DE1069917B

DE1069917B - Verfahren zum maschinellen Erkennen von Zeichen

Info

Publication number: DE1069917B
Application number: DE1957ST012466
Authority: DE
Inventors: Felilbach Dipl.-lng. Dr. Karl Steinbruch (Württ.)
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1957-04-17
Filing date: 1957-04-17
Publication date: 1959-11-26
Also published as: GB871163A; CH365568A; DE1198599B; CH372865A; NL228298A; GB871162A; CH379576A; FR75045E; BE572408A; GB878931A; BE566888A; BE568374A; NL229873A; CH379815A; DE1065198B; DE1077904B; US3069079A; BE569689A; DE1121864B; CH362871A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum maschinellen Erkennen von Zeichen, insbesondere von Schriftzeichen.

Zur Automatisierung von Rechen- oder dergleichen Vorgängen ist es oft erwünscht, visuell lesbare Zeichen auch direkt maschinell zu lesen, um danach entsprechende Einrichtungen in den datenverarbeitenden Anlagen steuern zu können. Dieser Wunsch hat zu einer Vielzahl von Vorschlägen zum maschinellen Lesen von Buchstaben und Ziffern geführt.

Bei einigen bekannten Verfahren werden die Zeichen längs bestimmter horizontaler und/oder vertikaler Linien fotoelektrisch abgetastet und die Schwarzweißübergänge festgestellt. Bei geeigneter Wahl der Abtastlinien ergeben sich so Kriterien für die einzelnen Zeichen, die eine bestimmte Codierung der betreffenden Zeichen darstellen. Diese Codierung ist jedoch vollkommen willkürlich und dadurch im allgemeinen auch unübersichtlich. An Stelle der optischen Abtastung ist auch vorgeschlagen worden, die Zeichen mit elektrisch leitender oder magnetischer Tinte od. dgl. abzudrucken und die Abtastung längs bestimmter Linien mit entsprechenden Fühlorganen vorzunehmen.

Eine andere Art der bekannten Abtast verfahren besteht darin, den Schwarzgehalt innerhalb des Typenfeldes festzustellen. Dies gibt jedoch unter Umständen nur sehr schwer zu unterscheidende Kriterien für die einzelnen Zeichen. Eine dritte Verfahrensart zur Erkennung von Zeichen arbeitet mit Vergleichszeichen, was jedoch im allgemeinen sehr umfangreiche Mittel erfordert.

Schließlich geht ein anderer Vorschlag dahin, die Linienzüge der Zeichen als Unterscheidungskriterien heranzuziehen. Bei derartigen Verfahren ist jedoch eine fehlet hafte Unterbrechung in dem Linienzug der Zeichen sehr störend. Um Fehlauswertungen zu vermeiden, sind daher meist sehr komplizierte Verfahren notwendig, um festzustellen, daß die Unterbrechung der Linien nicht durch das Zeichen selbst bedingt ist.

Die bekannten Verfahren haben ferner im allgemeinen den Nachteil, daß sie gegen Größenänderungen, Verschiebungen oder Verdrehungen der Zeichen empfindlich sind. Die aufgezeigten Nachteile sollen durch das neue Verfahren beseitigt werden, indem dieses Verfahren in weiten Grenzen gegen die angeführten Änderungen invariant ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum maschinellen Erkennen von Zeichen, insbesondere von Schriftzeichen (Buchstaben, Ziffern). Erfindungsgemäß werden die zu erkennenden Zeichen in einem flächenhaften Strömlings- bzw. Potentialfeld (einem elektrolytischen Trog) elektrisch nachgebildet und dann das entstehende Strömlings- bzw. Potentialfeld ausgewertet. Die Nachbildung kann z. B. dadurch erfolgen, daß die Zeichen rasterförmig mit einer oder mehreren Fotozellen Verfahren
zum maschinellen Erkennen von Zeichen

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Ing. Dr. Karl Steinbuch, Fellbach (Württ.),
ist als Erfinder genannt worden

abgetastet werden und jeder Rasterteilfläche (b_xy) ein Punkt (Pxy) des Strömlings- bzw. Potentialfeldes zugeordnet und an denjenigen Punkten (P_xy) eine Spannung (U₀) oder ein fester Strom (I₀) eingeprägt wird, dessen zugehörige Teilfläche (b_Xy) eine bestimmte Schwärzung über- oder unterschreitet.

