DE1250166B - Vorrichtung zur maschinellen Zeichen erkennung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G06k

60 6 K

Deutsche KL: 42 m6 - 9/12

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

J 23873 IX c/42 m6

14. Juni 1963

14. September 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur maschinellen Zeichenerkennung, bei der die Zeichen rasterförmig abgetastet werden und die bei der Abtastung erhaltenen, den einzelnen Rasterpunkten zugeordneten Werte abhängig von den Werten der dem jeweils betrachteten Rasterpunkt benachbarten Rasterpunkte umgewertet werden, derart, daß breite Striche eines Zeichens in dünne Striche umgewandelt werden, und bei der erst die so modifizierten Werte der Rasterpunkte der eigentlichen Erkennungsschaltung züge- ίο führt werden.

Durch den Aufsatz von Grimsdale,Sumner, Tunis, K i 1 b u r n, »A System for the Automatic Recognition of Patterns«, veröffentlicht in Proceedings Institution of Electrical Engineers, Teil B, 1959, Heft 26, S. 210 bis 221, insbesondere S. 219, rechte Spalte und Fig. 20, ist es bekannt, in Zeichenerkennungsgeräten die Schwarzsignale so zu vermindern, daß Zeichen mit breiter Strichbreite in Zeichen dünner Strichbreite umgewandelt werden.

In dem Aufsatz von Stevens, »Automatic Character Recognition of Patterns«, veröffentlicht in National Bureau of Standards Technical Note, 112, Mai 1961, Washington, Abschnitt 6.1. 3, ist im vorletzten Absatz der Seite 94 beschrieben, wie die Strichstäike von zu erkennenden Zeichen verringert werden kann. Nach der rasterförmigen Abtastung eines Zeichens wird ein Feld mit dreimal drei Rasterpunkten untersucht. Ist der mittlere Rasterpunkt dieses Feldes weiß, so wird er als schwarzer Punkt dargestellt, wenn von den ihn umgebenden acht Rasterpunkten wenigstens fünf schwarz sind. Ist der mittlere Rasterpunkt schwarz, so wird er in einen weißen Punkt umgewandelt, wenn wenigstens fünf der benachbarten Rasterpunkte weiß sind.

Die französische Patentschrift 1 276 695 befaßt sich mit der Aufgabe, Lymphozyten automatisch zu zählen. Eine Blutprobe wird optisch abgetastet. Man erhält dabei ein Feld von schwarzen Punkten, die die Lymphozyten darstellen. Die schwarzen Punkte (X= iy oder Lymphozyten eines Feldes werden dadurch gezählt (Seite 4, rechte Spalte, Absätze 3 und 4), daß die Zahl jeweils um Eins erhöht wird, während jeweils ein schwarzer Punkt zu Null gemacht wird. Der Zählvorgang ist beendet, wenn alle schwarzen Punkte beseitigt sind. Die Entscheidung, ob ein (X — 1)-Punkt zu Null gemacht wird, hängt von den Werten (0 oder 1) der benachbarten acht Punkte ab. Die Werte des jeweils untersuchten Punktes und der ihn umgebenden acht Punkte werden in einem Schieberegister so verzögert, daß sie an mehreren Ausgängen gleichzeitig für die Untersuchung verfügbar sind.

Vorrichtung zur maschinellen Zeichenerkennung

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N.Y. (V. St. A.) .

Vertreter: ■

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

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

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 14. Juni 1962 (202 452) - -

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 095 026 ist ein Verfahren zum Erkennen von Zeichen bekannt, bei dem die Grundformen eines Zeichens (z. B. Überschneidungen, nach links oder rechts geöffnete Bögen usw.) bestimmt werden. In einem Markierungsregister wird für jede abgelesene Stelle des Rasters eine für die jeweilige Grundform charakteristische Schlüsselzahl gespeichert, deren Wert davon abhängt, ob die jeweilige Rasterstelle schwarz oder weiß ist und welcher Art das in der vorhergehenden Spalte auf gleicher Zeilenhöhe abgetastete Bit war und wie oft sich in der eben abgetasteten und der vorher abgetasteten Spalte weiße und schwarze Bits abgewechselt haben.

Die erfindungsgemäße Zeichenerkennungsvorrichtung benutzt ebenfalls wie die in den ersten drei Literaturstellen beschriebenen Verfahren eine Schaltung zur Verringerung der Breite von breiten Zeichenstricheh. Zweck der Erfindung ist es aber, die Abtaste signale vorher zu verbessern. Dabei bleibt eirnVTüster erhalten, das def~Forrn~a.er abgetasteten Zeichen entspricht. In der Mitte der Striche bildet sich dabei ein Grat mit besonders hohen Werten für die Rasterpunkte, so daß die Erkennung der Zeichen durch diese Aufbereitung sicherer wird.

Ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur maschinellen Erkennung von Zeichen sind bereits Gegenstand des älteren deutschen Patents 1 225 426, nach dem der in verschiedene Stufen eingeteilte Grau-

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wert jedes abgetasteten Rasterpunktes festgestellt und erster Ordnung, nämlich qW(x, y), erzeugt, wobei

in eine zwei- oder mehrstellige Binärzahl (Schlüssel- diese Funktion

zahl) umgewandelt, die Schlüsselzahl eines jeden _(1)f . _f( vH/Ύτ-Ι v) + f(x+l v) + fix

Rasterpunktes mit den Schlüsselzahlen der benach- LS'f/JSji¹⁷¹ ' ^{K J}

harten Rasterpunkte verglichen und auf Grund von 5 J ν \s

logischen Beziehungen festgestellt wird, ob der be- wie folgt gebildet wird: Der Abtaster erzeugt ein zeittrachtete Rasterpunkt zum Linienzug des abgetasteten abhängiges Ausgangssignal, während der Abtaststrahl Zeichens gehört oder nicht, und die sich ergebende das Dokument spaltenweise überstreicht. Obwohl die-Ja-Nein-Aussage (0,1) für die eigentliche Zeichen- ses zeitabhängige Signal als Funktion der Zeit erzeugt erkennung herangezogen wird. io wird, kann es als Funktion der Koordinaten (x, y) Während aber bei diesen vorgeschlagenen Verfahren angesehen werden, weil zu jedem beliebigen gegebenen die Grauwerte durch Binärzahlen dargestellt werden, Zeitpunkt das Ausgangssignal des Abtasters einem verarbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung Analog- einzigen Punkt (x, y) auf dem Dokument entspricht, werte. Trotz eines geringen Schaltungsaufwandes Wenn zu Beginn "des Abtästvorganges der Strahl zur werden damit ausreichend gute Ergebnisse erzielt. 15 unteren linken Ecke des Zeichens hingelenkt wird und Gekennzeichnet ist die Erfindung dadurch, daß eine dann das Zeichen mit einer Folge vertikaler Linien einer logischen Verknüpfungsschaltung zur Verringe- (von unten nach oben) von links nach rechts über das rung der Strichbreite vorgeschaltete, aus Verzögerungs- Zeichen hinweggehend abtastet, so bedeutet dies, daß gliedern, Summierschaltungen und Verstärkern aufge- die Ausgangsfunktion des Abtasters den Punkten (0,0) baute Schaltungsanordnung vorgesehen ist, die für 20 (0,1), (0, 2) ... während der ersten vertikalen Linie jeden Rasterpunkt, dessen bei der Abtastung des zu und den Punkten (1, 0), (1,1), (I₅ 2) ... während der erkennenden Zeichens erfaßter Wert von Null ver- zweiten vertikalen Linie entspricht, usw. schieden ist, einen neuen Wert bildet, der sich aus der Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet so, daß • Summe der analogen Abtastwerte oder aus der Summe die Funktion ?<¹> (x, y) gebildet wird, indem die Sumder durch eine Schwellenschaltung in binäre Werte 25 me der Signalwerte der Rasterfelder gebildet wird, umgewandelten Abtastwerte der den betrachteten die links (x—1, y), unter (x, ^-1)₅ über (x, y+T) und Rasterpunkt umgebenden Rasterpunkte ergibt. rechts (x+1, y) von jedem Rasterfeld (x, y) liegen, Nachstehend soll die Erfindung an Hand der F i g. 1 wenn der Wert des Rasterfeldes (x, y) gleich Eins ist. bis 8 näher erläutert werden. Es zeigt Die Summe ist gleich Null, wenn der Wert des Raster-

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Aus- 30 feldes (x, y) gleich Null ist.

führungsbeispiels gemäß der Erfindung, In Fig. 1 sind Verzögerungsschaltungen 4 und 6 Fig. 2 ein Beispiel eines breitlinigen Eingangs- so angeordnet, daß sie den Punkt (x, y) und die ihn zeichens, umgebenden Punkte (x—1, j), (x,j—1), x, j+1) und Fig. 3 das Ergebnis nach der Bearbeitung des (x+l,y) bilden. Das zeitabhängige Signal, das beim Eingangszeichens von F i g. 2, .35 Überstreichen des Dokuments durch den Abtaststrahl Fig. 4a bis 4g mehrere Diagramme zur Erläute- erzeugt wird, wird den Verzögerungsschaltungen4 rung der Erfindung, und 6 zugeführt. Der Punkt (x, y) wird also sofort Fig. 5 a und 5 b eine mathematische und geometri- nach der Abtastung des Punktes (x, y—V) abgetastet, sehe Darstellung der Verknüpfungsfunktion, und der Punkt (x, y+1) wird sofort nach dem Punkt Fig. 6 ein Schema für das Zusammenfügen der 40 (x,y) abgetastet. Aus diesem Grund erzeugen die Fig. 6a bis 6c, Verzögerungsschaltungen4 Verzögerungen, die gleich Fig. 6a bis 6c ein Blockschaltbild einer Schaltung der Zeitdauer sind, welche für das Abtasten benachzur Verringerung der Strickstärke, barter Punkte entlang einer Linie des Abtastvorganges Fig. 7 ein Schema für das Zusammenfügen der benötigt wird. Da die Punkte (λ:—I₅ y) und (x+1, y) Fig. 7 a und 7 b, 45 um einen Zeitabstand vor und nach Punkt (x, y) ab-F i g. 7a und 7b ein Funktionsdiagramm der Sum- getastet werden, der gleich einer Abtastlinie ist (weil menschaltung gemäß F i g. 6 und sie an derselben vertikalen Stelle, aber in aufeinander-Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung der Wir- folgenden Abtastlinien auftreten), erzeugen die Verkungsweise des in F i g. 6 gezeigten Schieberegisters. zögerungsschaltungen 6 solche Verzögerungen, daß Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung 50 die Gesamtverzögerung einer Verzögerungsschaltung 6 ist in F i g. 1 veranschaulicht. Das zu identifizierende plus einer Verzögerungsschaltung 4 gleich der Dauer Zeichen 1 ist ein großer Buchstabe »F« auf einem einer Abtastlinie ist. Auf diese Weise wird zuerst Dokument 3. Das Dokument und das Zeichen werden Punkt (x—1, y) abgetastet, und dann folgen Punkt durch einen an sich bekannten Lichtpunktabtaster 5 (x, y—1), Punkt (x,y), Punkt (x, y+1) und Punkt (Kathodenstrahlröhre) und eine lichtempfindliche Vor- 55 (x+1, y), und die allen fünf Punkten entsprechenden richtung, z.B. eine Photozelle 7, abgetastet. Die Photo- Daten werden gleichzeitig auf den die Verzögerungszelle liefert ein zeitabhängiges Analogausgangssignal, schaltungen verbindenden Leitungen erzeugt, wie es das der Intensität des Lichtes vom Dokument reflek- F i g. 1 andeutet. Die Funktion der Verzögerungstierten Lichtes entspricht, wenn der Lichtstrahl der schaltungen könnte natürlich auch durch Schiebe-Kathodenstrahlröhre das Dokument abtastet. Dieses 60 register ausgeführt werden.

