DE1138968B - Geraet zum Erkennen von Schriftzeichen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Geräte zum Erkennen von Schriftzeichen, wie beispielsweise von Ziffern oder Buchstaben des Alphabetes, in Druckoder Maschinenschrift. Maschinengeschriebene und gedruckte Schriftzeichen, auch wenn sie zum gleichen Schriftsatz gehören, weisen häufig Verstümmelungsund Verschiebungsfehler auf. Die Erfindung hat den Zweck, eine Zeichenerkennungsvorrichtung zu schaffen, welche sich insbesondere dazu eignet, bei solchen unvollkommenen Symbolen, wie sie in der Praxis vorkommen, zu arbeiten.

Die Erfindung bezieht sich auf Geräte zum Erkennen von Schriftzeichen mit einer fotoelektrischen Abtastvorrichtung zur Gewinnung von die abgetasteten Schriftzeichen charakterisierenden Informationen und mit einer Matrix von logischen Elementen, welche aus den bei der Abtastung erhaltenen Informationen das abgetastete Schriftzeichen identifizieren, wobei die Eingangsseite der Matrix durch Binärspeichervorrichtungen gesteuert wird, welche in Übereinstimmung mit den bei der Abtastung erhaltenen Informationen in den einen oder den anderen Schaltzustand eingestellt werden.

Bei einigen bekannten Ausführungsformen dieser Gattung wird das Zeichen entlang einer Mehrzahl von Zeilen abgetastet, und die Anzahl der Impulse pro Zeile, welche beim Passieren eines Abschnitts des Zeichens hervorgerufen wird, wird für jede Zeile ermittelt. Bei einer derartigen Anordnung wird zwischen langen und kurzen Impulsen unterschieden, und diese werden getrennt für sich gezählt. Diese Anordnungen eignen sich jedoch nicht ausreichend zum Erkennen von verstümmelten Schriftzeichen, wie sie in der Praxis vorkommen.

Der Grund dafür ist, daß ungenügend detaillierte Informationen über das Zeichen erhalten werden. Darüber hinaus werden in nur sehr geringem Ausmaß brauchbare Informationen dadurch erhalten, daß eine größere Anzahl von Zeichenabtastungen verwendet wird. In der Hauptsache erreichen die zusätzlichen Abtastungen eine Verdoppelung der mit der kleineren Anzahl von Abtastungen erhaltenen Informationen.

Bei einer anderen bekannten Anordnung wird eine Vielzahl von bistabilen Thyratronvorrichtungen verwendet, die Elementarflächen des beobachteten Feldes entsprechen, und sie werden, je nachdem, ob ihre Flächen schwarz oder weiß sind, in den einen oder den anderen Schaltzustand eingestellt. Um dies auszuführen, hat jedes Thyratron eine eigene Fotozelle und einen eigenen Verstärker, wobei die Fotozellen in einem Gebiet oder Bereich reihenausgerich-

Anmelder:

The Solartron Electronic Group Limited,
Thames Ditton, Surrey (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. E.Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 29. März 1956 (Nr. 10 010)

Christopher Edmund Gervase Bailey

und George Ogilvie Norrie,

Thames Ditton, Surrey (Großbritannien),

sind als Erfinder genannt worden

tet werden, auf welches oder welchen ein Bild des Schriftzeichens projiziert wird. Die Thyratrone steuern Relais, deren Kontakte Schaltwege bilden, welche, wenn sie vollständig sind, die Identifizierung eines Schriftzeichens anzeigen.

Selbst bei Verwendung von beispielsweise zwanzig Fotozellen ist eine derartige Vorrichtung sehr verwickelt, insbesondere in der Relaisschaltung, und die zwanzig Verstärkerkanäle müssen sorgfältig aufeinander abgestellt oder abgestimmt sein. Zwanzig Fotozellen geben nicht genug Informationen über das Symbol, und es wäre praktisch völlig unausführbar, diese Zahl erheblich zu vergrößern.

Es hat sich herausgestellt, daß für das Erkennen von Schriftzeichen die Kombination der folgenden vier Punkte erforderlich ist:

a) Es muß eine große Zahl von Informationseinzelheiten (mehrere Hundert) abgeleitet werden.

b) Eine Erkennungsmatrix muß verwendet werden, um aus dieser Anzahl von Informationen das Schriftzeichen zu identifizieren.

c) Eine derartig große Anzahl von Informationseinzelheiten kann nur unter Verwendung eines Abtastverfahrens mit einer Fotozelle oder einer kleinen Zahl von Fotozellen abgeleitet werden.

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d) Die durch Abtasten abgeleiteten Signalelemente müssen zeitabhängig sein, um ebenso viele Signalelemente zu erzeugen, wie Informationseinzelheiten vorhanden sind, wobei die Signalelemente zum Einstellen von entsprechenden bistabilen Speichervorrichitungen verwendet werden.

Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der die abgetasteten Schriftzeichen charakterisierenden Informationen der bei der Abtastung in an sich bekannter Weise erhaltene Impulszug durch zeitabhängige Steuerung in eine für die sichere Erkennung ausreichende Anzahl (beispielsweise einhundert oder mehr) binärer Informationselemente unterteilt wird und diese binären Informationselemente den in entsprechender Anzahl vorgesehenen Binärspeichervorrichtungen zugeführt werden.

