DE1075354B

DE1075354B - Verfahren und Anordnung zur automatischen Erkennung von Zeichen

Info

Publication number: DE1075354B
Application number: DE1957ST012777
Authority: DE
Inventors: Fellbach bei Stuttgart und Dipl.-Ing. Hermann Endres Stuttgart-Mühlhausen Dr.-Ing. Karl Steinbuch
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1957-04-17
Filing date: 1957-07-17
Publication date: 1960-02-11
Also published as: GB871163A; CH365568A; DE1198599B; CH372865A; NL228298A; GB871162A; CH379576A; FR75045E; BE572408A; GB878931A; BE566888A; BE568374A; NL229873A; CH379815A; DE1069917B; DE1065198B; DE1077904B; US3069079A; BE569689A; DE1121864B

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Erkennung von Zeichen, insbesondere Schriftzeichen.

Es sind schon verschiedene Verfahren und Anordnungen zur Erkennung von Zeichen bekanntgeworden. Bei einigen Verfahren werden die Zeichen längs bestimmter Linien abgetastet und die Übergänge von dem Zeichenfeld auf das Zeichen bzw. umgekehrt für die Auswertung festgestellt. Bei anderen Verfahren wird das Abtastfeld in Bildraster eingeteilt und je Rasterfeld die Schwärzung untersucht. Die Abtastung kann bei allen Verfahren optisch, magnetisch, galvanisch oder elektrostatisch erfolgen, je nachdem wie die Zeichen auf dem Zeichenträger aufgebracht sind. Um die Abtastergebnisse, die letztlich als elektrische Signale vorliegen, den zu erkennenden Zeichen zuordnen zu können, ist es meist erforderlich, einen Speicher vorzusehen, in dem die ankommenden Signale zunächst gespeichert und von dort der Auswerteschaltung zugeführt werden.

Man verwendet z. B. Zählketten oder Schieberegister bekannter Art, d. h., die Signale aller Abtastspuren werden in einer oder mehreren voneinander unabhängigen Speicherketten gespeichert. Zählketten sind dann erforderlich, wenn die Anzahl der Schwarzpunkte je Abtastspur zur Erkennung der Zeichen herangezogen wird, während Schieberegister mit mehreren Speicherketten bei der Auswertung der Zeichen nach der Lage in dem Bildraster zweckmäßig sind. Der Speicher dient somit nur für die spätere Auswertung, hat jedoch selbst keinen Einfluß auf die Auswertung.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Speicher anzugeben, der einerseits gewisse Vorteile für die bekannten oder bereits vorgeschlagenen Erkennungsverfahren und andererseits noch die Möglichkeit bringt, direkt zur Auswertung herangezogen werden zu können.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur automatischen Erkennung von Zeichen, insbesondere Schriftzeichen, die entweder längs bestimmter Zeilen oder vollparallel optisch, magnetisch, galvanisch oder elektrostatisch abgetastet werden. Erfindungsgemäß werden die Abtastsignale in einem zweidimensionalen Schieberegister, dessen einzelne Speicherzellen in der gleichen räumlichen Anordnung den Rasterflächen des Abtastfeldes zugeordnet sind und das eine Verschiebung der eingespeicherten Information in allen vier Richtungen gestattet, zur weiteren Auswertung gespeichert.

Das Schieberegister kann aus Flip-Flop-Stufen, Ringkernen mit rechteckiger Hysteresisschleife oder anderen bistabilen Elementen oder Schaltungen bestehen.

Verfahren und Anordnung
zur automatischen Erkennung von Zeichen

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dr.-Ing. Karl Steinbuch, Fellbach bei Stuttgart,

und Dipl.-Ing. Hermann Endres, Stuttgart-Mühlhausen, sind als Erfinder genannt worden

Die Einspeicherung der Abtastsignale in einem zweidimensionalen Schieberegister hat den Vorteil, daß die Zeichen als Ganzes, d. h. flächenhaft, elektrisch nachgebildet sind und dementsprechend Lagekorrekturen vorgenommen werden können, was für die meisten Auswerteverfahren von Nutzen ist.

Die Erfindung hat jedoch noch den größeren Vorteil, daß die Einspeicherung in einem zweidimensionalen Schieberegister neue Möglichkeiten für die Zeichenerkennung bietet. So ist es z. B. möglich, für jedes zu erkennende Zeichen eine Koinzidenzschaltung vorzusehen, die alle Speicherzellenausgänge miteinander verbindet, und zwar jeweils getrennt die für die betreffenden Zeichen das Kriterium »schwarz« bzw. »weiß« gespeichert haben sollen.