Signal wird einer Schwellenschaltung 9 zugeführt, die Die Daten, die den vier den Punkten (x, y) umgebenbinäre Signale erzeugt, welche das abgetastete Zeichen den Punkten entsprechen, werden in einem aus Widerdarstellen, und zwar entspricht dabei ein »1 «-Signal ständen 8 und einem Widerstand 10 bestehenden dem Vorhandensein eines Teils des Zeichen, z. B. Widerstandsnetzwerk addiert, und die Summe wird »schwarz«, und ein »0«-Signal dem Fehlen eines Zei- 65 dem torgesteuerten Verstärker 2 zugeführt. Dieser chens, z. B. »weiß«. Verstärker wird durch das dem Punkt (x, y) ent-Aus der Eingangsfunktion / (x, y) wird am Ausgang sprechende Signal betätigt, wenn dieses Signal eine eines torgesteuerten Verstärkers 2 eine »^-Funktion« »1« ist (was anzeigt, daß der Punkt (x, y) innerhalb

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des Zeichens liegt), und der Verstärker wird gesperrt, würde das Zeichen stark verzerrt. In diesem Fall

wenn das Signal eine »0« ist. Die Summe der den würden breite Linien in dem Muster dünner, aber

Punkt (x,y) umgebenden Punkte wird also durch den Teile des Musters würden gelöscht. Gemäß dem be-

torgesteueiten Verstärker 2 weitergeleitet, wenn das vorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden

Eingangssignal (x, y) eine »1« ist. Diese weitergeleitete 5 die in F i g. 2 gezeigten Daten in das in F i g. 3

Summe entspricht qW (x,y) (Fi g. 4a). gezeigte Zeichen umgewandelt, welches aus einer

Zur Kompensation der Signaldämpfung in den durchgehenden dünnen Linie besteht, die im wesent-Verzögerungsschaltungen 4 und 6 sind von den Reihen- liehen der Mitte der Linien des Eingangszeichens folgt, widerständen 8 alle, mit Ausnahme eines von ihnen, Das in F i g. 3 gezeigte dünnlinige, durchgehende veränderlich und so eingestellt, daß sie dem Summier- io Zeichen wird erzeugt, indem aus den Abtastsignalen widerstand 10 gleiche Signale zuführen, wenn der des Eingangszeichens (Fig. 2) eine Folge von Abtaster für die den Punkt (x, y) umgebenden Punkte »^«-Funktionen erzeugt werden, um mittels wiederholter gleiche Signale liefert. Die Einstellung kann vor- Anwendung von Verknüpfungsfunktionsschaltungen genommen werden, während ein vollständig schwarzes die »^«-Funktion höchster Ordnung zu erzeugen. Dokument (durchweg »1 «-Werte) abgetastet wird, so 15 Diese Operationsfolge ist in Fig. 4a bis 4g dardaß durch jeden Widerstand 8 derselbe Strom fließt. gestellt, und zwar zeigen die F i g. 4 a, 4 b, 4 c und 4d Durch mit den Widerständen 8 in Reihe geschalteten die Funktionen ^*¹* (x>y), #⁽²⁾ (x, y), #^<3) (x, y) und Dioden 12 wird eine gegenseitige Beeinflussung der qW (x,y). Dann wird diese letzte Funktion bearbeitet, dem Widerstandsnetzwerk zugeführten Signale ver- indem eine dreistufige Verknüpfungsfunktion anhindert. Ein Verstärker 14 sorgt dafür, daß für die 20 gewendet wird, wodurch die Folge von Diagrammen Torsteuerung des Verstärkers 2 ein genügend starkes in F i g. 4e, 4f und 4 g erzeugt wird. Die erste Stufe Signal vorhanden ist. der Wiederholung liefert ein Zeichen (Fig. 4e), das