Man kann für die Nachbildung ein elektrisches Netzwerk verwenden, das z. B. aus konzentrierten Widerständen bestehen kann, die in Reihen und Spalten angeordnet sind. Die Kreuzungspunkte der Widerstände, die entweder reell oder komplex sein können, werden dann den Teilflächen des Rasters zugeordnet. Wenn die Ränder desNetzwerkes auf einem festen Potential gehalten werden, stellt sich dann ein Potential- bzw. Strömungsfeld ein, das von der Form des abgetasteten Zeichens abhängt. Man kann daher entweder die Messung der Potentialunterschiede oder des für die Aufrechterhaltung der eingeprägten Spannung U₀ erforderlichen Stromes an bestimmten Stellen des Netzwerkes für die Erkennung der Zeichen heranziehen.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht nun darin, die Zeichen in derartige Formclemcnte einzuteilen, daß die durch. sie bedingten Potentialverhältnisse für die Erkennung der Zeichen leicht ausgewertet werden können.

So kann es dann z. B. möglich sein, die Auswertung auf ganz bestimmte horizontale oder vertikale Linien zu beschränken. Dies bedingt hinwiederum eine Vereinfachung der Auswerteverfahren und -schaltungen. Die Zeichen lassen sich so einteilen, daß die Formelemente

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durch Bildung der räumlichen Ableitungen 1., 2. und eventuell höherer Ordnung der längs der Abtastlinien gemessenen Potentialwerte eindeutig bestimmt werden, so daß sie in einer entsprechenden Anordnung den Zeichen zugeordnet werden können.

Auf diesem Gedanken aufbauend ist es z. B. möglich, die Ziffern 0 bis 9 dadurch zu erkennen, daß sie in drei Formelemente, nämlich ein nach links offenes (L), ein nach rechts offenes (R) und ein geschlossenes (G) Formelement, eingeteilt werden und die Ausmessung des Potentialfeldes längs dreier horizontaler, für alle Ziffern gemeinsamen Bezugslinien durchgeführt wird. Es genügt dabei die Bildung der ersten und zweiten Ableitung, was dadurch erreicht werden kann, daß die Potentiale an je drei in Abtastrichtung aufeinanderfolgenden Potentialpunkten auf jeder der drei Abtastlinien ermittelt und in entsprechende Beziehung zueinander gebracht werden. Die Formelemente und damit die Ziffern lassen sich dann eindeutig erkennen, wenn man die Abtastergebnisse für jede Abtastspur getrennt für das Formelement L in die Beziehungen

U_x+l>U_x>U_x__l und

für das Formelement R in die Beziehungen

U_x_₁>U_x>U_x+l und
U_x^I₂(U_x+1 + U_x^₁)

und schließlich für das Formelement G in die Beziehungen

U_x = U₀ U_x ¹KU,

bringt, wobei U_x die Fotozellenausgangsspannung des betreffenden Bildbereiches b_xy, U_x die Spannung an dem Punkt P_xv des Potentialfeldes und U₀ die an dem Punkt P_xy eingeprägte Spannung ist.