Für die folgende Beschreibung ist vorausgesetzt, daß die Begriffe »schwarz« und »weiß« nicht ausschließlich optisch gemeint sind, sie können z. B. auch »Strom« oder »nicht Strom« bei einer entsprechenden elektrischen Abtastung bedeuten. Nach der Einspeicherung der Abtastsignale ergibt sich daher das Zeichen aus den erfüllten Koinzidenzbedingungen. Da infolge von Höhen- oder Seitenverschiebungen oder fehlerhaftem Druck in dem Abtastfeld eine vollständige Koinzidenz nicht immer zu erwarten ist, ist die Koinzidenzschaltung zweckmäßigerweise so beschaffen, daß auch eine nicht vollständige Übereinstimmung des abgelesenen Zeichens mit einem idealen Zeichen eine positive Aussage ergeben kann. Am einfachsten läßt sich das durchführen, indem die

909' 7-/S/232

i UVb 3b4

Koinzidenzprüfung gleichzeitig oder nacheinander mit verschieden starken- Koinzidenzbedingungen vorgenommen wird.

Verschiebungen des Zeichens in dem Abtastfeld lassen sich mittels des zweidimensionalen Schieberegisters leicht korrigieren, indem das eingespeicherte Zeichen so lange in dem Speicher verschoben wird, bis das abgelesene Zeichen in dem Flächenspeicher möglichst genau auf die angeschlossene Koinzidenzschaltung zu liegen kommt. Dann kann die Koinzidenzforderung ziemlich scharf sein, und die ermäßigten Koinzidenzforderungen dienen nur noch der Berücksichtigung fehlerhaften Druckes od. dgl.

Die Verschiebung der Zeichen in dem Speicher kann spiralförmig oder mäanderförmig erfolgen, um so von jeder vorkommenden Ausgangslage der Zeichen auf dem Flächenspeicher aus die betreffende Koinzidenzschaltung zu erreichen. Die Ausdehnung der zu durchlaufenden Spirale ist den maximal vorkommenden Zeichenverschiebungen angepaßt.

Um bei der Zeichenverschiebung gleichzeitig fehlerhaften Druck od. dgl. erfassen zu können, ist es zweckmäßig, die Spirale mehrmals zu durchlaufen, und zwar z. B. zuerst von innen nach außen und dann von außen nach innen usw., und bei jedem Umkehrpunkt die Koinzidenzforderungen, beginnend mit der schärfsten Forderung, zu verringern, bis schließlich eine Zeichenaussage erfolgt.

Soll, z. B. aus Zeitersparnis, die Spirale nur einmal durchlaufen werden, so kann man Mittel vorsehen, um jede Stellung der Zeichen gleichzeitig mit mehreren Koinzidenzforderungen abzufragen. Die verschiedenen Aussagen werden dann gespeichert und nach Durchlaufen der Spirale die beste Koinzidenz festgestellt und dem entsprechenden Zeichen zugeordnet.

Die Speicherung der Zeichen in einem Flächenspeicher gestattet aber auch noch ein grundsätzlich anderes Verfahren zur Zeichenerkennung. Bei diesem Verfahren werden die Zeichen in dem Flächenspeicher nach einem bestimmten Gesetz verschoben, um dadurch die Konturen der Zeichen feststellen zu können. Die Aussagen über die Konturen werden in einer besonderen Koinzidenzschaltung den Zeichen zugeordnet.

Zur Durchführung des Verfahrens ist das Schieberegister in doppelter Größe vorgesehen und eine zusätzliche mittlere Speicherzellenreihe angeordnet, die zur Erfassung der Zeichenkonturen bei den verschiedenen Verschiebeschritten verwendet wird. Diese werden entsprechend der Aussagen der mittleren Speicherreihe von einer Koinzidenzschaltung derart bestimmt, daß die Konturen der Zeichen einen bestimmten Weg über die mittlere Speicherreihe nehmen. Es ist z. B. möglich, zuerst den rechten Rand und dann den linken Rand des Zeichens auszuwerten, indem das Zeichen in dem unteren Teil des Flächenspeichers eingespeichert und dann in die obere Hälfte derart verschoben wird, daß der rechte Rand des Zeichens die mittlere Speicherzelle der mittleren Speicherzellenreihe passiert. Bei dem Zurückschieben des Zeichens in die untere Hälfte des Speichers wird dann der linke Rand durch die mittlere Speicherzelle geschoben. Aus der Reihenfolge, Anzahl und Richtung der Verschiebeschritte längs der Speicherzellenreihen läßt sich dann das Zeichen mittels einer entsprechenden Koinzidenz- und Zählschaltung bestimmen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. 1 bis 11 in zwei Beispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Ziffer 2 in einem Schwarz-Weiß-Raster, Fig. 2 ein Blockschaltbild eines zweidimensionalen S chieberegisters,

