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Verfahren und Schaltungsanordnung zum maschinellen
Auswerten von Zeichen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur maschinellen Auswertung von Zeichen, insbesondere
Schriftzeichen und auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die bekannten Verfahren zur maschinellen Erkennung von Schriftzeichen arbeiten in der Hauptsache nach dem Prinzip, bestimmte Stellen der Zeichen photoelektrisch, magnetisch oder elektrisch abzutasten.
Die Abtaststellen sind so gewählt, dass sich für die einzelnen Zeichen ein charakteristischer Code der Ab- tastpositionen ergibt. Dieser Code ist jedoch im allgemeinen vollkommen willkürlich und daher unüber- sichtlich.
Bei einem andern Verfahren werden die Konturen der Zeichen mit geeigneten Mitteln abgetastet.
Dieses Verfahren ist jedoch sehr empfindlich gegenüber fehlerhaften Unterbrechungen der Zeichen. Ander- seits sind auch sehr umfangreiche Auswerteschaltungen für die Erkennung der Zeichen notwendig.
Auch die andern bekannten, hier nicht erwähnten Verfahren haben Nachteile, die durch das neue Ver- fahren beseitigt werden sollen, in dem ein ganz neues Prinzip zur Auswertung vorgeschlagen wird. Das
Verfahren gemäss der Erfindung besteht darin, dass die Zeichen mit einer Anzahl in Reihe angeordneter lichtempfindlicher Einrichtungen (Photozellen) längs ihrer Breiten-oder Höhenausdehnung abgetastet und dabei die Strichführung der Zeichen bezüglich der Abtastrichtung elektrisch nachgebildet wird, indem durch logische Verknüpfung der Photozellenausgänge die Richtung bzw.
Richtungstendenz der Stnchführung der Zeichen festgestellt wird, und dass bei Änderung bestimmter Grössen der Richtung jeweils eine andere logische Schaltung aktiviert wird, so dass sich eine elektrische Einteilung der Zeichen in eine Art Formelemente ergibt, die den Zeichen zur eindeutigen Erkennung zugeordnet werden.
Zur Abtastung eignet sich vorteilhaft eine Photozellenreihe, die relativ zu den Zeichen in einer bestimmten Richtung bewegt wird. Man kann z. B. die Photozellenreihe parallel zu der Längsausdehnung der Zeichen anordnen und sie dann senkrecht dazu über die Zeichen hinwegführen. Es ist auch möglich, die Photozellenreihe festzuhalten und die Zeichen entsprechend zu bewegen oder aber beide fest anzuordnen und die optische Abbildung einer strichförmigen Lichtquelle in der gewünschten Weise über das Zeichenfeld zu führen.
Es ist zweckmässig, die Photozellensignale zu digitalisieren, d. h. die Anordnung so auszulegen, dass nur zwei bestimmte Potentiale zur Auswertung herangezogen werden. Dies kann durch einen Begrenzer erreicht werden, dessen Ausgangspotential normalerweise 0 ist und von einem bestimmten Prozentsatz der abgetasteten Schwarzteile ab den festen Wert U hat und festhält. Dadurch lassen sich die Formelemente mit relativ einfachen logischen Schaltungen ermitteln,
Bei der relativen Bewegung der Abtastanordnung kann man nun seir leicht die zeitliche Reihenfolge, die Lage und die Häufigkeit der Formelemente erfassen.
Die Wahl der Formelemente richtet sich nach den auszuwertenden Zeichen und ist so zu treffen, dass mit ihrer Hilfe die Zeichen eindeutig erkannt werden können. Wird eine Photozellenreihe bzw. eine strichförmige Lichtquelle verwendet, dann kann man noch als zusätzliches Kriterium für die eindeutige Erkennung der Zeichen die zeitlich aufeinanderfolgende Anzahl der Durchschneidungen der Lichtquelle mit den Zeichenkonturen heranziehen.
Unter Verwendung dieses letzten Kriteriums genügt es z. B. zur Erkennung der Ziffern diese in die vier Formelemente : A = waagrechter Strich, B = senkrechter Strich, C = nach rechts schräg ansteigender Strich, D = nach rechts schräg abfallender Strich, zu zerlegen.
