DE1524355C3 - Einrichtung zur Zeichenerkennung - Google Patents

Description

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auch nach Zentrierung des Bildes keine Gewähr da- chen oder Objekte in jeder beliebigen Lage relativ

für, daß die Vorrichtung in der Lage sein wird, das zu dem Betrachtungsfeld der Einrichtung vorgelegt

Bild zu erkennen. Damit ist diese bekannte Vorrich- werden können und daß die Einrichtung momentan

tung bei vielen Anwendungen der Zeichenerkennung, die wahrscheinliche Identität des unbekannten Zei-

bei denen insbesondere die Arbeitsgeschwindigkeit 5 chens anzuzeigen vermag, da sie einen Speicher um-

von primärer Bedeutung ist, ungeeignet. faßt, der η Zeichen in beispielsweise m verschiedenen

Besonders nachteilig ist das vorgesehene Ver- Stellungen relativ zu dem Betrachtungsfeld erkennen

größern oder Verkleinern der Zeichen zur Anpassung kann. Die Anzeige enthält Verschiebeinformationen

an ein Standardbild, da hierdurch das unbekannte, hinsichtlich der Richtung, in der die Zeichen ver-

zu identifizierende Bild stark verändert wird. Ein io schoben werden sollten, um eine bessere Überein-

solches Verfahren ist beispielsweise bei der Erken- Stimmung mit den bekannten Zeichen zu erhalten,

nung komplizierterer Zeichen, beispielsweise der mit denen versuchsweise eine Identifizierung durch-

Blutzellen, nicht zulässig, weil bei einer Veränderung geführt wurde. Auf diese Weise erhält man aufein-

der Größe solcher Zellen die Gefahr einer fehler- anderfolgende objektive Verschiebungen des unbe-

haften Klassifizierung entsteht. 15 kannten Zeichens. Die Verschiebungen werden dabei

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht so durchgeführt, daß ein Erkennen des Zeichens in

deshalb darin, eine Einrichtung zur Zeichenerken- kürzester Zeit erreichbar ist. Wesentlich ist, daß die

nung zu schaffen, die bei hoher Arbeitsgeschwindig- erfindungsgemäße Einrichtung in ihrem Selbstorgani-

keit beliebige, insbesondere auch hochkompliziert sationsbetrieb verschiedene vorgelegte Zeichen in

und irregulär geformte Objekte ohne vorhergehende 20 unterschiedlichen Stellungen erkennen kann, da hier-

Ausrichtungen erkennt und automatisch richtig durch die Notwendigkeit der Zentrierung des unbe-

klassifiziert. kannten Zeichens vor dem Beginn des Erkennungs-

Die Aufgabe wird erfindurigsgemäß dadurch ge- prozesses entfällt. Dadurch kann der Zeitaufwand

löst, daß im selbstorganisierenden Betrieb ein erster für den Erkennungsprozeß stark verringert und die

Speicher von den bekannten Zeichen abgeleitete In- 25 Klassifizierung des unbekannten Zeichens in kürzester

formationen speichert, wenn diese Zeichen eine vor- Zeit mit großer Sicherheit durchgeführt werden,

bestimmte Position relativ zur Zeichenerkennungs- An Hand der Zeichnung soll die Erfindung nach-

einrichtung einnehmen, eine Verschiebevorrichtung folgend näher erläutert werden,

ein erstes der bekannten Zeichen in einer Vielzahl F i g. 1 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der

verschiedener Positionen relativ zur Zeichenerken- 30 Arbeitsweise der Einrichtung;

nungseinrichtung verschiebt, eine Vergleichsvorrich- Fig. 2a, 2b, 2c, 2d und 2e sind weitere Dia-

tung die durch Abtasten des ersten bekannten Zei- gramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Ein-

chens in jeder der verschiedenen Positionen gewon- richtung;

nenen Informationen mit der in dem ersten Speicher F i g. 3 (bestehend aus den Teilfiguren 3 A, 3 B)

gespeicherten Information vergleicht und ein ent- 35 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles

sprechendes Differenzsignal für jede Position erzeugt, einer Einrichtung gemäß der Erfindung;

ein weiterer Speicher die die Differenzsignale betref- F i g. 4 ist ein Blockschaltbild, das das Ausfüh-

fende Information zusammen mit dem jeweiligen rungsbeispiel gemäß F i g. 3 teilweise genauer zeigt.

Namensignal des ersten bekannten Zeichens und Das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß

außerdem die die Verschiebung der Zeichen aus der 4° F i g. 3 ist eine Einrichtung zur Unterscheidung zwi-

vorbestimmten Position anzeigende Information spei- sehen verschiedenen Klassen von Blutzellen, sie ist

chert, die Verschiebevorrichtung, die Vergleichsvor- natürlich auch bei der Erkennung beliebiger anderer

richtung und der weitere Speicher jedes weitere be- Zeichen verwendbar. Solche Zellen weisen innerhalb

kannte Zeichen verarbeiten, und daß im Klassifi- verschiedener Klassen eine große Vielgestaltigkeit

kationsbetrieb die Vergleichsvorrichtung die Infor- 45 auf, und während ein Zytologe ohne weiteres in der

mation, die durch Abtasten der unbekannten Zeichen Lage sein mag, eine Zelle zu klassifizieren, erschwert

in beliebiger Position relativ zur Zeichenerkennungs- die Vielgestaltigkeit der Zellen innerhalb einer Klasse

einrichtung erhalten wird, mit der im ersten Speicher eine selbsttätige Klassifizierung außerordentlich. Die

gespeicherten Information vergleicht und ein weiteres in F i g. 3 gezeigte Einrichtung ist außerdem adaptiv,

Differenzsignal erzeugt, der weitere Speicher die das 50 d. h., daß sie nach dem Darbieten von Zellen in den

weitere Differenzsignal betreffende Information mit verschiedenen Klassen und nach Lernen der richtigen

der bereits darin gespeicherten Information vergleicht Klassifizierungen dieser Zellen nachher in der Lage

und die gespeicherte Information auswählt, die der ist, nicht nur die Zellen zu identifizieren, die sie

das Differenzsignal betreffenden Information am gelernt hat, sondern auch andere Zellen zu klassifi-

stärksten ähnelt, eine Vorrichtung, die auf die der 55 zieren, die die gleichen Eigentümlichkeiten aufweisen,

ausgewählten Information zugeordnete Verschie- Eine andere Eigenschaft der in F i g. 3 dargestell-

bungsinformation anspricht, darauf hinwirkt, daß das ten Einrichtung ist die servogesteuerte Bewegung des

unbekannte Zeichen die vorbestimmte Position ein- Abtasters über die zu klassifizierenden Zellen, so daß

nimmt, und die Vergleichsvorrichtung, der weitere das Ausrichten der Zellen in dem Betrachtungsfeld

Speicher und die Vorrichtung der Reihe nach das 60 des Abtasters nicht erforderlich ist. Der Abtaster ist

unbekannte Zeichen wiederholt so lange verarbeiten, in F i g. 3 mit dem Bezugszeichen 1 versehen und bis das unbekannte Zeichen mit einem vorbestimmten spricht auf einen beschränkten Bezirk des Betrach-

Grad an Gewißheit identifiziert ist. tungsfeldes an, das in 576 Abtastelemente geteilt ist,

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht die 24 Zeilen zu je 24 Abtastelementen bilden. Der primär darin, daß auch komplizierte Zeichen ver- 65 begrenzte Bereich des Betrachtungsfeldes wird nacharbeitet und in kurzer Zeit identifiziert werden. folgend als Retina der Einrichtung bezeichnet und

Besonders vorteilhaft ist, daß der erfindungsgemä- ist in 16 Bezirke unterteilt, die jeweils ein Quadrat ßen Einrichtung beliebig gestaltete unbekannte Zei- von 36Elementen aufweisen (Fig. 1).

