DE1090890B

DE1090890B - Verfahren und Anordnung zur automatischen Zeichenerkennung

Info

Publication number: DE1090890B
Application number: DEST14338A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Dietrich
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1958-10-15
Filing date: 1958-10-15
Publication date: 1960-10-13
Also published as: US3081444A; CH384908A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur automatischen Zeichenerkennung.

Unter der Vielzahl der bekannten Verfahren zur automatischen Zeichenerkennung mit den verschiedensten Auswerteprinzipien ist ein Erkennungssystem bekanntgeworden, bei dem die Zeichen rasterartig aufgeteilt werden. Hierzu ist eine Anzahl von Fotozellen vorgesehen, von denen je eine einem Rasterpunkt zugeordnet ist. Über eine an die Fotozelle angeschlossene Auswerteschaltung kann man dann das auf das Fotoizellenmuster abgebildete Zeichen entsprechend den belichteten und nicht belichteten Fotozellen erkennen. Zur Vereinfachung der Abtastung kann man eine Fotozellenreihe mit einer der Anzahl der Rasterfelder je Spalte bzw. Zeile entsprechenden Anzahl von Fotozellen vorsehen und die Fotozellenreihe und das Zeichenfeld relativ gegeneinander verschieben. Schließlich kann man noch einen Schritt weitergehen und das gesamte Zeichenfeld mit einer einzigen Fotozelle abtasten, indem man sie entsprechend über das Zeichenfeld bewegt. Am einfachsten läßt sich diese Abtastung verwirklichen, indem man das Zeichen mittels eines Kathodenstrahles nach Art eines Fernsehrasters abtastet und das jeweils vom Zeichenträger reflektierte Licht mit der Fotozelle auffängt und die erhaltenen elektrischen Signale speichert und der Erkennungsschaltung zuführt. Hierbei ist es noch erforderlich, die elektrischen Signale zu digitalisieren, um nur zwischen »schwarzen« und »weißen« Werten bei der Abtastung zu unterscheiden und damit die Auswerteschaltung zu vereinfachen.

Bei der Abtastung des Zeichenträgers mittels eines Kathodenstrahles kann man also untersuchen, ob er längs bestimmter Abtastzeilen an bestimmten Stellen schwarze Markierungen besitzt. Es ist dabei nicht erforderlich, daß das Zeichenfeld regelmäßig gerastert ist, d. h. in Zeilen- und Spaltenrichtung gleich viele Rasterfelder besitzt.

Schließlich i'st es auch möglich, den Kathodenstrahl längs der Abtastzeilen zu führen und je Zeile zu untersuchen, ob und wie oft Weiß-Schwarz- oder Schwarz-Weiß-Übergänge unabhängig vom Ort innerhalb des Zeichenfeldes vorkommen.

Derartige Kathodenstrahlabtastungen sind auch schon außerhalb der Fernsehtechnik bekanntgeworden, um z. B. die Eintragungen auf Lochkarten festzustellen.

Bei der Zeichenerkennung nach dieser Zeilenabtastmethode ist es aus Gründen genügend hoher Erkennungssicherheit erforderlich, die Zeichen sehr stark aufzulösen, d. h. viele Abtastzeilen vorzusehen; dies bedingt hinwiederum einen entsprechenden Aufwand für die Abtastung, Speicherung und die Erkennungsschaltung. Erschwerend kommt noch hinzu, daß die Verfahren und Anordnung
zur automatischen Zeichenerkennung

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhaus en,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dr.-Ing. Walter Dietrich, Ditzingen (Württ.),
ist als Erfinder genannt worden

Zeichenauflösung bei verschieden großen Zeichen dem kleinsten, aufzulösenden Zeichen angepaßt sein muß. Braucht man z. B. zur Erkennung eines mit Schreibmaschine geschriebenen Buchstabens eine Auflösung von zehn Abtastzeilen, so muß man diese zehn Zeilen für die kleinen Buchstaben vorsehen und die großen Buchstaben dann zwangläufig mit fünfzehn Zeilen abtasten, " weil bei der Schreibmaschinenschrift die großen Buchstaben l,5mal so groß wie die kleinen sind. Man muß also im allgemeinen einen größeren Aufwand treiben, als für die sichere Erkennung notwendig wäre.

