DE1234425B - Verfahren und Vorrichtung zur maschinellen Erkennung von Zeichen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G06k

Deutsche Kl.: 42 m6 - 9/10

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Stl7480IXc/42m6
17. Februar 1961
16. Februar 1967

Es ist schon eine Vielzahl von Verfahren und Anordnungen zur maschinellen Zeichenerkennung bekanntgeworden, die sich grundsätzlich in zwei Gruppen einteilen lassen. Die erste Gruppe umfaßt diejenigen Verfahren, bei denen Markierungen abgetastet und ausgewertet werden, die den Zeichen beigegeben sind; es handelt sich also hierbei nur indirekt um Verfahren zur Zeichenerkennung. Die zweite Gruppe umfaßt diejenigen Verfahren, bei denen die Zeichen selbst zur Zeichenerkennung herangezogen werden. Der wesentliche Vorgang bei der Erkennung eines Zeichens nach einem Verfahren der zweiten Gruppe ist der Vergleich des vorliegenden Zeichens mit einer Auswahl vorgegebener Zeichen. Dieser Vergleich kann optisch-geometrisch (z. B. durch Masken) oder in elektrischen Schaltungen erfolgen. Der Vergleich kann ferner entweder ein vollständiger Deckungsvergleich sein oder aber nur bestimmte kennzeichnende Symptome der Zeichen umfassen. So können beispielsweise die Schwärzungssumme über eine Querdimension, die Extremwerte der Differentialquotienten des Linienzuges, die Schwärzung in bestimmten Bereichen, die Nichtschwarzung auf bestimmten Bahnen (z. B. Sonden) und schließlich Formelemente ermittelt werden. Bei allen diesen Verfahren kann die Abtastung optisch sein; es ist aber auch möglich, die Zeichen mit elektrisch leitender oder magnetischer Tinte zu drucken und die Auswerteschaltung entsprechend auszulegen.

Alle bisher bekanntgewordenen Verfahren zur Zeichenerkennung bedingen einen relativ hohen Aufwand an Schaltungen, um zu einem möglichst sicheren Ergebnis zu kommen, d. h um möglichst eindeutige Kriterien für die Kennzeichnung der einzelnen Zeichen zu bekommen. Bei einigen bekannten Verfahren ist die Unterscheidung zwischen den einzelnen Zeichen so schwierig, daß sie kaum noch praktisch verwendet werden können. Andererseits treten aber auch im Zeichenfeld nicht vermeidbare Störungen, wie beispielsweise Verschmutzungen auf, die sich bei den bekannten Verfahren nicht auf einfache Weise eliminieren lassen.

So werden bei einem bekannten Verfahren alle Strichanteile in horizontaler und vertikaler Richtung ermittelt und zur Auswertung herangezogen. Dies ergibt jedoch schon bei den Ziffern 0 ... 9 eine große Anzahl von Aussagen, deren logische Verknüpfung einen erheblichen Schaltungsaufwand mit sich bringt.

Um diesen Aufwand zu verringern, wird daher bei einem anderen bekannten Verfahren nur das Vorhandensein von schwarzen Anteilen in festgelegten senkrechten Spalten der Zeichen untersucht. Dabei Verfahren und Vorrichtung zur maschinellen
Erkennung von Zeichen

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Gerhard Brust, Poppenweiler;
Dr.-Ing. Walter Dietrich, Ditzingen;
Dipl.-Ing. Peter Mierzowski, Schwaikheim;
Dipl.-Ing. Winfried Schrempp, München

können die schwarzen Striche verschiedene Länge und Höhenlage aufweisen, was dann ebenfalls zur Auswertung herangezogen wird. Hierzu werden die Abtastergebnisse in entsprechenden Speichern bereitgestellt, an welche die Auswertelogik angeschlossen ist. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, als zusätzliches Erkennungskriterium die schrägen Striche mit zu verwerten. Hierbei ist es meist nur erforderlich, festzustellen, ob die schrägen Striche ansteigend oder abfallend sind. Um dies festzustellen, wird der jeweilige Abstand des betreffenden Zeichenteiles von einer Bezugskante ermittelt.

