DE1161064B - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Zeichenerkennung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G06f

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KL: 43 a - 41/03

1161064
121536IX c/43 a
31. März 1962
9. Januar 1964

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Erkennung von geschriebenen oder gedruckten Zeichen.

Aus der Vielzahl der bekanntgewordenen Verfahren zur automatischen Zeichenerkennung sind im Zusammenhang mit der Erfindung nur einige von Bedeutung.

Vor allem sei hier das sogenannte Potentialverfahren erwähnt, bei dem die zu erkennenden Zeichen in einem Potentialfeld zusammengesetzt oder simuliert werden und bei dem die sich ergebenden Änderungen des Potentialfeldes zur Bestimmung des Zeichens verwendet werden. Bei den bekannten Anordnungen, die nach dem Potentialverfahren arbeiten, ergibt sich ein Potentialfeld, das aus Äquipotentiallinien besteht, die im wesentlichen den Konturen des Zeichens entsprechen. Die Gradienten des Feldes werden bestimmt und auf Grund der nachfolgenden Auswertung das Zeichen erkannt.

Die Einbringung des Zeichens in das Potentialfeld erfolgt bei einem bekannten Verfahren in zwei Schritten. Das Zeichen wird zuerst auf eine aus einer Vielzahl von Fotozellen rasterartig zusammengesetzte Fläche projiziert. Je nach dem Helligkeitsgrad ergibt sich ein mehr oder weniger starker Einfluß auf die Leitfähigkeit der Fotozelle. Die Leitfähigkeitsverteilung auf der Fläche entspricht jedenfalls genau den Zeichen. Man kann Abstufungen der Helligkeit zulassen oder aber nur eine Schwarzweißunterscheidung vorsehen. Die an den einzelnen Fotozellen auftretenden Spannungen werden dann punktweise parallel den Kreuzungspunkten eines aus Widerständen aufgebauten Netzwerkes dem Potentialfeld zugeführt. Jeder Rasterteilfiäche entspricht damit ein Punkt des Potentialfeldes. Wenn die Ränder des Netzwerkes auf einem festen Wert gehalten werden, stellt sich dann ein Potentialfeld ein, das von der Form des abgetasteten Zeichens abhängt. Die Auswertung der Signale erfolgt schließlich in ebenfalls bekannter Weise auf Grund bestimmter Formelemente des Zeichens, z. B. ein nach links offenes, ein nach rechts offenes und ein geschlossenes. Dazu wird das Potentialfeld längs dreier horizontaler, für alle Ziffern gemeinsamer Bezugslinien ausgemessen. Diese bekannte Anordnung hat zwei wesentliche Nachteile:

1. Die Eingabe des Zeichens in die Fotozellenanordnung und die Darstellung im Potentialfeld erfordern zwei Schaltungsanordnungen.

2. Das Zeichen muß während des Auswertevorgangs

in Ruhestellung sein.

Die Auswertung erfolgt bei dieser bekannten Anordnung digital. Neben dem Potentialverfahren sind auch noch sogenannte Sondenverfahren für die auto-Verfahren und Vorrichtung

zur automatischen Zeichenerkennung

Anmelder:

International Standard Electric Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,

Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:
Arthur M. Lieberman,
Forest Hills, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. April 1961

(Nr. 101 534)

matische Zeichenerkennung bekanntgeworden. Bei diesen Verfahren werden die zu erkennenden Zeichen auf einer mit lichtempfindlichen Widerständen (Prüfsonden) belegten Isolierstoffplatte zentriert abgebildet und die jeweiligen erhaltenen Analog-Leitmeßwerte der Prüfsonden durch Vergleich mit einem einstellbaren Schwellwert in eine Ja-Nein-Aussage umgewandelt und die Ausgangssignale in bekannter Weise ausgewertet. Auch dieses Verfahren weist Nachteile auf. Die Zeichen dürfen nicht bewegt werden, eine Zentrierung ist erforderlich, usw.

Es ist nun der Zweck der Erfindung, die Nachteile der beiden bekannten Verfahren zu beseitigen und ein Verfahren anzugeben, das die Bewegung der Zeichen während des Erkennungsvorganges gestattet und das hinsichtlich der Zentrierung der Zeichen keine hohen Anforderungen stellt.