Die mehrwertige Funktion q W (x,y), d.h. das nur diejenigen unter »90« liegenden Punkte aus

Analogausgangssignal des Verstärkers2, wird einem Fig. 4d beibehält, die benötigt werden, um die

zweiten Funktionsgenerator zugeführt, der auf die- 25 Kontinuität der Linie zu bewahren. Ebenso entfernt

selbe Art und Weise ein Analogsignal g<²⁾ (x, y) die zweite Stufe der Wiederholung (Fig. 4f) die

erzeugt (dargestellt durch F i g. 4b). Ebenso werden unnötigen Punkte mit Werten unter »130«, und die

die ^-Funktionen höherer Ordnung jeweils durch dritte Stufe (F i g. 4g) löscht unnötige Punkte mit

Bearbeiten der ^-Funktionen der nächstniedrigeren Werten von »130« oder darüber. Daher entsteht durch

Ordnung gebildet, wofür die Beispiele qW (x, y) und 30 diesen Prozeß nicht nur ein dünnliniges Zeichen,

q W (x,y) in Fig. 4c und 4d dargestellt sind. Die sondern.es wird auch sichergestellt, daß das resultie-

resultierende Funktion qW (x, y) stellt ein zwei- rende Zeichen den hochwertigen Bereichen der

dimensionales Muster dar, das einen Grat hoher Funktion qW (x, y) folgt, die den Mittellinien des

Werte entlang der Mitte je^exJLjnJg^uadj^ujBgrdem Eingangszeichens (F i g. 2) entsprechen.

h^I^WerJe„aii^enl^ieHerr^iweist, wo sich Linien 35 Von den vielen Verknüpfungsfunktionen, die man

kreuzen^scharf geboggn sind oder,_aiieiiiande£slo.ßen. verwenden könnte, haben sich die in F i g. 5 gezeigten

Die Ausgangssignale des Abtasters werden durch eine als besonders brauchbar erwiesen. Die in den Fi g. 3,

Schaltung 9 in Fig. 1 in binäre Signale umgewandelt. 4f und 4 g gezeigten Zeichen sind unter Verwendung

Diese Schaltung kann weggelassen und die Abtaster- dieser Funktionep mit einer geringfügigen, noch zu

signale direkt der Verzögerungsschaltung 6 zugeleitet 40 erläuternden Abwandlung abgeleitet worden. Die in

werden. Die Analogsignale aus dem Abtaster, die die den Fig. 5a und 5b gezeigten Verknüpfungs-

Intensitätsverteilung des Zeichens darstellen, werden funktionen bearbeiten eine ein Quadrat von drei

dann wiederholt bearbeitet, um g-Funktionen zu Einheiten umfassende »Arbeitszone« (Fig. 5a), wobei

bilden, die den bei Verwendung der Schwellen- der Mittelpunkt (X) der fragliche Bereich ist und die

schaltung 9 erzeugten Funktionen sehr ähnlich sind. 45 umgebenden Punkte (A, B, C, D, E, F, G und H)

In diesem Fall würde dann der torgesteuerte Ver- zusammen mit dem Mittelpunkt bestimmen, ob der

stärker 2 nur dann betätigt werden, wenn die Zeichen- Mittelpunkt nötig ist, um die Kontinuität einer Linie

intensität einen von den Schaltungskonstanten ab- zu wahren. Fi g. 5 zeigt die Verknüpfungsbedingungen,

hängigen, vorherbestimmten Wert überschreitet. die folgendes Konzept erfüllen:

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Er- 5<

findung wird die resultierende Funktion ?(«> (xy) in _{pfad zur Verfügung stehtj der die} Kontinuität

aufeinanderfolgenden Verknüpfungsfunktionsschaltungen bearbeitet, um eine_^nzdge_Jüx_eJja_düjin-

Linien innerhalb dj^.Eirj^ngszejchens.^sntspricht. 55 DäsTön~äeT'SciräTtung gelieferte Ausgangssignal wird

Ein Punkt ist verbindend, wenn kein anderer

zwischen zwei oder mehr umgebenden Punkten aufrechterhalten würde. Die Kontinuität wird als gewahrt angesehen, wenn ein horizontaler, vertikaler oder diagonaler Pfad oder eine Kombination dieser Pfade vorhanden ist.

schließlich einer Erkennungsschaltung (nicht gezeigt)

zugeleitet, welche die Identität des Zeichens anzeigt. Dieses Konzept ist lediglich eines einer großen

In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Gruppe von Verknüpfungskonzepten. Nach einem

Funktion qM (x, y) lediglich verwendet, um die Mitte 60 anderen brauchbaren Konzept werden die für die

der Linien in dem Zeichen anzuzeigen, und die Er- horizontale oder vertikale Verknüpfung nötigen

kennung beruht auf diesem dünnlinigen Muster. Punkte beibehalten und diagonale Pfade nicht be-

F i g. 2 zeigt in binärer Form dargestellte Abtast- rücksichtigt.

