DE1255362B - Zeichenerkennungsvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. Cl.:

G06k

Deutsche Kl.: 42 m6 - 9/10

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

Auslegetag:

Ausgabetag:

I15822IXc/42m6
24. Dezember 1958
30. November 1967
12. Juni 1968

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung betrifft eine Zeichenerkennungsvorrichtung, die mehrere in einer Reihe angeordnete Abtastelemente enthält, deren Zahl so bemessen ist, daß der von den Abtastelementen erfaßte Bereich auch noch bestimmte Verschiebungen des Zeichens senkrecht zur Abtastrichtung zuläßt, und die ein zweidimensionales Schieberegister enthält, in dessen erste Spalte die Impulse aus den Abtastelementen parallel eingegeben und die bereits im zweidimensionalen Schieberegister enthaltenen Abtastimpulse in horizontaler Richtung verschoben werden und bei der die Ausgänge der Speicherelemente des zweidimensionalen Schieberegisters mit je einer logischen Schaltung für jedes zu erkennende Zeichen verbunden sind.

Durch den Aufsatz von Glauberman, Character Recognition, erschienen in Electronics, Februar 1956, S. 132 bis 136, ist eine Zeichenerkennungsvorrichtung bekannt, in der die Abtastimpulse nach Codeumwandlung einem Schieberegister zugeführt werden. Die Ausgänge aller Schieberegisterstufen sind mit einem Entschlüsseier verbunden, dessen Ausgänge je einem der zu erkennenden Zeichen zugeordnet sind. Um auch Zeichen erkennen zu können, die in vertikaler Richtung verschoben sind, ist in der Abtasteinrichtung eine vertikale Reihe von Photozellen vorgesehen, deren Länge größer ist als die Höhe der abzutastenden Zeichen. Die Impulse von den Photozellen werden nacheinander der Auswerteschaltüng zugeführt, so daß vertikale Lageschwankungen der Zeichen sich nur auf die zeitliche Eingabe der Abtastimpulse in die Auswerteschaltung auswirken.

Gegenstand des älteren deutschen Patents 1075 354 ist eine Anordnung zur automatischen Erkennung von Zeichen, bei der die Abtastimpulse in einem zweidimensionalen Schieberegister gespeichert werden. Das zweidimensionale Schieberegister gestattet eine Verschiebung der eingespeicherten Information in Zeilen- und Spaltenrichtung. Die Speicherstellen des Schieberegisters sind in der gleichen flächenhaften Anordnung den Rasterflächen des Abtastfeldes zugeordnet. Die Ausgänge der bistabilen Elemente des zweidimensionalen Schieberegisters sind mit einer Auswerteschaltung verbunden. Die Einspeicherung der Abtastsignale in ein zweidimensionales Schieberegister hat den Vorteil, daß die Zeichen als Ganzes, d. h. flächenhaft, elektrisch nachgebildet sind und deshalb Lagekorrekturen vorgenommen werden können. Mit dem zweidimensionalen Schieberegister ist es möglich, für jedes zi erkennende Zeichen eine Koinzidenzschaltung vor-Zeichenerkennungsvorrichtung

Patentiert für:

IBM Deutschland Internationale
Büro-Maschinen Gesellschaft m. b. H.,
Sindelfingen bei Stuttgart, Tübinger Allee 49

Als Erfinder benannt:

Evon Constantine Greanias, Vestal, N. Y.;

Arthur Hamburgen, Endicott, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. Dezember 1957
• (706 087)

zusehen, die alle Speicherzellenausgänge miteinander verbindet, und zwar für das jeweils zu erkennende Zeichen die »schwarzen« und »weißen« Felder getrennt. Da mit gewissen vertikalen Lageschwankungen der abzutastenden Zeichen gerechnet werden muß und da das Zeichen in dem zweidimensionalen Schieberegister in horizontaler und vertikaler Richtung verschoben werden soll, muß das zweidimensionale Schieberegister wesentlich mehr Speicherzellen enthalten, als ein Zeichen Felder hat.