Es bleibt jedoch die Schwierigkeit der Eliminierung von Störeffekten, wie z. B. Dreckpunkten. Um hier einige Abhilfe zu schaffen, kann man z. B. zwei nebeneinanderliegende Fotozellen zusammenfassen und nur dann ein Ausgangssignal erzeugen, wenn beide Fotozellen »schwarz« melden. Es lassen sich also hierdurch fehlerhafte Unterbrechungen der Linienführung der Zeichen in gewissem Umfang und auch einzelne kleine Dreckpunkte eliminieren, doch können andererseits an die Zeichen unmittelbar anschließende Dreckpunkte zu einer falschen Aussage führen. Dies ist beispielsweise dann möglich, wenn der offene Bogen der 5, 6 oder 9 teilweise mit Drukkerschwärze verunreinigt ist. Andererseits ist es aber auch nachteilig, daß wegen der verschiedenen Länge der Zeichenteile in den einzelnen Spalten die Anzahl der anzeigenden Fotozellen stark schwankt. Ein

709 509/216

3 4

weiterer Nachteil durch die paarweise Zusammen- gegenüber dem unteren Rand des Zeichenfeldes fest-

fassung der Fotozellen ergibt sich an gebogenen gestellt, was wegen der Abtastoptik bedeuetet, daß in

Zeichenkonturen, da geringe Verschiebungen schon dem weiter unten beschriebenen Eingabespeicher die

zu ganz anderen als den erwarteten Aussagen führen Informationen nach oben geschoben werden müssen, können. 5

Die aufgezeigten Fehler sollen gemäß dem vor- In der Tabelle I bedeuten:
liegenden Verfahren zur Zeichenerkennung vermieden werden; der Grundgedanke besteht darin, die ^ ⁼ l^an§>
einfachen Verfahren zur Zeichenerkennung entspre- k = kurz,
chend der ersten genannten Gruppe zu verwenden, io _ . .
indem beispielsweise strichförmige Markierungen, ~ ^{em nc} '
und zwar wie bei dem einen bekannten Verfahren . , , _n
nur senkrechte Markierungen abgetastet und ausge- ^{una in aer iaDeüeu:}

wertet werden, wobei die Markierungen einer Spalte 0 = die Höhe des betrachteten Striches gegen-

als ein Codeelement aufgefaßt werden können. ts über der Höhe des vorhergehenden Stri-

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, ches ist gleich,

daß das Zeichenfeld in an sich bekannter Weise spal- _ _ ^j₆ fjöhe ist kleiner

tenweise abgetastet und die bei dieser Abtastung er- '

haltene Information Spalte für Spalte jeweils in das- + = ^{die Höne lst} größer,
selbe Schieberegister eingespeichert wird, daß ferner ao

die jeweils eingespeicherte Spalteninformation im F i g. 2 zeigt den Beleg 1, auf dem zur Veranschau-

Schieberegister in an sich bekannter Weise in einen lichung nur die Ziffer 5 vergrößert dargestellt ist. Der

vorgegebenen Bereich verschoben und bei dieser Beleg 1 wird in Richtung des Pfeiles 2 an der Abbil-

Verschiebung die Anzahl dieser Verschiebeschritte dungsoptik vorbeigeführt und von den beiden infra-

ermittelt und festgehalten und dieser Wert mit dem 25 roten Lichtquellen 3 und 5 über die Optik 4 bzw. 6

entsprechenden Wert der vorhergehenden Spalten- unter einem Winkel von etwa 45° beleuchtet. Das in

information verglichen wird und daß schließlich in senkrechter Richtung remittierte Licht wird durch die

getrennten Speichern die Aussagen über die Strichart Abbildungsoptik 7 auf die Fotodioden 8 projiziert,

(kurz, lang, kein Strich) und über die Höhenlage auf- die in einer Reihe senkrecht übereinander angeordnet

einanderfolgender Strichelemente relativ zueinander 30 sind. Die doppelseitige Beleuchtung des Beleges ver-

(höher, tiefer, gleich hoch) zur Auswertung bereit- hindert Schattenbildungen durch Knicke im Beleg,

gestellt wird. die andernfalls als Striche gelesen werden könnten.

Bei dem neuen Verfahren zur Zeichenerkennung Jeder Fotozellenausgang ist jeweils mit einem wird also davon ausgegangen, daß es bekannt ist, das Wechselstromverstärker 11 verbunden, der in seinem Zeichenfeld spaltenweise abzutasten und die Infor- 35 Verstärkungsfaktor einstellbar ist, um so den Streumation in dem Speicher in einen vorbestimmten Be- ungen der Empfindlichkeit der einzelnen Fotodioden reich zu verschieben, um damit die Auswertelogik Rechnung tragen zu können. Am Ausgang der Wechnicht so aufwendig zu machen; ferner ist als bekannt selstromverstärker stellt sich die Gleichstromamplivorausgesetzt, daß die Länge und Höhenlage der tude der Impulse auf Grund von Impulsform und senkrechten Strichanteile in anderen Erkennungsver- 40 Impulsverhältnis ein. Um definierte Spannungsverfahren bereits als Erkennungskriterien verwendet hältnisse zu bekommen, wird mittels der Diodenwerden, klemmschaltung 12 die Ausgangsspannung so einge-

