DE1076984B - Verfahren und Anordnung zur automatischen Erkennung von Zeichen - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur automatischen Erkennung von
Zeichen.
Bei einigen bekannten Verfahren werden die Zeichen längs bestimmter horizontaler und/oder vertikaler
Linien fotoelektrisch abgetastet und die jeweiligen 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. Insbesondere ist aber nachteilig, daß die
Schwarz weiß Übergänge an genau definierte Stellen innerhalb des Abtastfeldes gebunden sind. Eine mehr
oder weniger große Abweichung kann daher zu einer falschen Erkennung führen. Derartige Abweichungen
sind jedoch insbesondere bei mit Schreibmaschine geschriebenen Zeichen leicht möglich, da bei diesen
bekanntlich häufig Verschmutzungen der Typen eintreten. Eine eindeutige Erkennung ist daher nicht
mehr mit Sicherheit gewährleistet.
Um diese Nachteile zu vermeiden, sind schon verschiedene andere Abtastverfahren vorgeschlagen worden.
Der eine bekannte Vorschlag geht dahin, die Linienzüge der Zeichen als Unterscheidungskriterien
heranzuziehen. Bei derartigen Verfahren ist jedoch eine fehlerhafte Unterbrechung in den Linienzügen
der Zeichen mitunter sehr störend. Um Fehlauswertungen zu vermeiden, sind daher meist sehr komplizierte
Verfahren notwendig, die feststellen sollen, daß die Unterbrechung der Linien nicht durch das
Zeichen selbst bedingt ist.
Es ist nun weiter vorgeschlagen worden, die Zeichen auf einer mit lichtempfindlichen Widerständen belegten
Isolierstoffplatte abzubilden und die jeweiligen Leit- bzw. Widerstandswerte dieser Widerstände zu
prüfen. Zur eindeutigen Erkennung werden diese sogenannten Lichtsonden in geeigneter Form und Anordnung
in dem Abbildungsfeld untergebracht. Auf diese Weise werden dann immer einige Lichtsonden
von dem Zeiehenkurvenzug bedeckt bzw. durchschnitten,
während andere vom Zeichen völlig unbedeckt bleiben. Die Lage der Lichtsonden ist so
gewählt, daß bei einem vorgegebenen Schrifttyp eine Kombination der so vom Zeichenlinienzug durch-
bzw. nicht durchschnittenen Lichtsonden für ein bestimmtes Zeichen charakteristisch ist und daher
dessen Erkennung ermöglicht.
Eine derartige Anordnung, die im Prinzip sehr vorteilhaft ist, hat jedoch die Unannehmlichkeit, daß
die Herstellung der Lichtsonden schwierig ist.
Die Erfindung beruht an sich auf der Erkenntnis, daß das Prinzip der Zeichenerkennung mittels Licht-
Verfahren und Anordnung
zur automatischen Erkennung
von Zeichen
Anmelder:
Standard Elektrik Lorenz
Standard Elektrik Lorenz
Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuff enhaus en,
Hellmuth-Hirth-Str. 42
Dr.-Ing. Karl Steinbuch, Fellbach (Württ),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
sonden vorteilhaft abgewandelt werden kann, wenn die Lichtsonden nur als gedachte Bahnen auf dem
Papier mit den abzulesenden Zeichen angesehen werden und längs dieser Bahnen ein Lichtpunkt zur
Abtastung entlanggeführt wird. Die Erfindung besteht also darin, einen Abtastlichtpunkt auf charakteristischen,
den Zeichen in Zahl, Lage und Form innerhalb des Abtastfeldes derart angepaßten Abtastbahnen
zu führen, daß sich für jedes Zeichen eine es kennzeichnende Kombination der vom Zeichenlinienzug
bedeckten bzw. nicht bedeckten Abtastbahnen ergibt, und auf jeder Abtastbahn höchstens ein Ausgangsgsignal
unabhängig von der jeweiligen Lage auf der Abtastspur zu erzeugen, indem die Lichtremissionsmöglichkeit
an der betrachteten Abtaststelle ermittelt wird.
Liegt die Lichtsonde, d. h. die Abtastbahn, vollständig in dem nicht von Zeichen bedeckten Gebiet
der Papieroberfläche, so ist auch das Remissionsvermögen längs dieser Bahn unverändert groß, und
der lichtelektrische Wandler führt während der Zeit, in der diese Bahn abgetastet wird, seinen Hellstrom.
Wenn dagegen der Lichtpunkt auf seinem Wege entlang der Abtastspur einen Zeichenlinienzug überquert,
d. h. wenn diese Bahn vom Zeichen durchschnitten ist, gibt der lichtelektrische Wandler wegen des durch die
Druckfarbe bedingten geringen Remissionsvermögens an dieser Stelle einen Impuls geringen Stromes ab.
Vom Zeichen durch- bzw. nicht durchschnittene Abtastbahnen lassen sich also durch die Prüfung unterscheiden,
ob während der Zeit des Lichtpunktdurchlaufes der lichtelektrischen Wandler einen Dunkelstromimpuls
abgibt oder nicht.