Es ist offensichtlich, daß auf diese Weise eine große Anzahl von Informationseinzelheiten mit Bezug auf das zu identifizierende Schriftzeichen erhalten werden kann, wobei diese Anzahl im Vergleich zur Anzahl der Informationseinzelheiten hinsichtlich eines Schriftzeichens, welche bei bekannten Ausführungsanordnungen erhalten wird, hoch ist. Diese Anzahl von Informationseinzelheiten würde zwar unnötig hoch sein, falls nur in genauer Zeilenausrichtung sich befindende Schriftzeichen abzulesen wären; durch die Verwendung einer großen Anzahl von Informationseinzelheiten und somit einer großen Erkennungsmatrix kann jedoch Vorsorge getroffen werden, um ungenau ausgerichtete Schriftzeichen zu identifizieren. So vermögen beispielsweise erfindungsgemäße Einrichtungen selbst dann noch ein »Z« zu erkennen, wenn der ganze untere, waagerechte Balken fehlt. Es läßt sich somit sagen, daß die Erfindung in dieser Hinsicht einen Grad der Erkennungsmöglichkeit erreicht, wie sie in etwa das menschliche Auge besitzt.

Unter Verwendung der Ausdrucksweise der Informationstheorie läßt sich sagen, daß die erfindungsgemäße Einrichtung von einer Gattung ist, welche eine hohe Redundanz liefert. Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es somit, in ungenau ausgerichteten Zeilen sich befindende Informationen in einem Ausmaß zu identifizieren, wie dies bislang in der Praxis nicht möglich war.

Die charakteristischen Signale können »Bild«- Signale sein, welche auf den Durchgang eines Abtastlichtpunktes über Teile des Zeichens oder über eine bildliche Darstellung dieses Zeichens hin hervorgerufen werden, sie können aber auch von anderer Form sein, beispielsweise das Differential der »Bild«- Signale darstellen, oder Signale sein, welche durch das Abtasten mit einem doppelten Abtastlichtpunkt und unter Verwendung eines Koinzidenznetzwerkes hervorgerufen werden.

In diesem letzteren Falle erfolgt das Abtasten mit Hilfe eines doppelten Lichtpunktes, der mittels eines Doppelbrechungskristalls und eines gewöhnlichen, einen Abtastlichtpunkt erzeugenden Kathodenstrahlrohres hervorgerufen wird. Die beiden Lichtpunkte werden in Ebenen unter 90° zueinander polarisiert, und dementsprechend kann von den Lichtpunkten zurückgeworfenes oder übertragenes bzw. durchgelassenes Licht nur durch zugeordnete Fotozellen ermittelt werden. Es wird ein Koinzidenznetzwerk verwendet, welches ein Ausgangssignal nur dann hervorruft, wenn die Fotozellen Signale erzeugen, die in der Amplitude um einen bestimmten Kleinstwert voneinander abweichen. Daraus geht hervor, daß ein Signalelement nur für ein Flächenelement hervorgerufen wird, welches eine Kante oder einen Zeichenrand aufweist, d, h. in welchem das Ausmaß der Dichteänderung innerhalb des Flächenelements oberhalb einer bestimmten vorgegebenen Grenze liegt. Auch können, falls die Zeichen in magnetischer

ίο Druckfarbe gedruckt sind, die charakteristischen Signale von einem oder von einer Mehrzahl von magnetempfindlichen Ableseköpfen her erhalten werden, welcher bzw. welche relativ zum Papier bewegt wird bzw. werden. Wenn eine Mehrzahl von Ableseköpfen verwendet wird, können sie ihre Ausgangssignale gleichzeitig oder in einer Aufeinanderfolge, die durch eine Elektronenschaltungsanordnung gesteuert wird, nach den Speichergeräten übertragen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein üblicher Fehler der Schriftzeichen, besonders bei Durchschlägen maschinegeschriebener Schriftzeichen, eine unscharfe Kante ist, welche bei eingehender Prüfung aus einer Anzahl von »Schwarz«-Punkten besteht, die sich, mehr oder weniger dicht zusammengedrängt, in der Nähe der nominellen Begrenzung des Abdruckes befinden, während ein anderer üblicher Fehler aus weißen Flächen innerhalb der Begrenzung besteht. Es wird daher vorgezogen, ein durchschnittliches Schwarz oder Weiß über kleine bestimmte Flächen eines jeden Schriftzeichens hinweg aufzunehmen bzw. zu erkennen und darüber hinaus gegen die vorerwähnten Fehler vermittels Integrierung, Amplitudenbegrenzung bzw. -beschneidung, Impulsbreitenunterscheidung und anderer bekannter Elektronenbehandlungsverfahren oder Kombination dieser Verfahren anzugehen, welchen Verfahren die Signale unterworfen werden, ehe sie den Binärspeichergeräten zugeleitet werden.
Die Binärspeichergeräte können Elektronenauslöser, Ferritkerne, Kondensatorspeichergeräte, Diodenkondensatoren, wie sie z. B. im nachstehenden beschrieben sind, Speichergeräte oder sonswie geeignete, einen wahlweisen Zugriff gestattende Vorrichtungen sein.

Die logischen Elemente können die Form von Dioden, Kombinationen von Dioden, Ferritkernen oder anderen Geräten, welche dem Fachmann bekannt sind, haben. Beispiele dieser logischen Elemente sind die unter dem Namen von »Und«- und »Oders-Schaltungen bekannten Elemente.

Die Anzahl solcher benötigten logischen Elemente ist nicht groß. Es braucht nicht einmal eines für jeden Matrizen-Schnittpunkt vorhanden zu sein. Um N unterschiedliche Schriftzeichen zu unterscheiden, bedarf es einer Anzahl von N bis log₂iV logischer Elemente. Es hat sich als höchst erwünscht herausgestellt, zusätzliche Elemente in einer beträchtlichen Überzahl zu diesen unbedingt erforderlichen vorzusehen, um die Fehler, die auf Grund der verstümmelten oder verschobenen bzw. nicht genau in Zeilenstellung ausgerichteten Schriftzeichen oder auf Grund falcher Markierungen auf dem Papier auftreten, auszumerzen.

