La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif d'identification de caractères qui permettent de traduire les formes traditionnelles reconnaissables par l'homme en signaux électriques qui sont lus par un dispositif électronique.
L'utilisation de plus en plus grande d'appareillages électroniques de traitement de données entraîne la nécessité de fabriquer dans le commerce des machines capables de traduire les caractères alpha-numériques en formes pouvant être lues par une machine. Les machines de traitement de données traitent de grandes quantités de données pendant de courtes périodes de temps et, en conséquence, nécessitent l'introduction rapide de nouvelles données. Bien que les supports d'entrée des données comprennent souvent un ruban perforé, des cartes perforées, un ruban magnétique ou analogue, la source des données d'origine est souvent un document écrit (c'est-à-dire tapé par la machine ou imprimé).
Par exemple, on utilise souvent des dispositifs de traitement pour traiter des informations de cartes de crédit, de feuilles de paye, de déclarations des revenus, et de divers enregistrements internes de sociétés.
Le procédé utilisé le plus couramment pour traduire des informations écrites sous forme lisible par une machine implique un opérateur humain qui lit les données écrites et perfore manuellement les cartes ou un ruban de papier, ou bien introduit directement les données sur un ruban magnétique ou un autre support compatible avec la machine. Cette disposition est excessivement lente lorsqu'on traite de grands volumes d'applications, elle est coûteuse et très sujette aux erreurs dues à l'homme.
En conséquence, on a mis au point ou on étudie divers dispositifs permettant une reconnaissance des caractères par une machine. Dans leurs principes, toutes ces machines détectent les valeurs d'un jeu de paramètres d'un caractère inconnu et comparent ce jeu avec des jeux mis en mémoire correspondant à un jeu de caractères prototypes. Le caractère inconnu est identifié grâce à la détermination du jeu de paramètres stockés qui correspond le plus à ses propres valeurs. En général, ces dispositifs fonctionnent suivant l'un des procédés suivants.
Le premier de ces procédés utilise une superposition optique de dessins et une disposition correspondante. On utilise un jeu de caches photographiques optiques qui représentent chacun un caractère prototype donné. On projette le caractère inconnu sur les caches pour déterminer quel est celui qui correspond le mieux ou qui s'ajuste à lui.
Dans le second dispositif, on transfère l'image du caractère dans une matrice logique représentant l'étendue du caractère.
Les détecteurs déterminent la présence ou l'absence de parties de caractères dans divers segments ou diverses cellules de la matnce et on compare le jeu des signaux de sortie du détecteur avec les jeux obtenus à partir de caractères prototypes divers.
Un dispositif plus récent analyse le caractère entier par segments et détermine le nombre de lignes présentes, le nombre d'intersections de lignes et les natures et les orientations des diverses intersections. Avec une telle machine, on détecte plus de 90 caractéristiques différentes et on utilise une corrélation pour ajuster le caractère inconnu à un des prototypes.
Un dispositif encore plus élaboré détecte aussi le caractère inconnu à l'aide d'une matrice logique. On utilise alors des programmes de calculateur très compliqués, de manière à détecter des courbes, des lignes inclinées et des lignes droites.
Le nombre et les orientations des diverses lignes permet d'identifier le caractère.
Un autre dispositif qui comprend une matrice logique comporte un calculateur qui reçoit les divers signaux de la matrice, essaye, analyse et choisit une famille d'algorithmes qui permet de faire la différence entre les divers caractères. Ce dispositif a l'avantage d'être autonome, mais il nécessite un temps de calcul excessif et, parfois, des temps d'instruction très longs
Les dispositifs de reconnaissance de caractères cités présentent de sérieux inconvénients. Par exemple, la technique des caches présente des problèmes techniques importants dus principalement à la vitesse et à la précision de la mise en position du caractère inconnu par rapport aux caches différents.
Les dispositifs à matrice logique qui identifient la position des parties de caractères ou la classification de ces parties nécessitent une infrastructure de calcul excessivement importante et un temps due décision très long, à moins qu'ils ne se limitent à un nombre de caractères réduits et à quelques jeu de caractères d'imprimerie.
Suivant une variante de dispositif à matrice, un mode d'identification utilise les propriétés d'un invariant mathématique des formes des caractères. Plus précisément, on a proposé qu'un dispositif de reconnaissance des formes crée les moments d'ordre zéro et d'ordre supérieur du caractère entier autour de divers axes, la reconnaissance étant effectuée à partir des valeurs des divers moments. Dans son principe, ce procédé présente beaucoup d'avantages. Cependant, on ne l'a pas adopté dans le commerce. Ily a pour cela un certain nombre de raisons. Une des plus importantes est qu'il faut calculer un nombre de moments relativement important et en particulier des moments d'ordre élevé qui sont sensibles au bruit du fond et des aberrations du caractère lui-même. Ceci rend le dispositif relativement sujet à des erreurs.
L'invention concerne un procédé et un dispositif d'identification de caractères imprimés permettant de traduire les caractères en signaux électriques simples et précis qui sont peu sensibles aux variations des dimensions des caractères et à l'épaisseur des lignes. Ce procédé et ce dispositif sont sensiblement indépendants du type de caractères.
Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent la lecture simple, rapide et précise des alphabets non romains et peu courants, c'est-à-dire autres que les signes alpha-numériques. Ce procédé et ce dispositif s'adaptent à des types de communications autres que les signes écrits.
Ces caractéristiques et avantages de l'invention seront comprises plus aisément en se référant à la description d'un exemple de réalisation de l'invention et aux dessins annexés dans lesquels:
les figures 1A à 1T sont des schémas représentant certaines caractéristiques des symboles alpha-numérique, qu'on peut utiliser pour identifier les caractères imprimés;
les figures 2A à 2K représentant sous forme de graphique la manière de créer des signaux divers qui permettent de déterminer des caractéristiques d'identification d'un symbole;
la figure 3 est une vue en perspective d'un dispositif d'identification de caractères;
la figure 4 est une vue de dessus d'un ensemble détecteur du dispositif de la figure 3, le couvercle ayant été retiré pour montrer la disposition des pièces à l'intérieur;
;
la figure 5 est un graphique donnant les caractéristiques des filtres lumineux utilisés dans le capteur;
les figures 6A, 6B et 6C sont des tableaux synoptiques du circuit électronique du dispositif;
la figure 7 est un schéma d'un circuit d'intégration et de maintien du dispositif;
la figure 8 est un schéma d'un détecteur de tension de crête;
la figure 9 est un schéma d'un détecteur de tension mini- male; et
la figure 10 est un schéma d'un intégrateur à déclenchement périodique du dispositif.
Le dispositif décrit ci-après utilise divers moments pour l'identification de caractères. Le terme moment tel qu'il sera utilisé par la suite, représente le produit d'une certaine gran deur par la distance à un point de référence. Dans l'application aux caractères imprimés, on suppose qu'un caractère possède des dimensions finies, une certaine épaisseur et une certaine densité ce qui permet, par la mesure de son aire, de lui attribuer une masse. Les détecteurs sont disposés de telle façon qu'ils produisent des signaux représentant divers moments de forces. Le moment d'ordre zéro représente la masse de la partie analysée du caractère (do), déterminée par la mesure de l'aire du caractère dans la zone balayée. Le moment du premier ordre représente le produit de la masse et de la distance du centre de masse à un point de référence (md').
Le moment du second ordre est le produit de la masse de la partie du caractère analysée par le carré de la distance de son centre de masse au point de référence (md2). Ces valeurs sont unidimensionnelles . En effet, un moment peut être déterminé selon deux ou plusieurs axes. Dans le cas présent, on analyse les caractères le long d'un axe unique; d'où l'expression de moment unidimensionnel utilisée par la suite.
Cependant, au contraire des dispositifs de calcul de moments de la technique antérieure, il va au-delà de l'utilisation des moments du caractère entier. fl détecte aussi des moments de portions ou de tranches successives du caractère et utilise ces moments partiels pour déterminer les valeurs de certains paramètres qui aident à distinguer les caractères les uns des autres. Cette disposition permet de réduire au minimum le nombre des moments à déterminer et, en particulier, rend superflu l'utilisation de moments d'ordre supérieur.
En même temps, elle permet l'utilisation de paramètres déduits des moments qui sont dans une mesure importante indépendante du type de caractère. Cela signifie que le dispositif peut facilement reconnaître les caractères d'un certain nombre de types différents sans utiliser de circuits de complication excessive.
On tire avantage du fait que les caractères imprimés ne sont pas simplement des formes optiques à identifier par des observations statistiques ou quasi-statistiques, telles que la présence d'une partie d'un caractère dans une cellule ou un quadrant particulier d'une matrice, le nombre d'intersections de lignes verticales et horizontales ou le nombre et les longueurs de lignes droites, etc. Au contraire, les caractères alpha-numérique sont une catégorie de forme qu'on peut identifier en les considérant comme des objets physiques. n est ainsi possible de déterminer exactement et de calculer avec précision divers attributs pseudophysiques qui différencient les caractères les uns des autres indépendamment d'une différence importante du type des caractères.
Par exemple, on peut utiliser simplement trois propriétés physiques familières comme base de différenciation efficace des caractères. Ces propriétés sont: (1) la dimension relative ou masse, (2) la distribution et (3) la dispersion. Les dimensions relatives concernent la hauteur ou la largeur de la surface d'un caractère ou d'une partie de caractère par rapport au paramètre correspondant d'un autre caractère ou d'une autre partie de caractère. La distribution est associée à l'emplacement du centre de gravité. n est le plus courant de comparer le centre de gravité de la forme totale au point médian d'une dimension majeure (hauteur ou largeur) pour désigner la distribution, le décalage à gauche, le décalage à droite, le décalage vers le haut, et le décalage vers le bas.
On détermine aussi la distribution par la comparaison de l'emplacement du centre de gravité d'une partie du caractère à l'emplacement d'une autre partie.
La dispersion concerne l'importance de la concentration de la masse du caractère près d'un point central ou de sa dispersion. On détermine cet attribut à partir du rayon de giration qu'on peut mesurer par rapport au barycentre du caractère ou à un axe vertical ou horizontal placé le long d'un bord du caractère. On utilise la dispersion relative du caractère entier et, comme dans le cas de la distribution, on peut comparer la dispersion d'une partie du caractère à celle d'une autre partie.
Le tableau I montre comment on peut utiliser ces propriétés pour différencier divers caractères les uns des autres. Le tableau énumère plusieurs paires de caractères et, pour chaque paire, il indique une ou plusieurs propriétés optiques qui diffèrent et les propriétés physiques correspondantes.
Tableau I
Caractères Propriété optique Propriété physique
qui diffère correspondante
V, v dimension masse r, q dimension masse et
et distribution distribution des masses 9, 6 distribution distribution 1, 7 étroitesse dispersion, distribution
I, 4) éloignement de la dispersion par rapport
distribution au centre de gravité,
densité dispersion
Il est évident qu'une détermination des trois propriétés des caractères sous forme globale, comme indiqué dans le tableau
I, ne permet pas de distinguer de façon univoque chaque caractère de tous les autres caractères, surtout lorsqu'il y a un certain nombre de types de caractères. En conséquence, le dispositif met en oeuvre une autre différenciation des caractères (indépendamment du type de caractère) en déterminant ces propriétés et les propriétés associées pour divers aspects d'un caractère.
Avant de considérer ces aspects, il est utile de comprendre le procédé d'analyse d'un caractère par le dispositif. Comme le montre schématiquement la figure 2A, on analyse le caractère à travers une fente 50 qui se déplace au-dessus de celui-ci.
Ainsi, à un moment donné, le dispositif voit une tranche verticale étroite du caractère à l'aide d'un jeu de capteurs.
Habituellement, un des capteurs a une réponse constante du haut en bas de la fente 50. Le signal de sortie du capteur indique donc la masse ou la hauteur comprimée ou pleine de la tranche observée. Les signaux des autres capteurs varient verticalement et les signaux de sortie indiquent divers moments de la tranche. On peut intégrer les signaux de sortie des capteurs pour obtenir des paramètres correspondant au caractère entier, et on peut traiter de diverses manières les divers signaux pour obtenir des déterminations de divers autres paramètres.
Si on revient aux aspects permettant de déterminer les caractéristiques d'un caractère, il est préférable d'utiliser quatre aspects qui concernent (A) des caractéristiques globales, (B) des caractéristiques des composants, (C) des caractéristiques d'évolution et (D) des caractéristiques de succession.
On va maintenant décrire l'aspect global qui permet la détermination des caractéristiques qui concernent le caractère considéré dans son ensemble. Le tableau H définit six caractéristiques de ce type (No 1 à 6) qui apparaissent sur les figures 1A et 1B.
TABLEAUII
Caractéristiques globales
Propriété Symbole Définition
1) Hauteur pleine hs max Maximum de la hauteur pleine ou
maximum comprimée du caractère. Cette
grandeur exclut toute hauteur n'appartenant pas au caractère et
qui pourrait être comprise dans une tranche verticale (figures lA, lC).
2) Largeur maximale Wmax Largeur totale du caractère
(figure 1A).
3) Ordonnée du hc Distance du barycentre à l'axe
barycentre des abscisses (figure 1A) d'un
caractère (B-B) (figure 1B).
4) Abscisse du wc Distance du barycentre à l'axe
barycentre des ordonnées (C-C sur la figure
1B) d'un caractère.
5) Composante ver- hg A partir du centre de gravité
ticale du rayon (figure 1B).
de giration
6) Composante hori- wg A partir de l'axe gauche (C-C)
zontale du rayon (figure 1B).
de giration
7) Ordonnée du bary- hc max Distance de l'axe des abscisses
centre de l'élé- au barycentre de la portion de
ment maximal hauteur maximale (figure 1D).
8) Ordonnée du bary- hc min Distance de l'axe des abscisses
centre de l'élé- au barycentre de la portion
ment minimal minimale (figure lE).
9) Composante verticale hg min Rayon de giration de la portion
du rayon de giration minimale autour du centre de
de l'élément minimal gravité de cètte portion.
10) Ordonnée du bary- hc non-max Distance de l'axe des abscisses
centre de la por- au barycentre de la surface
tion non maximale d'un caractère qui reste après
exclusion de toutes les por
tions de hauteur pleine maxi
male.
11) Abscisse du bary- Wc non-max Distance de l'axe gauche d'un
centre de la por- caractère (C-C) du barycentre
tion non maximale de la portion non maximale
définie par hc non-max
(figure 1G).
On va maintenant considérer l'aspect des composantes. Le dispositif utilise cinq propriétés déterminées à partir de l'aspect des composantes (c'est-à-dire des propriétés de portions ou de tranches particulières d'un caractère). Le tableau II (No 7 à 11) définit les propriétés représentées sur les figures 1C à 1G.
Comme il s'agit de propriétés qui ne sont pas familières, on va maintenant les décrire.
La première propriété des composantes est l'ordonnée du barycentre de l'élément maximal hc max. En général, il s'agit de la distance entre l'axe des abscisses et le barycentre de l'élément vertical maximal le plus élevé de la forme. Un élément vertical est la tranche ou la portion étroite verticale vue par le dispositif à un moment donné lors de l'analyse le long de la largeur du caractère. L'élément maximal est l'élément vertical dont la hauteur pleine est maximale, suivant la définition du tableau II. Une forme peut avoir plusieurs éléments maximaux, comme représenté sur la figure 1C. La figure 1D représente un exemple de hc max.
Une autre propriété des composantes est l'ordonnée du barycentre de l'élément minimal hc min. Habituellement, c'est la distance entre l'axe des abscisses et le barycentre de l'élément vertical qui présente une hauteur pleine minimale. Par la définition de l'invention, un élément de hauteur minimale doit se trouver entre des éléments de hauteur pleine supérieure. S'il y a plus d'un élément minimal, on utilise le barycentre le plus bas d'une section minimale, c'est-à-dire le barycentre le plus proche de la partie inférieure du caractère. La figure 1E représente un exemple d'ordonnée du barycentre A de l'élément minimal.
La troisième propriété des composantes est la composante verticale du rayon de giration de l'élément minimal hg min, ce rayon de giration de l'élément minimal étant déterminé par rapport à un axe horizontal passant par le barycentre de l'élément minimal.