Fig. 3 die Schaltung einer Speicherzelle des zweidimensionalen Registers,

Fig. 4 einen Teil einer Koinzidenzschaltung für die Zeichenauswertung des zweidimensionalen Schieberegisters,

Fig. 5 die spiralförmige Bewegung eines Punktes des Zeichens im Schieberegister,

ίο Fig. 6 schematisch eine Anordnung für die Durchführung der spiralförmigen Verschiebung der Zeichen, Fig. 7 schematisch ein zweidimensionales Schieberegister für die Auswertung der Zeichen entsprechend ihren Konturen,

Fig. 8 eine Koinzidenzschaltung für die Steuerung der Verschiebeschritte,

Fig. 9 sämtliche Verschiebeschritte bei der Ziffer 2, Fig. 10 eine Anordnung zur Erfassung der verschiedenen Verschiebeschritte und

Fig. 11 eine Koinzidenzschaltung für die Zuordnung der Verschiebeschritte zu den Ziffern 1, 2 und 3. Fig. 1 zeigt die Ziffer 2 in einem Rasterfeld. Die von dem Zeichen ganz oder teilweise bedeckten Rasterbereiche werden an der entsprechenden Stelle des Schieberegisters als der eine Speicherzustand und die übrigen Rasterbereiche als der andere von zwei Speicherzuständen gespeichert, und zwar indem den schraffierten Feldern die Spannung U₀ und den freien Feldern die Spannung 0 zugeordnet ist.

Fig. 2 zeigt ein zweidimensionales Schieberegister im Blockschaltbild. Jeder Speicherzelle ist in der gleichen flächenhaften Anordnung ein Rasterbereich b_xy zugeordnet. Die in dem Register eingespeicherten Informationen können gemäß der Erfindung in allen vier Richtungen verschoben werden. Hierzu dienen die vier Verschiebeleitungen +x, — χ und +y, —y. Die Vorzeichen sollen angeben, daß die Verschieberichtungen entgegengesetzt sind. Die vier Verbindungsleitungen zwischen jeweils zwei benachbarten Speicherzellen dienen paarweise für die Verschiebung in beiden Richtungen. Die in den die Speicherzellen darstellenden Rechtecken 21 angeführten Zahlen bezeichnen die jeweils zwischen zwei Speicherzellen zusammenwirkenden Teile.

Das Schieberegister kann aus Flip-Flop-Stufen oder Ringkernen mit rechteckiger Hysteresisschleife oder anderen bistabilen Elementen oder Schaltungen aufgebaut sein.

Fig. 3 zeigt den Aufbau einer Speicherzelle aus einem Flip-Flop. Die Schaltung eines Flip-Flops für ein Schieberegister ist bekannt und braucht nicht näher erläutert zu werden. Zu erwähnen ist nur, daß wegen der Verschiebung in vier Richtungen nunmehr vier Verschiebeleitungen und die entsprechenden Koppelglieder zwischen jeweils zwei Speicherzellen erforderlich sind. Die Zahlen 1 bis 20 sind identisch mit den Zahlen in den Rechtecken 21, so daß man ohne weiteres das Zusammenwirken zweier Speicherzellen erkennen kann. Der sich nach der Einspeicherung in den einzelnen Zellen einstellende Zustand wird an den beiden Ausgangspunkten A und B entnommen, und zwar an dem Punkte der komplementäre Zustand des Punktes B. Beide Zustände sind für die Auswertung erforderlich, da in der angeschlossenen Koinzidenzschaltung jeweils der Schwarz- und der Weiß-Zustand benötigt werden, um für jeden Koinzidenzpunkt gleich viele Koinzidenzleitungen zu haben.

Fig. 4 zeigt einen Teil einer Koinzidenzschaltung, die zur Erkennung der Zeichen dienen kann. Die

Flip-Flop-Stufen des zweidimensionalen Schieberegisters sind wieder durch die Rechtecke 21 schematisch dargestellt. Die Ausgänge A und B der einzelnen Stufen sind entsprechend den zu erkennenden Zeichen über Widerstände R mit den Torschaltungen T₁ verbunden. Die Tore sind geöffnet, wenn alle mit dem betreffenden Tor verbundenen Ausgänge richtig markiert sind. Als Tore dienen Transistoren, deren Emitterspannung so gewählt ist, daß die Transistoren dann und nur dann durchgeschaltet sind, wenn die entsprechenden Koinzidenzen vorhanden sind, da die. Koinzidenzpunkte mit der jeweiligen Basis verbunden sind. Die Kollektorleitung dient als Ausgang zur Anzeige des erkannten Zeichens.

