DE1240688B - Schaltung zum Erkennen von Schriftzeichen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G06k

Deutsche Kl.: 42 m6 - 9/13

Nummer: 1 240 688

Aktenzeichen: G 28687 IX c/42 m6

Anmeldetag: 24. Dezember 1959

Auslegetag: 18. Mai 1967

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum maschinellen Erkennen von Schriftzeichen mit einer Eingangsleitung, an deren örtlich getrennten Anschaltpunkten mehrere Prüfwerte des dem Schriftzeichen zugeordneten elektrischen Signalwellenzuges parallel abnehmbar und so viele je auf einen einzigen Signalwellenzug abgestimmte Korrelationsnetzwerke angeschlossen sind, wie Schriftzeichen erkannt werden sollen, wobei jedes Korrelationsnetzwerk mehrere Spannungsverteiler enthält, die in Übereinstimmung mit erwarteten Werten des der Eingangsleitung zugeführten Signals für den jeweiligen entsprechenden Wellenzug, der erkannt werden soll, dimensioniert sind, so daß ein an der Eingangsleitung erscheinender Wellenzug Ausgangssignale oder durch eine Summierschaltung am entsprechenden Korrelationsnetzwerk ein Summenausgangssignal liefert, das eine Amplitude hat, die größer als die Amplituden der Ausgangssignale aller anderen Netzwerke ist, wobei eine Schaltung vorgesehen ist, die das das jeweils größte Ausgangssignal liefernde Netzwerk feststellt und eine ihm zugeordnete Ausgangsleitung markiert, nach dem Patent 1224 074.

Es ist bekannt, als Eingangsleitung eine Verzögerungsstrecke zu verwenden, über deren Länge 18 Anzapfungen verteilt sind. Diese Anzahl ergibt einen 50%igen Sicherheitsfaktor bezüglich der theoretisch erforderlichen Zahl Anzapfungen, um innerhalb der ausgesiebten Bandbreite die Signalform eindeutig zu bestimmen. Von der Verzögerungsstrecke an teilt sich die Schaltung in so viele Kanäle auf, wie verschiedene Zeichen codiert werden sollen. Den Anfang eines jeden Kanals bildet ein Korrelationsnetzwerk, von dem Auto- und Kreuzkorrelationsspannungen bei jedem Zeichen ausgehen, das durch die Verzögerungsstrecke läuft. Jedes Korrelationsnetzwerk ist für die erwartete Form des Wellenzuges des entsprechenden Schriftzeichens berechnet; wenn der Wellenzug dieses Zeichens die Verzögerungsstrecke passiert hat, gibt dieses eine Korrelationsnetzwerk über seinen Ausgang eine höhere Spannung als irgendeins der anderen Netzwerke ab. Die übrigen Netzwerke ergeben niedrigere Ausgangsspannungen, und die Zeichenbestimmung geschieht durch die Bestimmung der größten Spannung. Um den Kanal, dessen Ausgang die höchste Spannung führt, von denen mit niedrigerer Ausgangsspannung zu unterscheiden, werden Differenzdetektoren verwendet, die Differenzverstärker mit hohem Verstärkungsfaktor sind, auf deren einen Eingang die Ausgangsspannung des Kanals und auf deren anderen Eingang eine Vergleichsspannung gegeben wird. Diese Vergleichsspannung erhält man Schaltung zum Erkennen von Schriftzeichen

Zusatz zum Patent: 1224 074

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

_ao Philip Edward Merritt, Menlo Park, Calif.;
Carroll Maurice Steele,
Mountain View, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 29. Dezember 1958
(783 350)

über eine Diodenschaltung, die mit allen Kanalausgängen verbunden ist und den Wert der größten angelegten Spannung annimmt.
Neben den einzelnen Zeichenkanälen gibt es noch einen Takt- oder auch Zeichenmeldekanal. Dieser Kanal ist aus einem Netzwerk zusammengesetzt, das so aufgebaut ist, daß es in dem Augenblick eine Ausgangsspannung liefert, wenn etwa ein Drittel des Zeichens vorbeigelaufen ist. Diese Ausgangsspannung hängt ganz von der Gestalt des ersten Zeichenabschnittes, nicht aber von der Amplitude des Zeichens ab. Störeinstreuungen und unscharfe Randlinien spielen bei der Funktion des Zeichenmeldekanals kaum eine Rolle. Die Ausgangsspannung des Zeichenmeldekanals wird um eine bestimmte Zeit verzögert, bis der Wellenzug des Zeichens sich in einer Sollage in der Verzögerungsstrecke befindet. Die Sollage ist diejenige, für die die Korrelationsnetzwerke berechnet sind. In diesem Augenblick wird ein kurzer Impuls auf die Differenzdetektorschaltung gegeben, und an den Ausgängen der einzelnen Korrelationskanäle ergeben sich je nach dem Spannungszu-