Wenn eine Zentriervorrichtung, wie sie im nachfolgenden kurz beschrieben ist, zum Zentrieren der Abtastung verwendet wird, verbleibt lediglich eine Restverschiebung gegenüber der Abtastvorrichtung. In diesem Fall hat sich herausgestellt, daß die in

einem üblichen Schriftsatz gedruckten Ziffern O bis 9 durch eine Matrix von 10 · 10 Elementen unterschieden werden können. Falls eine derartige Zentriervorrichtung nicht verwendet wird, ist eine Matrix von 16-16 Elementen oder mehr erforderlich.

Die Signale können nach den Eingängen aller parallel geschalteten Speichergeräte übermittelt werden, wobei diese Geräte nacheinander betätigt werden, um jedes in die Lage zu versetzen, das Signal, welches ihm im Augenblick der Betätigung übermittelt wird, zu speichern. Das nacheinanderfolgende Ansprechen der Geräte kann mittels eines Schieberegisters bekannter Bauart erreicht werden. Dieses weist eine Reihe bistabiler Geräte auf, denen Taktimpulse übermittelt werden, und zwar allen gleichzeitig, wobei die Geräte in Kaskadenschaltung derart hintereinandergeschaltet sind, daß jedes Gerät dann, wenn ein Taktimpuls auftritt, den Schaltzustand einnimmt, der von dem vorangehenden Gerät in der Kaskadenschaltung gehalten wurde. Auch kann das nacheinanderfolgende Ansprechen durch Sätze in Kaskade geschalteter Binärzähler und »Und«-Schaltungen mit gleicher Wirkung erreicht werden.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden, und zwar zeigt bzw. zeigen

Fig. 1 ein Diagramm, welches eine Art der Abtastung eines Schriftzeichens veranschaulicht,

Fig. 2 die Signalwellenform, welche durch das Abtasten gemäß Fig. 1 hervorgerufen wird und welche für das Schriftzeichen gemäß Fig. 1 charakteristisch ist,

Fig. 3 drei vereinfachte Schriftzeichen,

Fig. 4 Signale, welche diese drei Schriftzeichen der Fig. 3 kennzeichnen,

Fig. 5 den Teil einer erfmdungsgemäßen Schaltungsanordnung in schematischer Darstellung,

Fig. 6 einen Teil eines Schieberegistersystems, welches in Fig. 5 als ein Schaltwerk zu verwenden ist,

Fig. 7 ein Schaltschema des einen Elementes eines Schieberegisters gemäß Fig. 6,

Fig. 8 bis 12 einige der möglichen Ausführungsformen der logischen Elemente,

Fig. 13 ein erläuterndes Schaubild, welches veranschaulicht, wie gewisse Zentrierungsfehler mit Hilfe des Gerätes der vorliegenden Erfindung ausgeglichen werden, während

Fig. 14 ein Schaltschema wiedergibt, welches veranschaulicht, wie ein Binärspeichergerät in der Form eines Kondensatorspeichers bei dem erfindungsgemäßen Gerät verwendet werden kann.

Zunächst werde Fig. 1 behandelt, bei welcher das dargestellte Schriftzeichen der große Buchstabe F ist und aus der ersichtlich ist, wie er entlang fünf lotrechter Abtastlinien abgetastet wird, die mit S₁ bis S₅ bezeichnet sind. Es sei angenommen, daß der Buchstabe schwarz auf einem weißen Hintergrund liegt und daß ein negativer Spannungsschritt bei jedem Durchgang von Weiß nach Schwarz erhalten wird. Die Signalwellenform hat dann den in Fig. 2 gezeigten Charakter. Dieses Signal ist charakteristisch für den Buchstaben F, und es wird durch keinen anderen großen Buchstaben des Alphabetes hervorgerufen.

In Fig. 5 ist ein Kathodenstrahlrohr 20 dargestellt, welches als Lichtpunktabtaster dient, welcher Zeilen- und Teilbildablenkmittel 21 und 22 aufweist, wodurch ein Lichtpunkt in einem Raster über den Bildschirm 23 des Rohres durch die Zeitbasis 24 abgelenkt werden kann. Eine bildliche Darstellung dieses Rasters wird durch ein Linsensystem wiedergegeben, welches schematisch durch die Linse 25 vor einem auf einem Papierstreifen 26 befindlichen Zeichen angedeutet ist. Von dem Papierstreifen 26 her reflektiertes oder zerstreutes Licht wird durch ein Linsensystem gesammelt, welches durch 27 vor einer fotoelektrischen Zelle oder einem Fotovervielfacher 28

ίο angedeutet ist.

In dem zu beschreibenden Beispiel wird jedes Zeichen in zehn lotrechten Abtastlinien abgetastet, und es ist Vorsorge getroffen, daß zehn charakteristische Zustände in jeder Linie wiedergegeben werden können.

Die Signale von der Zelle 28 her werden über einen Amplitudenbegrenzer 33, welcher die Amplitude in beiden Richtungen begrenzt, um Nebengeräusche fernzuhalten, und über getrennte parallel geschaltete Dioden 29 nach den Eingängen 36 einer Reihe bistabiler Speichergeräte 30 übermittelt. Jedes dieser Geräte besitzt zwei Schaltzustände, die im nachfolgenden mit 0- und ^-Zustand bezeichnet werden, wobei der 0-Zustand aus der Übermittlung eines negativen Potentials auf einem Ausgangsleiter 31 und der ^-Zustand aus der Übermittlung eines negativen Potentials auf einem Ausgangsleiter 32 resultiert. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind einhundert der Speichergeräte 30 enthalten, obgleich nur vier dieser Speichergeräte dargestellt sind. Das Gerät soll zehn unterschiedliche Zeichen erkennen, welche den Ziffern 0 bis 9 entsprechen. Jedem Zeichen ist ein besonderer Ausgangsanschluß zugeteilt, von denen jedoch nur drei, nämlich diejenigen für die Zeichen »1, 2 und 3«, dargestellt sind.

