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Verfahren zur automatischen Erkennung von Zeichen und
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Erkennung von Zeichen, insbesondere Schriftzeichen.
Bei einigen bekannten Verfahren werden die Zeichen längs bestimmter horizontaler und/oder vertikaler Linien photoelektrisch abgetastet und die jeweiligen Schwarz-Weissübergänge festgestellt. Bei geeigneter Wahl der Abtastlinien ergeben sich so Kriterien für die einzelnen Zeichen, die eine bestimmte Codierung der betreffenden Zeichen darstellen. Diese Codierung ist jedoch vollkommen willkürlich und dadurch im allgemeinen auch unübersichtlich. Insbesondere ist aber nachteilig, dass die Schwarz-Weiss- übergänge an genau definierte Stellen innerhalb des Abtastfeldes gebunden sind. Eine mehr oder weniger grosse Abweichung kann daher zu einer falschen Erkennung führen. Derartige Abweichungen sind jedoch insbesondere bei mit Schreibmaschine geschriebenen Zeichen leicht möglich, da bei diesen bekanntlich häufig Verschmutzungen der Typen eintreten.
Eine eindeutige Erkennung ist daher nicht mehr mit Sicherheit gewährleistet.
Um diese Nachteile zu vermeiden, sind schon verschiedene andere Abtastverfahren vorgeschlagen worden. Ein bekannter Vorschlag geht dahin, die Linienzüge der Zeichen als Unterscheidungskriterien heranzuziehen. Bei derartigen Verfahren ist jedoch eine fehlerhafte Unterbrechung in den Linienzügen der Zeichen mitunter sehr störend. Um Fehlauswertungen zu vermeiden, sind daher meist sehr komplizierte Verfahren notwendig, die feststellen sollen, dass die Unterbrechung der Linien nicht durch das Zeichen selbst bedingt ist.
Es ist weiter vorgeschlagen worden, die Zeichen auf einer mit lichtempfindlichen Widerständen belegten Isolierstoffplatte abzubilden und die jeweiligen Leit- bzw. Widerstandswerte dieser Widerstände zu prüfen. Zur eindeutigen Erkennung werden diese sogenannten Lichtsonden in geeigneter Form und Anordnung in dem Abbildungsfeld untergebracht. Auf diese Weise werden dann immer einige Lichtsonden von dem Zeichenkurvenzug bedeckt bzw. durchschnitten, während andere vom Zeichen völlig unbedeckt bleiben. Die Lage der Lichtsonden ist so gewählt, dass bei einem vorgegebenen Schrifttyp eine Kombination der so vom Zeichenlinienzug durch-bzw. nicht durchschnittenen Lichtsonden für ein bestimmtes Zeichen charakteristisch ist und daher dessen Erkennung ermöglicht.
Eine derartige Anordnung, die im Prinzip sehr vorteilhaft ist, hat jedoch den Nachteil, dass die Herstellung der Lichtsonden schwierig ist.
Die Erfindung beruht an sich auf der Erkenntnis, dass das Prinzip der Zeichenerkennung mittels Lichtsonden vorteilhaft abgewandelt werden kann, wenn die Lichtsonden nur als gedachte Bahnen auf dem Papier mit den abzulesenden Zeichen angesehen werden und längs dieser Bahnen ein Lichtpunkt zur Abtastung entlanggeführt wird. Die Erfindung besteht also darin, einen Abtastlichtpunkt hintereinander auf mehreren, für jedes Zeichen in Zahl, Lage und Form charakteristischen, innerhalb des Abtastfeldes liegenden und das Zeichen höchstens einmal bedeckenden Abtastbahnen zu führen, so dass sich für jedes Zeichen eine es kennzeichnende Kombination der den Zeichen-Linienzug bedeckenden bzw. nicht bedeckenden Abtastbahnen ergibt.
Liegt die Lichtsonde, d. h. die Abtastbahn, vollständig in dem nicht von Zeichen bedeckten Gebiet der Papieroberfläche, so ist auch das Remissionsvermögen längs dieser Bahn unverändert gross und der
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lichtelektrische Wandler führt während der Zeit, in der diese Bahn angetastet wird, seine : 1 Hellstrom.