Der allgemeine Erfindungsgedanke besteht darin, daß das zu erkennende Zeichen direkt auf das Potentialfeld projiziert und in diesem die dadurch auftretende Potentialänderung durch in dem Potentialfeld angeordnete Sonden erfaßt wird. Das Potentialfeld wird in einer leitenden Schicht zwischen zwei Linienelektroden aufgebaut und durch das Zeichen geändert.
Das Verfahren zur maschinellen Erkennung von Zeichen in einem Potentialfeld auf Grund bestimmter Formelemente ist dadurch gekennzeichnet, daß in einer flächenartig ausgebildeten leitenden, lichtemp-

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findlichen Schicht ein Potentialfeld ausgebildet ist, auf die das Zeichen zur Erkennung projiziert wird, und daß die durch das Zeichen hervorgerufene Änderung des Potentialfeldes mittels in der leitenden Schicht angeordneter Prüfsonden abgenommen und auf Grund dieser Signale die Formelemente festgestellt werden.

Besonders günstig ist es, die Erkennung zu einem Zeitpunkt vorzunehmen, an dem an einer bestimmten Sonde ein vorher festgelegtes Potential auftritt.

werden. Das Ansteigen der Leitfähigkeit im lichtempfindlichen Material an bestimmten Flächen verändert die ursprünglich vorhandene Leitfähigkeit zwischen den Leitungen 2 und 3 und stört infolgedessen die parallel verlaufenden Feldlinien.

F i g. 2 zeigt typische Äquipotentiallinien, wie sie in der Platte 1 auftreten, wenn die Ziffer »2« auf diese projiziert wird und dabei der obere Rand der Ziffer mit der Leitung 2 zusammenfällt. Die Äquipotential-

Die Erfindung wird nun an Hand der Fig. 1 bis 6 10 linien seien mit P₁, P₂, P₃ und P₄ bezeichnet.

Unter der Annahme, daß die projizierte Ziffer »2« die Leitung 2 berührt, wird die Oberfläche der Platte 1, die von dem Bild bedeckt ist, im wesentlichen das Potential der Leitung 2 annehmen. Die Äquipotentiallinie P₁ verläuft dann in unmittelbarer Nähe des Potentials der Quelle BS: die Potentiallinie P₀ weist ein geringeres Potential auf, die Potentiallinie P₃ ist noch kleiner, usw. Es wird hier darauf hingewiesen, daß die Äquipotentiallinien des gestörten Potentialfeldes im allgemeinen der geometrischen Form des Bildes folgen, das auf der Platte 1 erscheint. Die Störung des Feldes in der Nähe des konkaven Teils des Bildes unterscheidet sich jedoch wesentlich von der Störung in der Nähe des konvexen Teils des Bildes.

Es wird nun der Fall betrachtet, in dem eine Sonde, wie in F i g. 1 gezeigt, sich im rechten Teil der Platte 1 befindet und daß das Bild auf den linken Teil der Platte projiziert wird und sich in Richtung auf die Sonde bewegt. Das Potential an der Sonde wird dabei

beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Gesamtanordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung,

F i g. 1 a die Anordnung einer Sonde in der lichtempfindlichen Fläche,

Fig. 2 Äquipotentiallinien auf der lichtempfindlichen Fläche, die auftreten, wenn ein Zeichen auf die Fläche projiziert wird,

F i g. 3 bis 6 das Verhältnis von Äquipotentiallinien zu Formelementen.