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Wichtig für die Einrichtung ist die servogesteuerte und besteht keine Übereinstimmung zwischen dem Bewegung des Abtasters, die gemäß der Darstellung Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 30 und dem in F i g. 3 durch mechanische Motoren erfolgt. Der auf dem Einstellfeld 32 eingestellten Klassennamen, Abtaster kann auch eine Matrix von Speicherplätzen so werden die Videosignale von dem Abtaster 1 von enthalten, aus der die Bildpunkte aufeinanderfolgend 5 einer Einheit 4 quantisiert und digitalisiert und durch gelesen werden, und eine Verschiebung des Bildes Steuerung durch ein Signal auf einer Leitung 10 in könnte dadurch erzielt werden, daß die Speicher- einen ersten Speicher 7 gebracht, wo sie eine ausplatze hi bezug zu dem Rest der Einrichtung um- gewählte Bit-Paar-Position für jedes Wort einnehnumeriert werden, so daß jeder Punkt in der Matrix men. Das Ausgangssignal des Abtasters 1 ist ein zu einem neuen Teil der lernenden Einrichtung über- io Videosignal entsprechend einem Raster von 24 Zeilen tragen ist. und 24 Bildpunkten pro Zeile. Der Speicher 7 kann

Bevor die F i g. 3 vollständig und im einzelnen 32 Bilder speichern, und hat sich die Einrichtung

beschrieben wird, soll ein Überblick über die Arbeits- selbstorganisiert, so enthält der Speicher 7 576 Wör-

weise der Einrichtung gegeben werden, so daß die ter. Jedes Wort hat 64 Bits, so daß zwei Bits für

detaillierte Beschreibung einfacher zu verstehen ist. 15 jedes Wort entsprechend jedem der 32 gespeicherten

Die Einrichtung kann in zweierlei Weise arbeiten, Bilder vorhanden sind. Das erste Wort im Speicher 7 sie kann einmal sich selbst organisieren oder lernen stellt alle die ersten Elemente oder Bildpunkte von und einmal klassifizieren oder erkennen. Während dem Abtaster 1 jedes möglichen gespeicherten Bildes des Selbstorganisierens wird der Einrichtung eine dar; jedes zweite Wort stellt alle die zweiten Elemente bekannte Zelle dargeboten. Der Klassenname der 20 oder Bildpunkte jedes möglichen gespeicherten Bildes Zelle und die Größe der Maske, durch die sie be- dar usw. Während des Selbsorganisierens werden die trachtet wird, werden von Hand auf einem Einstell- Videosignale von dem Abtaster 1 mit den bereits feld 32 eingestellt, und außerdem wird ein Lern- gespeicherten Signalen verglichen. Eine Subtraktionsschalter 33 gedrückt. Während des Selbstorganisie- einheit 12 erzeugt Ausgangssignale, die die Differenz rens gelangen Daten in Speicher 7, 16 und in einen 35 zwischen dem Bitpaar jedes Wortes, das in dem Hauptspeicher 24, und diesem Vorgang folgen an- Speicher 7 gespeichert ist, und dem anzeigt, das dem fänglich gleiche Vorgänge wie bei der Klassifizierung, von dem Abtaster 1 ankommenden Videosignal entes wird auf Ausgangsleitungen 30 ein Ausgangssignal spricht. Ist zuvor ein Bild, das im wesentlichen gleich erzeugt, das in einer Vergleichseinrichtung 31 mit dem von dem Abtaster 1 betrachteten Bild ist, in dem auf dem Einstellfeld 32 eingestellten Klassen- 30 dem Speicher 7 gespeichert, so wird das angezeigt und namen verglichen wird. Stimmt das Ausgangssignal eine weitere Eingabe in den Speicher 7 verhindert,
auf den Ausgangsleitungen 30 mit dem auf dem Ein- Die Ergebnisse der Subtraktionen werden in entstellfeld 32 eingestellten Klassennamen überein, so sprechende der 512 Integratoren eingegeben, die in ist klar, daß die Einrichtung die Zelle bereits zuvor Kanälen 13 angeordnet sind. Jeder Kanal weist 32 gelernt hat, die sie lernen soll und die sie richtig 35 solcher Integratoren auf, und das Schalten auf die klassifiziert hat. Ein Signal von der Vergleichsein- Integratoren erfolgt so, daß jeder Kanal Subtraktionsrichtung 31 zeigt an, daß die Einrichtung die Zelle signale entsprechend den Elementen eines entsprerichtig klassifiziert hat, und es unterdrückt so die chenden Bezirks der Retina erhält. Es sind 16 solcher Anweisung zu lernen und beendet den selbstorgani- Bezirke vorhanden, wie das bereits oben erwähnt sierenden Vorgang. Das Ausgangssignal auf den Aus- 4° worden ist, denen jeweils eine Gruppe von Integragangsleitungen 30 unterscheidet sich jedoch gewöhn- toren zugeordnet ist, wobei die 32 Integratoren in lieh von dem auf dem Einstellfeld 32 eingestellten jeder Gruppe 32 Bildern zugeordnet sind, die in dem Klassennamen, und entsprechend wird der selbst- Speicher 7 gespeichert sind. Jeder Integrator speiorganisierende Vorgang fortgesetzt. chert somit einen Wert, der ein Maß für die Über-

Während des Selbstorganisierens oder Lernens der 45 einstimmung des entsprechenden Bildbezirks, beEinrichtung wird vom Operator eine einzelne Zelle trachtet von dem Abtaster, und dem entsprechenden bekannten Typs ins Zentrum des Betrachtungsfeldes Bezirk des zugehörigen gespeicherten Bildes ist. Das gebracht, so daß die Einrichtung ein Bild sieht, wie Ausgangssignal jedes Integrators wird in vier Stufen es schematisch in F i g. 2 gezeigt ist. In F i g. 2 a ist oder Schwellen quantisiert und in Zwei-Bit-Worte die Zelle zentral plaziert und nicht durch die An- digitalisiert, so daß von jeder Gruppe von 32 Intewesenheit anderer, dicht benachbarter Zellen gestört. ⁵° gratoren ein 64-Bit-Wort gewonnen wird, das mit Würde sich eine andere Zelle dicht neben der Zelle den Worten verglichen wird, die in zugehörigen in F i g. 2 a befinden, so daß sich eine Anordnung zweiten Speichern 16 gespeichert sind, von denen gemäß der ergibt, wie sie der Abtaster in F i g. 2 d jeweils einer der Gruppe von Integratoren zugeordnet sieht, so justiert der Operator die Maske, indem er ist. Die Kanäle 13 erhalten somit ein Signal von der Tasten aufdem Einstellfeld 32 drückt, um das Be- ⁵⁵ Subtraktionseinheit 12, das integriert wird, und der trachtungsfeld des Abtasters 1 so zu verkleinern, daß Gesamtwert wird nach Quantisierung und Digitalisiees durch eine gestrichelte Linie A angedeutete Größe rung in einem Digitalwandler 15 in den zweiten Speihat, mit dem Ergebnis, daß der Abtaster 1 ein Bild ehern 16 zusammen mit einer Eigentümlichkeitszahl sieht, wie es die Fig. 2e zeigt. In der Praxis kann' und einer Verschiebeinformation aus einer Vereine Maske immer verwendet werden, um die Zelle ° Schiebeeinheit 46 eingespeichert. Eine Eigentümlichso eng wie möglich ohne Überlappung beim selbst- keitszahl ist eine Zahl, die einer bestimmten Eigenorganisierenden Vorgang zu umgeben, so daß beim tümlichkeit in der betrachteten Zelle, beispielsweise letzten Schritt der Klassifizierung die gleiche Maske einer Kante oder einem Punkt, zugeordnet ist. Die verwendet werden kann, um die Einflüsse anderer Eigentümlichkeitszahl ist eine willkürliche Zahl, die Zellen in der Nähe der zu untersuchenden Zelle zu ⁵ von einem Zähler 19 geliefert wird. Die gleiche Zahl eliminieren. . wird während der Prüfung einer einzelnen Zelle beim

Wird eine Zelle von dem Abtaster 1 betrachtet Vorgang des Lernens in dem Zähler 19 beibehalten.

Die Verschiebeeinheit 46 ist mit dem Abtaster 1 speicher 24 eingegeben wird, wird die Verschiebegekoppelt und weist zwei Ausgänge auf, von denen information von der Verschiebeeinheit 46, die die einer mit einem Eingang eines zum Vergleich dienen- Verschiebung des Abtasters 1 aus der Mittenstellung den Gatters 21 in den Kanälen 13 verbunden ist, so angibt, zusammen mit der Maskeninformation und daß die Signale in entsprechende Teile des zweiten 5 dem auf dem Einstellfeld 32 eingestellten Klassen-Speichers 16 gelangen. Das Signal an diesem Aus- namen ebenfalls in den Hauptspeicher 24 eingegeben; gang besteht aus zwei Bits, von denen das eine der das Ganze bildet ein neues Wort,
horizontalen Verschiebung des Abtasters und das F i g. 2 a zeigt eine Zelle, die in der Retina des andere der vertikalen Verschiebung des Abtasters Abtasters 1 zentralisiert ist, die also eine Stellung zugeordnet ist. Die in den Worten des zweiten Spei- io hat, in der die Einrichtung zu Beginn die Erkennung chers 16 gespeicherten Verschiebungen werden mit einer Zelle gelernt hat. In Fig. 2b ist die Zelle auf der von der Verschiebeeinheit 46 angezeigten Ver- der rechten Seite der Retina gezeigt, und da während Schiebung verglichen, und jede erforderliche Ände- des Selbstorganisierens der Operator immer eine zu rung wird durch das Gatter 21 angezeigt und an dem lernende Zelle in das Zentrum des Betrachtungsfeldes entsprechenden Platz in dem Speicher 16 eingespei- 15 bringt, so zeigt dann die Verschiebeeinheit 46 an, chert. Das zweite Ausgangssignal der Verschiebe- daß die Verschiebung des Abtasters in Richtung des einheit 46 besteht aus sechs Bits, von denen drei der Pfeiles B erfolgen muß, um den Abtaster 1 zu zenhorizontalen Verschiebung und drei der vertikalen tralisieren und dadurch die Zelle in das Zentrum der Verschiebung des Abtasters zugeordnet sind. Diese Retina zu bringen. Fig. 2c zeigt eine Zelle in der sechs Bits gelangen in den Hauptspeicher 24 und 20 oberen linken Ecke, so daß eine Verschiebung des dienen zur Änderung der darin gespeicherten Daten Abtasters 1 in der Richtung C erforderlich ist, um in der gleichen Weise, wie das oben bereits beschrie- die Zelle in der Retina zu zentrieren. Somit ergibt ben ist. sich, daß bei der Verschiebung des Abtasters 1 wäh-

