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Einrichtung zum automatischen Erkennen von Zeichen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum automatischen Erkennen von Zeichen (Ziffern, Buchstaben u. dgl.).
Zur Automatisierung von Rechen-od. dgl. Vorgängen ist es oft erwünscht, visuell lesbare Zeichen auch direkt maschinell zu lesen, um danach entsprechende Einrichtungen inden datenverarbeitenden Anlagen steuern zu können. Dieser Wunsch hat zu einer Vielzahl von Vorschlägen zum maschinellen Lesen von Buchstaben und Ziffern geführt.
Bei einigen bekannten Verfahren werden die Zeichen längs bestimmter horizontaler und/oder vertikaler Linien photoelektrisch abgetastet und die 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. An Stelle der optischen Abtastung ist auch vorgeschlagen worden, die Zeichen mit elektrisch leitender oder magnetischer Tinte od. dgl. abzudrucken und die Abtastung längs bestimmter Linien mit entsprechenden Fühlorganen vorzunehmen.
Eine andere Art der bekannten Abtastverfahren besteht darin, den Schwarzgehalt innerhalb des Typenfeldes festzustellen. Dies gibt jedoch unter Umständen nur sehr schwer zu unterscheidende Kriterien für die einzelnen Zeichen. Eine dritte Verfahrensart zur Erkennung von Zeichen arbeitet mit Vergleichszei- chen, was jedoch im allgemeinen sehr umfangreiche Mittel erfordert.
Schliesslich geht ein anderer Vorschlag dahin, die Linienzüge der Zeichen als Unterscheidungskri- terien heranzuziehen. Bei derartigen Verfahren ist jedoch eine fehlerhafte Unterbrechung in dem Linie'1- zug der Zeichen sehr störend. Um Fehlauswertungen zu vermeiden, sind daher meist sehr komplizierte Verfahren notwendig, um festzustellen, dass die Unterbrechung der Linien nicht durch das Zeichen selbst bedingt ist.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum automatischen Erkennen von Zeichen, bei der diese Zeichen auf einer mit lichtempfindlichen Widerständen (Prüfsonden) belegten Fläche optisch abgebildet werden, und die jeweiligen Leitwerte der Widerstände einer Auswerteschaltung zugeleitet werden.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen lichtempfindlichen Widerstände verschiedene geometrische Formen besitzen und/oder innerhalb des Abbildungsfeldes unre- gelmässig angeordnet und auf einer Isolierstoffplatte aufgebracht sind und eine Einrichtung zum zentrierten Abbilden der zu erkennenden Zeichen auf dem Abbildungsfeld vorgesehen ist, so dass die durch diese Abbildung veränderte Leitwertekombination nach Auswertung in der Auswerteschaltung die Zuordnung zu dem Zeichen eindeutig'ermöglicht.
Bei der erfindungsgemässen Einrichtung wird die Tatsache ausgenutzt. dass manche Materialien, vor allem Halbleiter (Selen, Kupferoxydul, Bleisulfid u. a.) ihren elektrischen Leitwert bei Beleuchtung vergrössern, u. zw. anfänglich linear und dann quadratisch. Diese Eigenschaft wird technisch in den soge nannten Photowiderständen ausgenutzt. Diese Platte enthält also einige derartiger Photowiderstände, die als PrUfsonden dienen können, wenn sie entsprechend geometrisch geformt und auf der Platte angeordnet sind. Die Form der Prüfsonden, sowie deren Anzahl und Anordnung hängt davon ab, wie verschiedenartig die zuerkennenden Zeichen sind und welche Änderungen der Zeichen in Betracht gezogen werden müssen.
So muss man z. B. bei Schriftzeichen mit Grössenänderungen (Typenänderungen) rechnen, bei hand-
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geschriebenen Zeichen ausserdem noch mit eventuellen Verdrehungen und Verschiebungen.
Es ist zweckmässig, die erhaltenen Analogwerte vor der Auswertung in digitale Weite, insbesonders in Ja-Nein-Aussagen umzuwandeln. Dies kann in einfacher Weise dadurch geschehen, dass die Analog- werte mit einem einstellbaren Schwellenwert verglichen werden und alle Werte über dem Schwellenwert als Ja- ("1")-und alle Werte darunter als Nein-("0")-Aussagen betrachtet werden.
