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Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Steuersignals für die selbsttätige Einstellung des Schwellenwertes in einem Leseautomaten
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Steuersignals für die selbsttätige Einstellung des Schwellenwertes in einem Leseautomaten, die von dem von der Abtastvorrichtung des Leseautomaten gelieferten Signal ein Steuersignal zur Einstellung des Schwellenwertes ableitet, der die Trennung zwischen den von dem Leseautomaten als weiss und als schwarz zu deutenden Punkten bestimmt.
Das Bedürfnis an einer automatischen Einstellung des Schwellenwertes eines Leseautomaten liegt vor allem dann vor, wenn der Automat auf verschiedenartig gefärbtes Papier gedruckte Buchstaben verschiedener Tinten, Schreib- oder Druckfarben oder verschiedener Schwärzung lesen soll oder wenn die zu lesende Schrift einen verhältnismässig hohen Rauschpegel (in Form dunkler Flecken auf dem Hintergrund oder heller Flecken in den Buchstaben) aufweist. Eine die Trennung zwischen den als weiss und als schwarz zu deutenden Punkten bestimmende Schwelle kann unter anderem vom hellsten Weiss und vom dunkelsten Schwarz abgeleitet werden, das die Abtastvorrichtung während des Lesevorganges erkennt.
Es erweist sich jedoch als vorteilhafter, die Schwelle auf Grund der statistischen Verteilung der Helligkeiten der abgetasteten Punkte zu bestimmen. Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung benutzt eine bestimmte Einzelheit dieser statistischen Verteilung, die sich aus Versuchen ergeben hat. Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das von der Abtastvorrichtung gelieferte Signal
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wobei jeder Amplitudendetektor für jeden abgetasteten Punktein bivalentes Signal liefert, das aus der Anoder Abwesenheit eines Impulses besteht, je nachdem das von der Abtastvorrichtung für diesen Punkt gelieferte Signal die Schwellenwertspannung des betreffenden Amplitudendetektors überschreitet oder nicht überschreitet, dass die Ausgangsklemme jedes Amplitudendetektors mit der Eingangsklemme eines Zählers verbunden ist,
dass die Ausgangsklemmen von je zwei aufeinanderfolgenden Zählern mit den Eingangsklemmen eines Subtrahierers verbunden sind, dass die Ausgangsklemmen von je zwei aufeinanderfolgenden Subtrahierem mit den Eingangsklemmen eines Komparators verbunden sind und dass die Ausgangsklemmen von je zwei aufeinanderfolgenden Komparatoren mit den Eingängen einer Torschaltung verbunden sind, von welchen zwei Eingängen einer nicht inhibitiv, aber der andere inhibitiv ist. Das heisst, dass, wenn der eine Eingang ein bestimmtes Signal empfängt, ein Signal für den andern Eingang invertiert diesem andern Eingang zugeführt wird : Sind zwei Signale a und b vorhanden, dann wird dem einen Eingang das Signal a und dem andern Eingang das Signal b zugeführt.
An Hand der Zeichnungen wird ein Beispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen die Fig. l und 2 zwei graphische Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung, Fig. 3 eine der graphischen Darstellung der Fig. l zugehörige Tabelle ; die Fig. 4 und 5 zwei weitere graphische Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung : Fig. 6 ein Blockschaltbild der einfachsten Ausführungsform einer
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Schaltungsanordnung nach der Erfindung ; Fig. 7 ein Detail der in Fig. 6 dargestellten Schaltungsanord- nung und Fig. 8 eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach Fig. 6.
Fig. l zeigt eine häufig vorgefundene Form der graphischen Darstellung der Funktion y = f (x), wo- bei y der Prozentsatz der insgesamt abgetasteten Punkte, die im Leseautomaten als weiss gedeutet werden, und x der Schwellenwert ist, der die Grenze zwischen den als weiss und als schwarz zu deuten- den Punkten bestimmt. Bei x = 0 liegt der Schwellenwert jenseits des hellsten Weiss, das der Leseauto- mat erkennen kann, so dass der Automat bei dieser Einstellung des Schwellenwertes alle abgetasteten
Punkte als schwarz erkennt. Bei x = 20 liegt der Schwellenwert jenseits des dunkelsten Schwarz, das der Leseautomat erkennen kann, so dass er bei dieser Einstellung des Schwellenwertes alle abgetasteten Punkte als weiss erkennt.
Fig. 2 zeigt die Ableitung y'=f (x) der in Fig. l gegebenen graphischen Darstellung. Die Eigen- art der graphischen Darstellung der Fig. 2 besteht darin, dass diese in dem Intervall 0 < x < 20 zwei Maxima und zwischen diesen ein Minimum hat. Die Maxima und Minima der Ableitung entsprechen Wendepunkten der ursprünglichen Funktion y = f (x). Insbesondere entspricht das zwischen den zwei Maxima liegende Minimum der abgeleiteten Funktion einem Wendepunkt unter einer geringen Neigung der ursprünglichen Kurve. Letzteres macht den diesem Wendepunkt zugehörenden Schwellenwert x besonders günstig, so dass es vorteilhaft ist, den Leseautomaten auf diesen Schwellenwert einzustellen.
Fig. 3 zeigt eine der graphischen Darstellung der Fig. l zugehörende Tabelle von Funktionswerten.
Die Tabelle zeigt ausserdem die ersten Differenzen, die für die erste Ableitung massgebend sind, und die zweiten Differenzen, die für die zweite Ableitung massgebend sind.
DieFig. 4 und 5 zeigen in gleicherweise und im gleichen Massstab eine andere graphische Darstellung der Funktion y = f (x). Die Eigenart dieser graphischen Darstellung ist, dass die abgeleitete Funktion yr (Fig. 5) nicht ein, sondern zwei Minima hat, von denen das Minimum mit dem niedrigeren Wert von x jedoch erheblich grösser ist als das Minimum mit dem höheren Wert von x. Der Schwellenwert des Leseautomaten soll in diesem Falle jedoch auf den dem niedrigeren Minimum entsprechenden Wert von x eingestellt werden. Kennlinien dieserForm ergeben sich insbesondere, wenn die zu lesende Schrift einen hohen Rauschpegel hat.
Fig. 6 zeigt das Schaltbild einer sich auf das vorstehend beschriebene Prinzip gründenden Schaltungsanordnung. In dieser Figur bezeichnet-l-die Abtastvorrichtung eines Leseautomaten. Es wird angenommen, dass diese Abtastvorrichtung eine Reihe von Impulsen liefert, deren Amplituden den Helligkeiten der abgetastete Punkten entsprechen. Diese Impulse werden über die Eingangsklemme --2-der Schaltungsanordnung nach der Erfindung einer Anzahl von Amplitudendetektoren...., --3i-3 und
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den Fig. 1 und 2 angegebenen graphischen Darstellungen gelten. und somit die Tabelle nach Fig. 3 gültig ist, so zeigen zum Zeitpunkt, wenn die Abtastvorrichtung gerade 100 Impulse geliefert hat, die Zähler --4C- die in der zweiten Spalte der Fig. 3 angegebenen Zahlen. Einige dieser Zahlen sind in Fig. 6 eingetragen.
Die Ausgänge der zwei aufeinanderfolgenden i-2-- sind mit einem Subtrahie- rer --6i - 3, i -2-- verbunden, die der zwei aufeinanderfolgenden Zähler --4i -2 und 4i-1-- miteinem Subtrahierer --6i-2,i-1-- usw. Diese Subtrahierer bestimmen somit die ersten Differenzen. Deutlichkeitshalber sind einige dieser ersten Differenzen in Fig. 6 eingetragen. Es kommt nunmehr darauf an, den Subtrahierer zu bestimmen, die die geringste erste Differenz angibt (in Fig. 6 ist dies der Subtrahie-
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der Subtrahierer i-3-eine kleinere erste Differenz als der Subtrahierer --6i-1, i-2-- angibt, und das den Wert "1" hat, wenn der Subtrahierer i-3""einehöhere erste Differenz als der Subtrahierer i-2-- angibt.
Für alle weiteren Paare aufeinanderfolgender Subtrahierer gilt gleiches. Deutlichkeitshalber sind auch die Werte der von den Komparatoren gelieferten Signale in Fig. 6 angegeben.
Die Ausgänge der zwei aufeinanderfolgenden Komparatoren --7i-3 und 7i-2-- sind mit den durch
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die Zeichen + und-angedeuteten Eingängen einer Torschaltung --8i-3. i-2-- verbunden. Dieses Tor liefert ein bivalentes Signal und ist derart ausgebildet, dass dieses Signal dann und nur dann den Wert "l"hat, wenn an dem durch das Zeichen + angedeuteten Eingang ein Signal mit dem Wert "1" und an dem durch das Zeichen - angedeuteten Eingang ein Signal mit dem Wert "0" empfangen wird. Für alle weiteren Paare aufeinanderfolgender Komparatoren gilt gleiches.
Aus den Zeichnungen ist direkt ersichtlich, dass in dem betreffenden Falle (Fig. 1, 2, 3) lediglich das Tor - . .,i,j. - ein Signal mit dem Wert "1" liefert. Die Schaltung lokalisiert also tatsächlich das Minimum der ersten Differenzenreihe und die von den Toren --8-- gelieferten Signale können zur Einstellung des Schwellenwertes des Leseautomaten benutzt werden.
Die Art der Indices der die verschiedenen Blöcke bezeichnenden Nummern zeigt ausserdem, dass bestimmte Blöcke sich auf einen bestimmten Schwellenwert und andere Blöcke sich auf ein bestimmtes Schwellenwertintervall beziehen. Durch eine Nummer mit einem einzigen Index bezeichnete Blöcke entsprechen einem bestimmten Schwellenwert ; durch eine Nummer mit zwei Indices bezeichnete Blöcke entsprechen einem Schwellenwertintervall.
Die unterschiedlichen Blöcke der Schaltungsanordnung nach Fig. 6 können alle von bekannter Art sein und brauchen somit keine weitere Erörterung. Insbesondere können die Tore --8i-- aus einem UND-Gatter --A-- und einem NICHT-Gatter --I-- nach Fig.7 aufgebaut sein. Die durch das Zeichenangedeuteten Eingänge der Tore --8i-- verhalten sich als inhibitive Eingänge. Im allgemeinen lässt sich nach dem in Fig. 7 veranschaulichten Prinzip ein Tor mit einer beliebigen Anzahl inhibitiver Eingänge aufbauen. Jeder inhibitive Eingang muss dabei über ein NICHT-Gatter mit einem Eingang eines UND-Gatters verbunden sein.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausbildung der Ausführungsform nach Fig. 6. Die Schaltungsanordnung
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eingerichtet, dass es nur dann ein Ausgangssignal mit dem Wert "1" liefern kann, wenn der Zähler --41--- nicht auf Null steht. Für alle weiteren Tore --8-- gilt selbstverständlich etwas ähnliches. Durch letztere Massnahme deutet die Schaltung niemals das obere Ende des Intervalles der Schwellenwerte an.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung kann nötigenfalls auch mit einem Interpolierungsorgan ergänzt werden, um die Genauigkeit zu vergrössern.
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