DE3406618A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen der grenze eines objekts - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zum selbsttätigen Auffinden der Grenze eines Objektes in einem Blickfeld ist eine Rasterabtastvorrichtung vorgesehen, die ein elektrisches Bild des Blickfeldes erzeugt, welches segmentiert und digitalisiert wird, um eine erste Repräsentation zu bilden. Dann wird das Bild durch Vergleichen des digitalisierten Signals mit einem voreingestellten Schwellenwert weiterverarbeitet, um eine zweite Repräsentation zu bilden. In einem Umsetzer wird jeder Wert des Bildelements der zweiten Repräsentation mit den Werten der benachbarten Bildelemente zu einem einzigen Wert kombiniert und an entsprechender Stelle in einer dritten Repräsentation gespeichert. Die Werte der Bildelemente in der dritten Repräsentation werden ausgelesen und mit einer Nachschlagtabelle verglichen. Anhand der Nachschlagtabelle wird ein Kettencode der Grenze des Teilchens gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Grenze eines Objekts und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Lokalisierung der Grenze eines Objektes in einem Blickfeld mit Verringerung des Rauschens, sowie von Irrtümern und dergleichen.

Allgemein bekannt ist bereits die mikroskopische Bildanalyse, die MIA, wozu z.B. auf US-PS 4 097 845 verwiesen wird. Bei der MIA wird eine Suspension, die ein Gemisch aus Teilchen und Flüssigkeit aufweist, zur Analyse an einem Mikroskop vorbei geführt, an dem eine Kamera befestigt ist, die geeignet ist, einen Teil der Suspension abzubilden. Das mit der Kamera erhaltene Bild der Suspension wird dann in ein elektrisches Signal umgeformt und von einem Rechner weiterverarbeitet, um die Auswahl-Qualitäten der Partikel zu bestimmen. Um diese Auswahl-Eigenschaften der Teilchen bestimmen zu können, beispielsweise die Fläche, Massendichte, Gestalt usw., muß zunächst die Grenze des Teilchens innerhalb des Bildes aufgefunden werden. Da es erwünscht ist, die Vorrichtung für die mikroskopische Bildanalyse automatisch arbeiten zu lassen, d.h. ohne menschliche Eingriffe, muß die Kamera und/oder der Rechner so intelligent sein, dass sie bzw. er die Grenzen der Teilchen innerhalb des Blickfeldes für das Bild erkennen kann.

In US-PS 4 097 845 ist ein Verfahren zur Lokalisierung der Grenze des Teilchens beschrieben, bei dem die so genannte Technik der "Nachbarn der Nachbarn" angewandt wird, bei der eine Rasterabtastung des digitalisierten Bildes erfolgt, um ein Bildelement (Pixel) zu bestimmen, dessen Grauwert oberhalb einer kritischen Schwelle liegt. Die vier nächsten Nachbarn zu diesem Bildelement werden dann analysiert, um diejenigen herauszufinden, deren Grauwerte gleichfalls oberhalb der kritischen Schwelle liegen. Dann schreitet die Analyse zu dem Bildelement fort, das oberhalb der kritischen Schwelle liegt, und einer rekursiven Art und Weise, mit der fortgefahren wird, die vier nächsten angrenzenden Nachbarn des Bildelements zu analysieren, bis die ganze Region des Teilchens bestimmt ist. Wenn einmal das ganze Teilchen definiert ist, ist die Grenze ganz einfach der Rand dessen, was als Teilchen definiert wurde. Aus der Grenze wird dann ein Oktalkettencode gebildet, und auf der Grundlage der Oktalkette können dann solche Parameter, wie der Umfang des Teilchens und die Fläche des Teilchens, berechnet werden.

In US-PS 4 060 713 ist eine Vorrichtung zur Weiterverarbeitung von zweidimensionalen Daten offenbart. Hier erfolgt eine Analyse der sechs nächsten angrenzenden Nachbarn eines Bildelements.

Es wird nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Lokalisierung der Grenze eines Objekts in einem Blickfeld geschaffen. Die Vorrichtung weist eine Rasterabtasteinrichtung auf, mit der ein elektrisches Bild des Blickfeldes gebildet wird. Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, die das elektrische Bild in eine Vielzahl von Bildelementen segmentiert und die Bildintensität jedes Bildelements in ein elektrisches Signal digitalisiert, welches den Graustufenwert repräsentiert um eine erste Repräsentation des Bildes zu bilden. Das elektrische Signal für jeden Graustufenwert wird weiterverarbeitet, um eine zweit Repräsentation des Bildes zu erhalten. Diese zweite Repräsentation wird von logischen Einrichtungen in eine dritte Repräsentation umgewandelt. Die Umwandlung geschieht so, dass der Wert eines Bildelements an einer Stelle in der zweiten Repräsentation und die Werte der nächsten angrenzenden Nachbarn dieses Bildelements in einen einzigen Wert umgewandelt und an der entsprechenden Stelle (P(X,Y)) in der dritten Repräsentation gespeichert werden.

Verschiedene mögliche Werte für P(X,Y) sind in einer Tabelleneinrichtung gespeichert, so dass diese einen Wert von P(X,Y) und einen Eingangs-Richtungswert erhält und einen Ausgang-Richtungswert erzeugt, um die nächste Stelle von P(X,Y) anzuzeigen, die einen Wert ungleich Null hat, wobei die Werte ungleich Null für P(X,Y) die Grenze des Objektes bilden.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Schema einer Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 ein Diagramm für die Bildung der Werte von P(X,Y); Fig. 3 ein Beispiel für die Umwandlung eines Teilchens in einer zweiten Repräsentation, die in Fig. 3a gezeigt ist, und in eine dritte Repräsentation, die in Fig. 3b gezeigt ist; Fig. 4 ein Diagramm einer Konvention zur Beschreibung der Laufrichtung (Theta); Fig. 5 ein Schema der Funktion der Nachschlagetabelle.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10 gemäß der Erfindung gezeigt, die ein Mikroskop 30 aufweist, welches auf einen Untersuchungsbereich fokussiert ist, bei dem es sich um ein Diapositiv oder eine Durchflußküvette gemäß US-PS 4 338 024 handeln kann. Am Mikroskop ist eine Kamera 34 befestigt, die einen Teil einer Suspension mit einem darin enthaltenen Teilchen abbilden kann. Vorzugsweise ist die Kamera 34 zur Rasterabtastung geeignet und kann eine ladungsgekoppelte (CCD-)Kamera, Modell TC1160BD der Firma RCA sein. Mit der Kamera 34 kann ein elektrisches Bild des durch das Mikroskop 30 betrachteten Blickfeldes gebildet werden. Ferner segmentiert die Kamera 34 dieses elektrische Bild in eine Vielzahl von Bildelementen, wobei jedem Bildelement des Bildes ein elektrisches Signal entspricht.

Die Vorrichtung 10 eignet sich insbesondere für die Untersuchung biologischer Teilchen in einem Fluid, wie einer Urin- oder Blutprobe. Außerdem kann die Vorrichtung 10 zur Untersuchung von Masken für Halbleiterplättchen benutzt werden, um Defekte aufzuspüren. Schließlich eignet sich die Vorrichtung 10 auch zur Untersuchung einer biologischen Probe, die ein zeitveränderliches Merkmal aufweist, z.B. Tumorwachstum.

Die elektrischen Signale werden in einen Digitalisierer 36 eingegeben, der die Bildintensität jedes Bildelements in ein elektrisches Signal digitalisiert, welches den Grauwert wiedergibt, um eine erste Repräsentation des Bildes zu erhalten. Vorzugsweise wird das Bildelement in einen Grauwert zwischen 0 und 256 digitalisiert.

Vom Digitalisierer 36 wird der Grauwert in eine Vergleichsschaltung 38 eingegeben. Die erste Repräsentation des Bildes kann auch in einem ersten Speicher 39, einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff gespeichert werden, was zweckmäßig für Analysen ist, die nicht im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung stehen. Die Vergleichsschaltung 38 wird für eine einfache Schwellwertsegmentierung benutzt. Es können allerdings auch andere Techniken angewandt werden, z.B. die mit Gradienten- oder Laplace- oder anderen Operatoren. In die Vergleichsschaltung 38 wird auch ein vorgegebener Schwellenwert eingegeben. Die Vergleichsschaltung 38 vergleicht den Grauwert des Bildelements vom Digitalisierer 36, mit dem vorgegebenen Schwellenwert. Wenn der vom Digitalisierer 36 gelieferte Grauwert den vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, gibt die Vergleichsschaltung 38 als Ergebnis den Wert "1" ab. Wenn der Grauwert des Digitalisierers 36 unter dem vorgegebenen Schwellenwert liegt, gibt die Vergleichsschaltung 38 als Ausgangssignal den Wert "0" ab.

Das Ergebnis dieses Vergleichs zwischen den Bildelementen der ersten Repräsentation des Bildes vom Digitalisierer 36 und dem vorgegebenen Schwellenwert ist eine zweite Repräsentation des Bildes. Die zweite Repräsentation weist den Wert "0" überall außerhalb der Grenze des Objektes und überall sonst den Wert "1" auf. Die zweite Repräsentation kann in einem zweiten Speicher 40 gespeichert werden, der ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff sein kann. Obgleich es nicht notwendig ist, die zweite Repräsentation in einem Speicher zu speichern, kann die zweite Repräsentation aus Gründen der Zweckmäßigkeit für Analysen, die nicht mit der Erfindung im Zusammenhang stehen, in dem zweiten Speicher 40 gespeichert werden. Es sei jedoch hervorgehoben, dass bis zu diesem Punkt keine großen Speicherebenen für die Erfindung nötig sind.

Die zweite Repräsentation des Bildes, so wie sie im zweiten Speicher 40 gespeichert ist, wird von einem logischen Umsetzer 42 in eine dritte Repräsentation des Bildes umgewandelt, die dann in einem dritten Speicher 44 gespeichert wird. Der Logik-Umsetzer 42 nimmt die zweite Repräsentation und füllt einen Zweizeilen-Puffer mit den eingehenden Daten. Auf diese Weise stehen die Belegung einer beliebigen Bildelementstelle und der am nächsten liegenden Nachbarn gleichzeitig für den logischen Umsetzer 42 zur Verfügung. Für diesen Schritt kann zwar ein Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit benutzt werden, aber es eignen sich auch standardisierte Logikeinheiten. Der Umsetzer 42 analysiert den Wert jedes Bildelements innerhalb der zweiten Repräsentation im zweiten Speicher 40. Wenn der Wert des Bildelements an einer bestimmten Stelle (X,Y), oder Bildelement (X,Y) im zweiten Speicher 40 "0" ist, wird der Wert "0" an der entsprechenden Stelle P(X,Y) im dritten Speicher 44 zugewiesen. Wird am Bildelement (X,Y) im zweiten Speicher 40 ein Wert "1" angetroffen, und sind alle acht nächsten angrenzenden Nachbarn des Bildelements bei (X,Y) gleichfalls "0", dann ordnet der logische Umsetzer 42 P(X,Y) den Wert "0" zu. Wenn der Wert des Bildelements (X,Y) "1" ist, und alle vier nächsten angrenzenden Nachbarn dieses Bildelements gleichfalls "1" sind, dann ordnet der logische Umsetzer 42 P(X,Y) den

Wert "0" zu. In allen anderen Fällen wird vom logischen Umsetzer 42 P(X,Y) ein Wert wie folgt zugeordnet:

P(X,Y) = a*2 hoch7 + b*2 hoch6 + c*2 hoch5 + d*2 hoch4 + e*2 hoch3 + f*2 hoch2 + g*2 + h,

worin a, b, c, d, e, f, g, h die Werte der acht nächsten angrenzenden Nachbarn darstellen, die das entsprechende Bildelement (X,Y) auf folgende Weise umgeben:

g d h c Bildelement (X,Y) a f b e

Diese Regeln zur Umwandlung der zweiten Repräsentation in die dritte Repräsentation können in der folgenden Gleichung zusammengefasst werden:

P(X,Y) = (1-a*b*c*d)*Bildelement (X,Y)*(a*2 hoch7+b*2 hoch6+c*2 hoch5+d*2 hoch4+e*2 hoch3+f*2 hoch2+g*2+h)

worin a, b, e, d, e, f, g, h die oben angegebene Bedeutung haben.

Wie schon erwähnt, kann zwar ein Mikroprozessor für die Umwandlung benutzt werden, es können aber auch übliche, allgemein bekannte festverdrahtete Logikschaltungen benutzt werden.

In Fig. 3a ist ein Beispiel einer zweiten Repräsentation eines im zweiten Speicher 40 gespeicherten Bildes gezeigt. Der logische Umsetzer 42 wandelt jeden der Werte "0" in der zweiten Repräsentation des Bildes in einen Wert "0" um und liefert diesen zur Speicherung an den dritten Speicher 44. Die zweite Regel des logischen Umsetzers, d.h. wenn das Bildelement (X,Y) gleich "1" ist und alle acht am dichtesten benachbarten Nachbarn des Bildelements (X,Y) gleich "0" sind, dann wird der entsprechenden Stelle (X,Y) im dritten Speicher 44 der Wert "0" zugeordnet, das lässt sich am Wert "1" in der linken unteren Ecke der Fig. 3a erkennen. Dieser Wert wird gemäß dieser Regel in den Wert "0" in Fig. 3b umgewandelt. Mit dieser Regel werden einzelne Bildelementsignale ausgeschaltet, die vermutlich auf Rauschen beruhen. Die dritte Repräsentation des Bildes, wie sie im dritten Speicher 44 gespeichert ist, ist also frei von derartigem Rauschen sowie Irrtümern und dergleichen. Die dritte Umwandlungsregel, d.h. wenn ein Bildelement (X,Y) gleich "1" ist und die vier nächsten angrenzenden Nachbarn des Bildelements (X,Y) gleich "1" sind, dann wird der entsprechenden Stelle im zweiten Speicher 44 der Wert "0" zugeordnet, führt dazu, dass der Wert "0" allen Punkten im Innern eines Teilchens zugewiesen wird. So hat in Fig. 3b die Grenze des Teilchens Werte ungleich Null, während das Innere des Teilchens ausgenullt ist. Alle Werte ungleich Null innerhalb des dritten Speichers 44 bilden also die Grenze des Teilchens. Das Innere des Teilchens ist ebenso wie Rauschen, Irrtümer und dergleichen ausgefiltert, d.h. ihm ist der Wert "0" zugewiesen worden, um die Weiterverarbeitung für die Bestimmung der Grenze des Teilchens nicht komplizierter zu machen. Es sei noch darauf hingewiesen, dass die vier Nachbarn, die einem Ort unmittelbar benachbart sind, als enger benachbart betrachtet werden, als die vier Eckennachbarn, d.h. dass ein Ort von benachbarten belegten Bildelementen umgeben sein muß, um als ein Punkt im Innern berücksichtigt zu werden. Diese Konvention hat eine leichte Auswirkung auf das Zählen von Löchern innerhalb eines Objekts, wie noch erwähnt wird. Schließlich ist die besondere Art der Umwandlung der zweiten Repräsentation in die dritte Repräsentation, d.h. die vierte Regel wichtig, weil der Wert ungleich Null, der P(X,Y) zugewiesen wird, nicht nur anzeigt, dass das Bildelement ein Grenzenbildelement ist, sondern auch dass der Wert des Bildelements Informationen über die Lage von benachbarten Bildelementen mit Werten ungleich Null enthält, d.h. über die Lage der nächsten Grenzenbildelemente. Kurz gesagt sind Informationen über die Lager der benachbarten Grenzenbildelemente in den Wert jedes Bildelements eingebettet, was die Bildung einer Kette erleichtert, mit der die komplette Grenze des Teilchens beschrieben wird.

Aus dem dritten Speicher 44 wird jeder Wert des Bildelements der Reihe nach abgetastet, bis ein erster Wert ungleich null auftaucht. Das Abtasten des Bildes der dritten Repräsentation im dritten Speicher 44 erfolgt von links nach rechts, von oben nach unten, wie es für Fernsehabtastung üblich ist. In Fig. 3b wäre also der Wert "76" das erste ausgelesene Bildelement. Der Wert des Bildelements an dem bestimmten Ort, an dem ein Wert ungleich Null abgetastet wird, und ein Wert für Theta wird in eine Nachschlagtabelle 46 eingegeben. Theta gibt die Richtung an, aus der die Abtastung fortschritt, um an das Bildelement zu gelangen. Der Wert von Theta wird in einem Register 60 gespeichert. Eine Konvention für die Bezeichnung der Richtung von Theta ist in Fig. 4 dargestellt. Um mit einer Abtastung zu beginnen, wird im Thetaregister 60 zunächst ein Wert 1 gespeichert. Die Nachschlagtabelle 46 kann einfach ein programmierbarer Festwertspeicher (PROM) sein, der den Wert ungleich Null des Bildelements (X,Y) und den Wert Theta aufnimmt und anhand dieser beiden Informationsdaten ein Ausgangssignal erzeugt, welches angibt, wo der nächste Wert ungleich Null zu finden ist. Natürlich ist der nächste Wert ungleich Null das nächste Bildelement, an dem die Grenze des Objektes liegt. Der Ausgangswert der Nachschlagtabelle ist ein Wert delta X und delta Y. Bei dem in Fig. 3b gezeigten Beispiel ergibt die Nachschlagtabelle einen Wert delta X gleich +1 und einen Wert delta Y gleich -1, um den Ort des nächsten Wertes ungleich Null oder den nächsten Grenzenwert des Teilchens anzuzeigen. Wenn delta X gleich +1 und delta Y gleich -1 vom Wert "76", wendet sich der Ort dem Wert "110" zu, wie in Fig. 3b gezeigt. Die Nachschlagtabelle 46 wird im einzelnen noch erläutert.

Da die Nachschlagtabelle 46 eine Änderung der X-Adresse und eine Änderung der Y-Adresse erzeugt, werden diese Werte in einen X-Adressierer 48 bzw. einen Y-Adressierer 50 eingegeben.

Sowohl der X-Adressierer 48 als auch der Y-Adressierer 50 schreitet dann zur nächsten Stelle innerhalb des dritten Speichers 44 weiter. Gleichzeitig werden die Werte des X-Adressierers 48 und des Y-Adressierers 50 einem Thetarechner 52 zugeführt. Der gespeicherte Wert für Theta aus dem Thetaregister 60 wird gleichfalls dem Thetarechner 52 zugeführt. Als Thetarechner 52 kann ein weiterer programmierbarer Festwertspeicher (PROM) vorgesehen sein, der eine weitere Tabelle enthält, die auf der Basis von delta X, delta Y und des alten Wertes für Theta vom Thetaregister 60 einen neuen Wert für Theta erzeugt und im Thetaregister 60 speichert. So würde, wie Fig. 3b zeigt, vom Grenzenwert "76" zum Grenzenwert "110" delta X gleich +1, delta Y gleich -1 in Theta gleich 7 resultieren, wie die Konvention der Thetarichtung gemäß Fig. 4 zeigt. Wenn die Nachschlagtabelle 46 eine Änderung der X- und Y-Adressen erzeugt, wird gleichzeitig eine Oktalkette mittels eines Kettencode 54 gebildet. Der Kettencode 54, der die Oktalkette bildet, ist allgemein bekannt und im einzelnen in US-PS 4 097 845 beschrieben. Der Wert, von dem die dritte Repräsentation im dritten Speicher 44 entnommen wurde, um die Werte für delta X und delta Y anhand der Nachschlagtabelle 46 zu erzeugen, wird dann durch den Wert "0" ersetzt, der von den ersten beiden Hexadezimalzahlen des entsprechenden Eintrags in der Tabelle gemäß Anhang A genommen wird. Mit anderen Worten heißt das, dass, wie z.B. in Fig. 3b gezeigt, sobald der Wert ungleich Null für die Grenze ausgelesen ist, wird er durch den Wert "0" ersetzt, um sicherzustellen, dass dieser Wert ungleich Null nur einmal ausgelesen ist. Die Zahl 76 wird also durch den Wert "0" ersetzt, wenn der X-Adressierer 48 und der Y-Adressierer 50 die Stelle erreicht, an der der Wert 110 liegt.

Viele Fälle sind nicht so einfach wie dies Beispiel. So kann ein gegebenes Bildelement als beide Seiten eines langen, schmalen Objekts dienen, oder ein Objekt kann ein Loch in der Nähe der Außenkante haben, so dass nur ein einziges Bildelement als Grenze der Innenkante ebenso wie der Außenkante dient. In diesen Fällen ist der in den Speicher zurückgeladene Wert nicht "0" sondern ein anderer Wert, der alle erlaubten Wege zum Verlassen dieses Orts außer dem gerade gewählten darstellt. Das bedeutet, dass jedesmal, wenn eine Kante über einen gegebenen Ort verfolgt wird, einer der möglichen herausführenden Wege gelöscht wird. Das geschieht so lange, bis der Ort eine "0" enthält, wie beim vorstehend beschriebenen Beispiel. Die Nachschlagtabelle enthält alle nötigen Daten, um alle diese Substitutionen ohne weitere Berechnungen vornehmen zu können. Auf diese Weise können Objekte beliebiger Gestalt beschrieben werden. Diese Konventionen implizieren, dass Objekte in einer Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn im vorliegenden Fall) verfolgt werden, während Löcher innerhalb der Objekte in entgegengesetzter Richtung verfolgt werden. Das erleichtert die Identifizierung von Löchern, da nach diesen Konventionen berechnete Flächen für Objekte positiv und für Löcher negativ sind. Bei der Verfolgung von Löchern ist wegen der obigen Distanzkonvention die Konnektivität diagonaler Lagen geringer als bei Objekten. Diagonale Lagen bei Löchern werden also nicht als einander berührend betrachtet. Ein weiterer Unterschied zwischen Löchern und Objekten besteht darin, dass durch die oben angegebene Konvention ein gültiges Loch aus einem einzigen Bildelement bestehen kann. Dieses Merkmal ist nützlich für die Charakterisierung der inneren Struktur von Objekten.

Eine Kopie der Nachschlagtabelle 46 ist als Anhang A beigefügt. Da der Wert der im dritten Speicher 44 gespeicherten dritten Repräsentation des Bildes an irgendeiner bestimmten Stelle eine Zahl ist, die aus den Werten der acht nächsten angrenzenden Nachbarn dieser Stelle oder Lage zusammengesetzt ist, bettet die Umwandlung des Bildes von der zweiten Repräsentation in die dritte Repräsentation Informationen über die Lage des nächsten Grenzwertes ungleich Null ein. Mit anderen Worten, für die Zahl 76 in Fig. 3b bedeutet das z.B., dass mit der Konvention gemäß Fig. 2 der Art der Erzeugung der Zahl 76 durch die Nachschlagtabelle 46 bekannt ist, dass der Wert 76 anzeigt, dass relativ zu ihm liegende Orte f, b und e (Konvention gemäß Fig. 2) Werte des Bildelements ungleich Null haben. In Kenntnis des Wertes von Theta, d.h. der Lauf- oder Wanderrichtung, um zum Ort des Bildelements zu kommen, liefert die Nachschlagtabelle 46 den nächst möglichen Ort für die Grenze. Mit der in Fig. 2 gezeigten, hier erläuterten Konvention hinsichtlich der Erzeugung der dritten Repräsentation des Bildes, wie sie im dritten Speicher 44 gespeichert wird, schafft kurz gesagt die Erzeugung des Bildelementwertes selbst einen Wert, in den Informationen über die nächstmöglichen Grenzenwerte ungleich Null angrenzend an die Lage des Bildelements eingebettet sind. Mit der weiteren Kenntnis der Laufrichtung, wie sie durch Theta geliefert wird, liefert die Nachschlagtabelle 46 eine Laufrichtung, um am nächsten Grenzenwert ungleich Null anzukommen. Durch die Art der Wahl der Umwandlung der zweiten Repräsentation in die dritte Repräsentation wird Information hinsichtlich des benachbarten Grenzenbildelements dann einkodiert und in den Wert des Bildelements an der betreffenden Stelle eingebettet. Das erleichtert das Auffinden der Bildelemente, die die Grenze des Bildes darstellen und damit die Bildung der Oktalkette, um das Bild für die weitere Verarbeitung zu lokalisieren, beispielsweise für die Bestimmung des Perimeters, der Fläche, der optischen Dichte usw.. Um die Bestimmung des nächsten Grenzenbildelements zu erleichtern, besteht die Nachschlagtabelle aus allen möglichen Werten von P(X,Y) mit allen möglichen Werten von delta X und delta Y. Diese Werte sind vorberechnet und in einem PROM gespeichert, damit der Kettencode rasch aufgestellt werden kann.

Die im Anhang A enthaltene Nachschlagtabelle ist in Hexadezimalform kodiert. Die geringstwertige Hexadezimalziffer (die am weitesten rechts stehende) ist eine vierstellige Binärzahl. (Eine vierstellige Binärzahl entspricht einer hexadezimalen Ziffer.). Die vierstellige Binärzahl ist aus zwei Binärziffern für delta X und zwei Binärziffern für delta Y zusammengesetzt. Wenn die zweistellige Binärzahl 00 ist, repräsentiert das ein delta (X oder Y) von 0 01 ist, repräsentiert das ein delta (X oder Y) von +1 11 ist, repräsentiert das ein delta (X oder Y) von -1. 10 wird nicht benutzt.

Die Kombination 1000 wird jedoch benutzt, um Fehlerzustand zu repräsentieren.

Wie schon erwähnt, kann der Thetarechner 52 einfach eine weitere Nachschlagtabelle in Form eines PROM sein. Eine Kopie dieser Tabelle ist als Anhang B beigefügt. Die Werte für Theta in der linken senkrechten Spalte sind die Werte für Theta aus dem Thetaregister 60. Die Werte "8, 9, A, B, C, D, E, F" sind redundante Werte, da Theta diese Werte nie haben kann. Alle Ausgänge "1" aus diesem Teil der Tabelle sind also keine möglichen Werte. Die Werte für delta X und delta Y sind horizontal aufgeführt, wobei nur gewisse mögliche Werte für delta X und delta Y aufgeführt sind. So kann jeder nur "0" oder "+1" oder "-1" sein. Der neue Wert für Theta, der im Thetaregister 60 zu speichern ist, wird aus der entsprechenden Spalte und Reihe abgelesen. Ein Wert "8" zeigt einen Fehlerzustand an.

Zur Erläuterung sei davon ausgegangen, dass zunächst die Zahl 76 (in Fig. 3b gezeigt) angetroffen wird, wobei Theta anfänglich im Thetaregister 60 als 1 gespeichert ist. Die Nachschlagtabelle 46 gemäß Anhang A liefert die Zahl 007. Die am wenigsten signifikante Hexadezimalziffer 7 ist gleich Binär 0111. Delta X ist "01", das bedeutet +1; während delta Y "11" ist, das bedeutet -1.

Aufgrund von delta X gleich +1, delta Y gleich -1 und einem Theta gleich 1, liefert der Thetarechner 52 einen Wert für Theta von "7", der im Thetaregister 60 gespeichert wird. Der X-Adressierer 48 und der Y-Adressierer 50 schreiten dann fort zu einer Stelle im dritten Speicher 44, wo der Wert "110" erreicht wird. Der Wert "110" (P(X,Y)) aus dem Speicher 44 und 7 (Theta) aus dem Thetaregister 60 wird an die Nachschlagtabelle 46 geliefert. Gemäß Anhang A wird die Zahl 007 erzeugt. Die Hexadezimalziffer 7 ist gleich Binär 0111. Delta X ist "01", das bedeutet +1; während delta Y "11" ist, was -1 bedeutet.

Der Thetarechner 52 erzeugt einen Wert für Theta von 7 basierend auf delta X gleich +1, delta Y gleich -1 und Thetaregister 60 gleich 7. Der X-Adressierer 48 und der Y-Adressierer schreiten zu der Stelle im Speicher 44 weiter, an der der nächste Wert für P(X,Y), "102", aufzufinden ist. Entsprechend Anhang A wird dann von der Nachschlagtabelle 46 eine Zahl 003 erzeugt. Deren binäres Äquivalent ist 0011. Folglich ergibt sich delta X gleich 0 und delta Y gleich -1.

Der Thetarechner 52 nimmt delta X gleich 0 und delta Y gleich -1, Thetaregister 60 gleich 7 und erzeugt den Wert 6 für Theta, der im Thetaregister 60 gespeichert wird.

Die nächste, aus dem Speicher 44 entnommene Zahl, basierend auf den obengenannten Werten für delta X und delta Y, wäre 118. Das Thetaregister 60 steht nunmehr auf 6. Gemäß Anhang A ergibt sich 003. Damit wird delta X gleich 0 und delta Y gleich -1.

Basierend auf den Werten für delta X und delta Y ist dann die nächste Zahl 50, wie Fig. 3b zeigt. Theta wird mit 6 berechnet. Aus dem Anhang A ergibt sich als Hexadezimalzahl 00C. Dies entspricht der Binärzahl 1100, wobei delta X gleich 11 und delta Y gleich 00. Die Werte für delta X und delta Y sind -1 bzw. 0. Dies führt zu der Stelle in Fig. 3b mit dem Wert 179.

Dieser Prozeß wird so lange fortgesetzt, bis alle Orte der Grenze des Teilchens gemäß Fig. 3b identifiziert sind.

Anhand des vorstehend beschriebenen Beispiels ist erkennbar, dass die Richtung des nächsten Grenzenbildelements in den Wert des Bildelements eingebettet ist.

Wie schon erwähnt, kann der logische Umsetzer 42 Teil eines Rechners sein, beispielsweise eines Rechners Intel 80/20. Außerdem können der Kettencoderechner 54, der Thetarechner 52, der X-Adressierer 48 und der Y-Adressierer 50 ebenfalls Teil des gleichen Rechners sein.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur automatischen Bestimmung der Grenze eines Objekts in einem Blickfeld, gekennzeichnet durch - eine Abbildungseinrichtung, die ein elektrisches Bild des Blickfeldes erzeugt; - eine Einrichtung, die eine erste Repräsentation des Bildes durch Segmentieren des Bildes in eine Vielzahl von Bildelementen und Digitalisieren der Bildintensität jedes Bildelements zu einem den Graustufenwert repräsentierenden elektrischen Signal erzeugt; - eine Einrichtung, die das elektrische Signal für jeden Graustufenwert weiterverarbeitet und eine zweite Repräsentation des Bildes bildet; - eine logische Einrichtung, die die zweite Repräsentation in eine dritte Repräsentation umwandelt, derart, dass der Wert eines Bildelements an einer Stelle (nachfolgend Bildelement (X,Y)) in der zweiten Repräsentation und die Werte der nächsten angrenzenden Nachbarn des Bildelements an der besagten Stelle in einen einzigen Wert an der entsprechenden Stelle (nachfolgend: P(X,Y)) in der dritten Repräsentation umgewandelt werden; - eine Speichereinrichtung, die die dritte Repräsentation speichert; und - eine Tabelleneinrichtung, die verschiedene mögliche Werte von P(X,Y) speichert, und die einen Wert für P(X,Y) und einen EingangsRichtungswert empfängt und einen Ausgangs-Richtungswert erzeugt, um die nächste Lage von P(X,Y) mit einem Wert ungleich Null anzuzeigen, wobei die Werte ungleich Null für P(X,Y) die Grenze des Objekts bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die logische Einrichtung geeignet ist, die zweite Repräsentation gemäß folgenden Regeln umzuwandeln: 1.) Wenn Bildelement (X,Y) = 0, ist 0 dem P(X,Y) zuzuweisen, 2.) wenn Bildelement (X,Y) = 1 und alle acht nächsten angrenzenden Nachbarn des Bildelements (X,Y) = 0, ist 0 dem P (X,Y) zuzuweisen, 3.) wenn Bildelement (X,Y) = 1 und alle vier nächsten angrenzenden Nachbarn des Bildelements (X,Y) = 1, ist 0 dem P (X,Y) zuzuweisen, 4. ansonsten ist ein Wert ungleich Null dem P(X,Y) zuzuweisen, wobei dieser Wert, der P(X,Y) zugewiesen wird, eine aus den Werten der acht dem Bildelement (X,Y) nächsten angrenzenden Nachbarn zusammengesetzte Zahl ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dem P(X,Y) zugewiesene Wert eine Zahl ist, deren Wert folgende Summe ist: a*2 hoch7 + b*2 hoch6 + c*2 hoch5 + d*2 hoch4 + e*2 hoch3 + f*2 hoch2 + g*2 + h, worin a, b, c, d, e, f, g, h die Werte von acht nächsten angrenzenden Nachbarn sind, die das entsprechende Bildelement (X,Y) auf folgende Weise umgeben:

g d h c Bildelement (X, Y) a f b e

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die logische EinRichtung die zweite Repräsentation gemäß folgender Formel umwandelt: P(X,Y) = (1-a*b*c*d)* Bildelement (X,Y) * (a*2 hoch7 + b*2 hoch6 +c*2 hoch5 + d*2 hoch4 + e*2 hoch3 + f*2 hoch2 + g*2 + h).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tabelleneinrichtung ein programmierbarer Festwertspeicher ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Repräsentation überall außerhalb der Grenze des Objekts aus einem Wert "0" und überall sonst aus dem Wert "1" besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die die Graustufe jedes Bildelements mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt ein biologisches Teilchen in einem Fluid ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Urin ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Blut ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt ein Muster für eine Halbleiterschaltung ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt ein biologisches Teilchen ist, welches ein zeitvariables Merkmal hat.

13. Verfahren zur automatischen Bestimmung der Grenze eines Objekts in einen Blickfeld und zum Ausfiltern von Rauschen, Irrtümern und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass - ein elektrisches Bild des Blickfeldes in einer Vorrichtung gebildet wird, - dass das Bild aus der Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Spannungsverlaufs ausgelesen wird; - dass der elektrische Spannungsverlauf in eine Vielzahl elektrischer Signale segmentiert wird, wobei jedes der elektrischen Signale einem Bildelement des Bildes entspricht, und die Amplitude jedes der Signale digitalisiert wird, um ein Graustaufensignal zu bilden, welches eine erste Repräsentation des Bildes ergibt; - jedes Graustufensignal zur Bildung einer zweiten Repräsentation des Bildes weiterverarbeitet wird; - die zweite Repräsentation in eine dritte Repräsentation umgewandelt wird, derart, dass die Informationen jedes Bildelements an einer Stelle (nachfolgend: Bildelement (X,Y)) und der nächsten angrenzenden Nachbarn des Bildelements in einen einzigen Wert eingebettet werden, der einer entsprechenden Stelle (nachfolgend: P(X,Y)) in der dritten Repräsentation zugewiesen wird; - die dritte Repräsentation abgetastet wird, bis ein erster Wert P (X,Y) ungleich Null erreicht wird; - der Wert von P(X,Y) mit einer Nachlagtabelle verglichen wird, um die nächste Stelle für einen Wert ungleich Null von P(X,Y) zu bestimmen und einen Kettencode zu schaffen; und - dass die Kettencodeerzeugung fortgesetzt wird, bis alle Werte ungleich Null für P(X,Y) festgestellt worden sind.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Repräsentation gespeichert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass P(X,Y) ein Wert von Null zugeordnet wird, sobald der Wert von P(X,Y) mit einer Nachschlagtabelle verglichen worden ist, um die nächste Lage eines Wertes ungleich Null für P(X,Y) festzustellen.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitung ferner das Vergleichen jedes Graustufensignals mit einem vorbestimmten Schwellenwertsignal beinhaltet.