Zum Abfragen der Spannungswerte dienen Schaltmittel, die jeweils die drei Netzwerkpunkte und den zu ihnen gehörigen mittleren Rasterpunkt abtasten und die ermittelten Werte Schaltungen zuführen, welche die angegebenen Bedingungen nachbilden, so daß man je einen Signalausgang für die erkannten Formelemente L₁ R und G erhält. Die erhaltenen Signale werden einem Zuordner zugeführt, der so ausgelegt ist, daß an derjenigen Leitung der zehn Ausgangsleitungen, die den Ziffern 0 bis 9 zugeordnet sind, ein Signal entsteht, für welche Ziffer die auf den drei Abtastspuren erkannten Formelemente zutreffen.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 10 beispielsweise näher erläutert. Weitere Vorteile und Merkmale sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigt

Fig. 1 die in einem Rasterfeld dargestellte Ziffer 2,

Fig. 2 ein aus konzentrierten Widerständen bestehendes elektrisches Netzwerk,

Fig. 3 die Ziffern 0 bis 9,

Fig. 4 die drei Formelemente und die entsprechenden Potentialverhältnisse für die Ziffern 0 bis 9,

Fig. 5 die Ziffern 0 bis 9 mit den drei Abtastspuren,

Fig. 6 die Wähleranordnung zur Abtastung der Netzwerk- und Rasterpunkte,

Fig. 7 die Spannungsverhältnisse bei den Formelementen L und R₁

Fig. 8 eine Anordnung zur Auswertung der abgetasteten Spannungen zur Erkennung der Formelemente L und R,

Fig. 9 eine Anordnung zur Erkennung des Formelementes G,

Fig. 10 einen statischen Zuordner zur Bildung der Ausgangssignale für die Ziffern 0 bis 9.

Zur Erkennung der Zeichen werden diese rasterartig abgetastet. Zu diesem Zwecke ist der Flächenbereich, in dem das zu erkennende Zeichen zu erwarten ist, in eine Anzahl von Teilbereichen b_xy aufgeteilt (Fig. 1). Die Teilbereiche müssen nicht quadratisch sein, doch wild bei der folgenden Beschreibung der Einfachheit halber von dieser Formgebung ausgegangen. Jedem Teilbereich ist ein fotoelektrischer Wandler zugeordnet, der über einen Verstärker eine Spannung U₀ liefert, wenn mehr als z. B. 50 °/₀ des Teilbereiches geschwärzt sind, und der die

ίο Spannung Null liefert, wenn weniger als z. B. 50⁰Z₀ des Teilbereiches geschwärzt sind.

Es ist auch möglich, eine kleinere Anzahl von Wandlern zu benutzen; so kann man für jede Zeile oder Spalte eine' Fotozelle vorsehen und die Fotozellenreihe oder das Bild selbst relativ zueinander bewegen. Ferner ist es möglich, eine einzige Fotozelle zu verwenden und das Bild wie einen Fernsehraster abzutasten. Die jeweiligen Schwärzungspunkte werden dann in Speichern festgehalten, von denen aus das Netzwerk mit den entsprechenden Spannungen bzw. Strömen beaufschlagt wird.

Gemäß der Erfindung wird nun das zu erkennende Zeichen in einem ebenen Strömungsfeld nachgebildet, in dem den Teilbereichen b_xy des Betrachtungsfensters die Punkte P_xy des durch das Netzwerk der Fig. 2 gebildeten Strömungsfeldes zugeordnet wird. Denjenigen Punkten P_xy wird die Spannung U₀ aufgedrückt, deren zugehörigen Teilbereichen eine Schwärzung von mehr als z. B. 50% entspricht. Die übrigen Punkte P_xy bleiben unbeeinflußt. Der Strom I_xy, der erforderlich ist, um an dem Punkt P_xy des Potential U₀ aufrechtzuerhalten, kann zur Erkennung des Zeichens herangezogen werden, da sich charakteristische Zusammenhänge zwischen den Strömungs- bzw. Potentialverhältnissen in dem ebenen Strömungsfeld und den Formelementen der Zeichen ergeben (Fig. 3).