Zweck der Erfindung ist es, das zweidimensionale Schieberegister so auszugestalten, die Abtastsignale so in das Schieberegister einzugeben und so darin zu verschieben, daß das zweidimensionale Schieberegister so klein sein kann, daß die Zahl der Speicherzellen der Zahl der Felder der abzutastenden Zeichen entspricht oder nur unwesentlich übersteigt. Die erfindungsgemäße Zeichenerkennungsvorrichtung kann dabei aber auch Zeichen verarbeiten, deren vertikale Lage in einem weiten Bereich schwanken kann. Der zusätzlich benötigte Schaltungsaufwand ist sehr klein.

Gekennzeichnet ist die Erfindung dadurch, daß die Abtastelemente mehrfach entsprechend ihrer Aufeinanderfolge zyklisch mit den aufeinanderfolgenden Speicherelementen der ersten Spalte des zweidimensionalen Schieberegisters verbunden sind, daß der

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Ausgang des jeweils letzten Speicherelementes einer auf einer von einem Elektromotor 8 angetriebenen Spalte mit dem Eingang des jeweils ersten Speicher- Kennzeichenträger-Transpörtachse 6 befindet, geelementes dieser Spalte verbunden ist und daß die steuert werden. Die Synchronisierspur auf der Ma-Umschaltfrequenzen für die Verschiebung . derart gnettrommel 21 erzeugt mit Hilfe eines Magnetkopgewählt sind, daß auf eine Verschiebung in horizon- 5 fes 23 Synchronisierimpulse, die über einen Lesetaler Richtung so viel Verschiebungen in vertikaler verstärker 43 verstärkt werden. Jeder durch den Richtung kommen, wie Speicherelemente in einer Verstärker 43 verstärkte Impuls wird dem Eingang Spalte vorhanden sind. eines an und für sich bekannten monostabilen Multi-Die Erfindung wird anschließend an Hand der vibrators 45 zugeleitet, dessen Ausgang mit einer Figuren näher erläutert. Es stellt dar io mit H bezeichneten Klemme verbunden ist, an der F i g. 1 eine schematische Darstellung der Abtast- die für die Horizontalsynchronisierung oder die elemente, der Kanalanzahlreduzierungs- und Syn- Horizontalverschiebung der Schiebematrix erforderchronisierschaltungen und liehen Impulse auftreten. Der Ausgang des monosta-F i g. 2 eine Ausführungsform einer Schieberegi- bilen Multivibrators 45 ist außerdem noch über stermatrix, die bei der erfindungsgemäßen Anord- 15 einen Inverter 47 mit einer Klemme 77 verbunden, nung Verwendung findet. an deren Ausgang die negativen Anteile eines bipola-Die Abtastanordnung in F i g. 1 enthält mehrere ren Verschiebeimpulses für die Schieberegister-Abtastelemente, die in diesem Fall als Magnetköpfe matrix auftreten. Die Synchronisierimpulse, die ausgebildet sind und mit den Bezugszeichen H1 bis durch die Magnettrommel 21 erzeugt werden, werden //18 bezeichnet werden. Diese Abtastelemente sind 20 weiterhin über den Leseverstärker 43 zu dem Einentlang einer Geraden senkrecht zur Transportrich- gang eines bistabilen Multivibrators 49 geleitet. Der tung der Kennzeichenträger 1 angeordnet und um- Ausgang dieses Multivibrators ist mit einem frei fassen eine Höhe, die der Maximalhöhe eines abzu- schwingenden Multivibrator 51 derart verbunden, tastenden Zeichens 2 einschließlich eines Sicher- daß, wenn der Multivibrator 49 durch einen vom heitsraumes zur Berücksichtigung eventuell auftre- 25 Leseverstärker 43 ankommenden Impuls in seinen tender Höhenverschiebungen des Zeichens entspricht. Ein-Zustand versetzt wird, der Multivibrator 51 zu In der vorliegenden Ausführungsform des Erfin- schwingen beginnt, und zwar während der Zeit, in dungsgedankens kann sich das Zeichen während der der der bistabile Multivibrator 49 sich im EinAbtastung irgendwo zwischen der oberen und unte- Zustand befindet.