Der Vergleich kann in einer Brückenschaltung vorgenommen werden, in deren einem Zweig der Photowiderstand und anderem Zweig ein Vergleichswiderstand und in deren Diagonale ein Verstärker mit Umschalter für die beiden Aussagen liegen.
Während für jede Prüfsonde ein Brückenzweig vorgesehen ist, kann für alle Verstärker der Zweig mit den Vergleichswiderständfm gemeinsam sein.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. 1-5 beispielsweise naher beschrieben. Die in dem Beispiel gewählten Prilfsonden gewährleisten eine gute Invarianz gegen Verschiebungen und Verdrehungen.
Fig. 1 zeigt z. B. die Ziffer 2, die mittels des schematisch dargestellten optischen Systems 11 auf die Isolierstoffplatte 12 projiziert wird. Auf der Platte 12 sind mehrere Photowiderstände als Prüfsonden angeordnet, deren Anordnung und Formgebung so gewählt sind, dass die Ziffern 0... 9 eindeutig erkannt werden können. Die Photowiderstände sind fortlaufend mit den Buchstaben a... i bezeichnet (Fig. 2).
Ist eine Prüfsondeinihrer ganzen Länge hell erleuchtet, so hat sie einen grossen elektrischen Leitwert ; durchschneidet jedoch der projizierte Linienzug der zu erkennenden Ziffer eine der Sonden, so sinkt ihr elektrischer Leitwert. In einer an die Prüfsonden angeschlossenen Auswerteschaltung kann dann festgestellt werden, ob der Leitwert unterhalb oder oberhalb eines bestimmten Grenzwertes liegt und demzufolge der projizierte Linienzug der Ziffer die betrachtete Sonde durchschneidet oder nicht. Die hiezu erforderliche Auswerteschaltung ist nicht Gegenstand der Erfindung, da sie in bekannter Weise für die vorliegende Aufgabe gebaut werden kann.
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folgende Tabelle gibt einen vollständigen Überblick über die Lage der Ziffern in dem Prüfsondenfeld.
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<tb>
<tb>
Prüfsonden
<tb> Vorliegende <SEP> Ziffer <SEP> a <SEP> b <SEP> c <SEP> d <SEP> e <SEP> f <SEP> g <SEP> h <SEP> i <SEP>
<tb> 1 <SEP> ? <SEP> ? <SEP> ? <SEP> ? <SEP> ? <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> ?
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<tb> 4 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> ? <SEP> ? <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> ? <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 01001 <SEP> ? <SEP> ? <SEP> ? <SEP> ! <SEP>
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<tb> 7 <SEP> 1 <SEP> ? <SEP> ? <SEP> ? <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> ? <SEP>
<tb> 8 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> ? <SEP> 0 <SEP> ? <SEP> ? <SEP>
<tb> 9 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> ? <SEP> 0 <SEP> ? <SEP> 0
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> ?
<SEP> 0 <SEP> ? <SEP> 0
<tb> 0 <SEP>
<tb>
EMI2.3
0 0 1 0 0 ? 0 ? 0während die "0" aussagt. dass ein geringer Leitwert vorliegt. Die Fragezeichen bedeuten, dass bei der betreffenden Prüfsonde die Aussage"0"oder"l"von kleinen Verschiebungen oder Ziffernänderungen abhängt und deshalb diese Aussage im Interesse einer sicheren Ziffernerkennung nicht verwendet werden
EMI2.4
ist.Um die Aussagen der Schaltung in hohem Masse invariant gegen Typenänderung, Verschiebung usw. zu machen, kann man mehrere Prüfsonden für dieselbe Aussage verwenden. Die Prüfsonde e prüft z. B. gemäss Fig. 2 und 3, ob eine "Öffnung" nach oben rechts vorliegt (bei den Ziffern 4, 5 und 6) oder ob keine "Öffnung" oben rechts vorliegt (Ziffern 2,3, 7, 8,9, 0).