In Fig. 4 ist die gemeinsame Emitter spannung U₁ stufenweise veränderbar angegeben. Durch die verschiedene Schwellspannung U₁ kann man also festlegen, bei wieviel Koinzidenzen die Transistoren durchgeschaltet werden. Da andererseits die Koinzidenzen durch das ideale Zeichen bestimmt sind, kann man also festlegen, mit welcher Genauigkeit das abgelesene und das ideale Zeichen übereinstimmen müssen, um an den Ausgängen Z eine Aussage zu erhalten.

Die Sicherheit, ein Zeichen richtig zu erkennen, ist um so größer, je näher die Schwellspannung der für das ideale Zeichen zutreffenden Spannung gelegt werden kann. Das abgelesene Zeichen muß deshalb in dem Flächenspeicher möglichst genau auf die angeschlossene Koinzidenzschaltung zu liegen kommen. Da dieses jedoch nicht immer der Fall sein wird, entsteht die Aufgabe, das Zeichen in dem Flächenspeicher entsprechend zurechtzurücken. Dies ist mit dem Flächenspeicher sehr einfach möglich, da er eine Verschiebung in vier Richtungen gestattet.

Die Verschiebung erfolgt am zweckmäßigsten spiralförmig, wie aus Fig. 5 zu ersehen ist. Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung, die geeignet ist, diese spiralförmige Bewegung der Zeichen in dem Flächenspeicher zu steuern. Der Impulsgenerator 22, der nach der Einspeicherung des Zeichens anläuft, steuert einen aus den Teilen D für die eine Durchlaufrichtung und E für die umgekehrte Durchlaufrichtung der Spirale bestehenden Zähler C₁, an dessen Ausgängen die Verschiebeleitungen des Registers wie angegeben angeschlossen sind. Die Ausgänge des Zählers und auch seine Stufenzahl richten sich nach der Form der Spirale.

Fig. 5 zeigt, daß zuerst ein Verschiebeschritt in +^-Richtung, dann ein Schritt nach +y, zwei Schritte nach —χ und —y und schließlich zwei Schritte nach ~\-x durchzuführen sind. Für das umgekehrte Durchlaufen der Spirale sind die Zählerausgänge in dem Teil B des Zählers entsprechend bezeichnet. Wenn die Spirale mehrmals vor- und rückwärts durchlaufen werden soll, ist der Zähler C₁ als Ringzähler ausgebaut. Die Spirale wird zunächst von innen nach außen durchlaufen und bei jedem Verschiebeschritt der Zähler um eine Stellung weitergeschaltet. Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, wird zuerst ein Schritt in +^-Richtung durchgeführt. Dabei geht der Zähler in die zweite Stellung über, deren Ausgang mit der +y-Fortschalteleitung verbunden ist, d. h., das Zeichen wird nunmehr in +^-Richtung um einen Schritt weitergeschaltet. In der dritten und vierten Zählerstellung gibt der Zähler den Befehl, das Zeichen zweimal in —^-Richtung zu verschieben, usw. bis der Zähler die neunte Stellung erreicht. In dieser Stellung ist die Spirale in der einen Richtung vollständig durchlaufen. Diese Stufe ist daher mit keiner Verschiebeleitung verbunden. So-

dann wird die Spirale, gesteuert von der zehnten bis siebzehnten Stellung des Zählers, in umgekehrter Richtung durchlaufen. In der achtzehnten Stellung ist wieder der Ausgangspunkt der Spirale erreicht, und die Verschiebung kann von vorn beginnen, falls dies erwünscht und der Zähler als Ringzähler geschaltet ist.

Die beiden Stufen V und R des Zählers sind über jeweils eine Diode mit dem Eingang eines zweiten Zählers C₂ verbunden. Die Ausgänge dieses Zählers sind mit der Spannungsquelle U₁ für die Torschaltungen T₁ verbunden. Steht der Zähler C₂ in seiner ersten Stellung, dann wird die Schwellspannung JJ₁₁ mit der stärksten Koinzidenzforderung an die Transistoren T₁ angeschaltet. Wenn der Zähler C₁ die Stellung V erreicht, gelangt ein Fortschalteimpuls zu dem Zähler C₂, der damit in seine zweite Stellung übergeht. Der Ausgang dieser Stufe schaltet auf die nächstniedere Schwellspannung U₂₂, die eine geringere Koinzidenzforderung bedeutet, so daß also bei dem umgekehrten Durchlaufen der Spirale diese Koinzidenzforderung maßgebend ist. Erreicht der Zähler C₁ die Stellung R, dann gelangt wieder ein Fortschalteimpuls zu dem Zähler C₂, der damit in die dritte Stellung übergeht und die nächstniedere Schwellspannung einschaltet. Die Spirale wird so lange mit jeweiliger Einstellung einer neuen Schwellspannung hin und her durchlaufen, bis eine Erkennung eines Zeichens vorliegt. Dann wird der Generator automatisch ausgeschaltet und die beiden Zähler C₁ und C₂ in ihre Nullstellungen zurückgebracht.