ren Kante des Kennzeichenträgers 1 befinden, so daß 30 Mit dem Ausgang des Multivibrators 51 sind ferdie Abtastanordnung die gesamte Breite des Kenn- ner drei in Kaskade geschaltete Multivabratoren 53, zeichen trägers umfassen muß. Die Abtastelemente 55 und 57 verbunden. Die so geschalteten bistabilen sind in einer sich wiederholenden Reihenfolge mit Multivibratoren bilden eine binäre Zählkette, die für Oder-Schaltungen verbunden, von denen jede einem jeden achten an ihrem Eingang auftretenden Impuls Sekundärkanal zugeordnet ist. Die den Oder-Schal- 35 am Ausgang des Multivibrators 57 einen Impuls tungen OR 1 bis OR 9 zugeordneten Sekundärkanäle erzeugt. Der Ausgangsimpuls des Multivibrators 57 SCl bis SC 9 sind mit den Schieberegistern verbun- wird einem Multivibrator 59 zugeleitet, den er in seiden. Diese Oder-Schaltungen sind nach der in der nen Äus-Zustand versetzt, wodurch der Multivibra-Rechenautomatentechnik gebräuchlichen Symbolik tor 51 ausgeschaltet wird und die Zählkette zu zähdurch Halbkreise dargestellt und liefern an ihrem 40 len aufhört. Es ist leicht einzusehen, daß für jeden konvexen Ausgang einen Impuls, wenn einem der vom Leseverstärker 43 gelieferten Synchronisierbeiden oder beiden Eingängen ein Impuls zugelei- impuls der Multivibrator 51 acht Äusgangsimpulse tet wird. erzeugt und dann so lange stehenbleibt, bis der Die Köpfe Hl bis H 9 sind mit den Oder-Schal- nächste Synchronisierimpuls vom Verstärker 43 getungen ORl bis OR 9, die Köpfe HlO bis HlS in 45 liefert wird, um den Multivibrator 49 wieder einzuder gleichen Reihenfolge mit den gleichen Oder- schalten.

Schaltungen OR 1 bis OR 9 verbunden. Auf diese Die am Ausgang des Multivibrators 51 auftreten-

Weise wird der herabgesetzten Anzahl von Sekun- den Impulse werden zu einem monostabilen Multi-

därkanälen, die mit den Ausgängen der Oder- vibrator 59 geleitet, in dem sie entsprechend ge-

Schaltungen OR 1 bis OR 9 verbunden sind, die von 50 formt und zeitlich abgestimmt werden. Von dort

den Köpfen Hl bis H18 abgetastete Information gelangen sie zu einer Klemme V und durch einen an

zugeführt. Der von diesen Abtastelementen abge- und für sich bekannten Inverter 61 zu einer

tastete Raum entspricht der Anzahl von Sekundär- Klemme V'. Diese Klemmen sind mit den bipolaren

kanälen, über die er weitergeleitet wird. Diese An- Synchronisierleitungen zur vertikalen Verschiebung

zahl entspricht der Anzahl von Abtastelementen, die 55 der weiter unten noch näher zu beschreibenden

einen Raum umfassen, der von einem Zeichen maxi- Schiebematrix verbunden, .

maler Größe eingenommen wird. Die Ausgänge der Zur Betätigung der logischen Schaltungen wird ein

Oder-Schaltungen OR 1 bis OR 9 sind mit geeigneten Tastimpuls dadurch erzeugt, daß die Ausgänge der

Impulsformschaltungen 41 verbunden, die für jeden Klemmen Ή und V in einer Oder-Schaltung 63 ge-

Sekundärkanal entsprechende Verstärker-, Integrier- 60 mischt werden und von dort über eine Verzöge-

und Begrenzerkreise enthalten. Die Ausgänge der rungsleitung 65 zur Klemme S geführt werden.