Bei handgeschriebenen Zeichen ist die Anpassung noch ungünstiger, da das gleiche Zeichen ganz verschiedene Größen haben kann. Man muß daher zur sicheren Erkennung nicht nur die Anzahl der Abtastzeilen entsprechend dem Verhältnis vom größten zum kleinsten Zeichen erhöhen, sondern zusätzlich die Auswerteschaltung für jede vorkommende Größe des gleichen Zeichens auslegen, wodurch wiederum ein erheblicher Mehraufwand bedingt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur automatischen Zeichenerkennung mit Hilfe von z. B. spaltenweiser Lichtpunktabtastung.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht nun darin, den Abstand der Abtastzeilen voneinander in Abhängigkeit von der Größe des Zeichens so zu ver-

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ändern, daß alle Zeichen stets mit der gleichen Zeilenzahl abgetastet werden. Hierzu wird durch eine sogenannte Vorabtastung die Höhe der Zeichen festgestellt und die Spannung für die senkrechte Auslenkung des Lichtpunktes entsprechend dieser Vorabtastung automatisch so umgestellt, daß der Lichtpunkt bei der eigentlichen Abtastung große und kleine Zeichen mit der gleichen, vorbestimmten Anzahl von waagerechten Zeilen auflöst.

Vorabtastungen zur Erleichterung der Zeichenerkennung sind an sich schon bekanntgeworden; man verwendet dabei die Vorabtastung, um die Zeichen hinsichtlich eines bestimmten Koordinatensystems zu zentrieren, so daß die Auswerteschaltung relativ einfach ausgeführt werden kann. Neu gegenüber dieser bekannten Art der Vorabtastung ist, daß mittels der Vorabtastung die Größe, d. h. die Höhe des zu erkennenden Zeichens festgestellt und die Ablenkspannung des Kathodenstrahls entsprechend eingestellt wird, so daß die Zeichen unabhängig von ihrer Größe jeweils mit der gleichen Anzahl von Zeilen erfaßt werden.

Die Vorabtastung wird zweckmäßigerweise so vorgenommen, daß das Zeichen durch den Lichtpunkt spaltenweise abgetastet wird, bis der Lichtpunkt zum ersten Male einen Zeichenteil erfaßt, und daß bei der darauffolgenden Abtastung der nächsten Spalte in jeder Zeile eine sich über die ganze bzw. fast ganze Zeichenbreite erstreckende waagerechte Auslenkung überlagert, die Anzahl der Zeilen mit Schwarzinformationen feststellt und die Ablenkspannung entsprechend der Zeichengröße geändert wird.

Zur Durchführung der Vorabtastung kann ein Schieberegister mit einer den Abtastzeilen entsprechenden Anzahl von Speicherzellen dienen, in das je Abtastzeile bei Vorhandensein eines eine bestimmte Größe überschreitenden Helligkeitssprunges ein Signal eingespeichert wird. Ferner sind Steuer- und Schaltmittel erforderlich, die zur Erzeugung der Zeilenrasterung je Abtastspalte und zur waagerechten Auslenkung des Lichtpunktes verwendet werden. Schließlich sind an die Ausgänge der Schieberegisterstufen angeschaltete Mittel notwendig, die in Abhängigkeit von dem jeweiligen Zustand der Stufe auf die senkrechte Ablenkspannung im Sinne einer Verringerung wirken. Zur Erzeugung der Zeilenfrequenz f₀ kann ein Multivibrator verwendet werden. Aus dieser Frequenz kann man mittels eines Frequenzteilers die Spaltenfrequenz fjn herleiten. Um die Zeilenrasterung bei der senkrechten Bewegung des Lichtpunktes zu erhalten, ist es zweckmäßig, eine sogenannte Treppenspannung der Frequenz f_ojn zu erzeugen, deren Stufen dem Zeilenabstand entsprechen, also die Frequenz f₀ besitzen. Die Periode der Treppenspannung entspricht also einer Abtastspalte. Zur Synchronisierung, d. h., zur Erzeugung der Abtastspalten bei dem kontinuierlichen Vorbeibewegen des Zeichenträgers vor der Kathodenstrahlröhre dienen die sogenannten Treppenoder Spaltenimpulse, die mit der Frequenz f_ojn aufeinanderfolgen.

Zur Steuerung der Vorabtastung dient ferner ein durch die Spaltenimpulse fortgeschalteter Zähler, der aus drei Flip-Flop-Stufen besteht und dessen erste Stufe beim Eintreffen des ersten Speicherimpulses in der Prüfspalte, die aus dem erwähnten Schieberegister besteht, vorbereitet und durch den nächstfolgenden Spaltenimpuls markiert wird und dadurch das Anlegen der waagerechten Ablenkspannung an die entsprechenden Ablenkplatten bewirkt. Die zweite Stufe dieses Zählers wird beim nächsten Spaltenimpuls markiert, wodurch die waagerechte Ablenkung wieder unterbrochen wird, während die beim nächsten Spaltenimpuls markierte dritte Stufe einerseits die Abfrage der Prüfspalte und andererseits das Anhalten des Zählers bewirkt.