Es ist vielfach wünschenswert, aus Zeitgründen die Spirale der Fig. 5 nur ein einziges Mal zu durchlaufen und trotzdem alle Koinzidenzforderungen durchzuführen. Zu diesem Zwecke sind jedem Koinzidenztransistor !T₁ mehrere Transistoren T₂. . . T_n basisseitig parallel geschaltet und den Emittern jeweils die für die verschiedenen Koinzidenzforderungen entsprechende Schwellwertspannung aufgedrückt. Für einen Transistor T₁ sind die zu diesem Zwecke dienenden Paralleltransistoren T₂ ... X"₄ gestrichelt in Fig. 4 dargestellt. Im letzteren Falle werden die Aussagen der verschiedenen Ausgänge der parallelen Transistoren gespeichert, so daß nach Durchlaufen einer vollständigen Spirale die beste Koinzidenz aus diesen Speichern abgelesen werden kann. Zum Durchlaufen der Spirale dient wieder der Zähler C₁ der Fig. 6, doch nur bis zu der Stellung V. Der übrige Teil des Zählers sowie der Zähler C₂ sind hier überflüssig.

An Hand der folgenden Figuren wird ein zweites Verfahren zur Erkennung von Zeichen mittels eines zweidimensionalen Schieberegisters beschrieben. Der Grundgedanke dieses Verfahrens besteht darin, die Konturen der Zeichen in dem Speicher festzustellen und den Zeichen zuzuordnen. Dies ist möglich, wenn man bestimmte Speicherzellen vorsieht und das Zeichen schrittweise so verschiebt, daß alle Punkte des Zeichens ein oder mehrmals diese Zellen berühren; denn dann kann man die Konturen an der erfolgten Reihenfolge und Anzahl der Verschiebeschrirte in den vier Richtungen in einer entsprechenden Koinzidenzschaltung feststellen.

Das zu erkennende Zeichen wird wie bei dem ersten Beispiel fotoelektrisch abgetastet und in einem zweidimensionalen Schieberegister, das z. B. aus Flip-Flop-Stufen gemäß Fig. 3 besteht, gespeichert. Das Schieberegister ist jedoch in diesem Falle doppelt so groß, als für die Zeichenausdehnung erforderlich wäre. Es kann also in einen unteren und einen oberen Speicher eingeteilt werden. Zwischen beiden Teilen ist ferner eine zusätzliche Speicherzellenreihe angeordnet,

die zur Bildung der Kriterien für die Konturen der Zeichen dient. Die mittlere Speicherzellenreihe ist in den Speicher Fm (Mitte) sowie mehrere Speicher Fl (links) und Fr (rechts) eingeteilt. In der Fig. 7 sind der Übersichtlichkeit wegen die Informationsleitungen zwischen den einzelnen Speicherzellen weggelassen und nur die vier Schiebeleitungen eingezeichnet. Die besonders gekennzeichneten Speicherreihen Fo und Fu können zur feineren Erfassung der Zeichenkonturen herangezogen werden, wie weiter unten noch erläutert wird.

Das abgetastete Zeichen wird in dem unteren Teil des Schieberegisters eingespeichert und dann in den oberen Teil geschoben, und zwar derart, daß die rechte Kontur des Zeichens die Zelle .Fw durchläuft. Die Schaltanordnung zur Verschiebung der Zeichen ist deshalb so ausgelegt, daß, solange die mittlere Speicherzellenreihe nicht von dem Zeichen berührt wird, das Zeichen in +^-Richtung verschoben wird, wenn der Impulsgenerator 23 die entsprechenden Verschiebeschritte einleitet. Der Impulsgenerator 23 wird über die Leitung 25 angestoßen und über die Leitung 26 nach Beendigung der Verschiebeschritte wieder stillgesetzt. Wenn der obere Rand des Zeichens in die mittlere Speicherzellenreihe einläuft, wird eine bistabile Einrichtung 24 in Betrieb genommen, die dazu dient, die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Zeichens festzuhalten. Die bistabile Kippschaltung hat zwei Ausgänge α und b. Beim Eintreffen eines ersten Impulses von der mittleren Speicherzellenreihe geht sie in den Zustand b über und bleibt dort so lange, bis der nächste Impuls der mittleren Reihe eintrifft. Wenn nun der zweite Impuls von der mittleren Reihe eintrifft, nachdem sie vollkommen frei von Zeichenteilen war, kippt die Schaltung 24 in die Stellung a, d. h. in ihre Ausgangsstellung. Da die Zeichen zunächst in den unteren Teil des Flächenspeichers eingespeichert und dann in den oberen und schließlich wieder nach unten zurückverschoben werden, bedeutet dies, daß in der Stellung b die Verschiebeschritte in Jtr-Richtung bei der Aufwärtsbewegung und in der Stellung a die Verschiebeschritte in ^-Richtung bei der Abwärtsbewegung erfaßt werden können.