Impulsformschaltungen sind mit Klemmen 5Cl bis Aus dem Obengesagten geht hervor, daß die

SC 9 verbunden, welche die Sekundärkanäle darstel- Schieberegistermatrix mit in geeigneter Weise syn-

ien, über die die Abtastinformationen zu den Ein- chronisierten Horizontal- und Vertikal-Synchronisier-

gängen der noch näher zu beschreibenden Schiebe- 65 und Verschiebeimpulsen versorgt wird, die von der

registermatrix zugeführt wird. Synchronisierspur der Magnettrommel 21 abgeleitet

In Fig. 1 sind gleichfalls die Synchronisierkreise. werden, welche ihrerseits mechanisch mit der Bewe-

dargestellt, die durch eine Magnettrommel 21, die sich gung des Kennzeichenträgers synchronisiert ist. Auf

diese Weise wird die Bewegung der zu erkennenden Zeichen in bezug auf die Abtastelemente mit dem übrigen System synchronisiert.

In F i g. 2 ist ein Teil der Schieberegistermatrix dargestellt, die in dem erfindungsgerhäßen Ausführungsbeispiel Verwendung findet. Die Schiebematrix enthält eine Vielzahl von Speicherelementen, die in parallelen Zeilen und Spalten angeordnet sind. Die Spalten sind alphabetisch bezeichnet, und zwar sind die ersten mit A und B bezeichneten Spalten und die letzte mit E bezeichnete" Spalte dargestellt. Die zwischen B und E liegenden weiteren Spalten sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. In gleicher Weise sind die erste, zweite und dritte Zeile sowie die letzte mit 9 bezeichnete dargestellt, während die zwischen 3 und 9 liegenden Zeilen ebenfalls der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. An dem Schnittpunkt zwischen jeder Zeile und jeder Spalte ist ein bistabiles Speicherelement geeigneter Art vorgesehen, das in der Lage ist, binäre Werte zu speichern und das diese Information unter der Steuerung von geeigneten Synchronisierimpulsen an ein anderes Speicherelement abgeben kann. Es gibt eine ganze Reihe von Ausführungsformen für die Speicherelemente.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die vertikalen und horizontalen Synchronisierimpulse derartig aufeinander abzustimmen, daß es möglich ist, Informationen in die Schieberegistermatrix von den Sekundärkanälen einzuführen und diese eingegebenen Informationen durch die Matrix in verschiedenen Richtungen zu bewegen, so daß die Information, die von den Abtastelementen kommt, innerhalb dieses Registers in verschiedenen Richtungen bewegt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Abtastinformation innerhalb der Schieberegistermatrix derart zu bewegen, so daß die Information so geordnet wird, daß sie zu einer stellengetreuen Wiedergabe der abgetasteten Information führt. Durch die Anordnung von geeigneten Analysierkrei-. sen, welche das Auftreten von bestimmten Informationskombinationen an verschiedenen Stellen der Matrix feststellen, ist es möglich, einen abgetasteten Buchstäben zu identifizieren.

Um diese Aufgabe durchzuführen, ist jedes Speicherelement innerhalb der Matrix,, in diesem Fall die dargestellten bistabilen Multivibratoren, mit einer Ausgangsklemme versehen, die gemäß F i g. 2 mit den Zeilen und Spaltenkoordinaten bezeichnet ist. Diese Ausgangsklemmen sind mit geeigneten logischen Diodenkreisen verbunden, welche verschiedene Kombinationen feststellen, die auftreten, wenn ein bestimmter Buchstabe abgetastet wird.

Die Aufgabe der Schieberegistermatrix besteht darin, die abgetasteten Informationen in derartiger Weise zu verschieben, daß, wenn die abgetasteten Informationen einen bestimmten zu identifizierenden Buchstaben darstellen, diese Informationen in eine derartige Stellung verschoben werden, daß die Ausgänge der verschiedenen Stellen innerhalb der Schieberegistermatrix eine Kombination bilden, die durch die damit verbundenen logischen Kreise erkannt werden kann und die auf diese Weise ein Ausgangssignal erzeugen, das das Vorliegen des betreffenden Buchstabens anzeigt.