Comme on l'expliquera plus loin, on peut appeler convenablement paramètres hybrides les paramètres hc max, hc min et hg min mesurés par les circuits décrits dans le présent mémoire.
Deux autres propriétés des composantes sont les distances du barycentre de la surface non maximale du caractère. On définit cette surface non maximale comme étant la surface d'un caractère qui reste après retrait de tous les éléments de hauteur pleine maximale (suivant la définition du tableau II, No 1) comme représenté sur les figures 1F et 1G. Les parties hachurées désigne sur la figure 1F les éléments maximaux et sur la figure 1G la surface restante. Une de ces propriétés est la distance du barycentre B de l'élément non maximal de l'axe vertical gauche du caractère wc non-max et l'autre est la distance du même barycentre à l'axe des abscisses hc non-max.
On va maintenant décrire l'aspect d'évolution. Les propriétés déterminées à partir de l'aspect d'évolution montrent comment les diverses propriétés des tranches des éléments verticaux du caractère se modifient lors de l'analyse du caractère par le dispositif. La première de ces propriétés, la pente, est la dérivée de la hauteur du barycentre de l'élément vertical par rapport à la position horizontale de cet élément. Le déplacement de l'élément, le lieu du barycentre associé et la dérivée de ce lieu apparaissent sur les figures 1H à 1K, ces trois figures étant relatives à une lettre A. En théorie, cette dérivée désigne l'évolution de la distribution globale du caractère analysé.
En pratique, les éléments continus de la courbe de la dérivée indiquent la présence et la direction de lignes inclinées (déclivité) de la forme d'un caractère, pour les exemples M et N sur les figures 1L et 1M ou C désigne la partie continu de la dérivée du lieu du barycentre et D une partie discontinue.
La seconde propriété d'évolution est la propriété de courbure. fl s'agit de la dérivée du rayon de giration (symétrie d'inertie) d'un élément vertical autour de l'axe des abscisses lorsque l'élément se déplace le long du caractère. Le déplacement de l'élément, les valeurs associées du rayon de giration e la dérivée de celui-ci apparaissent sur les figures 1N, 1P et 1R.
En théorie, la dérivée montre l'évolution du rayon de giration global lors de l'analyse d'un caractère. En pratique, les parties continues positives ou négatives du graphique de la dérivée indiquent la présence et la direction de lignes convergentes ou courbes dans une forme de caractère, comme représenté sur les figures 1S et 1T pour les lettres O et K.
On va maintenant considérer les propriétés relatives à l'aspect de succession. Au cours de l'observation de la forme sous un aspect de succession, le dispositif constate la production répétée de diverses propriétés de l'élément vertical d'analyse au cours de son déplacement sur la largeur du caractère. n détecte toute suite de lignes verticales inégales dans la forme e il note chaque fois qu'il se produit un nouveau maximum de hauteur pleine après un minimum de hauteur pleine. fl se produit de telles suites lors de l'analyse des lettres d, g et q, pai exemple. En ce qui concerne la répétition, le dispositif note le nombre de lignes verticales ou voisines de la verticale comprises dans une forme. Ainsi, il enregistre un 1 pour 1 , un 2 pour n et un 3 pour m , par exemple.
Les valeurs des propriétés globales et des composantes citées dépendent non seulement du caractère, mais aussi de facteurs qui ne sont pas reliés, tels que la dimension, l'épaisseur des lignes et le type des caractères, ainsi que de la positior par rapport au dispositif d'analyse. En conséquence, le dispositif comprend un ensemble de normalisation qui transforme ces propriétés en propriétés fondamentales qui tendent à être invariantes malgré les modifications des facteurs non associés. Les propriétés fondamentales, ou plus précisément leurs valeurs mesurées, sont mises sous forme quantifiée en vue de leur comparaison ultérieure avec les valeurs mises en mémoire des propriétés fondamentales des caractères prototypes, de manière à obtenir une association permettant d'identifier le caractère inconnu.
On préfère utiliser une ou plusieurs des propriétés fondamentales suivantes, déduites des propriétés des caractères du tableau II, comme indiqué.
On va d'abord considérer les propriétés globales fondamentales, et notamment la hauteur fondamentale du barycentre, le rapport des positions horizontales des barycentres, le rapport des hauteurs de barycentres et le rapport des largeurs correspondant au rayon de giration.
Le rapport des hauteurs des barycentres hc/Hc max concerne la distribution verticale du caractère. Ce rapport des hauteurs de barycentres du caractère entier à celle de l'élément maximal a tendance à être relativement important si le barycentre se trouve au-dessus du point milieu vertical du caractère et relativement petit lorsque le barycentre se trouve au-dessous de ce point. Le rapport reflète de la façon la plus précise la distribution lorsqu'il y a un organe vertical faisant toute la longueur du caractère, et dans ce cas, la quantité hemax indique convenablement la distance au point milieu vertical.
Le rapport des abscisses des barycentres wc/wmax indique la distribution horizontale. Un rapport de 0,5 indique une distribution équilibrée, c'est-à-dire que le barycentre est horizontalement dans le plan central du caractère. Les valeurs supérieures à 0,5 indiquent que le caractère a plus de masse à droite du point milieu et les valeurs inférieures à 0,5 indiquent que la masse est supérieure à gauche. Comme Wmax est la largeur totale du caractère, le rapport indique toujours avec précision la distribution horizontale.
Le rapport des hauteurs de giration hwhs max indique la dispersion de la masse du caractère le long de l'axe des ordonnées. Comme le rapport compare la composante verticale du rayon de giration autour du centre de gravité à la hauteur pleine maximale, des valeurs relativement faibles ont tendance à indiquer une distribution centrale de la masse du caractère et les valeurs importantes indiquent une distribution dispersée.
Lorsque le caractère comprend un organe vertical faisant toute la hauteur, hs max correspond à la hauteur totale du caractère, et le rapport des hauteurs de giration reflète de la façon la plus précise la concentration de la distribution. Dans ce cas, une valeur inférieure à 0,29 correspond à une distribution concentrée et une valeur supérieure correspond à une distribution non concentrée.
La valeur constante 0,29 est la valeur approximative du rapport des hauteurs de giration pour un rectangle plein ou un anneau. Pour reconnaître les caractères, on utilise ces deux caractères comme figures normalisées correspondant à des formes uniformément réparties.
Le rapport des abscisses de giration Wg/Wmax indique de façon analogue la dispersion horizontale, dans ce cas par rapport à l'axe des ordonnées placé à gauche du caractère. Les valeurs les plus petites correspondent à la concentration de la masse vers la gauche et les plus grandes à une dispersion loin de cet axe.
On va maintenant considérer les valeurs fondamentales des composantes. Le rapport hc min/hc max compare le barycentre de l'élément minimal avec celui de l'élément maximal. Ce rapport indique si la valeur totale (globale) de la hauteur normalisée du barycentre provient d'une uniformité relative ou d'une moyenne des dispersions du barycentre dans le caractère. Ce rapport indique aussi la direction de la dispersion. Si le rapport est égal à 1,0 les éléments minimal et maximal du caractère sont au même niveau. Les valeurs du rapport inférieures ou supérieures à 1 indiquent que l'élément minimal se trouve audessus de l'élément maximal, respectivement.
Le rapport hc non-max/hc max compare le barycentre de la totalité delta surface des portions non maximales au barycentre de l'élément maximal. Ce rapport donne une information analogue à la propriété fondamentale désignée par la rapport hc min/hc max. On peut l'utiliser pour des caractères qui n'ont pas d'élément minimal. Le rapport wc non-max/Wmax donne sur les positions horizontales des informations analogues à celles fournies pour les positions verticales par le rapport hoooo-max/ hmax.
Le rapport hg min/hs max compare le rayon de giration de l'élément minimal d'un caractère à la hauteur pleine maximale du caractère. Le tableau III ci-après montre les valeurs de ce rapport et son uniformité d'un jeu à l'autre.
TABLEAU HUI
hg min hs max
Catégorie géométrique Exemples Caractère Caractère
du caractère élite script 1. éléments inclinés seuls V, W 0,29 0,29 2. intersection d'éléments inclinés X 0,15 0,15 3. élément seul entre deux éléments H, N 0,06 0,09
verticaux 4. courbe unique fermée par une D 0,45 0,43
ligne verticale 5. double courbe fermée par une B 0,37 0,35
ligne verticale
Il faut noter que la normalisation est un mode opératoire relativement simple avec les paramètres précédents.
Si on considère le rapport des hauteurs des barycentres, en divisant simplement la hauteur du barycentre hc par la hauteur du barycentre de l'élément maximal hc max, le dispositif normalise hc par rapport, à la fois, à la hauteur et à l'épaisseur des lignes du caractère, ainsi que la distance entre la partie inférieure de la fente 50 (figure 2A) et la partie inférieure du caractère. Les deux premiers facteurs ont pour rôle de réduire l'effet du type des caractères et de la dimension sur la hauteur du barycentre.
Le dernier facteur, en réduisant l'effet de la position verticale du caractère, élimine dans une grande mesure la nécessité d'une mise en place précise des documents à analyser à l'aide du dispositif.
On va maintenant considérer les caractères fondamentaux des lignes.
On calcule les propriétés d'évolution (pente et courbure) de manière indépendante de la dimension du caractère, de sa hauteur et de l'épaisseur des ligues, et on peut utiliser ces propriétés directement comme valeurs fondamentales relatives aux caractéristiques des ligues.
La pente concerne la présence, le nombre, la direction et la succession des lignes inclinées ainsi que la direction des inclinaisons. Par exemple, il peut y avoir une simple inclinaison vers la gauche ou la droite, une inclinaison à gauche avant une inclinaison à droite ou vice versa, ou il n'y a pas d'inclinaison du tout.
La courbure concerne la présence, le nombre, la direction et la succession de lignes courbes (convergeant ou divergeant horizontalement). Par exemple, il peut ne pas y avoir de
courbe, une seule courbe divergente ou convergente, une
courbe divergente avant une courbe convergente ou vice versa.
Lorsqu'on détecte ces courbes, le dispositif les traite comme
des éléments à double pente. Par exemple, une courbure à
gauche, par exemple un grand C, est traitée de la même façon
qu'une double pente, par exemple < . Ainsi, on ne considère
pas les angles formés par les éléments incurvés.
Les propriétés de succession et de répétition ne concernent pas les attributs physiques d'un caractère en eux-mêmes, mais plutôt des formes de ligne qui contribuent aux attributs physiques. En tant qu'indicateurs de formes de ligne, ces propriétés sont toujours indépendantes de la dimension, de la hauteur et de l'épaisseur de la ligne et on peut les utiliser directement comme valeurs fondamentales.
La propriété de succession indique qu'un caractère comprend soit une ligne verticale unique, soit que la ligne placée la pius à droite est plus haute que toutes les autres lignes verticales du caractère.
La propriété de répétition indique le nombre de lignes verticales ou voisines de la verticale contenues dans un caractère.
La figure 3 représente la disposition mécanique globale d'un dispositif de reconnaissance des formes. Les principaux composants mécaniques du dispositif sont une base 20, une source de lumière 22, un ensemble 24 de transport et de support du document et un capteur 26. Le dispositif lit des caractères 2830 déterminés par des zones transparentes sur un document 32 possédant un fond opaque. Un support 34 porte le document 32.
Le document 32 provient d'une réserve d'alimentation 33 et passe derrière le support 34, derrière une fenêtre 36 du support et sur un rouleau de prélèvement 40. Une barre de maintien 42 repousse le document 32 à l'aide de ressorts 44 agissant sur des ergots 46 et maintient ce document serré sur la fenêtre 36 de façon à le mettre en place avec précision en vue de détecter les caractères 28-30.
La source de lumière 22 envoie un faisceau de lumière collimaté d'intensité uniforme sur une lentille de focalisation 48 puis vers la fenêtre 36, et la lumière passe ensuite à travers les parties transparentes du document 32 et dans une fente ou ouverture orientée verticalement 50 de l'ensemble capteur 26.
L'ensemble de transport 24 peut être analogue à un chariot de machine à écrire, mais il se déplace de façon continue et non intermittente. I1 se déplace horizontalement le long de la base 20 et amène ainsi des éléments verticaux successifs du document 32 devant la fente 50. Ainsi, la lumière qui passe dans les éléments successifs ou tranches d'une ligne de caractères 2830 pénètre dans la fente 50. De cette manière, la fente balaie efficacement la ligne lors de l'opération d'analyse.
La figure 4 montre plus particulièrement l'ensemble de capteurs 26 qui comporte une enceinte étanche à la lumière et une fente verticale 50 découpée dans une paroi 52 d'extrémité.
Lorsque le document 32 se déplace devant la fente 50, celle-ci laisse passer une étroite bande verticale de lumière provenant d'une succession continue de tranches des caractères imprimés sur le document. A l'intérieur du capteur 26, la lumière qui provient de la fente 50 passe par des lentilles 52 et 54 et atteint un jeu de quatre réflecteurs partiels 56. Les réflecteurs 56 font des images de la fente 50 et la lumière passe par celleci vers un réseau 57 et plusieurs détecteurs de lumière 58-60.
Ces détecteurs comprennent des cellules photo-électriques 58a40a placées derrière des filtres 58b-60b respectivement.
La transmission du filtre 58b est constante sur sa longueur verticale (perpendiculairement au plan de la figure 4), alors que les transmissions des filtres 59b et 60b varient d'une extrémité à l'autre. La figure 5 représente la courbe de transmission de chaque filtre, la transmission du filtre 58b étant représentée par la ligne 58c. La transmission du filtre 59b varie linéairement d'une extrémité à l'autre, comme représenté par la droite 59c, alors que la transmission du filtre 60b varie comme le carré de la distance à l'extrémité inférieure, comme représenté par la courbe 60c.
Le signal de sortie de chaque cellule photo-électrique 58a60a varie en fonction du flux lumineux total qu'elle reçoit. En conséquence, le signal de sortie de la cellule 58a (signal S0) est proportionnel au flux lumineux partant dans la fente 50 et ne dépend pas de la distribution de la lumière le long de la fente. Si on considére les caractères transparents 28-30, le signal de sortie instantané de la cellule 58a est en conséquence proportionnel à la hauteur pleine de la tranche du caractère qui transmet la lumière par la fente 50 à ce moment, et elle ne dépend pas de la distribution de la hauteur pleine sur la longueur de la fente.
Ainsi, à un instant donné, le signal St correspond au moment d'ordre zéro de la partie du caractère qui se trouve devant la fente 50 à cet instant.
D'autre part, comme la transmission du filtre 59b varie linéairement, le signal de sortie de la cellule 59a (signal (Sl) dépend linéairement de la position verticale de chaque segment du caractère. En conséquence, le signal S1 représente le moment de premier ordre de la partie du caractère qui se trouve devant la fente 50. De façon analogue, le signal S2 provenant de la cellule 60a représente le moment du second ordre, car le signal de sortie de la cellule 60a est fonction de la quantité de lumière passant dans la fente 50 et du carré de la hauteur à laquelle elle passe à travers le filtre 60d. Les trois signaux SQ, S1 et S3 sont des signaux primaires à partir desquels le dispositif déduit toutes les informations nécessaires à la reconnaissance des caractères.
Le circuit électronique représenté sur les figures 6A, 6B et 6C reçoit les trois signaux primaires de l'ensemble capteur 26 et déduit des signaux représentant les diverses caractéristiques fondamentales définies précédemment.
Une section d'entrée 61 (figure 6A) amplifie et modifie les signaux primaires et crée deux signaux supplémentaires S3 et
S4 de moment pour alimenter les sections 62 et 63. Les sections de traitement de signaux 62 et 63 (figures 6B et 6C) déduisent les diverses caractéristiques fondamentales des signaux S0-S4. Un dispositif de quantification 64 (figure 6C) impose certaines valeurs d'échelle à certaines de ces caractéristiques et fournit en conséquence un jeu de valeurs d'échelle pour chaque caractère analysé. Enfin, un décodeur 65 compare chaque jeu de valeurs d'échelle avec des jeux mis en mémoire qui correspondent aux caractères prototypes, et fournit un signal de sortie qui identifie chaque caractère analysé.
