专利名称：图像检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测一串象素数据流中的输入图象特征，本发明特别适用于检测纸币一类物品，以防止对这类物品进行伪造或复制。
近年来，彩色激光复印机、彩色喷墨打印机及彩色胶印机一类的彩色复制系统的利用率以及质量都有了显著的提高。由于利用率以及质量的这些提高，在这类的装置上生产出来的伪造品的出现率也有明显的增加。显然，伪造品的出现率的上升对整个社会结构有重大影响。社会影响已经达到这样的程度，以至于各国政府的有关当权者出于对伪造品的增加程度的关注，已经在认真地考虑，要限制或禁止这些装置的使用。
因此，普遍希望有一种比较廉价的装置，当拷贝或复制有价证券时，这种装置能够检测到并且可以使该复制装置不能工作，从而阻止这种装置用于制造伪造品。
本发明的一个目的是提供一种检测一组输入象素流中是否存在某种图象的手段，由此起到的附带作用是能够降低伪造品的出现率。
根据本发明的第一个方面，提供了一种检测一组输入象素流中的一个图象的装置，所述的装置包括(i)用于接收所述的输入象素流的图象输入装置；(ii)用于从所述输入象素流的相应图象区中形成单元数据部分的单元转换装置；
(iii)用于存储至少一个样板的样板存储装置，所述的样板具有许多从期望检测到的图象中得到的单元数据登记项；以及(iv)比较装置，用于将所述单元转换装置的所述单元数据部分与所述的许多单元数据登记项进行比较，以便在预定量的所述单元数据部分与所述的许多所述单元数据登记项匹配时，给出一个样板检测信号。
根据本发明的第二个方面，提供了一种检测一组输入象素流中的一个图象的装置，所述的装置包括(i)用于接收所述输入象素流的图象输入装置；(ii)用于从所述的输入象素流的重叠区域中形成单元数据部分的单元转换装置，所述的单元数据部分被分成一组相位，每一个所述的相位都具有从非重叠区域中得到的单元数据部分；(iii)用于存储至少一个样板的样板存储装置，所述的样板具有多个从期望检测到的图象中得到的单元数据登记项；以及(iv)比较装置，用于将所述单元转换装置的所述一组相位中每一个的所述单元数据与所述的多个单元数据登记项进行比较，以便在预定量的所述的单元数据部分与所述的多个所述单元数据登记项匹配时，给出一个样板检测信号。
根据本发明的第三个方面，提供了一种将一个第一预定阵列的单元数据值与一个第二预定阵列的样板数据值进行比较的装置，所述的装置包括(i)输入装置，该装置每次向一个比较器矩阵装置输入一列所述第一预定阵列的单元数据值；(ii)一个比较器矩阵装置，用于同步地确定所述列的单元数据值是否与多列所述的第二预定阵列的样板数据值中的任何一列匹配，并产生一个列匹配信号，指明所述第二预定阵列的样板数据值中的匹配列；(iii)计数阵列装置，用于存储所述第一预定阵列的多列单元数据值的所述列匹配信号；以及(iv)样板匹配检测装置，用于根据所存储的列匹配信号得出一个表明在所述的样板和一部分所述的第一预定阵列的单元数据值之间出现了匹配的样板匹配信号。
根据本发明的第四个方面，提出了一种图象处理方法，该方法包括以下步骤输入代表一个输入图象的图象数据；确定在所述的输入图象中是否包括从一个特定图象的第一区中选取出的一个第一图案，并产生一个第一确定结果；确定在所述的输入图象中是否包括从一个特定图象的第二区中选取出的一个第二图案，并产生一个第二确定结果；根据第一和第二确定结果以及第一和第二区的位置信息判别在所述的输入图象中是否包括所述的特定图象。
根据本发明的第五个方面，提出了一种图象处理方法，该方法包括以下步骤输入代表一个输入图象的图象数据；为与所述输入图象的一个区域相对应的多个单元中的每一个选取一组多值数据；通过将所选取的多值数据同与所述特定图象的一个区域相应的多个单元中每一个的多值样板数据相比较判别在所述的输入图象中是否包括所述的特定图象。
根据本发明的第六个方面，提出了一种图象处理方法，该方法包括以下步骤输入代表一个输入图象的图象数据；为与所述输入图象的第一区相对应的多个单元中的每一个选取一组单元数据；通过将所选取的单元数据同与所述特定图象的一个第二区相应的多个单元中每一个的样板数据相比较判别在所述的输入图象中是否包括所述的特定图象；其中的判别是通过补偿所述输入图象的第一区和所述特定图象的第二区之间的微小偏差来完成的。
下面参照附图描述本发明的一个优选实施例
图1表示该优选实施例的一个彩色复制系统；图2更详细地表示出图1中的复印机图3表示在一幅输出图象中可能出现的几种不同的待测图象方位；图4表示该优选实施例的采用的样板结构；图5表示几个样板集中在一起；图6表示该优选实施例采用的几个样板的相位关系；图7A至7D表示对一个样板进行旋转的过程；图8表示一个样板在待测图象上可以处在的许多可能的位置；图9表示一个样板与一个旋转放置的钞票对准；图10表示该优选实施例采用的一对样板之间的相对位置矢量的确定；
图11至14表示对样板的一个单元进行平移的过程；图15表示对一个单元进行旋转的过程；图16表示缩放一个样板对一个单元的影响；图17表示确定一个数值范围的过程；图18是图2中检测模块的简要方块图；图19和20表示灰度系数校正的过程；图21是图18中灰度系数校正单元的简要方块图；图22是图18中的前端累加器的简要方块图；图23表示该优选实施例采用的几种不同的样板相位；图24表示图18中的累加数据存储器的数据排列方式；图25是图18中的相位序列生成器的简要方块图；图26表示图18中的相位RAM的数据存储排列方式；图27是图18中的比较器矩阵的简要方块图；图28表示从相位RAM向图27中的比较器阵列传送数据列的第一种形式；图29简要地表示图27中的比较器阵列中的一列；图30至33表示确定是否出现了样板匹配的方法；图34是图27中的计数阵列的简要方块图；图35表示从相位RAM向图27中的比较器阵列传送数据列的第二种形式；图36表示同时确定某一列在旋转角为0°和180°时的匹配情况的方法；图37表示同时确定某一特定列在旋转角为90°和270°时的匹配情况的方法；
图38是图27中的比较器阵列的一个比较器单元的简要方块图；图39是图18中的检测顺序生成器的简要方块图；图40表示表示图26中的样板匹配队列的数据存储格式；图41表示两样板之间的距离的定义；图42(a)至(d)表示两样板之间的几种可能的旋转量；图43是图39中的校正器的简要方块图；图44是图39中的传送数据单元的简要方块图；图45是图39中的写地址生成器的简要方块图；图46是图39中的读地址生成器的简要方块图。
下面参照一种用于与一种彩色激光复印系统1，例如由日本的佳能公司销售的佳能彩色激光复印机联用的结构来描述本发明的优选实施例。此外，该优选实施例可以方便地用于一些彩色印刷机，例如也是由佳能公司销售的P320型和P330型印刷机。现在参照图1，这样的彩色复印系统包括一个能够以非常高的分辨率，例如600点/英寸(dpi)来扫描一幅输入图象的扫描器2。扫描图象可以逐个象素地被送入至一个计算机及控制系统3中，计算机及控制系统3能够，例如通过提供缩放和转换功能来处理扫描图象。然后，所得到的象素图象又逐个象素地被送至印刷机4，在印刷机4上，图象被印制到一个中间介质，例如纸上。来自扫描器2的扫描图象通常由该扫描图象的红、绿、蓝(RGB)三种颜色成分中的每一种的独立的色通信息组成，这通常被称作加色格式。印刷机4通常以四道减色法的方式印出扫描图象，四道印刷法通常包括四条独立的通道，供扫描图象的蓝绿色、品红色、黄色和黑色(CMYK)四种颜色成分通过。由于印刷机4以四道法工作，所以扫描器2上的图象通常也经过一次扫描以得到RGB颜色成分，接着，根据需要，RGB颜色成分又被转换成蓝绿色、品红色、黄色和黑色四种颜色成分。
如图2所示，印刷机4由一个印刷机控制器6和一个印刷机7组成。印刷机控制器6包括一个颜色转换器8，颜色转换器8的作用是，输入红、绿、蓝三种加色成分，并得出供给印刷机4的所需通道的所需减色成分(CYM或K)。四种减色成分(MCYK)以帧顺序方式被送至印刷机4。可以用本领域的技术人员公知的多种不同方法设计颜色转换器8，所用的具体方法与本说明书的目的无关。
