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.