Une section de validation 66 (figure 6A) commande les opérations des divers circuits en envoyant des signaux de commande de démarrage, d'arrêt et de rétablissement.
On va maintenant décrire en détail les sections particulières 61, 62 et 63.
Sur la figure 6A qui représente la section d'entrée 61, les signaux primaires Silt, S1 et S2 excitent séparément des amplificateurs différentiels à gain variable 67a, 67b et 67c respectivement. On applique aussi à chaque amplificateur une tension de référence Ebg; cette tension de référence dépend du fond du document analysé et on l'établit de manière à donner un signal de sortie nul pour l'amplificateur lorsqu'on analyse le fond seul. Le contraste du caractère commande le gain de l'amplificateur et il est représenté par une tension AGC créée par le réseau 57 représenté sur la figure 4 et décrit plus loin en détail.
La tension AGC varie en fonction de la tension de sortie, de manière à réduire les effets des variations du contraste du document sur les signaux primaires.
Après amplification et compensation du contraste, les signaux excitent sélectivement les circuits de complément 68a, 68b et 68c en fonction de la position des contacts 69a, 69b et 69c d'un commutateur commandé par un commutateur de polarité 70. Si on lit des caractères claires sur un fond noir, l'opérateur met le commutateur de polarité dans la position où les contacts 69 ont la position représentée, de manière à courtcircuiter les circuits de complément 68. Si on lit des caractères noirs sur un fond clair, l'opérateur inverse la position du commutateur 70 pour que les contacts 69 se déplacent et mettent les circuits de complément dans le circuit.
En conséquence, les niveaux des signaux aux raccordements
71, 72 et 73 sont normalement nuls lorsque la lumière passant
par la fente 50 et pénétrant dans l'ensemble capteur 26 de la
figure 4 provient seulement du fond, et ils sont positifs lors
qu'un caractère passe devant la fente 50.
En plus du traitement des signaux S0, S1 et S2, la section
d'entrée 61 crée une tension d'horloge proportionnelle au
temps d'analyse du caractère. Cette tension d'horloge E74 est
créée par un générateur de cadence 74, qui comprend, dans sa
réalisation la plus simple, un intégrateur et dont la tension
d'entrée est constante. L'intégration commence sous la com
mande d'un commutateur 75 mis en circuit comme décrit ci
dessous, à la suite de la première apparition de chaque caractère au niveau de la fente 50. Le commutateur est mis hors
circuit lorsque la dernière partie du caractère a été analysée et
interrompt l'intégration. Comme chaque caractère est analysé
à vitesse constante, le signal E74 représente aussi la distance X
entre le bord gauche du caractère et la partie droite détectée à
un moment quelconque.
A la fin de l'intégration, E74 repré
sente la largeur totale du caractère Wmax.
La section d'entrée 61, commandée par la tension E74 et le
signal primaire S0, crée des signaux S3 et S4. Un multiplica
teur 76 fournit le signal S3 qui est le produit S0.X. Ce signal
représente le premier moment horizontal de chaque tranche
verticale de caractère autour de l'axe vertical gauche C-C
(figure 1B), On obtient le signal S4 en excitant par la tension
E74 un intégrateur 77 qui fournit une tension proportionnelle à
E742 et qui est donc représentatif de X2.
On applique cette
dernière tension à un multiplicateur 80, de manière à obtenir
le signal S4 qui est le produit S0.X2. Le signal S4 représente
ainsi le second moment horizontal autour de l'axe C-C.
Les signaux amplifiés provenant de la section 61 traversent
la section de validation 66 et commandent les sections de
traitement 62 et 63 (figures 6B et 6C).
Sur la figure 6B, on obtient des signaux représentant les
moments d'ordre zéro, un et deux de caractères entiers en
appliquant les signaux S0-S4 aux circuits d'intégration et de
maintien 80-84. On obtient d'autres signaux en appliquant les
signaux S et S1 aux détecteurs de tension de crête 85 et 86
respectivement. De plus, on applique les signaux S0, S1 et S2
aux détecteurs de tension minimum 90-92, tout en appliquant
des signaux S0, S1 et S3 aux intégrateurs à déclenchement
périodique 94-96.
Les circuits 80-84 intégrent les signaux d'entrée et conser
vent les résultats des intégrations jusqu'à remise à zéro com
mandée par un signal de rétablissement R. Les détecteurs de
tension de crête 85 et 86 détectent et maintiennent les valeurs
de crête respectives jusqu'à remise à zéro. Des détecteurs de
tension minimum fonctionnent de façon sensiblement ana
logue. Un détecteur de condition 98 commande les intégra
teurs 94-96 pour intégrer les signaux S0, S1 et S3 pendant un
bref intervalle de temps entourant la valeur maximum du
signal S0. Ils fournissent donc les moments d'une partie étroite
de chaque caractère au voisinage de sa hauteur pleine
maximum. On appelle ces parties zones maximum .
Les tensions de sortie des divers ensembles de la section 62
représente donc les valeurs des paramètres suivants: Eso - surface du caractère, c'est-à-dire surface de la partie
pleine du caractère;
Est - moment du premier ordre (moment d'inertie) du carac
tère autour de l'axe horizontal B-B (figure 1B);
Es2 - moment du second ordre du caractère autour de l'axe
B-B; Es3 - moment du premier ordre du caractère autour de l'axe
vertical C-C (figure 1B); Es4 - moment du second ordre du caractère autour de l'axe
C-C;
Ess - hauteur pleine maximum du caractère Ehs max; Es6 - premier moment maximum autour de l'axe B-B d'un fin
élément vertical du caractère;
; Eso - hauteur pleine minimum du caractère hs min; Esl - premier moment minimum autour de l'axe B-B d'un fin
élément vertical; Es2 - second moment minimum autour de l'axe B-B d'un fin
élément vertical;
E94 - surface totale de portions verticales étroites d'un carac
tère dans des régions de hauteur pleine maximum; E95 - premier moment total autour de t'axe B-B de portions
verticales étroites d'un caractère dans les régions de
hauteur pleine maximum; E96 - premier moment total autour de l'axe C-C de portions
verticales étroites de caractère dans les régions de hau
teur pleine maximum.
Les figures 2B à 2H illustrent graphiquement certains des signaux produits par le circuit décrit, lorsque le dispositif analyse la lettre A représentée sur la figure 2A. La figure 2B représente le signal Sj de moment d'ordre zéro, en fonction de la position horizontale de la fente 50 (figure 2A) par rapport à la lettre. La valeur instantanée de Sj représente la hauteur pleine de la partie du caractère qui se trouve en face de la fente 50 à ce moment. La tension Eso, comme noté précédemment, représente la somme intégrée de S0, c'est-à-dire la surface du caractère. Les tensions Ess et E90 représentant des quantités ha max et ha min apparaissent aussi sur la figure 2B.
A cet égard, il est utile de comparer les régions de ha max sur la figure 2B avec les régions correspondantes d'un élément vertical maximal des figures 1C et 1F.
De manière analogue, les figures 2C et 2B représentent les signaux S1 et S2 et les tensions représentent les valeurs intégrées maximale, et minimale. Les figures 2E et 2F concernent de façon analogue les signaux S3 et S4, la section de traitement 62 (figure 6B) ne détectant cependant pas les valeurs maximale et minimale de ces signaux.
Les figures 2G, 2H et 25 représentent le fonctionnement des -intégrateurs à déclenchement périodique 94-96. Comme on l'a noté précédemment, ces intégrateurs intégrent les signaux Silt,
S1 et S3 respectivement dans les régions de hauteur pleine maximum, c'est-à-dire autour des maximums du signal SQ. Si le caractère comporte deux ou plusieurs tels maximums, les intégrateurs additionnent la somme de tous ceux-ci. Ils se remettent aussi à zéro et additionnent la somme autour des maximums supérieurs ultérieurs. On soustrait ces sommes des
surfaces totales des signaux Silt, S1 et S3, de manière à obtenir
les zones non maximales représentées par les parties en
hachures des figures 2G, 2H et 2J. On décrit plus loin l'utilisa
tion des zones non maximales.
Comme le montre les figures 6B et 6C, la section de traite
ment 63 reçoit les signaux S0, S1 et S2, ainsi que les signaux
provenant du circuit 90 et de l'intégrateur 94.
Après l'analyse de chaque caractère, un ensemble numérique 100 (figure 6B) calcule diverses caractéristiques fondamentales globales et des composantes à partir des tensions Eso-Es6. Il s'agit des neuf premiers paramètres énumérés dans le tableau IV ci-dessous, qui donne aussi les formules qu'on utilise pour obtenir les valeurs des paramètres. On peut effectuer. les opérations indiquées dans les formules à l'aide de circuits bien connus qu'on ne décrira donc pas en détail.
TABLEAU IN
Paramètre Plage des va
N Description Formule
1 hc/hc max (Esl Ess)/(Eso Es6) -3 +3
2 Wc/Wmax Es3/(Eso E74) -3 +3
3 hg/hsmax [(E62/Exo)-(Est/Eso)2]"2/E65 -3 +3
4 Wg/Wmax [E84/Eso]¸/E74 -3 # +3
5 hc min/hc max (Ess .
E91)/(E86.E90) -3 # +3
6 hc non max/hemax [(Est -E95).E85]/[(E80-E94).E86] -3 # +3
7 We non max/Wmax [(E83-E96)/(E80-E94)]/E74 -3 # +3
8 h5 min/hs max [E92/E90 - (Est91/E90)2]172/E85 0 # 9
9 Wmax E74 0 # 9 10 Pente positive E166 0 # 9 11 Pente négative El6s 0 o 9 12 Succession de pentes E170 0 ou 1 13 Double pente à droite E176 0 # 9 14 Double pente à gauche El7s 0 o 9 15 Succession de doubles pentes E1s2 0 ou 1 16 Nombres de maximums E184 0 # 9 17 Un seul ou
aucun maximum Els6 0 ou 1
D'autre part, une discussion des relations de certaines de ces formules eux définitions précédentes et caractéristiques fondamentales globales et des composantes va permettre de mieux comprendre l'invention.
D'abord, cependant, il est utile de procéder à la dérivation exacte des paramètres hybrides hc max, hc min et h5 min. Comme on l'a vu précédemment, la hauteur hc du barycentre d'un caractère est le rapport du premier moment à la surface (ou moment d'ordre zéro). De façon analogue, la hauteur du barycentre de tout élément vertical est le rapport du premier moment de cet élément à sa hauteur pleine. Ainsi, la hauteur du barycentre de l'élément du caractère en cours de détection à un moment donné correspond au rapport des signaux S1/S# à cet instant.
En conséquence, la hauteur du barycentre de l'élément maximum hs max est le rapport du premier moment à ha max de l'élément où cette se produit. Si on l'exprime avec les signaux fournis par le circuit, c'est le rapport de S1, au moment où Se (Ess) a sa valeur de crête, à la valeur de crête de S1. Le dispositif utilise en réalité le rapport Ess/Ess qui correspond à la valeur de crête du premier moment. La crête du premier moment a habituellement la même position horizontale que hs max, mais ce n'est pas toujours nécessaire. Dans la mesure où ils ne coïncident pas, le rapport Ess/Ess ne correspond pas à la hauteur réelle du barycentre, mais plutôt à un paramètre hybride dépendant des différentes parties du caractère.
On peut appliquer le même raisonnement à hc min. Le rapport Esl/Eso qu'utilise le dispositif pour ce paramètre, compare le moment minimum du premier ordre Est avec la hauteur pleine minimum Eso et ces minimums peuvent se produire à des positions horizontales différentes le long du caractère. Le paramètre hpmin qui, déterminé par le dispositif, est le rapport
Es2/Rso, est sujet au même type de décalage.
Ces paramètres hybrides sont particulièrement utiles dans la reconnaissance des formes des caractères.
Avec les définitions données précédemment, le rapport des hauteurs des barycentres est le rapport de la hauteur du barycentre du caractère entier hc à la hauteur hcmax hybride du barycentre de l'élément maximum. Le premier facteur hc (c'est-à-dire le rapport du moment vertical de premier ordre à la surface du caractère entier) est représenté par le rapport de signaux Eat/Eso. Le second facteur hcmax est représenté par le rapport de signaux Ea6/EaS, comme on l'a vu précédemment.
Le rapport hc/hcmax est, en conséquence, représenté par la formule donnée par le tableau IV.
Dans le rapport hc non-max/hc max, la quantité hc non-max est la hauteur du barycentre de la partie non-maximale du caractère, c'est-à-dire des parties du caractère qui restent après suppression de toutes les portions maximales (figure 1G). hcnon-max est, en conséquence, le rapport du moment non-maximal de premier ordre à la surface non-maximale du caractère entier. Le premier de ces facteurs est représenté par Esl-Ess (figure 2H) et le second par Eso-E94 (figure 2G). Le rapport de ces quantités, divisé par le rapport des tensions Ess/Es5 représentant hc max, est la formule du tableau IV.
La complication apparente des formules de hp/hs max et de hg min/hs max (nos 3 et 8) provient d'une translation des axes. Le rayon de giration mesuré par le dispositif, par exemple E82/
Eso, est le rayon obtenu autour d'un axe horizontal à la partie inférieure de la fente 50 (figures 2A, 3). Les quantités hg et hg min sont définies par rapport au barycentre. Le rayon mesuré est, en conséquence, modifié en fonction de la hauteur du barycentre du caractère entier au-dessus de l'axe des abscisses, par exemple Est/Eso, de manière à obtenir la formule pour hg/ ha max. On déduit de façon analogue la formule de hg min/hs max des signaux correspondants concernant l'élément minimal du caractère.
Le circuit de quantification 64 (figure 6C) comprend des éléments de quantification qui fixent des valeurs d'échelle aux valeurs des paramètres calculées par l'ensemble numérique 100 (figure 6B). Dans un exemple, les valeurs d'échelle peuvent être les valeurs intégrées dans les plages données dans le tableau IV.
On va maintenant écrire en détail les différents circuits en se référant aux figures 7 à 10 des ensembles de la section 62 de la figure 6B correspondant aux caractéristiques globales. Sur la figure 7, chacun des circuits 80-84 comprend un amplificateur 120 à gain élevé et une capacité 122 de contre-réaction reliée de manière à se comporter comme un intégrateur classique.
Ainsi, la tension de sortie représente l'intégration dans le temps de la tension d'entrée et elle se maintient jusqu!à la fermeture d'un commutateur de rétablissement 124 qui décharge la capacité 122 dans une résistance 126.
La figure 8 représente les détecteurs 85 et 86. Le signal d'entrée pénètre par l'intermédiaire d'une résistance dans un amplificateur 128. Le signal de sortie de l'amplificateur passe dans une résistance 130 et une diode 132 et atteint un circuit 134 d'intégration et de maintien du type décrit sur la figure 7.
Une résistance 136 assure une contre-réaction négative associant la sortie du circuit 134 à la borne d'entrée de l'amplificateur 128. Le circuit 134 a une constante de temps relativement courte de manière à pouvoir suivre les variations de la tensions d'entrée. Tant que la tension d'entrée augmente, le signal de sortie de l'amplificateur 128 polarise positivement la diode 132 et la tension de sortie augmente aussi Cependant, lorsque le signal d'entrée cesse d'augmenter, la diode 132 se trouve polarisée en sens inverse et coupe l'entrée du circuit 134.
Celui-ci cesse d'intégrer et maintient son signal de sortie au niveau maximum du signal de crête.
La figure 9 représente un détecteur de tension minimum du type des détecteurs 90-92 de la figure 6B. Un signal d'entrée pénètre par l'intermédiaire d'une résistance à la borne positive d'un amplificateur différentiel 138 qui est soumis dirctement à une tension de référence Eret sur sa borne d'entrée négative.