Die Leiter 31 und 32, von denen zweihundert vorhanden sind, bilden den waagerechten Zuordnersatz einer Matrix, deren lotrechter Zuordnersatz durch die Leiter 34 von den zehn Ausgangsanschlüssen 1, 2, 3 usw. her gebildet wird. Die Leiter 31 und 32 einerseits und 34 andererseits sind durch logische Elemente miteinander verbunden, von denen jedes durch einen Kreis 35 wiedergegeben ist. Auf welche Weise diese Elemente gebildet werden, soll später erläutert werden; es sei jedoch an dieser Stelle bereits daraufhingewiesen, daß nur einer der beiden Leiter 31 und 32 von einem beliebigen Speichergerät 30 über ein logisches Element mit einem der Leiter 34 verbunden ist.

Die Speichergeräte 30 sind von bekannter Bauart und so gewählt, daß dann, wenn ein negativ gerichteter Impuls von einem Leiter 37 her nach dem Eingangsanschluß 36 übermittelt wird, das Gerät einen 0- oder ^-Zustand einnimmt, und zwar abhängig von der Spannung, welche in diesem Augenblick durch die Fotozelle 28 nach der Diode 29 übermittelt wird. Es sei angenommen, daß ein »Schwarz«-Signal von der Fotozelle bewirkt, daß dasjenige der Speichergeräte 30, dem ein dem »Schwarz«-Signal entsprechender negativer Impuls von 37 her übermittelt wird, seinen x-Zustand einnimmt.

Ein mechanisches Schaltwerk 38 ist für das nacheinander erfolgende Übermitteln einer negativen Spannung nach den Leitern 37 vorgesehen, obgleich bei praktischem Betrieb ein elektronisches Schaltwerk verwendet wird. Das Schaltwerk 38 hat einhundert Kontakte 39 von denen nur einige dargestellt sind, und der Schaltarm 40 wird unter der Steuerwirkung eines Taktimpulsgenerators 41 weiterge-

schaltet, welcher außerdem die Zeitbasis 24 steuert, und zwar so, daß zehn der Kontakte 39 für jede Abtastlinie durchlaufen werden.

Es sei wieder auf die Fig. 1 und 2 verwiesen, wobei jetzt die Wirkung der Signale gemäß der Fig. 2 von der Fotozelle 28 der Fig. 5 auf das Speichergerät 30 betrachtet werden soll. Auf Grund der kleineren Anzahl von Abtastlinien in Fig. 1 wird angenommen, daß dabei nur fünfzig der Speichergeräte 30 verwendet werden.

Dies entspricht der aus Rechtecken bestehenden
Gruppe von fünfzig Flächenelementen, die jeweils
aus den fünf Zeilen mit je zehn Flächen gebildet sind.
Während der ersten Abtastung S₁ wird kein Schwarzsignal übertragen, und die ersten zehn Speichergeräte 15
30 bleiben somit in ihrem O-Zustand. Während der
zweiten Abtastung S₂ tritt ein Schwarzsignal auf,
welches sich beispielsweise von dem zweiten bis zum
neunten der zehn Teile erstreckt, in welche die Abtastzeile der Wirkung nach unterteilt ist. Die elften 20
und zwanzigsten Geräte 30 bleiben daher in ihrem
O-Zustand, während die zwölften bis neunzehnten
Geräte 30 in ihrem ^-Zustand sind. Das zwanzigste
und das einundzwanzigste Gerät 30 sind in ihrem
O-Zustand, das zweiundzwanzigste und fünfundzwan- 25 und falls ein Spannungsschritt 43 nach U übermittelt zigste Gerät 30 sind in ihrem x-Zustand, während das wird, so daß T gleich χ und U gleich 0 (d. h. nicht x) dreiundzwanzigste und vierundzwanzigste und das
sechsundzwanzigste bis dreißigste Gerät sich in ihrem
O-Zustand befinden usw.

Es ist somit ersichtlich, daß bei Beendigung der Abtastung eines Zeichens die Speichergeräte 30 eingestellt sind, um den Signalen zu entsprechen, die durch die Abtastung erhalten werden, wobei die Einstellungen charakteristisch für dieses besondere

Zeichen sind. Die Signalwellenform gemäß Fig. 2, 35 übermittelt wird, die Ausgangsspannung bei S niedwelche charakteristisch für den Buchstaben F ist, be- riger als das Blockierungssignalniveau,
steht aus einer Kombination von fünfzig Signal- Logische Elemente können in einer Anzahl von

elementen, nämlich aus den zehn Elementen, welche Schaltungen kombiniert werden. Zum Beispiel entje aus den Abtastergebnissen S₁ bis S₃ gebildet sind. spricht, falls die Ausgänge der beiden »Und«-Schal-Die Relativstellungen der »Schwarz« und »Weiß« 40 tungen, von denen die eine Eingänge X₁ und x₂ und repräsentierenden Elemente in Fig. 2 bestimmen die die andere Eingänge X₁ und X₂ aufweist, über eine Zustände der individuellen Speichergeräte 30 in »Öder «-Schaltung angeschlossen sind, die Ausgangs-Fig. 5. Andere Zeichen werden von F durch ein spannung des letzteren O₁ und X₂) oder (X₁ und X₂'). charakteristisches Signal unterschieden, welches von X₁, x₂ usw. bezeichnen die Spannungen, die beide für dem in Fig. 2 dargestellten mit Hinsicht auf die 45 die »Und«-Schaltung zur Erzielung einer Ausgangs-Relativstellungen der Signalelemente abweicht. Bei spannung vorhanden sein müssen. X₁' und x₂ sind Beendigung des Ablesevorganges eines jeden Schrift- lediglich zur Bezeichnung der zweiten »Und«-Schalzeichens wird ein Rückstellimpuls nach allen tung verwendet worden.