Bei dem im folgenden beschriebenen Ausführungs- stellt, daß die minimale Amplitude, die dem Papier beispiel ist angenommen, daß die Codeelemente mit entspricht, immer auf einer konstanten Spannung geTeilen der Ziffern zusammenfallen und für jede Ziffer 45 halten wird.

vier Positionen vorgesehen sind, an denen Codeele- Für die Verstärker 11, die Diodenklemmschaltun-

mente auftreten können. Es zeigt gen 12 und die Schwellen 14 können übliche Schal-

F i g. 1 die bei den neuen Verfahren zur Zeichen- tungen verwendet werden, so daß sich eine nähere

erkennung verwendeten Ziffern mit den sich bei der Erläuterung erübrigt.

Abtastung ergebenden Codeelementen, 50 Mit dem ersten Codestrich der Ziffern beginnt der

F i g. 2 die Abtasteinrichtung mit den nachgeschal- Zeichenleser mit der Abtastung und Auswertung, in-

teten Digitalisierschaltungen, dem er das Zeichen in jeder Spalte einmal abtastet

Fig. 3 schematisch die Auswerteschaltungen, und die Information dieser Spalte speichert. Je nach

F i g. 4 schematisch die Steuerschaltungen, der Art des Codestriches (kurzer Strich, langer Strich,

Fig. 5 Impulsdiagramme für die Auswertung einer 55 kein Strich) treten an bestimmten Ausgängen der

Ziffer, Schwellen 14 digitale Signale auf, die über die Tor-

F i g. 6 Impulsdiagramme für die Auswertung einer schaltung 15 (F i g. 3) in das Eingaberegister 16 ein-

Spalte, gespeichert werden. Der Speichertakt wird vom

F i g. 7 die Schaltung für die Erkennung der Strich- ersten Zifferncodestrich freigegeben und nach genau

^art> 60 vier Taktimpulsen, was der Anzahl von vier Spalten

Fig. 8 die Ausgangsschaltung der Stricharterken- entspricht, wieder gesperrt. In den Taktpausen wer-

nung und die Ansteuerung der Strichartspeicher, den die Zifferncodestriche ausgewertet.

Fig. 9 den Binärzähler für die Verschiebeschritte. I_n der ersten Taktpause wird der eingespeicherte

In F i g. 1 sind die verwendeten Ziffern 0 ... 9 Strich in dem Eingaberegister 16, das mehr Zellen dargestellt und daneben in den beiden Tabellen die 65 enthält, als den Ausgangskanälen der Schwellen 14 Codeelemente und die Höhendifferenzen angegeben, entspricht, so weit nach oben geschoben, bis die anwie sie sich beim Abtasten der Zeichen von rechts geschaltete Erkennungslogik anspricht. In dieser Stelergeben. Die Höhen der Strichmarkierungen werden lung spricht dann die Stricharterkennungsschaltung

17 an. Enthält die betrachtete Spalte keinen Codestrich, ist also in dem Eingaberegister keine Einspeicherung vorhanden, dann spricht die Erkennungsschaltung 17 beim ersten Schiebetakt sofort an. Die oberste Zelle des Registers 16 ist vorgesehen, um dann, wenn sie eine Information aufweist, anzuzeigen, daß die eingespeicherte Information von der Stricharterkennung nicht erkannt wurde.

Die Stricharterkennungsschaltung 17 kann also die vier Aussagen liefern: »langer Strich«, »kurzer Strich«, »kein Strich« und »nicht erkannt«. Die entsprechende Aussage wird dann in dem Strichartregister 18 bzw. 19 in binärer Form gespeichert; es sind also entsprechend der Spaltenzahl in jedem Register vier Stufen vorgesehen, so daß für jede Aussage jeweils eine Stufe in dem Register 18 und dem Register 19 belegt ist.

Gleichzeitig mit der Verschiebung der Einspeicherung in dem Register 16 wird die Strichhöhe, d. h. der Abstand eines Striches von einem definierten unteren Rand des Zeichenfeldes, festgestellt. Hierzu dient der Binärzähler 20, mittels dem die Verschiebeschritte gezählt werden. In einem weiteren Arbeitstakt wird dann der Binärzähler durch entsprechende Umschaltung als Schieberegister betrieben und die in dem Binärzähler stehende Zahl in den Speicher 21 geschoben. Gleichzeitig hiermit werden die Zahlen des Binärzählers 20 und des Speichers 21 schrittweise in die binäre Subtrahierschaltung 22 eingespeichert und bitweise die Differenz zwischen diesen beiden Zahlen gebildet. Damit erhält man also die Differenz der Strichhöhe zweier aufeinanderfolgend eingespeicherter Striche. Wenn auf eine Spalte mit einer Strichmarkierung eine Spalte ohne Strich folgt, dann kann auch nicht die Differenz festgestellt werden. In diesem Fall wird die in dem Höhenregister gespeicherte Zahl nicht gelöscht, sondern mit der Markierung der übernächsten Spalte verglichen.