Das Durchschneidungskriterium sei im folgenden als Formelement E bezeichnet. Alle Formelemente
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können im allgemeinen sowohl gleichzeitig als auch zeitlich hintereinander mehrmals bei der Abtastung auftreten. Die Anordnung zur Durchführung. des Verfahrens muss daher in der Lage sein, unter Berücksichtigung der zeitlichen Folge, die Formelemente zu erkennen und deren Häufigkeit in dem entsprechenden
Zeitabschnitt zu zählen und der richtigen Ziffer zuzuordnen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung sowie eine geeignete Anordnung zur Durchführung des Verfahrens werden an Hand der Fig. 1 - 12 an dem Beispiel der Erkennung der Ziffern 0..... 9 näher erläutert.
Es zeigen : Fig. 1 ein Ziffernfeld mit einer senkrechten Photozellenreihe, Fig. 2 ein Ziffernfeld mit einer schrägen Photozellenreihe, Fig. 3 ein Ziffernfeld mit einer waagrechten Photozellenreihe, Fig. 4 eine Verstärkeranordnung für eine Photozelle, Fig. 5 die Ziffern 0..... 9 mit der Angabe der Formelemente gemäss der Erfindung,, Fig. 6 eine Anordnung zur Erkennung des Formelementes A, Fig. 7 eine Anordnung zur Erkennung des Formelementes B, Fig. 8 eine Anordnung zur Erkennung der Formelemente C und D, Fig. 9 eine Anordnung zur Unterscheidung gleichzeitig auftretender gleicher Formelemente. Fig. 10 eine Anordnung zur Erkennung des Formelementes E, Fig. 11 den in Fig. 10 dargestellten Diskriminator in detaillierter Form, Fig. 12 die Gesamtschaltung zur Erkennung von Schriftzeichen in schematischer Darstellung.
Zur Abtastung der Zeichen wird eine Reihe lichtempfindlicher Zellen über das Zeichen hinweggeführt, die jeweils auf die unter ihnen liegenden dunklen bzw. hellen Stellen des Zeichenfeldes ansprechen. DiePhotozellenreihe kann in verschiedener Weise über das Zeichenfeld geführt werden. Die Fig. 1-3 zeigen drei Möglichkeiten hiezu. In dpr folgenden Beschreibung wird jedoch angenommen, dass die Photozellenreihe in der in Fig. 1 gezeigten Art angeordnet ist. An Stelle von Photozellen kann auch jeder andere Photowandler Verwendung finden.
Da im allgemeinen zwischen der Zeichenausdehnung und den Photozellenabmessungen Grössenunterschiede bestehen, ist es mitunter zweckmässig, eine optische Abbildung des Zeichens auf die Photozellenreihe vorzunehmen. Photozellenreihe und Zeichenfeld müssen relativ zueinander bewegt werden. Dabei ist es grundsätzlich gleichgültig, ob die Photozellenreihe bewegt und das Zeichenbild fest oder umgekehrt ist. Es besteht auch die Möglichkeit beide festzuhalten und die optische Abbildung einer strichförmigen Lichtquelle in der gewünschten Weise über das Zeichenfeld zu führen. Die Einiustierung der Photozellenreihe auf das Zeichenfeld wird mit bekannten Mitteln vorgenommen und sei hier als bereits durchgeführt angenommen, so dass alle Teile des Zeichens beim Abtastvorgang von irgend einer Zeile der Reihe erfasst werden.
Da kleinere Verschiebungen des Zeichens in Richtung seiner Längsausdehnung vorkommen können, ist die Länge der Photozellenreihe etwas grösser als die Längsausdehnung der möglicherweise vorkommenden Zeichen.
Die Photozelleneinrichtungen sind so ausgelegt, dass sie jeweils nur zwei Aussagen machen können,
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entweder die Aussage"schwarz"oder"weiss". Da jedoch nicht immer das gesamte Gesichtsfeld der Photozellen schwarz oder weiss sein wird, muss man festlegen, ab welchem Prozentsatz "schwarz" und damit auch "weiss" gelten soll. Ferner ist es zweckmässig, wenn die Photozelle erst dann das Erkennungssignal
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eine bestimmte Zeit angedauert hat. Durch diese Forderung werden Störungen durch kleine dunkle Verunreinigungen im Zeichenfeld, die für kurze Zeit eine erhebliche Gesichtsfeldbedeckung einer Photozelle zur Folge haben können, ausgeschaltet.