Zur Abfrage der Prüf spalte ist jeder Stufe ein Ausgangswiderstand: zugeordnet, der im markierten Zustand der betreffenden Stufe als Spannungsteilerwiderstand zu dem Innenwidersitand des Ablenkgenerators für die senkrechte Ablenkspannung geschaltet wird. Dabei sind die Widerstandswerte so bemessen, daß beim Hinzuschalten eines Widerstandes die Ablenkspannung U_a jewedls um */„ ihres Leerlauf wertes vermindert wird.

Um einen definierten Ausgangspunkt für die Abfrage der Prüfspalte zu besitzen, werden die eingespeicherten. Informationen im Takte des Multivibrators so lange verschoben, bis die erste von der waagerechten Abtastung herrührende Einspeicherung die oberste Stufe der Prüfspalte erreicht hat.

Die Bestimmung der Ablenkspannung mittels dieser Anordnung hat den großen Vorteil, daß ausschließlich Ohmsche Widerstände, also lineare und konstante Schaltelemente verwendet werden.

Die Auswertung der bei der eigentlichen Abtastung zur Zeichenerkennung gewonnenen Signale kann mittels bekannter Auswerteschaltungen durchgeführt werden. Zweckmäßig ist die Verwendung eines zweidimensionalen Schieberegisters, an dessen Stufenausgänge die Kodnzidenzschaltungen für die Zeichenerkennung angeschlossen sind.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Figuren beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung für die Bestimmung der Zeichenhöhe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Prüfspalte zur Erläuterung der Bestimmung der Ablenkspannung U₀,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Zeichenzentrierung mittels der Kathodenstrahlröhrenabtastung.

Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung, die für die Vor- und Hauptabtastung des Zeichenfeldes geeignet ist, und zwar erfolgt die Abtastung bei dem vorliegenden Beispiel spaltenweise. Die Kathodenstrahlröhre zur Abtastung des Zeichenträgers 11 ist symbolisch durch den Kreis 12 dargestellt. Das Plattenpaar P₁, P₃ dient zur Erzeugung der Ablenkspannung für die senkrechte und das Plattenpaar P₂, P₁ für die waagerechte Richtung.

Bei der sogenannten Vorabtastung zur Bestimmung der Zeichenhöhe wird der Kathodenstrahl spaltenweise, d. h. also orthogonal wie beim Fernsehraster, über den Zeichenträger geführt. Zur Erzeugung der Ablenkspannung dient der Multivibrator 13, dessen Frequenz mit /₀ angenommen ist. Die Ausgangsimpulse des Multivibrators werden dem Treppenspannungsgenerator 14 zugeführt, welcher eine treppenförmige Spannung tr erzeugt. Die Treppenspannung besitzt eine Frequenz von f_o[tn und die Stufen der Treppe eine Frequenz von /₀ (Stufenimpulse st). In vorliegendem Beispiel ist 11 = 10 angenommen. Die Treppenspannung wird über den Widerstand Ri, die Leitung 15 und den Verstärker 16 an die Ablenkplatte P₁ gelegt. Der Frequenzteiler 14 liefert ferner Spaltenimpulse sp mit der Frequenz fJlO, was durch das Rechteck 17 angedeutet ist.

Die Wirkungsweise der Vorabtastung ist nun folgendermaßen: Der Zeichenträger 11 wird konti-

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nuierlicli vor der Kathodenstrahlröhre 12 vorbeigeführt. Die an die Ablenkplatte P₁ gelangende Treppenspannung bewirkt ein schrittweises Auslenken des Kathodenstrahles von oben nach unten mittels der Stufenimpulse st, wodurch die Zeilenrasterung definiert ist. Bei dieser Abtastung ist die übrige Schaltung der Fig. 1 zunächst noch unwirksam.

Der Schirm der Kathodenstrahlröhre dient als Lichtquelle für die Abtastung des Zeichenträgers 11; das von ihm reflektierte Licht wird von der Fotozelle 18 iq aufgefangen. Der Fotozelle ist der Verstärker 19 nachgeschaltet, der gleichzeitig als Amplitudendiskriminator in der Weise wirkt, daß. am Ausgang digitalisierte elektrische Signale entstehen, d. h., es entsteht nur dann ein Ausgangssignal, wenn der abgetastete Bereich einen bestimmten Schwarzwert überschreitet. Diese Ausgangssignale werden den beiden Schieberegistern 20 und 21 angeboten. Das letztere, im folgenden als Prüfspalte bezeichnete Schieberegister, dient zur Bestimmung der Zeichenhöhe bei der Vorabtastung, bei welcher das Schieberegister 20 gesperrt bleibt, und zwar dadurch, daß die Zeilenimpulse von dem Multivibrator 13 das Tor 22 nicht passieren können, weil der Flip-Flop 23 in der Ausgangsstellung steht. Dagegen können die Zeilenimpulse von dem Multivibrator 13 durch das Tor 24 laufen, da dieses Tor durch den Flip-Flop 25 geöffnet iist. Damit können die von dem Verstärker 19 kommenden Signale in die Prüfspalte 21 eingespeichert werden.