Wenn dagegen der Lichtpunkt auf seinen Wege entlang der Abtastspur einen Zeichenlinienzug überquert, d. h. wenn diese Bahn vom Zeichen durchschnitten ist, ergibt der elektrische Wandler wegen des durch die Druckfarbe bedingten geringen Remissionsvermögens an dieser Stelle einen Impuls geringen Stromes ab. Vom Zeichen durch-bzw. nicht durchschnittene Abtastbahnen lassen sich also durch die Prüfung unterscheiden, ob während der Zeit des Lichtpunktdurchlaufes der lichtelektrische Wandler einen Dunkelstromimpuls abgibt oder nicht.
Zur Erzeugung des Lichtpunktes kann zweckmässigerweise ein Kathodenstrahlrohr, dessen Schirm verkleinert auf die Papieroberfläche mit dem Zeichen abgebildet wird, verwendet werden. An die Ablenkplattenpaare werden zeitlich variierte Spannungen angelegt, so dass der Lichtpunkt die gewünschten Abtastbahnen durchläuft.
Als lichtelektrische Wandler können Sekundärelektroner-Vervielfacher dienen, da sie empfindlich und zur Messung eines momentan auftretenden Liehtstromes geeignet sind.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. 1 - 4 beispielsweise näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 die Ziffer 3 in einem mit Abtastbahnen gemäss der Erfindung belegten Abtastfeld, Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung der Abtastung längs dieser Bahnen, Fig. 3 Teile von Abtastbahnen bzw. die erforderlichen zeitlich veränderlichen Spannungen (3b und 3c), Fig. 4 Netzwerke zur Erzeugung dieser Abtastbahnen in einer Kathodenstrahlröhre.
Fig. 1 zeigt beispielsweise ein Abtastfeld mit den Abtastspuren a - i. Die Wahl der Abtastspuren ist zunächst willkürlich und soll lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung dienen. In den einzelnen Fällen müssen die Abtastspuren den gegebenen Verhältnissen angepasst werden.
Zur Zeichenerkennung wird das betreffende Zeichen zunächst mit bekannten Mitteln in dem Zeichenfeld zentriert und ausgerichtet. Sodann wird durch einen Startimpuls über die Leitung B (Fig. 2) an den Zähler Z die Ausgangsleitung La in die digitale Stellung "1" gebracht, während sich die übrigen Ausgangsleitungen noch in Stellung "0" befinden. Die Zahl der Ausgangsleitungen La... Li ist gleich der Zahl der vorhandenen Abtastbahnen.
Zum Zeitpunkt der Markierung der Leitung La wird ein ihr zugeordnetes Netzwerk Na zum Einschwingen gebracht, das an seinen Ausgangsleitungen die für das Durchfahren der ersten Abtastbahn a durch den Lichtpunkt notwendigen zeitlich veränderlichen Spannungen für die Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre R liefert.
Die während des Abtastens durch den Lichtpunkt erzeugten elektrischen Signale werden durch den lichtelektrischen Wandler P verstärkt, dem ein digitaler Begrenzer C nachgeschaltet ist, dessen Stellung "0" dem Hellstrom entspricht. Beim Auftreten eines dunklen Stromimpulses geht er für die Dauer des Impulses in seine Stellung "1" über. Der Ausgang des Begrenzers C ist mit dem Tiefpassfilter F verbunden, das sehr kurze Impulse, die z. B. durch Papierverunreinigungen hervorgerufen werden können, nicht passieren lässt. Wenn während des Abtastens ein Dunkelstromimpuls auftritt, so gelangt der Ausgangsimpuls des Begrenzers C über das Filter zu den "Und"- Toren Ka... Ki. Die zweite Eingangsleitung dieser Tore ist jeweils mit der ihm zugeordneten Ausgangsleitung La... Li des Zählers Z verbunden.