signale für ein Zeichen »F«. Dieses Zeichen hat Eine Arbeitszone wird abgetastet, indem jede Spalte

ungleichmäßig breite Linien. Würde die Empfindlich- 65 des Zeichenintensitätsverteilungsmusters der Funktion

keit des Abtasters verringert z. B. durch entsprechende q(^l> (x, y), dargestellt in Fig. 4d, von unten nach

Einstellung der Schwellenschaltung 9 und die Punkte oben, beginnend mit der linken Seite des Musters,

mit niedrigeren Intensitäten außer acht gelassen, abgetastet wird. Die Bereiche A, B, C und D der

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Arbeitszone waren als Jf-Bereiche irgendwann früher benötigt wird, wird die vom Schieberegister ausgehende in der derzeitigen Wiederholungsstufe, weil sie links ^-Leitung nicht benutzt. Diese Angabe liegt in oder unter dem X-Bereich liegen. Um richtig fest- binärer Form vor wegen der Wirkungsweise der stellen zu können, ob ein gegebener Punkt X ein Schwellenschaltung 17. Da die Elemente der Funktion Verbindungspunkt ist, muß nicht nur der Zustand 5 q(ⁿ> (x, y) in der Ordnung erzeugt werden, in der das der umgebenden Punkte (A, B, C, D, E, F, G und H) Zeichen abgefühlt wird, werden die Arbeitszonenvor der Wiederholung, sondern auch der resultierende bereiche A, B und C direkt nacheinander abgetastet. Zustand derjenigen Bereiche, die schon vorher auf Der Bereich D wird zu einem auf das Abtasten des Verknüpfung in der derzeitigen Wiederholungsstufe Bereichs A folgenden Zeitpunkt abgetastet, welcher geprüft worden sind, betrachtet werden. In F i g. 5 io der für das Abtasten einer vertikalen Linie entist dieser resultierende Zustand in der Spalte der sprechenden Zeit entspricht. Die Bereiche X und E Booleschen Funktion mit A', £', C und D' und in werden sofort nach der Abtastung des Bereichs D den Verknüpfungsdiagrammen mit kleinen Pfeilen abgetastet, und danach werden die Bereiche F, G bezeichnet. Um das Verständnis der in F ig. 5 an- und Ti abgetastet. Daher durchlaufen die den Bereiche gegebenen Funktionen und Diagramme zu erleichtern, 15 darstellenden Daten den längsten Weg durch das wird jetzt ein Beispiel unter Verwendung der Funktion Schieberegister 19, und die Darstellung für den Bereich B BG (D' + E) beschrieben, bei der der auf Verknüpfung folgt unmittelbar auf die für den Bereich A, und die untersuchte Punkt X zwischen zwei Punkten B und D Darstellung des Bereichs C folgt direkt auf die des (links und rechts von X) liegt. Die Funktion besagt, Bereichs B. Die im Schieberegister 19 gezeigte Unterdaß X für die Verknüpfung nötig ist, wenn weder D' 20 brechung 33 zeigt an, daß mehrere Registerelemente noch E (die darunter- und darüberliegenden Punkte) nicht dargestellt sind. Die Zahl der Schieberegistervorhanden ist. Falls der Punkt D durch eine vorher- elemente ist eine Funktion der Zahl der Abtastquote gehende Operation während der derzeitigen Wieder- während jeder vertikalen Abtastung. Wenn z. B. die holung beibehalten worden ist, ist Punkt X natürlich Vertikalabtastung je einmal für je zwanzig Zeitgeberfür die Verknüpfung nicht nötig. Ebenso wäre bei 25 impulse wiederholt wird, sind neunzehn Schiebe-Vorhandensein des Punktes E der Punkt X für die registerstellen zwischen den Stellen, die X₁ und B₁ Verknüpfung unnötig. Wenn also entweder D' oder E (oder zwei beliebige horizontal nebeneinanderliegende vorhanden ist, ist X kein Verknüpfungspunkt, und die Stellen) erzeugen, erforderlich, und die Unterbrechung Funktion BG (D' + E) ist gleich Null. 33 bedeutet, daß siebzehn Registerstellen nicht dar-