Die Steuerung der Verschiebeschritte erfolgt mit den Koinzidenztoren K₁... K₈, die bei Vorhandensein der angegebenen Eingangsimpulse die an den Ausgängen eingezeichneten Verschiebeschritte auslösen. Solange die mittlere Zeile (Fl, Fm, Fr) nicht berührt wird, schaltet der Generator 23 über K₁ das Zeichen in der +^-Richtung fort. Berührt das Zeichen die mittlere Reihe, so wird zunächst Flip-Flop 24 auf Stellung & geschaltet und das Zeichen nach links (—x), rechts ( + x) oder oben (+y) über K₂, K₃ oder Ä'₄ verschoben. Die Verschiebung nach links (—x) über .K₂ erfolgt, wenn Fr allein oder Fr und Fm oder Fr und Fm und Fl vom Zeichen berührt werden. Eine Verschiebung nach rechts (+λγ) ist nur möglich, solange eine oder mehrere Zellen Fl allein angesprochen haben. Die Verschiebung nach oben (+v) erfolgt immer dann, wenn Fm, aber nicht Fr angesprochen hat. Damit wird das Zeichen entsprechend Fig. 7 über Fm in die obere Hälfte des Registers gebracht, bis schließlich die Mittelzeile nicht mehr berührt wird. Über K₅ wird daraufhin das Zeichen in —^-Richtung verschoben, die Mittelzeile wird wieder berührt, und die Schaltung24 kippt in die Stellung». Nun läuft der umgekehrte Vorgang ab, der linke Rand des Zeichens wird durch Fm geschoben, und zwar über die Koinzidenzschaltungen K₆, K₁ und Kg, bis das ganze Zeichen wieder in der unteren Hälfte des Speichers steht. Die + x- und die —^-Impulse werden getrennt für die Verschiebung nach oben und nach unten gezählt. Die angeführten Bedingungen für die Verschiebeschritte sind aus der Fig. 8 ohne weiteres ablesbar. Da man neben den Ausgangssignalen der mittleren Speicherzellenreihe auch deren Komplemente für die Steuerung der Tore K₁. .. K₈ braucht, sind an den Speicherausgängen Komplementbildner 27 vorgesehen.

Unter diesen Voraussetzungen wird das Zeichen,

ίο z. B. die Ziffer 2, in der in Fig. 9 angegebenen Weise in dem zweidimensionalen Verschieberegister verschoben. Die Pfeile zwischen den einzelnen Verschiebestufen geben an, in welcher Richtung die Verschiebung zwischen den betreffenden Stufen stattfindet. Das Zeichen gelangt also zunächst von dem unteren Teil des Schieberegisters in den oberen Teil, wobei der rechte Rand des Zeichens ermittelt wird. Wenn das Zeichen ganz in der oberen Hälfte steht, also nicht mehr die mittlere Reihe berührt, wird die Verschieberichtung von +y auf —y umgekehrt. Wenn das Zeichen die mittlere Reihe wieder berührt, geht die bistabile Einrichtung in ihre Stellung α über und kennzeichnet so die bei der Abwärtsbewegung auftretenden Verschiebungen in ^-Richtung. Bei der Abwärtsbewegung des Zeichens wird der linke Rand durch Fm geschoben und so ermittelt. Die notwendigen Verschiebeschritte sind ebenfalls aus Fig. 9 zu ersehen.

Die bei der Aufwärts- und Abwärtsbewegung "der

Zeichen auftretenden Verschiebeschritte in Λτ-Richtung werden in den in Fig. 10 dargestellten Zählern gezählt. Es sind vier Zähler C₃... C₆ vorgesehen, nämlich jeweils zwei für die Aufwärts- (C₃, C₄) und zwei für die Abwärtsbewegung (C₅, C₆). C₃ und C₅ zählen die Verschiebungen in +ΛΓ-Richtung und C₄ und C₆.

