DE1197656B - Verfahren zur maschinellen Zeichenerkennung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G06k

Deutsche Kl.: 43 a - 41/03

Nummer: 1197 656

Aktenzeichen: S81108IXe/43a

Anmeldetag: 25. August 1962

Auslegetag: 29. Juli 1965

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur maschinellen Zeichenerkennung, das dazu bestimmt ist, alphabetische, numerische oder auch andere Zeichen, wie beispielsweise Code-Zeichen zu erkennen, die in mehr oder weniger üblicher Form angeboten werden. Dieses Zeichenerkennungsverfahren arbeitet nach der Grundlage, daß es die einzelnen Teile der angebotenen Zeichen abfühlt und daraus Informationen ableitet, die dann in der Form von elektrischen Signalen mit nur zwei möglichen Amplituden vorliegen. Diese Signale werden dann logischen Schaltkreisen zugeführt, die bestimmen, welches Zeichen aus einem vorgegebenen Zeichenvorrat dieses abgefühlte Zeichen ist.

Es ist allgemein anerkannt, daß es notwendig ist, für die Darstellung von Zeichen einige Kompromisse zu schließen, da ein Gerät, das übliche Drucktypen erkennen kann, zu kompliziert und zu teuer ist. Trotz der Verwendung von Buchstaben und Zeichen, die ganz bestimmte Umrißformen haben, ist die Erkennung von Zeichen nach wie vor außerordentlich schwierig, da das Drucken und das Aufzeichnen von solchen Zeichen sehr häufig nur mangelhaft durchgeführt ist. Das trifft besonders für das heute wichtigste Anwendungsgebiet der automatischen Zeichenerkennung zu, das sich mit dem Ablesen von Belegen, wie beispielsweise Belege von Registrierkassen und anderen automatisch gedruckten Dokumenten befaßt, die Geldbeträge oder andere Größen zeigen, die totalisiert, analysiert oder anderweitig verarbeitet werden müssen. Das Papier für solche Belege ist normalerweise von schlechter Qualität. Außerdem sind solche Belege normalerweise schlecht gedruckt, da das Drucken mit Hilfe von Druckrädern und einem Farbband durchgeführt wird.

Typische Fehler, die auftreten können, sind folgende:

a) das Zeichen ist nicht ausgefluchtet,

b) der Linienzug des Zeichens ist unterbrochen,

c) längs des Zeichens sind zufällige Markierungen mitgedruckt,

d) die Webart des Farbbandes, die sich im einzelnen in den gedruckten Zeichen zeigt, ruft richtige und zufällige Farbpunkte hervor,

e) die Helligkeit des Hintergrundes ist verschieden.

Von diesen Fehlern ist der letzte Fehler besonders schwerwiegend, da es schwierig ist, zu bestimmen, welche Teile des beobachteten Gebietes als dunkel und welche Teile als hell angesprochen werden

Verfahren zur maschinellen Zeichenerkennung

Anmelder:

The Solatron Electronic Group Limited,

Farnborough, Hampshire (Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

Ralph David Haxby,

George Ogilvie Norrie,

Farnborough, Hampshire (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 28. August 1961 (31 003)

sollen. Eine Teillösung dieser Schwierigkeit, die bereits beschrieben worden ist, besteht darin, zu Beginn den mittleren Remissionsgrad, den mittleren Kontrast oder die mittlere Leuchtdichte, je nach dem, ob es sich um ein Reflex- oder Durchlichtverfahren handelt, über dem gesamten beobachteten Gebiet zu bestimmen und nach dieser Bestimmung eine Schwelle einzustellen. Diese Schwelle stellt dann die Trennlinie für Signalgrößen dar, die als dunkel und als hell angesprochen werden sollen.

Diese Maßnahme kann jedoch nicht in allen Fällen zufriedenstellen, da der mittlere Kontrast in dem beobachteten Gebiet zu große Schwankungen aufweist, als daß eine Mittelung dieses Kontrastes eine wesentliche Bedeutung hat. Der obere Teil eines Zeichens kann beispielsweise sehr stark gedruckt sein, aber von einem dichten Grauschleier umgeben sein, während der untere Teil auf einem sauberen Hintergrund nur schwach gedruckt vorliegen kann. Da nun innerhalb des gesamten beobachteten Gebietes der lokale Kontrast ausreichend ist, um zu zeigen, was dunkel (das ist ein Teil des Buchstabens) und was hell sein soll, wird eine Schwelle, die aus einem gemittelten Kontrast abgeleitet ist, insofern zu manchen Fehlern führen, als der dichte Grauschleier teilweise als dunkel angesprochen werden kann und andererseits die unteren Teile des Buchstabens, die schwächer gedruckt sind, als hell angesprochen werden können.