Die Verschiebeinformation wird so eingegeben, rend des Selbstorganisierens der Einrichtung in Bezug

daß dann, wenn eine Verschiebung in Abhängigkeit »5 zum Zentrum des Betrachtungsfeldes gemessen wird,

von gespeicherten Daten zu irgendeiner nachfolgen- während bei der Klassifizierungsphase der Abtaster 1

den Zeit bewirkt wird, diese eine Bewegung auf die deswegen, weil die. Verschiebeinformation in dem

Mittenlage bewirkt. Die Verschiebeinformation in zweiten Speicher 16 auf das betrachtete Zeichen be-

dem zweiten Speicher 16 bewirkt somit, daß sich der zogen ist, die Zelle in das Zentrum der Retina zu

Abtaster 1 in einer Folge von Schritten bewegt, so 3° bringen sucht, ganz gleich, ob sich die Zelle im

daß die von dem Abtaster betrachtete Zelle sich in Zentrum des Betrachtungsfeldes oder nicht befindet.

Richtung auf das Zentrum der Retina bewegt. Wäh- In gleicher Weise sucht die Verschiebeinformation

rend des Selbstorganisierens bewegt eine Zufallsver- von dem Hauptspeicher 24 eine Verschiebung des

schiebeeinheit 48 eine Reihe von Verschiebungen des Abtasters herbeizuführen, um die Zelle in der Retina

Abtasters 1 aus dem Zentrum des Betrachtungsfeldes 35 zu zentralisieren.

heraus, und die Verschiebeinformation in den zweiten Somit ergibt sich, daß jeder der Speicher 16 je-Speichern 16 versucht, diese Verschiebungen durch weils zu einem bestimmten von 16 möglichen Bezireine Folge von Schritten in der Größe eines Elements ken der zuvor klassifizierten Zellen gehört und Daten auf Null zu verringern. Daher, läßt man einmal die von jedem Bezirk zugeordnet ist, und an jedem zu-Verschiebesignale, die von dem Hauptspeicher 24 40 gehörigen Platz befindet sich ein Verschiebesignal geliefert werden, außer acht, startet der Abtaster 1 und ein zugehöriger Klassenname in Form eines aus der zentralen Stellung und erfährt eine Reihe Signals, der eine bestimmte Eigentümlichkeit der von Zufallsverschiebungen durch die Einheit 48, die Zelle angibt. Die Daten in jedem der Speicher 16 durch Folgen kleinerer Verschiebungen ersetzt wer- werden dann mit Signalen verglichen, die von den den, die durch die Verschiebeinformation in den 45 zugehörigen Bezirken einer zu klassifizierenden Zelle zweiten Speichern 16 geliefert werden. Während der abgeleitet sind, um Bezirke zuvor klassifizierter Zellen Klassifizierung neigt die Verschiebeinformation in nach einem Selektionskriterium auszuwählen, wobei den zweiten Speichern 16 jedoch dazu, den Abtaster 1 die Verschiebesignale, die den ausgewählten Bezirken zu veranlassen, auf das zuzusteuern, was als Zelle zugeordnet sind, zur selektiven Verschiebung der interpretiert wurde. Während es sich in den meisten 5° klassifizierenden Zelle relativ zu dem Abtaster ver-Fällen tatsächlich um eine Zelle handelt, so enthält wendet werden. Es ist außerdem der Hauptspeicher der Hauptspeicher 24 außerdem gewisse Verschiebe- 24 für Zellendatensignale vorgesehen, die während informationen, so daß dann, wenn der Hauptspeicher des Selbstorganisierens aus den Speichern 16 einge-24 das von dem Abtaster 1 abgetastete Bild als das geben werden, wobei jedem Zellendatensignal in dem nicht zu einer Zelle, sondern lediglich als zu dem 55 Hauptspeicher 24 weitere Verschiebesignale und zuaus Teilen einer Zahl von Zellen bestehende erkennt, gehörige Namenssignale zugeordnet sind. Es sind der Hauptspeicher eine Verschiebung in Richtung Einrichtungen vorgesehen, um die Zellendatensignale auf das Zentrum der Zelle befehlen kann. in dem Speicher 24 auszuwählen, die den Zeichen-

Während der Klassifikation gelangen Ausgangs- Signalen aus den Speichern 16 am meisten entspre-

signale der Kanäle 13 in den Hauptspeicher 24, aus 60 chen, das ist dasjenige Zellendatensignal mit der

dem das Wort, das mit dem eingegebenen Zeichen besten Übereinstimmung mit den Zeichensignalen

am besten übereinstimmt, ausgewählt wird. Während und keinem zugeordneten Verschiebesignal. Die Er-

des Selbstorganisierens werden Signale bzw. Zeichen zeugung der Verschiebung hängt außerdem von der

aus den Kanälen 13 in den Speicher 24 nach sechzig Verschiebeinformation ab, die dem ausgewählten Abtastungen des Abtasters 1 eingegeben, wenn nicht 65 Zellendatensignal aus dem Hauptspeicher 24 zuge-

das von diesem ausgewählte Zeichen den Namen auf- ordnet ist; ein Klassifikationssignal wird in Abhängigweist, der auf dem Einstellfeld 32 eingegeben worden keit von dem Namenssignal erzeugt, das dem ausist. Zur gleichen Zeit, wie das Zeichen in den Haupt- gewählten Zellendatensignal zugeordnet ist. Nach-

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folgend erfolgt eine genaue Beschreibung der Ein- zug fortschreitet. Die 32 verschiedenen analogen

richtung. Ausgangssignale der Subtraktionseinheit 12 gelangen

Der Abtaster 1 besteht aus einer Fernsehaufnahme- in sechzehn Kanäle 13 A 13 B, ... 13 P.
röhre, und seine zugehörigen Abtastkreise empfangen Ein einzelnes Bild einer von dem Abtaster beein Bild eines Zeichens auf einer Fläche 2, die z. B. 5 trachteten Zelle ist durch ein Paar von Bits in jedem die eines Mikroskopschlittens sein mag. Ein Takt- der 576 Worte in dem ersten Speicher definiert. Diese geber 3 erzeugt Taktimpulse mit einer Häufigkeit von werden beim Selbstorganisieren während der Ab-3 vlO⁶ pro Sekunde, und er ist an den Abtaster 1 tastung der Zelle eingegeben. Die anderen Bilder in angeschlossen, um die Abtastkreise in solcher Weise dem Speicher werden bei nachfolgendem Auftreten zu steuern, daß alle 24 Taktunpulse ein Zeilenrück- io anderer von dem Abtaster betrachteten Zellen einlaufimpuls und 576 Impulse ein Bildrücklaufimpuls gegeben, wobei die Plätze der Paare in den Worten erzeugt wird. Jeder Taktimpuls von dem Taktgeber 3 durch den Bit-Paar-Selektor 9 ausgewählt werden,
entspricht einem Element der Retina des Abtasters 1. Die Inhalte in den Kanälen 13/4 sind mit gestri-Während des Selbstorganisierens gelangt das Video- chelten Linien angedeutet, die anderen Kanäle 13 B, signal von dem Abtaster 1 an die Einheit 4 zum 15 13C usw. enthalten gleiche Inhalte. Jeder Kanal 13 Quantisieren und Digitalisieren, die an eine Einheit 5 weist neben anderen Teilen 32 Integratoren 14 (als für mittlere Höhe und eine Einheit 6 für mittlere ein Block gezeigt), 32 Digitalwandler 15, einen zwei-Abweichung gekoppelt ist. Die Einheit 4 analysiert ten Speicher 16, acht Integratoren 17, acht Digitaljedes Element des Videosignals und bestimmt, in wandler 18 und einen Zähler 19 für Eigentümlichweichem der vier Amplitudenbereiche das Video- 20 keitszählungen auf. Jeder Kanal 13 gehört zu einem signal liegt, und es erzeugt ein Ausgangssignal in der 16 Bezirke der Retina mit 36 Elementen, und für Form eines binären Zwei-Bit-Wortes, das den ent- jeden Kanal 13 gibt es 32 Eingangssignale entspresprechenden Amplitudenbereich angibt. Die Einheit 5 chend 32 Zeichen, für die eine entsprechende Kapa- und die Einheit 6 für mittlere Abweichung steuern zität in dem Speicher 7 vorhanden ist. Jeder Integradie Amplitudenbereiche der Einheit 4, so daß im 25 tor 14 in einem Kanal 13 erhält die Ausgangssignale wesentlichen gleiche Anzahlen von Elementen in von der Subtraktionseinheit 12, die einem der 32 gejeden Bereich fallen. In Digitalwandlern 15 und 18 speicherten Bilder in dem ersten Speicher 7 zugeordist ebenfalls eine Einheit 5 für mittlere Höhe und net sind. Aus der Subtraktionseinheit 12 kommen für eine Einheit 6 für mittlere Abweichung vorgesehen, jedes Bildelement gleichzeitig 32 Ausgangssignale. Die um die Quantisierstufen zu organisieren. Diese Ein- 30 Kanäle 13 sind so gesteuert, daß die 32 Ausgangsheiten 5 und 6 sind nicht als von den Digitalwandlern signale für Elemente 1 bis 6 der Zeilen 1 bis 6 des 15 und 18 getrennte Einheiten dargestellt. Rasters in Kanal 13 Λ, die 32 Ausgangssignale für die

