DE2128690A1 - Vorrichtung für die Texturanalyse eines nichthomogenen Mediums - Google Patents

Description

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8„ Juni 1971

f «=· ΤΒβ

A₀R₀M₀IoNoE.S₀, 6o, Boulevard Saint-Michel, PARIS 6^e

und
Jean SERRA, 69» rue Stranger, 77 3?ontainebleau

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Vorrichtung für die !Texturanalyse eines nicht^homogenen

Mediums

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die ma» thematische bzw. statistische Analyse der Struktur eines nichthomogenen Mediums, welche man durch eine physikalische Meßgröße, vorzugsweise durch ein elektrisches Signal darstellen kann, dessen Amplitude eine bestimmte Eigenschaft eines kleinen Bereiches des Mediums darstellt, den man über das zu untersuchende Medium verschieben kann»

Es ist bereits eine Vorrichtung für die Texturanalyse für

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ein heterogenes Medium bekannt, welche die Analyse von Bildern, die Bereiche dee untersuchten Mediums darstellen, schnell und automatisch -vornimmt, und die statistische Auswertung der Daten dieser Analyse durchführte

Eine derartige 'Vorrichtung umfaßt im wesentlichen ein optisches Gerät, das ein optisches bzw» elektronisches Mikroskop umfassen kann, welches ein Bild eines kleinen Bereiches des zu analysierenden Mediums liefert; einen Empfänger, welcher dieses Bild In ein elektrisches Signal umwandelt, dae eine bestimmte Eigenschaft des Mediums, d«h* ein qualitatives Kennzeichen bzw«, eine kennzeichnende Eigenschaft des Bereit ches darstellt; Mittel zur Abtastung des Mediums, d„h_e zur VersdiebUEg des Bereiches über die ganze Fläche des Mediums, wobei diese Mittel rein mechanisch (Kreuzschlitten eines Mlkroskoptischs) oder elektronisch (Iternsehkaiaera in Verbindung mit einem optischen Mikroskop oder Elektronenmikroskop oder Mikroanalyse tor mit elektronischer Abtaetung) sein käu·= nen; und schließlich logische Schaltungen, welche die statistischen Rechenoperationen au den so erhaltenen Signalen aus= führen, die sozusagen ein elektrisches Bild des untersuchten Mediums darstellen»

Per Erfindung liegt die Aufgabe zugruade, eine Vorrichtung

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su schaffen, die aasgehend von eines primären elektrischen Bilde eine Reihe neuer transformierter Bilder liefert, die gemäß vorprogrammierten Gesetzen der Boole'sehen Logik erhalten werden, und die zusätzlich eine automatleohe statistische Analyse der geometrischen Verteilung und der Morphologie einzelner unterschiedlicher Eigenschaften, wie farben, Dichte, Härte, Anwesenheit oder Abwesenheit eines Stoffes, usw., die im heterogenen Medium verstreut sind, vornimmt.

Im folgenden ist als "Strukturelement¹¹ ein Element bzw· ein« Gestalt beliebiger vorgegebener geometrischer Pore beseioh- net, mit der Eigenschaft, daß die Zusammenfaesurg der gleichzeitig, z.Bo mittels eines optischen Geräts, durch dieses an einer beliebigen Stelle des Prüflings wie ein sohmales !Fenster angeordnete Strukturelement beobachteten Verhältnis se durch den Wert "I" (logische 1) oder "O" gekennzeichnet werden, je nachdem, ob das Strukturelernest an der Stelle, wo es angeordnet ist, die gestellte Präge bejaht oder verneint.

Zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zur Analyse der Textur eines he terogenen Mediums, von welchem ein elektrisches Bild gebil det wird, indem eine Eigenschaft bzw. ein qualitatives Kenn-

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zeichen In einem kleinen Bereich gemessen, und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, unä der Bereich vorzugsweise rait elektronischen Mitteln zur Abtastung des Prüflings so verechoT&eci wird, daß man das o₉a, elektrische Bild erhält« Gemäß der Erfindung umfaßt eine derartige Vorrichtung die Kombination der folgenden Merktsale:

eine erste logische Yerarbeitungsschaltung, zur Bildung eines ersten transformierten elektrischen Bildes, die Speicher mittel zur jeweiligen Speicherung der Teile der elektrischen Signale, welche zur nachfolgenden logischen Verarbei= tung benötigt werden, umfaßt, sowie Mittel zur Abfrage von ρ vorbestimmten Adressen im Speicher und zum Vergleich der ρ gespeicherten Werte einzeln mit einem Satz von ρ vorgegebenen Werten, welche ein typisches St2?ukturslement bilden, und Mittel zur Ausarbeitung eines zweiten elektrischen Signals mit unterschied liefe© es Werten, Je nachdem, ob ©ine Übereinstimmung mit dem vorgegebenen Strukturelement vorliegt oder nicht, wobei dieses sweite Signal eine Reihe von Informationen darstellt_s welche das transformierte elektric sehe Bild bilde®; eventuell eise sweite ₉ ein® dritte, usw« logische YerarbeitangsschaltiiBg, welche als Eingangssignal mindestees eines ier elektrischen Bilder ©rhält'j sine lersclialtrag mit Sp©iches.*raittelia_p welcijü öle aufeinande