Eine Schaltung zur Verringerung der Strichstärke 30 gestellt sind. Die letzte dem Schieberegister 19 zuist in den Fig. 6 a bis 6 c näher dargestellt. Das geführte Angabe entspricht den Arbeitszonenbereichen Analogsignal der höchsten Ordnung (gemäß F i g. 1) F, G und H, und die entsprechenden Schieberegister- qW (x, y) wird durch einen torgesteuerten Ver- stellen sind darstellungsgemäß von den übrigen stärker 15 und eine Schwellenschaltung 17 an den Schieberegistern durch eine Unterbrechung 35 geEingang eines SchieberegBtersJW angelegt. Dieses 35 trennt, die siebzehn nicht gezeigte Stellen darstellt. ScEieBeTegisteFsowTe die Schieberegister 21, 23 und 25 Die den Arbeitszonenbereichen A bis H entwerden jeweils vor der Betätigung zurückgestellt. sprechenden Ausgangsdaten des Schieberegisters 19 Taktimpulse auf einer Leitung 27 dienen zur Syn- werden einer logischen Schaltung zusammen mit chronisierung der Verschiebung der Daten in den Daten aus dem nachfolgenden Schieberegister 21, Schieberegistern 19, 21, 23 und 25: sowie — nach einer 40 welche A₁, B₁, C₁ und D₁ darstellen, zugeführt, kurzen Verzögerung in einer Verzögerungsschaltung Im Schieberegister 21 sind die Ergebnisse früherer 31 — zur Betätigung des Verstärkers 15. Auf diese Operationen gespeichert. Die Verknüpfungsfunktions-Weise wird die Funktion q^ (x, y) durch den tor- schaltung 37 wird in Verbindung mit F i g. 7 noch gesteuerten Verstärker 15 abgefühlt und über die näher beschrieben. Das Ausgangssignal der Schaltung 37 Schwellenschaltung 17 dem Schieberegister 19 zu Zeit- 45 zeigt an, ob X₁ für die Linienkontinuität nötig ist, punkten zugeführt, die zwischen den dem Schiebe- und wird einer Oder-Schaltung 39 zugeleitet. Die register zugeführten Schiebeimpulsen liegen. Die beiden anderen dieser Oder-Schaltüng zugeführten .Ζί-Eingangsschwellenschaltung 17 erzeugt ein »1«-Aus- Eingangssignale stellen den Intensitätsbereich von gangssignal, wenn das q^ (x, ^)-Ausgangssignal eine JSf₁ dar. Eine Verzögerungsschaltung 41 mit festvorher bestimmte Schwelle überschreitet oder ihr 50 stehender Verzögerung, die gleich der Zeit ist, welche gleicht, und ein »O«-Ausgangssignal für unter dieser abgetastete Daten brauchen, um die Schieberegister-Schwelle liegende Signale. Die Schwelle ist nicht stelle X₁ zu erreichen, liefert ein Analogsignal, das kritisch und wird auf einen relativ niedrigen Wert w die Intensität des Bereichs X₁ darstellt, zu einer eingestellt. Zum Beispiel wenn die Funktion qW (x, y) Tj-niedrig-Schwellenschaltung 43 und einer T₁-IiOChzwischen 0 und 207 liegt (wie in dem Beispiel der 55 Schwellenschaltung 45. Die binären Ausgangssignale F i g. 4d gezeigt) und die Funktion durch die Ver- dieser Schaltungen stellen die relative Intensität des knüpfungsfunktion in drei aufeinanderfolgenden Bereichs X gegenüber den vorher bestimmten InSchritten bearbeitet wird (wie in den Fig. 4e, 4f tensitätsschwellenwerten dar. Die TVniedrig-Schaltung und 4g gezeigt), dann wird die ΤΊ-Eingangsschwellen- 43 ist so eingestellt, daß sie ein binäres »!.«-Ausgangsschaltung 17 auf einen Wert eingestellt, der unter »1« 60 signal liefert, wenn die Intensität des Bereichs X₁ und auf diese Weise ein binäres »1 «-Signal für jedes die unterste Grenze des Arbeitsbereichs der ersten Nicht-»0«-Element der Funktion qW (x, y) erzeugt. Wiederholung überschreitet, und die T^-hoch-Schal-

Das Schieberegister 19 erzeugt die Arbeitszonen- tung 45 liefert ein Signal, wenn die Intensität von X₁

daten, die in Fig. 6a an den Leitungen mit den die obere Grenze dieses Bereichs überschreitet. Für

Buchstaben A₁ bis H₁ bezeichnet sind. Außerdem wird 65 das in F i g. 4d gezeigte Beispiel, bei dem die Analog-

der Bezugsbereich X₁ erzeugt, um dessen Lage in intensität zwischen 0 und 207 liegen kann, ist die

bezug auf die Bereiche A₁ bis H₁ zu zeigen. Da diese ΤΊ-niedrig-Schaltung auf einen Wert unter Eins und

Angabe (X₁) für die Operation der Schaltung nicht die 7\-hoch-Schaltung auf einen Wert von etwa

Claims (1)