Das digitalisierte Videosignal gelangt als Eingangs- Elemente 7 bis 12 der Zeilen 1 bis 6 des Rasters in signal in den ersten Speicher 7, der 576 Worte zu den Kanal 13 B, usw. eingespeist werden. Es sind jeweils 64 Bits speichert. Ein Wortselektor 8 wird 35 Schalteinheiten vorgesehen, jedoch in der Zeichnung durch den Taktgeber 3 gesteuert und wählt Wort- nicht dargestellt, um an die Integratoren 14 passende platze in dem ersten Speicher 7 mit der Geschwindig- Differenzsignale von der Subtraktionseinheit 12 anzukeit der Taktimpulse aus. Ein Bit-Paar-Selektor 9 legen. Das Ausgangssignal jedes Integrators 14 wird zur Auswahl von Bit-Paaren wird von Hand bedient z. B. jeweils nach zwei Abtastungen des Abtasters 1 (wenn sich die Einrichtung selbst organisiert), um 4° herausgezogen, in vier Stufen quantisiert und so entsprechende Bit-Paar-Positionen in jedem Wort durch einen Digitalwandler 15 digitalisiert, daß ein auszuwählen. Der Bit-Paar-Selektor 9 wird jeweils Zwei-Bit-Wort gebildet ist. Die digitalen Ausgangsum einen Schritt weitergeschaltet, wenn eine neue signale der 32 Digitalwandler 15 werden in jedem Zelle dargeboten wird. Das hat zum Ergebnis, daß Kanal 13 kombiniert, so daß sie ein 64-Bit-Wort für aufeinanderfolgende Zwei-Bit-Worte aus der Ein- 45 den Kanal bilden, das mit den in zweiten Speichern heit 4 zum Quantisieren und Digitalisieren von der 16 des Kanals gespeicherten Worten verglichen wird, vorgegebenen Zelle in den Speicher 7 an entsprechen- Jedes Wort in dem Speicher 16 eines Kanals 13 ist den Speicherplätzen in den 576-Wort-Plätzen ein- eine Anordnung von Korrelationssignalen, die wähgegeben werden. Wie zuvor beschrieben, ist in dem rend des Selbstorganisierens aufgebaut sind. Jedes Speicher 7 Platz für 32 Zeichen. Eine Einspeicherung 50 Wort in einem zweiten Speicher 16, der ungefähr in den ersten Speicher 7 kann nur während der An- 1000 solche Worte enthält, besteht aus 74 Bits, von Wesenheit eines Speichersignals auf einer Leitung 10 denen 64 Bits zum Vergleich mit den ankommenden erfolgen. Während des Klassifizierens einer unbe- 64 Bits des Digitalwandlers 15 dienen, von denen kannten Zelle werden die Worte aus dem Speicher 7 8 Bits die Eigentümlichkeitsnummer bilden und bedurch den Wortselektor 8 parallel gelesen und dem 55 stimmen, zu welchem von acht Integratoren 17 das Analogwandler 11 zugeführt, der jedes Bit-Paar in Wort zugeordnet ist, während zwei Bits der Verschieden Worten in ein entsprechendes Analogsignal um- bung, ein Bit für die horizontale Verschiebung und wandelt, so daß das Ausgangssignal des Analog- ein Bit für die vertikale Verschiebung, zugeordnet wandlers 11 aus 32 quantisierten Videosignalen be- sind. Eine Information kann nur dann in den zweiten steht, die synchron mit den Videosignalen von dem 60 Speicher 16 während des Selbstorganisierens eingege-Abtaster 1 sind. In der Subtraktionseinheit 12 wer- ben werden, wenn ein Signal an die Leitung 23 angeden die quantisierten Videosignale des Analogwand- legt ist.

lers 11 von jenen des Abtasters 1 abgezogen. Jedes Die Kanäle 13 dienen dazu, während der Klassi-

Videosignalelement wird (nach Quantisierung) von fikation oder Erkennung einen Namen oder eine jedem der 32 Ausgangssignale abgezogen, die durch 65 Nummer zu liefern, die irgendeiner Eigentümlichkeit

den Analogwandler 11 von einem Wort in dem Spei- der betrachteten Zelle, z. B. einer Kante oder einem

eher 7 abgeleitet sind, wobei die Worte aufeinander- Punkt zugeordnet ist: Jeder der Kanäle 13 ist einem

folgend herangezogen werden, wie der Videowellen- bestimmten Bezirk der Retina zugeordnet, und der

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Hauptspeicher 24 ist nachfolgend in der Lage, in den der Eigentümlichkeit auf der Retina. Je größer der verschiedenen Bezirken aufgefundene Egientümlich- Wanderweg ist, den der Abtaster durchläuft, um so keiten in Beziehung zueinander zu setzen, um so die mehr Zeichen werden in dem zweiten Speicher benö-Identität der Klasse aufzubauen, zu der sie gehört. tigt, um weiterhin dem zweiten Speicher richtig das Der der Eigentümlichkeit gegebene Name ist tatsäch- 5 eingegebene Zeichen anzugeben.
lieh eine willkürliche Nummer, die durch den Zähler Während des Selbstorganisierens wird somit eine 19 geliefert wird. Die gleiche Nummer wird während Zelle, die der Retina zur Eingabe angeboten ist, der Prüfung einer gerade zu lernenden Zelle für die umherbewegt, und sich ändernde Ausgangssignale Eigentümlichkeit in dem Zähler 19 beibehalten. Wäh- kommen aus dem Digitalwandler 15 heraus. Das erste rend der Untersuchung veranlaßt der Abtaster 1 das io derartige Ausgangssignal gelangt in den Speicher 16 Bild, auf der Retina hin-und herzuwandern, was wie- zusammen mit einer Eigentümlichkeitsnummer, und dermn eine Reihe von Zeichen- oder Videosignalen es erfolgt keine nachfolgende Eingabe, ehe das Auserzeugt, die den Kanälen 13 angeboten Werden. Diese gangssignal von dem Speicher 16 eine bessere Übermüssen alle gelernt und mit der Nummer ihrer züge- einstimmung als bei dem zuletzt eingegebenen Wort hörigen Eigentümlichkeitsnummernzähler versehen 15 auffindet. Dann wird ein neues Wort in dem Speicher werden. Das Verfahren, um dies zu erzielen, besteht hinzugefügt, jedoch behält es die gleiche Eigentümdarin, in dem ersten Wort eines zweiten Speichers 16 lichkeitsnummer wie das zuletzt eingegebene. Das das ankommende Signal mit 64 Bits zusammen mit bedeutet; daß der Retina jede Zelle viele Male gezeigt den Ausgangssignalen zu speichern, die die Zahl auf werden muß, jedesmal in einer unterschiedlichen dem Eigentümlichkeitsnummernzähler aufweist. So- ao Position.

