DE1233632B

DE1233632B - Device for the machine recognition of characters with edge distance coding

Info

Publication number: DE1233632B
Application number: DET28770A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Hildebrandt; Alfred G Weimershaus
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1963-12-05
Filing date: 1963-12-05
Publication date: 1967-02-02

Description

Einrichtung zur maschinellen Erkennung von Zeichen mit Kantenabstands-Kodierung Die maschinellen Einrichtungen zur maschinellen Erkennung von Zeichen, die zugleich auch vom Menschen lesbar sind, lassen sich bekanntlich dadurch vereinfachen, daß unter möglichster Beibehaltung der Zeichenformen, an die das Auge gewöhnt ist, in die diese Formen bildenden Zeichenflächen Formelemente eingebracht werden, die für die Maschine leicht erkennbar sind. Ein nach diesem Prinzip arbeitendes bekanntes Zeichenerkennungsverfahren unterteilt die Zeichenflächen in ein Raster von parallelen, vorzugsweise senkrechten Streifen, und zwar so, daß sich in dem Streifenraster kürzere und längere Abstände finden, z. B. vier kurze und zwei lange. Hiermit ergibt sich eine in die Zeichenflächen selbst eingebaute binäre Kodierung der Zeichen (bei dem genannten Beispiel im »2 aus 6«-Kode), die maschinell verhältnismäßig leicht gelesen werden kann. Bei einer Abtastung durch relativ zum Zeichen bewegte Abtaster, und ganz besonders bei Magnetschrift-Abtastung, sind Kanten, also »Schwarz«-»Weiß«-Grenzlinien, besonders leicht in impulsförmige Signale umwandelbar, wenn sie von dem Abtaster senkrecht zum Verlauf der Grenzlinie überfahren werden. Das vorgenannte Verfahren benutzt die bei der Abtastung vorauslaufenden Vorderkanten der Zeichenstreifen zur Bildung der kurzen oder lan-en Abstände.Device for the machine recognition of characters with edge distance coding The machine equipment for machine recognition of characters, which at the same time can also be read by humans, as is well known, can be simplified by the fact that while maintaining the character shapes to which the eye is accustomed as much as possible, in the drawing surfaces forming these shapes are introduced into the form elements that are used for the machine are easily identifiable. A well-known one that works according to this principle Character recognition process divides the drawing surfaces into a grid of parallel, preferably vertical stripes, in such a way that they are shorter in the stripe grid and find longer distances, e.g. B. four short and two long. This results in a binary coding of the characters built into the drawing areas themselves (in the example mentioned in the "2 out of 6" code), which is relatively easy to read by machine can be. When scanning by scanners moved relative to the character, and especially when scanning magnetic letters, edges, i.e. »black« - »white« border lines, particularly easily converted into pulse-shaped signals when they are received by the scanner be crossed perpendicular to the course of the boundary line. The aforementioned method uses the leading edges of the character strips leading during the scanning Formation of short or long distances.

Es sei aber für das Nachfolgende bemerkt, daß es sich nicht notwendig um Kanten von Streifen handeln muß, die durch das Zeichen hindurchgehen, für die Bildung von Kanten als leicht abtastbare Sprungstellen bestehen vielmehr auch mancherlei andere ,Möglichkeiten. Es ist dabei weiterhin möglich, daß »Kanten« durch irgendwelche anderen physikalischen Sprungstellen (die z. B. dem Auge unsichtbar sind) gebildet werden. Diese Möglichkeiten sollen eingeschlossen sein, wenn nachfolgend weiterhin kurz von »Kante« gesprochen wird.It should be noted, however, for the following that it is not necessary must be the edges of strips that go through the character for which Rather, there are also various types of formation of edges as easily scannable jumps other possibilities. It is still possible that "edges" through some other physical jump points (e.g. invisible to the eye) will. These possibilities are intended to be included if continued below is briefly referred to as "edge".