La différence obtenue est inversée par l'amplificateur 138, de manière que la tension d'entrée minimum apparaisse sous forme d'un maximum. La tension de sortie de l'amplificateur 138 excite directement un détecteur 140 de tension de crête dont l'entrée est mise à la masse par un commutateur normalement fermé 142. Un circuit de seuil 144 commande le commutateur 142 et a une entrée qui correspond à la dérivée dans le temps du signal d'entrée et qui est fournie par un amplificateur de différentiation 146. Grâce à cette disposition, le circuit de seuil 144 est sensible au passage à la valeur nulle d'une tension croissante du signal d'entrée (c'est-à-dire au minima du signal d'entrée) et ouvre momentanément le commutateur 142 en permettant le fonctionnement du détecteur 140.
Comme le signal de sortie du circuit de tension de crête représente le complément du minimum du signal d'entrée, un amplificateur 148 l'inverse de manière à fournir la tension de sortie du circuit de tension minimum.
Sur la figure 10, le détecteur de condition 98 de la figure 6B est sensible au signal SÇ et à la valeur de crête de S0 (Ess) fournis par le détecteur 85 (figure 6B). n valide les intégrateurs 94-96 qui intègrent et maintiennent ensuite leurs signaux de sortie uniquement lorsque Sj est à sa valeur maximum ou à son voisinage. Si S présente ensuite une valeur notablement supérieure, le détecteur de condition 98 rétablit les intégrateurs de manière qu'ils puissent recommencer de nouvelles intégrations au voisinage de la nouvelle valeur maximale.
Plus particulièrement, on applique le signal SX à un amplificateur normalisé 150 de différentiation dont la sortie est reliée à un circuit de seuil 152. Le circuit de seuil fournit un signal de sortie lorsque la dérivée en fonction du temps du signal S dépasse un seuil positif.
Le signal S et sa valeur de crête Ess excitent un second circuit de seuil 154 qui fournit un signal de sortie chaque fois que Slp est égal ou supérieur à Ess. Les signaux de sortie des circuits de seuil 152 et 154 servent de signaux d'entrée à un circuit ET 156 dont la sortie rétablit les intégrateurs 94-96.
En conséquence, un circuit d'intégration et de maintien 155 des intégrateurs 94-96 se trouve rétabli chaque fois que S augmente au-delà de sa valeur de crête précédente au cours de l'analyse d'un caractère. Lorsque Se s'approche d'une nouvelle valeur de crête, sa dérivée en fonction du temps diminue audessous de la valeur de seuil et le signal de sortie du circuit de seuil 152, qui possède une hystérésis minimale, cesse. Le signal de sortie du circuit ET 156 cesse aussi, interrompant ainsi la conduction de rétablissement des intégrateurs 94-96. D'autre part, le circuit de seuil 154 possède une hystérésis notable. Par exemple, il peut maintenir son signal de sortie jusqu'à ce que Sj tombe au-dessous de 95% de sa valeur de crête.
Ce signal de sortie ferme des commutateurs 158 montés en série avec les bornes d'entrée des circuits 155 et les intégrateurs, ce qui intègre leurs signaux d'entrée pendant un court intervalle suivant la valeur de crête de S0. En d'autres termes, ils intègrent sur un élément étroit du caractère à l'emplacement de hauteur pleine maximum et à son voisinage.
n faut noter que le circuit de seuil 154 ferme les commutateurs 158 lorsqu'ils se succèdent à des maximums de Sj de même valeur. Cependant, les intégrateurs 94-96 ne sont pas rétablis dans ces cas, car la pente de SW ne dépasse pas la valeur de seuil positive au moment où Se est égal à la tension de crête Ess. En conséquence, lorsqu'un caractère possède plus d'un seul maximum de S à la même valeur de crête de S0, par exemple dans le cas de la lettre H , les intégrateurs donnent des sommes des intégrations au voisinage de ces maximums.
Il y a plusieurs manières pour déterminer l'aspect d'évolution d'un caractère, en particulier à l'aide des propriétés de pente et de courbure. Selon l'invention, on préfère utiliser le circuit de la figure 6C. Ce circuit transforme les signaux S0, S1 et S2 en signaux qui permettent d'identifier le nombre, le type et la succession des pentes et des doubles pentes des caractères analysés.
Les signaux S1 et Slp combinés contiennent les informations nécessaires à la détermination du nombre,du type et de la succession des lignes inclinées uniques d'un caractère. Sur la figure 1F la lettre A a une jambe gauche inclinée vers le haut et une jambe droite inclinée vers le bas. Le lieu du barycentre de la lettre A possède des inclinaisons analogues, comme le montre la figure 1J. Le quotient de S1/SQ correspond au barycentre et sert ainsi d'indicateur de pente. Plus précisément, le signal de division de S1 par Sf normalise S1 par rapport à l'épaisseur véritable et, en conséquence, a tendance à éliminer les variations du signal qui peuvent autrement cacher des propriétés associées d'inclinaison.
Par exemple, les variations d'épaisseur d'une ligne inclinée, lorsqu'on passe d'une police à une autre, provoquent des variations analogues des deux signaux Sj et S1, et ces variations se détruisent réciproquement dans le quotient.
Comme le montre la figure 6C, les signaux Sf et S1 excitent un diviseur analogique 160 de signaux destiné à fournir un signal représentant le quotient S1/S. Une horloge 162 commande la vitesse de discrimination par un analyseur de quotient 164 du signal quotient provenant du diviseur 160.
L'analyseur 164 envoie un des trois signaux de sortie à une borne de sortie 164a, 164b et 164c au cours de chaque période d'échantillonnage. Si le second des deux signaux échantilloMés successivement dépasse le premier signal (en étant plus positif) d'une certaine valeur de seuil, l'analyseur 164 crée une impulsion à la borne 164a et provoque l'avance d'un compteur 166 qui analyse et soustrait. Un autre compteur 168, qui analyse et soustrait aussi, reçoit un incrément sous forme d'une impulsion provenant de la borne 164b lorsque le second signal échantillonné est inférieur au premier signal (c'est-à-dire plus négatif) après soustraction du seuil. Comme on le voit, les niveaux de seuil délimitent une zone morte.
Chaque fois que la différence entre des impulsions échantillonnées successivement se trouve dans cette zone, l'analyseur 164 envoie une impulsion à la borne 164c. Cette impulsion fait décroêtre les deux compteurs 166 et 168 simultanément.
Des variations du signal quotient S1/S d'un échantillon à un autre peuvent indiquer la présence d'une ligne inclinée ou d'une zone de variations de caractéristiques du caractère. Ces dernières zones sont les emplacements où des lignes s'ajoutent ou se soustraient de l'image du caractère. Par exemple, on peut obtenir des variations du signal quotient lors de l'analyse de lignes verticales. Selon l'invention, on évite la sensibilité à ces transitions en imposant une durée minimum pour le signal correspondant à la pente. Plus précisément, le compteur 166 doit atteindre un compte accru d'une certaine valeur minimale, par exemple 3, déterminée par un circuit de seuil 170. Lorsque le compte dépasse cette valeur, le circuit 170 envoie une impulsion qui augmente le chiffre enregistré par un compteur 172 et déclenche un basculeur 174.
En conséquence, le compteur 172 enregistre la présence d'une ligne inclinée vers le haut. De façon analogue, un circuit de seuil 176 est sensible à une certaine valeur prédéterminée dans le compteur 1 AR A manière à faire croître le nombre d'un compteur 178. Celui-ci enregistre, en conséquence, le nombre de lignes inclinées vers le bas d'un caractère. Le circuit de seuil 176 rétablit aussi le basculeur 174 lorsqu'il fait croître le nombre du compteur 178.
Chaque fois qu'un échantillon mesuré par l'analyseur 164 dépasse l'échantillon précédent, l'impulsion provenant de la borne 164a rétablit le compteur 168. Si l'échantillon est inférieur au précédent, l'impulsion qui existe à la borne 164b rétablit le compteur 166. Cette disposition a deux fonctions: elle élimine des compteurs 166 et 168 les signaux dus seulement à des transitions de caractère, et elle prépare chaque compteur à la détection d'une autre inclinaison après une inclinaison déjà enregistrée dans le compteur 172 (ou 178).
Après l'analyse d'un caractère, le compteur 172 identifie le nombre de lignes inclinées vers le haut dans le caractère, et le compteur 178 le nombre de lignes inclinées vers le bas.
Ensuite, le basculeur 174 donne des informations de succession. Par exemple, si le basculeur 174 est déclenché et que les compteurs 172 et 178 enregistrent tous les deux une ligne inclinée, le caractère a une ligne qui est inclinée vers le haut suivie par une ligne qui est inclinée vers le bas.
Bien que le signal normalisé S1 fournisse des informations sur les lignes à une seule inclinaison, il ne donne pas d'information sur les lignes à double inclinaison ou sur les courbes.
Comme on l'a indiqué précédemment, le dispositif traite les courbes qui convergent vers la droite (lettre D ) ou vers la gauche (lettre C ) de la même manière que les lignes à double inclinaison qui convergent vers la droite (symbole < ) ou vers la gauche (lettre K ). Comme le dispositif traite à la fois les courbes et les formes comportant une double inclinaison d'éléments rectilignes de la même manière, on utilise selon l'invention le terme double inclinaison pour désigner ces deux caractéristiques. Si on considère la lettre O , par exemple lorsque le dispositif délimite successivement des tranches depuis le bord gauche du caractère, le barycentre reste constant, si bien que le quotient S1/Sj reste aussi constant.
Cependant, le quotient S2/Sj de la lettre O varie (figure 2K), car le moment du second ordre S2 est fonction du carré de la hauteur au-dessus de la partie inférieure du caractère. La division par SX est une opération de normalisation qui remplit la même fonction que la division de S1 et S0.
Le circuit utilisé pour déterminer le nombre, le type et la succession des doubles inclinaisons est analogue au circuit utilisé pour déterminer le nombre, le type et la succession des inclinaisons simples. Un circuit diviseur 180 traite le signal quotient S2/S0. Un analyseur de quotient 182 commandé par l'horloge 162 échantillonne le signal de sortie de l'analyseur 180 et fait avancer un compteur 184 d'addition et de soustraction (correspondant aux augmentations des échantillons successifs) ou un compteur 186 d'addition et de soustraction (qui correspond aux diminutions des échantillons successifs). L'analyseur 180 délimite aussi une zone morte. Les différences entre des échantillons successifs qui tombent dans cette zone commandent l'analyseur 180 qui fait diminuer à la fois les deux compteurs 184 et 186.
Des circuits de seuil 188 et 190 exercent une contrainte minimum sur le nombre d'augmentations ou de diminutions normalisées S2 avant d'enregistrer la présence d'une double inclinaison convergeant vers la gauche, dans un compteur 192 ou convergeant vers la droite, dans un compteur 194. Chaque fois que les circuits de seuil 188 et 190 augmentent le nombre de l'un des compteurs 192 et 194, ils mettent à l'état de travail ou remettent à zéro un circuit basculeur 196.
Après l'analyse d'un caractère, les compteurs 192 et 194 identifient le nombre d'inclinaisons doubles qui convergent vers la droite ou vers la gauche respectivement. Le basculeur 194 et les compteurs indiquent aussi la dernière partie de la succession d'apparitions de doubles inclinaisons.
La section de traitement 63 comprend aussi un ensemble 198 de commande qui empêche que le détecteur d'inclinaisons doubles soit sensible aux inclinaisons simples. L'ensemble 198 est commandé par un signal de sortie de la borne 164a ou 164b et fournit des impulsions qui augmentent le compteur 184 ou 186 respectivement, par exemple en fixant les signaux d'entrée des compteurs à une valeur nulle. Dans une variante, le dispositif peut permettre au détecteur d'inclinaisons doubles de compter les inclinaisons simples, aussi bien que les inclinaisons doubles et on obtient le nombre d'inclinaisons doubles en soustrayant les nombres des compteurs 172 et 178 des nombres des compteurs 190 et 196.
Le nombre de maximums et de minimums dans un signal de moment unique ou dans des paires de signaux de moment est aussi enregistré sous forme d'un nombre de lignes verticales ou proches de la verticale. Un compteur 200 (figure 6B) enregistre le nombre de maximums dans le signal primaire S en comptant les impulsions créées dans le détecteur 90 lorsque le signal S passe par un maximum. Sur la figure 10, ces impulsions proviennent du circuit 144 qui présente une transition lorsque la pente du signal S,0 passe par °l en direction négative, ce qui correspond à une valeur de crête de S0. Le compteur 200 n'est sensible qu'aux transitions dirigées vers les valeurs négatives du signal de sortie du circuit 144 à ces moments.
Un signal de sortie E202 d'un basculeur 202 identifie les caractères qui, ou bien n'ont pas d'élément minimum hs min OU dans lesquels la valeur de crête de S h5 max est le dernier maximum de S0, par exemple dans les lettres I , a et d , mais non dans les lettres H , N , h , b . Le basculeur 202 est déclenché à chaque nouveau maximum de S supérieur au maximum précédent, comme l'indique le signal de sortie du circuit ET 156 (figure 10) du détecteur de condition 98. Un signal de rétablissement du basculeur est créé par une transition dirigée vers les valeurs positives du circuit 144 (figure 9) dans le circuit 90 lorsque la dérivée par rapport au temps du signal primaire S passe par zéro en passant des valeurs négatives aux valeurs positives, ce qui indique un minimum.
En conséquence, si le basculeur 202 est déclenché après l'analyse d'un caractère, ou bien le caractère n'a pas d'élément minimum, ou bien le dernier maximum de la hauteur pleine est à une valeur de crête.
Le dispositif de quantification 64 (figure 6C) possède une série de bornes de sortie 64a qui reçoivent un jeu de tensions indiquant les valeurs des neuf premiers paramètres du tableau
IV. n est souhaitable que les valeurs d'échelle des divers paramètres soient représentées sous forme binaire. La tension à chaque borne 64a représente ainsi un bit d'un nombre correspondant à la valeur de l'un des paramètres. Les diverses limites de la section 63 donnent au décodeur 65 d'autres informations binaires relatives aux aspects d'évolution et de succession du caractère. Les séries résultantes de bits constituent un mot qui identifie le caractère.
En effet, le décodeur compare le mot avec des mots identifiant des caractères prototypes. I1 peut effectuer cette opération de manière connue à l'aide d'une combinaison de circuits de coïncidence. La sortie du décodeur est alors un signal apparaissant à une seule des bornes 65a représentant les divers caractères que le dispositif peut reconnaître.
Dans une variante, on peut effectuer la comparaison des mots à l'aide d'un calculateur numérique qu'on peut aussi munir d'un programme qui permet d'effectuer les opérations de l'ensemble numérique 100 et du dispositif de quantification 64.
La section de validation 66 de la figure 6A crée des signaux de commande de démarrage, d'arrêt et de rétablissement qui modifient les états des divers commutateurs. Dès qu'un caractère pénètre dans le champ de vision du capteur 26 (figure 4), un circuit de seuil 204 détecte l'apparition résultante du signal S0. Le signal résultant de démarrage du circuit de contact ferme le commutateur 75 qui commande le fonctionnement du générateur de cadence 74, comme décrit précédemment. Le commutateur 75 envoie aussi une tension de commande au commutateur de mise à la terre 206 des lignes S-S4, de manière à ouvrir les commutateurs 206 et à permettre aux signaux d'atteindre les sections de traitement 62 et 63 (figures 6B et 6C).
A la fin de l'analyse du caractère, la disparition du signal Slt correspond à une chute du signal de sortie du circuit de seuil 204. Ce signal d'arrêt met hors circuit le commutateur 75 en arrêtant le générateur de cadence 74, comme décrit précédemment. Les commutateurs de mise à la terre 206 se ferment aussi, en mettant hors circuit les bornes d'entrée S0-S4 des sections 62 et 63. De préférence, les divers circuits d'intégration et de maintien (figures 7 à 10) comportent des commutateurs analogues (non représentés) à leurs bornes d'entrée, le signal de sortie du circuit 204 commandant aussi ces commutateurs.
Un multivibrateur monostable 208 répond au signal d'arrêt du circuit 204 en créant une impulsion de lecture retardée indiquant qu'il existe dans le dispositif une identification de caractère. Un multivibrateur bistable 210, déclenché par le signal de sortie du multivibrateur 208, déclenche le fonctionnement d'un générateur de tension de rétablissement 212 dont le signal de sortie rétablit les divers intégrateurs, compteurs et basculeurs du dispositif.