Zur Erläuterung der Erfindung wurde eine rechteckige Platte gewählt, die mit lichtempfindlichem
Material belegt ist, dessen Leitfähigkeit homogen gedacht ist. Durch die Projektion einer Markierung,
eines Symbols oder eines Zeichens auf das lichtemp- 25
findliche Material wird die Leitfähigkeit des lichtempfindlichen Materials verändert. Weiter wird an die
Platte ein Potential angelegt, und die Veränderungen
des Potentials, die durch die Änderungen des Widerstandes auftreten, werden festgestellt. Das Potential ₃₀ zuerst klein sein, dann zunehmen, so lange, bis das wird beispielsweise an den linienförmigen Kanten des Bild die Sonde erreicht hat, und dann wieder ablichtempfindlichen Materials angelegt. Es ist jedoch nehmen, wenn das Bild an der Sonde vorbeigelaufen auch denkbar, daß das Potential zwischen anderen ist.
Punkten auftritt. Wenn nun drei Sonden hintereinander längs der

Mit Hilfe der oben angegebenen Anordnung wird 35 Platte und parallel zur Bewegungsrichtung des Bildes zuerst ein Potentialfeld in der lichtempfindlichen Platte angeordnet werden, dann nimmt die am weitesten hervorgerufen. Wenn ein Bild auf die lichtempfind- rechts befindliche Sonde ein kleineres Potential als die liehe Platte projiziert wird, wird die Leitfähigkeit der beiden anderen Sonden an, wenn sich das Bild im unter dem Lichteinfluß stehenden Fläche erhöht, und linken Teil der Platte befindet. Wenn sich das Bild das Potentialfeld wird entsprechend der Gestalt des 40 über die drei Sonden hinwegbewegt, kehrt sich der Bildes gestört. Die Störung und deren Ausmaß läßt relative Betrag der Potentiale um, wobei die links besieh mit Hilfe der Theorie des elektrolytischen Troges findliche Sonde das niedrigste Potential aufweist,
erklären. Das sich ergebende gestörte Potentialfeld Die F i g. 3 veranschaulicht diese Potentialverhält-

wird an bestimmten Punkten gemessen und ausge- nisse zwischen den Sonden A₁, A₂ und A_% unter der wertet, um die geometrische Form des Lichtbildes zu 45 Annahme, daß das Formelement des Bildes ein senkbestimmen, rechter Strich ist und daß sich der Mittelpunkt des

In der F i g. 1 ist ein Aufzeichnungsträger 5 beschrieben, der sich in der Richtung Z₁ bewegt. Das auf dem Aufzeichnungsträger befindliche Zeichen wird von der Lichtquelle LS beleuchtet und das Zeichen mittels einer Linse 4 auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Platte 1 abgebildet.

Der Aufzeichnungsträger 5 kann eine beliebige Folge geschriebener oder gedruckter Zeichen enthalten.

Infolge der Bewegung des Aufzeichnungsträgers wird 55 gegen das Potential A₁ kleiner als Potential A₃ und das projizierte Zeichen über die Oberfläche der licht- beide kleiner als das Potential A₀ sind,
empfindlichen Platte 1 in Richtung J₂ bewegt. F i g. 5 veranschaulicht die Beziehungen zwischen

Die Platte 1 kann aus einem beliebigen lichtemp- denselben Sonden, wenn das Formelement des Bildes findlichen Material hergestellt sein, das seine Leit- eine nach rechts geöffnete Kurve ist und wenn sich fähigkeit ändert, wenn es dem Lichteinfall ausgesetzt 60 der Mittelpunkt des Formelementes auf der Sonde A₂ ist. Zwei Leitungen 2 und 3 sind an gegenüberliegen- befindet. In dieser Stellung ist das Potential A., am

Formelementes auf der Sonde A₂ befindet. In dieser Stellung sind die Potentiale A₁ und Α._Λ gleich und kleiner als das Potential A.₂.

F i g. 4 veranschaulicht die Beziehungen für den Fall, daß das Formelement des Bildes eine nach links geöffnete Kurve ist und sich der Mittelpunkt des Formelementes wiederum auf der Sonde A ₂ befindet. In dieser Stellung ist das Potential A₂ am größten, wo-

den Kanten der Platte 1 angeordnet und mit der Spannungsquelle BS beschaltet. Auf diese Weise entsteht ein konstantes Potentialfeld, dessen Feldlinien im wesentlichen parallel sind und quer zur Platte 1 zwischen den Leitungen 2 und 3 verlaufen. Wird Licht auf die Platte 1 gerichtet, ändert sich die Leitfähigkeit des Materials an den Flächen, die von Licht getroffen

größten, während das Potential A_:i kleiner als Potential A₁ und beide kleiner als das Potential A₁ und beide kleiner als das Potential A„ sind. In F i g. 6 sind schließlich die Beziehungen zwischen den Potentialen an den Sonden A₁, A₂ und^4₃ veranschaulicht, wenn das Formelement des Bildes ein vollständiger Kreis ist und sich der rechte Teil des Form-

elementes auf der Sonde A₂ befindet. In dieser Stellung sind die Potentiale A₁ und A₂ gleich und größer als das Potential A₃.

Die Formelemente werden in der oben angeführten Reihenfolge mit E, L, R und C bezeichnet.

In der Fig. 1 sind drei Sondensätze gezeigt. Jeder Satz wirkt wie oben beschrieben und erfaßt den jeweils ihm zugeordneten Teil des Bildes. Der Sondensatz A erfaßt das Potentialfeld im oberen Teil des Bildes, der Sondensatz B im Mittelteil und der Sondensatz C im unteren Teil des Bildes. Auf diese Weise können drei Merkmale von jeder Ziffer bestimmt werden.

Die drei Sondensätze sind mit der logischen Schaltung LC verbunden. Mit dieser an sich bekannten logischen Anordnung erhält man aus einer Vielzahl von Signalen ein bestimmtes Ergebnis je Zeichen. Diese Anordnung kann so aufgebaut sein, daß das Potential jeder Sonde jeden Satzes dann ausgewertet wird, wenn die mittlere Sonde des Satzes ein Maximum oder einen vorgegebenen Wert erreicht.

Die in der Fig. 3 gezeigten Potentialverhältnisse werden für alle drei Sondeasätze auftreten, wenn die über die Platte 1 bewegte Ziffer eine Eins ist. Damit

ίο werden die Sondensätze A, B und C in Verbindung mit der logischen Schaltung LC ein Formelement £ ergeben.

In der folgenden Tabelle sind die typischen Formelementekombinationen für die Ziffern 1 bis 0 zusammengestellt.

	1	2	3	4	Zif	R	ler Q	1	ö	Q	0
Sondensatz A	E	L	L	C	L L	R	L	C	C	C
Sondensatz B	E E	L R	X L	X E	R C	X E	E C	L L	C C
Sondensatz C

Die mit X bezeichneten Formelemente sind für solche Sondensätze und Ziffern vorgesehen, bei denen eine nicht eindeutige Erkennung auftreten kann, da nur eine beschränkte Anzahl Sondensätze verwendet wird. Diese Formelemente sind jedoch für eine eindeutige Erkennung der entsprechenden Ziffer nicht erforderlich.

Es sind nur drei Sondensätze gezeigt. Es ist jedoch selbstverständlich, daß eine größere Anzahl vorgesehen werden kann und daß damit die Zahl der mögliehen Kombinationen und Permutationen entsprechend erhöht werden kann. Die Anzahl der Markierungen, Symbole oder Zeichen, die eindeutig erkannt werden können, wird dadurch größer.

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur maschinellen Erkennung von Zeichen in einem Potentialfeld auf Grund bestimmter Formelemente, dadurch gekennzeichnet, daß in einer flächenartig ausgebildeten leitenden, lichtempfindlichen Schicht ein Potentialfeld ausgebildet ist, auf die das Zeichen zur Erkennung projiziert wird, und daß die durch das Zeichen hervorgerufene Änderung des Potentialfeldes mittels in der leitenden Schicht angeordneter Prüfsonden abgenommen und auf Grund dieser Signale die Fonnelemente festgestellt werden.

2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeichen während des Erkennungsvorganges und damit die Projektion des Zeichens auf der leitenden Schicht bewegt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennung zu dem Zeitpunkt erfolgt, an dem an einer ausgewählten Sonde ein bestimmtes, vorher festgelegtes Potential auftritt.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannung an den Rändern (2, 3) der Schicht (1) so angelegt ist, daß die Feldlinien des Potentialfeldes quer zur Bewegungsrichtung des Abtastvorganges verlaufen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 069 917,1 077 464.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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