Speichergeräten 30 übermittelt, um das auf ihnen ge- Fig. 6 veranschaulicht die eine Ausführungsform

speicherte Signal auszulöschen. Dieser Rückstell- 50 eines elektronischen Schaltwerkes, welches zur Verimpuls kann von dem Teilbildrückstellimpulsen der Wendung als Schaltwerk 38 in Fig. 5 geeignet ist. Zeitbasis 24 abgeleitet werden. Dieses Schaltwerk weist zwei Schieberegister auf,

Die Forderung nach logischen Elementen 35 wird nämlich ein Register 46 für Einer und ein Register durch eine Betrachtung der sehr vereinfachten 47 für Zehner. Diese Register sind von bekannter Zeichen in Fig. 3, welche mit A, B und C bezeichnet 55 Bauart, und jedes enthält eine Kaskadenschaltung von sind, verständlicher sein. Die drei Zeichen können Triggerkreisen, wie beispielsweise die in Fig. 7 darvoneinander in einer Anzahl von Möglichkeiten gestellten. Zwei Eingangsanschlüsse sind bei 48 und unterschieden werden. Die eine Möglichkeit besteht 49 und zwei Ausgangsanschlüsse sind bei 50 und 51 darin, den Zustand eines jeden ihrer vier Quadrate dargestellt. Die Ausgangsanschlüsse des einen Triggerzu unterscheiden, um dadurch die aus Fig. 4 zu er- 60 kreises sind jeweils an die Eingangsanschlüsse des sehenden Signale der in Fig. 3 bei A, B und C dar- nächsten in Kaskade geschalteten Triggerkreises angegestellten Schriftzeichen abzuleiten, welche jeweils schlossen. Die Taktimpulse werden von dem Geneder Abtastung der Zeichen A, B und C entlang rator 41 der Fig. 5, wie dargestellt, übermittelt, Rückzweier Spalten entsprechen. Für manche Zwecke je- Stellimpulse werden nach einem Anschluß 65 überdoch ist dies zu kompliziert. Die Symbole können 6s mittelt. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, werden die Taktz. B. dadurch einfacher unterschieden werden, daß impulse in Parallelschaltung und in einem negativ in der unteren Reihe Schwarz bei 2, jedoch nicht gerichteten Sinne nach allen Triggerkreisen der Fig. 7 bei 4 für A, bei 4, jedoch nicht bei 2 für B und bei 2 im Einerregister 46 übermittelt. Beim Auftreten eines

und 4 für C auftritt. Die logischen Elemente können derart gewählt sein, daß sie diese selektive Arbeit durchführen.

Beispiele logischer Elemente sind in den Fig. 8 bis 12 dargestellt. Das Element der Fig. 8 weist die Form einer »Und«-Schaltung auf und ist so vorgesehen, daß dann, wenn ein Spannungsschritt 0 bis x, wie bei 42 dargestellt, gleichzeitig nach allen Anschlüssen P, Q und R übermittelt wird, die Spanr ίο nung, welche bei S hervorgerufen wird, gleich χ ist, während jedoch, falls irgendeiner der Anschlüsse P, Q oder R auf Null gehalten wird, die Übermittlung des Spannungsschrittes 42 nach dem anderen oder den anderen die Spannung bei S nicht verändert.

Das Element in Fig. 9 hat die Form einer »Oder«- Schaltung und ist derart vorgesehen, daß dann, wenn der Spannungsschritt 42 nach irgendeinem der Anschlüsse P, Q oder R übermittelt wird, die Ausgangsspannung bei S gleich χ ist.

Ein kompliziertes Element ist in Fig. 10 dargestellt. In diesem Falle wird, falls der Spannungsschritt 42 nach F₁ oder P₂ oder P₃ und nach Q₁, Q₂ oder Q_ti übermittelt wird, die Ausgangsspannung bei S gleich x.

In Fig. 11 ist, falls ein Spannungsschritt 42 nach T

ist, die Ausgangsspannung von der Größe x, und zwar im Sinne der Spannung bei T. Somit ist das veranschaulichte Gatter eine »Und-NichU-Schaltung. In Fig. 12 ist ein Spannungsschritt 44 von V₂ nach V₁ dargestellt, und ein Anschluß 45 wird bei einer Spannung blockiert, die geringer als %V₂ plus ¹AV₁ ist. In diesem Falle ist, falls der Spannungsschritt nach zumindest zwei von drei Eingängen P, Q und R

jeden Taktimpulses nimmt jeder Triggerkreis den Zustand ein, der vorher durch den vorangehenden Triggerkreis gehalten wurde. Einer der Ausgangsanschlüsse eines jeden Triggerkreises ist an einen Leiter 52 angeschlossen, wobei die Leiter 52 durch Leiter 53 gekreuzt werden, welche die Ausgangsleiter bilden und mit 00., 01 und 02 usw. numeriert sind. Diese Leiter 53 bilden die Leiter 37 in Fig. 5, und es sind daher einhundert dieser Leiter in diesem Beispiel vorhanden. Schnittpunkte zwischen den Leitern 52 und 53 sind über die Dioden 54 miteinander verbunden, welche durch einen von einem Kreis umgebenden Punkt angedeutet sind. Somit ist der Schnittpunkt zwischen dem Leiter 52 von 0 im Register 46 her über eine Diode mit jedem der Leiter 53 verbunden, die mit 00, 10 und (nicht dargestellt) 20, 30 usw. numeriert sind. In gleicher Wesie bestehen Verbindungen von 1 des Registers 46 nach 01, 11, 21, 31 usw. und so fort für die verbleibenden Leiter 52 vom Register 46 her.

Das Kriterium, welches schrittweise über das Register 46 durchgeleitet wird, ist ein negatives, und wenn es das Ende bei 9 erreicht, wird ein Impuls nach einem Rückstell-Impulsgenerator 55 übermittelt, welcher einen Impuls nach 0 auf dem Register zurückleitet, wodurch der Vorgang wiederholt wird. Der Rückstellimpulsgenerator triggert außerdem die Spaltenzeitbasis 56, welche einen Teil der Zeitbasis 24 in Fig. 5 bildet, und stellt sicher, daß der Beginn einer Abtastlinie mit der Tätigkeit des Registers 46 im Einklang bleibt. Schließlich übermittelt der Rückstellimpulsgenerator 55 einen Impuls nach den zehn Triggern des Registers 47, welche daher einen Schritt für zehn Schritte des Registers 46 ausführen.