Um diese Forderung zu erfüllen, ist hinter der Photozelle 1 ein Bandpass 2 angeordnet, dem die noch nicht digitalisierte Anzeige der Photozelle zugeleitet wird. Die obere Frequenzgrenze ist so gewählt, dass sich kleine Verunreinigungen nicht auswirken können, während die untere Grenzfrequenz verhindert, dass
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sich auswirkt, Von dem Bandpass gelangen die Signale zu dem Verstärker 3, der diese so verstärkt, dass der Begrenzer 4 erst von einem bestimmten Prozentsatz z. B. 50% der Schwarzteile ab ein Ausgangssignal liefern kann. Der Begrenzer hält auch bei Schwarzanteilen die grösser als 50% sind, die Ausgangsleitung auf dem Potential U, womit der Zustand "schwarz" gekennzeichnet ist. Die Ausgangssignale auf der Ausgangsleitung 5 sind also nunmehr digitalisiert, da nur die beiden Potentiale 0 und U vorkommen können.
Es kann vorkommen, dass bei Dunklerwerden des Papiergrundes im Laufe mehrerer Abtastungen die Ausgangsleitung einer Photozelle bereits den Zustand "schwarz", d. 11. also das Potential U anzeigt, während die Bedeckung des Gesichtsfeldes der Photozellen durch Zeichenteile noch geringer ist als dem Prozentsatz des Zustandes "schwarz" entspricht. Die noch fehlenden Schwarzteile werden durch den dunkler gewordenen, nicht von einem Zeichen bedeckten Papiergrund im Gesichtsfeld vorgetäuscht. Um diese Stö-
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rung zu vermeiden, kann in den Zwischenräumen zwischen zwei Zeichen die gerade in der Papierunter- lage vorliegende Tonung als"weisse"Bezugsfarbe für die Abtastung des nächsten Zeichens festgelegt werden.
Diese Funktion kann der Verstärker mittels einer bekannten Clamping-Schaltung mit übernehmen.
Zur eindeutigen Erkennung der Ziffern mittels des Verfahrens gemäss der Erfindung können diese in die oben bezeichneten fünf Formelemente A - E eingeteilt werden. Fig. 5 zeigt die Ziffern 0.... 9 mit Zuordnung der einzelnen Formelemente. Neben den Formelementen ist auch die Häufigkeit des gleichzeitigen Auftretens bei einer Ziffer massgebend, Die senkrechten Trennungsstriche in den Ziffern sollen einen Anhaltspunkt für die zeitliche Zuordnung der verschiedenen Formelemente geben. Das mehrfache Auftreten des gleichen Formelementes zum gleichen Zeitpunkt ist durch die entsprechende Ziffer vor dem Formelement berücksichtigt.
Zur Erkennung des Formelementes A, d. h. also eines waagrechten Striches, ist die Schaltungsanordnung der Fig. 6, die ein Integrationsglied darstellt, geeignet. Liegt nämlich ein waagrechter Strich vor, so bleibt die Ausgangsleitung mindestens eines Photozellenverstärkers über längere Zeit auf dem Potential U. Man kann daher die Integrierschaltung so auslegen, dass die integrierte Spannung an dem Kondensator C nach einer gewissen Zeit einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, so dass die Amplitudenschwelle 6, die normalerweise die Spannung 0 an ihrem Ausgang 7 hat, nunmehr die AusgangsspannungE liefert. Die Ausgangsspannung EI ist dann unabhängig von einer weiteren Aufladung des Kondensators C, so dass also ein digitales Kriterium zur Erkennung des Formelementes A geliefert wird.
Die Erkennung des Formelementes B, d. h. eines senkrechten Striches erfolgt mittels der in Fig. 7 dar-
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Rlichen Photozellen ist. Der gemeinsame Verbindungspunkt 8 ist mit dem Emitter des Transistors 9 verbunden, dessen Basis an einer festen Vorspannung liegt. Diese Vorspannung ist so gewählt, dass das sich bei einer bestimmten Anzahl von im Zustand "schwarz" befindlichen Photozellen an dem Punkt 8 einstellende Potential die Vorspannung überwindet und somit der Transistor 9 vorr gesp-rrten in den leitenden Zustand übergeht. Die Potentialverhältnisse sind so gewählt, dass dieser Fall nur eintreten kann, wenn so viele Photozellen das Potential U liefern, dass auf das Erfassen eines senkrechten Formelementes geschlossen werden kann.