Ist nun die Leitung La markiert, dann kann der Ausgangsimpuls des Begrenzers C über das Tor Ka zu dem Speicher Sa gelangen, der hiedurch in seine digitale Stellung"l"gebracht wird. Tritt bei der Abtastung kein Dunkelstromimpuls auf, dann bleibt dieser Speicher in der Stellung "0".
Wenn die Abtastbahn a durchlaufen ist, erteilt das Netzwerk Na dem Zähler Z über die Leitung B einen Fortschalteimpuls. Damit gelangt dessen Ausgangsleitung Lb in Stellung "1" und löst gleichzeitig das nächste für das Durchfahren der Abtastbahn b zuständige Netzwerk Nb aus. Diese Vorgänge wiederholen sich, bis alle Bahnen durchlaufen sind, womit die Abtastung eines Zeichens beendet ist. Die Netzwerkausgänge sind gegeneinander entkoppelt, um Fehlanzeige zu vermeiden.
Die Speicher Sa... Si geben mit ihren Stellungen "0" bzw. "1" das Ergebnis der Lichtabtastung an.
Eine Kombination ihrer Aussagen zum Zwecke der Zeichenerkennung erfolgt über die Koinzidenzglieder X,, X-... X , dsren Zahl gleich der der möglichen Zeichen ist. Die Koinzidenzglieder sind so aufgebaut und mit den Speichern verbunden, dass immer nur eines von ihnen, bei dem eine bestimmte, für das Zeichen charakteristische Kombination von Speicherstellungen vorliegt, markiert werden kann und damit eine eindeutige Anzeige des so erkannten Zeichens bewirkt.
Die Netzwerke Na... Ni können z. B. auch durch ein einziges Netzwerk oder nur einige wenige ersetzt werden. Bei Verwendung eines einzigen Netzwerkes müssen dann die Ablenkspannungen zu den Zeiten, wo der Lichtpunkt nicht auf einer Abtastbahn geführt wird, z. B. beim Übergang von einer Bahn auf die nächste, unterdrückt werden, d. h. es muss eine Dunkeltastung des Elektronenstrahles vorgenom-
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men werden. Während dieser Dunkeltastung sind alle Zählerausgangsloitungen in Stellung "0", so dass die Speichereingänge blockiert sind und folglich auch keine Anzeige stattfinden kann. Am Ende der Dunkeltastung wird dann jeweils die nächstfolgende Zählerausgangsleitung markiert.
Die in der Fig. 2 schematisch dargestellten Schaltungen können in irgendeiner bekannten Weise aufgebaut sein. Für den Zähler, den Begrenzer, das Tiefpassfilter, die Koinzidenz- und Speicherschaltungen erübrigen sich daher nähere Angaben. Die Netzwerke können auch ohne weiteres den erforderlichen Gegebenheiten in einfacher Weise angepasst werden.
Fig. 4a, b zeigen beispielsweise Netzwerke, die zur Erzeugung der in Fig. 3a dargestellten Abtastbahn verwendet werden können. Um den Punkt P diese Bahn mit ungefähr konstanter Bahngeschwindigkeit beschreiben zu lassen, müsste an die der X-bzw. Y-Richtung entsprechenden Ablenkplattenpaare zeitlich veränderliche Spannungen Ux (t) und Uy (t) gelegt werden, deren qualitativer Verlauf in den Fig. 3b und 3c angedeutet ist. Die Erzeugung dieser Spannungen kann beispielsweise mit den in Fig. 4a, b gezeigten Schaltungen vorgenommen werden, die beide zusammen das Netzwerk Na bilden. Zu Beginn der Abtastung werden die beiden Schalter Sx und Sy geschlossen. Die Zeitkonstante RC der in Fig. 4a dargestellten Schaltung ist etwas kleiner als die Zeit tg-t., die zum Durchlauf der Abtastbahn benötigt wird, so dass sich der Spannungsverlauf nach Fig. 3b ergibt.