Der Ausgang 0 des Zehnerregisters ist über die Dioden 54 mit allen Ausgangsleitern 00 bis 09 verbunden. Der Ausgang 1 des Zehnerregisters ist in gleicher Weise mit allen Ausgangsleitern 10 bis 19 verbunden usw. Wenn der negative Impuls, der von Trigger nach Trigger im Register 47 durchgeleitet wird, 9 erreicht, wird ein Impuls nach einem Rückstellimpulsgenerator 57 übermittelt, welcher einen Impuls nach dem Trigger 0 des Registers überträgt, um es in seine Ausgangsstellung zurückzubringen.

Die Wirkung des Schaltwerkes der Fig. 6 besteht darin, einen negativen Impuls an jedem der Ausgänge 00, 01, 02 usw. in Aufeinanderfolge hervorrufen, wobei dieser Vorgang sich selbsttätig wiederholt.

Eine Schwierigkeit kann auf Grund der Helligkeitsschwankungen des Abtastlichtpunktes auf dem Schirm 23 der Fig. 5 auftreten, was durch Ungleichheit des Phosphors veranlaßt werden kann. Um diese Schwankungen zu verringern, kann, wie in Fig. 5 dargestellt, eine Fotozelle 58 vorgesehen sein, welche das Licht unmittelbar vom Schirm 23 und nicht von dem Papier 26 her empfängt. Ein Verstärker 60 liefert eine Vorspannung, welche dem Gitter des Rohres 20 im entsprechenden Sinne übermittelt wird.

Manchmal kann es unerwünscht sein, den Abtastlichtpunkt durch einfaches Entbündeln zu verbreitern, um ihm dadurch die Breite eines Bildelementes zu geben, d. h. die Breite, die ungefähr der Steigung der der Abtastlinien S₁, S₂ usw. in Fig. 1 gleicht. Der gewünschte Effekt kann dann dadurch erhalten werden, daß ein scharfgebündelter Lichtpunkt verwendet wird und daß dem Punkt eine Hochfrequenzschwingung gegeben wird, und zwar im rechten Winkel zu seiner Abtastbewegungsrichtung. Eine geeignete Frequenz ist etwa 30 MHZ, und die Punktschwingung, die als eine Strahlwobbelung bei Fernsehanlagen bekannt ist, kann durch Mittel erhalten werden, die in Verbindung mit Fernsehempfängern bekannt sind. Es können natürlich andere Verfahren der Abtastung als das vorbeschriebene verwendet werden, beispielsweise eines, bei welchem eine Fernsehkameraröhre verwendet wird. Darüber hinaus können, wie bereits festgestellt, die Signale, welche über die

ίο Dioden 29, gemäß Fig. 5, übermittelt werden, von der bereits beschriebenen Form der Signale abweichen.

Die Ausgangssignale auf den Leitern 1, 2, 3 usw. in Fig. 5 haben bei diesem Beispiel die Form einer negativ gerichteten Spannung, d. h. falls eine Ziffer »1« abgetastet wird, wird eine negative Spannung am Ausgang 1 hervorgerufen, während alle anderen Ausgänge auf Null bleiben. Selbstverständlich kann das Vorhandensein eines Zeichens an den Ausgängen durch irgendeinen beliebigen Spannungszustand festgestellt werden. Die Ausgänge können mit Hilfe weiterer Matrizen od. dgl. in die Binär- oder andere Verschlüsselungen umgerechnet oder umgewandelt werden.

Wie bereits erwähnt, ist die Verwendung einer Zentriervorrichtung erwünscht, um das Zentrieren der Abtastung relativ zu jedem Schriftzeichen sicherzustellen. Diese Zentriervorrichtung kann aus Schaltbzw. Steuermitteln bestehen, mittels welchen jedes Schriftzeichen zweimal abgetastet wird. Die erste Abtastung ist dabei lediglich eine Zentrierabtastung, während welcher eine oder mehrere Spannungen, welche die Stellungen des abzulesenden bz. zu identifizierenden Schriftzeichens repräsentieren, erhalten werden. Diese Spannungen werden daraufhin übermittelt, damit die Stellung des Abtastrasters mit Bezug auf die Stellung des Schriftzeichens korrigiert wird. Daraufhin erfolgt eine zweite Abtastung, nämlich die Ablese- oder Erkennungsabtastung, bei welcher die Information, durch welche die Binärspeichergeräte in die entsprechenden Schaltzustände eingestellt werden, erhalten wird. Wesentliche Zentrierfehler können jedoch durch die Verwendung entsprechender logischer Elemente 35 gemäß Fig. 5 beseitigt werden, und in einigen Fällen können diese allein ausreichend angesehen werden. In anderen Fällen können die logischen Elemente dazu vorgesehen sein, die Restfehler in der Zentrierung zu beseitigen, welche noch nach der Verwendung der vorerwähnten Zentriervorrichtung übrigbleiben.

Auf welche Art und Weise die logischen Elemente mit Zentrierungsfehlern fertig werden, soll nunmehr unter Hinweis auf Fig. 13 beschrieben werden. Bei dieser Figur sind die individuellen Elemente einer Abtastungsmatrix mit 101 bis 181 beziffert, wobei die Anzahl der Elemente zum Zwecke der Vereinfachung auf 9 · 9 verringert ist. Das Zeichen ist in diesem Falle ein schwarzes Kreuz, welches statt völlig schwarz schraffiert dargestellt ist, um die Anzahl der durch das Kreuz verdunkelten Flächen besser veranschaulichen zu können.

Bei (c) ist das Kreuz mit Hinsicht auf die Reihenanordnung der Elementarflächen, welche durch die Abtastmittel definiert werden, genau zentriert; bei (a) ist es nach oben um ein Element verschoben; bei (e) ist es nach unten um ein Element verschoben, und bei (b) und (d) ist es jeweils nach links bzw. rechts um ein Element verschoben.

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Da bereits besehrieben worden ist, wie die logischen Elemente angeordnet sein können, um ein Signal durchzuleiten, falls und nur falls gewisse logische Zustände vorhanden sind bzw. erfüllt werden, wird eine für den Fachmann ausreichende Beschreibung, um einen geeigneten Steuerkreis herzustellen, durch das Niederschreiben der in Frage kommenden logischen Zustände gegeben.

Das Kreuz kann als solches, wenn es sich in einer der fünf in Fig. 13 dargestellten Stellungen befindet, durch die folgenden Zustände erkannt bzw. ermittelt werden.

Schwarz ist in 114 und 123 und 130 und 131 und 132 und 133 und 134 und 141 und 150; oder in 122 und 131 und 138 und 139 und 140 und 141 und 142 und 149 und 158 oder in 123 und 132 und 139 und 140 und 141 und 142 und 143 und 150 und 159; oder in 124 und 133 und 140 und 141 und 142 und 143 und 144 und 151 und 160; oder in 132 und 141 und 148 und 149 und 150 und 151 und 152 und 159 und 168.

Offensichtlich können diese logischen Zustände unmittelbar durch eine Schaltungsanordnung erkannt oder ermittelt werden, welche eine Kombination von fünf »Und«-Schaltungen, die jeweils neun Eingänge besitzen, und eine »Oder«-Schaltung aufweist, welche fünf Eingänge besitzt, die jeweils an die Ausgänge der »Und«-Schaltungen angeschlossen sind. Die Eingänge nach den »Und«-Schaltungen wären dann an Leitungen 32 (Fig. 5) von den Speichergeräten 30 angeschlossen, welche den entsprechenden Flächen 114, 123 usw. (Fig. 13) in der abgetasteten Fläche entsprechen. Der Ausgang von der »Oder«-Schaltung wäre an denjenigen der Leiter 1, 2, 3 usw. angeschlossen, welcher dem Kreuzschriftzeichen entspricht. Eine derartige Schaltungsanordnung ist eine in etwa ähnliche Kombination von einfachen logischen Schaltungen, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist.

Es können Kombinationen der in Fig. 13 dargestellten Zentrierungsfehler auftreten, das Zeichen kann aber nichtsdestoweniger ermittelt werden. So kann das Zeichen, welches nach oben um ein Quadrat und um ein Quadrat nach links verschoben ist, dadurch ermittelt werden, daß den vorerwähnten Zuständen folgende hinzugefügt werden: oder in 113 und 122 und 129 und 130 und 131 und 132 und 133 und 140 und 149. Entsprechende Zustände für die Verschiebungen nach rechts oben, rechts unten und links unten können unschwer abgeleitet werden.

Daraus ergibt sich, daß sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung insbesondere zur Verwendung einer Matrix eignet, in welcher tatsächlich eine große Menge überflüssiger bzw. redundanter Information enthalten ist, welche es jedoch der Vorrichtung ermöglicht, stark von der genauen Zeilenstellung abweichende und verstümmelte Schriftzeichen zu identifizieren. Dies macht zwar eine Komplizierung der Matrix erforderlich, diese Komplizierung wird jedoch durch die dabei erzielten Vorteile vollkommen gerechtfertigt.

Fig. 14 zeigt eine Abänderung eines Teiles der Fig. 5, bei welcher jedes des Speichergeräts 30 gemäß Fig. 5 durch ein Kondensatorspeichergerät ersetzt ist. Ein derartiges Gerät setzt sich in diesem Beispiel zusammen aus einem p-n-p-Transistor 68, dessen Kollektor an eine Spannungsquelle von —10 Volt angeschlossen ist, so daß er eine relativ hohe Eingangsimpedanz, eine relativ niedrige Ausgangsimpedanz über einen Widerstand 69 und einen fast Eins betragenden Spannungsverstärkungsfaktor aufweist. Die Dioden 70 und 71 bilden in Verbindung mit einem Widerstand 72 eine »Und«-Schaltung. Negative Impulse auf dem Leiter 37 der Fig. 5, welche, wie bereits unter Hinweis auf Fig. 6 beschrieben, erhalten werden können, werden über die Diode 70 nach der Basis des Transistors 68 übermittelt, während negativ gerichtete Impulse, die dem Schwarz entsprechen, von

ίο der Fotozelle 28 und dem Amplitudenbegrenzer 33 der Fig. 5 über die Diode 71 nach der Basis übermittelt werden. Die Dioden 70 und 71 sind mittels Batterien 73 und 74 vorgespannt.

Wenn ein negativer Impuls gleichzeitig an den beiden Dioden 70 und 71 auftritt, wird ein Impuls von beispielsweise —10 Volt nach der Basis des Transistors übermittelt, wodurch der Emitter eine Ausgangsspannung von etwa —10 Volt aufweist. Ein Kondensator 75 wird dann über eine Diode 76 aufgeladen. Bei Beendigung des Impulses bleibt der Kondensator 75 aufgeladen, und diese Ladung wird gehalten, da die Diode 76 nicht merklich leitet. Die Spannung am Kondensator 75 ist dann am Leiter der Matrix gemäß Fig. 5 verfügbar.

Der Leiter 31 ist über eine Diode 78 und einen Widerstand an eine Vorspannungsquelle 77, die eine ausreichende Spannung liefert, angeschlossen, um dadurch das Entladen des Kondensators 75 zu verhindern bzw. hintanzuhalten. Ein positiver Impuls, der während des Teilbildrückstellens der Zeitbasis 24 hervorgerufen wird, welches, wie in Fig. 5 veranschaulicht, durch den Taktimpulsgenerator 41 gesteuert wird, wird von 24 her über die Diode 78 geleitet, um dadurch eine Diode 79 am Ende einer jeden vollständigen Abtastung eines Schriftzeichens leitend zu halten, wodurch der Kondensator 75 entladen wird. Der gleiche positive Impuls wird nach allen parallel geschalteten Speichern übermittelt, so daß am Ende einer jeden vollständigen Abtastung alle Speicher in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht werden.

Der Steuerkreis gemäß Fig. 14 ist derjenige eines Binärspeichergerätes, da die Kapazität 75 zwei Schaltzustände hat, nämlich Geladen oder Entladen.

Es sei darauf hingewiesen, daß jedes der Speichergeräte 30 der Fig. 5 zwei Ausgänge 31 und 32 hat, von denen einer negativ, und zwar entsprechend dem Zustand des Speichergerätes, wird. Bei dem Speichergerät der Fig. 14 andererseits ist nur ein Ausgangsleiter 31 vorgesehen, der ein Potential aufweist, welches negativ oder Null ist, und zwar entsprechend dem Zustand des Speichergerätes.

Auf welche Art andere Ausführungsformen der Speichergeräte als diejenigen der bistabilen Geräte 30 gemäß Fig. 5 oder des Kondensatorgerätes gemäß Fig. 14, verwendet werden können, z. B. Ferritkerne, wird dem Fachmann geläufig sein.

Das Blatt Papier 26 in Fig. 5 kann so angeordnet sein, daß es schrittweise oder kontinuierlich auf

βο solche Weise bewegt wird, daß es die Zeichen aufeinanderfolgend in die genaue Abtaststellung bringt. Falls gewünscht, kann die Bewegung des Papierstreifens bzw. -blattes nur in einer Richtung erfolgen, während die andere relative Bewegungskomponente durch Verschieben des Mittelpunktes des Abtastrasters vermittels einer Sägezahnspannung vorgesehen ist, welche übermittelt wird, um den Kathodenstrahl abzulenken. Zum Beispiel kann, wenn die abzulesen-

den Zeichen in waagerechten Zeilen angeordnet sind, das Papier 26 lediglich in lotrechter Richtung zu den Zeilen bewegt werden, wobei eine Sägezahnspannung dazu dient, den Mittelpunkt des Abtastrasters in Zeilenrichtung zu bewegen.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gerät zum Erkennen von Schriftzeichen mit einer fotoelektrisohen Abtastvorrichtung zur Gewinnung von die abgetasteten Schriftzeichen charakterisierenden Informationen und mit einer Matrix von logischen Elementen, welche aus den bei der Abtastung erhaltenen Informationen das abgetastete Schriftzeichen identifizieren, wobei die Eingangsseite der Matrix durch Binärspeichervorrichtungen gesteuert wird, welche in Übereinstimmung mit den bei der Abtastung erhaltenen Informationen in den einen oder den anderen Schaltzustand eingestellt werden, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Gewinnung der die abgetasteten Schriftzeichen charakterisierenden Informationen der bei der Abtastung in an sich bekannter Weise erhaltene Impulszug durch zeitabhängige Steuerung in eine für die sichere Erkennung ausreichende Anzahl (beispielsweise einhundert oder mehr) binärer Informationselemente unterteilt wird und diese binären Informationselemente den in entsprechender Anzahl vorgesehenen Binär-Speichervorrichtungen zugeführt werden.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitabhängige Unterteilung des Impulszuges durch eine Schaltvorrichtung (Fig. 6) bewirkt wird, die eine Kaskade von elektronischen Triggerkreisen (Fig. 7) und eine Lieferquelle (41) für Taktimpulse aufweist, die so geschaltet ist, daß sie gleichzeitig nach allen Triggerkreisen einen Taktimpuls übermittelt, wobei jeder Triggerkreis daraufhin den durch den vorangehenden Triggerkreis gehaltenen Zustand annimmt.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle binären Informationselemente parallel über »Und«-Schaltungen (29) nach Speichervorrichtungen (30) übermittelt werden, wobei Schaltsignale von der Schaltvorrichtung her nach den »Und«-Schaltungen in zeitlicher Reihenfolge übermittelt werden.

4. Gerät nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Speichervorrichtung (30) zwei Ausgänge hat, die mit Leitern (31,32) verbunden sind, welche die Eingangsleiter der Matrix bilden, daß der eine oder andere der Ausgänge (31 oder 32) einen vorbestimmten Schaltzustand, entsprechend dem Wesen des in der Speichervorrichtung (30) gespeicherten Signalelementes, annimmt, wobei die Ausgänge (31 oder 32) jeder Speichervorrichtung (30) durch logische Elemente (35) der Matrix mit entsprechenden Ausgangsleitern (34) der Matrix verbunden werden.

5. Gerät nach Anspruch 1 bis 4, bei dem das Abtasten durch den Abtastpunkt auf dem Bildschirm eines Kathodenstrahlrohres ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine fotoelektrische Zelle (58) angeordnet ist, um vom Bildschirm (23) des Kathodenstrahlrohres (20) unmittelbar Licht zu empfangen, wobei in der fotoelektrischen Zelle eine Spannung erzeugt wird, die die Intensität des Kathodenstrahles in einem solchen Sinne steuert, daß die Helligkeitsänderungen des Abtastpunktes vermindert werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 604 534, 2 682 043;
Electronics, Februar 1956, S. 132 bis 136;
Proceedings of the I. R. E., Oktober 1953, S. 1459; Transactions of the I. R. E., Vol. EC-3, Nr. 3, September 1954, S. 30.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsche Patente Nr. 1095 026, 1 069 412.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 209 679/174 10.