Les variations du contraste entre les caractères et le fond sur lequel ils sont imprimés se trouvent compensées par le réseau 57 (figure 4). Celui-ci comprend un certain nombre de cellules photoélectriques n'ayant chacune qu'un très petit champ de vision, de manière que, lors de l'analyse d'un caractère, il y ait à un moment donné en général au moins une cellule ne voyant qu'une partie élémentaire du caractère, et une au moins voyant uniquement le fond. Dans l'exemple du présent mémoire, toute cellule qui ne voit qu'une partie du caractère a un signal de sortie maximum et toute cellule qui ne voit que le fond a un signal de sortie minimum. Les signaux de sortie du réseau 57 alimentent un réseau de diodes 214 d'un circuit de traitement 216. Le réseau fait passer uniquement le signal maximum à un diviseur 218.
Les signaux de sortie sont aussi inversés par des inverseurs 220 dont la sortie commande un second réseau de diodes 222 qui ne laisse passer que le signal d'entrée maximum, c'est-à-dire le signal minimum du réseau 57. La sortie du réseau 222 inversée par un inverseur 224 correspond au signal minimum du réseau 57. Ce dernier est le signal du fond Ebg envoyé aux amplificateurs 67 (figure 6A).
Le signal du fond excite aussi le diviseur 218 dont la sortie est le rapport des entrées, c'est-à-dire le rapport du contraste du document analysé. C'est un signal anti-fading qui commande le gain des amplificateurs 67 de la figure 6A. Plus précisément, le signal anti-fading diminue le gain des amplificateurs 67 lorsque le contraste augmente, et augmente le gain lorsque le contraste diminue.
Le cas échéant, le dispositif peut indiquer la fin de l'analyse d'un caractère et la présence d'un espace successif en détectant un certain intervalle de temps prédéterminé dans lequel un ou plusieurs des signaux S0, S1 et S2 sont nuls.
Le dispositif ne fait pays réellement ses mesures verticales par rapport à l'axe B-B de chaque caractère (figures 1N, 1S) mais par rapport à la partie inférieure de la fente 50 (figure 2A). Cependant, comme on l'a vu précédemment, la normalisation propre aux caractéristiques fondamentales élimine ce facteur. Par exemple, la caractéristique hc/hc max est une comparaison de la hauteur du barycentre du caractère entier à la hauteur du barycentre de l'élément maximum. Dans des limites raisonnables, cela fait peu de différence lorsqu'on mesure ces hauteurs à partir de ces données, tant qu'on les mesure à partir du même axe. On peut obtenir une mesure plus précise de disparité entre hc et hcmax en soustrayant l'une de l'autre. Cependant, le rapport suffit généralement.
Dans une variante, on peut augmenter la précision en utilisant un dispositif de mise en place asservi qui met en place verticalement le document 32 (figure 3) ou le capteur 26, de manière à normaliser la position des caractères 28-30 par rapport à la partie inférieure de la fente 50. Cependant, cela est en général superflu.
n est clair qu'on peut effectuer de nombreuses midifications au dispositif. Par exemple, on peut utiliser un tube à rayons cathodiques pour balayer verticalement d'avant en arrière avec un petit point de lumière les caractères qui passent, de manière à éclairer chaque caractère avec une trame de lignes. On peut focaliser la lumière transmise (ou réfléchie) par le document sur une cellule photoélectrique unique et traiter par des circuits électroniques le signal de sortie de la cellule pour obtenir les fonctions d'atténuation des filtres 58b-60b (figure 4). A cet égard, il faut noter que le terme filtre utilisé dans le présent mémoire désigne de façon générale tout dispositif qui permet d'obtenir une atténuation nécessaire aux mesures des divers moments.
On peut utiliser une colonne ou une matrice de petites cellules photoélectriques au lieu des détecteurs 58-60, leurs signaux de sortie étant atténués selon l'invention par des circuits électroniques. De façon analogue, le dispositif peut analyser chaque caractère verticalement et non horizontalement, ou dans les deux directions, bien que dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, il soit plus facile et plus efficace d'effectuer un balayage horizontal.
Le dispositif peut aussi comporter un obturateur qui fait varier la hauteur de la fente 50. On peut utiliser un dispositif asservi pour régler l'obturateur en fonction de la hauteur du caractère à l'aide des variations d'un signal détecté lors du déplacement des obturateurs. Cette disposition permet de remplir deux fonctions utiles, c'est-à-dire (1) la réduction du bruit de fond en limitant le champ de vision des caractères et (2) la production d'un signal indiquant la hauteur du caractère, ce signal étant en conséquence utile pour la normalisation.
On peut détecter la hauteur du caractère pour chaque ligne au cours du retour du chariot par guidage d'une ligne suivante à la fin de l'analyse de la ligne précédente, et en revenant sur une ligne avant l'analyse d'une reconnaissance des formes de caractères.
On peut réaliser des mesures plus précises en utilisant un détecteur placé en avant. Ce détecteur détermine la hauteur pleine maximum et la largeur maximum de chaque caractère.
Si cette information est connue avant que les détecteurs 58-60 (figure 4) analysent le caractère, la détection des propriétés des minimums des pentes et des courbures et des sections non maximales peut être simplifiée.
Par exemple, on peut utiliser pour les détecteurs de tension minimum 90, 91 et 92 (figure 6B) un circuit qui permet de distinguer les zones de transition finales au début et à la fin de chaque caractère. On peut réaliser facilement une grande partie de ce circuit en utilisant un détecteur placé en avant qui enregistre la largeur du caractère. On peut délimiter les zones de transition finales par des signaux mis en mémoire en utilisant le détecteur placé en avant et indiquant que la fente 50 analyse la partie du début ou de la fin du caractère. La plage intermédiaire des valeurs de signaux représente la plage dans laquelle il peut se produire des minimums vrais. En plus de la simplification des circuits de mesure, l'utilisation du signal de largeur de caractère parait offrir une constance améliorée dans la reconnaissance d'une police à l'autre.
La connaissance préalable de la largeur du caractère améliore aussi la détection de la pente. L'horloge 162 et divers circuits de seuil de la figure 6C imposent une contrainte de durée minimum pour la reconnaissance d'une inclinaison ou d'une courbe. ll s'agit d'une période de temps fixe qui n'a aucune relation avec la largeur du caractère. Avec certains caractères, une inclinaison peut ne pas être détectée lorsque le temps de contrainte dépasse le temps d'analyse de la ligne inclinée ou courbe.
En conséquence, on peut modifier les circuits de la figure 6C de façon à modifier le seuil ou la fréquence d'horloge en fonction de la largeur du caractère.
On obtient une mesure de la hauteur pleine non maximale dans le circuit de la figure 6B en soustrayant effectivement la hauteur pleine maximale de la hauteur pleine totale. Si d'autre part, le détecteur placé en avant a déjà détecté les zones de hauteur pleine maximale du caractère, on peut limiter les intégrations aux zones non maximales, si bien que la soustraction devient inutile. Plus précisément, la hauteur pleine maximale du signal commande le niveau de seuil des circuits 152 et 154 (figure 11) de manière que les intégrateurs 94, 95 et 96 n'intègrent que les éléments non maximals. Les circuits 152 et 154 rendent les intégrateurs inopérants lorsque les valeurs de se se trouvent au-dessus de la valeur de seuil et représentent les conditions maximales.
Dans un mode de réalisation, le lecteur (figure 3) possède une fente de lecture préalable qui analyse juste avant la fente 50. Des circuits analogues au circuit détecteur 58, de l'amplificateur 64a, de l'inverseur 68a, du commutateur 69a, du commutateur 206 et du détecteur 85 (figure 6B) sont sensibles à la lumière passant dans la fente de vision préalable et créent le signal de hauteur pleine maximale. Des circuits analogues reliés aux circuits de seuil 204, au commutateur 75 et au générateur de cadence 74 donnent un signal correspondant à la largeur du caractère. Lorsque les signaux correspondant à la largeur du caractère et à la hauteur pleine maximale sont mis en mémoire dans des capacités ou d'autres ensembles de mise en mémoire analogiques ou digitaux, on peut les utiliser au moment où la fente 50 analyse le caractère.
Dans un autre mode de réalisation, le lecteur peut commander un double balayage de chaque ligne par la fente 50.
Au cours d'un premier balayage, les circuits de la figure 6 créent une suite de signaux correspondant aux hauteurs pleines maximales et aux largeurs de caractères pour chaque caractère.
On met en mémoire alors chaque paire de signaux pour les retrouver successivement lorsque les détecteurs analysent un caractère correspondant en vue de le reconnaître au cours du passage de la fente. On peut aussi utiliser la valeur maximum du signal de hauteur S j et la valeur minimum de la largeur d'un maximum comme indication du rapport de la hauteur du caractère à l'épaisseur de la ligne. Dans certains cas, cette information permet d'éliminer certaines polices et simplifie en conséquence la comparaison des paramètres mesurés aux paramètres prototypes mis en mémoire.
Le procédé n'est pas limité par les paramètres fondamentaux particuliers décrits précédemment. Par exemple, on peut détecter et utiliser la hauteur totale du caractère pour normaliser à la place ou en plus de la hauteur pleine maximum hs max.
On peut déterminer les quantités hc max, hc min et hg min comme correspondant à la coïncidence avec les valeurs de crête et les valeurs les plus faibles de la hauteur pleine ha max respectivement, et les mesurer en conséquence. On peut aussi utiliser des moments représentant des fonctions exponentielles, trigonométriques ou des polynomes ou des combinaisons de telles fonctions. De plus, on peut mesurer les diverses caractéristiques, qu'on a mesurées par rapport à des axes horizontaux, par rapport à des axes verticaux, ou simultanément, par rapport à ces deux types d'axes.
De plus, un dispositif qui détecte et compare tous les paramètres fondamentaux précédents peut reconnaître une grande variété de caractères et de jeux de caractères. Dans certaines applications, le nombre de caractères ou de jeux est limité. Par exemple, un appareil de lecture de chèques peut seulement reconnaître des chiffres d'un jeu. Dans ces applications, on peut supprimer les mesures de diverses propriétés fondamentales sans perdre de précision de reconnaissance.
The present invention relates to a method and a device for identifying characters which make it possible to translate the traditional shapes recognizable by man into electrical signals which are read by an electronic device.
The increasing use of electronic data processing equipment has created a need for commercial manufacture of machines capable of translating alpha-numeric characters into machine-readable forms. Data processing machines process large amounts of data for short periods of time and, therefore, require the rapid introduction of new data. Although data entry media often include punched tape, punch cards, magnetic tape or the like, the source of the original data is often a written document (i.e. typed or typed). printed).
For example, processing devices are often used to process information from credit cards, payrolls, tax returns, and various internal company records.
The most common method used to translate written information into machine-readable form involves a human operator who reads the written data and manually punches cards or paper tape, or feeds the data directly onto magnetic tape or other. support compatible with the machine. This arrangement is excessively slow when dealing with large volumes of applications, it is expensive and very prone to human error.
As a result, various devices have been developed or are being studied which allow character recognition by a machine. Basically, all these machines detect the values of a set of parameters of an unknown character and compare this set with stored sets corresponding to a set of prototype characters. The unknown character is identified by determining which set of stored parameters most closely match its own values. In general, these devices operate according to one of the following methods.
The first of these methods uses an optical superposition of drawings and a corresponding arrangement. A set of optical photographic masks are used, each of which represents a given prototype character. We project the unknown character on the caches to determine which one is the best match or which adjusts to it.
In the second device, the image of the character is transferred into a logical matrix representing the extent of the character.
The detectors determine the presence or absence of character parts in various segments or cells of the matrix, and the set of detector output signals are compared with the sets obtained from various prototype characters.
A more recent device analyzes the whole character by segments and determines the number of lines present, the number of intersections of lines and the natures and orientations of the various intersections. With such a machine, more than 90 different characteristics are detected and a correlation is used to adjust the unknown character to one of the prototypes.
An even more sophisticated device also detects the unknown character using a logic matrix. Very complicated computer programs are then used in order to detect curves, inclined lines and straight lines.
The number and orientation of the various lines helps identify the character.
Another device which comprises a logic matrix comprises a computer which receives the various signals from the matrix, tests, analyzes and chooses a family of algorithms which makes it possible to differentiate between the various characters. This device has the advantage of being autonomous, but it requires excessive computing time and, sometimes, very long instruction times.
The cited character recognition devices have serious drawbacks. For example, the technique of caches presents significant technical problems mainly due to the speed and accuracy of positioning the unknown character with respect to different caches.
Logical matrix devices that identify the position of character parts or the classification of those parts require excessively large computational infrastructure and very long decision time, unless they are limited to a small number of characters and some set of block letters.
According to a variant of a matrix device, an identification mode uses the properties of a mathematical invariant of the shapes of the characters. Specifically, it has been proposed that a pattern recognition device creates the zero-order and higher-order moments of the whole character around various axes, with recognition being performed from the values of the various moments. In principle, this process has many advantages. However, it has not been adopted commercially. There are a number of reasons for this. One of the most important is that it is necessary to calculate a relatively large number of moments and in particular high order moments which are sensitive to background noise and to aberrations of the character itself. This makes the device relatively prone to errors.
The invention relates to a method and a device for identifying printed characters for translating the characters into simple and precise electrical signals which are insensitive to variations in the dimensions of the characters and to the thickness of the lines. This method and this device are substantially independent of the type of characters.
The method and the device according to the invention allow the simple, rapid and precise reading of non-Roman and unusual alphabets, that is to say other than alpha-numeric signs. This method and this device are suitable for types of communication other than written signs.
These characteristics and advantages of the invention will be understood more easily by referring to the description of an exemplary embodiment of the invention and to the appended drawings in which:
Figures 1A-1T are diagrams showing certain characteristics of alpha-numeric symbols, which can be used to identify printed characters;
FIGS. 2A to 2K showing in graphical form the manner of creating various signals which make it possible to determine identification characteristics of a symbol;
Figure 3 is a perspective view of a character identification device;
Figure 4 is a top view of a sensor assembly of the device of Figure 3 with the cover removed to show the arrangement of parts therein;
;
FIG. 5 is a graph giving the characteristics of the light filters used in the sensor;
FIGS. 6A, 6B and 6C are synoptic tables of the electronic circuit of the device;
FIG. 7 is a diagram of an integration and holding circuit of the device;
Figure 8 is a schematic of a peak voltage detector;
Figure 9 is a schematic of a minimum voltage detector; and
FIG. 10 is a diagram of a periodically triggered integrator of the device.
The device described below uses various times for character identification. The term moment, as it will be used later, represents the product of a certain magnitude times the distance to a reference point. In the application to printed characters, it is assumed that a character has finite dimensions, a certain thickness and a certain density which makes it possible, by measuring its area, to assign it a mass. The detectors are arranged in such a way that they produce signals representing various moments of force. The zero-order moment represents the mass of the analyzed part of the character (do), determined by measuring the area of the character in the scanned area. The first order moment is the product of the mass and the distance from the center of mass to a reference point (md ').
The second order moment is the product of the mass of the part of the character analyzed by the square of the distance from its center of mass to the reference point (md2). These values are one-dimensional. Indeed, a moment can be determined along two or more axes. In this case, we analyze the characters along a single axis; hence the expression of unidimensional moment used subsequently.
However, unlike prior art moment calculators, it goes beyond the use of whole character moments. fl also detects moments of successive portions or slices of the character and uses these partial moments to determine the values of certain parameters that help distinguish the characters from each other. This arrangement makes it possible to reduce to a minimum the number of moments to be determined and, in particular, makes the use of higher order moments superfluous.
At the same time, it allows the use of parameters deduced from moments which are to a large extent independent of the type of character. This means that the device can easily recognize characters of a number of different types without using excessively complicated circuitry.
Advantage is taken that printed characters are not simply optical forms to be identified by statistical or quasi-statistical observations, such as the presence of part of a character in a particular cell or quadrant of a matrix. , the number of intersections of vertical and horizontal lines or the number and lengths of straight lines, etc. On the contrary, alpha-numeric characters are a category of shape that can be identified by considering them as physical objects. It is thus possible to exactly determine and calculate with precision various pseudophysical attributes which differentiate the characters from each other regardless of a significant difference in the type of the characters.
For example, one can use just three familiar physical properties as a basis for effective character differentiation. These properties are: (1) the relative dimension or mass, (2) the distribution and (3) the dispersion. Relative dimensions refer to the height or width of the area of a character or part of a character relative to the corresponding parameter of another character or part of a character. The distribution is associated with the location of the center of gravity. n is most common to compare the center of gravity of the total shape to the midpoint of a major dimension (height or width) to denote distribution, left shift, right shift, up shift, and shift down.
The distribution is also determined by comparing the location of the center of gravity of one part of the character to the location of another part.
Dispersion relates to the extent of the concentration of the mass of the character near a central point or of its dispersion. This attribute is determined from the radius of gyration which can be measured relative to the barycenter of the character or to a vertical or horizontal axis placed along an edge of the character. We use the relative dispersion of the whole character and, as with the distribution, we can compare the dispersion of one part of the character to that of another part.
Table I shows how these properties can be used to differentiate various traits from one another. The table lists several pairs of characters and, for each pair, it indicates one or more optical properties that differ and the corresponding physical properties.
Table I
Characters Optical property Physical property
which differs corresponding
V, v mass dimension r, q mass dimension and
and distribution distribution of masses 9, 6 distribution distribution 1, 7 narrowness dispersion, distribution
I, 4) distance of the dispersion from
distribution at the center of gravity,
dispersion density
It is evident that a determination of the three properties of the characters in aggregate form, as shown in the table
I, does not make it possible to uniquely distinguish each character from all the other characters, especially when there are a certain number of character types. Accordingly, the device implements further character differentiation (independent of character type) by determining those properties and associated properties for various aspects of a character.
Before considering these aspects, it is useful to understand the method of analyzing a character by the device. As schematically shown in Figure 2A, the character is analyzed through a slit 50 which moves above it.
So at one point, the device sees a narrow vertical slice of the character using a set of sensors.
Usually one of the sensors has a constant response from the top to the bottom of the slot 50. The output signal from the sensor therefore indicates the compressed or full mass or height of the observed wafer. The signals from the other sensors vary vertically and the output signals indicate various times of the wafer. The output signals of the sensors can be integrated to obtain parameters corresponding to the integer character, and the various signals can be processed in various ways to obtain determinations of various other parameters.
If we come back to the aspects allowing to determine the characteristics of a character, it is preferable to use four aspects which concern (A) global characteristics, (B) characteristics of the components, (C) characteristics of evolution and ( D) inheritance characteristics.
We will now describe the overall aspect which allows the determination of the characteristics which relate to the character considered as a whole. Table H defines six such characteristics (Nos. 1 to 6) which appear in Figures 1A and 1B.
TABLEII
Overall characteristics
Property Symbol Definition
1) Full height hs max Maximum full height or
maximum compressed character. This
size excludes any height not belonging to the character and
which could be included in a vertical slice (figures lA, lC).
2) Maximum width Wmax Total width of character
(Figure 1A).
3) Ordinate of hc Distance from the barycenter to the axis
barycenter of the abscissa (figure 1A) of a
character (B-B) (Figure 1B).
4) Abscissa of the wc Distance from the barycenter to the axis
barycenter of the ordinates (C-C in the figure
1B) of one character.
5) Component ver- hg From the center of gravity
tical of the radius (Figure 1B).
of gyration
6) Hori- wg component From left axis (C-C)
zontal radius (Figure 1B).
of gyration
7) Ordinate of bary- hc max Distance from the abscissa axis
center of the element at the barycenter of the portion of
maximum maximum height (Figure 1D).
8) Ordinate of bary- hc min Distance from the abscissa axis
center of the element at the barycenter of the portion
minimum minimum (figure lE).
9) Vertical component hg min Radius of gyration of the portion
the minimum radius of gyration around the center of
of the minimum element of gravity of this portion.
10) Ordinate of bary- hc non-max Distance from the abscissa axis
center of the por- to the barycenter of the surface
non-maximal tion of a character that remains after
exclusion of all por
maximum full height
male.
11) Abscissa of bary- Wc non-max Distance from the left axis of a
center of the por- character (C-C) of the barycenter
non-maximum portion of the non-maximum portion
defined by hc non-max
(figure 1G).
We will now consider the aspect of the components. The device uses five properties determined from the appearance of the components (i.e., properties of particular portions or slices of a character). Table II (No. 7 to 11) defines the properties shown in Figures 1C to 1G.
As these are properties which are not familiar, we will now describe them.
The first property of the components is the ordinate of the barycenter of the maximum element hc max. Typically, this is the distance between the x-axis and the barycenter of the highest maximum vertical element of the shape. A vertical element is the vertical slice or narrow portion seen by the device at any given time when scanning along the width of the character. The maximum element is the vertical element with a maximum solid height, as defined in Table II. A shape can have multiple maximum elements, as shown in Figure 1C. Figure 1D shows an example of hc max.
Another property of the components is the ordinate of the barycenter of the minimum element hc min. Usually, it is the distance between the x-axis and the barycenter of the vertical element which has a minimum full height. By the definition of the invention, an element of minimum height must be located between elements of greater full height. If there is more than one minimum element, the lowest barycenter of a minimum section is used, i.e. the barycenter closest to the lower part of the character. FIG. 1E represents an example of the ordinate of the barycenter A of the minimum element.
The third property of the components is the vertical component of the radius of gyration of the minimum element hg min, this radius of gyration of the minimum element being determined with respect to a horizontal axis passing through the barycenter of the minimum element.
As will be explained below, the parameters hc max, hc min and hg min measured by the circuits described in this memo may suitably be called hybrid parameters.
Two other properties of the components are the distances of the barycenter from the non-maximal surface of the character. This non-maximum area is defined as being the area of a character which remains after removal of all the elements of maximum full height (according to the definition of Table II, No 1) as shown in Figures 1F and 1G. The hatched parts denote in FIG. 1F the maximum elements and in FIG. 1G the remaining surface. One of these properties is the distance of the barycenter B of the non-maximal element from the left vertical axis of the character wc non-max and the other is the distance from the same barycenter to the abscissa hc non-max.
We will now describe the evolution aspect. The properties determined from the evolution aspect show how the various properties of the slices of the vertical elements of the character change during the analysis of the character by the device. The first of these properties, the slope, is the derivative of the height of the barycenter of the vertical element with respect to the horizontal position of this element. The displacement of the element, the locus of the associated barycenter and the derivative of this locus appear in figures 1H to 1K, these three figures being relative to a letter A. In theory, this derivative designates the evolution of the global distribution of the character analyzed.
In practice, the continuous elements of the derivative curve indicate the presence and direction of inclined lines (declivity) of the shape of a character, for examples M and N in Figures 1L and 1M where C denotes the continuous part of the derivative of the locus of the barycenter and D a discontinuous part.
The second property of evolution is the property of curvature. fl is the derivative of the radius of gyration (symmetry of inertia) of a vertical element around the x-axis as the element moves along the character. The displacement of the element, the associated values of the radius of gyration and the derivative thereof appear in FIGS. 1N, 1P and 1R.
In theory, the derivative shows the evolution of the global radius of gyration during the analysis of a character. In practice, the positive or negative continuous parts of the derivative graph indicate the presence and direction of converging or curved lines in a character shape, as shown in Figures 1S and 1T for the letters O and K.
We will now consider the properties relating to the aspect of succession. During the observation of the form in a succession aspect, the device observes the repeated production of various properties of the vertical analysis element as it moves across the width of the character. n detects any series of unequal vertical lines in the shape and notes each time that a new maximum of full height occurs after a minimum of full height. fl occurs when parsing the letters d, g and q, for example. With regard to repetition, the device notes the number of vertical or near-vertical lines included in a shape. So it registers a 1 for 1, a 2 for n and a 3 for m, for example.
The values of the overall properties and the quoted components depend not only on the character, but also on unrelated factors, such as size, line thickness and type of characters, as well as on the device's position. analysis. Accordingly, the device includes a normalization set which transforms these properties into fundamental properties which tend to be invariant despite changes in unassociated factors. The fundamental properties, or more precisely their measured values, are put in quantized form with a view to their subsequent comparison with the stored values of the fundamental properties of the prototype characters, so as to obtain an association making it possible to identify the unknown character.
It is preferred to use one or more of the following fundamental properties, derived from the properties of the characters in Table II, as indicated.
We will first consider the fundamental global properties, and in particular the fundamental height of the barycenter, the ratio of the horizontal positions of the barycenters, the ratio of the heights of barycenters and the ratio of the widths corresponding to the radius of gyration.
The ratio of the heights of the barycenters hc / Hc max relates to the vertical distribution of the character. This ratio of the heights of barycenters of the whole character to that of the maximum element tends to be relatively large if the barycenter is above the vertical midpoint of the character and relatively small when the barycenter is below that point. . The ratio most accurately reflects the distribution when there is a vertical organ spanning the full length of the character, and in this case the hemax amount properly indicates the distance to the vertical midpoint.
The ratio of the abscissa of the barycenters wc / wmax indicates the horizontal distribution. A ratio of 0.5 indicates a balanced distribution, that is, the barycenter is horizontally in the central plane of the character. Values greater than 0.5 indicate the character has more mass to the right of the midpoint, and values less than 0.5 indicate more mass to the left. Since Wmax is the total width of the character, the ratio always accurately indicates the horizontal distribution.
The ratio of heights of gyration hwhs max indicates the dispersion of the mass of the character along the y-axis. As the report compares the vertical component of the radius of gyration around the center of gravity to the maximum full height, relatively low values tend to indicate a central distribution of the mass of the trait and large values indicate a scattered distribution.
When the trait includes a full height vertical member, hs max is the total height of the character, and the heights of turn ratio most accurately reflects the concentration of the distribution. In this case, a value less than 0.29 corresponds to a concentrated distribution and a higher value corresponds to a non-concentrated distribution.
The constant value 0.29 is the approximate value of the ratio of the heights of turn for a solid rectangle or a ring. To recognize characters, these two characters are used as standardized figures corresponding to uniformly distributed shapes.
The ratio of the abscissas of gyration Wg / Wmax similarly indicates the horizontal dispersion, in this case with respect to the ordinate axis placed to the left of the character. The smallest values correspond to the concentration of mass to the left and the largest to a dispersion away from this axis.
We will now consider the fundamental values of the components. The hc min / hc max ratio compares the barycenter of the minimum element with that of the maximum element. This ratio indicates whether the total (overall) value of the normalized barycenter height is derived from relative uniformity or from an average of the barycenter dispersions in the character. This ratio also indicates the direction of the dispersion. If the ratio is 1.0 the minimum and maximum elements of the character are at the same level. Ratio values less than or greater than 1 indicate that the minimum element is above the maximum element, respectively.
The non-max hc / max hc ratio compares the barycenter of the total delta surface of the non-maximum portions to the barycenter of the maximum element. This ratio gives information similar to the fundamental property designated by the ratio hc min / hc max. It can be used for characters that have no minimal element. The wc non-max / Wmax ratio gives on the horizontal positions information similar to that provided for the vertical positions by the hoooo-max / hmax ratio.
The hg min / hs max ratio compares the minimum element radius of gyration of a character to the maximum full height of the character. Table III below shows the values of this ratio and its uniformity from one set to another.
TABLE HUI
hg min hs max
Geometric category Examples Character Character
of the elite script character 1. tilted elements only V, W 0.29 0.29 2. intersection of tilted elements X 0.15 0.15 3. single element between two elements H, N 0.06 0.09
vertical 4.single curve closed by a D 0.45 0.43
vertical line 5.double curve closed by a B 0.37 0.35
vertical line
It should be noted that normalization is a relatively simple procedure with the previous parameters.
If we consider the ratio of the heights of the barycenters, by simply dividing the height of the barycenter hc by the height of the barycenter of the maximum element hc max, the device normalizes hc with respect to both the height and the thickness lines of the character, as well as the distance between the lower part of the slot 50 (FIG. 2A) and the lower part of the character. The first two factors work to reduce the effect of type type and size on the height of the barycenter.
The last factor, by reducing the effect of the vertical character position, largely eliminates the need for precise placement of documents to be scanned using the device.
We will now consider the fundamental characters of the lines.
We calculate the properties of evolution (slope and curvature) independently of the dimension of the character, its height and the thickness of the leagues, and we can use these properties directly as fundamental values relating to the characteristics of the leagues.
The slope concerns the presence, the number, the direction and the succession of the inclined lines as well as the direction of the inclinations. For example, there may be a single tilt left or right, tilt left before tilt right or vice versa, or there is no tilt at all.
Curvature concerns the presence, number, direction and succession of curved lines (converging or diverging horizontally). For example, there may not be any
curve, a single diverging or converging curve, a
divergent curve before a convergent curve or vice versa.
When these curves are detected, the device treats them as
double slope elements. For example, a curvature at
left, for example a capital C, is treated the same way
than a double slope, for example <. Thus, we do not consider
not the angles formed by the curved elements.
The succession and repetition properties are not about the physical attributes of a character per se, but rather about the line shapes that contribute to the physical attributes. As indicators of line shapes, these properties are always independent of the size, height and thickness of the line and can be used directly as fundamental values.
The succession property indicates that a character consists of either a single vertical line or that the line placed furthest to the right is higher than all of the other vertical lines in the character.
The repeat property indicates the number of vertical or near-vertical lines contained in a character.
FIG. 3 represents the overall mechanical arrangement of a shape recognition device. The main mechanical components of the device are a base 20, a light source 22, a document transport and support assembly 24, and a sensor 26. The device reads characters 2830 determined by transparent areas on a document 32 having a background. opaque. A support 34 carries the document 32.
The document 32 comes from a supply reserve 33 and passes behind the support 34, behind a window 36 of the support and over a pickup roller 40. A retaining bar 42 pushes the document 32 back using springs 44 acting. on lugs 46 and keeps this document tight on the window 36 so as to place it with precision in order to detect the characters 28-30.
Light source 22 sends a collimated light beam of uniform intensity onto a focusing lens 48 and then to window 36, and the light then passes through the transparent portions of document 32 and into a vertically oriented slit or aperture 50 of the sensor assembly 26.
The transport assembly 24 may be analogous to a typewriter cart, but it moves continuously and not intermittently. It moves horizontally along the base 20 and thus brings successive vertical elements of the document 32 in front of the slot 50. Thus, the light which passes through the successive elements or slices of a line of characters 2830 enters the slot 50. In this way, the slit effectively scans the line during the scanning operation.
FIG. 4 more particularly shows the set of sensors 26 which comprises a light-tight enclosure and a vertical slot 50 cut out in an end wall 52.
As the document 32 moves past the slit 50, the slit 50 allows a narrow vertical band of light to pass from a continuous succession of slices of characters printed on the document. Within sensor 26, light from slit 50 passes through lenses 52 and 54 and reaches a set of four partial reflectors 56. Reflectors 56 imitate slit 50 and light passes through it to. a network 57 and several light detectors 58-60.
These detectors include photoelectric cells 58a40a placed behind filters 58b-60b respectively.
The transmission of the filter 58b is constant over its vertical length (perpendicular to the plane of FIG. 4), while the transmissions of the filters 59b and 60b vary from one end to the other. Figure 5 shows the transmission curve of each filter, the transmission of filter 58b being represented by line 58c. The transmission of filter 59b varies linearly from end to end, as shown by line 59c, while the transmission of filter 60b varies as the square of the distance to the lower end, as shown by curve 60c.
The output signal of each photocell 58a60a varies depending on the total luminous flux it receives. Accordingly, the output signal from cell 58a (signal S0) is proportional to the light flux leaving the slit 50 and does not depend on the distribution of light along the slit. Considering the transparent characters 28-30, the instantaneous output signal of cell 58a is accordingly proportional to the full height of the slice of the character which transmits light through the slit 50 at that time, and it is not dependent on the distribution of the full height over the length of the slot.
Thus, at a given instant, the signal St corresponds to the moment of zero order of the part of the character which is in front of the slot 50 at this instant.
On the other hand, since the transmission of the filter 59b varies linearly, the output signal of the cell 59a (signal (S1) depends linearly on the vertical position of each segment of the character. Accordingly, the signal S1 represents the first moment. order of the part of the character which is in front of the slit 50. Similarly, the signal S2 from the cell 60a represents the moment of the second order, since the output signal of the cell 60a is a function of the amount of light passing in the slot 50 and the square of the height at which it passes through the filter 60d The three signals SQ, S1 and S3 are primary signals from which the device deduces all the information necessary for the recognition of the characters.
The electronic circuit shown in FIGS. 6A, 6B and 6C receives the three primary signals from the sensor assembly 26 and deduces signals representing the various fundamental characteristics defined previously.
An input section 61 (Fig. 6A) amplifies and modifies the primary signals and creates two additional signals S3 and
S4 of timing to feed sections 62 and 63. Signal processing sections 62 and 63 (Figures 6B and 6C) derive the various fundamental characteristics of signals S0-S4. A quantizer 64 (FIG. 6C) imposes certain scale values on some of these characteristics and therefore provides a set of scale values for each character analyzed. Finally, a decoder 65 compares each set of scale values with stored sets that correspond to the prototype characters, and provides an output signal that identifies each analyzed character.
An enable section 66 (Fig. 6A) controls the operations of the various circuits by sending start, stop and restore control signals.
The particular sections 61, 62 and 63 will now be described in detail.
In Fig. 6A which shows the input section 61, the primary signals Silt, S1 and S2 separately drive variable gain differential amplifiers 67a, 67b and 67c respectively. A reference voltage Ebg is also applied to each amplifier; this reference voltage depends on the background of the analyzed document and is set so as to give a zero output signal for the amplifier when analyzing the background alone. The contrast of the character controls the gain of the amplifier and is represented by an AGC voltage created by the network 57 shown in Figure 4 and described later in detail.
The AGC voltage varies with the output voltage, so as to reduce the effects of changes in document contrast on the primary signals.
After amplification and contrast compensation, the signals selectively excite the complement circuits 68a, 68b and 68c depending on the position of the contacts 69a, 69b and 69c of a switch controlled by a polarity switch 70. If one reads clear characters on a black background, the operator puts the polarity switch in the position where the contacts 69 have the position shown, so as to short-circuit the complement circuits 68. If we read black characters on a light background, the operator reverses the position of the switch 70 so that the contacts 69 move and put the complement circuits in the circuit.
Consequently, the signal levels at the connections
71, 72 and 73 are normally zero when light passing
through the slot 50 and entering the sensor assembly 26 of the
figure 4 comes only from the bottom, and they are positive when
that a character passes in front of slot 50.
In addition to processing signals S0, S1 and S2, the section
input 61 creates a clock voltage proportional to the
character analysis time. This clock voltage E74 is
created by a cadence generator 74, which comprises, in its
simplest realization, an integrator and whose tension
input is constant. Integration begins under the com
command of a switch 75 switched on as described below
below, following the first appearance of each character at slot 50. The switch is turned off.
circuit when the last part of the character has been analyzed and
interrupts the integration. As each character is analyzed
at constant speed, signal E74 also represents distance X
between the left edge of the character and the right part detected at
at any time.
At the end of the integration, E74 represents
is the total width of the character Wmax.
The input section 61, controlled by the voltage E74 and the
primary signal S0, creates signals S3 and S4. A multiplica
tor 76 supplies the signal S3 which is the product S0.X. This signal
represents the first horizontal moment of each slice
vertical character around the left vertical axis C-C
(figure 1B), the signal S4 is obtained by exciting by the voltage
E74 an integrator 77 which supplies a voltage proportional to
E742 and which is therefore representative of X2.
We apply this
last voltage to a multiplier 80, so as to obtain
the signal S4 which is the product S0.X2. Signal S4 represents
thus the second horizontal moment around the axis C-C.
The amplified signals from section 61 pass through
validation section 66 and order the sections of
treatment 62 and 63 (Figures 6B and 6C).
In FIG. 6B, we obtain signals representing the
moments of order zero, one and two of integer characters in
applying the signals S0-S4 to the integration and
hold 80-84. Other signals are obtained by applying the
S and S1 signals to peak voltage detectors 85 and 86
respectively. In addition, the signals S0, S1 and S2 are applied
to the minimum voltage detectors 90-92, while applying
S0, S1 and S3 signals to trigger integrators
periodical 94-96.
The 80-84 circuits integrate the input signals and conser
wind the results of integrations until reset com
requested by a recovery signal R.
peak voltage 85 and 86 detect and maintain values
respective peaks until reset. Detectors
minimum voltage operate substantially ana
log. A condition detector 98 controls the integrations
94-96 to integrate signals S0, S1 and S3 during a
brief time interval surrounding the maximum value of the
signal S0. They therefore provide the moments of a narrow part
of each character in the vicinity of its full height
maximum. These parts are called maximum zones.
The output voltages of the various assemblies of section 62
therefore represents the values of the following parameters: Eso - area of the character, i.e. area of the part
full of character;
Is - first order moment (moment of inertia) of the character
ter around the horizontal axis B-B (Figure 1B);
Es2 - second order moment of the character around the axis
B-B; Es3 - first order moment of the character around the axis
vertical C-C (Figure 1B); Es4 - second order moment of the character around the axis
CC;
Ess - maximum full height of the character Ehs max; Es6 - first maximum moment around the axis B-B of an end
vertical element of the character;
; Eso - minimum full height of the character hs min; Esl - first minimum moment around the axis B-B of an end
vertical element; Es2 - second minimum moment around the axis B-B of an end
vertical element;
E94 - total area of narrow vertical portions of a character
ter in areas of maximum full height; E95 - first total moment around the B-B axis of portions
narrow verticals of a character in the regions of
maximum full height; E96 - first total moment around the C-C axis of portions
narrow verticals of character in high areas
maximum full tor.
Figures 2B to 2H graphically illustrate some of the signals produced by the circuit described, when the device analyzes the letter A shown in Figure 2A. FIG. 2B represents the zero-order moment signal Sj, as a function of the horizontal position of the slot 50 (FIG. 2A) with respect to the letter. The instantaneous value of Sj represents the full height of the part of the character which is in front of the slot 50 at this time. The voltage Eso, as noted previously, represents the integrated sum of S0, that is to say the area of the character. The voltages Ess and E90 representing quantities ha max and ha min also appear in FIG. 2B.
In this regard, it is useful to compare the regions of ha max in Figure 2B with the corresponding regions of a maximum vertical member of Figures 1C and 1F.
Similarly, FIGS. 2C and 2B represent the signals S1 and S2 and the voltages represent the maximum and minimum integrated values. FIGS. 2E and 2F relate analogously to signals S3 and S4, the processing section 62 (FIG. 6B) however not detecting the maximum and minimum values of these signals.
Figures 2G, 2H and 25 show the operation of periodically triggered integrators 94-96. As noted previously, these integrators integrate Silt signals,
S1 and S3 respectively in the regions of maximum full height, that is to say around the maximums of the signal SQ. If the character has two or more such maximums, the integrators add the sum of all of them. They also reset to zero and add up the sum around subsequent higher maximums. We subtract these sums from
total areas of signals Silt, S1 and S3, so as to obtain
the non-maximum zones represented by the parties in
hatching of Figures 2G, 2H and 2J. We will describe it later.
tion of non-maximum zones.
As shown in Figures 6B and 6C, the milking section
ment 63 receives the signals S0, S1 and S2, as well as the signals
from circuit 90 and integrator 94.
After analyzing each character, a digital set 100 (Figure 6B) calculates various overall fundamental characteristics and components from the Eso-Es6 voltages. These are the first nine parameters listed in Table IV below, which also gives the formulas that are used to obtain the values of the parameters. We can perform. the operations indicated in the formulas using well known circuits which will therefore not be described in detail.
TABLE IN
Parameter Va range
N Description Formula
1 hc / hc max (Esl Ess) / (Eso Es6) -3 +3
2 Wc / Wmax Es3 / (Eso E74) -3 +3
3 hg / hsmax [(E62 / Exo) - (Est / Eso) 2] "2 / E65 -3 +3
4 Wg / Wmax [E84 / Eso] ¸ / E74 -3 # +3
5 hc min / hc max (Ess.
E91) / (E86.E90) -3 # +3
6 hc non max / hemax [(Est -E95) .E85] / [(E80-E94) .E86] -3 # +3
7 We no max / Wmax [(E83-E96) / (E80-E94)] / E74 -3 # +3
8 h5 min / hs max [E92 / E90 - (Est91 / E90) 2] 172 / E85 0 # 9
9 Wmax E74 0 # 9 10 Positive slope E166 0 # 9 11 Negative slope El6s 0 o 9 12 Succession of slopes E170 0 or 1 13 Double slope to the right E176 0 # 9 14 Double slope to the left El7s 0 o 9 15 Succession of doubles slopes E1s2 0 or 1 16 Number of maximums E184 0 # 9 17 One or
no maximum Els6 0 or 1
On the other hand, a discussion of the relationships of some of these formulas to their previous definitions and overall fundamental characteristics and components will provide a better understanding of the invention.
First, however, it is useful to proceed with the exact derivation of the hybrid parameters hc max, hc min and h5 min. As we saw previously, the height hc of the barycenter of a character is the ratio of the first moment to the surface (or zero order moment). Similarly, the height of the barycenter of any vertical element is the ratio of the first moment of this element to its full height. Thus, the height of the barycenter of the element of the character being detected at a given moment corresponds to the ratio of the signals S1 / S # at that moment.
Consequently, the height of the barycenter of the maximum element hs max is the ratio of the first moment to ha max of the element where this occurs. If it is expressed with the signals supplied by the circuit, it is the ratio of S1, at the moment when Se (Ess) has its peak value, to the peak value of S1. The device actually uses the Ess / Ess ratio which corresponds to the peak value of the first moment. The first moment peak usually has the same horizontal position as hs max, but this is not always necessary. Since they do not coincide, the Ess / Ess ratio does not correspond to the actual height of the barycenter, but rather to a hybrid parameter depending on the different parts of the character.
We can apply the same reasoning to hc min. The Esl / Eso ratio used by the device for this parameter compares the minimum first order moment East with the minimum full height Eso and these minimums can occur at different horizontal positions along the character. The hpmin parameter which, determined by the device, is the ratio
Es2 / Rso, is subject to the same type of lag.
These hybrid parameters are particularly useful in recognizing character shapes.
With the definitions given above, the ratio of the heights of the barycenters is the ratio of the height of the barycenter of the integer character hc to the hybrid height hcmax of the barycenter of the maximum element. The first factor hc (i.e. the ratio of the first order vertical moment to the area of the whole character) is represented by the signal ratio Eat / Eso. The second factor hcmax is represented by the ratio of Ea6 / EaS signals, as seen previously.
The hc / hcmax ratio is, therefore, represented by the formula given in Table IV.
In the ratio hc non-max / hc max, the quantity hc non-max is the height of the barycenter of the non-maximum part of the character, that is to say of the parts of the character which remain after deleting all the portions maximum (figure 1G). hcnon-max is, therefore, the ratio of the first order non-maximal moment to the non-maximal area of the whole character. The first of these factors is represented by Esl-Ess (Figure 2H) and the second by Eso-E94 (Figure 2G). The ratio of these quantities, divided by the ratio of the voltages Ess / Es5 representing hc max, is the formula in Table IV.
The apparent complication of the formulas of hp / hs max and hg min / hs max (nos. 3 and 8) comes from a translation of the axes. The radius of gyration measured by the device, for example E82 /
Eso, is the radius obtained around a horizontal axis at the lower part of the slot 50 (Figures 2A, 3). The quantities hg and hg min are defined with respect to the barycenter. The measured radius is, accordingly, modified as a function of the height of the barycenter of the whole character above the abscissa axis, for example Est / Eso, so as to obtain the formula for hg / ha max. The formula for hg min / hs max is similarly deduced from the corresponding signals concerning the minimum element of the character.
The quantization circuit 64 (FIG. 6C) includes quantization elements which set scale values to the values of the parameters calculated by the digital set 100 (FIG. 6B). In one example, the scale values may be the values integrated into the ranges given in Table IV.
We will now write in detail the different circuits with reference to Figures 7 to 10 of the assemblies of section 62 of Figure 6B corresponding to the overall characteristics. In Fig. 7, each of the circuits 80-84 includes a high gain amplifier 120 and a feedback capacitor 122 connected so as to behave like a conventional integrator.
Thus, the output voltage represents the integration over time of the input voltage and is held until a reset switch 124 is closed which discharges the capacitor 122 in a resistor 126.
Figure 8 shows detectors 85 and 86. The input signal enters through a resistor in an amplifier 128. The output signal of the amplifier passes through a resistor 130 and a diode 132 and reaches a circuit. 134 of integration and maintenance of the type described in Figure 7.
A resistor 136 provides negative feedback associating the output of circuit 134 with the input terminal of amplifier 128. Circuit 134 has a relatively short time constant so that it can follow changes in input voltages. . As the input voltage increases, the output signal from amplifier 128 positively biases diode 132 and the output voltage also increases.However, when the input signal stops increasing, diode 132 becomes biased. reverse direction and cut the input to circuit 134.
This stops integrating and maintains its output signal at the maximum level of the peak signal.
Figure 9 shows a minimum voltage detector of the type of detectors 90-92 of Figure 6B. An input signal enters through a resistance at the positive terminal of a differential amplifier 138 which is subjected directly to a reference voltage Eret at its negative input terminal.
The resulting difference is inverted by amplifier 138, so that the minimum input voltage appears as a maximum. The output voltage of amplifier 138 directly drives a peak voltage detector 140, the input of which is grounded by a normally closed switch 142. A threshold circuit 144 controls switch 142 and has an input that corresponds to the derivative in time of the input signal and which is provided by a differentiation amplifier 146. Thanks to this arrangement, the threshold circuit 144 is sensitive to the passage to zero value of an increasing voltage of the input signal ( that is to say at the minimum of the input signal) and momentarily opens the switch 142 allowing the operation of the detector 140.
Since the output signal of the peak voltage circuit represents the complement of the minimum of the input signal, an amplifier 148 reverses it so as to provide the output voltage of the minimum voltage circuit.
In Fig. 10, condition detector 98 of Fig. 6B is responsive to signal SÇ and the peak value of S0 (Ess) provided by detector 85 (Fig. 6B). n validates the integrators 94-96 which then integrate and maintain their output signals only when Sj is at its maximum value or in its vicinity. If S then has a significantly higher value, condition detector 98 re-establishes the integrators so that they can start new integrations around the new maximum value.
More particularly, the signal SX is applied to a standard differentiation amplifier 150 whose output is connected to a threshold circuit 152. The threshold circuit supplies an output signal when the derivative as a function of time of the signal S exceeds a positive threshold. .
The signal S and its peak value Ess drive a second threshold circuit 154 which provides an output signal whenever Slp is equal to or greater than Ess. The output signals of the threshold circuits 152 and 154 serve as input signals to an AND circuit 156, the output of which resets integrators 94-96.
As a result, an integrate and hold circuit 155 of integrators 94-96 is re-established whenever S increases beyond its previous peak value during the analysis of a character. As Se approaches a new peak value, its time derivative drops below the threshold value and the output signal of threshold circuit 152, which has minimum hysteresis, ceases. The output signal of AND circuit 156 also ceases, thereby interrupting the restore conduction of integrators 94-96. On the other hand, the threshold circuit 154 has a significant hysteresis. For example, it can maintain its output signal until Sj falls below 95% of its peak value.
This output signal closes switches 158 mounted in series with the input terminals of circuits 155 and the integrators, which integrates their input signals for a short interval following the peak value of S0. In other words, they fit on a narrow element of the character at the maximum full height location and its vicinity.
It should be noted that the threshold circuit 154 closes the switches 158 when they succeed one another at maximums of Sj of the same value. However, integrators 94-96 are not restored in these cases, because the slope of SW does not exceed the positive threshold value at the time when Se is equal to the peak voltage Ess. Consequently, when a character has more than a single maximum of S at the same peak value of S0, for example in the case of the letter H, the integrators give sums of the integrations in the vicinity of these maximums.