Der durchgeschaltete Transistor 9 liefert ein Ausgangssignal E. das als digitales Erkennungssignal für das Formelement B dient,
Der Erkennung der Formelemente C und D mittels der Schaltung nach Fig. 8 liegen folgende Überlegungen zugrunde :
Beim Schnitt der Photozellenreihe mit der Vorderkante eines schrägen Striches hat jeweils eine Photozelle, die gerade vom Zustand "weiss" nach "schwarz" übergeht, eine bereits schwarze und eine noch weisse Nachbarzelle. Letztere ist dann sicher die nächste Zelle, die ihren Zustand ändert. Die Lage von schwarzer und weisser Nachbarzelle der gerade von "schwarz" auf "weiss" übergehenden Photozelle ist bei den Formelementen C und D vertauscht, so dass hierin der einzige Unterschied für die Erkennung dieser beiden Formelemente besteht.
Die Photozellensignale gelangen über die Ausgangsleitungen 5 zu den Differenziergliedern 10. Das differenzierte Signal kann die Und-Tore 11 und 12 nur passieren, wenn sich die zweite Eingangsleitung auf dem Potential U befindet. Die zweite Eingangsleitung ist nun mit dem Ausgang der jeweiligen Nachbarzelle verbunden, die bei dem Formelement C bzw. D bereits schwarz sein soll. Die Und-Tore 11 dienen also zur Erkennung des Formelementes D, während die Und-Tore 12 das Formelement C erfassen.
Fig. 8 lasst erkennen, dass die Und-Tore 11 jeweils von der hier linken Nachbarzelle und die UndTore 12 von der hier rechten Nachbarzelle gesteuert werden. Man erhält also an der Ausgangsleitung 13 ein Signal, beim Übergang einer Zelle von "weiss" auf "schwarz", wenn das Formelement C vorliegt und ein entsprechendes Ausgangssignal an der Leitung 14, wenn das Formelement D vorliegt. Die Ausgangssignale werder. jeweils einem Zähler 15 bzw. 16 zugeführt. Der Zähler zählt die Ausgangssignale, deren Anzahl dann ein Mass für die Länge des Striches ist.
Es kann daher auch ein gleichzeitiges vorliegen beider Formelemente erfasst werden, Ist der Strich sehr steil, so dass praktisch das Formelement B vorliegt, dann ändern die Photozellen schnell nacheinander ihren Zustand, d. h. die Ausgangsimpulse auf den Leitungen 13 bzw. 14 kommen in rascher Folge. Um die Aussage "Formelement C" oder "Formelement D" in diesem Fall zu vermeiden, sind die Verzögerungsglieder 17 und 18 vor die Zähler geschaltet, die nach dem Einlaufen eines Impulses die Leitungen 13 und 14 für eine gewisse Zeit für den nächsten Impuls sper-
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ren. Liegt die den Formelementen C und D zugeordnete Strichschräge vor, dann kommt der nächste Im- puls erst, wenn die Impulsleitung wieder freigegeben ist.
Ist der Strich jedoch sehr steil, dann sperrt je- der Impuls die Leitung für den ihm sehr schnell nachfolgenden nächsten Impuls, so dass bei der Abtastung eines sehr steilen Striches nur der erste Impuls in den Zähler gelangen kann. Es ist also sichergestellt, dass die Schaltanordnung nach Fig. 8 erst bei einer gewissen Neigung der Formelemente C und D ansprechen kann.
Zwei gleichzeitig auftretende Formelemente C bzw, D lassen sich hiemit nicht unterscheiden, da jedes eine Impulsfolge verursacht, die beide durcheinander in den gleichen Zähler einlaufen und sich dort wegen der grösseren Impulszahl wie ein langer Schrägstrich des betreffenden Formelementes auswirken.
Dabei können unter Umständen Impulse gleichzeitig kommen und somit nur als ein einziger gezählt wer- den. Dies kann jedoch vermieden werden, wenn die Impulse hinter den Und-Toren 11 und 12 kurze Zeit gespeichert, von einem schnell laufenden Taktgeber, der alle Impulsgänge zyklisch abfragt, abgenommen und dann erst dem Impulszähler zugeführt werden.