Die Steuerung des Zählers 20 und des Registers 21 wird weiter unten näher beschrieben. Die ermittelte Differenz wird in dem Differenzspeicher 23 gespeichert und dann in der Auswerteschaltung 24 in die drei Aussagen »höher«, »gleich hoch« und »tiefer« umgewandelt. Die betreffende der drei Aussagen wird schließlich in den beiden Strichhöhenregistern 25 und 26 gespeichert. Die Speicher 25 und 26 sind wie die Speicher 18 und 19 aufgebaut, d. h., je eine Stufe beider Speicher dient zur Speicherung der für den betrachteten Fall geltenden Aussage. Bei vier Spalten ergeben sich drei Differenzwerte, so daß an sich die beiden Speicher 25 und 26 dreistufig sein müßten; doch kann man die dritte Stufe vermeiden, wenn man die letzte Auswertung zum richtigen Zeitpunkt direkt an die Ziffernerkennung 27 weitergibt.

Damit sind alle Aussagen gespeichert, die für die Ziffernerkennung erforderlich sind. Die Ausgänge der Speicher 18, 19 und 25, 26 sind mit der Ziffernerkennungsschaltung 27 verbunden, in der die Zuordnung der Aussagen zu den einzelnen Ziffern erfolgt.

Nach dieser allgemeinen Beschreibung werden die einzelnen Steuerschritte näher erläutert. F i g. 4 zeigt die in dem Rechteck 28 der F i g. 3 schematisch angedeutete Steuerschaltung. Die Diagramme der F i g. 5 und 6 dienen zur Erläuterung der zeitlichen Abläufe der einzelnen Arbeitstakte.

Zunächst befindet sich die Anordnung in Ruhestellung, d. h., der Zeichenträger hat die Abtaststelle noch nicht erreicht. Sobald dieser die Abtaststelle erreicht, wird über zwei Fotodioden (in F i g. 2 nicht dargestellt) ein sogenannter Belegimpuls erzeugt. Eine dieser beiden Dioden liegt vor, die andere hinter der Abtaststelle. Der Belegimpuls wird auf die Steuerschaltung gegeben, wenn beide Fotodioden von dem Zeichenträger bedeckt sind. Dadurch wird verhindert, daß die Schatten von Beleganfang und Belegende als Striche gelesen werden können.

ίο Der Belegimpuls gelangt zu der UND-Schaltung 29, die nun ein Ausgangssignal liefert, da alle drei Eingangssignale positiv sind. Die monostabile Kippschaltung 30 befindet sich in der Nullstellung und liefert über den Inverter 31 das zweite positive Eingangssignal, während von der ersten Stufe des Schieberegisters 32 der dritte Eingang positiv markiert ist (vgl. die entsprechenden Diagramme in Fig. 5). Das Schieberegister enthält im Anfangszustand von links nach rechts die Einspeicherung

10001. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung29 gibt über die ODER-Schaltung 33 ein Freigabesignal an die Torschaltung 15 (F i g. 3), welches bewirkt, daß die abgetastete Information in das Register 16 eingespeichert werden kann. Gleichzeitig mit der Einspeicherung des ersten Striches in das Register 16 wird über dessen Ausgänge α ein Startimpuls für die Auswertung gegeben, und zwar gelangen die Ausgangsimpulse des Registers 16 über die Leitungen a zu der UND-Schaltung 34, die anspricht, solange nicht alle Eingänge auf 1 stehen. Die Schaltung 34 wirkt also für die negativen Eingangssignale wie eine ODER-Schaltung. Das Ausgangssignal des Inverters 35 entsperrt den Multivibrator 36, der an seinen beiden Ausgängen zwei gegeneinander invertierte Taktimpulsserien abgibt. Die UND-Schaltung 34 bzw. der Inverter 35 gibt also das Freigabesignal für den Speichertakt. Die Freigabe des Speichertaktes muß nun für vier Takte erhalten bleiben. Um dies zu gewährleisten, ist die fünfte Stufe des Registers 32 mit der UND-Schaltung 34 verbunden, die von dem Ende des ersten bis zum Ende des vierten Speichertaktes auf 0 steht. Damit bleibt die Freigabe des Speichertaktes auch dann erhalten, wenn sämtliche Stufen des Registers 16 auf 1 stehen, das Register also gelöscht ist. Mit dem Ende des vierten Speichertaktes wird die fünfte Stufe des Registers 32 wieder auf 1 gestellt und die Einspeicherung des Registers 16 gelöscht, so daß nun alle Eingänge der UND-Schaltung 34 mit 1 markiert sind und damit der Multivibrator 36 wieder gesperrt wird.