There are several ways to determine how a character evolves, especially using the slope and curvature properties. According to the invention, it is preferred to use the circuit of FIG. 6C. This circuit transforms the signals S0, S1 and S2 into signals which make it possible to identify the number, the type and the succession of slopes and double slopes of the analyzed characters.
The combined signals S1 and Slp contain the information necessary to determine the number, type and sequence of single slant lines of a character. In figure 1F the letter A has a left leg inclined upwards and a right leg inclined downwards. The locus of the barycenter of the letter A has similar inclinations, as shown in Figure 1J. The quotient of S1 / SQ corresponds to the barycenter and thus serves as a slope indicator. Specifically, the S1 by Sf divide signal normalizes S1 to the true thickness and, therefore, tends to eliminate variations in the signal that may otherwise hide associated tilt properties.
For example, the variations in thickness of an inclined line, when passing from one font to another, cause similar variations of the two signals Sj and S1, and these variations are mutually destroyed in the quotient.
As shown in Figure 6C, signals Sf and S1 drive an analog signal divider 160 for providing a signal representing the quotient S1 / S. A clock 162 controls the rate at which a quotient analyzer 164 discriminates the quotient signal from divider 160.
Analyzer 164 sends one of three output signals to an output terminal 164a, 164b and 164c during each sample period. If the second of the two successively sampled signals exceeds the first signal (being more positive) by a certain threshold value, analyzer 164 creates a pulse at terminal 164a and causes a counter 166 to advance which analyzes and subtracted. Another counter 168, which also analyzes and subtracts, receives an increment in the form of a pulse from terminal 164b when the second sampled signal is less than the first signal (i.e. more negative) after subtracting the threshold . As can be seen, the threshold levels delimit a dead zone.
Whenever the difference between successively sampled pulses is in this area, analyzer 164 sends a pulse to terminal 164c. This pulse causes the two counters 166 and 168 to decrease simultaneously.
Variations in the S1 / S quotient signal from one sample to another may indicate the presence of an inclined line or an area of variation in character characteristics. These latter areas are the places where lines are added or subtracted from the character image. For example, variations in the quotient signal can be obtained when analyzing vertical lines. According to the invention, sensitivity to these transitions is avoided by imposing a minimum duration for the signal corresponding to the slope. Specifically, the counter 166 must reach an increased count by a certain minimum value, for example 3, determined by a threshold circuit 170. When the count exceeds this value, the circuit 170 sends a pulse which increases the registered digit by a. counter 172 and triggers a rocker 174.
As a result, counter 172 registers the presence of an upward sloping line. Likewise, a threshold circuit 176 is responsive to some predetermined value in counter 1 AR A so as to increase the number of a counter 178. This therefore registers the number of downward slant lines. one character. Threshold circuit 176 also resets toggle 174 when it increases the number of counter 178.
Each time a sample measured by analyzer 164 exceeds the previous sample, the pulse from terminal 164a resets counter 168. If the sample is less than the previous one, the pulse that exists at terminal 164b resets counter 166. This arrangement has two functions: it eliminates from counters 166 and 168 signals due only to character transitions, and it prepares each counter for the detection of another tilt after a tilt already recorded in counter 172 ( or 178).
After parsing a character, counter 172 identifies the number of upward slant lines in the character, and counter 178 identifies the number of downward slant lines.
Then, the rocker 174 gives information of succession. For example, if toggle 174 is triggered and counters 172 and 178 both register a slanted line, the character has a line that slopes upward followed by a line that slopes downward.
Although the normalized signal S1 provides information on single-slope lines, it does not provide information on double-slope lines or curves.
As indicated previously, the device treats curves which converge to the right (letter D) or to the left (letter C) in the same way as the double-inclined lines which converge to the right (symbol <) or to the left (letter K). As the device treats both curves and shapes comprising a double inclination of rectilinear elements in the same way, according to the invention the term double inclination is used to designate these two characteristics. If we consider the letter O, for example when the device successively delimits slices from the left edge of the character, the barycenter remains constant, so that the quotient S1 / Sj also remains constant.
However, the S2 / Sj quotient of the letter O varies (Figure 2K), because the second order moment S2 is a function of the square of the height above the bottom of the character. Dividing by SX is a normalization operation that performs the same function as dividing S1 and S0.
The circuit used to determine the number, type and sequence of double tilts is analogous to the circuit used to determine the number, type and sequence of single tilts. A divider circuit 180 processes the quotient signal S2 / S0. A quotient analyzer 182 controlled by clock 162 samples the output of analyzer 180 and advances an addition and subtraction counter 184 (corresponding to the increments of successive samples) or an addition and subtraction counter 186. subtraction (which corresponds to the decreases of successive samples). Analyzer 180 also delimits a dead zone. The differences between successive samples which fall in this zone control the analyzer 180 which decreases both the two counters 184 and 186.
Threshold circuits 188 and 190 exert a minimum constraint on the number of normalized increases or decreases S2 before recording the presence of a double tilt converging to the left, in a counter 192 or converging to the right, in a counter 194. Each time the threshold circuits 188 and 190 increase the number of one of the counters 192 and 194, they put on or reset a toggle circuit 196.
After parsing a character, the counters 192 and 194 identify the number of double tilts that converge to the right or to the left respectively. The rocker 194 and the counters also indicate the last part of the succession of appearances of double inclinations.
The processing section 63 also includes a control assembly 198 which prevents the double tilt detector from being sensitive to single tilt. The assembly 198 is controlled by an output signal from terminal 164a or 164b and provides pulses which increase counter 184 or 186 respectively, for example by setting the input signals of the counters to a zero value. Alternatively, the device may allow the dual tilt detector to count single tilts, as well as double tilts and the number of double tilts is obtained by subtracting the numbers of counters 172 and 178 from the numbers of counters 190 and 196.
The number of maximums and minimums in a single moment signal or in pairs of moment signals is also recorded as a number of vertical or near vertical lines. A counter 200 (FIG. 6B) records the number of maxima in the primary signal S by counting the pulses created in the detector 90 when the signal S passes through a maximum. In FIG. 10, these pulses come from the circuit 144 which exhibits a transition when the slope of the signal S, 0 passes through ° 1 in a negative direction, which corresponds to a peak value of S0. Counter 200 is only sensitive to transitions directed to negative values of the output signal of circuit 144 at those times.
An output signal E202 from a rocker 202 identifies characters which either have no minimum element hs min OR in which the peak value of S h5 max is the last maximum of S0, for example in letters I, a and d, but not in the letters H, N, h, b. Toggle 202 is triggered at each new maximum of S greater than the previous maximum, as indicated by the output of ET circuit 156 (Figure 10) from condition detector 98. A toggle reset signal is created by a directed transition. towards the positive values of the circuit 144 (FIG. 9) in the circuit 90 when the derivative with respect to the time of the primary signal S passes through zero while passing from the negative values to the positive values, which indicates a minimum.
Accordingly, if the rocker 202 is triggered after parsing a character, either the character has no minimum element, or the last maximum of the full height is at a peak value.
The quantizer 64 (FIG. 6C) has a series of output terminals 64a which receive a set of voltages indicating the values of the first nine parameters of the table.
IV. It is desirable that the scale values of the various parameters be represented in binary form. The voltage at each terminal 64a thus represents a bit of a number corresponding to the value of one of the parameters. The various limits in section 63 provide decoder 65 with further binary information relating to aspects of character development and succession. The resulting series of bits constitute a word that identifies the character.
Indeed, the decoder compares the word with words identifying prototype characters. I1 can perform this operation in a known manner using a combination of coincidence circuits. The output of the decoder is then a signal appearing at only one of the terminals 65a representing the various characters that the device can recognize.
In a variant, the comparison of the words can be carried out using a digital computer that can also be provided with a program which makes it possible to carry out the operations of the digital assembly 100 and of the quantization device 64.
The enable section 66 of Fig. 6A creates start, stop, and reset control signals which change the states of the various switches. As soon as a character enters the field of view of the sensor 26 (FIG. 4), a threshold circuit 204 detects the resulting appearance of the signal S0. The signal resulting from the start of the contact circuit closes the switch 75 which controls the operation of the cadence generator 74, as previously described. Switch 75 also sends a control voltage to grounding switch 206 of lines S-S4, so as to open switches 206 and allow signals to reach processing sections 62 and 63 (Figures 6B and 6C ).
At the end of the character analysis, the disappearance of signal Slt corresponds to a drop in the output signal of threshold circuit 204. This stop signal turns off switch 75 by stopping rate generator 74, as described. previously. The ground switches 206 also close, bypassing the input terminals S0-S4 of sections 62 and 63. Preferably, the various integrating and holding circuits (Figures 7-10) include analog switches (not shown) at their input terminals, the output signal of circuit 204 also controlling these switches.
A monostable multivibrator 208 responds to the stop signal from circuit 204 by creating a delayed read pulse indicating that there is character identification in the device. A bistable multivibrator 210, triggered by the output signal of the multivibrator 208, triggers the operation of a recovery voltage generator 212, the output signal of which restores the various integrators, counters and rockers of the device.
The variations in the contrast between the characters and the background on which they are printed are compensated for by the network 57 (FIG. 4). This comprises a number of photoelectric cells each having only a very small field of view, so that, when analyzing a character, there is usually at least one cell at a given time. seeing only an elementary part of the character, and at least one seeing only the background. In the example herein, any cell which sees only part of the character has a maximum output signal and any cell which sees only the background has a minimum output signal. The output signals from network 57 feed a diode network 214 of a processing circuit 216. The network passes only the maximum signal to a divider 218.
The output signals are also inverted by inverters 220, the output of which controls a second network of diodes 222 which only lets through the maximum input signal, that is to say the minimum signal of network 57. network 222 inverted by an inverter 224 corresponds to the minimum signal of network 57. The latter is the bottom signal Ebg sent to amplifiers 67 (FIG. 6A).
The background signal also excites the divider 218 whose output is the ratio of the inputs, that is to say the ratio of the contrast of the document analyzed. It is an anti-fading signal which controls the gain of amplifiers 67 of FIG. 6A. More precisely, the anti-fading signal decreases the gain of the amplifiers 67 when the contrast increases, and increases the gain when the contrast decreases.
If necessary, the device can indicate the end of the analysis of a character and the presence of a successive space by detecting a certain predetermined time interval in which one or more of the signals S0, S1 and S2 are zero.
The device does not actually land its vertical measurements with respect to the B-B axis of each character (Figures 1N, 1S) but relative to the lower part of the slot 50 (Figure 2A). However, as we have seen previously, the normalization specific to the fundamental characteristics eliminates this factor. For example, the characteristic hc / hc max is a comparison of the height of the barycenter of the entire character to the height of the barycenter of the maximum element. Within reason, it makes little difference when measuring these heights from these data, as long as they are measured from the same axis. A more accurate measure of the disparity between hc and hcmax can be obtained by subtracting one from the other. However, the report is usually sufficient.
Alternatively, the precision can be increased by using a servo-controlled placement device that vertically places document 32 (Figure 3) or sensor 26, so as to normalize the position of characters 28-30 relative to the lower portion of the slot 50. However, this is generally superfluous.
It is clear that many midifications can be made to the device. For example, one can use a cathode ray tube to scan vertically back and forth with a small dot of light passing characters, so that each character is illuminated with a grid of lines. The light transmitted (or reflected) by the document can be focused on a single photoelectric cell and the output signal of the cell can be processed by electronic circuits to obtain the attenuation functions of the filters 58b-60b (FIG. 4). In this regard, it should be noted that the term filter used in the present memory generally designates any device which makes it possible to obtain an attenuation necessary for the measurements of the various moments.
It is possible to use a column or a matrix of small photoelectric cells instead of the detectors 58-60, their output signals being attenuated according to the invention by electronic circuits. Likewise, the device can scan each character vertically and not horizontally, or in both directions, although in the embodiment described above, it is easier and more efficient to perform horizontal scanning.
The device may also include a shutter which varies the height of the slit 50. A slave device can be used to adjust the shutter as a function of the height of the character using variations of a signal detected during movement of the characters. shutters. This arrangement allows two useful functions to be fulfilled, namely (1) reducing background noise by limiting the field of view of the characters and (2) producing a signal indicating the height of the character. signal being therefore useful for normalization.
The height of the character for each line can be detected during carriage return by guiding a next line at the end of the analysis of the previous line, and by returning to a line before the analysis of a recognition of the character shapes.
More precise measurements can be made using a detector placed in front. This detector determines the maximum full height and maximum width of each character.
If this information is known before the detectors 58-60 (Figure 4) analyze the character, the detection of the properties of the minimums of slopes and curvatures and of non-maximum sections can be simplified.
For example, it is possible to use for the minimum voltage detectors 90, 91 and 92 (FIG. 6B) a circuit which makes it possible to distinguish the final transition zones at the start and at the end of each character. Much of this circuit can be easily accomplished by using a front-mounted detector that registers the width of the character. The final transition zones can be delimited by signals stored in memory using the detector placed in front and indicating that the slot 50 analyzes the part of the beginning or the end of the character. The middle range of signal values represents the range in which true minima can occur. In addition to the simplification of the measurement circuits, the use of the character width signal appears to offer improved consistency in recognition from one font to another.
Prior knowledge of character width also improves slope detection. Clock 162 and various threshold circuits of Fig. 6C impose a minimum time constraint on recognizing a tilt or curve. This is a fixed period of time which has no relation to the width of the character. With some characters, a tilt may not be detected when the stress time exceeds the analysis time of the tilted or curved line.
Accordingly, the circuits of FIG. 6C can be modified so as to modify the threshold or the clock frequency according to the width of the character.
A non-maximum full height measurement is obtained in the circuit of Figure 6B by effectively subtracting the maximum full height from the total full height. If, on the other hand, the detector placed in front has already detected the zones of maximum full height of the character, it is possible to limit the integrations to non-maximum zones, so that the subtraction becomes unnecessary. More precisely, the maximum full height of the signal controls the threshold level of the circuits 152 and 154 (FIG. 11) so that the integrators 94, 95 and 96 integrate only the non-maximum elements. The circuits 152 and 154 make the integrators inoperative when the values of are above the threshold value and represent the maximum conditions.
In one embodiment, the reader (Figure 3) has a pre-read slot which scans just before slot 50. Circuitry analogous to detector circuit 58, amplifier 64a, inverter 68a, switch 69a, switch 206 and detector 85 (Figure 6B) are sensitive to light passing through the preview slot and create the maximum full height signal. Analog circuits connected to threshold circuits 204, switch 75 and rate generator 74 provide a signal corresponding to the width of the character. When the signals corresponding to the character width and maximum full height are stored in capacitors or other analog or digital storage assemblies, they can be used as the slot 50 analyzes the character.
In another embodiment, the reader can control a double scan of each line through the slot 50.
During a first scan, the circuits of FIG. 6 create a series of signals corresponding to the maximum full heights and to the character widths for each character.
Each pair of signals is then stored in order to retrieve them successively when the detectors analyze a corresponding character with a view to recognizing it during the passage of the slot. It is also possible to use the maximum value of the height signal S j and the minimum value of the width of a maximum as an indication of the ratio of the height of the character to the thickness of the line. In certain cases, this information makes it possible to eliminate certain fonts and consequently simplifies the comparison of the parameters measured with the prototype parameters stored in memory.
The method is not limited by the particular fundamental parameters described above. For example, one can detect and use the total character height to normalize instead of or in addition to the maximum full height hs max.
The quantities hc max, hc min and hg min can be determined as corresponding to the coincidence with the peak values and the lower values of the full height ha max respectively, and measured accordingly. It is also possible to use moments representing exponential or trigonometric functions or polynomials or combinations of such functions. In addition, the various characteristics can be measured, which have been measured with respect to horizontal axes, with respect to vertical axes, or simultaneously, with respect to these two types of axes.
In addition, a device which detects and compares all of the above fundamental parameters can recognize a wide variety of characters and character sets. In some applications, the number of characters or sets is limited. For example, a check reader can only recognize numbers from a set. In these applications, measurements of various fundamental properties can be suppressed without losing recognition accuracy.