. Obwohl das Prinzip der mit einem Abtaster-Durchlauf erfaßbaren Kodierung durch »Kurz«-Y,Lang«-Kantenabstände einfach ist, ergibt sich doch bei den bekannten Zeichenerkennungseinrichtungen mit dynamischer Nacheinanderabtastung der Kanten die Schwierigkeit, daß eine bestimmte Abtastgeschwindigkeit, insbesondere also Durchlaufgeschwindigkeit, des Zeichenträgers bei der Abtastung, äußerst genau innegehalten werden muß, und zwar entsprechend den Zeitkonstanten der durch die Kantenimpulse angestoßenen Zeitgeberelemente wie z. B. monostabilen Kippsehaltungen, die die Kurz-Lang-Unterscheidung bewerkstelligen. . Although the principle of the encoding that can be detected with one scan using "short" -Y, long "edge spacings is simple, the problem arises in the known character recognition devices with dynamic successive scanning of the edges that a certain scanning speed, in particular throughput speed, des Character carrier in the scanning, must be paused extremely precisely, in accordance with the time constants of the timer elements triggered by the edge pulses such. B. monostable tilt postures that accomplish the short-long distinction.

Es ist auch bekannt, zur Kurz-Lang-Unterscheidung einen Binärzähler zu verwenden, der zwischen je zwei Kantenimpulsen bei 0 beginnend aufwärts gezählt wird, und zwar durch einen besonderen Impulsgenerator mit konstanter Ausgabefrequenz. Bei Lang-Abständen der Kanten wird dann ein höherer Zählerstand erreicht als bei Kurz-Abständen. Wegen der möglichen Schwankungen der Abtastgeschwindigkeit muß aber eine Taktfrequenz, d. h. Zählfrequenz, benutzt werden, die bedeutend höher ist als die Kantenimpulsfrequenzen) beispielsweise so, daß 20 bis 30 Taktimpulse in einen Kurz-Abstand und 36 bis 46 Taktimpulse in einen Lang-Abstand fallen, und dadurch immer ein Differenzabstand zwischen den zu tolerierenden Zählerstandsschwankungen gewährleistet ist. Das Zählen auf höhere Werte nebst dem Erfassen und Vergleichen von Zählerstandsbereichen bedingt einen- beträchtlichen Aufwand einer solchen Auswertungsschaltung. Auch bleibt die Bindung an Toleranzgrenzen der Abtastt' Cleschwindigkeit grundsätzlich bestehen.It is also known to use a binary counter to distinguish between short and long, which is counted up between every two edge pulses starting at 0 , specifically by a special pulse generator with a constant output frequency. With long distances between the edges, a higher count is reached than with short distances. Because of the possible fluctuations in the scanning speed, however, a clock frequency, i. H. Counting frequency, which is significantly higher than the edge pulse frequencies), for example, so that 20 to 30 clock pulses fall within a short interval and 36 to 46 clock pulses fall within a long interval, thus always ensuring a difference in distance between the meter reading fluctuations to be tolerated . Counting to higher values in addition to recording and comparing counter reading ranges requires a considerable amount of effort for such an evaluation circuit. The binding to tolerance limits of the scanning speed also remains in principle.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und ergibt wesentliche Vereinfachungen, indem sie zur Kurz-Lang-Unterscheidung zusammen mit den Kantenimpulsen eine Taktimpulsfolge verwendet, deren Frequenz von der Zeichenabtastgeschwindigkeit abhängt. Die Erzeugung derartiger Taktimpulsfolgen ist bekannt, wie auch ihre Verwendung beim Informationslesen, allerdings id'dem Sinne, daß die Taktimpulse Zeitreferenzmarken ergeben für Zeitpunkte, an denen Bitmarkierungen eines Zeichenkodes gelesen werden sollen. Es besteht also eine Zeitphasenbindung zwischen den laufsynchronisierten Taktimpulsen und den Zeichenimpulsen. Bei der Erfindung ist das nicht der Fall, so- daß es auch nicht erforderlich ist, besondere Maßnahmen für eine Zeitphasenbindung zu treffen. Ebenso entfällt die Notwendigkeit, die Taktimpulsfrequenz um mindestens eine Größenordnung höher zu legen als die kurzen Kantenabständen entsprechende Frequenz.The invention avoids these disadvantages and results in significant simplifications, by creating a clock pulse sequence together with the edge pulses to distinguish between short and long used, the frequency of which depends on the character scanning speed. The production such clock pulse sequences are known, as is their use in reading information, however, in the sense that the clock pulses result in time reference marks for points in time at which bit marks of a character code are to be read. So it exists a time phase link between the synchronized clock pulses and the symbol pulses. This is not the case with the invention, so it is not either necessary is to take special measures for a time phase commitment. Also not applicable the need to increase the clock pulse frequency by at least an order of magnitude than the frequency corresponding to the short edge distances.

Eine Einrichtung zur maschinellen Erkennung von Zeichen der hier behandelten Art mit Lang-Kurz-Unterscheidungen der Kantenabstände ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine Taktimpulsfolge, deren Frequenz in an sich bekannter Weise von der Zeichenabtastgeschwindigkeit abhän,c,r,ig ist, bei beliebiger Zeitphasenlage gegenüber den Kantenimpulsen in der Weise ausgewertet wird, daß die Zahl einiger weniger Taktimpulse zwischen jeweils zwei Kantenimpulsen ein Maß für die Lang-Kurz-Unterscheidung gibt. Der Abstand der Taktimpulse soll kürzer sein als der Kurz-Abstand der Kantenimpulse, aber mit einem Taktimpulsabstand, der z. B. die Hälfte dieses Kurz-Abstandes beträgt, kann die Unterscheidung bereits sicher durchgeführt werden, und zwar mit Auswertungseinrichtungen recht einfacher Art, wie sie z. B. in dem in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend näher erläuterten Ausführungsbeispiel verwendet sind.A device for the automatic recognition of characters of the ones dealt with here Type with long-short distinctions of the edge distances is thereby according to the invention characterized in that a clock pulse train, the frequency of which in a known manner depends on the character scanning speed, c, r, ig, with any time phasing compared to the edge pulses is evaluated in such a way that the number of some fewer clock pulses between each two edge pulses a measure of the long-short distinction gives. The distance between the clock pulses should be shorter than the short distance between the edge pulses, but with a clock pulse spacing that z. B. is half of this short distance, the differentiation can already be carried out reliably, with evaluation devices quite a simple way, such as B. in the one shown in the drawing and below Embodiment explained in more detail are used.

Zweckmäßig kann vorgesehen sein, daß die Taktimpulse durch Marken einer Trommel, die den Zeichenträger an der Abtasteinrichtung vorbeiführt, erzeugt werden.It can expediently be provided that the clock pulses are marked by marks a drum that guides the character carrier past the scanning device will.

Neben der vorstehend angegebenen Art der Anwendung einer Taktimpulsreihe, deren Frequenz von der Lesegeschwindigkeit abhängig ist, für die Lang-Kurz-Unterscheidungen zwischen Zeichenkantenabständen wird außerdem noch die vorgeschlagen, daß gemäß weiterer Erfindung aus der Frequenz der Taktimpulse eine Steuergröße abgeleitet wird, die Zeitkonstantenglieder (z. B. RC-Glieder) in für die Lang-Kurz-Unterscheidung wirksamen Schaltungsteilen entsprechend der jeweiligen Abtastgeschwindigkeit einstellt. Auch dies wird weiter unten noch näher erläutert.In addition to the type of application of a clock pulse series specified above, whose frequency depends on the reading speed for the long-short distinctions between character edge distances is also proposed that according to Another invention derived a control variable from the frequency of the clock pulses the time constant elements (e.g. RC elements) in for the long-short distinction effective circuit parts according to the respective scanning speed. This is also explained in more detail below.

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäße Einrichtung, die nur mit Zeichenvorderkanten und einer Folge äquidistanter Taktimpulse nach der Zählmethode arbeitet, nebst zugehörigem Schema für die Zeichenstreifen und für Taktimpulsmarken.The drawing shows an exemplary embodiment according to the invention Device that only has leading edges of characters and a sequence of equidistant clock pulses works according to the counting method, along with the associated scheme for the drawing strips and for clock pulse marks.

Hierbei sind in der Zelle Z 4 die Vorderkanten angedeutet, da es lediglich auf deren gegenseitigen Ab- stand innerhalb eines jeden Zeichens ankommt. Es sollen für eine 2-aus-6-Kodierung sieben derartige Vorderkanten vorhanden sein und sie sollen voneinander entweder einen kurzen Abstand haben oder einen langen, das Größenverhältnis der kurzen zu den langen Abständen sei z. B. 3: 5. Die Zeichen mögen sich auf einem Schriftträger befinden, der abgebrochen gezeichnet und mit B bezeichnet ist. Die ebenfalls abgebrochen gezeichnete und mit Tr bezeichnete Fläche ist ein Stück von einem Flächenring einer »Lesetrommel«, die ständig rotiert und den oder die Schriftträger unter dem Abtastkopf vorbeitransportiert, während dieses Vorbeitransports ist der Schriftträger z. B. durch Saugluft fest auf die Trommel aufgepreßt, so daß zwischen ihm und der Trommel kein Schlupf auftritt.Here, the front edges are indicated in cell Z 4, since the only thing that matters is their mutual spacing within each character. There should be seven such leading edges for a 2-out-of-6 coding and they should either have a short distance from one another or a long one. B. 3: 5. The characters may be on a writing medium that is broken off and marked with B. The area also shown broken off and labeled Tr is a piece of a surface ring of a "reading drum" that rotates constantly and transports the writing carrier or carriers under the scanning head. B. firmly pressed onto the drum by suction, so that there is no slip between it and the drum.

Die Zeichenvorderkanten werden durch einen AbtastspaltAZ abgefühlt. Auf der Trommelringfläche sind in gleichmäßigen Abständen magnetische Markierungen oder Polzähne T gebildet, die von dem Spalt A T eines weiteren Magnetkopfes abgefühlt werden und in dem Magnetkopf Taktimpulse induzieren. Der Abstand der Taktmarken T voneinander ist bei der gezeigten Ausführung so gewählt, daß er gleich der Hälfte des Kurz-Abstan-des zwischen zwei Zeichenvorderkanten ist. Die durch den Spalt AZ und einen Impulsforiner V erzeugten Vorderkantenimpulse jedes Zeichens werden als Schiebeimpulse in einer Ringzählkette R mit Gliedern 1 bis VII wirksam. Jedes Glied I bis VI der Ringzählkette R ist mit einem der UND-Tore U4 verbunden und gibt auf das zugehörige UND-Tor Aktivierungspotential, wenn es im Zustand »L« ist. Der die Taktmarken T abfühlende Spalt A T gibt über einen Verstärker und Impulsfonner VT Taktimpulse auf die zweiten Eint' Glänge sämtlicher UND-Tore U4. Der erste Vorderkantenimpuls jedes Zeichens schaltet in der Ringzählkette R den Zustand »L« vom Glied VII auf das Glied I. Hierdurch wird das erste UND-Tor U 4 aktiviert, so daß es Taktimpulse durchlassen kann. Die durchgelassenen Taktimpulse werden wiederum als Schiebeimpulse wirksam in einer Zählkette SK 1 mit vier Gliedern g0 bis g3, in der vor dem Einlaufen des Zeichens das erste Glied g 0 im Zustand »L« ist. Ebenso verhält es sich in gleich ausgebildeten Zählketten SK2 bis SK6, die an die übrigen UND-Tore angeschlossen sind. Das erste UND-Tor ist so lange geöffnet, bis durch den zweiten Vorderkantenimpuls der »L«-Zustand vom Glied 1 auf das Glied 11 der Ringzählkette R geschoben wird. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Vorderkante der Zeile Z4 ist ein Kurz-Abstand. Innerhalb des durch diesen gebildeten Intervalls können höchstens zwei durch Marken T erzeugte Taktimpulse geliefert werden. In der Schiebekette SK1 kann also der »L<e-Zustand höchstens bis zum Glied g2 wandern. Das gleiche gilt für die Schiebekette SK2, deren davorliegendes UND-Tor zwischen dem zweiten und dem dritten Vorderkantenimpuls aktiviert ist. Der dritte Vorderkantenabstand ist ein langer, und man erkennt leicht, daß während eines solchen langen Abstandsintervalls mindestens drei Taktimpulse auf die auswertende Schiebekette, im betrachteten Fall also SK3, gelangen. Dasselbe gilt auch für SK4. SK5 und SK6 können wieder höchstens nur zwei Taktimpulse erhalten, da die zugehörigen Vorderkantenabstände kurz sind. Das Glied g 3 jeder der Schiebeketten SKI bis SK 6 ist an ein Speicherelement, z. B. Flip-Flop, eines Registers RG angeschlossen und schaltet dieses im »L«-Zustand ebenfalls auf L. Liegt ein Kurzabstand der Zeichenvorderkante vor, so unterbleibt dies, weil in diesem Fall der »L«-Zustand das Glied g3 der zugehörigen Auswerte-Schiebekette nicht erreicht.The leading edges of the characters are sensed through a scanning gap AZ. Magnetic markings or pole teeth T are formed at regular intervals on the drum ring surface, which are sensed by the gap A T of another magnetic head and induce clock pulses in the magnetic head. In the embodiment shown, the spacing of the clock marks T from one another is selected such that it is equal to half the short spacing between two leading edges of the characters. The leading edge pulses of each character generated by the gap AZ and a pulse former V are effective as shift pulses in a ring counting chain R with links 1 to VII. Each link I to VI of the ring counting chain R is connected to one of the AND gates U4 and gives the associated AND gate activation potential when it is in the "L" state. The gap A T sensing the clock marks T sends clock pulses to the second Eint 'Glanges of all AND gates U4 via an amplifier and pulse detector VT. The first leading edge pulse of each character switches the state "L" in the ring counting chain R from element VII to element I. This activates the first AND gate U 4 so that it can let clock pulses pass. The clock pulses that are passed through are in turn effective as shift pulses in a counting chain SK 1 with four elements g0 to g3, in which the first element g 0 is in the "L" state before the character enters. The same applies to counting chains SK2 to SK6 of the same design, which are connected to the other AND gates. The first AND gate is open until the "L" state is pushed from link 1 to link 11 of the ring counting chain R by the second leading edge pulse. The distance between the first and the second leading edge of the line Z4 is a short distance. Within the interval formed by this, a maximum of two clock pulses generated by markers T can be delivered. In the sliding chain SK1, the “L <e state can at most move up to link g2 . The same applies to the sliding chain SK2, whose upstream AND gate is activated between the second and third leading edge pulse. The third leading edge distance is a long one, and it is easy to see that during such a long distance interval at least three clock pulses reach the evaluating sliding chain, i.e. SK3 in the case under consideration. The same applies to SK4. SK5 and SK6 can again only receive a maximum of two clock pulses, since the associated leading edge distances are short. The link g 3 of each of the sliding chains SK I to SK 6 is connected to a storage element, for. B. flip-flop, connected to a register RG and also switches this to L in the "L" state. If there is a short distance between the leading edge of the character, this does not occur because in this case the "L" state is the element g3 of the associated evaluations -Sliding chain not reached.