Wenn nun der Kathodenstrahl den ersten Helldunkel-Sprung des Zeichenträgers überstreicht, gelangt ein Impuls an die Stufe 21/1 der Prüf spalte 21. Durch den über das Tor 24 von dem Multivibrator 13 kommenden Zeilenimpuls wird dann die Stufe 21/1 gekippt und gibt dabei einen Impuls an den Flip-Flop 26, der hierdurch ebenfalls kippt und das Tor 27 öffnet, so daß nunmehr der nächste Spaltenimpuls über die Leitung 28 und das Tor 27 zu dem dreistufigen dekadischen Zähler 29 gelangen und ihn in die Zählerstellung »1« bringen kann. Dadurch wird das Tor 30 geöffnet, so daß von dem Multivibrator 13 die Zeilenimpulse über den Übertrager 31 an die Platte P₂ der Kathodenstrahlröhe gelangen und den Kathodenstrahl in waagerechter Richtung auslenken können. Die Zeilenimpulse sind so groß bemessen, daß die Auslenkung etwa über drei Viertel der normalen Zeichenbreite erfolgt und damit die obersten und untersten Konturen der Zeichen noch sicher, die Anfangskonturen eines folgenden Zeichens jedoch keinesfalls erfaßt werden.

Der Auslenkung des Kathodenstrahles von oben nach unten wird also nunmehr bei jeder Stufe, d. h. bei jeder Zeile, eine waagerechte Auslenkung überlagert, so daß also bei einer Periode der Treppenspannung die gesamte Zeichengröße erfaßt wird. Jedesmal, wenn eine waagerechte Auslenkspitze zum ersten Male einen Helligkeitssprung erfaßt, wird ein Impuls in die Prüfspalte 21 eingespeichert, deren Inhalt im Takte der von dem Multivibrator 13 kommenden Zeichenimpulse weitergeschcben wird.

Die Vorabtastung endet mit dem nächsten Spaltenimpuls, d. h. sobald der Kathodenstrahl die zehnte waagerechte Ablenkung geschrieben hat. Dieser zweite Spaltenimpuls schaltet nämlich den Zähler 29 in die Stellung »2« weiter, so daß das Tor 30 wieder gesperrt wird und damit keine Ablenkspannung mehr an die Platte P₂ gelangt.

Nach Beendigung der Vorabtastung wird die in der Prüf spalte 21 stehende Information, so lange weiterverschoben, bis der erste.von.der waagerechten Ablenkung herrührende Impuls die Stufe 21/10 erreicht hat. Die Größe des Zeichens ist durch die Anzahl der markierten Stufen der Prüfspalte gekennzeichnet.

Wenn der Zähler 29 in der Stellung »2« steht, wird das Tor 32 geöffnet, so daß bei Markieren der beiden obersten Stufen der Prüfspalte 21 ein Impuls über das Tor 32 zu dem Flip-Flop 25 gelangt, der damit in seine andere stabile Lage umkippt und das Tor 24 sperrt, so daß nunmehr keine Zeilenimpulse mehr zu der Prüf spalte 21 gelangen können und damit die eingespeicherten Informationen nicht mehr weitergeschoben werden.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Prüfspalte 21 für die Bestimmung der Zeichengröße ist diese in Fig. 2 gesondert herausgezeichnet. Nach der Vorabtastung sind in der Prüf spalte so viele Stufen markiert, wie der Größe des Zeichens in senkrechter Richtung entspricht. Alle übrigen Stufen sind nicht markiert. In dem nicht markierten Zustand sind die Schalter 33 geschlossen, so daß die zugehörigen Widerstände R₁.. . Rp an den Treppenspannungsgenerator 14 angeschlossen sind. Die angeschlossenen Widerstände R₁. . . R₁, bilden mit dem Innenwiderstand R_t des Generators 14 jeweils einen Spannungsteiler, so daß die Ausgangsspannung U_a entsprechend verkleinert wird. Ist also z. B. das Zeichen so groß, daß es alle waagerechten Abtastzeilen bedeckt, so sind alle Stufen der Prüf spalte 21 markiert und damit alle Widerstände R₁.. . R_p von der Generatorspannung abgeschaltet; die Spannung U_a hat demnach ihren größten Wert. Ist das abgetastete Zeichen so klein, daß es z. B. nur die Hälfte der Abtastzeilen bedeckt, so wird auch entsprechend die Hälfte der Widerstände R₁. . . R_p angeschaltet. Diese Widerstände sind so bemessen, daß die Spannung U_a dann ebenfalls auf die Hälfte absinkt, d. h., die Widerstände R₁. . .R₁, sind verschieden groß. Um die Widerstände richtig bemessen und jeweils die richtigen Widerstände an die Spannung U_a anschließen zu können, unabhängig davon, in welchem Teil der Prüfspalte die Schwarzimpulse eingespeichert wurden, werden die Informationen nach Beendigung der Vorabtastung an das obere Ende der P ruf spalte geschoben.