Man kann aber auch das Potential U_xy des Punktes P_xy, der einem hellen Rasterpunkt entspricht, zur Erkennung des Zeichens heranziehen, da es durch die Umgebung der Nachbarpunkte P_xy bestimmt wird.

Bei ebenen Strömungsfeldern ist es für die praktische Messung meist zweckmäßig, den Rand elektrisch kurzzuschließen und auf ein festes Potential, z. B. Erde, zu legen. Es kann jedoch auch nützlich sein, den Rand aus isolierten Teilstücken aufzubauen. Die in den Rand fließenden Ströme können dann gleichzeitig dazu verwendet werden, die relative Lage des betrachteten Zeichens zum Beobachtungsfenster festzustellen, um damit eventuell ein Regelsystem anzuregen, das eine Zentrierung des Zeichens durchführt, wenn das Zeichen nicht zentrisch in dem Abtastfeld sitzt.

Wie bereits angedeutet, kann die Untersuchung des Stromes I_xy, der erforderlich ist, um.an den geschwärzten Punkten das Potential U₀ aufrechtzuerhalten, zur Zeichenerkennung verwendet werden. Es ist andererseits auch möglich, die Potentialverteilung hierzu heranzuziehen. Außerdem kann man den nicht geschwärzten Punkten entsprechenden Punkten P_zy des Strömungsfeldes das Potential 0 einprägen und die hierzu erforderliche Stromstärke bzw. die entstehende Potentialverteilung messen. Schließlich kann man an den geschwärzten Punkten das Potential U₀ und an den angeschwärzten Punkten das Potential O erzwingen und die hierzu erforderlichen Stromstärken beiderlei Vorzeichens auswerten.

Nach den Gesetzen der Potentialtheorie ist die Stromdichte I_xy, die in einen geschwärzten Punkt P_x]) hineinfließt, um so größer, je exponierter dieser Punkt in ungeschwärzte Felder hineinragt. Damit lassen sich für die Ziffern 0 bis 9 charakteristische Stromstufen festlegen, die zur Erkennung der Ziffern herangezogen

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werden können. So ist es z. B. hinreichend, für die Ziffern die folgenden fünf Stromstufen festzulegen:

0 = fast kein Strom: stark abgeschirmte, geschwärzte

Punkte,

1 = kleiner Strom: längliche Form,

2 = mittlerer Strom: abgeschirmte Ecken,

3 = starker Strom: exponierte Ecke,

4 = sehr starker Strom: frei stehender Endpunkt.

Die Bezeichnung »abgeschirmt., bedeutet, daß in der Nachbarschaft viele Schwarzfelder vorhanden sind. In Fig. 3 sind die Ziffern mit den einzelnen Stromstufenkennzahlen versehen. Ferner soll die Schwärzung der Ziffern einen ungefähren Hinweis für die Stromdichten geben. Die Einteilung in Stromstufen kann selbstverständlich auch feiner sein, so daß man z. B. auch zwischen geraden und gebogenen Linienzügen unterscheiden kann.

Die Tabelle I zeigt die den Ziffern 0 bis 9 gemäß der Fig. 3 zugeordneten Stromstufen.

Tabelle I

Ziffer	0	1	Stromstufe	3	4
	0	2	2	2	1
1	0	2	0	3	0
2	0	4	0	2	0
3	0	1	1	2	2
4	0	3	1	1	0
5	0	2	3	1	0
6	0	2	0	1	1
7	2	2	2	0	0
8	0	2	0	1	0
9	0	1	0	0	0
0		0

kommenden Maximal- und Minimalwert vorgenommen wird. Damit ergibt sich auch eine beträchtliche Invarianz aufweist. Die Einprägung der Potentiale in den entsprechenden Punkten des Strömungsfeldes kann durch Dioden vorgenommen werden, wie in Fig. 6 und 9 dargestellt ist. Der Rand des Betrachtungsfensters befindet sich auf dem Potential O.