lange ankommende Daten im wesentlichen gleich Wie bereits erwähnt, wird die gespeicherte Eigenbleiben, wird die gleiche Eigentümlichkeitsnummer, tümlichkeitsnummer mit der Nummer von dem Zähdie in einem noch zu beschreibenden Vergleichsvor- ler 19 in dem Gatter 20 verglichen, und auch die gang abgegebenen wird, die gleiche bleiben, wenn der gespeicherten Verschiebedaten werden mit den VerSpeicher abgefragt wird, und ein Gatter 20 (Gleich- as Schiebedaten von der Verschiebeeinheit 46 in einem heitsgatter) zeigt Gleichheit an und verhindert die Gatter 21 verglichen. Die Ausgangssignale der Gatter Einspeisung weiterer Daten. In einem zweiten Spei- 20 und 21 werden in einem ODER-Gatter 22 zusamcher 16 befinden sich jedoch mehrere Zeichen, und mengeführt, dessen Ausgangssignal den Lernvorgang das Bud der geprüften Zelle wird auf der Retina be- des Speichers 16 verhindert. Das Auf-den-neuestenwegt, die Eigentümlichkeit, die zuletzt von dem zwei- 30 Stand-Bringen der Eigentümlichkeitsnummer und ten Speicher registriert worden ist, wird sich ändern, Verschiebedaten in einem zweiten Speicher 16 kann und es ist wahrscheinlich, daß es nicht als das gleiche nur dann stattfinden, wenn kein Ausgangssignal von Zeichen erkannt wird. Jedes ankommende Zeichen dem ODER-Gatter 22 vorhanden ist. Wird ein 64-Bitwird mit allen Zeichen in einem Speicher 16 vergli- Wort von dem Digitalwandler 15 mit den Wörtern chen, die Zahl von Bits in jedem gespeicherten Zei- 35 von einem zweiten Speicher 16 verglichen, so wird chen, die mit von dem Digitalwandler 15 ankommen- jedes Paar von Bits des gespeicherten Wortes getrennt den Zeichen übereinstimmen, und dasjenige gespei- als ein Vierstufenwert betrachtet, und das Quadrat cherte Zeichen, das am besten paßt, wird durch in der Differenz oder irgendein anderes passendes Maß der Zeichnung nicht dargestellte Mittel ausgewählt. wird zu dem Gesamtwert der Differenz zwischen die-Ein Signal mit einer Größe, die von dem Maß der 40 sem Wort und dem Wort aus dem Digitalwandler 15 Übereinstimmung abhängt, gelangt an den Integrator hinzugefügt. Dies kann für den ersten Speicher 7 17, der der Eigentümlichkeitsnummer zugeordnet ist. durch einen Analogwandler wie beispielsweise 11 Nachdem der Abtaster die Zelle bei einer Zahl von und eine Subtraktionseinheit wie z. B. 12 erfolgen. Abtastungen geprüft hat, befindet sich eine Gruppe Der Gesamtwert oder eine passende Funktion davon, von Ähnlichkeiten in den Integratoren 17. Diese 45 die auf der Grundlage statistischer theoretischer Gruppe trägt die Identität der untersuchten Zelle und Überlegungen gefunden werden kann, wird demjenibesteht aus einer Eigentümlichkeitsnummer und Kor- gen der Integratoren 17 zugeführt, der durch den Teil relationsfaktoren für jede Eigentümlichkeit. Das Gat- des gespeicherten Wortes gekennzeichnet ist, der zur ter20 erhält nur ein Signal für die Eigentümlich- Auswahl des Integrators dient. In den 8 Bits eines keitsnummer, die zu dem Zeichen in dem entspre- 50 jeden gespeicherten Wortes, die für die Auswahl der chenden Speicher 16 gehört, das mit dem unbekann- Integratoren bestimmt sind, wird eine »1« in eine ten am besten übereinstimmt, während die Integrato- solche Lage eingegeben, die dem Integrator entren 17 Signale erhalten, die von dem Maß der Über- spricht, in den der durch den Vergleich sich ergebende einstimmung abhängen, das das Zeichen liefert, das Wert eingegeben werden muß. Aus Gründen der mit dem unbekannten am besten übereinstimmt. Wird 55 Übersichtlichkeit ist die Schaltung zur Erzielung der die Zelle auf der Retina während des Selbstorganisie- Verteilung zwischen den Integratoren 17 in der rens bewegt, so ändert sich das Zeichen in dem zwei- Zeichnung weggelassen. Die Verschiebeinformation ten Speicher, das am besten übereinstimmt,, und das für das Wort oder die Wörter aus den Speichern 16, führt zu einer anderen Eigentümlichkeitsnummer, die die die beste Übereinstimmung mit dem eingegebenen dem Gatter 20 zugeführt wird. Das veranlaßt es, Un- 60 Zeichen ergibt, wird zu einer Servosteuerung 47 weigleichheit festzustellen, und es veranlaßt den Speicher tergeleitet, die zur Steuerung eines Motors 45 dient, 16, ein neues Wort einzuspeichern, in dem die neuen der die Verschiebung des Abtasters 1 während der Signale von dem Digitalwandler 15 zusammen mit Klassifikation in einer Weise bewirkt, die nachfolgend der gleichen Nummer wie zuvor von dem Eigentum- erläutert werden soll.

lichkeitsnummernzähler eingeschrieben werden. Auf 65 Die Nummer in dem Zähler 19 wird mit jedem

diese Weise gibt der. zwei te Speicher am Ende wäh- Ausgangsimpuls eines Gatters 55 für das Impulsende

rend der Klassifizierung die gleiche Eigentümlich- um »1« vergrößert. Das Gatter 55 erzeugt einen Im-

keitsnummer unabhängig von der genauen Position puls, wenn ein bistabiles Gatter 54 von »0« auf »1«

13 14

umkippt. Das Gatter 54 wird mit dem Beginn des gangssignale in Abhängigkeit von den aufeinander-Kommandosignals »Lernen« vom Lernschalter 33 folgenden Impulsen liefert, die er von einem Zähler über Gatter 63 auf »0« zurückgestellt, und es wird 39 über ein Gatter 40 erhält. Der Zähler 39 liefert in den »!«-Zustand durch den Digitalwandler 15 ge- außerdem über ein Gatter 41 ein Rückstellsignal für stellt, wenn eine ausreichend große Änderung des 5 den Lernfolgezähler 38. Der Taktgeber 3 liefert bei mittleren Pegels aufgetreten ist. Die Eigentümlich- jeder neuen Abtastung einen Impuls an den Zähler keitsnummer wird also nur dann verändert, wenn ein 39, der wiederum nach jeder 32. Abtastung einen Kommando »Lernen« abgegeben wurde, beispiels- Impuls über das Gatter 40 an den Lernfolgezähler 38 weise dann, wenn dem Abtaster 1 ein neues Grund- abgibt. Dieser Lernfolgezähler 38 erzeugt drei Auszeichen zum Lernen vorgelegt wurde und nachdem io gangssignale, die aufeinanderfolgend an der linken, sich z. B. die Ausgangssignale von den Integratoren mittleren und rechten Ausgangsleitung entsprechend 14 in einem merklichen Maße verändert haben, weil der Darstellung in der Zeichnung erscheinen. Der die Form des Grundzeichens in dem bestimmten Be- Lernfolgezähler 38 wird in seine Ausgangslage zuzirk völlig verschieden ist. rückgestellt, wenn die linke Leitung ein Ausgangs-

Die Gesamtwerte in den Integratoren 17 werden 15 signal erhält, und zwar durch ein Signal von dem fortwährend in vier Stufen quantisiert und durch die Zähler 39, das über das Gatter 41 übertragen wird, Digitalwandler 18 in binäre 2-Bit-Worte umgewan- das während der Lernphase außer Betrieb gesetzt ist. delt, so daß acht Bit-Paare am Ausgang jedes Kanals Erreicht das Ausgangssignal des Lernfolgezählers 38 13 entstehen. Das 256-Bit-Wort, das aus den kombi- die dritte, rechte Ausgangsleitung, so wird ein Signal nierten Ausgangssignalen der Kanäle 13^4, 13 J3 ... ao zugeführt, das das Durchlassen von Signalen durch 13 P gebildet wird, wird dem Hauptspeicher 24 züge- das Gatter 40 verhindert. Das Ausgangssignal von führt, wo es mit den gespeicherten Wörtern immer dem Gatter 35 wird über ein Gatter 44 der Leitung wieder verglichen wird, bis die beste Übereinstim- 10 zugeführt, und zwar zum Zwecke der Steuerung mung erzielt ist. Die vier Bits, die den Namensteil des der Eingabe von Daten in den ersten Speicher 7. Das Wortes oder der Worte mit der besten Übereinstim- 25 Ausgangssignal des UND-Gatters 36 gelangt an die mung bilden, werden zugehörigen Ausgangsintegrato- Leitung 23 und steuert die Eingabe von Daten in den ren 25, 26, 27 und 28 zugeführt. Die Ausgangsinte- zweiten Speicher 16, und das Ausgangssignal des gratoren 25, 26, 27 und 28 sind so ausgebildet, daß Gatters 37 gelangt an eine Leitung 42 zur Steuerung sie von einer Nullstellung aus beginnen und sich nach der Eingabe von Daten in den Hauptspeicher 24.
oben bei einem »!«-Eingangssignal und nach unten 30 Ein die größte Abweichnung von den Ausgangsbei einem »O«-Eingangssignal bewegen. Der Gesamt- sginalen der Integratoren 14 darstellendes Signal wird bereich der Wanderung von der Nullage zu den posi- von einer Einheit 43 ausgewählt, die somit dem tiven oder negativen Grenzen ist der gleiche, z. B. Kehrwert des Wertes der höchsten Übereinstimmung acht Einheiten. Es sind Einrichtungen vorgesehen, zwischen dem Videosignal des Abtasters 1 und die feststellen, wann ein Ausgangsintegrator entweder 35 irgendeinem der in dem ersten Speicher gespeicherten die positive oder negative Grenze erreicht, wenn die Zeichen schafft. Das Ausgangssignal von der Einheit entsprechende Ausgangsziffer »1« oder »0« zu Aus- 43 sperrt das Gatter 44, wenn eines der in dem ersten gangsleitungen 30 übertragen wird. Ein Signal auf Speicher 7 gespeicherten Zeichen eine ausreichende den Ausgangsleitungen 30 wird von dem nachfolgen- Übereinstimmung mit dem ankommenden Videoden Gerät, beispielsweise einer Schreibmaschine, nur 40 signal des Abtasters 1 hat.