Dagegen ist bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 4b die Zeitkonstante RIC > l -tA, wobei an Cl ein zeitlicher linearer Spannungsanstieg entsteht, der am Ausgang des angeschlossenen RC-Gliedes, dessen Zeitkonstante RC, von der Grössenanordnung tB - tA ist, die Spannung nach Fig. 3c erzeugt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur automatischen Erkennung von Zeichen, insbesondere Schriftzeichen, mittels licht-
EMI3.1
für jedes Zeichen an Zahl, Lageund Form charakteristischen, innerhalb des Abtastfeldes liegenden und das Zeichen höchstens einmal bedeckenden Abtastbahnen geführt wird, so dass sich für jedes Zeichen eine es kennzeichnende Kombination der den Zeichen-Linienzug bedeckenden bzw. nicht bedeckenden Abtastbahnen ergibt.
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Method for the automatic recognition of characters and
Order to carry out the procedure
The invention relates to a method for the automatic recognition of characters, in particular characters.
In some known methods, the characters are photoelectrically scanned along specific horizontal and / or vertical lines and the respective black-white transitions are determined. With a suitable choice of the scanning lines, criteria result for the individual characters which represent a specific coding of the characters in question. However, this coding is completely arbitrary and therefore generally confusing. However, it is particularly disadvantageous that the black-and-white transitions are tied to precisely defined locations within the scanning field. A more or less large deviation can therefore lead to incorrect detection. However, such deviations are easily possible, particularly in the case of characters written with a typewriter, since, as is known, these types of characters are often soiled.
A clear identification is therefore no longer guaranteed with certainty.
In order to avoid these disadvantages, various other scanning methods have been proposed. A well-known proposal is to use the lines of the characters as distinguishing criteria. With such methods, however, an incorrect interruption in the lines of the characters is sometimes very annoying. In order to avoid incorrect evaluations, very complicated procedures are therefore usually necessary to determine that the interruption of the lines is not caused by the character itself.
It has also been proposed to depict the characters on a sheet of insulating material covered with light-sensitive resistors and to check the respective conductivity or resistance values of these resistors. These so-called light probes are accommodated in the imaging field in a suitable form and arrangement for clear identification. In this way, some light probes are then always covered or cut through by the character curve, while others remain completely uncovered by the character. The position of the light probes is chosen so that, for a given font, a combination of the lines through or through the character line. non-cut light probes is characteristic of a certain sign and therefore enables its recognition.
Such an arrangement, which is very advantageous in principle, has the disadvantage, however, that the production of the light probes is difficult.
The invention is based on the knowledge that the principle of character recognition by means of light probes can be advantageously modified if the light probes are only viewed as imaginary paths on the paper with the characters to be read and a point of light is guided along these paths for scanning. The invention therefore consists in guiding a scanning light point one after the other on several scanning paths that are characteristic of each character in number, position and shape, lie within the scanning field and cover the character at most once, so that for each character there is a characteristic combination of the characters -Line line covering or non-covering scanning paths results.
Is the light probe, d. H. If the scanning path is completely in the area of the paper surface that is not covered by characters, the reflectivity along this path is also unchanged and the
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photoelectric converter performs during the time in which this path is touched, its: 1 bright current.
If, on the other hand, the point of light crosses a character line on its way along the scanning track, i. H. When this path is cut by the character, the electrical transducer produces a pulse of low current at this point because of the low reflectivity caused by the printing ink. From the character through or. Uncut scanning paths can therefore be distinguished by checking whether the photoelectric converter emits a dark current pulse or not during the passage of the light point.
To generate the point of light, a cathode ray tube, whose screen is reduced on the paper surface with the symbol, can be used. Voltages that vary over time are applied to the pairs of deflection plates so that the light point traverses the desired scanning paths.
Secondary electron multipliers can serve as photoelectric converters, since they are sensitive and suitable for measuring an instantaneous light current.
The invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1-4, for example. 1 shows the number 3 in a scanning field covered with scanning tracks according to the invention, FIG. 2 shows a block diagram of a circuit arrangement for carrying out the scanning along these tracks, FIG. 3 shows parts of scanning tracks or the required time-variable voltages (3b and 3c ), Fig. 4 networks for generating these scanning paths in a cathode ray tube.
For example, FIG. 1 shows a scanning field with scanning tracks a - i. The choice of the scanning tracks is initially arbitrary and is only intended to serve to illustrate the invention. In the individual cases, the scanning tracks must be adapted to the given conditions.
For character recognition, the character in question is first centered and aligned in the character field using known means. Then the output line La is brought into the digital position "1" by a start pulse via the line B (FIG. 2) to the counter Z, while the other output lines are still in the "0" position. The number of output lines La ... Li is equal to the number of scanning paths present.
At the time of marking the line La, a network Na assigned to it is made to oscillate, which supplies the time-variable voltages for the deflection plates of the cathode ray tube R necessary for the passage of the first scanning path a through the light point on its output lines.
The electrical signals generated by the light point during scanning are amplified by the photoelectric converter P, which is followed by a digital limiter C, the position of which "0" corresponds to the light current. When a dark current pulse occurs, it changes to its "1" position for the duration of the pulse. The output of the limiter C is connected to the low-pass filter F, the very short pulses that z. B. can be caused by paper contamination, does not let pass. If a dark current pulse occurs during scanning, the output pulse of the limiter C reaches the "and" gates Ka ... Ki via the filter. The second input line of these gates is connected to the output line La... Li of the counter Z assigned to it.
If the line La is now marked, the output pulse of the limiter C can reach the memory Sa via the gate Ka, which is thereby brought into its digital position "l". If no dark current pulse occurs during scanning, this memory remains in the "0" position.
When the scanning path a has been traversed, the network Na issues the counter Z via the line B with an incremental pulse. Its output line Lb thus moves to position "1" and at the same time triggers the next network Nb responsible for passing through the scanning path b. These processes are repeated until all paths have been passed through, with which the scanning of a character is ended. The network outputs are decoupled from each other in order to avoid false reports.
The memories Sa ... Si indicate the result of the light scanning with their positions "0" and "1".
A combination of their statements for the purpose of character recognition takes place via the coincidence elements X ,, X -... X, the number of which is equal to that of the possible characters. The coincidence elements are constructed and connected to the memories in such a way that only one of them, which has a certain combination of memory positions characteristic of the character, can be marked and thus causes an unambiguous display of the character recognized in this way.
The networks Na ... Ni can e.g. B. can also be replaced by a single network or just a few. When using a single network, the deflection voltages at the times when the light point is not guided on a scanning path, e.g. B. when passing from one lane to the next, are suppressed, d. H. the electron beam must be blanked
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men will be. During this blanking, all meter output lines are in position "0", so that the memory inputs are blocked and consequently no display can take place. At the end of the blanking, the next following counter output line is marked.
The circuits shown schematically in FIG. 2 can be constructed in any known manner. For the counter, the limiter, the low-pass filter, the coincidence and memory circuits, there is no need for more detailed information. The networks can also be easily adapted to the required conditions without further ado.
FIGS. 4a, b show, for example, networks which can be used to generate the scanning path shown in FIG. 3a. In order to have the point P describe this path with an approximately constant path speed, the X or Time-variable voltages Ux (t) and Uy (t) corresponding to the Y-direction deflection plate pairs are applied, the qualitative curve of which is indicated in FIGS. 3b and 3c. These voltages can be generated, for example, with the circuits shown in FIGS. 4a, b, which together form the network Na. At the beginning of the scan, the two switches Sx and Sy are closed. The time constant RC of the circuit shown in FIG. 4a is somewhat smaller than the time tg-t., Which is required to run through the scanning path, so that the voltage profile according to FIG. 3b results.
On the other hand, in the circuit arrangement according to FIG. 4b, the time constant RIC> l -tA, with a temporal linear voltage increase occurring at Cl, which at the output of the connected RC element, whose time constant RC is of the magnitude tB - tA, the voltage after Fig. 3c generated.
PATENT CLAIMS:
1. Method for the automatic recognition of characters, in particular characters, by means of light
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for each character in number, position and shape characteristic, located within the scanning field and covering the character at most once, so that for each character there is a characteristic combination of the scanning paths covering or not covering the character line.