Fig. 9 zeigt eine Schaltungsanordnung, die zur Unterscheidung gleichzeitig auftretender Formele- mente C (bzw. D) dienen kann. Danach sind jedem Und-Tor 11 bzw. 12 mehrere Zähler zugeordnet, Je- de Photozelle, die am Anfang eines schrägen Striches steht, die also von"weiss"auf"schwarz"bei be- reits schwarzer Nachbarzelle übergeht, belegt mittels ihres Ausgangsimpulses einen unter diesen Zählern, der nur die nachfolgenden Impulse dieser Reihe, nicht dagegen jedoch die Impulse eines zweiten schräg ansteigenden Striches, der z. B. kurz danach beginnt, zählt. Die Reihe des zweiten Striches belegt mit ihrer ersten Photozelle den nächsten freien Zähler, der nur ihre Impulse zählt. Es müssen also so viele
Zähler vorgesehen sein, wie gleiche Formelemente gleichzeitig auftreten können.
Bei Ziffern genügen drei Zähler je Formelement C und D,
Die Belegung der Zähler geschieht folgendermassen : Jedem Zähler ist eine der Anzahl der Photozellen entsprechende Anzahl von bi-stabilen Kippkreisen 19 zugeordnet. Von jedem Kippkreis führt eine Koinzidenzleitung 20 zu jeweils einem Tor 21, dessen andere Eingangsleitung mit dem Ausgang des Tores 11 verbunden ist. Der Ausgangsimpuls muss also zuerst das Tor 21 passieren, bevor er zu dem Zähler 15 gelangen kann. Die Ausgangsleitung des Tores 21 ist jeweils mit der 0-Stellung aller Kippkreise verbunden, mit Ausnahme des Nachbar-Kippkreises, mit dessen 1-Stellung es verbunden ist. Da sich zunächst alle Kippkreise in der Stellung 1 befinden, sind auch alle Tore 21 geöffnet.
Läuft nun der erste Impuls von dem Tor 11 über das Tor 21 zu dem Zähler 15 und dem Kippkreis 19, so werden alle Kippkreise in die Stellung 0 gebracht. mit Ausnahme des Nachbar-Kippkreises, der in der Stellung 1 bleibt bzw. in die Stellung 1 übergeht, falls ei in der Stellung 0 war.
Wenn die Kippkreise in die 0-Stellung übergehen, werden die entsprechenden Tore 21 gesperrt, so dass nachfolgende Impulse diese Tore nicht mehr passieren können, Lediglich der der Nachbar-Photozelle entsprechende Kippkreis bleibt in Stellung 1, so dass dort also der nächste Impuls einläuft und zu dem Zähler 15 gelangt. Dieser Impuls bringt aber den Kippkreis in die Stellung 0 und seinen nächstfolgenden Kippkreis von 0 auf 1 zurück, so dass nur dort der nächste Impuls einlaufen kann usw. Alle Impulse gelangen jedoch zu dem gleichen Zähler 15.
Sobald der erste Zähler in dieser Weise durch den ersten gezählten Impuls belegt ist, öffnet er den nächsten, der bis dahin wie alle andern Zähler blockiert war. Diesem Zähler ist eine gleiche Anordnung wie beschrieben zugeordnet, so dass sich hier das gleiche Spiel mit einer andern ersten Zelle eines weiteren schrägen Striches wiederholen kann. Das kann jede andere Photozelle sein, nur muss dafür gesorgt sein, dass die Photozelle, die als nächste zum Umschalten in der ersten Reihe vorgesehen ist, diesen Vorgang nicht auslösen kann.
Die Anordnung für das Formelement D (Tor 12) ist die gleiche, so dass sie nicht mehr im einzelnen beschrieben zu werden braucht.
Zur Ermittlung des Formelementes E, d. h. der Zahl der Durchschneidungen der Photozellenreihe mit den Konturen der Ziffern, dient die Schaltungsanordnung der Fig. 10 und 11, " Bei einem Schnitt eines Zeichenstriches mit der Photozellenreihe gibt es an den Kanten des Striches immer je zwei Photozellen, von
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dann an, wenn zwei Photozellen verschiedene Zustände haben. Bei jeder Durchschneidung muss in der Reihe der Photozellen dieses Potential 1/2 U also zweimal feststellbar sein, so dass die Hälfte der Anzahl der Vorkommen dieses Potentials die Zahl der momentanen Durchschneidungen angibt. Um diese Zahl festzustellen, werden die Spannungsteilermitten 23 jeweils mit einem Amplitudendiskriminator 24 verbunden, der nur dann ein Ausgangssignal E liefert, wenn das Potential 1/2 U vorliegt. Ein schnellaufen-
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Method and circuit arrangement for the machine
Evaluating characters
The invention relates to a method for the machine evaluation of characters, in particular
Characters and a circuit arrangement for performing this method.