die Verschiebungen in —Jtr-Richtung. Die Einspeicherung der Zählimpulse erfolgt über die Koinzidenztore K₉ ... K₁₂, die jeweils zwei Eingänge besitzen, und zwar einen für den Verschiebeschrittimpuls und einen für die Kennzeichnung der Auf- (b) oder Abwärts- (a) -Bewegung. Die Ausgänge der Zähler sind mit Koinzidenztoren verbunden, die zur Anzeige des erkannten Zeichens dienen. Da die Zahl der Impulse, d. h. der Verschiebeschritte, bei unterschiedlichen Zeichenformen nicht genau gleich ist, werden zum Teil mehrere Ausgänger der Zähler durch Oderschaltungen verbunden und dann erst in der Koinzidenzschaltung für das entsprechende Zeichen zusammengefaßt. Die Ziffer 1 kann z. B. genau senkrecht oder leicht schräg in dem Abtastfeld liegen. Daraus ergeben sich für die Bewegung nach oben etwa 0,1 oder 2 + ΛΓ-Impulse. Die Koinzidenzschaltung für die Ziffer 1 ist deshalb mit den ersten drei Ausgängen des Zählers C₃ verbunden. Die Koinzidenzbedingungen für die Ziffern 1, 2 und 3 sind in Fig. 11 festgehalten.

Sie zeigt die drei Koinzidenztore K₁₃... K₁₅. Die jeweiligen Eingänge sind mit den Zählstufen verbunden, welche die für die entsprechende Ziffer erforderlichen Verschiebeschritte angeben. Die Zahlen an den Zählerausgängen und den Koinzidenztoreingängen verdeutliehen die gegenseitige Zuordnung.

In dem beschriebenen Beispiel sind die +x- und die —jF-Impulse für das ganze Zeichen nur auf zwei Bereiche aufgeteilt, nämlich rechte Seite des Zeichens bei der Bewegung nach oben und linke Seite des Zeichens bei der Bewegung nach unten. Bei starken Abweichungen der zu erkennenden Zeichen von dem als ideal angenommenen Zeichen ist es zweckmäßig, eine verfeinerte Einteilung zu wählen. Eine Aufteilung in vier Bereiche läßt sich z. B. durch Verdopplung der Zähler der Fig. 10 erreichen, wobei die Eingangs-

koinzidenzen für diese 'Zähler nicht mehr von den beiden Stellungen α und b der bistabilen Kippschaltung 24, sondern von einem geeigneten Verteiler, der an den Generator 23 der Fig. 8 angeschlossen ist, gesteuert werden.

Es ist auch möglich, die Eingangskoinzidenzschaltungen für die Zähler von einer in der Mitte einer Speicherhälfte gelegenen Speicherzeile Fu oder Fo zu steuern, um für die Aufwärtsbewegung und für die Abwärtsbewegung des Zeichens je zwei Bereiche, also insgesamt für den ganzen Zeichenrand vier Teilbereiche zu erhalten.

Die Erfindung wurde an Hand eines orthogonalen zweidimensionalen Schieberegisters beschrieben. Es kann in manchen Fällen jedoch auch nützlich sein, die Speicherzellen an den Ecken von Dreiecken oder allgemein Vielecken anzuordnen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur automatischen Erkennung von Zeichen, insbesondere Schriftzeichen, die optisch, magnetisch, galvanisch oder elektrostatisch mit Hilfe eines Abtastrasters abgetastet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastsignale in einem zweidimensionalen Schieberegister, das eine Verschiebung der eingespeicherten Informationen in Zeilen- und Spaltenrichtung gestattet und dessen einzelne Speicherzellen in der gleichen flächenhaften Anordnung den Rasterflächen (b_xy) des Abtastfeldes zugeordnet sind, gespeichert und von dort den Auswerteschaltungen zugeleitet werden.

2. Anordnung zur Erkennung des Zeichens mittels des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes zu erkennende Zeichen eine Koinzidenzschaltung vorgesehen ist, die alle diejenigen Speicherzellenausgänge miteinander verbindet, die für das betreffende Zeichen das Kriterium »schwarz« bzw. »weiß« gespeichert haben sollen, wobei diese Koinzidenzschaltungen so aufgebaut sind, daß sie auch bei unvollständiger Koinzidenz ein Ausgangssignal liefern können und daß die Genauigkeit der Koinzidenz, die ein Ausgangssignal liefert, verändert werden kann (Fig. 4).

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der verschiedenen Koinzidenzbedingungen durch Veränderung der Schwellwertspannung (CZ₁) zur Durchschaltung der als Koinzidenztore dienenden Transistoren (T₁) erfolgt.

4. Verfahren zur automatischen Erkennung von Zeichen mittels einer Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eingespeicherten Zeichen in dem Flächenspeicher so lange verschoben werden, bis sich eine optimale Koinzidenz für ein Zeichen ergibt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung spiralförmig durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale mehrfach durchlaufen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung mäanderförmig durchgeführt wird.