印刷机7包括一个调制电路和激光驱动器11，该调制电路和激光驱动器11用于在一个静电鼓上生成所需的图象，以便接着将该图象传送到纸上或其它的印刷介质上。带有内部中央处理单元(CPU)18的程序控制器12负责印刷机7的总体操作。另外，还有一个检测模块14，该检测模块最好是用来或者准备用来监视从颜色转换器8输出至调制电路11的象素流20。检测模块14用于监视象素流20以检测是否有印制钞票图象或类似图象的企图，并且当检测到这样的企图时，使检测模块14的输出19中的象素数据变成“空白”。检测模块14被设计用于检测多种不同的钞票或预先选定的其它不希望复制的东西，该模块14包括一个用于存储从不同的预选图象中提取出的样板信息的只读存储器(ROM)15。该样板ROM15与一个执行检测模块14的所有控制工作的检测专用集成电路(ASIC)16相互配合。
再看图1，彩色激光复印机(例如佳能P320型的)的扫描器2以大约每线7232象素、每一扫描页11456线的水平逐行地形成数据象素流。通常以每秒22.5×106象素左右的速率生成象素流。
现在看图3，该图简要表示一幅扫描图象23。该扫描图象上有一些有待于借助图2中的检测模块14检测的、以不同的方位和角度放置的钞票(钱)。因此，检测模块14除了要检测放大或缩小的范围大约在输入图象尺寸的95％-105％之间的钞票外，还要能用来检测以不同的可能位置或角度放置在扫描图象上的数种(一种或几种)不同的钞票22。通过设计，使检测模块14通过将象素流与存储在ROM15中的“样板”进行比较以测定象素流中是否出现了该样板来检测钞票。
现在看图4，该图示出了一个由9×9阵列的单元26组成的样板25。使每个单元26相当于一个128×128象素的方块。如后面将进一步描述的，每个单元26都含有与应该处在图象的那个部分上的象素块相应的颜色或亮度信息。
检测模块14必须能检测处在所有可能的角度及位置的钞票。由于可能出现的角度或位置的数目极大，所以为所有可能的角度或位置存储一个样板是不现实的。但是，如果每个单元都含有一定范围的与钞票的那个位置上的颜色和亮度有关的信息，就没有必要存储所有可能的方位。对于位置和/或角度很接近于一个初始样板的那些样板方位而言，与一个单元相应的象素块的平均颜色及亮度基本上保持一致。因此，可以将位置和角度很接近的一些样板方位合成一组，这样，对每组只需要进行一次样板比较操作。图5示出了两样板28，29具有相同的角度但稍稍没有对齐的例子。如果两样板28，29的左上角位于组区30中，则认为这两个样板就处在一组中。因此，所有使样板28左上角处在组区30中的相应平移也被视为处在同一组中。并且，所有转角小于6.4度且左上角也处在组区30中的旋转样板也被视为处在同一组中。组区30的应用将需要由检测模块14执行的比较工作量显著地减少到了一个适当的水平。组区30的尺寸越小，在同一组中的平移或旋转样板越容易产生相似的单元值。业已发现，为了本优选实施例的目的，组区30的尺寸等于一个单元26(图4)面积的四分之一比较合适。
首先考虑检测一幅没有任何旋转的图象中的一个样板的简单情况。为了完成这一任务，将扫描页分成若干个组区，并对每一组区进行一次样板比较。如上面所提到的，所选的单元面积是组区面积的四倍。因此，为了搜寻一个样板，首先对位于扫描图象页面的左上角的组区进行比较，再对向该左上角的右方偏离半个单元的组区进行比较。接着，对从该左上角向下半个单元的组区进行比较，然后，从该左上角向右下半个单元的组区进行比较。当所有这些比较进行完以后，相当于整个单元已经覆盖完毕，程序移至下一单元位置，执行相同的比较。
现在转至图6，该图示出了这一过程的一个例子。五个样板32-36的顶部一个叠一个地示于图中。样板32，作为最底下的样板，其左上角只有很小一个部分是可以看见的，该样板32位于待印图象37的左上角，被称作位置(0，0)，相位0。从下面数起第二个样板33向样板32的右方偏离半个单元的距离，被称作位置(0，0)，相位2。样板34位于样板32下方半个单元处，被称作位置(0，0)，相位1。样板35位于样板33下方半个单元处，被称作位置(0，0)，相位3。样板36是图中示出的最上面的一块样板，被称作位置(1，0)，相位0。
四个样板32-35具有覆盖左上角的单元的相同的组区。在该优选实施例中，每个单元位置有四个相位。当然，每个单元的相位数取决于单元面积与组区面积之间的比例。如果选定组区面积为单元面积的九分之一，就需要九个相位。如后面所将要看到的，这将增加在检测模块14中所要进行的计算量。
现在考虑旋转情况，相对于钞票的一个部分每隔6.4度存储的一个独立的样板。这相当于在90度的旋转范围内要在ROM15(图2)中存14个样板。只需存入第一个90度的转角，因为通过使样板单元进行多次90度转换，可以很方便地从第一个90度中的信息得到其它转角(直到360度)的信息。现在看图7A至7D，这些图中示出了一个原始样板40和旋转后的样板41，42，43，通过对单元地址指示值进行简单的反复变换来实现旋转，可以从初始样板40得到旋转样板41，42，43。
转角在0°至90°之间的14个样板不一定非得处在待检测钞票上的相同位置上。可以对样板的位置进行选择以使其发挥最大作用。现在看图8，该图示出了放置在一张钞票46上的具有不同转角的多个样板45的例子。
现在看图9，该图示出一幅具有一张旋转了的钞票51的扫描图象50，还示出了一个用来检测钞票51的这一特定转角的样板52。重要的是，要将样板52的上边缘和下边缘选定在与扫描图象52的行线对齐的位置上。当然，这些行线不必与钞票的边缘等同。这极大地简化了以与该扫描图象50相应的一行象素流接一行象素流的方式对样板52进行检测的操作要求。
现在看图10，针对钞票56的每一个可能的转角(在0°至90°之间)，最好是存储一对样板54，55。由于样板54，55都能被检测到，且这对检测样板之间的相对位置矢量58也能被检测到，所以极大地减少了检测模块14(图2)发生假阳性检测的机会。如果该相对位置的距离58大致上等于这对扫描样板的相对位置矢量的预期长度和方向，则可确定已发生匹配。
如前面参照图4所讨论的，样板25由一系列的单元26组成。通过将一个样板的所有单元与由输入图象形成的单元进行比较来实现一个样板与一幅输入图象的比较。如果所有这些单元都匹配，则确定已检测到了该样板。检测模块14的作用是检测来自一个象素流色道的图象，所述的色道最好是品红色的色道。
存储在ROM15中的一个样板的各个单元的信息是一对4位的数(MIN，MAX)。为了将一个128×128的输入图象象素块与相对应的单元进行比较，先要计算出输入图象象素值的平均值。然后将该平均值化成4位数，如果最终的值在所述的范围内(MIN，MAX)，则可确定该单元已经匹配。该范围(MIN，MAX)被称作数值范围。将数值范围存储在ROM15中，并且以本文将进一步描述的方式预先计算出来。总的说来，该数值范围的宽度(MIN-MAX)取决于构成该数值范围的那部分钞票。色彩变化较小的区域(例如纯白或纯黑区)产生较窄的数值范围，色彩变化较大的区域(例如一个界面)产生较宽的数值范围。数值范围的应用使图象的位置、角度和缩放程度相对于样板可以有些许变化。一个象素区的平均值因其计算的简便性和对位置及角度的较小变化的不敏感性而被选用，在该优选实施例中，进一步选用4比特的数据，以简化硬件需求，减少所需的ROM存储空间。
用以下方法预先确定一张具体的钞票的各个单元的有关数值范围利用一个计算机系统以印制钞票时的分辨率对一张钞票进行扫描，提取出品红成分并将其存入一个总的计算机系统中。针对每个所需的角度θ(0≤θ≤90°)，计算机系统执行一次以下操作1、首先，利用公知的用于旋转图象的计算机图形技术将钞票图象旋转一个θ角；2、然后，通过利用128×128象素范围的方形区功能对图象进行旋转来对钞票图象进行低通滤波；3、对一张钞票的一个样板中每个可能的位置计算一个“品质”值。样板的可能位置是除了两个对角处在图象外面的位置之外，该样板的四个角都处在原始图象或钞票内的那些位置。这是为了适合钞票宽度小于旋转样板尺寸的情况。样板位置的品质是样板的“熵”和“平直度”的乘积。样板的熵是通过计算该样板中相邻的滤波后的象素值之间的差值的和测定的。因此，熵是表明整个样板的亮度变化有多大的一个数值，它有助于确定该样板将起多大作用。显然，一个纯白的样板没有多大用处。样板的平直度是表明样板沿每个单元变化的数值范围的一种度量标准。
4、对钞票上不重叠的每一对可能的样板位置计算各样板的品质乘积。利用具有最大乘积的那一对来确定样板在钞票上的两个位置。
5、一旦选定了样板位置，即可对相对应的经低能通滤波的图象进行采样。采样程序包括针对样板中的每一个单元计算该单元可能具有的最小及最大4比特数据的步骤。为了允许在一个组区中除了可以有缩放外，还可以有平移和旋转，可以允许每个单元的位置发生变化。
现在参照图11-16描述进行平移、旋转和缩放的方法。图11示出了图4中的单个样板单元26。如前面参照图5所描述的，每个样板都可以被平移，只要其左上角保持在同一个组区中就行。因此，可以如图12中所示那样，将单元26平移至右边。还可以如图13中所示那样将其垂直下移，以及如图14中所示那样将向右下方移动。因此，单元26的左上角可以绘成一个区域220。区域220中的每一个象素代表单元26的左上角可以处在的一个起点。
另外，如前面所指出的，每隔6.4度的转角储存一个样板。如图15中所示，这表示图14中的部分220可以围绕着样板的中心点221旋转6.4度。因此，考虑到平移和旋转的作用，区域222将代表在平移和旋转的作用下，单元26的左上角可能占用的数值。
最后，使该优选实施例可以在缩放效应下工作，所述的缩放包括在原始输入图象尺寸的大约95％-105％范围内放大及缩小。现在转到图16，这相当于除了如区域224所表示的，沿径向朝着样板的中心221平移和缩放区域222以外，还将区域222从样板中心221沿径向向外平移，形成区域223。围绕着区域222至224的外凸层225代表单元26的左上缘最终占用的区域。因此，为图4中的样板25的每一个单元计算一个外凸层，并且针对每一个可能的单元位置进行一次低通滤波图象的采样。从采样中得到的最小和最大值则成为一个单元可能的取值范围。
每个不同的可能位置都为一个正常的单元产生一个不同的数值。如图17所示，为了计算输入象素流20中的更多的噪声，通过对所述范围的各个侧边加一个余量来增加数值的范围。假定利用八位的象素数值(这是本领域中采用的标准形式)来进行这些计算。余量的加入也是考虑到由于定标不精确以及钞票褪色及变脏造成的变化。但是，余量大小的选择是至关重要的。如果余量太小，检测模块14可能检测不到钞票，而如果太大，检测模块14会在没有钞票时得出有钞票的错误判断。最后，通过如图1 2所示的那样将其向外延伸到最近的1/16边界，将数值范围减小成一个4位的数。
现在看图18，该图更详细地示出了图2中的检测ASIC16。检测ASIC包括几个输入输出接口，其中包括用于接收来自印刷机控制器6(图2)的象素数据流20并向调制电路及激光驱动电路11(图2)提供象素数据输出19的视频数据接口81。印刷机控制器接口82用于与印刷机7(图2)的程序控制器12相互连接。ROM接口83用于通过一个ROM接口单元164将检测ASIC16与样板ROM15(图2)连接起来。
下面的表1表示包括视频象素数据接口81的那些输出。在正常的操作过程中，“print”信号表示来自打印机控制器6的新的一页视频象素数据已经到达。象素数据流20以四道法输入，因此，检测ASIC16与校正色的象素数据流20同步，在优选实施例中，校正色是品红色。用“top”信号表示每一种新的颜色。当没有检测到伪造品时，象素数据流直接通过检测ASIC(vdo_out)。如果检测到了伪造品，检测ASIC16就将vdo_out象素数据消隐。另外，可将vclk_out象素数据时钟也消隐以进一步防止象素数据的输出。
表1视频象素数据接口
现在看表2，表2表示标准的ROM接口83的信号的定义。ROM接口83用于连接四兆位的ROM15(图2)。
表2ROM接口
印刷机控制器接口82包括用于在检测到了样板图象时通知程序控制器12(图2)检测信号。该印刷机控制器接口82提供的其余信号除了包括一个IEEE1149.1-1990标准测试存取口接口(TAP)85的错误信号外，还有一个用于对检测模块14进行初始化的配置信号，所述的测试存取口接口(TAP)85可以配置用来写入并测试检测模块14的所有内部寄存器。
象素数据20从视频数据接口81送至灰度系数校正单元86。灰度系数校正单元86除了在检测到伪造品时阻断输出视频象素数据外，还负责利用一个在起动过程中从ROM15中装载的查寻表传输输入视频象素数据。灰度系数校正的目的是确保检测模块14所采用的亮度值能均匀地分布到人的眼中。可检测到的最小的变化(MCD)是使眼睛注意到亮度的差异所需要的最小的亮度变化量(表示成一个八位的数)。当亮度均匀分布时，MCD对所有亮度值而言是相同的。现在看图19，该图表示感觉到的亮度与输出值之间的关系曲线。下面的曲线88表示通常感觉到一个输出图象的亮度函数。这条曲线88包括一个感觉亮度变化非常慢的下部89和一个感觉亮度迅速变化的曲线上部90。灰度系数校正的目的是改变该感觉亮度曲线，使其成为具有均匀分布的感觉亮度的曲线91的形式。现在看图20，该图绘出了将图19中的曲线88转变成曲线91的灰度系数校正曲线。灰度系数校正曲线包括迅速变化以抵消由眼睛感觉的慢速变化的93段及94段以及慢速变化以抵消由眼睛感觉到的快速变化的95段。
现在看图21，该图更详细地示出灰度系数校正单元86。配备了一个用来实现图20中的灰度系数校正曲线20的灰度系数校正RAM97，在检测模块14的起动过程中由来自CPU18的输入98向该RAM97加载。输入象素数据100在被作为地址之前通过锁存器101输入到灰度系数校正RAM97，并用于产生一个灰度系数校正输出102。
灰度系数校正RAM97将灰度系数校正值存储为几对8位数值，每一对代表输入数据为0模4的灰度系数校正值。灰度系数校正RAM97的地址由输入象素数据的高六位104形成。低两位105用于借助一个的插入器106插入到该对灰度系数校正输出数据102之间以产生最终的灰度系数校正输出值107。视频输出限制器108用于在检测到样板(通过一个检测信号109表示)时将输出象素数据流20消隐，限制器包括一个具有一个接地的输入端的多路转换器。
现在再看图18，与一个单个单元26相应的象素数据区有128×128象素宽，由一个前端累加器111和一个累加数据存储器112对该象数据区进行平均。累加数据存储器112为每个64×64的象素块存储一个平均值。但样板单元26(图4)是128×128象素宽的。因此，借助一个相位顺序生成器113将4组累加数据存储值加在一起来得到一个特定的样板单元，并且将结果存储在一个相位RAM114中。
现在看图22，该图更详细地示出图18中的前端累加器111。前端累加器111负责构成每个64×64象素的平均值并将该平均值存储到累加数据存储器112(图18)中。该前端累加器包括一个第一级平均器117，该第一级平均器117将来自灰度系数校正单元86的64个水平相邻象素加在一起，第一级平均器包括一个加法器118，一个锁存器119和一个计数器120。
前端累加器111将象素值读入到加法器118中。这些象素值与一个预先累加的和相加并存入锁存器119中，从而形成一个新的累加和。每当出现溢出时，计数器120加1(每个64象素组开始时，计数器120都被复位)。在每个64象素组的末端，由来自锁存器119的四个最有效位和来自计数器120的四位形成送至第二级平均器125的输出。
64象素的平均值一被确定，就被送至一个第二级平均器125的移位寄存器126中。在此，64象素的平均值与一个来自累加数据存储器112(图18)并存在一个第二级移位寄存器128中的前部分和127相加。由一个1位全加器129对这两个值相加，然后作为输出130，通过总线122送回到累加数据存储器112(图18)中。第二级平均器125对累加数据存储器112和相位顺序生成器113(图18)进行交叉存取。控制单元132除了包括用于产生前端累加器111需要的控制信号和累加数据存储器112需要的地址和控制信号137的译码逻辑部件135外，还包括用于确定多个64象素模板(boarders)的象素计数器133和行计数器134。
现在再看图18，累加数据存储器112存储局部构成的64×64象素单元的平均值。前端累加器111构成象素单元的平均值并将其写入累加数据存储器112中，象素顺序生成器113读入该象素单元的平均值并构成一个存储在相位存储RAM114中的128×128象素单元平均值。