909 758/266
Zur Erzeugung des Lichtpunktes kann zweckmäßigerweise ein Kathodenstrahlrohr, dessen Schirm
verkleinert auf die Papieroberfläche mit dem Zeichen abgebildet wird, verwendet werden. An die Ablenkplattenpaare
werden zeitlich variierte Spannungen angelegt, so daß der Lichtpunkt die gewünschten
Abtastbahnen durchläuft.
Als lichtelektrische Wandler können Sekundärelektronenvervielfacher
dienen, da sie empfindlich und zur Messung eines momentan auftretenden Lichtstromes
geeignet sind.
Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 4 beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Ziffer 3 in einem mit Abtastbahnen gemäß der Erfindung belegten Abtastfeld,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung der Abtastung längs dieser
Bahnen,
Fig. 3 Teile von Abtastbahnen (3 a) bzw. die erforderlichen zeitlich veränderlichen Spannungen (3 b und
Fig. 4 a und 4b Netzwerke zur Erzeugung dieser Abtastbahnen in einer Kathodenstrahlröhre.
Fig. 1 zeigt beispielsweise ein Abtastfeld mit den Abtastspuren α bis i. Die Wahl der Abtastspuren ist
zunächst willkürlich und soll lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung dienen. In den einzelnen
Fällen müssen die Abtastspuren den gegebenen Verhältnissen angepaßt werden.
Zur Zeichenerkennung wird das betreffende Zeichen zunächst mit bekannten Mitteln in dem Zeichenfeld
zentriert und ausgerichtet. Sodann wird durch einen Startimpuls über die Leitung B (Fig. 2) an den
Zähler Z die Ausgangsleitung La in die digitale Stellung»!« gebracht, während sich die übrigen Ausgangsleitungen
noch in Stellung »0« befinden. Die Zahl der Ausgangsleitungen La... Li ist gleich der
Zahl der vorhandenen Abtastbahnen.
Zum Zeitpunkt der Markierung der Leitung La wird ein ihr zugeordnetes Netzwerk Na zum Einschwingen
gebracht, das an seinen Ausgangsleitungen die für das Durchfahren der ersten Abtastbahn a
durch den Lichtpunkt notwendigen zeitlich veränderlichen Spannungen für die Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre
KR liefert.
Die während des Abtastens durch den Lichtpunkt erzeugten elektrischen Signale werden durch den lichtelektrischen Wandler P verstärkt, dem ein digitaler
Begrenzer C nachgeschaltet ist, dessen Stellung »0« dem Hellstrom entspricht. Beim Auftreten eines
dunklen Stromimpulses geht er für die Dauer des Impulses in seine Stellung »1« über. Der Ausgang des
Begrenzers C ist mit dem Tiefpaßfilter F verbunden, das sehr kurze Impulse, die z. B. durch Papierverunreinigungen
hervorgerufen werden können, nicht passieren läßt. Wenn während des Abtastens ein
Dunkelstromimpuls auftritt, so· gelangt der Ausgangsimpuls des Begrenzers C über das Filter zu den
»Und«-Toren Ka ... Ki. Die zweite Eingangsleitung dieser Tore ist jeweils mit der ihm zugeordneten Ausgangsleitung
La ... Li des Zählers Z verbunden. Ist nun die Leitung La markiert, dann kann der Ausgangsgimpuls
des Begrenzers C über das Tor Ka zu dem Speicher Sa gelangen, der hierdurch in seine
digitale Stellung »1« gebracht wird. Tritt bei der Abtastung kein Dunkeitstromimpuls auf, dann bleibt
dieser Speicher in der Stellung »0«.
Wenn die Abtastbahn α durchlaufen ist, erteilt das Netzwerk Na dem Zähler Z über die Leitung W einen
Fortschalteimpuls. Damit gelangt dessen Ausgangsleitung Lb in Stellung »1« und löst gleichzeitig das
nächste für das Durchfahren der Abtastbahn b zuständige Netzwerk Nb aus. Diese Vorgänge wiederholen
sich, bis alle Bahnen durchlaufen sind, womit die Abtastung eines Zeichens beendet ist. Die Netzwerkausgänge
sind gegeneinander entkoppelt, um Fehlanzeigen zu vermeiden.
Die Speicher Sa . . . Si geben mit ihren Stellungen »0« bzw. »1« das Ergebnis der Lichtabtastung an.
Eine Kombination ihrer Aussagen zum Zwecke der Zeichenerkennung erfolgt über die Koinzidenzglieder
X1, Z2.. . Xn, deren Zahl gleich der der möglichen
Zeichen ist. Die Koinzidenzglieder sind so aufgebaut und mit den Speichern verbunden, daß immer nur
eines von ihnen, bei dem eine bestimmte, für das Zeichen charakteristische Kombination von Speicherstellungen
vorliegt, markiert werden kann und damit eine eindeutige Anzeige des so erkannten Zeichens
bewirkt.