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Es erscheint daher wünschenswert, die Entscheidung zwischen dunkel und hell auf der Grundlage des lokalen Kontrastes zu treffen. Dazu sind bereits viele Vorschläge gemacht worden. Insbesondere ist bereits vorgeschlagen worden, ein Abtastverfahren zu verwenden und das ganze Abtastfeld so zu behändem, als sei es in zahlreiche Abtastgebiete unterteilt. Wenn eines dieser Abtastgebiete abgetastet wird, sollen sofort anschließend zwei oder mehrere benachbarte Abtastgebiete abgetastet werden, so daß ίο die Helligkeitsunterschiede zwischen diesem einen Gebiet und den Nachbargebieten dazu dienen können, die Entscheidung für die Dunkel- und Heil-Aussage zu liefern. Die Unterschiede in der Helligkeit werden während des Abtastens als Sprünge nachgewiesen. Der Nachweis wird dann mit Hufe eines Verstärkers durchgeführt, der beispielsweise eine Hochpaßfiltereigenschaft aufweist.

Das ist aber nur eine sehr elementare Anwendung des Prinzips der Ermittlung des lokalen Kontrastes. Es lassen sich damit nur scharf begrenzte Kanten nachweisen. Nach einem weiterentwickelten Vorschlag wird zuerst für jedes Gebiet die Entscheidung dunkel oder hell gefällt. Dazu wird über das gesamte Abtastfeld eine feste Schwelle verwendet. Die Ergebnisse für alle Gebiete werden gespeichert. Anschließend wird erneut eine Entscheidung über dunkel und hell getroffen, und zwar dadurch, daß das Verhältnis der dunklen Anteile in einer jeden Zelle oder in einer kleinen Gruppe von Zellen um eine jede Zelle herum zu den dunklen Anteilen in einer größeren Gruppe von Zellen bestimmt wird, die um die kleine Gruppe herum angeordnet ist. Das Ergebnis dieser erneuten Bestimmung wird in einem anderen Speicher gespeichert, der eine ausreichende Kapazität für alle Gebiete des Abtastfeldes aufweisen muß. Es sind für diesen Vorschlag daher zwei verhältnismäßig große Speicher nötig.

Speicher stellen für Zeichenerkennungsgeräte einen Hauptkostenfaktor dar. Die vorliegende Erfindung ist daher darauf gerichtet, das gleiche Ergebnis, wie es eben gerade beschrieben worden ist, mit nur einem vollständigen Speicher zu erreichen.

Ein Verfahren zur Zeichenerkennung, bei dem das Zeichenfeld abgetastet wird und das Zeichenfeld als in zahlreiche Abtastgebiete unterteilt betrachtet wird, wobei die Entscheidung »dunkel« oder »hell« für jedes der Abtastgebiete durch einen Vergleich des Kontrastes dieses Gebietes mit einer Funktion des Kontrastes der Umgebung dieses Gebietes durchgeführt wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Zeichenfeld mit einer kleinen Öffnung und mit einer großen Öffnung abgetastet wird, die die kleinere Öffnung enthält, so daß der Kon- -trastdes Abtastgebietes von der kleineren Öffnung und der Kontrast der Umgebung des Abtastgebietes von der großen Öffnung festgestellt wird.

Die endgültige Dunkel-hell-Bestimmung für ein jedes Abtastgebiet kann daher direkt während des Abtastens durchgeführt werden, so daß eine Zwischenspeicherung nicht notwendig ist. Die Dunkelhell-Informationen können unmittelbar in die Speicher gegeben werden, um die Umrisse der Zeichen und die Zeichen selbst zu erkennen. Das kann auf der Grundlage bekannter logischer Verfahren durchgeführt werden.

Die Zeichen können mit Hilfe eines kleinen Rechteckes oder eines kleinen Kreises abgetastet werden, die die elementaren Abtastgebiete begrenzen. Zur Begrenzung der Umgebung dieser kleinen Gebiete kann ein großes Rechteck oder ein großer Kreis verwendet sein. Die Ausgangssignale der Fotozellen, die auf diese beiden Öffnungen gerichtet sind, können mit Gewichten versehen werden, um die unterschiedliche Größe der Öffnungen auszugleichen, und können dann einer Vergleichsschaltung zugeführt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur maschinellen Zeichenerkennung, bei dem das Zeichenfeld abgetastet wird, das Feld als in eine Vielzahl von Abtastgebieten unterteilt behandelt wird und die Entscheidung »dunkel« oder »hell« für jedes der Abtastgebiete durch den Vergleich des Kontrastes dieses Gebietes mit einer Funktion des Kontrastes der Umgebung dieses Gebietes durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeichenfeld mit einer kleinen Öffnung und mit einer großen Öffnung abgetastet wird, die die kleine Öffnung enthält, und daß der Kontrast des Gebietes von der kleinen Öffnung der Kontrast der Umgebung des Gebietes von der großen Öffnung festgestellt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Proceedings of the western joint Computer conference 1955, S. 94 bis 100.

   SEL-Nachrichten, 1958, H. 3, S. 127 bis 143.