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Verfahren zur automatischen Zeichenerkennung Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur automatischen Erkennung von Zeichen, insbesondere auf
ein Verfahren, bei dem die Zeichen mittels optischer, elektrischer, magnetischer
oder dergleichen Abtasteinrichtungen abgetastet und die Zeichen charakterisierende,
elektrische Wellenzüge erzeugt werden.
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Bei vielen Verfahren zur Zeichenerkennung werden die Zeichen optisch
abgetastet und die Schwärzungen des Zeichenfeldes untersucht. Hierbei werden die
Zeichen mehr oder weniger quantisiert, d. h. vergröbert; doch ist wegen der
geforderten Eindeutigkeit eine hohe Auflösung und damit ein hoher Aufwand an Fotozellen
mit optischen Systemen erforderlich. Durch die Vielzahl der verwendeten Bauelemente
nimmt jedoch die Störanfälligkeit stark zu. Ferner ist die Anzahl der falsch gelesenen
Zeichen bei dieser optischen Abtastung so groß, daß die an sich genorinten Schriftzeichen
im allgemeinen stilisiert werden müssen, so daß der Zeichenleser auch nur für diese
Schrift verwendbar ist.
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Zur Venneidung dieser Nachteile ist es daher auch schon vorgeschlagen
worden, die Abtastsignale nicht sofort in digitale Signale umzuwandeln, sondern
die analogen Ausgangssignale für die Zeichenerkennung zu verwenden. Bei einer bekannten
Einrichtung werden durch die Abtastung magnetischer Zeichen elektrische Signale
erzeugt, die eine das betreffende Schriftzeichen charakterisierende Wellenform besitzen.
Es hat sich gezeigt, daß sich auf diese Weise für zehn Ziffern 0 bis
9 verschiedene Wellenzüge ergeben, die mit entsprechenden Schaltungsanordnung
gegeneinander unterschieden werden können. Für die Unterscheidung der einzelnen
Wellenzüge werden bei einer bekannten Anordnung die Signale nacheinander einer Verzögerungsleitung
zugeführt und dann die Potentialverteilung in der Verzögerungsleitung zur Erkennung
der Zeichen herangezogen, indem für jedes Zeichen eine gesonderte Erkennungsschaltung
vorgesehen ist, die jeweils an bestimmten Abgriffspunkten der Verzögerungsleitung
angeschlossen ist.
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Diese bekannten Einrichtungen zur Zeichenerkennung bedingen jedoch
auch eine gewisse Stilisierung der Ziffern, um zu einem eindeutigen Ergebnis zu
kommen, wenn man nicht besonders komplizierte Schaltungen in Kauf nehmen will.
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Es ist auch schon ein Verfahren zum Erkennen von Werten oder Buchstabengruppen
bekanntgeworden, bei dem die Abtastung in mehreren getrennten Bereichen erfolgt
und die erzeugten Impulszüge miteinander in Beziehung gebracht werden, und zwal
werden die Oberlängen, die Unterlängen und die Anzahl der Buchstaben des Wertes
festgestellt. Das sich ergebende Impulsschema wird nüt den gespeicherten Inipulsschemata
verglichen und so das abgetastete Wort bestimmt. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere
für die Briefsortierung, bei der eine feste Anzahl von Worten, nämlich den Bestimmungsorten,
vorliegt.
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Demgegenüber liegt dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, Zeichen zu erkennen, ohne derartige Stilisierungen vornehmen
zu müssen. Das neue Verfahren beruht ebenfalls auf dem Prinzip, bei der Abtastung
der Zeichen charakteristische elektrische Wellenzüge zu erzeugen, wobei die Zeichen
in mehreren getrennten Bereichen abgetastet und die erzeugten Wellenzüge miteinander
in Beziehung gebracht werden.
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Gemäß der Erfindung wird das Abtastsignal eines Bereiches mit den
Abtastsignalen anderer Bereiche zur Differenzbildung verglichen, und die Differenzsignale
werden zur Bestimmung des abgetasteten Zeichens verwendet. Vor der Differenzbildung
ist es zweckmäßig, die Abtastsignale in einer Begrenzerschaltung in an sich bekannter
Weise amplitudenmäßig zu begrenzen und nur Signale oberhalb einer festgelegten Schwelle
zur Differenzbildung heranzuziehen. Sollen nur die Ziffern 0 bis
9 durch das neue Verfahren erkannt werden, so genügt es, die Zeichen in zwei
Bereiche, nämlich in einen oberen und einen unteren Bereich einzuteilen. Wenn man
die Trennungslinie zwischen diesen beiden Bereichen entsprechend legt, ergibt sich
für jede Ziffer eine so
deutliche Unsymmetrie für die Erzeugung
des Differenzsignals, und zwar für jede Ziffer eine andere Unsymmetrie, daß die
Zeichen erkannt werden können. Sollen auch noch andere Zeichen erkannt werden, wie
beispielsweise Buchstaben oder auch Zeichen anderer Schriftgrößen oder Alphabete,
wie griechische Buchstaben, so ist es zweckmäßig, die Zeichen in mehr als zwei Bereiche
aufzuteilen; beispielsweise ist es dann zweckmäßig, die Zeichen in sechs Bereiche
aufzuteilen.
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Es ist bei dem neuen Verfahren auch vorteilhaft, die Zeichen mit magnetischer
Tinte bzw. Druckerschwärze zu drucken und die Abtastung mit magnetischen Mitteln
vorzunehmen ' um Fehler zu vermeiden, die durch Verschmutzung des Zeichenträgers
entstehen können. Das Verfahren gemäß der Erfindung hat den besonderen Vorteil,
daß es vollkommen unempfliidlich gegen wechselnde Stärke des Schreibmaschinenanschlags
ist, da sich die Schwärzung auch bei ungleichem Anschlag an allen Teilen des Zeichens
in gleichem Maße ändert und die Differenzsignale deshalb erhalten bleiben.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. 1 und 2 beispielsweise
näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 schematisch eine Anordnung zur Durchführung
Fig. 2 des die Verfahrens Ziffern 0 gemäß bis 9 und der Erfindung'
die sich bei der Zeichenerkennung ergebenden Differenzsignale.
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Bei dem vorliegenden Beispiel ist angenommen, daß die Zeichen mit
magnetisch erkennbarer Druckfarbe auf dem Zeichenträger abgedruckt sind. In Fig.
1 ist auf dem Zeichenträger 1 die Ziffer 9 zum besseren Verständnis
vergrößert dargestellt. Die Ziffer 9 ist durch die gedachte Bezugslinie 2
in einen oberen und einen unteren Bereich aufgeteilt; die beiden Bereiche sind unsymmetrisch,
d. h. ihre Flächeninhalte sind verschieden. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist,
ergibt sich für alle Ziffern mit Ausnahme der Null eine derartige Unsymnietrie zwischen
oberem und unterem Teil.
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Der Zeichenträger wird in Richtung des Pfeiles 3
unter den beiden
symbolisch dargestellten Magnetköpfen 4 und 5 vorbeigeführt, von denen jeder
einen der beiden Bereiche der Ziffern abtastet, so daß durch die Induktionswirkung
in den Wicklungen 6
und 7 Ströme entstehen, die voneinander verschieden
sind. Der sich ergebende Strom ist nämlich von der ungleichen Verteilung des magnetischen
Materials in den beiden Bereichen der Ziffer 9 und zum anderen von der Größe
des Magnetfeldes abhängig. Bei der Abtastung der Ziffer 9 ergeben sich
je nach Art, Schnelligkeit der Vorbeiführung und Reaktionsträgheit der Schaltung
zwei Stromspitzen entsprechend dem linken und rechten Bogen des oberen Teiles der
Ziffer 9 in der Wicklung 6 des zugeordneten Magnetkopfes 4, während
der untere Teil der Ziffer 9 einen Strom in der Wicklung 7 erzeugt,
der von dem Strom durch die Wicklung 6 deutlich verschieden ist.
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Die bei der Abtastung in den Wicklungen 6 und 7
induzierten
Ströme werden in den Gleichrichtern 8
und 9 gleichgerichtet und dann
der Schaltung 10 zugeführt, in welcher die Differenz der beiden Ströme gebildet
wird. Vor der Differenz:bildung kann noch eine Amplituden-Begrenzung vorgenommen
werden in der Weise, daß nur die Amplitudenspitzen durchgelassen werden. Das Ergebnis
der Diiferenzbildung wird in dem Anzeigegerät 11 angezeigt, das beispielsweise
in den anzuzeigenden Zifferwerten geeicht sein kann. Der Zeiger des Instrumentes
11 steht also immer dann auf Null, wenn bei den Magnetköpfen 4 und
5 entweder gar keine Ziffer oder die Ziffer 0
anliegt, die auch die
Stromdifferenz »0« in der Schaltung 10 ergibt, da sie nicht unsymmetrisch
ist.
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Fig. 2 zeigt die Ziffern 0 bis 9 sowie mehrere Stromdiagramme,
die bei der Abtastung auftreten. Die Ziffern sind durch die Hilfslinie 2 unsymmetrisch
in je einen oberen und einen unteren Bereich eingeteilt. Die Linien 12 und
13 geben den Abtastweg der Magnetköpfe 4 und 5 an. Die Diagramme a
und b zeigen die in den Magnetköpfen induzierten Spannungen am Ausgang des
Amplituden-Begrenzers. Diese Spannungen werden noch in einer geeigneten Integrierschaltung
integriert, so daß sich die Spannungsverläufe der Diagramme c und d ergeben.
Durch die Differenzbildung erhält man dann Signale, deren Beträge in dem Diagramin
e angegeben sind. Für die Ziffern 6 und 8 sind die Beträge negativ,
weil die untere Hälfte dieser Ziffern eine größere Spannung induziert als die obere,
Für die Null ergeben sich keine Signale, da die Null symmetrisch zu der Linie 2
ist. In dem Diagramm f sind die Signale nach ihren Relativwerten angeordnet, so
daß die aufsteigende Reihe der Signale nicht mit der natürlichen Zahlenreihe zusammenfällt.
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Die schematisch gezeichneten Differenzspannungsimpulse können beliebig
verstärkt werden, so daß sie eindeutig voneinander unterschieden werden können.
Da lediglich die Differenz der Signale zur Auswertung herangezogen werden, ergibt
sich der Vorteil, daß die Auswertung unabhängig von der Stärke des Anschlags und
der Qualität des verwendeten magnetischen Schreibbandes ist.
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Die Erfindung kann dahingehend weitergebildet werden, daß das Zeichenfeld
in mehrere Bereiche eingeteilt wird, z. B. in vier Quadranten, die sich durch die
Linien 2 und 14 der Fig. 1 ergeben. Man kann dann die Differenz in jedem
senkrechten Streifen zwischen dem oberen und dem unteren Bereich oder bei komplizierten
Zeichen auch die Differenz der einzelnen Bereiche untereinander bilden. Bildet man
nur die Differenz zwischen oberem und unterem Bereich, so genügen zwei Magnetköpfe;
die Integration der Signale wird dann für jeden der beiden durch die Linie 14 gegebenen
linken und rechten Teilbereiche gesondert vorgenommen, da schon beim Abtastvorgang
der Schalter S die Magnetköpfe zum gesonderten Abtasten z. B. zuerst des
linken und dann des rechten Teilbereichs ein- und ausschaltet. Damit ergeben sich
für die zehn Ziffern zwanzig verschiedene Ausgangssignale, die durch einfache logische
Mittel den Ziffern zugeordnet werden können. Derartige logische Schaltungen sind
in der Technik hinreichend bekannt und brauchen daher hier nicht erläutert zu werden.