Die Länge der Taktimpulse des Multivibrators 36 ist so gewählt, daß alle Einspeicher- und Auswertevorgänge in dieser Zeit durchgeführt werden können. Wenn der Ausgang c markiert ist, erfolgt die Einspeicherung, und wenn der Ausgange markiert ist, erfolgt die Auswertung der eingespeicherten Informationen bzw. die Löschung des Registers 16.

Die inversen Speichertakte am Ausgange dienen zum Fortschalten des Schieberegisters 32, so daß die anfangs in der ersten Stufe eingespeicherte 1 bei jeder abgetasteten und ausgewerteten Spalte um eine Stufe weitergeschaltet wird. Nach dem ersten Schiebeimpuls auf das Register 32 wird in die erste Stufe eine »0« eingespeichert, wie durch den kleinen Pfeil an dieser Stufe angedeutet ist, um sicherzustellen, daß diese Stufe auch auf »0« steht. Die fünfte Stufe erhält somit nach dem vierten Taktimpuls wieder eine 1. Wenn die zweite Stufe des Schieberegisters 32

markiert wird, geht die UND-B edingung am Ausgang der ersten Stufe verloren, so daß die UND-Schaltung 29 kein Ausgangssignal mehr liefern kann. Um jedoch sicherzustellen, daß auch für die folgenden Spalten die Eingabe frei ist, werden der ODER-Schaltung 33 von dem Ausgang c des Multivibrators die Speichertakte zugeführt.

Die inversen Speichertaktimpulse des Ausganges c des Multivibrators 36 werden gleichzeitig der UND-Schaltung 37 zugeführt, die nun ein Ausgangssignal liefert, welches den Flip-Flop 38 in die Stellung 1 kippt. Der andere Eingang der UND-Schaltung ist nämlich mit 1 markiert, da die erste Stufe des Schieberegisters 47 anfangs auf 0 steht. Damit wird der Multivibrator 39, der seinerseits die Auswertetakte liefert, angestoßen. Mit dem Ende jedes Speichertaktimpulses, also mit dem Beginn des inversen Speichertaktes, beginnt daher die Auswertung des inzwischen in dem Eingaberegister 16 gespeicherten Codeelementes (Striches).

Fig. 6 zeigt die Impulsdiagramme für den in Fig. 5 mit A bezeichneten Auswertetakt einer Spalte.

In dem vorliegenden Beispiel liefert der Multivibrator 39 bis zu 23 Takte je Spalte. Diese Taktimpulse werden über die UND-Schaltung 40 und die Leitung m za. dem Register 16 als Schiebetakte und zu dem Zähler 20 als Zähltakte weitergegeben. Die UND-Schaltung 40 ist geöffnet, da sich das Flip-Flop 41 zunächst in der Stellung 1 befindet. Die Schiebetakte werden gesperrt, wenn die gespeicherte Information so weit verschoben ist, daß die Stricharterkennungsschaltung 17 anspricht. In diesem Fall gelangt ein Signal von der Schaltung 17 über die Leitung k zu der UND-Schaltung 42; der zweite Eingang dieser UND-Schaltung ist mit dem zweiten Ausgang des Multivibrators 39 verbunden, so daß ein Signal zu dem Flip-Flop 41 gelangt und dieses in die Nullstellung kippt. Damit wird die UND-Schaltung 40 gesperrt, und es können keine Schiebetakte mehr zu dem Register 16 gelangen.

Die negativen Taktimpulse des Multivibrators 39 gelangen gleichzeitig zu den ODER-Schaltungen 43 und 44, sind aber am Ausgang dieser Schaltungen noch nicht wirksam, da beide Ausgänge von dem Flip-Flop 41 bzw. 45 her positiv markiert sind. Wenn der Flip-Flop 41 jedoch durch den Impuls auf der Leitung k in die andere Lage gekippt ist, gelangen die Impulse des Multivibrators 39 als Rechentakte über die Leitung η zu dem Binärenzähler 20 und dem Schieberegister 47.