Die Netzwerke Na ... Ni können z. B. auch durch ein einziges Netzwerk oder nur einige wenige ersetzt
werden. Bei Verwendung eines einzigen Netzwerkes müssen dann die Ablenkspannungen zu den Zeiten,
wo der Lichtpunkt nicht auf einer Abtastbahn geführt wird, z. B. beim Übergang von einer Bahn
auf die nächste unterdrückt werden, d. h., es muß eine Dunkeltastung des Elektronenstrahles vorgenommen
werden. Während dieser Dunkeltastung sind alle Zählerausgangsleitungen in Stellung »0«, so daß die
Speichereingänge blockiert sind und folglich auch keine Anzeige stattfinden kann. Am Ende der
Dunkeltastung wird dann jeweils die nächstfolgende Zählerausgangsleitung markiert.
Die in der Fig. 2 schematisch dargestellten Schaltungen können in irgendeiner bekannten Weise aufgebaut
sein. Für den Zähler, den Begrenzer, das Tiefpaßfilter, die Koinzidenz- und Speicherschaltungen
erübrigen sich daher nähere Angaben. Die Netzwerke können auch ohne weiteres den erforderlichen Gegebenheiten
in einfacher Weise angepaßt werden.
Die Fig. 4 a und 4b zeigen beispielsweise Netzwerke die zur Erzeugung der in Fig. 3 a dargestellten
Abtastbahn verwendet werden können. Um den Punkt P diese Bahn mit ungefähr konstanter Bahngeschwindigkeit
beschreiben zu lassen, müßte an die der X- bzw. F-Richtung entsprechenden Ablenkplattenpaare
zeitlich veränderliche Spannungen Ux (t)
und Uy (t) gelegt werden, deren qualitativer Verlauf
in den Fig. 3 b und 3 c angedeutet ist. Die Erzeugung dieser Spannungen kann beispielsweise mit den in
Fig. 4 a und 4 b gezeigten Schaltungen vorgenommen werden, die beide zusammen das Netzwerk Na bilden.
Zu Beginn der Abtastung werden die beiden Schalter Sx und Sy geschlossen. Die Zeitkonstante RC der in
Fig. 4a dargestellten Schaltung ist etwas kleiner als
die Zeitig—tA, die zum Durchlauf der Abtastbahn
benötigt wird, so daß sich der Spannungsverlauf nach Fig. 3 b ergibt. Dagegen ist bei der Schaltungsanordnung
nach Fig. 4 b die Zeitkonstante R1C1 ^>tB—tA,
wobei an C1 ein zeitlicher linearer Spannungsanstieg
entsteht, der am Ausgang des angeschlossenen RC-Gliedes, dessen Zeitkonstante R2C2 von der Größenordnung
tB —tA ist, die Spannung nach Fig. 3 c erzeugt.
Claims (4)
1. Verfahren zur automatischen Erkennung von Zeichen mittels lichtelektrischer Abtastung, indem
durch Messung der Lichtremission ein Ausgangs-
signal bei Hell-Dunkel-Spxüngen erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastlichtpunkt auf charakteristischen, den Zeichen an Zahl, Lage
und Form innerhalb des Abtastfeldes derart angepaßten Abtastbahnen geführt wird, daß sich für
jedes Zeichen eine es kennzeichnende Kombination der vom Zeichenlinienzug bedeckten bzw. nicht
bedeckten Abtastbahnen ergibt, und auf jeder Abtastbahn höchstens ein Ausgangssignal unabhängig
von der jeweiligen Lage auf der Abtastbahn erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Lichtpunktes
eine Kathodenstrahlröhre verwendet wird, deren Lichtpunkt verkleinert auf das Abtastfeld abgebildet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung des Lichtpunktes
über sämtliche Abtastbahnen in einem Zuge erfolgt und der Abtaststrahl beim Übergang zwischen
zwei Bahnen dunkel getastet wird.
4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch
einen Zähler (Z) mit einer der Anzahl der Abtastbahnen entsprechenden Anzahl von Ausgängen
(La . . . Li) die nacheinander markiert werden und deren Markierpotential jeweils an ein Koinzidenztor
(Ka .. . Ki) und an das für die Erzeugung der Ablenkspannungen dienende Netzwerk (Na... Ni)
geführt ist, durch einen lichtelektrischen Wandler, dessen digitalisiertes Ausgangssignal allen Koinzidenzschaltungeni
(Ka . . . Ki) gleichzeitig angeboten wird, so daß das von der Ausgangsleitung
des Zählers markierte Tor ein Ausgangssignal an den ihm zugeordneten Speicher (Sa.. . Si) liefert,
und schließlich durch Koinzidenzschaltungen, die derart mit den Ausgängen der digitalen Speicher
(Sa ... Si) verbunden sind, daß diejenige Koinzidenzschaltung
ein Anzeigesignal für ein erkanntes Zeichen liefert, für die die entsprechenden Kombinationen der Speicherstellungen gegeben
sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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DE1259611B (de) * | 1962-12-17 | 1968-01-25 | Ncr Co | Verfahren und Vorrichtung zum maschinellen Erkennen von Zeichen |
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