转到图23，该图表示用64×64象素的平均值构成128×128象素的平均值的方法。所构成的128×128象素单元的平均值将取决于特定单元的相位。由相位顺序器113构成128×128象素单元140的过程与由前端累加器111构成后面的64×64象素单元的平均值141的过程并行进行。所需要的64×64象素单元平均值141的数目当然取决于单元的大小，但是，为了讨论本优选实施例，假定一行最多需要76个象素平均值141。图24表示存储在累加数据存储器112(图18)中的数据的排列格式143。该累加数据存储器所需的容量为每个数据入口3行×76列×14位，总和为3192个数据位。
现在看图25，该图更详细地示出图18中的相位顺序生成器113。该相位顺序生成器113执行三个主要任务，即1.如图23所示的那样，通过对4个相邻的64×64象素块作平均，由累加数据存储器112构成单元数据。
2.产生地址并且将产生的数据存储在相位存储RAM114中。
3.产生送至比较器矩阵115(图18)的控制和地址信号。
相位顺序生成器113包括一个相位累加器145，相位累加器145从累加数据存储器112中读入四个相邻的64×64平均单元值并在加法器146中将它们加在一起。中间值存储在锁存器147中。锁存器147的输出被送回，以形成加法器146的一路输入，其它的输入是从累加数据存储器112通过一条双向总线123传来的。每当加法器146中出现溢出，计数器148就加1。由相位累加器145将四个相邻的单元相加得到的四个最有效的位构成相位累加器145的输出150。这个输出先被送至一个相位锁存器152，然后被送至相位RAM114中(图18)。
如图26所示，相位RAM114被分成4个相位区，它们分别用相位0至相位3表示。每个相位区有9行，相应于样板的高度，36列，相应于一行中的单元的数目，深度为4bits，每个单元具有一个4bit的数值或幅度。
再看图25，每当接收到来自相位累加器145的新数据，都有效地将相位锁存器152中的数向右移4位，这样，相位锁存器152为相位存储器中的一整列建立数据。通过一条双向总线151读出36位数据，并送至相位RAM114中。在从相位RAM114中读回数据时，当数据在控制单元155中的控制逻辑154的控制下回到锁存器152中时，只用32位，将头4位去掉。控制单元155也包括一个累加数据存储器的地址生成器156，用于按照图23中的方案为累加数据存储器112生成所需要的地址。另外，还有一个用于生成相位RAM114的地址的相位存储地址生成器157。
如后面将进一步讨论的，在某些情况下，可以根据整个复印系统1的全局象素流得出检测模块14的时钟结构。配置及控制单元217(图18)可以按照若干种结构提供全局时钟。在该优选实施例中，检测模块14所要求的象素时钟频率低于象素流的时钟频率。但是，检测模块14的被称作gclk 158的全局时钟结构在某些实施例中可以大于输入象素数据流的时钟结构。因此，输入象素数据流的时钟速度与全局时钟(gclk)一定要发生同步。这个同步借助一个同步器159发生，同步器159接收控制信号138，并且，除了使来自前端累加器111的就绪信号(表示象素数据已经就绪，可由相位顺序生成器113读取)同步外，还使来自前端累加器111的一个起始信号(表示开始新的一页)同步。
图27更详细地示出图18中的比较器矩阵115。比较器矩阵115是检测模块114的一个重要组成部分，因为它促成了在从相位数据和样板数据中检测图象数据的过程中的高速比较。比较器矩阵115除了从与ROM接口83相连的ROM接口单元164中读取样板数据163以外，还从相位数据RAM114(图18)中读取相位数据162，这两种数据都被送至比较阵列165(图27)中。样板ROM15中存储了一系列样板，这些样板与不同的图象及同一给定图象在不同角度状态下的不同样板45(图8)相对应。由比较阵列165针对一个样板的各个角度进行比较的结果被送至一组计数阵列186-189中。各个计数阵列186-189决定有待符合的样板的一个具体角度的符合数值。当检测到样板符合时，计数阵列186-189输出一个样板检测信号192。
现在看图28，下面将更详细地解释比较阵列的一般工作原理。将一段单元的数据从相位RAM114中逐列输出。一段单元数据值包括若干列228，每一列具有9个4比特的单元值229。数据从相RAM114输出到比较阵列165的输入总线上。然后，将一个数据值，例如229，与一整行比较单元232中的每一个比较单元231的数值范围进行比较。同样，将单元值234与存储在比较单元行235中的数值进行比较。对列228中的所有其它登记项执行同样的操作。
图29表示比较单元登记项231的一个单列236以及相应的一列输入登记项228。
在230处对数据总线上的与登记项229相应的数据值进行比较以确定它是否落在存储在比较单元231中的数值的范围内。当数据登记项229落在存储在比较单元231中的数值范围内时，输出信号239是高电平的。同样，在241处将第二数据登记项234与存储在比较单元240中的数值范围进行比较，其输出值242通过与门243“相与”，与门243的另一路输入就是单元231的输出239。对一列中的所有其它单元执行同样的运算。因此，唯有当列236中的所有的登记项是有效的，顺序得到的输出238才会是有效的。当列228中的所有单元数据值都落在存储在列236的相应比较单元中的数值范围内时便会出现这样的情况。
再看图28，一列比较输出238先被锁存在245中，轮到下一列246后再转入到比较阵列165中。比较阵列165的输出被送到第一计数阵列186(图27)。现在看图30和34，计数阵列186(图27)包括一个由9×9阵列的移位寄存器251组成的移位寄存器矩阵250，其中的移位寄存器251保存了产生正结果的那些比较输出238(图28)的计数值。因此，假定当第一列228被送至比较阵列165中时输出252，253(图28)是有效的，那么移位寄存器锁存登记项255，256将存储一个表明这一事件的出现的高电平数值。
现在看图31和28，在下一个时钟周期中，列246被送入比较阵列165中，假定输出258，259是有效的，并由计数阵列登记项261，262锁存，前面的登记项被移至行263中。
现在看图32和28，在下一个时钟周期中，数据列246被送入比较阵列165中，假定输出266是唯一有效的输出行。将这一有效数据锁存到268(图32)中，并将前面的有效数据下移一行至行269中。
图33示出检测到一个样板所需要的判别标准。当样板的对角线产生符合时会出现这一情况。当连续几列单元数据228(图28)与比较器矩阵165中相应的连续几列匹配时会出现这种情况。从图33中可以看出，为了检测对角线，不需要存储已有检测数据的左下部分。因此，可以省去这个区域所需要的移位寄存器，从而节约了成本及布局区。
图34更详细地示出一个计数阵列186-189的布局。计数阵列包括一个移位寄存器矩阵250。检测信号271从比较器矩阵165送至一组移位寄存器251。与门272用于检测是否出现了对角线有效信号，在所有对角移位寄存器都含有有效数据时输出一个检测信号273。
再看图27，将计数阵列186设计成能用来检测是否出现了转角为0°的样板。比较阵列165也设计成能用来同时检测输入数据流中转角为90，180和270度的样板数据。
现在看图35，为了检测90°的转角，每一列单元数据228也被按上述方式送入比较阵列165。将单元数据228与列280的所有单元231中所含的范围值相比较。同样地，将数据登记项234与列281中的所有单元登记项相比较。并且，虽然图中未示出，将行228中的所有其它登记项与比较阵列165的相应列中的数值相比较。
以类似的方式得到行284的输出283，并送至图28中的输出238处，在238处，行284中各个单元的单元输出一起相与(图35未示出)，形成最终的结果283。比较器矩阵165的其它行也输出以同样方式得到的数值。
比较器矩阵的输出被锁存到构成计数阵列188(图27)的一部分的移位寄存器286中。计数阵列188以与计数阵列186相似的方式工作，但处理的是转角为90°的情况，必须检测相反的对角线。