dann angenommen, wenn eine Ausgangsziffer an allen In, grob gesehen, gleicher Weise muß der Grad der

vier Ausgangsintegratoren vorhanden ist. Solange Übereinstimmung der Zeichen von dem Digitalwanddieses Kriterium nicht erfüllt ist, wird kein Ausgangs- ler 15 mit jenem in dem zweiten Speicher 16 besignal erzeugt. Die Maskeninformation des Wortes stimmt werden, was in diesem Fall jedoch einfacher aus dem Hauptspeicher 24 mit der besten Überein- 45 ist, da das Maskenprogramm selbst diesen Wert liestimmung wird einem Integrator 50 zugeführt, und fert, der zu der Einrichtung für Maximalablenkung die Verschiebung des gleichen Wortes wird der Servo- weitergeleitet wird. Dieses wird zur Steuerung der steuerung zugeführt. Eingabe von Daten in die zweiten Speicher 16 in sol-

Die auf den Ausgangsleitungen 30 erscheinenden chen Fällen benutzt, in denen sie bereits eine gute Ziffern werden der Vergleichseinrichtung 31 züge- 50 Übereinstimmung festgestellt hat. Für den Hauptführt, die das Ausgangssignal mit dem Namen ver- speicher 24 gilt der gleiche Vorgang. Auf diese Weise gleicht, der von Hand auf einem Einstellfeld 32 ein- wird die Eingabe von sehr weitgehend übereinstimgestellt ist, so daß während der Lernphase der Ein- menden Zeichen in die Speicher 7, 16 und dem richtung die Erzeugung eines Ausgangssignals, das Hauptspeicher 24 vermieden.

von atm von Hand auf dem Einstellfeld 32 einge- 55 Die Lage des Abtasters 1 wird durch den Motor 45 stellten Namen abweicht, bewirkt, daß die Einrich- bestimmt, und seine Positionen in zwei senkrecht auftung den Lernvorgang weiterführt. Das Kommando einanderstehenden Richtungen in bezug auf eine Mit- »Lernen« wird der Einrichtung 33 bei Betätigung telstellung werden durch die Verschiebeeinheit 46 eines Schalters auf der Einrichtung gegeben und wäh- registriert, die zwei Gruppen von Ausgangssignalen rend der Lernphase fortlaufend erzeugt. Das Aus- 6° erzeugt, von denen eine dem Gatter 21 zugeführt gangssignal der Einrichtung 33 wird über ein Gatter wird, um die Speicher 16 in den Kanälen 13 auf den 34, das durch ein Ausgangssignal von der Vergleichs- neuesten Stand zu bringen, während die andere dem einrichtung 31 gehemmt ist, den Eingängen von drei Hauptspeicher 24 zugeführt wird; diese Signale wer-UND-Gattern 35, 36 und 37 mit zwei Eingängen zu- den nur während des Lernvorganges verwendet und geführt. Die anderen Eingangssignale für die UND- 65 spielen bei dem Erkennungsvorgang, d. h. der Klassi-Gatter 35, 36 und 37 werden durch die Ausgangs- fikation, keine Rolle. In der Praxis sind getrennte signale eines Lernfolgezählers 38 gebildet, der auf- Motoren 45 und Vergleichseinheiten 46 für jede Beeinanderfolgehd an die drei Ausgangsleitungen Aus- wegungsrichtung des Abtasters 1 vorgesehen. Aus

15 16

Gründen der Übersichtlichkeit sind in der Zeichnung lichkeit aus zwei Motoren, einer für jede Bewegungsjedoch nur ein einziger Motor 45 und eine einzige richtung des Abtasters 1. In F i g. 4 bewirkt ein Mo-Vergleichseinheit 46 dargestellt. Der Betrieb des Mo- tor 45 A Bewegungen des Abtasters 1 nach oben und tors wird durch die Servosteuerung 47 in Abhängig- unten und ein Motor 45 B Bewegungen des Abtasters 1 keit von der Verschiebeinformation aus den zweiten 5 nach links und rechts.

Speichern 16 und dem Hauptspeicher 24 bestimmt. Die Verschiebeinformation in jedem der zweiten

Außerdem werden Zufallsverschiebungen des Ab- Speicher 16, die z. B. aus Dünnschichtspeichern getasters 1 um ungefähr sechs Elemente in Intervallen bildet werden, besteht aus einer 2-Bit-Information, von ungefähr zehn Abtastungen während der Lern- von der ein Bit der Links- und Rechtsinformation phase in Abhängigkeit von dem Kommando »Lernen- io und das andere Bit der Auf- und Abinformation zudurch eine Einheit 48 erzeugt. geordnet ist, derart, daß, wenn die Ziffer eine »1« ist,

Wegen der langen zeitlichen Verzögerimg, nach eine Aufwärtsbewegung erforderlich ist, und wenn es der Information von demAbtaster den Hauptspeicher eine »0« ist, eine Abwärtsbewegung. Ist in gleicher 24 erreicht, ist es nicht zweckmäßig, das Ausgangs- Weise die Links/Rechts-Ziffer eine »1«, so ist eine signal von dieser Einheit zur Erzeugung der Servo- 15 Bewegung nach links erforderlich, und ist sie eine komandos für den Abtaster zu verwenden, da dieses »0«, so ist eine Bewegung nach rechts erforderlich, zu einem unstabilen Servosystem führen würde. Statt Alle Auf/Ab-Ziffern von aus dem zweiten Speicher

dessen ist die Anordnung so getroffen, daß die Servo- 16 ausgewählten Worten werden einem Zähler 56 kommandos hauptsächlich von den Kanälen 13 korn- zugeführt, der ein Ausgangssignal erzeugt, das der men und daß die Zeitverzögerung in den Integrato- 20 Gesamthäufigkeit der »1« in diesen Ziffern entren 14 und dem Rest der Ubertragungskette so nied- spricht. Das Ausgangssignal des Zählers 56 wird rig wie möglich gehalten ist, um Oszillationen des einem Schwellwertkreis 58 zugeführt, der drei AusAbtasters zu vermeiden. gänge hat, und an einem entsprechenden von ihnen

Der Motor 45 kann weggelassen, und seine Bewe- erscheint ein Signal, wenn das Ausgangssignal des gungen können durch einen Neunumerierungsvorgang 25 Zählers 56 oberhalb eines ersten Schwellpegels liegt, bei der Zuteilung von Daten von dem Abtaster zu zwischen dem ersten und einem zweiten Schwellpegel dem ersten Speicher ausgeführt werden, so daß keine oder unterhalb des zweiten Schwellpegels. Ein Signal Trägheit in diesem Servosystem auftritt und das an dem obersten Ausgang des Schwellwertkreises 58 Überschwingen bei jeder Oszillation sehr leicht aus zeigt somit an, daß eine Aufwärtsbewegung erforderder Zeitverzögerung in den Integratoren 14 zu ermit- 30 lieh ist, ein Signal in der Mitte zeigt an, daß keine teln ist. Wird dieses für ungefähr + 3 Abtastpunkte Bewegung erforderlich ist, und ein Signal an dem durchgeführt, so ergibt sich daraus ein befriedigender untersten Ausgang zeigt an, daß eine Abwärtsbewe-Bereich, in dem die Einrichtung für jedes Merkmal gung erforderlich ist. Der oberste und der unterste lernen muß, den gleichen Verlauf des Ausgangssignals, , der Ausgangsleiter des Schwellwertkreises 58 sind zur von den Kanälen 13 zu erzeugen. 35 Betätigung entsprechender Gatter 60 und 61 mit die-

Es ist möglich, daß während der Klassifikation in sem verbunden. Der Ausgang des Gatters 61 ist über einigen Fällen die Signale von den Kanälen 13 dem eine Umkehrstufe 64 mit dem Ausgang des Gatters Abtaster 1 nicht in befriedigender Weise in seine 60 verbunden. Die Eingänge der Gatter 60 und 61 zentrale Lage zurücklaufen lassen, und aus diesem sind beide mit einem Impulsgenerator 76 verbunden, Grund führt die Servosteuerung 47 gelegentlich ein 40 der einen Impuls solcher Amplitude und Länge ervon dem Hauptspeicher abgeleitetes Verschiebesignal zeugt, daß sich der Motor 45,4 über die Strecke eines ein. Ist der Rückführvorgang bereits zufriedenstellend Elements bewegt.

abgeschlossen und hat der Hauptspeicher erkannt, Der gemeinsame Ausgang von Gatter 60 und Um-

daß eine in der Mitte liegende Zelle abgetastet kehrstufe 64 ist mit einem Verstärker 66 zum Antrieb wurde, so ist dieses Signal sehr klein und hat einen 45 des Motors 45 A verbunden. Damit ergibt sich klar, vernachlässigbaren Einfluß auf die gesamte Lei- daß die Auf- und Abbewegung des Abtasters 1 in stungsfähigkeit. Wäre dies jedoch nicht der Fall, so Abhängigkeit von den Auf- und Abziffern, die von würde die größere Kapazität des Hauptspeichers die den zweiten Speichern 16 abgeleitet werden, zu jeder Einrichtung in die Lage versetzen, zu unterscheiden, Zeit auf ein einziges Element in der Auf- und Abin welche Richtung die Verschiebung des Abtastfeldes 5° richtung beschränkt ist. Wenn natürlich die Nummer erfolgen muß, um die Chancen der Kanäle 13 zur der Speicher 16, die eine Aufwärtsbewegung fordert, Erzeugung der richtigen Servoabläufe zu verbessern. näherungsweise gleich jener ist, die eine Abwärts-Ein gelegentlicher Fehler würde nicht allzu schäd- bewegung fordert, so tritt keine Auf- oder Abwärtslich sein, da irgendeine Änderung in dem Ablauf den bewegung des Abtasters 1 ein, und zwar unter Bedin-Kanälen 13 eine weitere Möglichkeit eröffnen würde, 55 gungen, die später erläutert werden sollen. Da 16 Kaden Abtaster 1 auf eine Zelle (Zeichen) auszurichten. näle 13 vorhanden sind, gibt es auch 16 zweite Spei-

Gatter 51 und 52 verhindern die Eingabe von Da- eher 16 und 16 Ausgangssignale für den Zähler 56. ten in den ersten Speicher 7 und die zweiten Speicher Der Schwellwertkreis 58 wird so eingestellt, daß ein 16 bei einem Ausgangssignal von der Verschiebeein- Signal an dem höchsten Ausgang erscheint, wenn der heit 46, wenn die Abweichung des Abtasters von der 60 Gesamtwert von dem Zähler 56 10 oder größer ist, zentralen Lage ein vorbestimmtes Maß überschreitet. daß ein Ausgangssignal an dem untersten Leiter er-F i g. 4 zeigt im einzelnen die Ausbildung der Servo- scheint, wenn der Ausgang von dem Zähler 56 6 oder steuerung 47 und verdeutlicht, in welcher Weise die geringer ist, und daß das Ausgangssignal auf dem von den zweiten Speichern 16 und dem Hauptspeicher mittleren Leiter erscheint, wenn das Ausgangssignal 24 abgeleitete Information verwendet wird, damit der 65 von dem Zähler 56 7, 8 oder 9 ist. Motor 45 den Abtaster 1 während der Klassifizierung Ein Zähler 57, ein Schwellwertkreis 59, Gatter 62

in die gewünschten Richtungen verschiebt. Wie be- und 63, eine Umkehrstufe 65 und ein Verstärker 67 reits oben erläutert, besteht der Motor 45 in Wirk- erzeugen entsprechende Steuersignale für den Motor

17 18

45 ß in Abhängigkeit von den Links/Rechts-ZifEern von dem dem Abtaster 1 dargebotenen Bild zu ent-

des zweiten Speichers 16. Um sicherzustellen, daß die fernen, so daß Störungen in den Endstufen der Klas-

Motoren 45 A und 45 B die gewünschten Bewegungen sifizierungsphase der Einrichtung nicht auftreten

ausführen, sind sie mit Rückkopplungseinrichtungen können.

74 und 75 versehen, die einen Geschwindigkeitswert 5 Die Maskeninformation aus dem Hauptspeicher 24,

rückführen und mit den zugehörigen Verstärkern 66 die aus drei Bits in jedem Wort besteht, gelangt an

und 67 verbunden sind. den Integrator 50, was die Wirkung hat, daß die

Wenn der Abtaster 1 nicht irgendeine Verschie- Empfindlichkeit der Maske 49 auf die Maskeninfor-

bung bei einem bestimmten Zeichen ausführt, ist es mationssignale aus dem Hauptspeicher 24 verringert

möglich, daß die Zeichenerkennungseinrichtung nicht io und damit die Wahrscheinlichkeit des Überschwin-

in der Lage ist, das Zeichen zu erkennen und damit gens vermieden wird.

irgendeine Bewegung auszuführen, um mehr Infor- In der Klassifizierungsphase sucht die Einrichtung

mation von dem Zeichen abzuleiten. Daher ist ein nach einer Zelle und bildet einen Namen für die

Gatter 77 vorgesehen, daß dann, wenn das Ausgangs- Zelle, wenn sie eine findet; die Einrichtung kann auch

signal von beiden Schwellwertkreisen 58 und 59 Null 15 so ausgebildet sein, daß sie eine mittlere Verschie-

ist, die Schwellwerte dieser Schwellwertkreise ändert, bung in Abhängigkeit von Signalen von der Einheit

bis der eine oder der andere ein von Null verschie- auf der linken Seite der Verschiebeeinheit 46 nach

denes Ausgangssignal erzeugt. Sind die Schwellwerte Identifizierung einer Zelle ausführt, und dann nach

anfänglich so wie erläutert eingestellt, was bedeutet, einer anderen Zelle sucht, so daß die Zellen in einem

daß ein Null-Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das ao Bezirk klassifiziert werden.

Ausgangssignal des Zählers 7, 8 oder 9 ist, so kann Um eine Speicherung in dem ersten Speicher 7 und

anfänglich die Schwelle geändert werden, so daß das möglicherweise auch in den zweiten Speichern 16 zu

Null-Ausgangssignal nur dann erzeugt wird, wenn konservieren, wird das Lernen von Eigentümlich-

das Ausgangssignal von dem Zähler 8 ist, und wenn keiten in diesen Speichern auf Zellen in der Nähe des

immer noch ein Null-Ausgangssignal erzeugt wird, so 25 Zentrums beschränkt, und das Lernen wird immer

wird ein Gesamtwert von 8 willkürlich den Hoch- dann verhindert, wenn die Verschiebung einer Zelle

bzw. Links-Dimensionen zugeordnet. während der Lernphase größer als irgendein passen-

Die Ausgangssignale für die Verschiebung von dem der Wert, wie beispielsweise + Abtastpunkte, ist; zu

Hauptspeicher 24, die aus drei Ziffern für Auf- und diesem Zweck sind die Gatter 51 und 52 eingefügt.

Abinformation und drei Ziffern für Links- und 30 Dem Hauptspeicher 24 ist es gestattet, abgewandelte

Rechtsinformation bestehen, so daß eine maximale Zellen bei größeren Verschiebungen von dem Zen-

Bewegung von +4 oder —4 Elementen in jeder trum zu lernen, um in der Lage zu sein, auf das

Richtung möglich ist, gelangen in jeweilige Speicher Zentrum einer Zelle einzurasten, wenn die zweiten

70 und 71. Betrachtet man die Auf/Ab-Information, Speicher 16 dies nicht tun.

so wird das Ausgangssignal des Speichers 70 durch 35 Für den ersten Teil der Lernphase der Einrichtung

einen Analogwandler 72 in analoge Form umgewan- mag es zweckmäßig sein, Grenzen für die von dem

delt, und ein Impuls von bekannter Länge aus dem Motor 45 bewirkten Verschiebungen vorzusehen, so

Generator 76 wird dem Analogwandler 72 zugeführt, daß der Abtaster 1 sich nicht weit von der Mittellage

so daß dieser einen Impuls dieser Länge erzeugt, des- entfernt. Bei den letzten Schritten der Lernphase

sen Amplitude gleich dem Wert ist, der von den 4° dient die Servosteuerung von den zweiten Speichern

Signalen aus dem Speicher 24 für die Auf/Ab-Ver- 16 dazu zu verhindern, daß der Abtaster 1 zu weit

Schiebung angegeben ist. Das Ausgangssignal von weg von dem Zentrum einer von der Einrichtung ab-

dem Analogwandler 72 wird dem Verstärker 66 zu- getasteten Zelle wandert.

geführt, wodurch der Motor 45 A die gewünschte Es ist natürlich auch möglich, eine gemäß der oben Bewegung bei einer Regelung der Geschwindigkeit 45 beschriebenen Einrichtung ähnliche Einrichtung aufdurch die Rückkopplungseinrichtung 74 ausführt. Die zubauen, bei der der Abtaster 1 gedreht wird oder von dem Hauptspeicher 24 geforderten Links/ eine Veränderung des Maßstabes des Zeichens, z. B. Rechtsbewegungen werden von dem Motor 45 B in mittels einer an dem Abtaster angebrachten Zoomgleicher Weise in Abhängigkeit von dem Ausgangs- Linse, erfolgt. In den Ansprüchen soll der Ausdruck signal eines Analogwandlers 73 ausgeführt. 50 »Verschiebung« Drehungen und Veränderungen des

Der Impulsgenerator 76 speist Impulse in die Gat- Maßstabes des Zeichens einschließen,

ter 60, 61, 62 und 63 ein, und zwar einmal für zwei Bei der zuvor beschriebenen Einrichtung bilden die

Abtastungen des Abtasters 1. An die Analogwandler Teile 1, 7, 11, 12 und 14 die Abtasteinrichtung

72 und 73 gibt er nur alle 60 Abtastungen Impulse zur Bildung eines Eingangszeichens, und die Teile 16

ab, so daß die größeren Verschiebungen, die in Ab- 55 und 24 bilden die Speichervorrichtung. Es zeigt sich

hängigkeit von dem Hauptspeicher 24 stattfinden, somit, daß bei der beschriebenen Einrichtung die

sehr viel weniger häufig sind als die Verschiebungen Speichereinrichtung aus einer Zweischichtanordnung

um ein Abtastelement, die in Abhängigkeit von dem besteht,

zweiten Speicher 16 stattfinden. Die Erfindung kann auch bei Zeichenerkennungs-

Eine Maske 49 begrenzt die Retina des Abtasters 1 60 einrichtungen mit größerer oder kleinerer Verfäl-

auf einen beschränkten quadratischen Bezirk, dessen schung angewendet werden, die zwischen Zeichen

eine Seite von einem von dem Hauptspeicher 24 ab- beliebiger Art unterscheiden können, ganz gleich, ob

geleiteten Signal bestimmt ist, um so äußeres Material diese Maschinen adaptiv sind oder nicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zei-

Patentanspruch: chenerkennung, die im selbstorganisierenden Betrieb

oder im Klassifikationsbetrieb arbeitet, mit einer AbEinrichtung zur Zeichenerkennung, die im tastvorrichtung, mit einer Speichereinrichtung, die selbstorganisierenden Betrieb oder im Klassifika- 5 eine Vielzahl von Speichern enthält, die im selbsttionsbetrieb arbeitet, mit einer Abtastvorrichtung, organisierenden Betrieb durch Abtasten bekannter mit einer Speichereinrichtung, die eine Vielzahl Zeichen gewonnene Information speichert, wobei von Speichern enthält, die im selbstorganisieren- wenigstens einer der Speicher zusammen mit Inforden Betrieb durch Abtasten bekannter Zeichen mationen, die jedes der bekannten Zeichen betreffen, gewonnene Information speichert, wobei wenig- io ein entsprechendes Namensignal speichert, mit einer stens einer der Speicher zusammen mit Informa- Vergleichsvorrichtung, die beim Klassifikationsbetionen, die jedes der bekannten Zeichen betreffen, trieb die durch Abtasten eines unbekannten Zeichens ein entsprechendes Namensignal speichert, mit erhaltene Information mit der in der Speichereinricheiner Vergleichsvorrichtung, die beim Klassifika- tung gespeicherten Information vergleicht, und mit tionsbetrieb die durch Abtasten eines unbekann- 15 einer Anzeigevorrichtung für das Namensignal, das ten Zeichens erhaltene Information mit der in der der gespeicherten Information zugeordnet ist, die der Speichereinrichtung gespeicherten Information von dem unbekannten Zeichen gewonnenen Inforvergleicht, und mit einer Anzeigevorrichtung für mation am stärksten ähnelt.

das Namensignal, das der gespeicherten Infor- Durch die französische Patentschrift 1 367 482 ist mation zugeordnet ist, die der von dem unbe- 20 es bekannt, beim Selbstorganisieren Masken bekannkannten Zeichen gewonnenen Information am ter Zeichen in einem ersten Speicher und gleichstärksten ähnelt, dadurch gekennzeich- zeitig die Identitäten von Zeichen in einem zweiten net, daß im selbstorganisierenden Betrieb ein Speicher zu speichern. Wird eine Maske bei einer erster Speicher (7) von den bekannten Zeichen Adresse des ersten Speichers eingespeist, so wird die abgeleitete Informationen speichert, wenn diese 25 Identität des Zeichens bei der entsprechenden Zeichen eine vorbestimmte Position relativ zur Adresse des zweiten Speichers eingespeichert. Soll Zeichenerkennungseinrichtung einnehmen, eine ein unbekanntes Zeichen klassifiziert werden, so wird Verschiebevorrichtung (48, 45, 46) ein erstes der ein davon abgeleitetes Videosignal (während des bekannten Zeichen in einer Vielzahl verschiede- Klassifizierens) mit den in dem ersten Speicher gener Positionen relativ zur Zeichenerkennungs- 30 speicherten Masken verglichen. Es wird die Maske einrichtung verschiebt, eine Vergleichsvorrichtung in dem ersten Speicher ermittelt, die dem Videosignal (12) die durch Abtasten des ersten bekannten des unbekannten Zeichens am besten entspricht, und Zeichens in jeder der verschiedenen Positionen ihre Identität, die aus dem zweiten Speicher gelesen gewonnene Informationen mit der in dem ersten wird, wird dem unbekannten Zeichen zugeordnet.
Speicher (7) gespeicherten Information vergleicht 35 Dabei ergibt sich jedoch beim Klassifizieren eine und ein entsprechendes Differenzsignal für jede Schwierigkeit, da ein unbekanntes Zeichen mit einem Position erzeugt, ein weiterer Speicher (24) die bereits gespeicherten bekannten Zeichen weitgehend die Differenzsignale betreffende Information zu- identisch sein kann, der Einrichtung jedoch in solcher sammen mit dem jeweiligen Namenssignal des Weise dargeboten wird, daß das unbekannte Zeichen ersten bekannten Zeichens und außerdem die die 40 nicht richtig klassifiziert wird. Das kann z. B. dann Verschiebung der Zeichen aus der vorbestimmten auftreten, wenn das unbekannte Zeichen verschoben, Position anzeigende Information speichert, die gedreht oder leicht deformiert ist in Bezug zu dem Verschiebevorrichtung (48, 45, 46), die Ver- ursprünglich klassifizierten bekannten Zeichen,
gleichsvorrichtung (12) und der weitere Speicher Durch die britische Patentschrift 826 752 ist eine (24) jedes weitere bekannte Zeichen verarbeiten, 45 »Vorrichtung zum Erkennen von Gegenständen« be- und daß im Klassifikationsbetrieb die Vergleichs- kannt, bei der zunächst eine Grobabtastung des unvorrichtung (12) die Information, die durch Ab- bekannten Gegenstandes vorgenommen wird, um das tasten der unbekannten Zeichen in beliebiger Zentrum des durch die Abtastung erhaltenen Bildes Position relativ zur Zeichenerkennungseinrich- zu finden, und dann das Zentrum dieses Bildes in das tung erhalten wird, mit der im ersten Speicher (7) 50 Zentrum des Betrachtungsfeldes zu verschieben. Sogespeicherten Information vergleicht und ein wei- bald das Bild zentriert ist, wird es mit einem Stanteres Differenzsignal erzeugt, der weitere Speicher dardbild verglichen. Es werden nun der Abweichung (24) die das weitere Differenzsignal betreffende von Standardbild entsprechende Fehlersignale erInformation mit der bereits darin gespeicherten zeugt, durch die eine Drehung und Vergrößerung Information vergleicht und die gespeicherte In- 55 oder Verkleinerung des Bildes bewirkt wird. Dadurch formation auswählt, die der das Differenzsignal soll eine möglichst gute Überdeckung mit dem vorher betreffenden Information am stärksten ähnelt, ebenfalls zentrierten Standardbild und damit ein eine Vorrichtung (47, 45, 46), die auf die der möglichst geringes Fehlersignal erhalten werden,
ausgewählten Information zugeordnete Verschie- Die bekannte Vorrichtung ist nur zur Erkennung bungsinformation anspricht, darauf hinwirkt, daß 60 einfacher, insbesondere einfacher geometrischer Fidas unbekannte Zeichen die vorbestimmte Posi- guren geeignet. So bereitet schon die Zentrierung tion einnimmt, und die Vergleichsvorrichtung komplizierterer Zeichen, beispielsweise Bilder von (12), der weitere Speicher (24) und^ie Vorrich- Blutzellen, große Schwierigkeiten. Das notwendige tung (47, 45, 46) der Reihe nach das unbekannte Zentrieren des unbekannten Zeichens wird überdies Zeichen wiederholt so lange verarbeiten, bis das 65 noch erschwert bei Vorhandensein von Bereichen unbekannte Zeichen mit einem vorbestimmten schwankender Durchsichtigkeit, wodurch eine genaue Grad an Gewißheit identifiziert ist. Lokalisierung schwierig ist. Dadurch wird die Zentrierung zeitaufwendig, und es besteht darüber hinaus