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stand in den Differenzdetektoren positive bzw. nega- gegeben, wenn ein schwach gedrucktes oder unrichti-

tive Impulse. Normalerweise ist nur ein Kanalaus- ges Symbol abgetastet wird oder wenn zwei oder

gang positiv, und die übrigen sind negativ. Da das mehrere Dokumente zusammenkleben und gleichzei-

System auf der Wahrscheinlichkeit der Erkennung tig an dem Übertrager vorbeilaufen. Wenn auch in

beruht, können während der Beobachtungszeit auch 5 diesen Fällen das eine Korrelationsnetzwerk gewöhn-

zwei oder mehrere Kanäle positiv werden. Eine lieh eine Ausgangsspannung liefert, die größer als die

solche Mehrdeutigkeit löst über eine besondere der anderen Korrelationsnetzwerke ist, übersteigt

Schaltung ein Beanstandungszeichen aus. diese Ausgangsspannung nicht die des nächstgrößten

Für das Auftreten solcher unerwünschten Mehr- Korrelationsnetzwerkes um einen wesentlichen Be-

deutigkeiten gibt es zwei Hauptursachen. Einmal er- io trag. Folglich benutzt man ein Fehleranzeigegerät,

hält das Schriftstück während des Druckes der ma- das eine Warnvorrichtung betätigt, wenn die Aus-

gnetischen Symbole unerwünschte magnetische Tin- gangsspannung des größten Korrelationsnetzwerkes

tenflecke. Zum anderen werden während der Her- nicht die des nächstgrößten um einen größeren als

stellung magnetische Abfallstoffe, z. B. Eisenteilchen, einen vorgegebenen Betrag übersteigt. Daten, die aus

im Schriftstück eingebettet. Wenn eine solche magne- 15 einem Dokument abgelesen sind, in dem ein derarti-

tische Unrgelmäßigkeit abgetastet wird, wird ein ge- ger Fehler festgestellt wird, werden selbsttätig zu-

sonderter Wellenzug erzeugt, der sich von demjeni- rückgewiesen.

gen unterscheidet, der von einem beliebigen anderen Eine magnetische Unregelmäßigkeit liefert einen

Symbol stammt. Da zahlreiche magnetische Symbole Wellenzug, der für die Schriftzeichenerkennungs-

tragende Dokumente derartige Unregelmäßigkeiten 20 schaltung ungeeignet ist, da die Schaffung nur Korre-

enthalten können, wird ein entsprechender Anteil der lationsnetzwerke enthält, die auf den betreffenden,

aus diesen herausgezogenen Daten zurückgewiesen, von den zu erkennenden Symbolen herrührenden

selbst wenn die Symbole richtig gedruckt und richtig Wellenzügen beruhen. Eine derartige Schaltung weist

am Übertrager vorbeigelaufen sind. alle Daten zurück, die auf magnetischen Unregel-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, trotz 25 mäßigkeiten beruhen. Ein Korrelationsnetzwerk, desvorhandener magnetischer Tintenflecke und Abfall- sen Konstruktion auf einem Wellenzug basiert, der teilchen auf dem Schriftstück die abgetasteten Schrift- von einem zu erkennenden Symbol herrührt, sei als zeichen einwandfrei zu erkennen und somit die Zahl »einem Symbol zugeordnetes Korrelationsnetzwerk« fehlerbehafteter, von der Maschine abgewiesener bezeichnet. Das zusätzliche Korrelationsnetzwerk, Schriftstücke möglichst gering zu halten. 30 dessen Bauweise auf einer Wellenform basiert, die

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- von einer magnetischen Unregelmäßigkeit stammt,

löst, daß an die Eingangsleitung ein zusätzliches, für sei als »einer Unregelmäßigkeit zugeordnetes Korre-

die unerwünschten magnetischen Flecke berechnetes lationsnetzwerk« bezeichnet. In dem zuletzt genann-

Korrelationsnetzwerk angeschlossen ist, das bei Er- ten Netzwerk wird eine Zurückweisung von Daten

scheinen eines dem Fleck zugeordneten Wellenzuges 35 vermieden, wenn derartige kleine Unregelmäßigkei-

ein größeres Signal als die übrigen, für die Schrift- ten in beliebigen Teilen des Feldes vorhanden sind,

stücke berechneten Korrelationsnetzwerke abgibt. in dem die Symbole weggelassen sind. Dieses Korre-

Zum besseren Verständnis des Erfindungsgegen- lationsnetzwerk liefert eine Ausgangsspannung, die Standes sei er an Hand einiger Figuren ausführlich größer als diejenige eines einem Symbol zugeordnebeschrieben. 40 ten Korrelationsnetzwerkes ist, wenn eine gering-

F i g. 1 zeigt einen von einem Symbol herrühren- fügige magnetische Unregelmäßigkeit abgefühlt wird,

den Wellenzug, der von der Schaltung zum maschi- Spannungsdiskriminatoren sind für die Ausgangs-

nellen Erkennen von Schriftzeichen gemäß Haupt- spannungen aller Korrelationsnetzwerke vorgesehen;

anmeldung erkennbar ist; wenn die größte Spannung von dem der Unregel-

Fig. 2 zeigt einen von einer magnetischen Un- 45 mäßigkeit zugeordneten Korrelationsnetzwerk gelie-

regelmäßigkeit herrührenden Wellenzug; fert wird, wird von der Erkennungsschaltung kein

F i g. 3 ist ein Schaltbild zweier zusätzlicher Wider- Ausgangssignal abgegeben. Geringfügige magnetische

Standsnetzwerke und von gemeinsam mit diesen ver- Unregelmäßigkeiten, die von den magnetischen Sym-

wendeten Summierungsschaltungen. bolen getrennt liegen, erzeugen also weder Fehler-

Von einem Abtastkopf werden bei der Abtastung 50 signale, noch veranlassen sie die Erkennungsschalmagnetischer Symbole elektrische Wellenzüge er- tang, die von den Symbolen herrührende Informazeugt, die für das betreffende Symbol charakteristisch tion zurückzuweisen. Ein Wellenzug 101 gemäß sind, von denen einer in F i g. 1 dargestellt ist. F i g. 1 entsteht bei der Abtastung des Schriftzeichens

Wenn sich jedoch irgendeine magnetische Unregel- »0«. Sie sei hier wiedergegeben, um den Gegensatz

mäßigkeit ebenfalls im abgetasteten Bereich befindet, 55 mit dem Wellenzug 125 der Fig. 2 zu zeigen,

wird meist ein elektrischer Wellenzug erzeugt, wie er Die im Gesamtsystem verwendeten Widerstands-

in F i g. 2 gezeigt ist. netzwerke aller Korrelationsnetzwerke sind mit Ab-

Die Theorie der Arbeitsweise einer Schaltung zum griffpunkten A bis H einer Verzögerungsleitung 103 maschinellen Erkennen von Schriftzeichen gemäß verbunden. Entsprechende Spannungsteiler aller der Hauptpatentanmeldung gründet sich auf die Vor- 60 einem Symbol zugeordneten Widerstandsnetzwerke aussetzung, daß höchstens ein Wellenzug in der Ver- und dem zusätzlichen, einer Unregelmäßigkeit zugezögerungsleitung vorhanden ist; außerdem basiert sie ordneten Widerstandsnetzwerk sind zwischen ihren auf der Voraussetzung, daß der in der Verzögerungs- betreffenden Angriffspunkten an der Verzögerungsleitung vorhandene Wellenzug derart gestaltet ist, leitung und Erde parallel angeschlossen,
daß die Schaltung ihn erkennen kann, daß also der 65 Der Wellenzug 125 der F i g. 2 rührt von der AbAufbau eines der Korrelationsnetzwerke der Schal- tastung einer geringfügigen magnetischen Unregeltung auf dem vorliegenden Wellenzug gegründet ist. mäßigkeit her. Wie man erfahrungsgemäß heraus-Die eine oder beide Voraussetzungen sind dann nicht gefunden hat, sind die meisten derartigen Unregel-

mäßigkeiten magnetische Teilchen oder Flecken, die die in F i g. 2 angegebenen Wellenzüge ergeben. Dieser Wellenzug ist im Vergleich zu einem von einem Symbol herrührenden Wellenzug von relativ kurzer Dauer und enthält einen einzigen positiven und einen einzigen negativen Abschnitt von etwa gleicher Amplitude. Die positive und negative Amplitude des Wellenzuges 125 fallen gemäß F i g. 2 mit den Abgriffpunkten G und H in der Bezugslage zusammen. Wenn sich auch der Abstand zwischen der positiven und negativen Amplitude ein wenig je nach der Größe der magnetischen Unregelmäßigkeit ändern kann, so verhindert doch die frequenzbegrenzende Wirkungsweise des Abtastkopfes und der Filter, die angewendet werden, eine beträchtliche Abweichung von diesem Abstand. Unterschiede der magnetischen Verteilung der Unregelmäßigkeiten beeinflussen also den Wellenzug nach F i g. 2 nicht in einem solchen Maß, daß das einer Unregelmäßigkeit zugeordnete Korrelationsnetzwerk nicht anspricht.

In dem einer Unregelmäßigkeit zugeordneten Korrelationsnetzwerk befindet sich ein Widerstandsnetzwerk 126 (F i g. 3) mit Spannungsteilern 127 und 128. Diese sind zwischen den entsprechenden Abgriffpunkten G und H der Verzögerungsleitung 103 angeschlossen. Die Teilungsverhältnisse der Spannungsteiler 127 und 128 sind im wesentlichen dieselben.

Die von den Teilern 127 und 128 abgegebenen Spannungen werden einem Differenzverstärker 130 zugeführt. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 130 stellt die Summe der von den Teilern 127 und 128 abgegebenen Spannungsamplituden dar. Die von dem Teiler 128 abgegebene Spannung wird an einem Steuergitter eines Abschnittes 131 eines Elektronenröhrenverstärkers angelegt. Die von dem Teiler 127 abgegebene Spannung wird dem Steuergitter eines weiteren Abschnittes 132 zugeleitet. Der Abschnitt 132 wirkt als Kathodenverstärker und entwickelt an einem Belastungswiderstand 133 seine Ausgangsspannung. Die von dem Abschnitt 131 erzeugte Differenzspannung läßt sich an einem Belastungswiderstand 134 abgreifen, der mit der Anode des Abschnittes 131 in Verbindung steht, und wird an einer Ausgangsklemme 135 abgegeben.

In der F i g. 3 ist außerdem ein zusätzliches Widerstandsnetzwerk 150 zu sehen; dieses enthält Spannungsteiler 151,152 und 153, die mit entsprechenden Abgriffpunkten A, B und C der Verzögerungsleitung 103 in Verbindung stehen. Mit dem Widerstandsnetzwerk 150 und den ihm zugeordneten Schaltelementen wird das Vorhandensein der Vorderflanke eines Wellenzuges abgetastet, wenn dieser in die Verzögerungsleitung 103 eintritt, damit ein Auslösesignal entwickelt wird, wenn der Wellenzug seine Bezugslage in der Verzögerungsleitung erreicht. Die Teilungsverhältnisse aller Spannungsteiler 151, 152 und 153 sind einander gleich. Die Anzapfpunkte der Teiler 152 und 153 stehen mit einem summierenden Netzwerk 154 in Verbindung. Die Ausgangsspannungen des summierenden Netzwerks 154 und des Spannungsteilers 151 werden Gittern 157 und 158 eines Differenzverstärkers 156 zugeführt, der einen Kathodenwiderstand 159, einen Anodenbelastungswiderstand 160 und eine Ausgangsklemme 161 aufweist.

Wenn beide Wellenzüge 101 und 125 in die Verzögerungsleitung 103 eintreten, soll der Abgriffpunkt A zuerst eine positive Ausgangsspannung liefern. Der erste Abschnitt der Stirnflanke dieser Wellenzüge liefert also eine zunehmende negative Ausgangsspannung am Differenzverstärker 156. Wenn der Wellenzug die Leitung 103 weiter durchläuft, werden die Ausgangsspannungen an den Abgriffpunkten B und C, die zusammengezählt werden, zunehmend bedeutsamer. Schließlich wird das von dem summierenden Netzwerk 154 abgegebene Signal demjenigen gleich, das vom Spannungsteiler 151 geliefert wird, so daß die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 156 durch Null hindurchgeht und positiv wird. Diese Potentialänderung des Ausgangssignals des Verstärkers 156, das auf dem Fortschreiten der Wellenzugvorderflanke in der Verzögerungsleitung 130 beruht, wird dazu ausgenutzt, um die Ankunft des Wellenzuges in der Verzögerungsleitung anzuzeigen und das zuvor erwähnte Auslösesignal herzustellen. Dieses Verfahren arbeitet für eine Herstellung von Zeitfestsetzungssignalen für alle Symbole und magnetische Unregelmäßigkeiten einwandfrei, insofern als die von den auf dem nichtmagnetisierten Papier abgetasteten magnetischen Symbolen und Unregelmäßigkeiten abgeleiteten Signale eine anfänglich positive Amplitude aufweisen, wenn der erste Abschnitt des Symbols oder der Unregelmäßigkeit abgefühlt wird.

Bezüglich der Widerstandsberechnung der Widerstandsnetzwerke und der Arbeitsweise der Schaltung wird auf die Hauptanmeldung hingewiesen.

Die Ausgangsklemme 135 des Differenzverstärkers 130 steht mit einem zusätzlichen Kanal in Verbindung, der in jeder Hinsicht den einem Symbol zugeordneten Kanälen gemäß der Hauptanmeldung ähnlich ist, wenn man davon absieht, daß er keine endgültige Ausgangsstufe aufweist.

Das Symbolerkennungsgerät gemäß der Erfindung weist somit keine einem richtig bedruckten und abgetasteten Dokument entnommene Information bloß deshalb zurück, weil sich magnetische Unregelmäßigkeiten in dem abgetasteten Bereich befinden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltung zum maschinellen Erkennen von Schriftzeichen mit einer Eingangsleitung, an deren örtlich getrennten Anschaltpunkten mehrere Prüfwerte des dem Schriftzeichen zugeordneten elektrischen Signalwellenzuges parallel abnehmbar und so viele je auf einen einzigen Signalwellenzug abgestimmte Korrelationsnetzwerke angeschlossen sind, wie Schriftzeichen erkannt werden sollen, wobei jedes Korrelationsnetzwerk mehrere Spannungsteiler enthält, die in Übereinstimmung mit erwarteten Werten des der Eingangsleitung zugeführten Signals für den jeweiligen entsprechenden Wellenzug, der erkannt werden soll, dimensioniert sind, so daß ein an der Eingangsleitung erscheinender Wellenzug Ausgangssignale oder durch eine Summierschaltung am entsprechenden Korrelationsnetzwerk ein Summenausgangssignal liefert, das eine Amplitude hat, die größer als die Amplituden der Ausgangssignale aller anderen Netzwerke ist, und wobei eine Schaltung vorgesehen ist, die das das jeweils größte Ausgangssignal liefernde Netzwerk feststellt und eine ihm zugeordnete Ausgangsleitung markiert, nach dem Patent 1224 074, dadurch gekennzeichnet, daß an die Eingangsleitung (103) ein zusätzliches, für unerwünschte ma-

gnetische Flecke berechnetes Korrelationsnetzwerk (126) angeschlossen ist, das bei Erscheinen eines dem Fleck zugeordneten Wellenzuges (125) ein größeres Signal als die übrigen, für die Schriftzeichen berechneten Korrelationsnetzwerke abgibt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrelationsnetzwerk (126) den Wellenzug (125) an seiner scharfen Flanke bis zu seinem ersten Gipfel, dann an seinem Abfall durch Null bis zu seinem weiteren Gipfel entgegengesetzter Polung und schließlich an seiner scharfen Rückflanke bis zum Wert Null erkennt.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrelationsnetzwerk (126) zwei Spannungsteiler (127, 128J mit etwa gleichem Spannungsverhältnis aufweist, deren Anzapfpunkte mit einem Differenzverstärker (130) in Verbindung stehen, in dem das vom ersten Gipfel herrührende Signal und das vom weiteren Gipfel entgegengesetzter Polung herrührende Signal addiert werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 796 579, 785 853;
NTZ, 1958, H. 8, S. 393 bis 397.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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