Wie aus der Beschreibung der F i g. 1 hervorgeht, besteht zwischen den Horizontal- und Vertikal-Synchronisierimpulsen ein Verhältnis von 1:8, d. h., für jeden Impuls, der an den Horizontal-Synchronisierklemmen H und Ή auftritt, treten acht Impulse an den Vertikal-Synchronisierklemmen V und F auf. Daraus ergibt sich, daß die Information in der Schieberegistermatrix in vertikaler Richtung achtmal schneller als in horizontaler Richtung verschoben wird. Die Synchronisier- bzw./. Verschiebeimpulse treten ferner so auf, daß die Informationen in den Multivibratoren_: der Schieberegistermatrix so verschoben werden, daß während einer Horizontal-Verschiebung gleichzeitig eine Vertikal-Verschiebung stattfindet. Auf diese Weise werden die Informationen in diagonaler Richtung verschoben. Nach je acht Vertikal-Verschiebungen findet, wie oben ausgeführt, auch eine Horizontal-Verschiebung statt. Da diese Horizontal-Verschiebung aber ebenfalls mit einer Vertikal-Verschiebung zusammenfällt, ergibt sich, daß die Informationen auf je neun Vertikal-Verschiebungen eine Horizontal-Verschiebung erfährt. Da angenommen wird, daß die abzutastenden Zeichen eine Matrix ausfüllen, die aus fünf Spalten und maximal neun Zeilen besteht, ist es leicht einzusehen, daß — wenn ein Zeichen so abgetastet wird — die Abtastinformation, die in die linke Spalte des Schieberegisters eingegeben wird, was durch das Vorhandensein der Kanalzahl-Reduzierungseinheiten möglich ist, dieses Zeichen im Register aufwärts und seitlich so lange verschoben wird, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt die in den Multivibratoren gespeicherten Informationen dem abgetasteten Zeichen entsprechen. Zu diesem Zeitpunkt werden die logischen Ausgangskreise, die mit den verschiedenen Elementen der Schieberegistermatrix verbunden sind, die nötigen Eingangsimpulse erhalten, so daß ein dem abgetasteten Zeichen entsprechender Ausgangsimpuls erzeugt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zeichenerkennungsvorrichtung, die mehrere in einer Reihe angeordnete Abtastelemente enthält, deren Zahl so bemessen ist, daß der von den Abtastelementen erfaßte Bereich auch noch bestimmte Verschiebungen des Zeichens senkrecht zur Abtastrichtung zuläßt, und die ein zweidimensionales Schieberegister enthält, in dessen erste Spalte die Impulse aus den Abtastelementen parallel eingegeben und die bereits im zweidimensionalen Schieberegister enthaltenen Abtastimpulse in horizontaler Richtung verschoben werden, und bei der die Ausgänge der Speicherelemente des zweidimensionalen Schieberegisters mit je einer logischen Schaltung für jedes zu erkennende Zeichen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastelemente (Hl bis H18) mehrfach entsprechend ihrer Auff einanderfolge zyklisch mit den aufeinanderfolgenden Speicherelementen (A 1 bis A 9) der ersten Spalte des zweidimensionalen Schieberegisters verbunden sind, daß der Ausgang des jeweils letzten Speicherelementes (A9 bis E9) einer Spalte mit dem Eingang des jeweils ersten Speicherelementes (Al bis El) dieser Spalte verbunden ist und daß die Ümschaltfrequenzen für die Verschiebung derart gewählt sind, daß auf eine Verschiebung in horizontaler Richtung so viel Verschiebungen in vertikaler Richtung kommen, wie Speicherelemente in einer Spalte vorhanden sind.

2. Zeichenerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Abtastelemente (Hl bis H18) ein ganzzahliges Vielfaches der Zahl der Speicherelemente (Al bis A 9, ..., El bis E 9) einer Spalte des zweidimensionalen Schieberegisters ist.

3. Zeichenerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsam an ein Speicherelement angeschalteten Ausgänge mehrerer Abtastelemente (z.B.

Hl und HlO) über eine Oder-Schaltung (z. B. OR 1) zusammengefaßt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Electronics, Februar 1956, S. 132 bis 136; SEL-Nachrichten, 1958, H. 3, S. 127 bis 143, insbesondere S. 130, 135, 136.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches· Patent Nr. 1 075 354.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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