1. 9 JO

   89 Einheiten eingestellt. Das Ausgangssignal der Die relativen Positionen der Signale in den Schiebe-ΤΊ'-niedrig-Schwellenschaltung 43 wird im Inverter 44 registern zeigt F i g. 8. Die Daten im Schieberegister 21 umgekehrt (wodurch ein »1 «-Signal entsteht, wenn (A₂ bis H₂) für die zweite Stelle werden bestimmt durch die Intensität von X₁ unter ihrem Schwellenwert liegt) die vorherigen Äusgangssignale der Schwellenschaltung und der Oder-Schaltung 39 zugeleitet. Das Ausgangs- ;5 für die erste Stelle, und die Daten im Schieberegister 23 signal der T^-hoch-Schaltung 45 wird direkt der Oder- für die höchste Stelle werden bestimmt durch die Schaltung zugeführt. Die Oder-Schaltung erzeugt also vorherigen Ausgangssignale der Schwellenschaltung ein »1 «-Ausgangssignal, wenn der Bereich X₁ für die für die zweite Stelle. Da das Ausgangssignal des Verknüpfung nötig ist oder wenn die Intensität des torgesteuerten Verstärkers 49 (der die Jf-Stelle einer Bereichs X₁ außerhalb des Bereiches der ersten Wieder- ip Wiederholungsstufe darstellt) das erste Ausgangsholung liegt (unter der Schwelle der Schaltung 43 signal des Schieberegisters in der nächsten Wiederho- oder über der Schwelle der Schaltung 45). Das Aus- lungsstufe nach dem Durchlaufen eines Elements des gängssignal der Oder-Schaltung steuert eine Und- Schieberegisters bildet, entspricht dieses Ausgangs-Schaltung 47, die bei ihrer Betätigung einen Zeit- ■ signal dem Punkt (D) auf der Eingangsmatrix F i g. 8, geberimpuls aus der Verzögerungsschaltung 31 weiter- 15 der ein Abtastintervall vor (unter) der !"-Angabe leitet, um die Abtastzeit eines nicht umkehrenden legt. Dieses Ausgangssignal wird ebenfalls mit H₂ torgesteuerten Verstärkers 49 zu steuern. Das Analog- bezeichnet, um seine relative Lage in der zweiten intensitätssignal aus der Verzögerungsschaltung 41 Wiederholungsstufe zu zeigen. In F i g. 8 befindet wird daher von dem Verstärker 49 weitergeleitet, sich also H₂(D₁) direkt unter X₁, und H₃(D₂) liegt wenn der Bereich X₁ durch die erste Wiederholung 20 direkt unter X₂. Bei Verwendung dieser Analyse beizubehalten ist. Dieses Signal wird von dem Ver- (Fig. 8) sieht man, daß A₁ E₂ entspricht, D₁ entstärker 49 gesperrt, wenn die Intensität des Bereichs Z₁ spricht H₂, und B und C entsprechen den beiden innerhalb des Wirkbereichs der ersten Wiederholung Ausgangssignalen des Schieberegisters 21, die sich liegt und für die Verknüpfung nicht nötig ist. Das (links) an E₂ anschließen. Die Leitungen zu der Ausgangssignal des Verstärkers49, wie in Fig. 4e 25 yerknüpfungsfunktionsschaltung37 sind mit Strichgezeigt, stellt also das Analogsignal aus dem Ver- indexzeichen versehen (A₁, B₁, C₁ und D₁'), weil sie stärker 15 dar, wobei bestimmte Teile dieses Analog- die Punktet, B, C und D nach der Bearbeitung in signals auf Null reduziert sind. Die gelöschten Teile der ersten Wiederholungsstufe darstellen. Ebenso entsprechen denjenigen Elementen der Funktion werden A₂, B₂, C₂ und D₂ durch das Schiebe- -qfy) (x, y), deren Intensitäten zwischen den Schwellen- 30 register 23 erzeugt. Durch ein weiteres, ebenso verwerten der Schaltungen 43 und 45 liegen und die nicht wendetes Schieberegister 25 werden A_n', B_n', C_n' nötig sind, um die Linienkontinuität aufrecht- und D_n' erzeugt (F i g. 6c). .
   zuerhalten. ■ Die in F i g. 6 als Block dargestellte Verknüpfungs-

   Die Schaltungen .für die zweite und die dritte funktiönsschaltung 37 ist in den Fig. 7a und. 7b Operation der Verknüpfungsfunktion von der Funk- 35 genauer dargestellt. Die Booleschen Funktionen in tion qW (x, y) sind in den F i g. 6b und 6c dargestellt, den F i g. 5a und 5b bilden die Grundlage für die sie gleichen in ihrer Funktion etwa der der Schaltung, logische Schaltungsanordnung in den F i g. 7a und 7b, die für die erste Wiederholungsstufe beschrieben die aus bekannten Und- und Oder-Schaltungen, worden ist. Gleiche Teile der Schaltungen tragen Umkehrstufen und nicht umkehrenden Verstärkern gleiche Bezugsziffern. Einige Schwellenschaltungen 40 aufgebaut ist. Diese Schaltungen erzeugen die an sind auf verschiedene Werte für die verschiedenen den Ausgangsleitungen der Verstärker angegebenen Wiederholungsstufen eingestellt und entsprechen den Booleschen Funktionen. Da jede Boolesche Funktion vorher bestimmten Operationsbereichen jeder Wieder- eine oder mehrere Verknüpfungsbedingungen darstellt, holung. Zum Beispiel werden unter Verwendung der werden diese Funktionen in Oder-Schaltungen 115 in F i g. 4d gezeigten Daten die r₂-niedrig-Schwellen- 45 kombiniert und über einen Verstärker 117 einer Oderschaltung 43 und die TVhoch-Schwellenschaltung 45 Schaltung 119 zugeführt. Die in F i g. 5 aufgeführten etwa auf »89« bzw. »129« und die TVniedrig-Schwellen- Verknüpfungsfunktionen werden modifiziert durch schaltung 43 und die TVhoch-Schwellenschaltung 45 die Verwendung einer vorgespannten Majoritätsauf etwa »129« bzw. »250« eingestellt. Was das Beispiel schaltung 121, die ein Ausgangssignal liefert, wenn von F i g. 4 d betrifft, so sind die T₂-Eingang-, TVEin- 50 die Zahl der vorliegenden Eingänge einen vorher gang- und 7\₊₁>-Eingang-Schwellenschaltungen 17 auf bestimmten Schwellenwert überschreitet. Durch diese denselben Wert wie die TVEingang-Schwellenschaltung Modifikation wird sichergestellt, daß Punkte, die 17 eingestellt. Alle Eingang-Schwellenschaltungen von sehr vielen Punkten umgeben sind, selbst dann können natürlich weggelassenwerden und ihre Funktion beibehalten werden, wenn sie nicht unbedingt Vervom Abtaster übernommen werden, aber durch eine 55 knüpfungspunkte sind. Mit diesem Zusatzmerkmal solche Änderung würde die Vielseitigkeit des Systems sind bessere Resultate erzielt worden, und es ist bei herabgesetzt. Bei dem in den Fig. 4e, 4f und 4g der Erzeugung der in den F i g. 4e, 4f und 4g gezeiggezeigten Beispiel wurden nur drei Wiederholungs- ten Zeichen verwendet worden, wo jeder von sechs oder stufen verwendet, und die n-te Stufe wird durch die mehr Punkten umgebene Punkt beibehalten worden zweite Stufe gespeist, wird aber mit η bezeichnet, 60 ist. Das Ausgangssignal der vorgespannten Majoritätsdamit die in Fig. 6 gezeigte Schaltung als auf einer . schaltung 121 wird ebenfalls der Oder-Schaltung 119 beliebige Stufenzahl erweiterbar kenntlich gemacht zugeführt. Das Ausgangssignal der Oder-Schaltung 119 wird. entspricht dem Ausgangssignal der Verknüpfungs-