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cUia $r@rte des leisten,das letzte transformierte elektrische Bild darstellenden Signals speichert; eine logische Sslektl^eehaltung zum Vergleich von je k der gespeichertem Werte rait ^e Ic anderen Speicherwerten und eiaa Zählersshaltung sor Zählung der sich bei dem Vergleich ergebenden Übereinstimmungen and der MchtübereinsKimmungen„

In einer bevorzugten Ausführangeform der erfinduogsgetsä&es Schalttag, in welcher daa erst© elektrische Bild von einer Esih© •yoia Binärsignaleai gebildet ist, welche nur sinen -yon Ew©i Werten ©_Q ^fan& &^ annehmen können, umfaßt die SrTiaaltuag Torteilhafterweiee die Kombination der folgenden Iferkesale:

eisae erste logische Verarbeitungsschaltung sur Bildung des ersten transformierten elektrischen Bildes, welche Mittal uaifaSt, um ρ Wart© abzugreifen, welche ρ geome» trisch benachbarte aneinanöergrenzende Bereiche des zu analysierenden Mediums kennzeichnen, und um die ρ Werte einzeln mit einen Satz ^oii ρ Warten zu vergleichen, die

c° dea Wert e., haben and das Strukturelement bilden, und Mit

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^ tel zur Erzeugung ainee sweiijan elektrischen Signals mit

^ deis V/ert e_, wen» Sie o.a«, ρ Werte alle gleichzeitig

σι gleich ^₁ 3lud, und mit d«a Wort e^, wenn das nicht der

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Pall ist j, wobei die Reihenfolge des so gebildeten binären Signale das erste transformierte elektrische Bild bilden; und ©ine Zählvorrichtung, welche aina zweite logische Yer= arbaitungssclaaltimg umfaßt, die genau wie die erste auf ge-» baut ist und ein zweites transformiertes elektrisches Bild liefert, das gemäß dem gleichen logischen Gesetz aufgebaut ist, sowie Zählsehaltungan ssur Zählung der Ansah! der Binärsignal© ©it ä@m Wert e bsw_o β- des sweiten transformier« ten Bildes_β

Die bekanntem StrsaktüiraßalysQvorriciitungen umfassen bekannt·= lieh mechanische oder elektronische Mittel ssur Abtastung äe& Prüflings für den seileEweissß Aufbau des Bildes_β

Bai einer bsaoüderen AusfühiUEgsforta utssfaßt die Vorrichtung sin optisches Sys tesa, beispielsweise ein Mikroskop, welohes ein Bild d©s Prüflings ©a£ dan liGktesrpfindlielten Sehirss. einer PernsehksBsera projisie^t» Ia ©iser derartigen Pernseh·= kamera werden die Bilder auf der ganz®α Bildfläche zeilen*= weise abgetastet,, Die Abtastdauer eher feile, öle als t_Q bezeichnet wird, stellt ßie Zeit dar, welche zwischen der Abtastung eines Punktes einer Seile is.ua der Abtastung d©s an-Punktes auf der nächsten Zeile verstreicht ι t_o

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stellt also öle Zell©nabtastperiode dar,

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Es ist leicht "begreiflick, daß, wenn man von deo Victosignal, das von der !fernsehkamera geliefert wird, oder von dem in eine Reilie von ⁿLⁿ°ⁿO^w«Signalen transformierten Videosignal Moaeataawerte abgreift, die zeitlich um t_Q gegeneinander vorec&oibeß eiaö, utad diese Werte speichert, es ohne weiteres xaSglich ist, über die Werte von zwei Bild-Punkten au verfügen₉ ßi© auf zwei aufeinanderfolgenden Zeieinander geganüfterstehe&o Das gleiche Reeultat kann daerhalten verden, daß'das Videosignal (oder das trans«=

VMeosigasl) iiascfe eic© Yeraögersangsleitung mit einer Yerzögsrungsdauer t_Q geleitet wiröo MaQ verfügt dann gleichseitig am liagang «ad a^ Ausgang ö®r Yersögsrungeleitaag über die Weste ^on sweiL BilSpunkten, di© auf swei auf=» eiaanderfolgeEadösi Zolles einander gegenüberstehen_o Allgenein kanß tzaa Is ©atspsschenäer Weis© glsichssitig über η Werte verfüg®£_ff w-slche :ϊ Punkten entsprecheiSj, Sie auf η auf·» 3iaa2der:Zclgan^sa 2sil©ia aeben-TbsWo üTber©iEiaBdorli©gen_e Wenn ssaa veiter vesellgessiaerQ will sand nicht isefer- nur einzelne HoTBentanwerte, eoadern Zntorssationssätse, welche u auf einer Zeile neOeneinsnösrliegesiiä©^ Punkten @sitspr®ehen_? verarbei·= tiii v;ill, wcl?3i swei aufeiaaniierfolKecde Sätse um t_ zeit-=