Gleichzeitig mit dem Impuls über die Leitung k kommt bei Vorhandensein eines langen oder kurzen Striches auch ein Impuls aus der Schaltung 17 über die Leitung I zu der UND-Schaltung, die mit dem positiven Takt des Multivibrators 39 öffnet und den Flip-Flop 45 kippt. Damit können die Rechentakte über die Leitung ο tm dem Speicher 21 gelangen. Wenn »kein Strich« oder »nicht erkannt« ermittelt wird, ist die Leitung Z nicht markiert, so daß auch keine Taste zu dem Speicher 21 gelangen. Folglich bleibt bei diesem Auswertetakt die Speicherung erhalten, wie oben bereits erwähnt.

Die Rechentakte über die Leitungen η und ο dienen also als Schiebetakte für den Binärzähler 20 und den Speicher 21. Der Binärzähler wird zu diesem Zwecke noch über die Leitung p, die markiert ist, wenn das Flip-Flop 41 in der Stellung 0 steht, vom Zählen auf Schieben umgeschaltet. Die aus dem Binärzähler 20 und dem Speicher 21 herauslaufenden Zahlen gelangen zu der Subtrahierschaltung 21 und werden dort bitweise subtrahiert.

Mifjedem Taktimpuls auf der Leitung η wird das Schieberegister 47 um eine Stufe weitergeschaltet. Im Anfangszustand stehen die erste Stufe auf 0 und alle anderen Stufen auf 1. Mit dem ersten Taktimpuls auf der Leitung« wird die »0« in die zweite Stufe geschoben und in die erste Stufe von außen eine »1« ein-

ίο gespeichert was durch den Pfeil an der ersten Stufe angedeutet ist. Nach fünf Rechentakten, was der Stufenzahl des Binärzählers 20 und des Speichers 21 entspricht, sind dann alle Stufen in der 1-Stellung. Damit kann die UND-Schaltung 48 ansprechen; diese liefert ein Signal an das Flip-Flop 38, welches in die Ausgangsstellung zurückkippt und damit den Multivibrator 39 wieder stillsetzt. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 48 gelangt auch zu den Flip-Flop 41 und 45 und kippt diese in die Ausgangsstellung zurück, macht diesen Teil der Schaltung also für die nächste Auswertung (Spalte) bereit.

Schließlich gelangt der Ausgangsimpuls der UND-Schaltung 48 noch in die Inverterstufe 49, so daß nun auch die Und-Schaltung 37 gesperrt ist. Diese Maßnähme soll, wenn das Ende der Rechentakte nicht mit dem Ende des inversen Speichertaktes zusammenfällt, verhindern, daß der dann noch anliegende inverse Speichertakt den Flip-Flop 38 wieder in die Arbeitsstellung kippt.

Das Schieberegister 47 hat noch zwei weitere Funktionen zu erfüllen. Wenn in der zweiten Stufe die »0« gespeichert ist, gelangt ein Ausgangssignal zu der monostabilen Kippschaltung 50 und zu dem Inverter 51. Das Ausgangssignal des Inverters 51 gibt über die Leitung h den Befehl für die Einspeicherung der in der Stricharterkennung 17 festgestellten Strichart in die beiden Register 18 und 19 (F i g. 3). Die Impulsdauer der monostabilen Kippschaltung 50 ist so bemessen, daß die für die Strichauswertung notwendigen Operationen beim Zurückkippen sicher beendet sind. Beim Zurückkippen der monostabilen Kippschaltung 50 gelangt ein Impuls an die ODER-Schaltung 52 sowie den Inverter 53. Der Inverterausgang steuert die monostabile Kippschaltung 54 an, die einen kurzen Impuls abgibt, welcher zu der UND-Schaltung 55 gelangt, sowie über die Leitung/ die Löschung des Binärzählers 20 und über die Leitung g die Löschung des Überlaufs in der Subtrahierschaltung 22 bewirkt. Die UND-Schaltung 55 kann noch nicht ansprechen, da die zweite Bedingung von dem Ausgang der fünften Stufe des Schieberegisters 32 noch nicht erfüllt ist. Erst wenn diese Stufe auch wieder in die Stellung 1 geht, d. h. wenn alle Spalten ausgewertet sind, spricht die UND-Schaltung 55 an und gibt einen Ziffernfreigabeimpuls über die Leitung e an die Ziffernerkennung 27. Mit diesem Impuls wird die Erkennungsschaltung erst aktiviert. Der von der monostabilen Kippschaltung 50 zu dem ODER-Tor 52 gelangende Impuls dient über die Inverterstufe 56 als Rückstellimpuls für die erste Stufe des Schieberegisters 47, stellt diese Stufe erst dann auf »0«, wenn der inverse Taktimpuls auf der Leitung c nicht mehr anliegt. Damit wird die Sperrung der UND-Schaltung 37 wieder aufgehoben.