Zur Erkennung der Ziffern wird das durch die Schwärzung entstehende Potentialfeld horizontal auf drei Abtastspuren, die in Fig. 5 eingezeichnet sind, abgetastet. Die drei Abtastspuren sind im folgenden mit »obere Abtastspur.., »mittlere Abtastspur., und »untere Abtastspur., bezeichnet. Die Lage sowohl als auch die Anzahl der Abtastspuren richtet sich nach den auszuwertenden Zeichen. Bei Ziffern genügen jedoch drei Abtastspuren, da man für sie drei Formelemente festlegen kann, die in dem Potentialfeld charakteristische Verhältnisse bedingen.

Fig. 4 zeigt die drei Formelemente, die zur Erkennung der Ziffern ausreichen. Es sind dies die drei Elemente:

links offene Form L

rechts offene Form R

geschlossene Form G

Aus Fig. 4erkennt man die charakteristischen Potentialverhältnisse für diese drei Formelemente, die durch Bildung der ersten und zweiten Ableitung bestimmt werden können. Die Tabelle II zeigt ferner, daß man den zehn Ziffern O bis 9 diese Formelemente bezüglich der drei Abtastspuren so zuordnen kann, daß eine eindeutige Erkennung möglich ist.

Tabelle II

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Aus der Tabelle ist zu ersehen, daß sich alle Ziffern nach der Verteilung der Stromstärken unterscheiden und somit erkannt werden können. Nicht zu unterscheiden sind hierbei die beiden Ziffern 6 und 9. Diese beiden Ziffern lassen sich jedoch unterscheiden, wenn man untersucht, wie der Punkt mit der Stromstufe 3 zu dein Schwerpunkt der Ziffer liegt.

Die Auswerteschaltung kann z. B. den Strom I_xy, der in die Punkte P_xy hineinfließt, zeitlich nacheinander messen, in die verschiedenen Stromstärkebereiche einstufen und zählen, wie oft die verschiedenen Stufen vorkommen. Deren Verteilung ist dann charakteristisch für das betreffende Zeichen. Diese Verteilung ist invariant gegenüber Drehungen und Verschiebungen der Form. Die Invarianz gegenüber Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Zeichens kann dadurch erreicht werden, daß die Stufung für die Stromstärken I_xy relativ zum vor-

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gegenüber Änderungen der Zeichennorm.

Wie bereits oben gesagt, kann auch die Potentialverteilung in dem Spannungsfeld zur Erkennung der Zeichen herangezogen werden. Zur Erläuterung dient wieder die Erkennung der Ziffern 0 bis 9. Um den Aufwand in den Auswerteschaltungen gering zu halten, soll auf die Invarianz gegenüber größeren Verdrehungen der Zeichen verzichtet werden.

Die Ziffern werden von einer oder mehreren Fotozellen abgetastet und die entstehenden Spannungswerte zum Einprägen der Potentiale in dem ebenen Netzwerk der Fig. 2 benutzt. Dabei kann die Einstellung direkt von den Fotozellenverstärkern aus oder über Speicher, z. B. Schieberegister oder Laufzeitglieder, erfolgen. Auch hier soll wieder das Potential U₀ aufgedrückt werden, wenn das Ziffern-Rasterfeld eine mehr als 5O°'_oige Schwärzung

Ziffer	obere	Prüfspur	untere
	_	mittlere
1	L		R
2	L		L
3	—		G
4	R		L
5	R		G
6	L
7	G		G
8	G	nicht G	L
9	G		G
0	G

Dabei ist die mittlere Abtastspur nur zur Unterscheidung der beiden Ziffern 0 und 8 erforderlich. Fig. 5 zeigt die Ziffern 0 bis 9 mit den drei Abtastspuren; an Hand dieser Figur ist das Zustandekommen der Tabelle II zu erkennen.