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B93* Zweck cuss? ©Eiiisssa&fjSEJ&Si^sa SeliSl'sssng b©3^vi©ir& alas stes?« in, UaB sis ©ssgsiaseei ^oa csises psfiaig^ea elfetr-är;leuiiss BiM

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Quadrat bilden, und welche den Prüfling zeilenweise abtastet, wobei das Quadrat bei jeder Abtastbewegung um eine Zeile verschoben wird, Man prüft stetig diese Punktegruppe in jeder von ihr während der Abtastung auf dem Prüfling Lage auf äia Übereinstimmung b&w_e Hicht-

mit einer Bessugsfigur bzw« einer Bezugsfora ο Die "Ja" bzw_o "Nein^-Antwort auf diese Prüfung liefert eine neue ?©lge logischer Informationen, welche ein neues transformiertes elektrisches BiIS darstellt* Man kann ZoBo für jede Lags des Tierscks nachprüfen, ob 3 Punkte einer vorgegebenen Eigenschaft des Mediums entsprechen, während der 4ο Punkt dieser Eigenschaft Dicht entspricht_o Weiter ussten wird gezeigt, wie dieser lest dazu verwendet werden kann, am Partikel zu säfelen_? bzw«, allgemeiner um For«= men zu erkennen* Aus der Sicht des untersuchten Mediums entspricht diese Folge von Operationen der Ermittlung des Auftretens eines Zaeiöndes bsw, Ereignisses auf einem Teil der Fläche bzwc. des Volumens dieses Mediums, das in diesem Seil der Fläche bzw. des Volsimans aus einer gewissen Anordnung der Eigenschaften der Teilbsroiche (bzw* Punkte) besteht, wobei das Medium durch sine Reihe von "Verschiebungen des Teils der Fläche bzw« d^s Volumens abgetastet wird,. Im Großen uad lanzen kommt das gleich ei&iam Vorgang, der darin h*■?tefct_? daß man daß Ereignis mit ilom Schwerpunkt des

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Teils der Fläche bzw„ des Volumens, der als Definitionsbereich dient, in Verbindung bringt und dann punktweise ein neues "Ja-Hein"-Bild aufbaut, indem man ein neues Signal erzeugt, welches zwei diskrete Werte annimmt, Je nachdem, ^ ob die Antwort "Ja" oder "Nein¹¹ lautet.

Je nach dem Zweck der statistischen A_n&lyse werden derart!« ge mehr oder weniger komplizierte Bildtransformationen entweder der Reihe nach in Kaskade ausgeführt, wobei jedes transformierte Bild seinerseits gemäß derselben oder gemäß einer anderen Booleschen Gesetzmäßigkeit transformiert wird, oder gleichzeitig und parallel auf mehreren Verarbeitungen-» nälen, gemäß unterschiedlichen Booleschen Gesetzmäßigkeiten oder schließlich gemäß einer Kombination dieser beiden Ver- * fahren. Weiter unten werden hierfür Beispiele angegeben.

Das letzte transformierte Bild wird dann einem bereits bekannten Verarbeitungsverfahren für die Strukturanalyse unterzogen, ZoBo dem Verfahren, welches im französischen Patent Nr. 1 ο449*o59 beschrieben ist„

Sie erfindungsgemäße Vorrichtung findet zahlreiche Anwendungen auf dem Gebiet der mathematischen Morphologie und der

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Strukturanalyse niehthoraogetier Medien_o Als Beispiele für die Rechenoperationen und Datenverarbeitungen, die mit Hilfe der erfindungBgeiQ&ßeη Vorrichtung automatisch ausgeführt werden könaets, seien diejenigen genannt, die in den Büchern von G* MIHERON (Eleeents pour iscte thöorie dos säilieisac posreux, Hr.saou, Paris 1967} und J„ SEBHA Clotroduction a la raorphologi® asath^natiquae, Eeole des de Paris, 1969} erläutert sind.

Die anderen Kennzeichen uad Vorteile sowie die Arbeiteweise der erfindungßgamäßen Schaltung ergeben sich aus der nach·» stehenden Beschreibung asearerer Ausführungs- und Anwendunge-Beispiele usä aier Ibeigöfügten Zeichßungen, Andere Auefüh«* rucgS" und Aewendungsvariant©» sind natürlich im Rahmen der Erfind«ng, wie sie hier beschrieben ist₉ möglich· Es zeigen

eine schec&tische Barstellung eines Gerätes für die Xexturas&lyse, wie es in Verbindung mit der erfindungsgööäßsa Schaltung verwendet wird;

Pig. 2 ein Detail von logiechsn 'Sehaltungeu gessäS der Er-

;« 3 d5.e AaoräQUUi^ dsr -Iiifortsatioaan, Vielehe von öer

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4 ©iß® ©ader© logische Schaltung gemäß, der Esflndung;

Pig, 5 die Anordsumg der Infornatioiaea, weleh© von ■ Schsslt&eg d@r PIg₀ 4 ^@res?b©itet werden?