8. Verfahren zur automatischen Erkennung von Zeichen mittels einer Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzidenzprüfung der eingespeicherten Zeichen gleichzeitig oder nacheinander mit verschieden starken Koinzidenzbedingungen vorgenommen wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Schwellwertspannung, beginnend bei der Spannung für die schärfste Koinzidenzforderung, bei jedem Umkehrpunkt der Spirale erfolgt und die Spirale so lange in beiden Richtungen durchlaufen wird, bis eine Zeichenaussage vorliegt.

10. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß ein zweiteiliger Zähler (C₁) für die Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung der Zeichen, der durch einen Impulsgenerator (22) schrittweise weitergeschaltet wird und der je Teil so viele Stufen besitzt, wie Verschiebeschritte für das Durchlaufen der Spirale erforderlich sind, und dessen Stufenausgänge schließlich mit den entsprechenden Schiebeleitungen verbunden, sind, um einen Schiebeimpuls auf den Flächenspeicher zu geben, und daß am Ende jedes Teilzählers eine zusätzliche Zählstufe vorgesehen ist, die zur Steuerung eines zweiten Zählers (C₂) dient, dessen Ausgänge die stufenweise Schwell Werteinstellung steuern, indem jedem Stufenausgang ein Schwellwert zugeordnet ist (Fig. 6).

11. Verfahren nach den Ansprüchen 4, 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale nur einmal durchlaufen wird und bei jeder Stellung der Zeichen die Koinzidenzprüfung gleichzeitig mit verschiedenen Koinzidenzforderungen durchgeführt und die Genauigkeit der Übereinstimmung mit den idealen Zeichen festgestellt, gespeichert und anschließend die genaueste Koinzidenz ermittelt wird.

12. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Koinzidenztor (T₁) ein oder mehrere Koinzidenztore (T₂ . . . T_n) parallel geschaltet sind, die jeweils bei einer anderen Koinzidenzbedingung durchschaltbar sind.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß den Durchschaltetransistoren (T₁) Transistoren (T₂ . . . T_n) basisseitig parallel geschaltet sind, deren Emitterspannungen entsprechend den Koinzidenzforderungen gegeneinander abgestuft sind.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingespeicherten Zeichen derart in dem Flächenspeicher verschoben werden, daß die Konturen der Zeichen bevorzugte Speicherzellen durchlaufen, und daß die sich ergebenden Verschiebeschritte in den vier möglichen Richtungen zur Auswertung der Zeichen verwendet werden.

15. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister in einer Richtung doppelt so groß ist, als der Zeichenausdehnung in dieser Richtung entspricht, und daß eine zusätzliche mittlere Speicherzellenreihe vorgesehen ist, welche die bevorzugten Speicherzellen enthält (Fig. 7).

16. Verfahren zur Erkennung von Zeichen mittels einer Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeichen zunächst in dem unteren Teil des Flächenspeichers eingespeichert und sowohl der rechte als auch der linke Rand des Zeichens ausgewertet wird, indem das Zeichen derart in den oberen Teil und wieder zurück in

909 725/232

den unteren Teil verschoben wird, daß bei der Aufwärtsbewegung der rechte Rand und bei der Abwärtsbewegung der linke Rand durch die mittlere Speicherzelle (Fm) der mittleren Speicherzellenreihe geschoben wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Verschiebeschritte mittels Koinzidenzschaltungen erfolgt, deren Eingänge derart mit den Speicherzellenausgängen der mittleren Speicherzellenreihe bzw. deren Komplementen verbunden sind, daß an dem Ausgang derjenigen Koinzidenzschaltung, die mit der Schiebeleitung verbunden ist, die den nächsten Schiebeschritt durchführen soll, ein Schiebesignal auftritt.

18. Verfahren nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeschritte nach links und rechts für den rechten und den linken Rand getrennt gezählt und die Zählergebnisse in für jedes Zeichen vorgesehenen ao Koinzidenzschaltungen den Zeichen zugeordnet werden, indem die entsprechenden Zählerausgänge

mit der jeweiligen Koinzidenzschaltung verbunden sind (Fig. 10, 11).

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die nach den Rändern getrennte Zählung mittels eines bistabilen Elementes (24) gesteuert wird, das bei der Aufwärtsbewegung der Zeichen in die eine Stellung (&) und bei der Abwärtsbewegung in die andere Stellung (a) übergeht.

20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur feineren Erfassung der Zeichen der linke und rechte Rand der Zeichen in mehrere Bereiche eingeteilt und für jeden Bereich die für die Links- und Rechtsverschiebung auftretenden Impulse gezählt werden.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der linke und rechte Rand der Zeichen mittels einer in der Mitte der unteren oder oberen Speicherhälfte gelegenen Reihe (Fu, Fo) in je zwei Bereiche unterteilt wird und für jeden dieser insgesamt vier Bereiche getrennt die Zählung der Verschiebeschritte durchgeführt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen