DE3732852A1

DE3732852A1 - Method and arrangement for the Boolean classification of measured value amounts

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Publication number: DE3732852A1
Application number: DE19873732852
Authority: DE
Inventors: Konrad Minck
Original assignee: Computer Gesellschaft Konstanz mbH
Current assignee: Oce Document Technologies GmbH
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1989-04-13
Anticipated expiration: 2007-09-30
Also published as: DE3732852C2

Abstract

A respective measured value amount, determined by a measured-value transmitter, is compared with a minimum value and the upper limit value of the measuring range. In the case of under- or overshooting of a threshold value between the minimum value and upper limit value, the measured value amount is assigned to the minimum value or to the upper limit value. In the case of assignment to the minimum value, a correction contributing to reducing the difference between the measured value amount and the minimum value is made to the minimum value in two stages. Only in the event of over- or undershooting of a primary correction stage is the minimum value stored in a correction main stage raised or lowered. In the case of assignment to the upper limit value, a correction contributing to reducing the difference between the measured value amount and the upper limit value is made to the measuring sensitivity, likewise in two stages. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur booleschen Klassifizierung von zeitlich nacheinander er mittelten Meßwertbeträgen eines Meßwertgebers, dessen Meß empfindlichkeitsgrad reziprok proportional zur Intensität eines Eingangssignals derart veränderbar ist, daß der Meßwertbetrag für einen maximalen Wert des Eingangssignals gerade noch inner halb des durch einen oberen Grenzwert beschränkten Meßwertbe reichs liegt.The invention relates to a method and an arrangement for Boolean classification of one after the other averaged measured value amounts of a transducer whose measurement Degree of sensitivity is reciprocal proportional to the intensity of a Input signal can be changed so that the measured value for a maximum value of the input signal just inside half of the measured value limited by an upper limit empire lies.

Eine datenverarbeitungstechnische Erfassung von an sich boole schen Zuständen, die durch zwei voneinander beabstandete Werte einer physikalischen Größe repräsentiert sind, bereitet mit unter erhebliche Probleme, wenn sowohl in den Größenordnungen der Werte als auch im Abstand der Werte zueinander Veränderungen auftreten.A data processing technology recording of boolean in itself states by two spaced values of a physical quantity are prepared with under significant problems if both in the order of magnitude changes in the values as well as in the distance between the values occur.

Bereits am Beispiel eines, für eine Schwarz-Weiß-Erkennung vorgesehenen optischen Abtasters stellen sich die Fragen, wie unterschiedliche als Helligkeitswerte abzutastende Graustufen sicher einem Weiß- oder Schwarzwert zugeordnet werden können, wenn sich die Beleuchtungsverhältnisse der abzutastenden Vorlage ändern. Wenn zudem der Kontrastabstand zwischen den als Weiß und als Schwarz zu klassifizierenden Grauwerten schwankt, muß der Abtaster oder Meßwertgeber ständig neu justiert und ein zwischen Schwarz- und Weißwert liegender Helligkeitsschwellwert wieder neu festgelegt werden.Using the example of one, for black and white detection provided optical scanner, the questions arise how different gray levels to be sampled as brightness values can be safely assigned to a white or black value, when the lighting conditions of the to be scanned Change template. If, in addition, the contrast distance between the as White and gray values to be classified as black fluctuates, the scanner or transmitter must be constantly readjusted and on brightness threshold between black and white value to be redefined.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Klassifi zierung von Meßwerten anzugeben, das unter Verwendung eines Meßwertgebers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ein Höchstmaß an Klassifizierungssicherheit bei vollautomatischem Betrieb ermöglicht.The object of the invention is therefore a method for classifi adornment of measured values to be specified using a Sensor according to the preamble of claim 1 Maximum level of classification security with fully automatic Operation enables.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kenn zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.The object is achieved according to the invention in the kenn Drawing part of claim 1 specified features.

Vorteilhaft erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren auch in Anwendungsfällen, bei denen eine Veränderung des zeitlichen Abstandes zwischen den vom Meßwertgeber ermittelten Meßwert beträgen die Klassifizierungssicherheit nicht beeinträchtigen darf.The method according to the invention also proves advantageous in Use cases where a change in the temporal Distance between the measured value determined by the sensor do not affect the classification security may.

Eine vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist im Anspruch 4 angegeben.An advantageous arrangement for performing the method according to the invention is specified in claim 4.

Anhand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, dabei zeigt die Figur ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung.Based on the drawing, an embodiment is shown below the invention explained in more detail, the shows Figure is a schematic diagram of an arrangement according to the invention.

In der Figur sind schematisch ein Meßwertgeber MWG, eine Ver gleichereinrichtung VE sowie zwei jeweils aus einer Korrektur vor- und -hauptstufe KV 1, KV 2, KH 1, KH 2 bestehende Rechenwerke RW 1, RW 2 dargestellt.The figure shows schematically a transmitter MWG , a comparison device VE and two pre-and main stages KV 1 , KV 2 , KH 1 , KH 2 each consisting of arithmetic units RW 1 , RW 2 .

Die Vergleichereinrichtung VE weist zwei Eingabekanäle EK 1, EK 2 und drei Ausgabekanäle AK 1, AK 2, AK 3 auf, wobei der erste Eingabekanal EK 1 mit einem Meßwertausgang MA des Meßwertgebers MWG verbunden ist. Der erste Ausgabekanal AK 1 der Vergleicher einrichtung VE ist an einen Korrekturvorstufeneingang KVE 1 des für die Korrektur des Minimalwertes vorgesehenen ersten Rechen werkes RW 1 angeschlossen, dessen Korrekturhauptstufenausgang KHA 1 dem zweiten Eingabekanal EK 2 der Vergleichereinrichtung VE zugeführt ist. Der Korrekturvorstufeneingang KVE 2 des für die Korrektur des Meßempfindlichkeitsgrades MEG vorgesehenen zweiten Rechenwerkes RW 2 ist mit dem zweiten Ausgabekanal AK 2 der Vergleichereinrichtung VE verbunden. Der Korrektur hauptstufenausgang KHA 2 des zweiten Rechenwerkes RW 2 ist an einen, für eine Vorgabe des Meßempfindlichkeitsgrades MEG dienenden Eingang des Meßwertgebers MWG angeschlossen. Am dritten Ausgabekanal AK 3 der Vergleichereinrichtung VE wird der, dem jeweiligen Meßwertbetrag zugeordnete boolesche Wert zur Verfügung gestellt.The comparator device VE has two input channels EK 1 , EK 2 and three output channels AK 1 , AK 2 , AK 3 , the first input channel EK 1 being connected to a measured value output MA of the transmitter MWG . The first output channel AK 1 of the comparator device VE is connected to a correction preamplifier input KVE 1 of the first arithmetic unit RW 1 provided for the correction of the minimum value, the correction main stage output KHA 1 of which is fed to the second input channel EK 2 of the comparator device VE . The correction pre-input KVE 2 of the second arithmetic unit RW 2 provided for correcting the degree of measurement sensitivity MEG is connected to the second output channel AK 2 of the comparator device VE . The correction of the main stage output KHA 2 of the second arithmetic unit RW 2 is connected to an input of the transmitter MWG, which serves for specifying the degree of sensitivity MEG . The Boolean value assigned to the respective measured value amount is made available on the third output channel AK 3 of the comparator device VE .

Der Meßwertgeber MWG bildet den an seinem Meßwertausgang MA abgreifbaren Meßwertbetrag in Abhängigkeit von der Intensität eines jeweiligen Eingangssignals ES und dem vorgegebenen Meß empfindlichkeitsgrad MEG. Je höher ein jeweiliger Meßempfindlich keitsgrad MEG ist, desto größer ist bei gleicher Intensität des Eingangssignals ES der am Meßwertausgang MA zur Verfügung gestellte Meßwertbetrag. Um einerseits eine Übersteuerung des Meßwertgebers MWG zu vermeiden, sollte der Meßwertbetrag den oberen Grenzwert des Meßwertbereiches nicht überschreiten, und um andererseits den Meßwertbetrag möglichst optimal auszu nützen, muß der Meßwertbetrag für ein maximales Eingangssignal ES möglichst nahe an dem oberen Grenzwert des Meßwertbereiches liegen.The transmitter forms the MWG can be tapped at its measured-value output Meßwertbetrag MA in response to the intensity of a respective input signal ES and the predetermined sensitivity grade MEG. The higher a respective degree of measurement sensitivity MEG , the greater the amount of measurement value made available at the measured value output MA with the same intensity of the input signal ES . In order to avoid overriding the MWG sensor, the measured value should not exceed the upper limit of the measured value range, and to make optimum use of the measured value, the measured value for a maximum input signal ES must be as close as possible to the upper limit of the measured value range.

Der obere Grenzwert des Meßwertbereichs ist eine Konstante des Meßwertgebers MWG und dient der Vergleichereinrichtung VE, zusammen mit dem im ersten Rechenwerk RW 1 gespeicherten Mini malwert, einen für die Klassifizierung eines jeweiligen Meß wertbetrags erforderlichen Schwellwert festzulegen. Sobald der Meßwertgeber MWG einen Meßwertbetrag an die Vergleicherein richtung VE abgibt, erreicht diese den in der Mitte zwischen Minimalwert und dem oberen Grenzwert liegenden Wert und betrachtet diesen, nach einer eventuellen Korrektur um einen geringen Betrag als Schwellwert für die Klassifizierung des Meßwertbetrages.The upper limit value of the measured value range is a constant of the measured value transmitter MWG and is used by the comparator device VE , together with the minimum value stored in the first arithmetic unit RW 1 , to determine a threshold value required for the classification of a respective measured value amount. As soon as the transmitter MWG delivers a measured value to the comparator device VE , it reaches the value lying in the middle between the minimum value and the upper limit value and considers this, after a possible correction by a small amount, as a threshold value for the classification of the measured value.

Ist der Meßwertbetrag kleiner oder gleich dem Sollwert, so wird diesem Meßwertbetrag der boolesche Wert "0" zugeteilt und der Meßwertbetrag dem Minimalwert zugeordnet, der dann mit dem Meßwertbetrag verglichen wird. In Abhängigkeit davon, ob der Meßwertbetrag kleiner oder größer als der Minimalwert ist, führt die Vergleichereinrichtung VE dem ersten Rechenwerk RW 1 über den ersten Ausgabekanal AK 1 einen negativen bzw. positiven Korrekturbetrag zu. Diese Korrekturbeträge sind nicht abhängig von der Größe der Differenz zwischen Meßwertbetrag und Mini malwert.If the measured value is less than or equal to the target value, the measured value is assigned the Boolean value "0" and the measured value is assigned to the minimum value, which is then compared with the measured value. Depending on whether the Meßwertbetrag is smaller or larger than the minimum value, the comparator VE to the first arithmetic unit RW 1 through the first output channel AK 1 is a negative or positive correction amount to. These correction amounts are not dependent on the size of the difference between the measured value and the minimum value.

Ist ein vom Meßwertgeber MWG der Vergleichereinrichtung VE zugeführter Meßwertbetrag größer als der von der Vergleicherein richtung VE in oben beschriebener Weise errechnete Schwellwert, so wird diesem Meßwertbetrag der boolesche Wert "1" zugeteilt und der Meßwertbetrag dem oberen Grenzwert zugeordnet und mit diesem verglichen. In Abhängigkeit davon, ob der Meßwertbetrag kleiner oder größer als der obere Grenzwert ist, führt die Vergleichereinrichtung VE über ihren zweiten Ausgabekanal AK 2 dem zweiten Rechenwerk RW 2 einen positiven bzw. negativen Korrekturbetrag zu. Auch diese Korrekturbeträge sind unabhängig von der Differenz zwischen Meßwertbetrag und oberem Grenzwert.Is supplied from the transmitter MWG the comparator VE Meßwertbetrag greater than that of the comparator VE in the manner described above calculated threshold value, this Meßwertbetrag the Boolean value "1" is allocated and the Meßwertbetrag associated with the upper limit value and is compared with this. Depending on whether the Meßwertbetrag is smaller or larger than the upper limit value, the comparator VE a positive or negative correction amount via its second output channel AK 2 the second arithmetic unit 2 to RW. These correction amounts are also independent of the difference between the measured value and the upper limit.

Das zur Korrektur des Minimalwertes vorgesehene erste Rechen werk RW 1, als auch das zur Korrektur des Meßempfindlichkeits grades MEG dienende zweite Rechenwerk RW 2 sehen eine zwei stufige Korrektur vor. Diese ist in der Form realisiert, daß die jeweiligen Korrekturbeträge einer Korrekturvorstufe KV 1, KV 2 zugeführt werden, die erst bei Über- oder Unterlauf eine Erhöhung bzw. Erniedrigung des in den zugehörigen Korrektur hauptstufen KH 1, KH 2 hinterlegten Minimalwertes bzw. des Meßempfindlichkeitsgrades MEG bewirken.The procedure provided for correcting the minimum value of first rake factory RW 1, as well as the grades for correcting the Meßempfindlichkeits MEG serving second calculating unit RW 2 see a two-stage correction. This is implemented in such a way that the respective correction amounts are fed to a correction pre-stage KV 1 , KV 2 , which only increases or decreases the minimum value or the degree of measurement sensitivity stored in the associated correction main stages KH 1 , KH 2 in the event of overflow or underflow Effect MEG .

Vorteilhafterweise lassen sich die Rechenwerke RW 1, RW 2 jeweils als binäre Vor- Rückwärtszähler realisieren, wobei die binär niederwertigen Stellen die Korrekturvorstufen KV 1, KV 2, und die binär höherwertigen Stellen die Korrekturhauptstufen KH 1, KH 2 darstellen.The arithmetic units RW 1 , RW 2 can each be advantageously implemented as binary up-down counters, the binary least significant digits representing the correction pre-stages KV 1 , KV 2 , and the binary higher order digits representing the main correction stages KH 1 , KH 2 .

Zudem erweist es sich als günstig, die Vergleichereinrichtung VE als adressenorganisierten Nur-Lesespeicher auszuführen, dem einerseits an seinen Adreßeingängen der Meßwertbetrag und der Minimalwert zugeführt werden und dessen Ausgänge andererseits für die Vor-Rückwärts- und Taktansteuerung der beiden binären Vor- Rückwärtszähler verwendet werden.In addition, it proves to be advantageous to design the comparator device VE as an address-only read-only memory, to which the measured value and the minimum value are supplied at its address inputs and whose outputs are used for the forward-backward and clock control of the two binary up-down counters.

Claims

1. A method for the Boolean classification of measured values of a sensor, determined in time, one after the other, the degree of measurement sensitivity can be changed reciprocally proportional to the intensity of an input signal such that the measured value amount for a maximum value of the input signal is just within the range of measured values limited by an upper limit value , characterized in that the respective measured value amount is compared with a minimum value and the upper limit value, that the measured value amount is assigned to the minimum value or the upper limit value when a threshold value lying between the minimum value and the upper limit value is exceeded or that the assignment to the minimum value contributes to reducing the difference between the measured value amount and the minimum value, the correction of the minimum value takes place in two stages in such a way that the minimum value stored in a main correction stage is increased or overflowed only when a correction pre-stage overflows or underflows w. is reduced, and that when the upper limit value is assigned, a correction of the degree of measurement sensitivity, which contributes to reducing the difference between the measured value amount and the upper limit value, also takes place in two stages.

2. The method according to claim 1, characterized records that the corrections to add based on the correction amounts to be subtracted, the are each fed to the pre-correction stages.

3. The method according to claim 2, characterized records that regardless of the size of the difference between measured value and minimum value or measured value and upper limit for the respective corrections ordered constant correction amounts can be used.

4. Arrangement for performing the method according to any one of the preceding claims, characterized in that a comparison device (VE) with two input (EK 1 , EK 2 ) and three output channels for the assignment of the measured value amount to the minimum value or to the upper limit value (AK 1 , AK 2 , AK 3 ) it is provided that for the correction of the minimum value and the degree of measurement sensitivity (MEG) a first consisting of a correction pre (KV 1 , KV 2 ) and correction main stage (KH 1 , KH 2 ) and second arithmetic unit (RW 1 , RW 2 ), each with a correction main stage output (KHA 1 , KHA 2 ) and a correction pre-stage input (KVE 1 , KVE 2 ), is provided that the first output channel (Ak 1 ) of the comparator device (VE) to the correction pre-input (KVE 1 ) of the first arithmetic unit (RW 1 ) is connected, the correction main stage output (KHA 1 ) is connected to the second input channel (EK 2 ) of the comparator device (VE) that the second output channel (AK 2 ) of the comparison device (VE) is connected to the correction preamplifier input (KVE 2 ) of the second arithmetic unit (RW 2 ), the correction main stage output (KHA 2 ) with an input of the transmitter (MWG ) provided for specifying the degree of measurement sensitivity (MEG) ) is connected that the first input channel (EK 1 ) of the comparator device (VE) is connected to a measured value output ( MA) of the transmitter (MWG) , and that the third output channel (AK 3 ) of the comparator device (VE) with one of the respective classification assigned Boolean value.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the first and the second arithmetic unit (RW 1 , RW 2 ) are designed as binary up-down counters, whose binary higher-order digits as correction main stage outputs (KHA 1 , KHA 2 ) and their Control inputs are provided as pre- correction inputs (KVE 1 , KVE 2 ) and that the comparator device (VE) is designed as an address-only read-only memory, its address inputs for the input channels (EK 1 , EK 2 ) and its data outputs for the output channels (AK 1 , AK 2 , AK 3 ) are provided.