Diese Anordnung zur Bestimmung der Spannung U₁₁ hai den wesentlichen Vorteil, daß die Größe der Ablenkspannung ausschließlich durch lineare und konstante Schaltelemente eingestellt wird.

Die Prüfspalte 21 besitzt ebenso viele Stufen wie Abtastzeilen gewählt wurden, im vorliegenden Beispiel also zehn. Nimmt man an, daß die Größe des Zeichens maximal im Verhältnis 2 :1 schwankt, so genügt es, an die untere Hälfte der Prüfspalte, d. h. an die Stufen 21/1 bis 21/5 je einen Widerstand R₁... R₅ (Fig. 1) anzuschließen. Die Dioden D₁. . . D₅ dienen zur gegenseitigen Entkopplung der Ausgänge der einzelnen Stufen der Prüf spalte; sie übernehmen gleichzeitig die Funktion der in Fig. 2 dargestellten Schalter 33. Die Dioden D₁ ... D₅ sind also¹ so> an die Srufenausgänge angeschlossen, daß ihre Anoden auf dem Potential Null liegen und damit ihren zugehörigen Widerstand einschalten, wenn die Stufe keine Schwarzinformation trägt, d. h. nicht markiert ist. Im markierten Zustand liegen die Anoden, der Dioden auf einem geeigneten negativen Potential. Wenn das Tor 34 geöffnet ist, dann werden so viele Widerstände R₁. .. R₅ als Belastung an die Spannung U_a angeschaltet, wie Stufen der Prüf spalte 21 unmarkiert sind. Ist z. B. die unterste Stufe unmarkiert, so wird der Widerstand R₁ eingeschaltet, der so bemessen ist, daß er über die Spannungsteilung R₁: R₁ die Ablenkspannung U₀ um 10% verkleinert. Bei der folgenden Hauptabtastung

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wird das Zeichen trotzdem wieder in zehn Zeilen aufgelöst. Ist das Zeichen noch kleiner, so werden weitere Widerstände Z^R₁ parallel geschaltet. Jeder zusätzliche eingeschaltete Widerstand verringert die' Spannung-CZ_ff um ein-Zehntel ihres Leerlaufwertes. Beim nächsten Spaltenimpuls wird ;die dritte Stufe: .dös Zählers 29 (Fig. 1) markiert;, damit wird das Tor 34 geoffnetundhierdurchdiejenigenWiderstände^..»R₅ an die Ablenkspannung U_a angeschaltet, deren zugehörige Stufen nicht markiert sind. Ferner wird durch die Markierung der dritten Stufe des Zählers der Flip-Flop 26 in seine Ausgangsstellung zurückgestellt und damit das Tor 27 gesperrt,, so daß der Zähler 29 stehenbleibt.

Die Markierung der dritten Stufe des Zählers bewirkt ferner, daß über den Kondensator C₁ ein Impuls auf die Ablenkplatte P₄ der Kathodenstrahlröhre 12 gelangt, wodurch der Leuchtpunkt um zwei Spalten nach links verschoben wird, so daß die nun folgende Hauptabtastung wieder am vorderen Rand des Zeichens beginnt. Das Zeitglied C₁ · R₀ ist so bemessen, daß die Spannung an R₆ abgeklungen ist, wenn das Zeichen abgetastet ist. Die Spannung an R₆ hat in dem vorliegenden Beispiel einen exponentiell«! Verlauf, der bei Bedarf mit bekannten Mitteln linearisiert werden kann.

Schließlich wird durch die Markierung der dritten Stufe des Zählers 29 der Flip-Flop 23 umgeworfen und damit das Tor 22 geöffnet, so daß nunmehr die Zeilenimpulse von dem Multivibrator 13 zu dem zweidimensionalen Schieberegister 20 gelangen und damit die bei der nun folgenden Hauptabtastung auftretenden Signale in diesem Schieberegister eingespeichert werden können. Bei der Hauptabtastung werden die Zeichen ebenfalls von oben nach unten spaltenweise abgetastet, wobei die Treppenspannung für die zeilenweise Rasterung sorgt. Die Treppenspannung liegt zwischen den PlattenP₁ und P₃; der Kathodenstrahl wird hier also nur in senkrechter Richtung ausgelenkt. Für die waagerechte Auflösung des Zeichens wird hier die Bewegung des Zeichenträgers, die in waagerechter Richtung erfolgt, ausgenutzt.

Die Abtastung kann natürlich auch mit anderen bekannten Mitteln vorgenommen werden. Nach der Abtastung ist somit das Zeichen durch den Zustand der einzelnen Speicherzellen in dem Schieberegister 20 elektrisch nachgebildet.