Wenn die »0« in der dritten Stufe des Schieberegisters 47 steht, gelangt ein Impuls über den Inverter 57 zu der UND-Schaltung 58. Wenn die letzte Stufe des Schieberegisters 32 eine »1« enthält, d. h. bei

dem fünften inversen Speichertakt, kann die UND-Schaltung 58 ansprechen und einen Impuls zu der ersten Stufe des Schieberegisters 32 abgeben, so daß diese Stufe nach »1« zurückgestellt wird.

Der Ausgangsimpuls des Inverters 57 dient gleichzeitig über die Leitung i als Löschimpuls für das Eingaberegister 16.

Wenn sich die letzte Stufe des Schieberegisters 32 wieder in der Stellung 1 befindet, wird ferner wieder die UND-Schaltung 34 vorbereitet und die monostabile Kippschaltung 30 angestoßen, so daß die UND-Schaltung 29 gesperrt ist. Diese Zeit dient für die Definierung des Ziffernabstandes.

Nachdem alle Zeichen des betreffenden Beleges abgetastet sind, verschwindet auch der Belegimpuls auf der Leitung d' wieder, so daß nunmehr über den Inverter 59 die Rückstellung des Schieberegisters 32 in die Ausgangsstellung 10001 erfolgt, wie durch die Lage der Eingangsleitungen gekennzeichnet ist.

Die gestrichelte Weiterführung der Impulse in der so vierten, zehnten und siebzehnten Zeile der Diagramme der F i g. 6 soll andeuten, daß nicht in allen Fällen die gesamte Zeit des inversen Speichertaktes für die Auswertung benötigt wird; so treten in Spalten ohne Strichmarkierung überhaupt keine Schiebeimpulse auf, während ihre Anzahl bei langen Strichen geringer ist, als bei kurzen Strichen im oberen Teil des Zeichenfeldes.

Der Anzeigeimpuls in der sechsten Zeile entfällt, wenn kein Strich vorhanden ist oder »nicht erkannt« gemeldet wird. Daher ist dieser Impuls ebenfalls gestrichelt gezeichnet.

Für das im vorstehenden beschriebene Verfahren zur Zeichenerkennung können in der Technik bekannte Schaltungsmittel verwendet werden. So zeigen die F i g. 7 und 8 eine beispielsweise Ausführungsform auf die Stricharterkennungsschaltung 17. Diese besteht im wesentlichen aus der Diodenmatrix der F i g. 7. Die Zeilen der Matrix sind mit den Ausgängen der betreffenden Speicherzellen des Eingaberegisters 16 verbunden. Durch die entsprechende Anordnung der Dioden in der Matrix erhält man auf der Leitung/· ein Ausgangssignal, wenn es sich um einen kurzen Strich, und auf der Leitung s ein Signal, wenn es sich um einen langen Strich handelt. Die Leitung t liefert ein Ausgangssignal,wenn kein Strich in der betrachteten Spalte vorhanden ist. Die freien Spalten der Matrix können dazu verwendet werden, um andere Zuordnungen herzustellen.

F i g. 8 zeigt schematisch die Zusammenschaltung der Ausgangsleitungen der Stricharterkennung 17, um zu den vier möglichen binären Signalen zu kommen, mit denen die Register 18 und 19 beaufschlagt werden, und zwar bedeutet

00 = nicht erkannt,

01 = langer Strich,

10 = kein Strich,

11 = kurzer Strich.

55

60

Hierbei treten die Signale der ersten Codespalte auf der Leitung w und der zweiten Codespalte auf der Leitung ν auf.

Die Verstärkerstufe 60 dient als Inverter für das positive Signal an dessen Eingang, das vorhanden ist, wenn alle nicht mit der Stricharterkennung verbundenen Speicherzellen des Eingaberegisters 16 weiß sind. Die logischen Schaltungen 61 liefern ein positives Ausgangssignal, wenn mindestens ein Eingang positiv markiert ist, und ein negatives Ausgangssignal, wenn alle Eingänge negativ markiert sind. Die Schaltungen 62 sind Verstärker ohne Umkehrung der Polarität des Eingangssignals, während die Verstärker

63 als Umkehrstufen arbeiten. Die logische Schaltung

64 liefert ein negatives Ausgangssignal, wenn mindestens ein Eingang negativ markiert ist, und die UND-Schaltungen 65 sprechen an, wenn beide Eingänge negativ sind.