Die elektrische Auswerteeinrichtung muß also in der Lage sein, die entsprechenden Formelemente zu erkennen und den einzelnen Ziffern zuzuordnen. Wie aus der Darstellung der Potentialverhältnisse in Fig. 4 zu ersehen ist, kann die £-Form durch folgende Bedingungen charakterisiert werden:

U_x+1 >U_X> U_x+1 und U_x > \/₂ (£/,_! + U_x+1).

Dagegen ist das Formelement R durch die Bedingungen

U_x^ >U_X> U_x+1 und U_x > V₂ (CZ_x-1 + U_x+1)

festgelegt. Das Formelement G ist dadurch festgelegt, daß U_x = U₀ und U_x' < U₀ ist.

Es genügt also, wenn auf jeder Abtastspur jeweils drei aufeinanderfolgende Abtastpunkte gleichzeitig miteinander verglichen werden. Fig. 6 zeigt eine Zeile des Strömungsfeldes mit den Punkten P_iy, P₂₄, . .. P_ny. Die Punkte P_iy', P_2y' . .. P'_ny entsprechen den vorgeschalteten, zu den einzelnen Rasterpunkten gehörigen

Verstärkern, denen die Spannung U₀, die den einzelnen Punkten des Strömungsfeldes über die Dioden D aufgedrückt werden soll, entnommen wird.

Zur Ermittlung der Spannungswerte U_x_₁, U_x, U_x+1 sowie U_x an den drei aufeinanderfolgenden Punkten längs einer Abtastspur können elektronische Schaltmittel verwendet werden, die in Fig. 6 symbolisch als Drehwähler Dr dargestellt sind, da die Abfrage zyklisch erfolgen muß. Die Drehwähler sind so an das Strömungsfeld angeschlossen, daß jeweils drei in ^-Richtung auf- einanderfolgende Punkte gleichzeitig abgefragt werden können. So ist der erste Kontakt des Drehwählers Dr mit dem Punkt P_iy verbunden, während bei dem Drehwähler Dr 2 und Dr4 der erste und bei dem Drehwähler Dr 3 die beiden ersten Kontakte tot liegen. Da die vier Drehwähler synchron umlaufen, kann der erste Spannungsvergleich erst in der dritten Stellung der Drehwähler stattfinden. In dieser Stellung sind die Punkte P₁J,, P_2y und P_3V an die entsprechenden Wähler angeschlossen, so daß die erforderliche Prüfung stattfinden kann. Der Drehwähler Dr4 ist mit den Verstärkerpunkten P_xy' verbunden.

Die symbolisch in Fig. 6 dargestellten Drehwähler Dr sind zweckmäßigerweise elektronische Torschaltungen, die zeitlich nacheinander betätigt werden. Die Bedingungen für die Kriterien der Formelemente L und R sind in der Fig. 7 graphisch dargestellt.

Die an den Ausgängen der Drehwähler ermittelten Spannungen U_x+1, U_x und U_x^₁ werden der in Fig. 8 dargestellten Transistorschaltung zugeführt, welche die Formelemente prüft und gegebenenfalls Impulse auf die Leitungen L bzw. R gibt. Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist ohne weiteres ersichtlich. Die beiden Ausgänge für U_x+1 und U_x_₁ sind über die beiden Widerstände Rl und R2 gegeneinandergeschaltet. Der Verbindungspunkt der beiden Widerstände liegt an der Basis des Transistors Tl. Der Ausgang für die Spannung U_x liegt an dem Emitter des Transistors Tl. Damit entsteht ein Ausgangssignal, das zu dem Koinzidenztor Kl gelangt, wenn U_x > ^l/₂ (U_x^₁ + U_x+1) ist (in den Schaltungen sind P - N - P-Transistoren angenommen).

Ist nun weiterhin U_x+, > U_x

dann kann auch der

Transistor T2 durchschalten, so daß ein zweites Signal zu dem Koinzidenztor Kl gelangt. Hieidurch wird das Tor A'l geöffnet und ein Erkennungssignal für das Formelement L dem Speicher Sl zugeführt.