6 und 7 Beispiele des? Anordnung d@r Informations« 3 isa eia®üs Infosisstioasbereich

Die. Pig_o 11 zeigt eime sclieaiatiscii© Darstellaog einer Anlage zur autoosatiselieo 'statistieohen StrtalrS«2i?anaIy^e₀ welche ©lEä erfindongsgemäSe Selmltuinig ©nstMlto Ϊ© i©r Skissse stellt 1 eine PernsefekaBsasa isit einess Olbje^ti^ 2 and ein-sia liektü^p«= findlichen Schirm 3 dar«, Dies© Kasear© eepfäagt Hber ©ia Mikroskop 4 ein seellee Bild ö©s Prüflinge, der beiepiels« weiee fiils dünne Schliff platte I)Ew₀ als JFotopl&tfee aiisgel·!!«=· det sein kann«, In der Eben® des voai Mi-teroskop 4 gebiMeteß reellen Bildes befindet sieh eine Bleod© 6, mit deren Hilf© man den nützlichen BlldaaseeSmltt begrenzen teun_o Die Ofc=» jektivebene dea Objettivs 2 äeie Kaaser© fällt nit dei? Eb©Ese des reellen Bildes imi der Bleaöe ssußeraaeno Mb Objektiv' 2 projiziert schließlich auf dam lichtempfindlichen Schirn 3 eier latjera eiia reolles f®rgr?5ßort@s Bild des? H'©tracSit©t£->;2 rffüfllKige 5^ 3ss XSi^te^&SFi V fiteHt aisles Ken«-"

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dar» weleber öle Videosignal© ₉ die vom Ausgang 8 der Kaisara geliefert warden, zur Kontrolle wieder in eia optisches BiM mau/a ad© It₀ Dieser Ausgang 8 der Kamera ist zusätzlich &n dsa Eißgsag eines elektronischen Analog» Digitalwasiöl@rß 9 ©ag@selLloes©G, der ans Scknitt-schen Triggerstiifen gebildet ^Ird, DIsse Sci3altimg tastet das von der Leitung 8 gelieferte YMaoßigaal suit der Praqaeiaa 1o MHz at, ua so diskrete Wert© entsprechend den e .tasse Ine η aa£ein~ aaösrfolgenasa Pasktöa Hi-ik*. BeT®ioh@n anf einer Abtastzeile zu erhaltene

Sie liefert üliar die Laitiieg Io lajpulse mit eiaer frequenz Io MHa„ die swei disirats Werts aaiaahusn können, die in der Polge sjmbolisch durch "O⁵⁵ aaä ⁿL^w dargestellt werden, je nachdem ob der Wert des abgetasteten Siguals kleiner oder größer als der eingestellt© Schwellwert ist, Diese beiden Werte entsprechen der Anwesenheit bzw« der Abwesenheit einer bestirao-äen Eigenschaft ©dir eia^r öeetiiiUiSten Kt^aponente auf dem Prüfling -aa dieser Stalle_o Das an die Leitimg 1o abgegebene e!oktaleehe Digital -sigaal stellt &&b Bild dar, welches weiter oben als priaS^se feloktrlec^ao Bllä bee©ichßet wurde_o «eöer Iijpuls äer Io Kiis-I^spaljfolßs stsl'lt oisae Ytrzvl-ih. h'&ti« alüöij P'mk-i. S^s Bilden öse ]?^üf

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Dieses primäre elektrische Bild wird dann durch eine erfind ungsgemäSe Schaltung verarbeitet, die hier durch das gestrichelte Rechteck 11 angedeutet ist, am ein neues elektrisches Bild zu liefern. Die Arbeitsweise dieser Schaltung, die den oben gegebenen Erläuterungen entspricht, wird weiter unten atsef uhr lieher untersucht. Das transformierte elektrische Bild wird aa eise logische Analyse- und ZählerschaItuag 12 waitergaleitetj Sie bereite bekannt ist und die benötigten statistischen Rechnungen ausführt. Diese Schaltung ksma b®±apielsweise der Vorrichtung entsprechen, welche im französischen Patent Nr. 1.449.o59 beschrieben ist,

Das Kästchen 13 stellt ein PrograutEsteuargerät dar, welches die Koordination der Abtastung der Ferüsskkassera und der Abwicklung der von der Schaltung 12 ausgeführten statistischen Rechnungen besorgte Dieses ^arät steuert mit Hilfe der Synchronimpulse s welch© sa sTosr die Ssiles- uad Rasterabtastkreise 14 der Fer^sekk&t&era erhält, äiö öffnung und Sperrung der Torkreis© der Sclialtaag *'2_$ i«a öl© Digitelinforaationen einzuspeicharn, «Sie Schiebe^sgister zn steuQsn und die Zähler zu betätigen, usw. Diese l©tetg«,i&aat«Li Eseise, äie sur Schaltung 12 gefe,Sr@Q₉ eiad bessitii feekaaat unS werden d®g» halb weder i©rgast©llt noch Tbeschriebsa.

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Die Fig. 2 aeigt einen Ausschnitt der Schaltung, die dor oh das Rechteck 11 angedeutet ist, für eine Anwendung sor zweidiiaensioualen Sorngrußentaessung in einer Ebene, z.B. an eine« Dünnschliff. Der Prüfling kann z.B. von einen Mineral, insbesondere von eines Erz gebildet sein· Es soll z.B. die Verteilung der Korngrößen eines der Bestandteile dieses Minerals bestimmt werden· Das von der Fernsehkamera an die Leitung 8 abgegebene Videosignal wird in der Schaltang 9 durch Vergleich tait einem Schwellwert in diskrete bzw· ^wO"«>Signale verwandelt.

Das so an^die Leittmg Io gelieferte, das elektrische Bild darstellende Signal kann swei Werte aceeliBen: ⁿ0ⁿ außerhalb des geprüften Bestandteiles !.ursprüngliches Videosignal unter den Schwellwerk) ta ad "L" inserhelb des geprüften Bestandteiles (Videosignal über dem Schwellwert). Dia Flächenelemente rait äesa Wert "L^K werden als "Körner" und die Bit dem Wert "0" als "Poren" "csjseicfenet. Das elektrische Bild in Io entspricht einer SciiwaraweiSEsichnung ohne (»rautöne.

Die Abtastung des Prüflings erfolgt mit Hilfe einer Punktgruppe, bestehend aus 7 Punkten, in 3 Reihen, wobei die mittlere Reihe um einen halben Punktabstand versetzt ist,

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an eis Sechseck su bilden (Fig. 3)*wie in den bereite erwähnten Büchern von G. MATHERON und J. SERRA vorgeschlagen wird.

Sie Zuearnmenfaesimg dieser 7 Punkte, A1, A2, ... A7 in ?ig. 3, wird in der Bauptschaltung 11 von der logischen Schaltung 15 (Pig_e 2) durchgeführt, deren Arbeitsweise nachstehend beschrieben wird. Das von der Leitung 1o übertragene Bild wird an ein® Reihe von drei Verzögerungsleitungen 16, 17 and 18 angelegt, deren Verzögerungsdauern t_o + t_a/2, t_Q - t_a/2 und t betragen, wobei t_Q die Abtastdauer einer Zeile und t_Q die Impulsfolgeperiode, das heißt die Dauer zwischen der Abfrage des Videosignalwertee der Kamera 1 durch zwei Impulse bzw. die Dauer für die Abtastung des Abstandes a zwischen zwei Meßbereichen- (Heßpunkten), beispielsweise A₁ und Ag, auf dem Prüfling,darstellen. Diese Verzögerungsleitungen können entweder von elektrotaechnisohen Analogleitungen oder von geeigneten verzögerten Kippstufen gebildet werden. Die erste Verzögerungleitung 16 bewirkt eine räumliche Umgruppierung der Informationen gemäß einem Sechseckraster und ermöglicht die gleichzeitige Ausgabe der Informationen über r,wei Bereiche (Punkte), die um eine Zeile nach unten und um a/2 seitlich gegeneinander verschoben sind, 55.B„ über A, and A„ oder A^ und A^, oder A₂ und A₁-,

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usw., wobei diese beiden Informationen nit Hilf« ein«· "UBO"-Gattere 19 Miteinander verglichen werden, weloh·* ein Signal "L" abgibt, wenn die beiden verglichenen Bereiche den Vert "L" haben. Die Vereögerungaleitung 17 ermöglicht auf ähnliche Weise die gleichseitige Ausgabe and den Vergleich ssweier Bereiche, die uu eine Zeile «Inas dem Abstand a/2 gegeneinander verschoben sind» wie s.B. Ας und A₇, A₂ und A^, usw., dies alt Hilfe des ^wüHD*«Öett#r· 2o, während die Verzögerungsleitung 18 den Vergleich sweier Bereiche wie A₁ und A₂ bzw. A^ und A^ ensugllsht, die auf derselben Zeile la Abstand a voneinander entfernt liegen.

Aus dem Sohaltschema der Pig. 2 1st es ohne weitere« erslohtlich, daß im Augenblick, in den das Signal A₇ an Bingang der logischen Schaltung 15 angelegt wird, das Signal an Ausgang 22 nur dann den Wert ⁿL^N annehmeε kann, wenn alle 7 Bereiche A^, A₂ ... A₇ den Wert "L" aufweisen« Be sei nebenbei bemerkt, daß die drei Yersögerungsleitungen 16, 17 und 18 in beliebiger Reihenfolge nacheinander geschaltet werden können, ohne daß das Resultat dadurch geändert wird, Kaη kann vernünftigerweise die 7 Bereiche A^ ... A₇ mit ihrer konvexen sechseckigen HUllkurve B, die in PIg. 3 strichpunktiert gezeichnet ist, gleichstellen und

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behaupten, das das am Ausgang 22 abgegriffene Signal den Wert ^ηΊι^η asafWoIe^, nenn das gesagte Sechseck innerhalb des Bestandteils ^BI" liegt, d.h_o looerlzali} eines Korns, Wenn «lie InforaatlQaea äes prialfeea elektrischen Bildes, wel- oh&ß in fQlg@afl©a mit A feeselslmst »IM, im üaaf© des UeI¹S iarek äl@ S^lialtaag 15 lssf®a_s s© ¥©siillt sich Sas Signal als las^ag 22 _s wie we α» dl® MIIfcsE\F@ B setelt^ais© ©1t

© Hage $©r Astastseil® Ia untereaslitsa Meiiiisa isa©^ l©i Jgisr iSiK^n, 3>£g© ¥on B ins !MfIiB₁^

lEislKi BiM 1- ä©ß less -S^ ®e_s w&s^ Sas KsöLs&öfe B β loh 8&nm laoerMll) eiaeg Seuag üsfls-tlet nmk seast flea ¥ei^ät

Sie Aus^s?üel:& ^®rwand©t, welche In ä@a o_na_e BuohTesSffcmvliehKßgsn äefiElert sind, so kann mau sagen«, daS ©ine Erosion der Eör&or durch B ¥orgecoBiseß wird, uod schreibt dafür a^mboliechs A^a sAQB» Kurz 2*JsamffießgefaBt bedeutet dae vom physikalischen Standpunkt aus, daS das neue elektrische Bild A⁹ ein fiktives Objekt daretellt, in welchem die Körner des ursprünglichen Prüflings an ihres gesamten Umfang eine Sroslon um einen Betrag erfahren haben, welcher dam Surohmesser 3) des das Sechseck umschreibenden Kreises entspricht_:

SeaiäS der Erfindung wiii üöq transformierte elektrische 10985 1/1286 - 19 -

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Bild A* einer weiteren ähnlichen Transformation unterzogen. Aus Fig« 2 ist ersichtlich, daß das Signal A' au eine Unkehrstufe 2? angelegt wird, welche dieses Signal in sein Komplement A*⁷ umwandelt, d.h. in ein neues Signal, welches den Wert "Lⁿ annimmt, wenn A* gleich "O" ist, and umgekehrt, und das an Ausgang 24- abgegriffen werden kann; Ϊ⁷ gibt ein Bild der Foren, wenn A" ein Bild der Körner darstellt und entspricht sozusagen einem negativen Mid» X* wird an eine Schaltung 25 angelegt, die genau so aufgebaut ist wie die Schaltung 15t die also eine "Erosion" des Bildes JT₉ d.h. eine Erosion der Foren vornimmt - entsprechend einer Aufblähung der Körner, und liefert an 26 ein neuta transformiertes Bild A"ο

Man schreibt:

ss A» © B oder A^w » (A © B) φ Β

Eine zweite Umkehrstufe 27* die wie 23 aufgebaut ist, liefert an 18 das komplementäre Signal A" zu Aⁿ, welches von neuem ein positives Bild der Körner liefert» Man schreibt:

A" « (A Θ B) φ Β

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und nan sagt, das auf die Erosion um B eine Aufblähung na B gefolgt ist· Fach dieser Transformation sind ie elektrischen Bild alle Signale alt dem Wert "L" verloren gegangen, welche Körnern entsprechen, deren Maximaldurohmesser kleiner 1st als der Durchmesser B des das Sechseck umschreibenden Kreises sowie auch diejenigen Signale "L", welche "Isthmen" bcw. Einschnürungen der Körner schmaler als D und "Kaps" bzw. Yorsprüngen mit einer Breite kleiner als D entsprechen·

In der Praxis ist Sie Kenntnis von A" von großem Interesse. Sie Differenz zwischen dem Anteil der Signale mit dem Wert "I" im ursprünglichen Bild A und im transformierten Bild X* gibt ein Maß für die Korngrößenverteilung im ursprünglichen Bild, denn sie entspricht dem Anteil der Bildfläche, die bei der Erosion um B verschwunden ist.

Es ist leicht ersichtlich, daß durch ähnliche Transformati onen mit verschiedenen Größen den Sechsecks B eine sweidimensionale "Siebkurve¹¹ der Körner ia Prüfling aufgestellt werden kann. Die mathematische Ableitung der Resultate wird in dem o_ea. Buch von G, MATHERON gegeben.

Das nachstehende Ausführungsbeiopiel, welches in Verbindung mit den Fig_c 4 biß 7 erläutert wird, dient zur weiteren Aus-

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Wertung der Resultate, die la obigen Aasführungsbeispiel erhalten worden sind, Indes da« transformierte Bild einer weiteren Transformation untereogen wird. Dlesee Sjs.tem ermöglioht die Zahlung von Körnern bsw« -von Kornballungen in Abhängigkeit Ihrer Abmessungen <> Die fig· 4 ββigt ein Sohaltsohema der zu diesen Zweck -verwendeten logischen Schaltung. Innerhalb der Transformationeeohaltung, die wie in 71g. 1 durch das Rechteck 11 angedeutet ist, findet «an wieder die logischen Schaltungen 15 und 25 «ur "Erosion" des ursprünglichen Bildes sowie die Umkehrstufen 23 und der flg. 2.

Dae transformierte Bild nach "Erosion" und "Aufblähung" um B, welches an 28 abgegriffen wird, wird dann in der logischen Schaltung 29 verarbeitet, welche eine Verzögerungsleitung 3o mit einer Versögerung um die Zeilenabtastdauer t_Q enthält, sowie ewei weitere Verzögerungsleitungen 31? 32 mit einer Verzögerungsdauar gleich der Abgriffperlode t_ft für die Abtastung zweier Punkte auf einer Zeile«.

Man ersieht ohne weiteres, daß die Werte der Signale, die gleichzeitig an den 4 Punkten 33, 34, 35, 36 abgegriffen werden können, joweiln 4 Bereiche (Punkte) b4, b3, b2, b1 daratollen, tile gemäß ein«?Quadrat augeordnet sind (fig. 5) _T

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welches auf ewei aufeinanderfolgenden Abtastseilen des transforeierten Bildes liegt, Wenn die "L"-"0"-Infor«a~ tionea in laufe der Zeit durch die Schaltung laufen, τβΓ-aohJ&bfc sich dieses Quadrat in Abtastrichtung schrittweise «it einer Teilung a oder eines Vielfachen τοη a.

Die vier Informationen entsprechend b1, b2, b3_t b4 werden an die Spalten einer Progratmnierungs-Dlodenmatrix 37 an·» ge legt ₉ deren Seilen an swei Zähler 38, 39 angeschlossen werden, die zu der allgemeinen Zählerschaltnng 12 (Fig. 1) gehören. Die Matrix 37 1st derart ρjrog-*3nrajiert, daß sie den Zähler 38 ein Signal "L" liefert _f wenn ein Gebilde ermittelt wird, welches durch die folgende Vertegruppe dargestellt ist:

b1 « O

b2 - L

b3 » O

« O

und das in Figo 6 scheu»tisch dargestellt 1st, und "O" in allen anderen Fällen.

Sie liefert desgleichen an den Zähler 39 ein Signal gleich ¹¹L", wenn ein Gebilde ermittelt wird, welches folgender Wertreihe entspricht?

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f - »θ

b1 a I

b2 - ■ 1

b3 * G

b4 - L

and das in Figo 7 sehematisch dargestellt ist, und "C¹* in allen anderen Fällen., Ms η sieht aus den FIg* 6 und 7* daß dieeenGebildeoTorspriingc (Fig· 6) bzw» Einbuchtungen (Fig, 7} in den Körnern entsprechen.

In äeta o_oa* Buch von Jo SSRHA wird ge so igt, daß die Differenz zwischen der Ansah! der Vorsprünge und dor Anzahl der Einbuchtungen gleich der Anzahl der Körner im trasis.forio.ver~ ten Bild ist, das an die Schaltung 29 angelegt wird,, Durch derartige Sählungen für verschiedene grüßen des Sechseckes B kann man eine Kurve zeichnen, welche die Anzahl der Körner in Abhängigkeit ihrer &r8ße wiedergibt,

Kür derartige Zählungen gibt eo jsahlreicho Anwendungen«, Als Beispiele kann man anführen: die Zählung der roten bsw„ reißen Blutkörperchen im Blut» die Zahlung der Korngrößen im Staub bzwo Ia pulverförmig«η Stoffen, Zählung der Poren bcw« Eiiinchlüeee Γι l^iusralien baw_o Mstallea oder Legierungen., :Λ l.-·;<· slicer Qrraösl.ioht Cieee logische Sclisltnüg die Ermitt- - ; v.r»r ke.fixvIs^ijiOiHicv. TJtiUm eier l'rfU'Xiiig«_; vie z. B ¹If

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Verteilungsfunktion ihrer Krümmungsradien längs der Korn« grenzen und der Brengrenzen. Sie mathematische baw_o morphologische Deutung dieser eineeinen Größen ist in den Oe«c Buchveruffentlichungen angegeben»

" Ein weiteres Anwendungsbeispiel tonn durch eine andere Korn« bination der logischen Schaltungen der Figo 4 erhalten werden_o Wenn man das Signal aus der umkehrstufe 23» d.h_e das Bild A⁷ direkt an den Eingang der Schaltung 29 legt, so kann man die Anzahl der Poren im ursprünglichen Bild A zählen» Wenn man dagegen an dieselbe Schaltung 29 das Signal aus dem Kreis 25* d„hc das Bild A" anlegt, so stählt man die Anzahl der Poren nach Erosion und Blähung der Körner,- In dem Buch von JT, SEBRA wird gezeigt, daß die Differenze &wl~ sehen diesen beiden Zählungsergebnissen den Gruppierungen benachbarter Poren also dem Naahbarschaftsfaktor der Poren entspricht ο Dieses Verfahren kann ö_oa_s in der Metallographie verwendet werden, um den Vernehme Issungegrad vom nichtmetallischen Einschlüssen bzw, Seigerungen eu definieren und au messenο

Natürlich ist" asu* erfind«ngsß&uäß«3 Verfahren Bioht auf die

ai$ nav ulss Beiepi*-!«» ange··

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führt eind_f beschränkte In Rannen der Erfindung sind eahlreiche Varianton alt Hilfe gleichwertiger AbtaetYerfahren bzwο Schaltungen nttgliclu

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Claims (1)

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   (iJ Vorrichtung für die Texturanalyse eines nichthomogenen Mediums mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Bildes des Mediums, welche Einrichtung -vorzugsweise elektronische Abtastmittel zur Verschiebung eines Bereiches über die Fläche des Mediume sowie Kittel zur Bestimmung einer gewissen Eigenschaft des Mediums in dem jeweiligen Bereich und Umwandlung dieser Eigenschaft in ein das elektrische Bild darstellendes elektrisches Signal umfaßt, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmales eine erste logische Verarbeitungsechaltung (15t 23) zur Bildung eines ersten transformierten elektrischen Bildes, die Speichermittel (16,17,18) zur jeweiligen Speicherung der !Teile der elektrischen Signale, welche zur nachfolgenden logischen Verarbeitung benötigt werden, sowie Mittel (19,2o,21) zur Abfrage von ρ vorbestimmten Adressen im Speicher und zum Vergleich der ρ gespeicherten Werte einzeln tau einem Sata von ρ vorgegebenen Werten, welche ein typisches Struktarelament (B) bilden, und Mittel zur Erzeugung eiaee .'.weiten elektrischen Signals mit unter-

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   sehiedlicaen Werten, je nachdem, ob eine Übereinstimmung m*t Seö vorgegebenen StruTrtisre7.eaieBt vorliegt oder nicht, wobei dieses aweite Signal eine Reihe von Informationen darstellt, welche das transformierte elektrische Bild bilden, umfaßt; eventuell eine aweite, eine dritte, usw, logische Yerarbeitungoschaltung (25, 27), weiche als Eingangssignal mindesten» eines der elektrischen Bilder erhält; eine Zählerschaltung (29) mit Speichermitteln (3o, 31, 32), welche die aufeinanderfolgenden Werte des letzten· da β letete transformierte elektrische Bild darstellenden Signals speichert; eine logische Selektivecha1« tung (37) «um Vergleich von je k der gespeicherten Werte mit je k anderen Speicherwerten und eine Zählerschaltung (38, 39) sur Zählung der sich bei dem Vergleich ergebenden Übereinstimmungen und Nicht-Übereinstimmungen^

   ο Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das erste elektrische Bild von einer Reihe von Binärsignalen gebildet wird, die nur einen von zwei Werten e_Q und β^ annehmen können, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmales eine erste logische Verarbeituugssohaltung (15) zur Bildung des ernten transformierten elektrische ία Bildes, welche Mittel (16, 17, 18, 19, 2o, 21) umfaßt, um ρ Werte

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   abzugreifen, welche ρ geometrisch aneinandergrenzende benachbarte Bereiche des zu analysierenden Mediums kennzeichnen* und um die ρ Werte einssein mit einem Satz von ρ Werten zu vergleichen, die den Wert e^ ha» ben und das Strukturelement (B) bilden, und Mittel (23)

   * zur Erzeugung eines zweiten elektrischen Signals mit dem Wert e_Qt wenn die vorgenannten ρ Werte alle gleichzeitig gleich e^ sind, und mit dem Wert e^, wenn das nicht der EaIl ist, wobei die Reihenfolge der so gebildeten binären Signale das erste transformierte elektrische Bild bilden; und eine Zählvorrichtung, welche eine zweite logische Verarbeitungsschaltung (25, 27) umfaßt, die genau wie die erste aufgebaut ist und ein zweites transformiertes elektrisches Bild liefert, das gemäß dem gleichen logischen Gesetz aufgebaut 1st, sowie Zählschaltungen (29, 37, 38, 39) zur Zählung der Anzahl der Binäreignale mit dem Wert e_Q bzw« e^ des zweiten transformierten Bildes»

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