The known methods for machine recognition of characters work mainly on the principle of scanning certain locations of the characters photoelectrically, magnetically or electrically.
The sampling points are selected in such a way that a characteristic code of the sampling positions results for the individual characters. However, this code is generally completely arbitrary and therefore confusing.
In another method, the contours of the characters are scanned using suitable means.
However, this method is very sensitive to erroneous breaks in the characters. On the other hand, very extensive evaluation circuits are also necessary for recognizing the characters.
The other known methods that are not mentioned here also have disadvantages, which are intended to be eliminated by the new method, in which a completely new principle is proposed for evaluation. The
The method according to the invention consists in that the characters are scanned with a number of light-sensitive devices (photocells) arranged in a row along their width or height extension and the line guidance of the characters with respect to the scanning direction is electrically simulated by logically linking the photocell outputs to the direction or .
Directional tendency of the style of the characters is determined, and that when certain sizes of the direction change, a different logic circuit is activated, so that an electrical classification of the characters results in a kind of form elements that are assigned to the characters for clear identification.
A row of photocells that is moved in a specific direction relative to the characters is advantageously suitable for scanning. You can z. B. arrange the photocell row parallel to the longitudinal extension of the characters and then run perpendicular to it over the characters. It is also possible to hold the row of photocells and to move the characters accordingly, or to arrange both firmly and to guide the optical image of a line-shaped light source in the desired manner over the character field.
It is advisable to digitize the photocell signals, i. H. to design the arrangement so that only two specific potentials are used for evaluation. This can be achieved by a limiter, the output potential of which is normally 0 and of a certain percentage of the scanned black parts from the fixed value U and holds it. This allows the form elements to be determined with relatively simple logic circuits,
With the relative movement of the scanning arrangement, the chronological sequence, the position and the frequency of the form elements can now easily be detected.
The choice of form elements depends on the characters to be evaluated and must be made so that the characters can be clearly identified with their help. If a photocell row or a line-shaped light source is used, the number of times the light source intersects with the character contours can be used as an additional criterion for the unambiguous recognition of the characters.
Using this last criterion it is sufficient e.g. B. to recognize the digits these into the four form elements: A = horizontal line, B = vertical line, C = line sloping to the right, D = line sloping to the right.
The intersection criterion is referred to as shape element E below. All form elements
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can generally occur several times during the scan, both simultaneously and one after the other. The arrangement for implementation. of the process must therefore be able, taking into account the chronological sequence, to recognize the form elements and their frequency in the corresponding
Count the time period and assign it to the correct digit.
The method according to the invention and a suitable arrangement for carrying out the method are explained in more detail with reference to FIGS. 1-12 using the example of the recognition of the digits 0 ..... 9.
They show: Fig. 1 a number field with a vertical row of photocells, Fig. 2 a number field with an inclined row of photocells, Fig. 3 a number field with a horizontal row of photocells, Fig. 4 an amplifier arrangement for a photocell, Fig. 5 the numbers 0 .. ... 9 with the indication of the shaped elements according to the invention, FIG. 6 an arrangement for recognizing the shaped element A, FIG. 7 an arrangement for recognizing the shaped element B, FIG. 8 an arrangement for recognizing the shaped elements C and D, 9 shows an arrangement for differentiating between identical form elements occurring at the same time. FIG. 10 shows an arrangement for recognizing the shaped element E, FIG. 11 shows the discriminator shown in FIG. 10 in more detail, FIG. 12 shows the overall circuit for recognizing characters in a schematic illustration.
To scan the characters, a row of light-sensitive cells is moved over the character, each of which responds to the dark or light areas of the character field below them. The row of photocells can be moved across the drawing field in various ways. FIGS. 1-3 show three possibilities for this. In the following description, however, it is assumed that the photocell row is arranged in the manner shown in FIG. Instead of photocells, any other photo converter can be used.
Since there are generally differences in size between the extension of the character and the photocell dimensions, it is sometimes useful to make an optical image of the character on the row of photocells. The row of photocells and the drawing area must be moved relative to one another. It is basically irrelevant whether the row of photocells is moving and the drawing image is fixed or vice versa. There is also the possibility of holding both and of guiding the optical image of a line-shaped light source in the desired manner over the drawing field. The alignment of the photocell row on the character field is carried out with known means and is assumed here to have already been carried out, so that all parts of the character are detected by any line of the row during the scanning process.
Since the character can shift slightly in the direction of its length, the length of the row of photocells is somewhat greater than the length of the characters that may appear.
The photocell devices are designed so that they can only make two statements at a time,
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either the statement "black" or "white". However, since the entire field of view of the photocells will not always be black or white, it must be determined from which percentage "black" and thus also "white" should apply. It is also useful if the photocell only then sends the detection signal
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has lasted a certain time. This requirement eliminates disturbances caused by small, dark impurities in the drawing field, which for a short time can result in a considerable field of view being covered by a photocell.
In order to meet this requirement, a bandpass 2 is arranged behind the photocell 1, to which the not yet digitized display of the photocell is fed. The upper frequency limit is chosen in such a way that small impurities cannot have an effect, while the lower limit frequency prevents that
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The signals from the bandpass pass to the amplifier 3, which amplifies them in such a way that the limiter 4 only reaches a certain percentage z. B. 50% of the black parts can provide an output signal. The limiter holds the output line at the potential U even with black components that are greater than 50%, which indicates the "black" state. The output signals on the output line 5 are now digitized, since only the two potentials 0 and U can occur.
It can happen that if the paper background becomes darker in the course of several scans, the output line of a photocell already has the status "black", i.e. 11. So it shows the potential U, while the coverage of the field of view of the photocells by parts of the characters is even less than the percentage of the "black" state. The black parts that are still missing are simulated by the darkened paper ground in the field of vision that is not covered by a sign. To this disturbance
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To avoid this, the toning present in the paper backing can be defined in the spaces between two characters as the "white" reference color for scanning the next character.
The amplifier can take over this function by means of a known clamping circuit.
For unambiguous identification of the digits by means of the method according to the invention, they can be divided into the five form elements A - E identified above. Fig. 5 shows the numbers 0 .... 9 with the assignment of the individual form elements. In addition to the form elements, the frequency of simultaneous occurrence of a number is decisive. The vertical dividing lines in the numbers are intended to provide an indication of the chronological assignment of the various form elements. The repeated occurrence of the same form element at the same time is taken into account by the corresponding number in front of the form element.
To recognize the form element A, i. H. ie a horizontal line, the circuit arrangement of FIG. 6, which represents an integration element, is suitable. If there is a horizontal line, the output line of at least one photocell amplifier remains at the potential U for a longer period of time. The integration circuit can therefore be designed so that the integrated voltage on the capacitor C exceeds a certain threshold value after a certain time, so that the Amplitude threshold 6, which normally has the voltage 0 at its output 7, now supplies the output voltage E. The output voltage EI is then independent of any further charging of the capacitor C, so that a digital criterion for recognizing the shaped element A is thus supplied.
The recognition of the form element B, i. H. of a vertical line is carried out by means of the
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Real photocells is. The common connection point 8 is connected to the emitter of the transistor 9, the base of which is connected to a fixed bias voltage. This bias voltage is chosen so that the potential that is set at point 8 when a certain number of photocells are in the "black" state overcomes the bias voltage and thus the transistor 9 goes into the conductive state when it is blocked. The potential ratios are chosen so that this case can only occur if so many photocells supply the potential U that it can be concluded that a vertical shaped element has been detected.
The switched through transistor 9 supplies an output signal E. which serves as a digital identification signal for the form element B,
The recognition of the form elements C and D by means of the circuit according to FIG. 8 is based on the following considerations:
When the row of photocells intersects with the front edge of an inclined line, each photocell that is just changing from the "white" to "black" state has an already black and a still white neighboring cell. The latter is then certainly the next cell to change its state. The position of the black and white neighboring cells of the photocell which is just changing from "black" to "white" is reversed in the form elements C and D, so that this is the only difference for the recognition of these two form elements.
The photocell signals reach the differentiators 10 via the output lines 5. The differentiated signal can only pass through the AND gates 11 and 12 when the second input line is at U potential. The second input line is now connected to the output of the respective neighboring cell, which should already be black in the case of the form element C or D. The AND gates 11 are therefore used to identify the form element D, while the AND gates 12 capture the form element C.
FIG. 8 shows that the AND gates 11 are each controlled by the neighboring cell on the left here and the AND gates 12 by the neighboring cell on the right. A signal is thus obtained on the output line 13 when a cell changes from "white" to "black" when the shaped element C is present and a corresponding output signal on the line 14 when the shaped element D is present. The output signals are. fed to a counter 15 or 16, respectively. The counter counts the output signals, the number of which is then a measure of the length of the bar.
A simultaneous presence of both form elements can therefore also be detected. If the line is very steep, so that form element B is practically present, then the photocells change their state quickly one after the other, i.e. H. the output pulses on lines 13 and 14 come in rapid succession. In order to avoid the statement "Form element C" or "Form element D" in this case, the delay elements 17 and 18 are connected upstream of the counters, which after the arrival of a pulse block the lines 13 and 14 for a certain time for the next pulse.
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If the incline assigned to the form elements C and D is present, then the next pulse only comes when the pulse line is released again.
However, if the line is very steep, then each pulse blocks the line for the next very quickly following pulse, so that when a very steep line is scanned, only the first pulse can get into the counter. It is thus ensured that the switching arrangement according to FIG. 8 can only respond when the shaped elements C and D are inclined to a certain extent.
It is not possible to distinguish between two form elements C or D that occur at the same time, as each causes a pulse sequence that both enter the same counter and, because of the larger number of pulses, act like a long slash of the relevant form element.
Under certain circumstances, impulses can come at the same time and thus only be counted as a single one. However, this can be avoided if the pulses behind the AND gates 11 and 12 are stored for a short time, picked up by a fast-running clock generator that cyclically polls all pulse paths and only then fed to the pulse counter.
9 shows a circuit arrangement which can be used to distinguish between form elements C (or D) occurring at the same time. Thereafter, several counters are assigned to each AND gate 11 or 12, each photocell that is at the beginning of an oblique line, which changes from "white" to "black" when the neighboring cell is already black, occupies one by means of its output pulse among these counters, which only the following pulses of this series, but not the pulses of a second diagonally rising line, the z. B. starts shortly thereafter, counts. The row of the second line occupies the next free counter with its first photocell, which only counts its pulses. So there must be so many
Counters can be provided as the same form elements can occur simultaneously.
For digits, three counters per form element C and D are sufficient,
The counters are assigned as follows: A number of bi-stable trigger circuits 19 corresponding to the number of photocells is assigned to each counter. A coincidence line 20 leads from each breakover circuit to a respective gate 21, the other input line of which is connected to the output of gate 11. The output pulse must therefore first pass through gate 21 before it can reach counter 15. The output line of the gate 21 is connected to the 0 position of all tilting circles, with the exception of the neighboring tilting circle, with whose 1 position it is connected. Since all tilting circles are initially in position 1, all gates 21 are also open.
If the first pulse now runs from gate 11 via gate 21 to counter 15 and tilting circuit 19, all tilting circles are brought into position 0. with the exception of the neighboring tilting circle, which remains in position 1 or changes to position 1 if ei was in position 0.
When the toggle circles change to the 0 position, the corresponding gates 21 are blocked so that subsequent impulses can no longer pass these gates. Only the toggle circle corresponding to the neighboring photocell remains in position 1, so that the next impulse arrives there and reaches the counter 15. However, this pulse brings the trigger circuit back to position 0 and its next trigger circuit from 0 to 1, so that the next pulse can only enter there, etc. However, all pulses reach the same counter 15.
As soon as the first counter is occupied in this way by the first counted pulse, it opens the next one, which was blocked like all other counters up to then. The same arrangement as described is assigned to this counter, so that the same game can be repeated here with another first cell of a further oblique line. This can be any other photocell, but it must be ensured that the photocell that is next in the first row for switching cannot trigger this process.
The arrangement for the form element D (gate 12) is the same, so that it no longer needs to be described in detail.
To determine the form element E, i.e. H. the number of intersections of the photocell row with the contours of the digits is used by the circuit arrangement of FIGS. 10 and 11, "When a character line is cut with the photocell row, there are always two photocells at the edges of the line
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then on when two photocells have different states. With each cut through, this potential 1/2 U must be detectable twice in the row of photocells, so that half the number of occurrences of this potential indicates the number of current cuts. To determine this number, the voltage divider centers 23 are each connected to an amplitude discriminator 24, which only supplies an output signal E when the potential 1/2 U is present. A fast run
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