den ersten Signalwerten (Ki, K 2) durchgeführten J5 Vergleiche einstellbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der jeweiligen Analysierungsstufe (10) eine größere Anzahl zulassiger Zustände als die jeweils zu analysierenden Bildpunkte hat

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (18) zur Nutzung der transformierten Matrix eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige einer Punktmatrix ist, die ein Muster darstellt, in dem jeder Punkt eine größere Anzahl zulässiger Zustände als sein äquivalenter Punkt in der ursprünglichen, der ersten Analysierungsstufe (10) zugeführten Matrix hat

4. Einrichtung «ach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Analysierungsstufe (10) zur Analyse einer N ■ M-Anordnung von Bildpunkten N ■ M Speichervorrichtungen enthält

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Analysierungsstufe (10) einen Vergleicher zum Vergleich des Zustandes des jeweils abgetasteten zentralen Bildpunkts mit einem durch die Transformationssteuerung (20) gelieferten ersten Signalwert (KX) enthält.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Analysierungsstufe (10) eine Vergleicheranordnung zum Vergleich der Zustände der den jeweils abgetasteten zentralen Bildpunkt umgebenden Bildpunkte mit einem durch die Transformationssteuerung (20) gelieferten ersten Signalwert (K 2) enthält.