Ist das Zeichen ganz abgetastet und sind die entsprechenden Signale in dem Schieberegister 20 eingespeichert, so wird nach dem Ende des Zeichens mindestens eine senkrechte Abtastung ausschließlich »weiß« melden, so daß auch die erste (rechte) Spalte des Schieberegisters nur Weißinformationen trägt. Dieses Kriterium wird dazu benutzt, über das Tor 35 ein Rückstellsignal an den Zähler 29 zu senden. Durch die Rückstellung des Zählers 29 wird das Tor 34 wieder gesperrt, so daß die Ablenkspannung U_a wieder ihren Ausgangswert nimmt. Das Ausgangssignal des Tores 35 gelangt ebenfalls zu dem Flip-Flop 25, der dadurch in seine Ausgangsstellung zurückkippt und das Tor 24 öffnet. Hierdurch können die Zeilenimpulse wieder zu der Prüfspalte21 gelangen und die in dem Schieberegister stehenden Informationen aus ihm hinausschieben.

In dem Schieberegister 20 wird das Zeichen so lange weitergeschoben, bis es an die Stelle gelangt, wo die Erkennungsschaltung angeschlossen ist. Dann gelangt über das Tor 36 ein Impuls zu dem Flip-Flop 23, der damit in seine Ausgangslage zurückkippt und das Tor 22 wieder sperrt, so daß nunmehr keine Zeilenimpulse mehr zu dem. Schieberegister 20 gelangen können und die eingespeicherte Information in dieser Stellung stehenbleibt.

Damit ist die gesamte Schaltung wieder in ihrer Ausgangsstellung und zur Abtastung des nächsten Zeichens bereit.

Bei der vorliegenden Beschreibung war angenommen, daß die Zeichen zwar in ihrer Höhe schwanken, ίο können, im übrigen aber zentriert sind, d. h. die Abtastung immer in einem bestimmten Feld des Bildschirmes der Kathodenstrahlröhre stattfindet. Man kann die Zentrierung zwar in dem Schieberegister 20 vornehmen, jedoch besteht dabei die Gefahr, daß z. B.

ein kleines Zeichen, das am oberen oder unteren Rand des Abtastfeldes steht, nicht mehr ganz erfaßt wird, nachdem durch das beschriebene Dehnungsverfahren die Abtasthöhe den kleinen Zeichen entsprechend verkleinert wurde. Es ist deshalb zweckmäßig, die Zentrierung zusammen mit der Vorabtastung durchzuführen, zumal dann der Aufwand geringer wird und die Schaltungsanordnung der Fig. 1 sowohl für die Vorabtastung als auch die Zentrierung benutzt werden kann.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Anordnung zur Anpassung der Abtastung an die Höhenlage des Zeichens im Abtastfeld. (Zentrierung) mittels der beschriebenen Vorabtastung.

Die Zeichen werden in der beschriebenen Weise zum Zwecke der Feststellung ihrer Größe vorabgetastet. Entsprechend dieser Vorabtastung sind auch die Speicherelemente der zweiten Prüf spalte 37 markiert bzw. nicht markiert. Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß bei der oberen Hälfte der Speicherelemente die Widerstände R am linken Kollektor der Flip-Flop liegen, während sie bei der unteren Hälfte mit dem rechten Kollektor verbunden sind. Wenn das Zeichen in der Mitte liegt, stehen in der oberen und unteren Hälfte der Prüfspalte37 gleich viele Flip-Flops auf »ein«; damit werde U₂ = 0. Wenn das Zeichen nicht in der Mitte des Abtastfeldes liegt, so wird auch die Information entsprechend in die Prüfspalte 37 eingespeichert, und es entsteht eine Gleichspannung U₂, die nach Betrag und Vorzeichen ein Maß für die Abweichung des Zeichens aus der Mitte darstellt. Die in die Prüfspalte 37 eingespeicherte Information wird also nicht wie beim geschilderten Dehnungsverfahren bis an das eine Ende der Prüfspalte weitergeschoben, sondern verbleibt bis nach Beendigung der Hauptabtastung in den Speicherzellen erhalten, die der Höhenlage des Zeichens im Abtastfeld entsprechen. Damit kann die Zentrierspannung U₂ dazu benutzt werden, den Elektronenstrahl während der Hauptabtastung auf die Stelle des Abtastfeldes hinzulenken, an der sich das Zeichen befindet.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Zentrierung des Elektronenstrahles mit Ohmwiderständen, also linearen und konstanten Schaltelementen erfolgt. Die Zentrierung kann auch symmetrisch auf beide Platten erfolgen, indem man zweimal fünf oder zweimal zehn Widerstände verwendet. Die hier gezeigte Erzeugung einer unsymmetrischen Zentrierspannung U₂ hat jedoch den Vorteil, daß die Entkopplung von der Treppenspannung U_a durch die Kathodenstrahlröhre erfolgt und daher keine zusätzliche Schaltung erfordert, sofern U_a ebenfalls unsymmetrisch auf die andere Platte für die senkrechte Auslenkung gegeben wird.