Ist die vorliegende Ziffer etwas verdreht,
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verschoben oder nicht sauber geschrieben, dann kann auch bei den Ziffern 4, 5 oder 6 die Sonde e vom Linienzug durchschnitten sein. Das neue Verfahren bietet die Möglichkeit, für ein Kriterium eine Anzahl von Sonden, deren Wege etwas voneinander abweichen, zu verwenden. Die angeschlossene Schaltung wertet dann aus, ob mindestens eine dieser Sonden den Leitwert "1" bzw. "0" hat. Sofern man stark voneinander abweichende Typen erkennen will, müssen unter Umständen viele Prüfungen ausgewertet werden. Dann ist es zweckmässig, den Lichtweg durch halbdurchlässige Schichten, Prismen usw. zu spalten, so dass die zu erkennende Ziffer auf mehrere Prüfplatten gleichzeitig projiziert werden kann.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für die elektrische Gesamtschaltung zur Auswertung der Messergebnisse.
Die Photowiderstände a... i liegen jeweils über einen Vorwiderstand 13-21 an der gemeinsamen Gleichspannungsquelle 22. Der Verbindungspunkt zwischen einem Photo- und seinem Vorwiderstand ist jeweils mit einem Verstärker 23-31 verbunden. Zu allen Photowiderständen sind zwei Festwiderstände R parallel geschaltet, deren Verbindungspunkt mit allen Verstärkern zusammengeschaltet ist. Es ergibt sich somit für jede Prüfsonde eine Brückenschaltung, deren einer Zweig den Photowiderstand und deren anderer Zweig die beiden Widerstände R enthält. Durch Spannungsvergleich kann nun festgestellt werden, ob die Aussage "0" oder "1" vorliegt. und dementsprechend in dem Verstärker ein Umschalter betätigt werden, der entweder den Ausgang"0"oder"l"markiert.
Die Verstärkerausgänge sind entsprechend der Tabelle mit zehn Koinzidenztoren 32-41 so verdrahtet, dass an den Ausgängen der Koinzidenztore die erkannten Ziffern 0... 9 markiert werden.
Um nun eine gewisse Invarianz gegenüber Schwankungen der Grundhelligkeit zu erzielen, ist es unter Umständen nützlich, die Bezugsspannung für die Sondenverstärker nicht aus Festwiderständen abzuleiten, sondern auch in den Vergleichszweig eine Prüfsonde, welche nie vom Linienzug durchschnitten wird einzufügen. Damit erreicht man, dass bei Schwankungen des Remissionsgrades des Zeichenträgers, die Amplitudenschwelle für die Sondenverstärker im richtigen Sinne verändert wird.
Bei dem zur Erläuterung der Erfindung beschriebenen Beispiel wurde angenommen, dass die zu erkennende Ziffer zentriert in dem Prüfsondenfeld projiziert wurde. Dies ist jedoch im allgemeinen nicht der Fall, so dass der eigentlichen Erkennung eine Zentrierung vorangehen muss. Die Zentrierung lässt sich jedoch gemäss einer Weiterbildung der Erfindung auch mit Hilfe von entsprechend angeordneten Prüfsonden durchführen.
Hiezu wird die Ziffer ausser auf die Prüfplatte auf die in Fig. 5 dargestellte Zentrierplatte 42 projiziert. Diese Platte enthält die in gleichen Abständen angeordneten Prüfsonden Uo... 2'Lo... 2'00... 2 und Ro... 2'die auf translatorische Verschiebungen ansprechen. Schneidet die projizierte Ziffer beispielsweise die Prüfsonden Uo... 2'nicht aber 00... 2' dann bedeutet das, dass die Ziffer nach unten verschoben ist. Durch die Messung der Leitwerte erhält man elektrische Kriterien, welche eine Verschiebung der Ziffer bezüglich des Abbildungssystems 11 nach Höhe und Seite in einer entsprechenden Regelschaltung veranlassen können.
Die Zentrierung ist dann erfolgreich, wenn die Grenze zwischen den angeschnittenen und nicht angeschnittenen Prüfsonden links und rechts und oben und unten jeweils gleich ist. Die Zentrierplatte kann auch mit der Platte 12 kombiniert sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum automatischen Erkennen von Zeichen, bei der diese Zeichen auf einer mit lichtempfindlichen Widerständen (Prüfsonde) belegten Fläche optisch abgebildet, und die jeweiligen Leitwerte der Widerstände einer Auswerteschaltung zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen lichtempfindlichen Widerstände verschiedene geometrische Formen besitzen und/oder innerhalb des Ab-
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so dass die durch diese Abbildung veränderte Leitwertekombination nach Auswertung in der Auswerteschaltung die Zuordnung zu dem Zeichen eindeutig ermöglicht.