   Die Schieberegister 21, 23 in allen über der funktionsschaltungen in F i g. 6.
   ersten Stufe liegenden Stufen unterscheiden sich vom 65 ■
   Register 19 der ersten Stufe, weil sie benötigt werden, Patentansprüche:
   um die ^4'-, B'-, C- und D-Signale für die Verknüpfungs- 1. Vorrichtung zur maschinellen Zeichenerfunktion 37 der nächstniedrigeren Stelle zu erzeugen. kennung, bei der die Zeichen rasterförmig ab-

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   getastet werden und die bei der Abtastung erhaltenen, den einzelnen Rasterpunkten zugeordneten Werte abhängig von den Werten der dem jeweils betrachteten Rasterpunkt benachbarten Rasterpunkte umgewertet werden, derart, daß breite Striche eines Zeichens in dünne Striche umgewandelt werden, und bei der erst die so modifizierten Werte der Rasterpunkte der eigentlichen Erkennungsschaltung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine einer ie> logischen Verknüpfungsschaltung zur Verringerung der Strichbreite vorgeschaltete, aus Verzögerungsgliedern (4, 6), Summierschaltungen (8, 10) und Ver stärkern (2,14) aufgebaute Schaltungsanordnung · vorgesehen ist, die für jeden Rasterpunkt, dessen bei der Abtastung des zu erkennenden Zeichens erfaßter Wert von Null verschieden ist, einen neuen Wert bildet, der sich aus der Summe der analogen Abtastwerte oder aus der Summe der durch eine Schwellenschaltung (9) in binäre Werte umgewandelten Abtastwerte der den betrachteten Rasterpunkt umgebenden Rasterpunkte ergibt.

   2. Vorrichtung zur maschinellen Zeichenerkennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsanordnung zur Umwertung der Abtastwerte (2, 4, 6, 8, 10, 14) eine Schwellenschaltung (9) vorgeschaltet ist, die die Abtastsignale zunächst in binäre Werte umwandelt.

   3. Vorrichtung zur maschinellen Zeichenerkennung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert für einen Rasterpunkt aus der Summe der Werte der an dem jeweiligen Rasterpunkt links, unten, oben und rechts anschließenden Rasterpunkte errechnet wird.

   4. Vorrichtung zur maschinellen Zeichenerkennung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastsignale ■ mehreren hintereinandergeschalteten Verzögerungsgliedern (6, 4) zugeführt werden, deren Verzögerungszeiten derart gewählt sind, daß an ihren Enden gleichzeitg die Werte für den neu zu berechnenden Rasterpunkt (x, y) und die zur Berechnung herangezogenen Werte der benachbarten Rasterpunkte (x—1, y; x, y—1; x, y + 1; χ + 1, y) erscheinen, daß ein Analogaddierer (8, 10) die Summe der Werte der benachbarten Rasterpunkte ermittelt und daß diese Summe einem Verstärker (2) zugeführt wird, der durch das Signal für den neu zuberechnenden Rasterpunkt (x, y) geöffnet wird.

   5. Vorrichtung zur maschinellen Zeichenerkennung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schaltungen zur Errechnung neuer Werte für die Rasterpunkte hintereinandergeschaltet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 095 026;

   französische Patentschrift Nr. 1 276 695;

   Proc. Inst. El. Eng., Teil B, 1959, H. 26, S. 210 bis 221;

   M. E. S t e ν e η s, »AUTOMATIC CHARACTER RECOGNITION«, Mai 1961, Washington,
   NATIONAL BUREAU OF STANDARDS, Technical Note 112, Abschn. 6.1.3., insbesondere S. 94.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 1 225 426.

   Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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