Der letzte Vorderkantenimpuls jedes Zeichens schiebt den »L«Zustand in der Schiebekette R vom Glied VI zum Glied VII. Wenn dieses Glied den »L«-Zustand erreicht oder erreicht hat, so kann von ihm ein Signal für eine Klemme AL abgeleitet werden, das dazu benutzt werden kann, um die Auswerteschiebeketten SK1 bis SK6 zu löschen mit gleichzeitiger Wiedereintragung des Wertes »L« in das erste Glied g0, und um gegebenenfalls auch das Register RG wieder zu löschen, so daß die Schaltung für die Auswertung eines nachfolgenden Zeichens bereit ist.The last leading edge pulse of each character shifts the "L" state in the shift chain R from link VI to link VII. When this link has reached or reached the "L" state, a signal for a terminal AL can be derived from it can be used to delete the evaluation sliding chains SK1 to SK6 with simultaneous re-entry of the value "L" in the first element g0, and to delete the register RG again, if necessary, so that the circuit is ready for the evaluation of a subsequent character .

Man sieht leicht, daß die beschriebene Zählschaltung unabhängig von der gegenseitigen Lage der Taktmarken T und der Zeichenvorderkanten richtig arbeitet, wobei man, was unschwer durchzuführen ist, koinzidierende Impulse der Vorderkanten und der Taktmarken entweder unwirksam machen oder auch als in einer bestimmten Reihenfolge auseinandergezogene Impulse wirksam machen kann. Die Zählergebnisse sind von der Abtastgeschwindigkeit unabhängig, wenn man dafür sorgt, daß zwischen dem Zeichenträger B und der Lesetrommel Tr bei dem Fördervorgang praktisch kein Schlupf auftritt.It is easy to see that the counting circuit described is independent of the mutual situation of Clock marks T and the leading edges of the characters works properly, with what is easy to do, coinciding impulses the leading edges and the timing marks either render ineffective or also as in one a certain sequence of impulses drawn apart can be effective. The counting results are independent of the scanning speed if one ensures that between the character carrier B and the reading drum Tr in the conveying process practically none Slip occurs.

Wenn eine durch ihre Frequenz ein Maß für die jeweilige Abtastgeschwindigkeit gebende Taktimpulsfolge ständig vorliegt, so können mit ihrer Hilfe auch Erkennungsschaltungen der an sich bekannten Art, die mit Zeitkonstantengliedern, wie etwa monostabilen Flip-Flops, zur Kurz-Lang-Unterscheidung arbeiten, in Abhängigkeit von der Abtastgeschwindigkeit durch diese Taktfrequenz selbsttätig geregelt werden. Beispielsweise kann nach einer der hierfür bekannten Prinzipien aus den Taktimpulsen eine mittlere, der Taktimpulsfrequenz proportionale Spannung gebildet werden, und diese Spannung kann die Zeitkonstanten in Abhängigkeit von der Abtastgeschwindigkeit in ihrer Größe regeln, indem beispielsweise in einer RC-Kombination der durch eine elektronische Widerstandsstrecke teilweise oder ganz gebildete R-Wert durch die Steuerspannung in Ab- hängigkeit von der Abtastgeschwindigkeit geeignet geregelt wird.If a clock pulse sequence, which gives a measure of the respective scanning speed by its frequency, is constantly available, detection circuits of the type known per se, which work with time constant elements such as monostable flip-flops for short-long distinction, can also be used as a function are automatically regulated by the scanning speed by this clock frequency. For example, according to one of the principles known for this, an average voltage proportional to the clock pulse frequency can be formed from the clock pulses, and this voltage can regulate the size of the time constants as a function of the scanning speed, for example by partially using an RC combination of the or wholly formed R-value is appropriately controlled by the control voltage in dependence on the scanning speed.

Claims

Claims: 1. Device for the machine recognition of characters with edges formed in them, whose longer or shorter distances from one another result in a binary coded representation of the character, in the case of the pulses generated by the edges during the scanning process for the purpose of long-short distinction, together with Clock pulses of a special clock generator are evaluated, characterized in that a clock pulse sequence, the frequency of which depends in a known manner on the character scanning speed, is evaluated at any time phase position relative to the edge pulses in such a way that the number of a few clock pulses between each two edge pulses There is a measure of the long-short distinction.

2. Device according to spoke 1, characterized in that the distance between the clock pulses is shorter, in particular at most half as large as the "short" distance between the edge pulses. 3. Device according to claim 1, characterized in that the edge pulses give shift pulses in a ring slide chain (R) and this chain switches on successively counting elements (SK) for clock pulse counting via gates (U4). 4. Device according to claim 3, characterized in that the counting elements are sliding chains (SK1 ... SK6), the last link of which is set when the number of clock pulses exceeds the number of clock pulses possible between "short" intervals of the edge pulses . 5. Device according to claim 1, characterized in that the clock pulses are generated by marks (T) of a drum (Tr) which guides the character carrier (B) past the scanning device (AZ). 6. Device according to claim 1, characterized in that only one type of edge (z. B. front edges) are evaluated together with the clock pulses. 7. Device for the machine recognition of characters with edges formed in them, whose longer or shorter distances from one another result in a binary-coded representation of the character, in the case of the pulses generated during the scanning process of the edges for the purpose of long-short distinction together with clock pulses of a special one Clock are evaluated, characterized in that a clock pulse sequence, the frequency of which is dependent in a manner known per se on the character scanning speed, is evaluated in such a way that a control variable is derived from the frequency of the clock pulses, the time constant elements (e.g. RC- Elements) in circuit parts effective for the long-short distinction according to the respective scanning speed. References considered: British Patent Nos. 915,344 , 916,305; USA. Pat. No. 2,817,480.