Man hat auch schon Zentrierungen an der Kathodenstrahlröhre bei der Zeichenerkennung vorgeschlagen,

doch sind die bekannten Verfahren wesentlich umständlicher als das gemäß der Erfindung.

In der beschriebenen Anordnung wird die Abtasthöhe stets gleich der Zeichenhöhe gemacht. Damit ist bei Handschrift, wo das gleiche Zeichen in der Höhe schwankt, eine günstige Lösung bezüglich Erkennungssicherheit und Aufwand für Speicher und Erkennungsschaltung erreicht. Bei Schreibmaschinenbuchstaben, wo nur verschiedene Zeichen eine definierte verschiedene Größe haben, ist es durchaus tragbar, die Abtastung in. Abhängigkeit von der Zeichenhöhe in eindeutigem Zusammenhang, aber nur ungefähr gleich zu regeln.

Für diesen Fall kann bei dem geschilderten Verfahren die Schaltung wesentlich vereinfacht werden, indem nämlich für Dehnung und Zentrierung dieselbe Prüfspalte benutzt wird. Ferner reduziert sich dann die Steuerschaltung um eine Stufe im Zähler 29 und um die an Stufe 2 dieses Zählers angeschlossene Schaltung. Schließlich kann man dann an Stelle der ungleichen Widerstände R₁.. . R₅ zehn gleiche Widerstände verwenden. ■■■■ -

Die Fehlanpassung der Abtasthöhe an die Zeichenhöhe wirkt sich dann bei z. B. zehn Abtastzeilen für ein großes Zeichen so aus, daß ein um 33 °/o kleineres Zeichen (entspricht dem Unterschied zwischen großen und kleinen Buchstaben der Schreibmaschine) mit neun Zeilen abgetastet wird anstatt mit zehn. In dieser Größenordnung liegt auch die Unsicherheit, die bei allen Punktabtastungen infolge der Rasterung auftritt.

Mit dem Dehnungsverfahren nach Fig. 1 kann man grundsätzlich auch die Breite eines Zeichens feststellen und die Abtastung entsprechend anpassen, indem durch die Widerstände R₁. .. R₅ die Frequenz des Multivibrators umgeschaltet wird. Da jedoch die Breite in vielen Fällen charakteristisch für ein Zeichen ist und wesentlich zur Unterscheidung gegen andere Zeichen dient, im Gegensatz zur Höhe (man vergleiche i und m oder 1 und 7), erscheint eine derartige Regelung nur in besonderen Fällen zweckmäßig.

Eine echte Vergrößerung und damit höhere Erkennungssicherheit wird dagegen erreicht, wenn man die Breite des Zeichens in Abhängigkeit von seiner Höhe dehnt. Dies ist mit dem Dehnungsverfahren nach Fig. 1 sehr leicht möglich. Die Widerstände R₁... R₅ mit ihren Dioden werden noch einmal vorgesehen und der gemeinsame Punkt aller Widerstände über ein Tor, analog Tor 34, an das frequenzbestimmende i?C-Glied des Multivibrators so angekoppelt, daß bei einem kleinen Zeichen die Frequenz erhöht wird. Die übrige Steuerung nach Fig. 1 bleibt unverändert.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur automatischen Zeichenerkennung mit Hilfe von Lichtpunktabtastung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichen unabhängig von ihrer Höhe jeweils mit der gleichen, vorbestimmbaren Anzahl von Abtastzeilen abgetastet werden, indem durch eine sogenannte Vorabtastung die Höhe des Zeichens festgestellt und die Spannung für die senkrechte Auslenkung des Lichtpunktes entsprechend dieser Vorabtastung automatisch so umgestellt wird, daß der Lichtpunkt bei der eigentlichen Abtastung große und kleine Zeichen mit der gleichen vorbestimmten Anzahl von waagerechten Zeilen auflöst.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Vorabtastung, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeichen durch den Lichtpunkt spaltenweise abgetastet wird, bis der Lichtpunkt zum ersten Male einen Zeichenteil erfaßt, und daß bei der darauffolgenden Abtastung der nächsten Spalte in jeder Zeile eine sich über die ganze bzw. fast ganze Zeichenbreite erstreckende waagerechte Auslenkung überlagert, die Anzahl der Zeilen mit Schwarzinformation festgestellt und die Ablenkspannung für die senkrechte Ablenkung entsprechend dieser Anzahl nach der Vorabtastung geändert wird.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch2, gekennzeichnet durch ein Schieberegister (Prüf spalte 21) mit einer den Abtastzeilen entsprechender Anzahl von bistabilen Speicherzellen, in das je Abtastzeile bei Vorhandensein eines eine bestimmte Größe überschreitenden Helligkeitssprunges ein Signal eingespeichert wird, sowie Mittel zur Erzeugung der Zeilenrasterung je Abtastspalte (Treppengenerator 14) und zur waagerechten Auslenkung des Kathodenstrahles (Multivibrator 13, Zähler 29) sowie schließlich an die Ausgänge der Stufen der Prüfspalte angeschaltete Mittel (Widerstände ^₁... R₅, Dioden D₁... D₅), die in Abhängigkeit von dem jeweiligen Zustand der Stufe auf die Spannungsquelle (U₀) im Sinne einer Verringerung der Ablenkspannung (U_a) wirken.