Das Ausgangssignal des Transistors 71 gelangt gleichzeitig zu dem Koinzidenztor A"2, das dann geöffnet wird, wenn U_x.. , > U_x^₁ und damit der Transistor T3 durchgeschaltet ist. Das an dem Tor A2 entstehende Erkennungssignal für das Formelement R wird dem Speicher Se zugeleitet.

Wie aus der Fig. 4 zu ersehen ist, braucht für die mittlere Abtastspur nicht U_x+1 gewonnen zu werden, sondern nur die Spannung U_x, die an dem betreffenden Punkt des Strömungsfeldes herrscht, sowie die Spannung U_x, die an dem diesem Punkt zugeordneten Verstärkerausgang vorhanden ist. Fig. 9 zeigt die Schaltungsanordnung zur Gewinnung des Formelementes G mit den Bedingungen U_x = U₀ und U_x < U₀. Die von der Fotozelle F im Falle eines schwarzen Bereiches gelieferte Spannung wird in dem Verstärker V verstärkt. Der Verstärker enthält außerdem noch einen Begrenzer. Die verstärkte Spannung wird über die Diode Di dem Netzwerkpunkt P_xy zugeführt. Die Drehwähler Dr2 und Dr4 tragen die jeweils an den beiden Diodenseiten herrschenden Potentiale ab. Die Spannung U_x wird der Basis des Transistors Γ 4 zugeleitet, dessen Emitter die Spannung U₀ führt. Der Transistor Γ 4 kann also Strom ziehen, wenn U_x' < U₀ ist, d. h. wenn die entsprechende Fotozelle ein weißes Rasterfeld abtastet. Beim Durchschalten des Transistors T4 gelangt ein Signal zu dem Koinzidenztor K3.

Die von dem Drehwähler Dr 2 abgefragte Spannung U_x gelangt zu dem Emitter des Transistors T5, dessen Basis auf einem etwas geringeren Potential als U₀ liegt. Damit kann der Transistor 75 durchschalten, wenn U_x > U₀ ist, und ein Ausgangssignal zu dem Tor K3 senden, das nun öffnet und einen Erkennungsimpuls für das Formelement G in den Speicher Sg liefert.

Die beschriebenen Spannungsverhältnisse treten bei einem geschlossenen Ring auf; denn dann herrscht innerhalb des Ringes an allen Stellen das Potential U₀, so daß überall U_x — U₀ ist. Andererseits liefert die Fotozelle für die innerhalb des Ringes liegenden weißen Felder keine Ausgangsspannung, so daß U_x = 0 ist.

Es entsteht also dann und nur dann ein Erkennungssignal für das Formelement G, wenn die hierfür notwendigen Bedingungen erfüllt sind.

Fig. 10 zeigt schematisch einen statischen Zuordner, der gemäß den Erkennungssignalen der drei Abtastspuren Ausgangssignale für die erkannten Ziffern 0 bis 9 liefert. Er besteht im wesentlichen aus Koinzidenztoren, deren Eingangsleitungen mit den Speicherausgängen entsprechend verbunden sind. Für die Ziffer "l.< erscheint ein Ausgangssignal, wenn von keiner der drei Abtastspuren ein Eingangssignal vorhanden ist. Dies ist in der Fig. 10 symbolisch durch die drei Eingangspfeile L, R und G an dem Koinzidenztor für die Ziffer 1 angedeutet.

Das beschriebene Verfahren zur maschinellen Erkennung von Schriftzeichen ist recht unempfindlich gegen Typenänderung. Auch lassen sich Größenunterschiede leicht berücksichtigen, wenn man mit besonderen Fotozellen zunächst die obere oder untere Kante der Zeichen feststellt und danach die Fotozellen für die eigentliche Abtastung einstellt.

Claims

Patentansprüche.