为了使比较器矩阵165能同时检测样板的180°转角，采用了一种地址变换方案。图36示出比较器矩阵中含有第一列236的一个部分。从相位RAM114至比较器矩阵165的输入由相位数据总线162构成，总线162包括36个数据位，这些数据位共分为9组，每组4位。这9个4位数值与来自相位RAM114的一单列单元数据的9个4位数值一一对应。与0°情况对应的输出信号238是由按第一顺序从总线162中挑选出来的数据值构成的。与180°情况对应的信号289是以与信号238相似的方式得到的，但其中的数据是以相反的顺序从相位数据总线162中挑选出来的。这相当于检测转了180°的数据。转180°时的信号289被送至一个计数阵列188(图39)中。该计数阵列以与图34中的计数阵列相似的方式工作，但它检测的是相反的对角线。
现在看图37，转270°的情形是以与转180°的情形相似的方式形成的。图37表示比较单元231的一行284。以第一种预定方式从相位数据总线162中挑选出转角为90°情形下的输出信号283。转角为270°的情形可以以与转角为90°的情形相似的方式得到，只是要以相反的顺序从总线162上挑选数据。
图38更详细地示出一个比较单元170。从上面的讨论可明显看出，每个比较单元170有四个总线输入口，它们与输入数据的四个可能的转角对应。这些输入被称为XDATA1，XDATA2，YDATA1，YDATA2，它们分别与转角为0，180，90及270°情形相对应。就一个具体角度而言，唯有当一整行或一整列的比较单元170都检测到了有效的输入数据时，比较阵列170的外部输出才是有效的。因此，举例来说，输入行XCOMP-IN1代表前面的具有同样角度的数据单元的有效信号。这个信号通过与门292与一个信号293相与，后面将进一步解释信号293的获取情况。然后，与门292的输出182，即XCOMP-OUT1被送至该行的下一单元。
信号XDATA2，XCOMP-IN2和XCOMP-OUT2与转角为180°的情形相对应，并且以与0°的情形相类似的方式工作。同样，信号YDATA1，XCOMP-IN1和YCOMP-0UT1与转角为90°的情形相对应，信号YDATA2，YCOMP-IN2和YCOMP-OUT2与转角为270°的情形相对应。
在该优选实施例中，当输入单元数据的每一部分都在一个预定范围内时，样板单元数据与输入单元数据匹配。因此，如前所述，一个样板单元数据包括确定一个数值范围的边界的两个单元值。当单元值在由这两个范围值确定的范围内时，比较单元170就与该输入单元数据匹配。因此，对每个可能的转角提供一个范围确定组件173-176。在数据锁存器172中装入这个特定样板单元的上、下范围值。将这两个上、下数值送入到针对比较单元170中的每一个可能的转角范围的确定组件173-176中。还向该范围确定组件173-176送入特定的单元数据(如XDATA1)。各范围确定组件173-176都包括两个确定XDATA或YDATA值是否落在存于数据锁存器172中的范围内的比较器，若结果是肯定的，则分别输出一个信号178，293，291，290。利用一组移位寄存器171将含有两个范围值的样板数据从样板ROM15(图2)送至数据锁存器172中。利用由控制线288提供的两种相位时钟结构，使数据经过数据总线(ROM_data_in及ROM_data_out)从一个单元移位寄存器171至下一个单元移位寄存器地移至比较器矩阵中。当样板数据就位时，将其送入相应的单元数据锁存器172中。
再看图27，为了确定一个样板是否与一个相应的输入数据流匹配，先将样板ROM15中的范围值输入(163)到比较器矩阵165中。然后，通过相位数据库162将与输入图象的一部分相应的单元从相位RAM114传送到比较器矩阵165中，同时，在比较器矩阵165中，以后面将要描述的方式检测这些单元是否与样板数据匹配。比较器矩阵165和计数阵列186-189对0，90，180和270°转角的情形同时进行检测，当样板与输入数据162匹配时，检测信号192是有效的。
为了检测其它可能的样板，可以将来自样板ROM15中的一个相应的新样板以及相位RAM114送出的相同单元数据重新输入到比较阵列165中。
再转到图18，比较器矩阵115的四路检测输出192被送至一个检测序列生成器193中。检测序列生成器193通过分析来自比较器矩阵115的样板比较结果来确定是否检测到了一幅图象。正如图10所示，当检测样板54和55之间的相对位置矢量58具有预期的幅度和方向时，就确定一幅图象已经检测到了。
图39更详细地示出了检测序列生成器193。检测序列生成器193的输入包括来自比较器矩阵115的检测信号192，以及来自相位序列生成器113(图25)且指示匹配的样板的位置的x-位和y-位信号194。其它输入有包括样板识别数据的样板ROM数据198，(Δ)值及(ε)值。该数据被送入一个负责根据下面的表3(将要描述)输出变换数据的变换数据单元197。当检测信号192有效时，从样板ROM15中读出匹配样板的样板识别数值、位置及方向，经变换数据单元197，再经总线195存储到样板匹配序列196中。样板匹配序列196中的每个登记项有32位宽，最多有128个登记项可以存储在样板匹配序列196中。图40表示样板匹配序列196中的两个登记项195的数据格式。这些数据登记项195中的每一个包含几个字段。第一字段199可以是0或1，这取决于它相应于一对样板中的哪一个。第二个样板识别字段200存储该样板所属的图象的序号，它后面是与样板的转角相应的字段201。在字段202还为两个维度εx或εy中的一个保存了相关因子。相关因子之一与序列中的每个登记项保存在一起，用于确定图10中的相对矢量可以有多少变化。
图41表示在两个样板A和B之间进行测量的方式。分别从预期的水平和垂直偏移得到Δx和Δy的值。图42a至42d表示分别与0度、90度、180度和270度的转角相应的样板对的定义295、296、297和298。
一旦检测到了一个样板，检测顺序生成器193的数据变换单元197就根据下面的表3计算这个检测到的样板对需要的x和y位置值。从表3可以看到，如果检测到的样板比与该样板成对的另一个更靠近该页的上部，则计算另一个的预期垂直位置并且与它自己的水平位置一起存储。如果检测到的样板最靠近该页的底部，则相反，计算与其成对的另一个的预期水平位置并且与它自己的垂直位置一起存储。
表3
从上表可见，相应于样板的第一和第二半部分的两个登记项都将存储该样板在每个角度下的最靠近页的下方的垂直位置。因此，一旦由比较器矩阵115处理的当前行号增加到一个足以以一个适当的幅度超出存储在样板登记项195中的位置的程度，就可将该样板登记项从样板匹配序列196中除去。
在开始印制新的一页时，将样板匹配序列RAM196复位。这表示序列中的所有登记项已经删除，只剩下该空的序列。这一过程可用伪“C”码表达如下
<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[if(first＝＝1||reset＝＝1){ for(read_addr＝0；read_addr＜MAXADDR+1read_addr++){ delete(read_addr)； }}]]></pre>当收到一个来自比较器矩阵115的检测信号192时，进入一个“加样板”模式。变换数据单元197负责将它的输出194，198变换成图40所示的校正形式。然后，这个数据195被存入样板匹配序列196中的下一个可用位置上。借助一个连接表，利用样板匹配序列的每个空的登记项198的0至7位作表中的指针可以做到这一点。因此，通过一个连接表结构可以将检测样板登记项与该序列相加。