4. Anordung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpulse (Zeilenimpulse) des die Zeilenfrequenz (f₀) bestimmenden Multivibrators (13) einerseits zum schrittweisen Fortschalten des Inhaltes der Prüfspalte (21) und andererseits über einen Generator (14) zur Erzeugung der Spaltenspannungsimpulse der Frequenz (f_o/n) dienen.

5. Anordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Spaltenimpulse fortgeschaltete Zähler (29) aus drei Flip-Flop-Stufen besteht, dessen erste Stufe beim Eintreffen des ersten Speicherimpulses in der Prüfspalte (21) durch den nächstfolgenden Spaltenimpuls markiert wird und dadurch das Anlegen der waagerechten Ablenkspannung an die Ablenkplatten (P₂, P₄) bewirkt, dessen zweite Stufe beim nächsten Spaltenimpuls markiert wird und damit die waagerechte Ablenkung wieder unterbricht und dessen beim nächsten Spaltenimpuls markierte dritte Stufe schließlich einerseits die Abfrage der Prüfspalte und andererseits das Anhalten des Zählers bewirkt.

6. Anordnung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abfrage der Prüfspalte jede Stufe einen Ausgangswiderstand (R₁.. . R_p) besitzt, der in markiertem Zustand der zugeordneten Stufe bei der Abfrage durch den Zähler (29) als Spannungsteilerwiderstand zu dem Innenwiderstand (R_t) des Ablenkgenerators (14) für die senkrechte Ablenkung geschaltet wird, und daß die Widerstandswerte so bemessen sind, daß bei Hinzuschalten eines Widerstandes (R₁. . . R_p) die Ablenkspannung (JJ₀) jeweils um ¹J_n ihres Leerlaufwertes vermindert wird.

7. Anordnung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Prüfspalte eingespeicherten Informationen im Takte der Zeilenimpulse so lange verschoben werden, bis die erste von der waagerechten Abtastung herrührende Einspeicherung die oberste Stufe der Prüfspalte erreicht hat, und nur an den ersten fünf Stufen die Abfrageschaltung (R₁.. . R₅, D₁... D₅) vorgesehen ist.

8. Anordnung zur Anpassung der Abtastung an die Höhenlage der Zeichen im Abtastfeld mittels

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der Vorabtastung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Prüfspalte (37) mit η bistabilen Stufen vorgesehen ist, in welche die in der Prüfspalte (21) gespeicherten Informationen durch den zweiten Spaltenimpuls übertragen werden, und daß jede Stufe mit einem gleich großen Ausgangswiderstand (R) derart verbunden ist, daß in der oberen Hälfte der Prüfspalte die Kollektoren der linken und in der unteren Hälfte die Kollektoren der rechten Seite der Flip-Flops mit dem Widerstand (R) verbunden sind, und daß schließlich der gemeinsame Punkt aller Widerstände (R) mit der Platte (.P₃) der Kathodenstrahlröhre (12) verbunden ist.

9. Anordnung zur Anpassung der Abtastung an die Höhenlage der Zeichen im Abtastfeld mittels der Vorabtastung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an alle Stufen der Prüfspalte ("21) untereinander gleich große Widerstände (R) angeschlossen sind und für die Bestimmung der ao

Ablenkspannung (U_a) und die Zentrierung dieselbe Prüfspalte (21) verwendet wird.

10. Anordnung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß den Mitteln zur Längendehnung entsprechende Mittel vorgesehen sind, um mittels der Voorabtastung die Zeichenbreite in Abhängigkeit von der Zeichenhöhe zu dehnen.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Satz von Widerständen (.R₁... R₅) und Dioden (.D₁... D₅) vorgesehen ist und der gemeinsame Verbindungspunkt aller Widerstände über ein Koinzidenztor an das frequenzbestimmende i?C-Glied des Multivibrator? so angekoppelt ist, daß bei kleiner werdenden Zeichen die Frequenz (f₀) erhöht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 961 225;
Electronics, Februar 1956, S. 132 bis 136.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen