DE1184533B - Vorrichtung zum maschinellen Erkennen von Zeichen mit einem Autokorrelationsfunktionsgenerator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G 06 f

Deutsche KL: 43 a - 41/03

Nummer: 1184 533

Aktenzeichen: J 21372IX c/43 a

Anmeldetag: 1. März 1962

Auslegetag: 31. Dezember 1964

Vorrichtung zum maschinellen Erkennen von Zeichen mit einem Autokorrelationsfunktionsgenerator

Anmelder:

International Business Machines Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.) Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt, Böblingen (Württ.), Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt: Lawrence P. Horwitz, Chappaqua, N. Y.; Glenmore L. Shelton jun., Carmel. N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 3. März 1961 (93 070) --

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum maschinellen Erkennen von Zeichen mit einem Autokorrelationsfunktionsgenerator.

Neben Vorrichtungen, die sich zur Zeichenerkennung des direkten Vergleiches des zu erkennenden 5 Zeichens mit einem Musterzeichen bedienen, wurden schon frühzeitig solche Vorrichtungen bekannt, die den Vergleich indirekt über die aus den jeweiligen Zeichen bzw. Musterzeichen abzuleitenden Autokorrelationsfunktionen durchführen. Diese Maß- io nähme ergibt wegen der Lageinvarianz der Autokorrelationsfunktionen gewisse Vorteile.

Es wurde bereits ein Autokorrelationsgenerator
vorgeschlagen, in dem die Autokorrelationsfunktion
dadurch erzeugt wird, daß dieser zwei Umlaufschiebe- 15
register besitzt, in die durch eine bekannte elektrooptische Abtastvorrichtung bei der Abtastung des zu
erkennenden Zeichens erhaltenen Abtastsignale zunächst parallel eingespeichert und diese eingespeicherten Daten unabhängig voneinander mindestens 20
(2 m —1) · (2 η — l)-mal gegeneinander verschoben
werden, wobei η · m die Anzahl der Flächenelemente
der abgetasteten Bildfläche bedeutet und in einem
Zähler die bei jeder einzelnen Verschiebung anfallenden Koinzidenzen der Ziffer »1« auf summiert werden. 25 2
Hierbei entspricht die »1« einem schwarzen und die

»0« einem weißen Element der Bildfläche, so daß wie später noch gezeigt wird, durch eine Art von durch die so gebildeten den einzelnen durchnumerier- Schwellenwertverstärker realisieren,
ten Verschiebungen zugeordneten Summen die Korre- Die zum Vergleich herangezogenen Musterzeichen

lationsmatrix des zu erkennenden Zeichens gebildet 30 bzw. deren Modifikationen werden in der Regel wird. elementweise in geeigneten Speichervorrichtungen

Es hat sich nun gezeigt, daß die Erkennungs- bereitgestellt. Es wurden aber auch bereits innersicherheit weiter gesteigert werden kann, wenn erfin- halb von Zeichenerkennungsvorrichtungen bzw. von dungsgemäß von der Autokorrelationsfunktion des Freund-Feind-Erkennüngsvorrichtungen in Radarzu erkennenden Zeichens selbst oder auch aus einer 35 systemen Widerstandsnetzwerke in Form einer Vieldurch Modifikation mittels einer Filterfunktion aus zahl von Spannungsteilern zur Realisierung der dieser hervorgegangenen Funktion eine nichtlineare Musterzeichen benutzt.

Funktion erzeugt wird, die mit einer entsprechenden Die Zeichenerkennung mit der erfindungsgemäßen

nichtlinearen Funktion der Autokorrelationsfunktion Vorrichtung zeichnet sich durch eine vergrößerte eines Bezugzeichens verglichen wird. Es empfiehlt 40 Unempfindlichkeit gegen Störungen aus und zeigt sich insbesondere, nichtlinear bewertete diskriminie- eine wesentlich verbesserte Variationsbreite. Es hanrende Funktionen von Autokorrelationsfunktionen delt sich hierbei um eine Vorrichtung zum maschinellen zum Vergleich zu verwenden. Unter einer nichtlinearen Erkennen von Zeichen mit einem Autokorrelations-Funktion sei hier und im folgenden eine weitergehende funktionsgenerator, der die beim Abtasten der Abänderung einer Autokorrelationsfunktionsmatrix 45 Zeichen abgeleitete binäre Information in diskrete, bzw. einer aus dieser mittels einer Filterfunktion ab- in Matrixform angeordnete Werte von Autokorregeleiteten Modifikation verstanden, wie man sie z. B. lationsfunktionen der abgetasteten Zeichen umwandelt, erhält, wenn man ohne Berücksichtigung der jeweils mit einer Vergleichsvorrichtung zum Vergleich der vorliegenden absoluten Beträge alle positiven EIe- gebildeten Autokorrelatiohsfunktionen mit gespeimente der Matrix durch einen einheitlichen positiven 50 cherten Autokorrelatäonsfunktionen eines Satzes von und alle negativen Elemente durch einen einheitlichen Musterzeichen und mit einer Vorrichtung zum _ Annegativen Wert ersetzt. Schaltungsmäßig läßt sich dies, zeigen desjenigen Zetehetfkanals, der die beste Über-

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einstimmung mit seinem zugeordneten Musterzeichen nachweisende Korrelationsspannung führt.

Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch

a) einen Autokorrelationsfunktionsgenerator, der die diskreten Werte der Autokorrelationsfunktionen durch das Zusammenwirken eines einzigen Schieberegisters mit den einzelnen Stufen des Schieberegisters zugeordneten UND-Schaltungen bildet,

b) eine Zuordnungs- und Bewertungsschaltung zum Bilden diskreter Werte von modifizierten Autokorrelationsfunktionen durch Zusammenfassen und unterschiedliches Bewerten einer Auswahl der an den Ausgängen der UND-Schaltungen erscheinenden diskreten Werte der ursprünglichen Autokorrelationsfunktionen,

c) jedem Element der Autokorrelationsmatrix zugeordnete Informationswandler, die die analogen diskreten Werte der modifizierten Autokorrelationsfunktionen ihrem Vorzeichen entsprechend in binäre Werte umwandeln, und

d) ein an sich bekanntes Widerstandsnetzwerk, bei dem zur Bildung von den Grad der Übereinstimmung mit dem zugeordneten Musterzeichen ^a5 anzeigenden Korrelationsspannungen die entsprechenden Ausgänge der Informationswandler über Widerstände mit den Zeichenkanälen verbunden sind.

30

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. In der Beschreibung ist an Hand der Figuren ein Ausführungsbeispiel erläutert. In den Figuren bedeutet

F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur maschinellen Erkennung von Zeichen, die den Vergleich von nichtlinear bewerteten Funktionen von Autokorrelationsfunktionen ausnutzt,

F i g. 2 bis 9 ein Satz von erklärenden Diagrammen und die Darstellung eines Verfahrens zur Bildung der Autokorrelationsfunktion einos typischen Zeichens,

Fig. 10 eine Darstellung der Autokorrelationsfunktion in Tabellenform, die nach dem in F i g. 3 bis 9 gezeigten Verfahren gebildet wurden,

Fig. 11 die Bildung einer Modifikation der Autokorrelationsfunktion mittels einer diskriminierenden Filterfunktion,

Fig. 12a bis 12c eine Aufstellung der Autokorrelationsfunktionen, der zugehörigen Modifikationen entsprechend Fig. 11 sowie weitere aus diesen Funktionen durch nichtlineare Bewertung erhaltene Modifikationen der zehn arabischen Ziffern,

Fig. 13a bis 13d Bezugs- und Testzeichen, die zur Prüfung der Systemstabilität und des Unterscheidungsvermögens verwendet werden;

Fig. 14 bedeutet eine Veranschaulichung der Stabilität und des Unterscheidungsvermögens des Systems,

Fig. 15 bis 21 eine Zusammenstellung der in den Fig. 22a bis 22k verwendeten Blocksymbole,

F i g. 22 a bis 22 k eine schematische Darstellung des in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispieles,

Fig. 23 ein Diagramm zum besseren Verständnis der Wirkungsweise des in dem Ausführungsbeispiel verwendeten Autokorrelationsfunktionsgenerators.

Wie bereits erwähnt wurde, ergeben manche Funktionen der Autokorrelationsfunktion ein besseres Unterscheidungsvermögen der Zeichenerkennung, als es durch die Verwendung der Autokorrelationsfunktion selbst erreicht werden kann. Eine solche Funktion V(x',y') wird z. B. als die Funktion definiert, deren Wert an der Stelle (x',y') erlangt wird durch Multiplizieren des Wertes der Autokorrelationsfunktion an der Stelle (x',y') mit »4« und nachfolgendes Subtrahieren der Werte der Autokorrelationsfunktion an den vier benachbarten Punkten (x'+\,y'\ (x'—\,y'),(x',y'+l) und {x¹, y'—l) .Dies kann wie folgt ausgedrückt werden:

Die Autokorrelationsfunktion kann wie folgt in Matrixform geschrieben werden:

D(-n,m) ...D(-2,m) D(~\,m) D(O, m) D(I, m) D(\,m) ...D(n,m)

D(~n,2) ...D(-2,2) D(-l,2) D(0,2) D(1,2) 0(2,2) ...D(n,2)

D(~n,\) ...D(-2,i) />(-l,l) D(O, 1) D(I, 1) D(2, 1) ...D(n, 1)

D(-n,_: O) ...D(-2,0) D(~\,0) D(0,0) 0(1,0) D (2,0) ...D(n,0)

D(~n-m) .. .D(-2, -m) D(-l, -m) D(O, -m) D(I, -m) D(2, -m)...D(n, -m)

Die Werte an jeder Stelle der modifizierten Autokorrelationsfunktion bzw. deren Matrixelemente werden dann erlangt durch punktweise Multiplikation dieser Matrix der Autokorrelationsfunktion mit der Operatormatrix:

0 -1 0

-1
0

4 -1
-1 0

den Koordinaten liegt, die den Koordinaten des Punktes der Funktion entsprechen, der ausgewertet werden soll. Zum Beispiel wird der Wert der modifizierten Autokorrelationsfunktion an einem Punkt (3, 4) erlangt durch elementweise Multiplikation

65

wobei das Zentralelement 4 der Operatormatrix auf

von:	j	0	und	D(2, 5)	DO,	5)	D(I,	5)
0	4	-1		D(2, 4)	DO,	4)	D(4,	4)
-1	-1	0		D(2, 3)	DO,	3)	D(4,	3)
0

5 6

Für diesen Wert V(3, 4) erhält man somit ■

V(3, 4) = 4D(3, 4) - D{3, 5) - D(I, 4) - D(4, 4) - D(3, 3).

Die auf diese Art modifizierte Autokorrelations- 5 kennenden Zeichen S ähnlich ist, die größte Summe

funktion enthält mehr Punkte als die .ursprüngliche Ss,r(x', /)·

Autokorrelationsfunktion, aus der sie entwickelt wird, Nichtlineare Funktionen Dg (x', y') der Autoweil man zusätzliche Elemente erhält, wenn die Opera- korrelationsfunktion Ds(x', /) können mit ähnlichen tormatrix entlang der Zeilen (m + 1) und (— m + 1) Funktionen Dr (x', y') der Bezugszeichen gemäß der und entlang der Spalten (n + 1) und (— η — 1) einer io folgenden Formel verglichen werden:
m · n-Autokorrelationsfunktionsmatrix zentriert ist.

(Diese Matrix besitzt wegen der Zählung der Indizes -^ Dg (x', y') Dr(x',y') '

m,n vom Zentralelement aus nicht m · η Matrix- Ss,r = 2-i, ΐ .

elemente, sondern Am-n + 2m + 2n+ 1 Elemente.) ' YS)Dp(X', y')]*

Andere diskriminierende Funktionen erhält man bei 15 . L'.y · ' J
Verwendung anderer Operatormatrizes. Im allgemeinen

erhält man eine diskriminierende Funktion mit einer Da Vs(x', /) eine lineare Funktion von Ds(x',y')

Operatormatrix, die außer positiven Elementen auch und Vs(x',y') eine nichtlineare Funktion von

solche mit negativen Vorzeichen besitzt. Vsix', y') ist, ist Vg eine nichtlineare Funktion von

Die mittels eines solchen Operators (auch diskrimi- 20 Ds(x', /), und Vg(x',y') kann als spezieller Fall für

nierende Filtermatrix genannt) erhaltene modifizierte Dg (x¹, y¹) angesehen werden.

Autokorrelationsfunktion kann direkt als Grundlage Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 1 für den Vergleich verwendet werden und zu einem als Blockdiagramm dargestellt. Ein Zeichen 1 auf einer besseren Unterscheidungsvermögen des Zeichenerken- Matrix 3 wird durch einen Lichtpunktabtaster 5 abnungssystems führen. In der Praxis erhöhen jedoch 25 getastet. Eine Fotozelle 7 erzeugt ein das Zeichen darbestimmte nichtlinear bewertete Funktionen der stellendes Signal. Es kann jede beliebige Einrichtung obengenannten modifizierten Autokorrelationsfunk- zur Umwandlung des Zeichens in elektrische Daten tion das Unterscheidungsvermögen weiter und verein- verwendet werden.

fachen die benötigte apparative Anordnung. In dem Die Autokorrelationsfunktion Ds(x', /) des zu

unten genauer beschriebenen Ausführungsbeispiel 3° erkennenden Zeichens S wird aus dem Signal f(x, y)

besteht die nichtlineare Bewertung darin, daß alle durch einen Funktionsgenerator 9 gebildet. Eine

positiven Werte der modifizierten Funktion oberhalb Schaltung 11 bildet die Modifizierte Vs(x',y') der

einer vorgeschriebenen Grenze mit +1 und alle Autokorrelationsfunktion mittels der diskriminieren-

negativen Werte unterhalb einer vorgeschriebenen den Filtermatrix, die einer Gruppe von nichtlinearen

Grenze mit — 1 bewertet werden, während die zwischen 35 Schaltungen 13 zugeführt wird. Diese Schaltungen

der positiven und der negativen Grenze liegenden bilden die bewertete Funktion Vs (x^!, /), die einem

Werte die Bewertung 0 beibehalten. Die bewertete Widerstandsnetzwerk 15 zugeleitet wird, deren Aufbau

mittels einer diskriminierenden Filterfunktion Modifi- von nichtlinear bewerteten modifizierten Funktionen

zierte V(x', y') der Autokorrelationsfunktion D{x', y') Vr (x', y') der Autokorrelationsfunktionen der Bezugs-

sei mit V (x',y') bezeichnet. Die Funktion Vs(x',y) 40 zeichen [abhängt. Die Ausgänge des Widerstandnetz-

des zu erkennenden Zeichens wird dann Punkt für Werkes stellen die normierten Summen Ss, r(x',/)

Punkt mit jeder gleichartigen Funktion Vr (x', y') dar. Diese Summen werden einem bekannten Maximal-

der entsprechenden Modifizierten Vr (x', y') der Auto- signal-Anzeigegerät 17 zugeleitet, das eine Anzeige

korrelationsfunktion Dr(X¹,/) jedes Bezugszeichens R der Identität des Zeichens oder eine »Abweisung«-

zur Bildung folgender Summe Ss, r(x', y') verglichen: 45 Anzeige liefert, wenn das Zeichen keinem der Bezugs-

^^ _{r r r} zeichen gleicht.

Ss,r(x',y') = z_,Vs(x¹,y') Vr{x',y') Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der

^x''^yl Vorrichtung, entsprechend dem Ausführungsbeispiel,

Das Bezugszeichen Rn, das die größte Vergleichs- sei nachstehend die manuelle Bildung von Autosumme erzeugt, entspricht dem zu erkennenden 5° korrelationsfunktionen D(x', y') und deren Modifi-Zeichen. Dieser Vergleich muß jedoch normiert werden, zierten V(x', y¹) beschrieben.

um sicherzustellen, daß die größte Summe durch das Da die Autokorrelationsfunktion eines Zeichens ein

dem zu erkennenden Zeichen entsprechende Bezugs- Maß für die Korrelation des Zeichens mit sich selbst

zeichen bewirkt wird. Die Normierung erfolgt durch ist, kann sie gebildet werden, indem das zu korrelie-

Dividieren von 55 rende Zeichen mit sich selbst nach Verschiebung in

,_ * allen Richtungen und eine diskrete Menge von Ent-

Ss,R(x',y') durch l^VPix',/) ² . fernungen verglichen wird. -..

^'•^y' ' Fig. 2 bis 9 veranschaulichen ein Verfahren zur

Mit Hilfe der aus der Vektoralgebra bzw. aus der Bildung der in F i g. 10 für ein typisches Zeichen »3«

linearen Algebra bekannten Schwartzschen Unglei- 60 dargestellten Autokorrelationsfunktion. Das Zeichen

chung läßt sich zeigen, daß besteht aus Gründen der größeren Übersichtlichkeit

ν* ( , >w*( > i\ ^{nur aus} fünfzehn diskreten Bereichen auf einer

2 ^sX'?---———. ³ ' 5-Matrix. In der Praxis ist die Unterteilung sehr

x'yi , , .1 viel feiner, so daß die zu erkennenden Zeichen aus

R i^x ' y) r 65 sehr vielen diskreten Bereichen einer großen Matrix

\2y 5

^[x''^{yl J} bestehen,

ein Maximum ist, wenn F| (*', y') = Vr (x', y'). Das aus schräg von rechts unten nach links oben

Daher ergibt das Bezugszeichen J?, das dem zu er- gerichteten Strichen bestehen4e. Zeichen »3« ist den

F i g. 2 bis 9 gemeinsam; das durch schräg von links Operatormatrix in die entsprechenden Positionen und

unten nach rechts oben gerichtete Striche gebildete Ausführen ähnlicher Rechenvorgänge.

Zeichen ist in den Figuren in verschiedene Lagen Es sei darauf hingewiesen, daß die Autokorrela-

verschoben dargestellt. F i g. 2 zeigt das Zeichen mit tionsfunktionsmatrix und die Matrix der Modifi-

der Verschiebung 0, daher sind die beiden Strich- 5 zierten beide in bezug auf ihre Mittelpunkte sym-

muster einander überlagert. Nimmt man an, daß die metrisch sind. ""■

Bereiche der Matrix die Koordinaten χ und ^J besitzen Fig. 12a bis 12c zeigen zehn Zeichen der ara-

(F i g. 2), ist f(x, ^J) gleich 1 für bischen Ziffern in 3 · 5-Matrizen, die entsprechenden

_ — Q\. ( —λ — αν r — s —sv Autokorrelationsfunktionen, die zugehörigen durch

(x — 3, y — 9); (x — 4, y — 9); (x — 5, y — Sj; _io Bewertung d_er mittels einer diskriminierenden Filter-

(x = 4, y = 7); (x = 5, y = 6); (x = 4, y — 5) funktion erhaltenen modifizierten Funktionen sowie

und (x = 3 ν = 5^ ^^{e zu}8^ehörigen Normierungsfaktoren. Alle Füök-

tionen sind in gekürzter Form ohne die redundaateft

Für alle anderen Werte von χ und y ist f(x, y) = 0. aus Symmetriegründen durch Spiegelung erhältlichem Die Autokorrelationsfunktion D{x', y') ist gegeben 15 Teile dargestellt.

durch die Gleichung: Die nichtlinear bewerteten Funktionen Vg(x', /)

„ werden gebildet, indem alle positiven Werte durch +1

D[x\ y') = 2jf(x, y) f(x + x',y + y'). und alle negativen Werte durch -1 ersetzt werden.

^x'^y Die Normierungsfaktoren sind wie folgt definiert:

Im Zustand »Verschiebung 0« (F i g. 2) ist x' = y' »0 j

= 0; die Summe stellt lediglich die Zahl von Bereichen

dar, die durch das Zeichen ausgefüllt sind, als das \ιΣ^β.\χ\ y')

Produkt /(je, y) f(x + 0, y = 0) = 1, wenn f(x, y) ' *'·>'

= 1. Diese Summe ist gleich »7« für das Zeichen in Da für alle Werte von x',y' Vr(X¹,/) gleich +1,

F i g. 2, und sie wird in die »Verschiebung-O«-Stellung 25 0 oder —I ist, ist VP(x, y') entweder gleich +1 oder (Bezugsziffer 101) in Tabelle Fig. 10 eingesetzt. gleich 0, und die Summe F i g. 3 zeigt die Bedingungen für eine Verschiebung
von einer Einheit nach rechts (bezeichnet als x' = 1,

y' = 0), die dazu führt, daß eine »2« in die entspre- *'' *'

chende Position 103 der Tabelle in F i g. 10 eingesetzt 30 ist gleich der Zahl von »l«-en in der Funktion wird, da die Matrix zwei koinzidierende Bereiche Vg (x¹, /). Für das Bezugszeichen 1 ist die Summe enthält. Die Position 103 ist gegenüber der Position 101 gleich 29 (fünfzehn »l«-en sind in Fig. 12a darum eine Einheit nach rechts verschoben (x' = 1, gestellt, und vierzehn weitere sind in dem symmetri* y' = 0) entsprechen einer Verschiebung des Zeichens sehen Teil der Matrix, der nicht dargestellt ist, entin F i g. 3 um eine Einheit nach rechts. Ebenso wird 35 halten). Der Normierungsfaktor für das Bezugseine »2« in die Position 105 der Tabelle eingesetzt, da zeichen 1 ist also gleich ]/29 = 5,38. eine Linksverschiebung von einer Einheit (x' — I, Die Leistung des Systems wird durch die nicht»

y' = 0) dasselbe Ergebnis zeigt, wie eine Rechtsver- linearen Bewertungen der Funktionen noch weiter Schiebung von einer Einheit {x' — 1, y' = 0). In gesteigert, was sich mittels der in Fig. 13 dargleicher Weise wird gemäß Fig. 5 eine »1« in die 40 gestellten Bezugs- und Testzeichen zeigen läßt. Die Position 111 der Tabelle eingesetzt. Fig. 6 bis 9 Zeichen A, B und R werden wegen ihrer ähnliche» stellen die Bedingungen für mehrere andere Kombina- Struktur benutzt, um die Leistung des Systems unter tionen von x' und y' dar. Unter Verwendung dieses diesen schlechten Voraussetzungen darzustellen. Die Verfahrens kann die ganze Autokorrelationstabelle Figur zeigt drei Gruppen von Testzeichen. Die Testvon F i g. 10 für das typische Zeichen »3« ausgefüllt 45 zeichen der Gruppe 1 wurden durch die Addition werden. von fünfzig Rauschbits in zufälliger Folge gebildet;

Die Tabellen in Fig. 11 veranschaulichen ein die Testzeichen der Gruppe2 enthalten hundert-Verfahren zur Bildung der mittels des Operators fünfzig Rauschbits. Die Testzeichen der Gruppe 3

besitzen etwa hundertfünfzig Rauschbits in einem

⁰⁰ so kleineren Zeichenfeld, wodurch diese Zeichen am

— 1 4—1 schwierigsten zu erkennen sind.

Q _j Q Die Korrelationstabelle in Fig. 14 zeigt die

Leistung der Vorrichtung unter den obengenannten

modifizierten Autokorrelationsfunktion V(x', y'). Der erschwerenden Voraussetzungen bei der Erkennung Wert jedes Elementes dieser Funktion wird punkt- 55 der Bezugs- und Testzeichen. Die Ergebnisse wurden weise errechnet durch Multiplizieren der Operator- so normiert, daß ein ideales Eingangszeichen den matrix und eines Teils der Autokorrelationsfunktions- Korrelationswert »1« ergibt. Es sei darauf hingematrix und Bilden der Summe der Produkte. In dem wiesen, daß die idealen Zeichen richtig erkannt veranschaulichten Beispiel ist die Operatormatnx um werden unter Verwendung des Autokorrelatioüsden Punkt (x' = +1, / = —2) der Autokorrelations- 60 funktionsvergleichs D(x' y'), des Vergleichs der modifunktionsmatrix zentriert. Die Multiplikationen erge- fizierten Funktionen V(x', y') und des nichtlmearen ben folgende Produkte: Funktionsvergleichs V*(x',y') und daß der Vergleich

(4\(U — mir* — mm — mrm — mm — — ο ^ν*(^χ',/) das größere Unterscheidungsvermögen lie--.

(VW V)W WW WW WW- ^ _{fert Die TestZ}eichen der Gruppe 1 werden auch

Dieses Ergebnis erscheint in der Funktionsmatrix 65 auf Grund aller Vergleichsverfahren richtig erkannt, für die Modifizierte V²(x', y') an der Stelle aber das größte Unterscheidungsvermögen besitzt der {x' = +1,/ = —2). Der restliche Teil der Matrix Vergleich der Funktionen V(x', /). Die Testeeicheni kann berechnet werden durch Verschieben der A und B der Gruppe 2 werden beim Vergleich dar.

9 10

Funktionen D{x',y') falsch erkannt, aber alle Zeichen lange vor, bis sich die Schaltung automatisch zurückder Gruppe 2 werden beim Vergleich der Funktionen stellt. In dieser Schaltung werden schnell rück- V(x',y') und V*(x',y') richtig erkannt. Die Test- stellende Multivibratoren benutzt. Wenn das anzeichen A und B der Gruppe 3 werden mit dem gelegte Signal den Schwellenwert der Multivibratoren Vergleich der Funktionen D(x',y') falsch erkannt, 5 überschreitet und eine positive Polarität hat, erzeugt ebenso das Testzeichen A der Gruppe 3 mit dem der obere Multivibrator eine positive Ausgangs-Vergleich der Funktionen V(x', /). Der Vergleich spannung. Negative Eingangssignale haben keine der Funktionen V*{x',y') führt zur richtigen Erken- Wirkung auf den oberen Multivibratoren, sondern ηuiig aller Testzeichen. werden im Inverter umgekehrt, um den unteren Die schematische Darstellung des noch zu beschrei- io Multivibrator zur Erzeugung einer positiven Spannung benden Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen zu veranlassen. Ein Differenzverstärker subtrahiert Vorrichtung (F i g. 22) enthält mehrere Blocksym- das untere (—Eingangssignal vom oberen (+-Einbole, die zunächst an Hand der Fig. 15 bis 21 gang)-Signal und erzeugt ein Differenzsignal. Wenn genauer erläutert werden. also ein genügend positives Signal an die nichtlineare Fig. 15 zeigt das ßlocksymbol einer bistabilen 15 Schaltung gelegt wird, wird der obere Multivibrator Schaltung, die durch Anlegen eines Signals an den betätigt, und der Differenzverstärker erzeugt ein Einstelleingang (S) auf »ein« geschaltet wird. Dadurch positives Ausgangssignal. Beim Anlegen eines genüentsteht ein Signal am »1 «-Ausgang. Diese Schaltung gend negativen Signals wird der untere Multivibrator wird auf »aus« geschaltet durch Anlegen eines Signals betätigt, und sein positiver Ausgangsimpuls wird an den Rückstelleingang (R), das ein Signal am 20 vom Differenzverstärker umgekehrt, und es entsteht »O«-Ausgang erzeugt. Die Schaltung bleibt unbeein- ein negatives Ausgangssignal. Wenn die Amplitude flußt bei Anlegen eines »SVEingangssignals, wenn des Eingangssignals nicht ausreicht, um einen Multidie Schaltung bereits eingestellt ist, oder bei Anlegen vibrator zu betätigen, erzeugt die Schaltung ein eines »i?«-Eingangssignals, wenn sie vorher zurück- Null-Ausgangssignal.

gestellt wurde. 25 Das in dem Blockdiagramm von F i g. 1 enthal-

F ig. 16 zeigt eine UND-Schaltung, die ein Aus- tene Zeichenerkennungssystem ist in den Fig. 22a

gangssignal nur dann liefert, wenn alle Eingänge bis 22 k genauer dargestellt.

gleichzeitig Signale empfangen. In Fig. 17 ist eine Ein zu erkennendes Zeichen 1 in einem Raster ist Verzögerungsschaltung Vz dargestellt. Die dieser der Größe von 3 · 5 Elementarquadraten auf einer Schaltung zugeführten Signale werden nach einer 30 Fläche von 5 ■ 9 Elementarquadraten 3 dargestellt, bestimmten Verzögerungszeit weitergeleitet, ohne in Ein Lichtpunktabtaster 5 tastet das Koordinatennetz Form oder Amplitude verändert zu werden. unter Steuerung durch einen vertikalen Kippgene-Fig. 18 veranschaulicht ein Schieberegister, das rator201 und einen horizontalen Kippgenerator 203 aus einer Gruppe von hintereinandergeschalteten ab. Ein das Zeichen darstellendes Signal wird von Schieberegistereinheiten oder Zellen entsprechend 35 einer Fotozelle? erzeugt und über eine UND-Schal-F ig. 15 besteht. Ein Rückstell-Eingangssignal R.S. tung205 zur niedrigsten Stelle eines Schieberegisters wird jeder bistabilen Kippschaltung in dem Register 207 in einem Autokorrelationsfunktionsgenerator 9 zugeführt. Das Eingangssignal E.S. für das Schiebe- weitergeleitet. Die Schaltung wird durch auf einer register wird serienweise dem Einstelleingang der Leitung 209 zugeführte Taktimpulse synchronisiert, bistabilen Kippschaltung in der niedrigsten Stelle 40 Ein Startsignal auf einer Leitung 211 wird einem zugeführt. Schiebeimpulse S.I. werden dem Schiebe- Torgenerator 213 zugeleitet, der eine Vorbereitungsregister jeweils zwischen den Eingangsdatenbits zu- spannung an eine UND-Schaltung 215 liefert. Der geleitet. Diese Impulse bereiten die UND-Schaltungen erste Taktimpuls nach dem Erscheinen des Startvor, die die Übertragung der in jeder bistabilen Kipp- signals dient zum Synchronisieren der Kippgeneraschaltung gespeicherten Daten zu der bistabilen Kipp- 45 toren. Dieser Impuls wird außerdem einem 45-Einschaltung in der nächsthöheren Stelle bewirken. Die heiten-Torgenerator 217 zugeleitet, der eine Vorerzeugten Ausgangssignale stellen die Daten in den bereitungsspannung für eine UND-Schaltung 219 verschiedenen Stellen des Registers dar. bildet. Diese UND-Schaltung leitet die nachfolgenden Ein Verstärker Vst. mit zwei Ausgängen ist in fünfundvierzig Taktimpulse der UND-Schaltung 205 F i g. 19 dargestellt. Diese Schaltung liefert ein ver- 50 zu, um den Ausgang der Fotozelle 7 abzutasten, stärktes Eingangssignal am »+«-Ausgang und ein während das Koordinatennetz abgetastet wird. Die verstärktes invertiertes Eingangssignal am »—«-Aus- Ausgangsimpulse der UND-Schaltung 219 werden gang. außerdem über eine Vä-Einheit-Verzögerungsschal-Ein Analogintegrator ohne Umkehrwirkung ist in tung 221 als Schiebeimpulse für das Schieberegister F i g. 20 dargestellt. Diese Schaltung läßt sich auf- 55 207 weitergeleitet. Die Bereiche des Koordinatenbauen durch Hintereinanderschaltung eines her- netzes werden also nacheinander abgetastet, und die kömmlichen umkehrenden Integrators und einer Zeichendaten werden dem Schieberegister 207 zu-Umkehrschaltung. geführt. Die Schiebeimpulse aus der V^Einheit-Ver-F i g. 21 veranschaulicht eine nichtlineare Schal- zögerungsschaltung 221 bewirken die aufeinandertung. Diese Schaltung, die auch als »Schwellen- 60 folgende Übertragung der Daten durch das Register schaltung« bezeichnet werden kann, liefert eins von hindurch in Richtung auf die höheren Stellen. Der drei Ausgangssignalen: eine positive Spannung (+1), Ausgang der UND-Schaltung 295 ist mit D(O, 0) eine negative Spannung (—1) oder eine Nullspannung. bezeichnet, da die Autokorrelationsfunktionssumme Monostabile Multivibratoren dienen zur Erzeugung für eine Verschiebung »0« lediglich die Summe der von positiven Ausgangsspannungen beim Anlegen 65 Bits der Eingangsfunktion ist.

von einen Schwellenwert überschreitenden positiven Der Autokorrelationsfunktionsgenerator liefert Züge

Signalen an ihre Eingänge. Die Ausgangsspannung von Ausgangsimpulsen, die, falls sie akkumuliert

liegt nach Beendigung des Eingangssignals noch so würden, die entsprechenden Autokorrelationsfunk-

11 12

tionssummen ergeben würden. Die restlichen Auto- gangen der UND-Schaltungen 223 in Fig. 22b bis korrelationsfunktionssummen von D(x',y') werden 22i gekennzeichnet. Obwohl das System die Bits jede der Reihe nach durch die Tätigkeit des Schiebe- nicht zur Bildung der Autokorrelationssummen akkuregisters und einer Gruppe von UND-Schaltungen 223 muliert, sind die Summen am unteren Rand der gebildet. 5 Tafel dargestellt und entsprechen den in F i g. 11 Wie in F i g. 2 bis 10 beschriebe.!, sind die Aut > gezeigten Summen. Das System enthält Integratoren korrelationsfunktionssummen manuell ableitbar durch in der Operatorschaltung (weiter unten besprochen), Verschiebung des zu erkennenden Zeichens um ver- die der Akkumulierung dienen, schiedene Beträge (x', y') in bezug auf sich selbst Soll ein rn ■ η-Zeichen erkannt werden, wobei m und durch Feststellung der Bereiche, innerhalb derer io die Zeichenbreite ist, ist ein Koordinatennetz nötig, sich die nichtverschobenen und die verschobenen dessen Breite gleich oder größer als 2m—1 ist. Bei Zeichengebiete decken. Die Funktion kann auch vertikaler Abtastung müßte die Höhe des Koordierzeugt werden durch Verschiebung von Vektoren natennetzes gleich oder größer als 2«—1 sein. Die (.v', /) über das ganze Koordinatennetz hinweg und restliche Abmessung braucht nur groß genug zu durch Aufsuchen der Bereiche, innerhalb derer beide 15 sein, um das Zeichen aufzunehmen. Diese Mindest-Enden der Vektoren mit den Bereichen des Zeichens abmessungen müssen eingehalten werden, um zuzusammenfallen. Dieses Verfahren wird in dem in reichende Leerräume zwischen den Linien aufrechtden Fig. 22a bis 22k gezeigten Ausführungsbeispiel zuerhalten, damit eine richtige Arbeitsweise des einsimuliert. Jede UND-Schaltung 223 hat zwei Ein- fachen, eindimensionalen Schieberegisterverfahrens gänge, und zwar enthält der eine Eingang die nicht- 20 zum Zwecke der Funktionsbildung gewährleistet ist. verzögerten Zeichendaten aus der UND-Schaltung 205 Wenn das Koordinatennetz größer als notwendig ist, und der zweite Eingang die verzögerten Zeichendaten werden zusätzliche Schieberegisterstellen mit unbeaus dem entsprechenden Schieberegisterausgang. Jede nutzten Ausgängen benötigt.

UND-Schaltung 223 liefert also einen Ausgangs- DerAutokorrelationsfunktionsgenerator 9(Fig.22a

impuls für jedes Paar von Zeichendatenbits, die 25 bis 22i) erzeugt nur den nichtredundanten Teil der

gegeneinander um einen Betrag verschoben sind, Funktion. Die gesamte Funktion kann gebildet werden

welcher von der Eingangsverbindung der UND- durch die Verwendung eines Schieberegisters, dessen

Schaltung zum Schieberegister abhängt. Stellenzahl um 1 niedriger ist, als Koordinatenbereiche

F i g. 23 ist eine Tafel, die die Wirkungsweise des vorhanden sind (vierundvierzig), und einer gleichen

Autokorrelationsfunktionsgenerators für ein Probe- 30 Zahl von UND-Schaltungen 223. In diesem Falle

zeichen veranschaulicht. Das Koordinatennetz wird wird der gemeinsame Eingang der UND-Schaltungen

zur Bildung der Funktion F(x, y) von links nach von der letzten Stelle der ersten Hälfte des Registers

rechts und von oben nach unten abgetastet, wie es (22. Stelle) abgeleitet. Es wurde bereits gezeigt, daß

die Pfeile zeigen. Es wird angenommen, daß die Zeit der einem diskriminierenden Filter entsprechende zu Beginn der Abtastung anfängt und in fünfund- 35 Operator zur Modifikation der Autokorrelations-

vierzig Teile eingeteilt ist, die die fünfundvierzig funktion durch folgende 3 · 3-Matrix gegeben ist:

Bereiche des Koordinatennetzes darstellen. Diese η 1 η

Funktion wird der ersten Stelle des Schieberegisters ~

zugeführt und schreitet, wie es in der Tafel durch —1 4—1

schräg nach rechts oben verlaufende Striche dar- 40 0—10 gestellt ist, zu den höheren Stellen hin fort, wobei

sie sich während jedes Zeitintervalls um eine Stelle Die diese Modifikation ausführende Schaltung 11

weiterbewegt. Die erste Spalte der Tafel, die als führt die erforderlichen Multiplikationen und Sum-

»O«-Stelle bezeichnet ist, stellt den Eingang zum mierungen aus, wie es in Verbindung mit Fig. 11

Register dar, und bei Summierung würde die Spalte 45 beschrieben wurde. Eine Gruppe von Verstärkern 225

eine »7« ergeben, welche die Autokorrelationsfunk- erzeugt phasengleiche »+«-Ausgangsimpulse und

tionssumtne für eine Verschiebung Null ist. Schräg phasenverschiedene »—«-Ausgangsimpulse, die über

nach links oben verlaufende Striche befinden sich Eingangswiderstandnetzwerke den nichtumkehrenden

in denjenigen Reihen, die ein Bit in der ersten Spalte Integratoren 227 zugeführt werden. Ein Kabel 229

(O-Stelle) enthalten. Die Tafelbereiche, die sowohl 50 verteilt die Verstärkerausgangsimpulse auf die ent-

linksschräge als auch rechtsschräge Striche enthalten, sprechenden Integrator-Eingangswiderstände gemäß

kennzeichnen die Zeiten, zu denen die entsprechenden den Bezeichnungen der Leitungen, die die Widerstände

UND-Schaltungen 223 (F i g. 22b bis 22i) an- mit dem Kabel verbinden.

sprechen und Ausgangssignale liefern. Da das letzte Das nachstehende Beispiel für die Wirkungsweise

Eingangsbit zur Zeit 29 erscheint, liegen nach dieser 55 der Operatorschaltung ist eine Parallele zur Beschrei-

Zeit keine Ausgangssignale der UND-Schaltungen 223 bung von Fig. 11 und betrifft die Erzeugung von

vor, und die Tafel ist unterhalb dieser Reihe unter- V(I, —2). Der in Fig. 22e gezeigte dritte Integrator

brochen. Die Spalten sind am unteren Rand der erzeugt die Summe V(I, —2). Wie in Verbindung mit

Tafel entsprechend den Bezeichnungen an den Aus- Fig. 11 beschrieben, besteht diese Summe aus:

4D(I, -2) - D(I, -1) - D(O, -2) - D(2, -2) — D(I, -3).

Das Integrator-Eingangswiderstandnetzwerk enthält Wert »4« zuzuordnen, besitzt der Widerstand, der in

fünf Widerstände, die gegeneinander nach Maßgabe 65 der Zeichnung an den Verstärker »11 + « angeschlossen

der absoluten Beträge der Elemente der Operator- ist, einen relativen ohmischen Wert 1, während die

matrix abgestuft sind. Um den Eingangsimpuls übrigen Widerstände relative ohmische Werte 4 haben.

D(I, —2) (vom +-Ausgang des Verstärkers 11) den Der Integrator 227 in der Operatorschaltung 11

liefert also den Ausgangsimpuls V(I, —2) [der gleich V(—1,2) ist infolge der Symmetrie der Autokorrelationsfunktion] durch Bewertung und Summierung der entsprechenden Autokorrelationsfunktions-Ausgangssignale.

Mehrere der Integratoren haben weniger als fünf Eingänge, weil die Differenzoperatormatrix, wenn sie eine Reihe oder Spalte außerhalb der Autokorrelationsfunktionsmatrix (Fig. 11) zentriert ist, weniger als fünf nicht verschwindende Produkte liefert. Zum Beispiel ist bei der Bildung von V(3, —2), wie in F i g. 22f dargestellt, das einzige Produkt, das benötigt wird, -IDQ., -2).

Der Integrator, der F(0,0) bildet und in Fig. 22a gezeigt ist, hat an Stelle von fünf nur drei Eingänge, weil die Summe

4 D (0,0) - 2)(1,0) - D(-1,0) - D(O, -1)

zwei Paare von identischen Produkten enthält, nämlich das Paar D (1,0) und D(-1,0) und das Paar D(O₅I) und D(O, —1). Diese Paare sind identisch wegen der Symmetrie der Autokorrelationsfunktion. Aus diesem Grunde besitzen die Integrator-Eingangswiderstände, die an die Verstärker »2-« und »5-« angeschlossen sind, zur Verdoppelung der Bewertung relative ohmische Werte 2.

Zwei Summen V(—3, —5) und V(3, —5) und ihre Äquivalente F(3,5) und V(—3,5) werden nicht gebildet, da sie stets gleich Null sind.

Die Analogausgangssignale V(x', y') der Integratoren werden nichtlinearen oder Schwellenschaltungen 13 des in Verbindung mit Fig. 21 beschriebenen Typs zugeführt. Diese Schaltungen erzeugen Ausgangssignale V*(x', y') mit drei Spannungspegeln, die +1,0 oder —1 darstellen, wie in Fig. 12 gezeigt.

Ein Widerstandsnetzwerk 15 erzeugt die Funktion Ss,r(x', /), die wie folgt definiert wurde:

Diese Schaltung 15 enthält eine Gruppe von Verstärkern 231, die phasengleiche Ausgangssignale (mit »+« bezeichnet) und phasenverschiedene Ausgangssignale (mit »—« bezeichnet) haben und deren Ausgangssignale über gleichwertige Widerstände den entsprechenden horizontalen Ausgangsleitungen zugeführt werden. Das dem Verstärker zugeführte Eingangssignal stellt Vs (x\ y') dar, und die Widerstandsanschlüsse werden bestimmt durch Vr (x¹, y'), wie in Fig. 12 gezeigt. Die Summierung der Zähler erfolgt in den gemeinsamen Summierungswiderständen, die die horizontal verlauf enden Zeichenkanäle in Fig. 22 a erden. Der Nenner stellt die Normierungsfaktoren dar, wie sie für das Bezugszeichen errechnet wurden. Die relativen ohmischen Werte dieser Widerstände sind in Fig. 22 a dargestellt und stimmen mit den in Fig. 12 gezeigten Normierungsfaktoren überein. Sowohl diese Widerstandswerte als auch die Ausgangsanschlüsse von den Verstärkern 231 hängen ab von der Struktur der Zeichen, für deren Erkennung das System konstruiert ist. Das Verfahren zur Bestimmung der in den Tafeln von Fig. 12 gezeigten Werte wurde beschrieben, und der Fachmann könnte das in Fig. 22 gezeigte Ausführungsbeispiel zur Erkennung beliebiger Zeichen abändern. Die Ausgangsanschlüsse der Verstärker 231 können abgelesen werden aus den Tafeln für V$(x',y') in Fig. 12. Zum Beispiel ist der positive Ausgang des dritten Verstärkers in Fig. 22 e [der Vi(I, -2) und F**(-l,2) darstellt] an die horizontalen Ausgangsleitungen »2«, »4«, »6« und »0« angeschlossen, und der negative Ausgang ist mit den Leitungen »1«, »3«, »5« und »8« verbunden. Die

ίο Leitungen »7« und »9« sind nicht an die Verstärker angeschlossen. Bei der Position (1, —2) der Tafeln für Vr(x',y') m. Fig. 12 sieht man, daß eine »1« in den Tafeln erscheint, die »2«, »4«, »6« und »0« entsprechen, daß eine »—1« für »1«, »3«, »5« und »8« erscheint und eine »0« für »7« und »9« erscheint.

Da der positive Ausgang der Verstärker 231 (Fig. 22a), der Vr(0,0) darstellt, an alle Zeichenkanäle angeschlossen ist, trägt er nichts zum Unterscheidungsvermögen des Systems bei und könnte weg-

ao fallen.

Eine Maximalsignal-Anzeigeschaltung 17, die in Fig. 22 k gezeigt ist, nimmt die auf den horizontalen Ausgangsleitungen vorliegenden Analogspannungen auf und schaltet eine der Ausgangsanzeigelampen 232 ein, die die Identität des Zeichens darstellt. Eine Anzeigelampe zur Abweisung leuchtet auf, wenn das größte Eingangssignal nicht hinreichend größer als das zweitgrößte Signal ist.

Die Eingangssignale werden den über Widerstände 235 geerdeten Basisanschlüssen einer Gruppe von NPN-Transistoren 233 zugeführt. Die Emitter der Transistoren sind je über einen einstellbaren Widerstand 237 parallel mit dem gemeinsamen einstellbaren Widerstand 239 in Reihe mit Widerstand 241 mit Erde verbunden. Durch diese Schaltung wird sichergestellt, daß nur der Transistor Strom führen kann, an dessen Basis das größte positive Signal liegt, da durch den Spannungsabfall des Emitterstromes an den Widerständen 239 und 241 das Potential an den Emittern der übrigen Transistoren entsprechend positiv gemacht wird. Die Empfindlichkeit der Schaltung wird definiert als der Wert, um den das größte positive Eingangssignal das Signal mit dem nächstniedrigen Pegel überschreiten muß, um den dem letztgenannten Signal zugeordneten Transistor in Sperrichtung vorzuspannen. Die Empfindlichkeit wird gesteuert durch die Einstellung des Widerstandes 239. Die Widerstände 237 sind so eingestellt, daß sie einen konstanten und gleichen Emitterwiderstandwert für alle Tran-So sistoren 233 ohne Rücksicht auf die Einstellung des Widerstandes 239 bilden. Da der gemeinsame Widerstand in den Emitterkreisen durch eine Änderung in der Einstellung des Widerstandes 239 verändert wird, werden die Einstellungen der Widerstände 237 in entgegengesetzter Richtung verändert, um den gesamten Emitterwiderstand konstant zu halten. Die Widerstände 237 können gleichzeitig mit dem Widerstand 239 eingestellt werden, indem man sie nach Art eines Tandempotentiometers auf einer gemeinsamen Einstellwelle anordnet. Der kleinste gemeinsame Widerstand im Emitterkreis wird durch den feststehenden Widerstand 241 bestimmt. Wenn der Wert des Widerstandes 241 mit R_U1 bezeichnet wird, der Wert des Widerstandes 239 mit i?_23B, der Wert des Wider-Standes 237 mit R₂₃₇ und der Emitter-Basis-Widerstand eines Transistors 233 mit R_2S3, ist das kleinste Verhältnis zwischen den Amplituden des positivsten Signals £* und des angrenzenden Signals Ej, das ohne

Anzeige einer »Abweisung« geduldet werden kann, etwa

^X237

-#239 + ^2

Nur der dem größten positiven Eingangssignal zugeordnete Transistor darf leitend werden, falls das positivste Signal das nächstpositive Signal um einen Betrag überschreitet, der größer als die Empfindlichkeit des Systems ist.

Die Ausgangssignale der Transistoren 233 werden über Spannungsteiler 247 bis 249 den zugeordneten PNP-Transistorschaltern 243 zugeleitet, in deren Kollektorstromkreisen jeweils ein Relais 245 liegt.

Eine Abweiseschaltung, die einen Transistor 251 und das Abweiserelais 253 umfaßt, wird wirksam, wenn die zwei oder mehr größten angelegten Signale annähernd gleich sind. Als Folge dieses Zustandes werden zwei oder mehr Relais 245 betätigt. Der Transistor 251 ist gewöhnlich nichtleitend wegen der negativen Spannung an seiner Basis, die gleich der am Widerstand 255 liegenden Speisespannung vermindert um den Spannungsabfall an diesem Widerstand ist. Bei gleichzeitigem Ansprechen von zwei oder mehr Relais 245 fließt ein genügend großer Strom im Widerstand 255, so daß die Spannung an der Basis des Transistors 251 genügend positiv wird, um den Transistor leitend zu machen und das Relais 253 zu erregen. Jedes Relais hat Kontakte 257, welche die Ausgangsanzeigelampen 232 einschalten.

Die Zeichenerkennung unter Verwendung eines Vergleichs von nichtlinearen Funktionen von Autokorrelationsfunktionen wurde in Verbindung mit einem elektronischen Ausführungsbeispiel beschrieben und veranschaulicht. Die in dem Ausführungsbeispiel benutzte nichtlineare Funktion ist eine nichtlinear bewertete Funktion der mittels einer diskriminierenden Filtermatrix modifizierten Autokorrelationsfunktion des zu erkennenden Zeichens.

Bei Verwendung des Autokorrelationsfunktionsvergleichs erlangt man eine Deckungsunabhängigkeit ohne Verlust an Stabilität. Die mittels der Operatormatrix modifizierte Autokorrelationsfunktion verbessert das Unterscheidungsvermögen des Systems. Leitet man aus dieser Funktion durch nichtlineare Bewertung ihrer Elemente eine weitere Modifikation ab, so wird das Unterscheidungsvermögen des Systems noch weiter erhöht.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum maschinellen Erkennen von Zeichen mit einem Autokorrelationsfunktionsgenerator, der die beim Abtasten der Zeichen abgeleitete binäre Information in diskrete, in Matrixform angeordnete Werte von Autokorrelationsfunktionen der abgetasteten Zeichen umwandelt, mit einer Vergleichsvorrichtung zum Vergleich der gebildeten Autokorrelationsfunktionen mit gespeicherten Autokorrelationsfunktionen eines Satzes von Musterzeichen und mit einer Vorrichtung zum Anzeigen desjenigen Zeichenkanals, der die die beste Übereinstimmung mit seinem zugeordneten Musterzeichen nachweisende Korrelationsspannung führt, gekennzeichnet durch

a) einen Autokorrelationsfunktionsgenerator (9), der die diskreten Werte der Autokorrelationsfunktionen durch das Zusammenwirken eines einzigen Schieberegisters (207) mit den einzelnen Stufen des Schieberegisters zugeordneten UND-Schaltungen (223) bildet,

b) eineZuordnungs-undBewertungsschaltung(ll) zum Bilden diskreter Werte von modifizierten Autokorrelationsfunktionen durch Zusammenfassen und unterschiedliches Bewerten einer Auswahl der an den Ausgängen der UND-Schaltungen (223) erscheinenden diskreten Werte der ursprünglichen Autokorrelationsfunktionen,

c) jedem Element der Autokorrelationsmatrix zugeordnete Informationswandler (13), die die analogen diskreten Werte der modifizierten Autokorrelationsfunktionen ihrem Vorzeichen entsprechend in binäre Werte umwandeln, und

d) ein an sich bekanntes Widerstandsnetzwerk(15), bei dem zur Bildung von den Grad der Übereinstimmung mit dem zugeordneten Musterzeichen anzeigenden Korrelationsspannungen die entsprechenden Ausgänge der Informationswandler (13) über Widerstände mit den Zeichenkanälen verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Erzeugung der nichtredundanten Elemente der Autokorrelationsmatrix dienende Schieberegister (207) eine Zellenzahl von

besitzt, wenn « die Zahl der abzutastenden

Flächenelemente des Zeichenfeldes bedeutet, und daß jede dieser Zellen (207) einen Eingang einer jeweils zugeordneten UND-Schaltung (223) speist, während die anderen Eingänge sämtlicher UND-Schaltungen parallel von der Photozelle (7) der Abtasteinrichtung über die UND-Schaltung (205) gespeist werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnungs- und Bewertungsschaltung zur Erzeugung diskreter Werte von modifizierten Autokorrelationsfunktionen im wesentlichen aus Spannungsteilern zur Realisierung der absoluten Beträge der nichtverschwindenden Elemente der Operatormatrix

und einem Integrator zur Auf summierung der mittels dieses Operators modifizierten Autokorrelationssummen besteht und daß die Zuordnung über ein Kabel (299) so erfolgt, daß jedes Element Vik der modifizierten Autokorrelationsfunktionsmatrix V(x',y') hervorgeht aus der Summe der Produkte aller Elemente der Operatormatrix mit den jeweils überdeckten Elementen der zu modifizierenden Matrix D(x', y'), wobei jeweils das Zentralelement 4 der Operatormatrix mit dem Element Da der zu modifizierenden Matrix zur Deckung gebracht wird und Menge und Lage aller Elemente Vm derjenigen aller möglichen relativen Lagen / = 1,2,3 ...; k = 1,2, 3 ... von Operatormatrix und der Matrix D{x',y') entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jedem Element der Autokorrelationsmatrix zugeordneten Informationswandler (13) durch eine Schwellenwertschaltung realisiert sind, daß diese Schaltung aus je zwei einen gemeinsamen Diiferenzverstärker speisenden monostabilen Multivibratoren besteht und daß die von den Integratoren (227) gelieferten Eingangssignale dem einen Multivibrator direkt und dem anderen über einen Inverter zugeführt werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Bestimmung des Grades der Übereinstimmung zwischen einem zu erkennenden Zeichen und den Musterzeichen dienende Widerstandsnetzwerk aus einer Vielzahl von Spannungsteilern besteht, deren erste, zwischen den Differenzverstärkern (231) und den Zeichenkanälen liegende Teilwiderstände untereinander sämtlich gleich sind und deren zweite, zwischen den Zeichenkanälen und Masse liegenden und der ao Summation der von den einzelnen Differenzverstärkern (231) gelieferten Teilspannungen dienen-

den Teilwiderstände untereinander im Verhältnis zu dem dem jeweiligen Zeichen zugehörigen Normierungsfaktor abgestuft sind.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Spannungsteiler höchstens nur der Menge der nichtverschwindenden nichtredundanten Elemente der modifizierten Autokorrelationsfunktionsmatrizen Vr (x', /) der Musterzeichen gleicht.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zellen des Schieberegisters sowie der sich hieran anschließenden und bis zu den Zeichenkanälen führenden Informationskanäle zur Erfassung der redundanten Anteile der benutzten Matrizen von

η ι

—2— ^auf ⁿ erhöht wird, wenn η die Zahl der abgetasteten Flächenelemente des Zeichenfeldes bedeutet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 796 579, 831 741.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

409 760/193 12.64 ® Bundesdruckerei Berlin