对于大多数图象而言，很少出现查找到多个样板的情况。但是，如果出现多于128个样板都符合的情况，样板匹配序列196就会填满。业已发现，最好的策略就是在伪随机的基础上而不是在通常的先进/先出的基础上将一些登记项去掉。因此，配置一个伪随机数(PRN)生成器207来随机地确定一个有待删除的序列输入。当序列未满时，一个写地址生成器208确定下一个序列位置，以便将登记项写入到样板匹配序列196中。表达“加样板”模式的伪“C”码如下<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[ while(1){ wait on(detect！＝0)； if(！full){ next_addr＝TMQ(write_addr)&Oxff； TMQ(write_addr)＝Xfrom(inputs)； if(write addr＝＝end_addr){full＝true； }else{ write_addr＝next_addr； }else{ TMQ(prn_addr)＝Xfrom(inputs)； } }]]></pre>再转到图39，当不向样板序列196中加入新的登记项时，控制单元209会使检测序列生成器193转入另一个连续循环，通过样板匹配序列196来寻找在位置上足够密切相关、足以表明图像已被寻找到的一对样板。控制单元209连续地引起读地址生成器210从样板匹配序列196中读出输入数据。相关器214取A、B两组数据，并按照下面的表4比较它们的相互识别字段表4
如果所有的相关函数都匹配，相关器214就输出一个检测到图象的信号215，并传送到图18中的配置及控制单元217。配置及控制单元217(图18)则向灰度系数校正单元86发出将后面的所有数据变成空白的信号，并通知程序控制器12(图2)，图象已被检测到。
控制单元209利用两种模式实现样板匹配搜寻工作，这两种模式为，第一，“寻找基础”(Find Base)模式，第二，“寻找配对”(Find Mate)模式。寻找基础模式包括为一个合适的基础样板寻找样板匹配序列。下面的伪“C”码表述了这一模式<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[ load_base＝0； for(read_addr＝0；read_addr＜MAXADDR+1&&！load_base； read_addr++){ if(Q.first＝＝0&&(y_loc＞Q.y_pos+Q.epi||end)&&valid(Q.t_id)){ load_base＝1； } if(Q.first＝＝1&& y_loc＞Q.y_pos+3&& valid(Q.t_id)){ delete(read_addr)； } } if(load_base＝＝1){ base＝(Q.t_id，Q.y_pos，Q.epi，Q.x_pos.Q.rot)； load_base＝0； do{find_mate()；} } }do always；]]></pre>
应当注意，上面的码包括两个子程序调用，第一个是“delete”，第二个是“find_mate”。可以用下面的伪“C”码表述delete功能，它设置最后一个地址位并且将其登记项与一个连接表相加。
<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[ TMQ(read_addr).t_id＝0xfff； if(！full){ TMQ(end_addr).next＝read_addr； }else.{ write_addr＝read_addr； full＝false； } end_addr＝read_addr；]]></pre>find_mate功能寻找前面发现的一个基础样板的配对样板。通过按序列搜索来确定表4拟出的条件是否已经满足可以实现这一功能。表达这一功能或模式的伪“C”码如下<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[forgery＝0；for(read_addr＝0；read_addr＜MAXADDR+1；read_addr++){ if(first＝＝1 && abs(y_pos-base.y_pos)＜＝base.epi&& abs(Q.x_pos-base.x_pos)＜＝Q.epi && Q.rot＝＝base.rot && Q.t_id＝＝base.t_id){forgery＝1；}if(Q.first)＝＝0 && Q.y_pos＝＝base.y_pos && Q.x_pos＝＝base.x_pos && Q.t_id＝＝base.t_id){ delete(read_addr)；} }}]]></pre>
现在看图43，该图更详细地示出图39中的相关器214。这个与控制单元210相连的相关器214负责实现由上面的有关寻找基础模式、寻找配对模式和delete功能的伪“C”码拟出的方法，其中的delete功能除了确定什么时候应当从样板匹配序列196(图39)中删除登记项外，还执行从样板匹配序列196中删除登记项的工作。
首选匹配的样板数据登记项从样板匹配序列196(图39)经总线212被送至一个锁存器300中。然后，第二个选择的登记项从样板匹配序列196经总线212被送至一个相关器214中。一个相等比较器301检测这两个登记项中的版面、转角和方位数据是否相等，这两个登记项中的第一个存储在锁存器300中，第二个经线212传送。相等比较器301的输出被送至与门306，309。
如果用A代表存储在锁存器300中的第一序列登记项，用B代表经序列数据总线212传送的第二序列登记项，则关系检测器303检测是否|A-B|≤εx，关系比较器304检测是否|A-B|≤εy。相等比较器301、关系比较器303和304的输出以及一对指示数据线212上的样板是一个预期对中的第一个还是第二个的对指示线305一起传送到与门306，当与门的所有输入都是高电平时，与门输出一个伪造品检测信号215。
当两次检测到同样的登记项时，样板匹配序列检测信号308，即delete0，是有效的。delete0308信号经由与门309获得，与门309的输入与在上面的表述寻找匹配模式的方法的伪“C”码中的第二种条件语句中提到的那些输入相同。它们包括(i)检测两个样板A，B在y轴方向的位置是否相等的相等检测器310的输出，(ii)检测x方向的相等性的第二相等比较器311的输出，以及(iii)由表明一对样板中的第一或第二个部分的信号305求“非”后得到的第三信号。送至与门309的第四个信号是相等比较器301的输出，相等比较器301用于检测两个输入登记项A，B的版面、转角和方位信息是否相等。
当以信号316形式输入的当前y地址大于第二个匹配样板的预期y地址加上εy因子，因而样板匹配序列中的一个样板不再有可能与任何其它样板匹配时，第二样板匹配序列删除信号315，即deletel有效。关系比较器317检测这一情况，其输出构成与门319的一路输入。因此，与门319执行由上面提到的寻找基础模式的伪“C”码表达式中的第二个条件表达的条件语句。
图44更详细地示出数据变换单元197。数据变换单元197在一个用于控制各多路转换器331-335以及加法器AN336的逻辑译码状态器330的控制下工作。如前面所提到的，数据变换单元197的输入除了有Δx，Δy，εx，εy以及样板识别数据198a-198e以外，还有来自相位序列生成器113的当前x和y地址194a和194b。输出数据除了包括一个ε值195c，一个样板识别数据195d以及一个对识别指示器195e以外，还包括根据表3计算出来的x和y位置值195a和195b。其它的输入包括一个对识别指示器198f和一个来自计数阵列186-189的检测信号192。
举例来说，表3中的x位置值195a是通过一个组合多路转换器331和一个多路转换器332将x地址194a和Δx 198a送至加法器336而简单生成的。其输出被传送到多路转换器333。x地址194a也送至多路转换器333。多路转换器333在译码逻辑330的控制下在两个可能的地址之间进行选择，并输出x位置值195a。逻辑译码器330负责为多路转换器331，332，333和加法器336选择合适的控制信号。以同信号195a相似的方式得到输出信号195b。多路转换器335用于在逻辑译码器330的控制下决定εx或εy的值是否应该通过输出195c输出。输出195d是通过将序列删除信号308，315与样板ID信息198e相加，形成新的样板ID信息195d而获得的。
再转到图39，伪随机数生成器207用于在序列变满时生成进入样板匹配序列RAM196的地址。可以用多种公知的方法获得伪随机数生成器207。例如，一种获得形式是利用一个自由运转的15位线性反馈移位寄存器(其反馈是两个最高位的“同”)和一个两位的线性反馈移位寄存器。这产生一个长度为215-1的伪随机数序列，该序列可用于生成六位的伪随机地址和该地址的最高两位的计数器。
图39中的写地址生成器208在来自比较器矩阵115的一个样板检测信号到达时生成写登记项的下一个地址。该写地址生成器跟随删除序列登记项的一个连接表，并且，在一个写周期首先读出待写入的位置以提取下一个写地址。因此，写地址生成器208与控制单元209相结合，执行上面的伪“C”码中与前面所述的加样板模式有关的部分。
图45更详细地示出写地址生成器。该写地址生成器包括两个用于跟随连接表链的锁存器340，341。第一个锁存器340的输入是从样板匹配序列196中读出的最后一个值。该连接表中的最后一个登记项的地址被锁存在锁存器342中。相等比较器345将存储在锁存器341中的当前地址节点与存储在锁存器342中的最后一个地址节点进行比较，并产生一个输出346，当两个锁存地址相等且序列满了时，输出346为高电平。一个写启动信号349输出到样板匹配序列RAM中以便将地址写入到样板匹配序列RAM196。在来自控制单元209的控制信号350的控制下从锁存器348得到写启动信号349。锁存器348锁存来自连接表中前面一个连接指令的下一个输出信号351，下一个输出信号351来自控制单元209。
再看图39，读地址生成器210生成用于在搜寻匹配样板对期间将序列读入的地址。图46更详细地示出了读地址生成器210。读地址生成器只执行前面所述的与寻找基础模式和寻找匹配模式有关的伪“C”码中的两个“for loop”。因此，读地址生成器210只包括一个用于保持当前读地址的读锁存器353和一个用于为该地址提供增量的增量器354以及一个与门355。读地址生成器在来自控制单元209的clear_read和load_read信号控制下工作。
在检测模块14的设计中，可以作出若干种价格性能比的折衷方案。检测模块14的性能可以用它能识别的独立图象的数量来衡量。限制这一数量的因素有1、检测模块14工作的时钟频率，它将决定对输入的每一组视频象素数据可以进行多少次比较。在该优选实施例中的所需时钟频率Cf可由下式给出Cf＝8πTfm3/p(p-m)n方程12、ROM15的存取时间决定对输入的每一组视频象素数据可取出多少图象供比较。本优选实施例的ROM数据带宽Rf可由下式给出Rf′＝πTfm4W/2s(p-m)w方程2上面方程中各变量的定义如下T＝钞票样板的数目f＝输入视频象素数据的速率m＝用块数表示的比较器矩阵的大小＝9p＝用象素数表示的比较器矩阵的大小＝1152n＝在比较器矩阵的每一个元件中的比较器的数目＝4W＝用位数表示的每一个样板数据的宽度＝8s＝扫描线的长度＝5100w＝用位数表示的ROM接口的宽度＝16因此，将上述数据代入，方程1变成Cf＝13.76×10-3Tf/n方程2变成Rf＝8.77×10-4Tf得到所需的ROM存取时间为Rt＝1140/(Tf)还得到Cf＝15.7Rf/n
下表表示在不同的T和f值下的各种工作频率和ROM存取时间。
理想情况是，选择上表中的第二项，其中样板数T为256。所需的时钟频率为19.84MHz，输入时钟频率为22.5MHz。这使得这样的希望成为可能，即，如果复印系统4的频率为22.5MHz，则检测模块14的基础时钟Cf可以直接在整个复印系统4的时钟下工作。
本发明可用于各种装置，如图象扫描仪，印刷机，复印机，计算机。这种装置根据对特定图象的判别结果来控制该装置的图象数据处理、图象生成处理一类的处理功能。
上面的说明只是描述了本发明的一个实施例，在不偏离本发明的范围的前提下还可作出对本领域的技术人员来说是显而易见的改进。例如，只检测一个样板是否出现的一种可供的选择的实施例的实用性虽然似乎使实用性受到限制，但仍能起到部分作用。另外，在要求不同的情况下，各单元和样板和大小还可以改变。
权利要求
1.检测输入象素流中的一个图象的装置，所述的装置包括(i)用于接收所述的输入象素流的图象输入装置；(ii)用于从所述的输入象素流的相应图象的一些区中形成单元数据部分的单元转换装置；(iii)用于存储至少一个样板的样板存储装置，所述的样板具有多个从期望检测到的图象中得到的单元数据登记项；以及(iv)比较装置，用于将所述单元转换装置的所述单元数据部分与所述的多个单元数据登记项进行比较，以便在所述的单元数据部分的一个预定数值与所述的多个所述的单元数据登记项匹配时，给出一个样板检测信号。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的多个单元数据登记项包括在所述的样板中的所有所述的单元数据登记项。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的单元数据登记项包括确定一个数值范围的界限的数值，并且，为了形成所需的匹配，所述的单元数据部分必须出现在所述的范围内。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的比较装置将所述单元数据部分的一列同时与所述样板的全部所述单元数据登记项相比较，以确定是否所述样板的任何一列与所述的那一列单元数据部分匹配。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的比较装置将转了180度后的所述的那一列单元数据部分同时与所述的整个样板相比较，以确定是否所述样板的任何一列与所述的那一列旋转后的单元数据部分匹配。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的比较装置将所述单元数据部分的一列同时与整个所述的样板相比较，以确定是否所述样板的任何一列与所述样板的所述列中转了90度后得到的那一列列匹配。
7.如权利要求4，5或6所述的装置，其特征在于，所述的比较装置将所述单元数据部分的一列同时与整个所述的样板相比较，以确定是否所述样板的任何一列与所述样板的所述列中转了270度后得到的列匹配。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的样板存储装置含有多个样板，所述的比较装置针对这些所述样板中的每一个执行比较。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的比较装置在执行所述单元转换装置的所述单元数据部分与所述的多个单元数据登记项之间的比较的同时，装入下一个样板。
10.检测输入象素流中的一个图象的装置，所述的装置包括(i)用于接收所述的输入象素流的图象输入装置；(ii)用于从所述的象素流的重叠区域中形成单元数据部分的单元转换装置，所述的单元数据部分被分成一组相位，每一个所述的相位都具有从非重叠区域中得到的单元数据部分；(iii)用于存储至少一个样板的样板存储装置，所述的样板具有多个从期望检测到的图象中得到的单元数据登记项；以及(iv)比较装置，用于将所述单元转换装置的所述一组相位中的每一个的所述单元数据与所述的多个单元数据登记项进行比较，以便在所述的单元数据部分的一个预定数值与所述的多个所述单元数据登记项匹配时，给出一个样板检测信号。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括(v)用于存储多个样板登记项的已检测样板存储装置，其中所述的样板登记项中的每一个都包括与由所述的样板检测信号检测到的样板的一个位置相对应的位置数据；以及(vi)检测从所述象素流中的同一图象中是否出现了两个样板的双样板检测装置。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的双样板检测装置包括用于确定所述的两个已检测样板的检测位置数据之间的距离的距离确定装置。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述的距离确定装置包括用于确定所述的检测位置数据之间的距离是否与预期的所述检测样板之间的预定距离基本相等的距离比较装置。
14.如权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述的距离是一个具有大小和方向分量的矢量度量。
15.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述的单元数据部分包括一个从一组象素中得到的数据值，所述的象素覆盖了所述图象的两维区域。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述的单元转换装置形成多组所述的单元数据部分，每一组所述的单元数据部分由输入象素流中相邻的两维区域的象素构成。
17.将一个第一预定阵列的单元数据值与一个第二预定阵列的样板数据值进行比较的装置，所述的装置包括(i)输入装置，该装置每次向一个比较器矩阵装置输入所述第一预定阵列中的一列单元数据值；(ii)一个比较器矩阵装置，用于同步地确定所述列的单元数据值是否与所述第二预定阵列的许多列中的任何一列的样板数据值匹配，并产生一个列匹配信号，指明所述第二预定阵列中的匹配列的样板数据值；(iii)计数阵列装置，用于存储单元数据值的所述第一预定阵列的一组列的所述列匹配信号；以及(iv)样板匹配检测装置，用于根据所述的存储的列匹配信号得出一个表明在所述的样板和单元数据值的所述第一预定阵列的一部分之间出现了匹配的样板匹配信号。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于所述的比较器矩阵装置同时确定所述列的单元数据值是否与所述第二预定阵列中转了预定角度后的多个列中任何一列的样板数据值相匹配，并且产生一个旋转列匹配信号，指明样板数据值的所述第二预定阵列转了所述的预定角度后的所述匹配列；所述的计数阵列还包括存储单元数据值的所述第一预定阵列的一组列的旋转列匹配信号的装置；所述的样板匹配检测装置还包括从所存储的旋转列匹配信号中得到表明在一个旋转了一定角度的所述样板与单元数据值的所述第一预定阵列的一部分之间出现了匹配的样板匹配信号。
19.如权利要求17所述的装置，其特征在于所述的比较器矩阵装置同时确定所述列的单元数据值是否与所述第二预定阵列的多个行中的任何一行样板数值相匹配，并产生一个表明样板数据值的所述第二预定阵列的所述匹配行的行匹配信号；所述的装置还包括第二计数阵列装置，用于存储单元数据值的所述第一预定阵列的一组列的所述行匹配信号；以及第二样板匹配检测装置，用于根据所述的存储行匹配信号得出一个表明在所述的样板和单元数据值的所述第一预定阵列的一部分之间出现了匹配的第二样板匹配信号。
20.如权利要求17或18所述的装置，其特征在于一个样板数据值包括界定一个数值范围的两个数，并且当每一个所述的单元数据值都在由所述的样板数据值界定的范围内时，一列单元数据值的就与所述相应列的样板数据值相匹配。
21.如权利要求18所述的装置，其特征在于所述的转角实质上包括90，180和270度。
22.如权利要求17所述的装置，其特征在于所述单元数据值列中的单元的数目与样板数据值的所述第二预定阵列的所述列中的数值的数目相同。
23.一种图象处理方法，包括以下步骤输入代表一个输入图象的输入图象数据；确定在所述的输入图象中是否包括从一个特定图象的第一区中选取出的一个第一图案，并产生一个第一确定结果；确定在所述的输入图象中是否包括从一个特定图象的第二区中选取出的一个第二图案，并产生一个第二确定结果；根据第一和第二确定结果以及第一和第二区的位置信息判别在所述的输入图象中是否包括所述的特定图象。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述的图象数据是用于生成一幅彩色图象的颜色成分数据。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述的颜色成分数据是从蓝绿色、品红色、黄色和黑色中选择出来的一种颜色成分。
26.如权利要求23所述的方法，其特征在于，在确定之前还有一个对图象数据进行密度转换的步骤。
27.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述的判别步骤是与输入所述的图象数据的步骤同步进行的。
28.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述的第一和第二区对应于N×M个象素块。
29.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述的位置信息包括距离信息和方向信息。
30.如权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括根据判别结果控制一个图象处理装置的步骤。
31.一种图象处理方法，包括以下步骤输入代表一个输入图象的图象数据；为与所述输入图象的一个区域相对应的多个单元中的每一个选取一组多值数据；通过将所选取的多值数据同与所述特定图象的一个区域相应的许多单元中的每一个的多值样板数据相比较判别在所述的输入图象中是否包括所述的特定图象。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述的图象数据是用于生成一幅彩色图象的颜色成分数据。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述的颜色成分数据是从蓝绿色、品红色、黄色和黑色中选择出来的一种颜色成分。
34.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述的判别步骤是与输入所述的相同图象数据的步骤同步进行的。
35.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述的多值样板数据具有一个控制判别质量的余量。
36.如权利要求31所述的方法，其特征在于，还包括根据判别结果控制一个图象处理装置的步骤。
37.一种图象处理方法，包括以下步骤输入代表一个输入图象的图象数据；为与所述输入图象的一个第一区相对应的多个单元中的每一个选取一组单元数据；通过将所选取的单元数据同与所述特定图象的第二区相应的多个单元中的每一个的样板数据相比较判别在所述的输入图象中是否包括所述的特定图象；其中的判别是通过补偿所述输入图象的第一区和所述特定图象的第二区之间的微小偏差来完成的。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述的图象数据是用于生成一幅彩色图象的颜色成分数据。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述的颜色成分数据是从蓝绿色、品红色、黄色和黑色中选择出来的一种颜色成分。
40.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述的判别步骤是与输入所述的图象数据的步骤同步进行的。
41.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述的微小偏差小于单元的尺寸。
42.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括根据判别结果控制一个图象处理装置的步骤。
全文摘要
检测一个输入象素流中的一个图象的图象检测装置。以输入象素流(19)的形式输入一幅图象，对其进行累计，并转换(112，113，114)成多个单元，这些单元形成来自与输入象素流(19)的图象相应的一些区的象素数据部分。样板存储器ROM(15)存储至少一个样板，所述样板包括从预期的待检测图象得到的多个单元数据登记项。比较器矩阵(115)与单元转换器(112，113，114)及样板ROM(15)相连，以便将单元数据部分与多个单元数据登记项(entries)相比较，当预定数量的单元数据部分与多个所述的单元数据登记项匹配时，得出一个样板检测信号(215)。该系统在防止利用彩色激光复印机和印刷机非法复制钞票一类的图象方面具有特殊作用。
文档编号G06T7/00GK1147657SQ9611036
公开日1997年4月16日 申请日期1996年5月22日 优先权日1995年5月22日
发明者罗斯·亚利山大·唐利, 斯坦母狄奥斯·迪米特里欧 申请人:佳能株式会社