Es ergeben sich somit an den Ausgängen ν und w entsprechend den Signalen auf den Leitungen r, s, t, u die obigen Bedingungen. Der Impuls auf der Leitung u ist vorhanden, wenn die oberste Speicherzelle des Eingaberegisters mit Schwarzinformation belegt ist, d. h. wenn der gerade eingespeicherte Strich nicht erkannt wurde.

Über die logische Schaltung 64 und den anschließenden Inverter 63 wird der Zentrier-Impuls erzeugt, der über die Leitung k zu der Steuerschaltung (Fig. 4) gelangt.

F i g. 9 zeigt ein Beispiel für den Zähler 20, der wahlweise von Zählen auf Schieben umgeschaltet werden kann. Der Zähler 20 enthält fünf Stufen, von denen nur eine näher dargestellt ist, da die anderen Stufen gleich aufgebaut sind. Die Zähltakte gelangen über die Leitungen m zu der ersten Stufe des Zählers; die Stufen sind aus normalen Flip-Flop-Verstärkern 66 aufgebaut. Wenn die Zählimpulse über die Leitung m anliegen, wirken die Rückkopplungen so, daß die Stufen wie ein Binärzähler arbeiten, d. h., nach jedem zweiten Eingangsimpuls gelangt ein Übertragsimpuls über den Verstärker 67 zu der folgenden Stufe. Wenn der Zähler wie ein Schieberegister arbeiten soll, dann wird die Leitung ρ negativ markiert, so daß nun über den Verstärker 68 ein Entkopplungspotential an dem Ausgang des Verstärkers 67 liegt, welches bewirkt, daß kein Übertragsimpuls zu der folgenden Stufe gelangen kann. Die Schiebeimpulse auf der Leitung« gelangen über den Verstärker69 zu allen 1-Eingängen aller Stufen des Zählers. Wie sich ohne weiteres ersehen läßt, findet dadurch eine Verschiebung der eingespeicherten Informationen von rechts nach links statt. Der Ausgang der ersten Stufe ist über die Leitung ζ mit der Subtrahierschaltung 22 und über die Leitungen y und y mit dem Speicher 21 verbunden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur maschinellen Zeichenerkennung, bei dem das Vorhandensein von senkrechten Strichmarkierungen unterschiedlicher Länge und Höhenlage innerhalb des Zeichenfeldes festgestellt und zur Auswertung herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeichenfeld in an sich bekannter Weise spaltenweise abgetastet und die bei dieser Abtastung erhaltene Information Spalte für Spalte jeweils in dasselbe Schieberegister (16) eingespeichert wird, daß ferner die jeweils eingespeicherte Spalteninformation im Schieberegister in an sich bekannter Weise in einen vorgegebenen Bereich verschoben und bei dieser Verschiebung die Anzahl dieser Verschiebeschritte ermittelt und festgehalten und dieser Wert mit dem entsprechenden Wert der vorhergehenden Spaltenmformation verglichen wird und daß schließlich in getrennten Speichern die

709 509/216

Aussagen über die Strichart (kurz, lang, kein Strich) und über die Höhenlage aufeinanderfolgender Strichelemente relativ zueinander (höher, tiefer, gleich hoch) zur Auswertung bereitgestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltinformation in dem Schieberegister (16) so weit verschoben wird, bis eine bevorzugte Speicherzelle mit einem Signal belegt ist und damit die mit den Ausgängen bestimmter Speicherzellen verbundene Erkennungsschaltung (17) anspricht und digitale, die betreffende Strichlange kennzeichnende Signale an die Speicher (18, 19) weitergibt.

3. Vorrichtung zur Ermittlung der Höhendifferenz bei einem Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Zähler (20), mittels dem die bis zum Ansprechen der Erkennungsschaltung (17) erforderliche Anzahl von Ver-

IO

schiebeschritten festgestellt wird sowie eine Subtrahierschaltung (22) zur Bildung der Differenz des Ergebnisses zweier aufeinanderfolgender Zählvorgänge.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Zählers (20) nach Umschalten in den Schieberegisterbetrieb bitweise in den Speicher (21) übertragen und der auf dem Speicher (21) ausgespeicherte Inhalt bitweise mit dem Inhalt des Zählers (20) verglichen und das Vergleichsergebnis gespeichert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschriften Nr. 203 065,
209 967, 210 927;

französische Patentschriften Nr. 1244 561,
594, 1248 226, 1250 445;

Automation Progress, August 1960, S. 261
bis 265.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

709 509/216 2.67 © Bundesdruckerei Berlin