1. Verfahren zum maschinellen Erkennen von Zeichen, insbesondere Schriftzeichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichen in einem flächenhaften Strömungs- bzw. Potentialfeld (elektrolytischer Trog) elektrisch nachgebildet werden und das entstehende Strömungs- bzw. Potentialfeld ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbildung der Zeichen dadurch erfolgt, daß sie rasterförmig mit einer oder mehreren Fotozellen abgetastet werden und jeder Rasterteilfläche (b_xy) ein Punkt (P_xy) des Strömungs- bzw. Potentialfeldes zugeordnet und an denjenigen Punkten (Pxy) ei^ne Spannung (U₀) eingeprägt wird, dessen zugehörige Teilfläche (b_xy) eine bestimmte Schwärzung über- oder unterschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichen in einem elektrischen Netzwerk aus konzentrierten Widerständen nachgebildet werden, indem die Kreuzungspunkte der Widerstände den Teilflächen (b_Xy) zugeordnet worden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der an den einzelnen Stellen zur Aufrechterhaltung des Potentials (L^r ₀) erforderliche Strom gemessen und als Kriterium für die Erkennung der Zeichen verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialverteilung in dem Potentialfeld gemessen und als Kriterium für die Erkennung der Zeichen verwendet wird.

6. Verfahren nach Ansprucli 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichen in für die Auswertung charakteristische Formelemente eingeteilt und die

Erkennung der Zeichen durch Auswerten der Potentialverteilung auf mehreren für alle Zeichen gemeinsamen horizontalen oder vertikalen Bezugsünien ermittelt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn- S zeichnet, daß die Formelemente durch Bildung der räumlichen Ableitungen 1., 2. und eventuell höherer Ordnung der längs der Abtastlinien gewonnenen Potentialwerte bestimmt werden.

8. Verfahren zur Erkennung von Ziffern nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziffern in Formelemente eingeteilt werden, die bei der Abtastung längs der Bezugslinien durch Messung der Potentiale an jeweils drei aufeinanderfolgenden Punkten eindeutig erkennbar sind, indem die Bedingungen

U_X+1>U_X>U_X^₁ und

U_x>i/₂(U_X+1+U_x^₁)

für das eine Formelement (L) und die Bedingungen

20 U_x._l>U_x>U_x+1 und

für das zweite Formelement (R) und die Bedingungen

U_x = U₀ und
U_X'<U_O

für das dritte Formelement (G) ausgewertet und die je Ziffer ermittelten Formelemente in einem Zuordner der jeweiligen Ziffer zugeordnet werden.

9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Abtastspur zyklisch umlaufende Abfragemittel (Dr) vorgesehen sind, mittels denen die Punkte (P_xy) des Potentialfeldes sowie die Verstärkerausgänge (P'_xy) mit Schaltanordnungen verbunden werden, die gemäß den geforderten Bedingungen Ausgangssignale für die Formelemente (L), (R) und (G) liefern.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ermittlung der Formelemente (L) und (R) drei synchron umlaufende Wähler oder entsprechende elektronische Mittel vorgesehen sind, deren Ausgänge so mit den Punkten (P_xy) verbunden sind, daß jeweils drei aufeinanderfolgende Punkte (P_iy, P₂₁, und P_3J/) abgefragt und die ermittelten Spannungswerte Koinzidenzschaltungen über Transistoren zugeführt werden, die zwei Ausgangsleitungen für je eines der zwei Formelemente besitzen.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ermittlung des Formelementes (G) ein synchron mit den Wählern (Dr 1 bis Dr3) umlaufender Wähler (DrA) vorgesehen ist, dessen Ausgänge mit den Verstärkerausgängen der Fotozellen (F) verbunden sind und der mit dem Wähler (Dr 2) derart über eine Koinzidenzschaltung zusammenwirkt, daß an deren Ausgang ein Signal bei erkanntem Formelement (G) entsteht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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