DE1524409B2 - Zeichenerkennungsgeraet - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zeichenerkennungsgerät, bei dem der Schwellenwert abhängig von zusammenhängenden Flächenelementen des jeweils abgetasteten Zeichens geregelt wird.

Zeichenerkennungsgeräte tasten gewöhnlich ein Zeichen mehrmals ab, wenn dieses bei der ersten Abtastung nicht erkannt werden konnte. Man hat herausgefunden, daß es zweckmäßig ist, die Parameter des Abtastgerätes bzw. dessen Verstärkers vor Beginn eines neuen Abtastzyklus in bestimmter Weise abzuändern, da sich hierdurch neue Abtastdaten ergeben, die die Erkennungssicherheit des Systems steigern.

Manche Druckvorrichtungen verursachen Zeichenkanten, die grau sind oder doch mindestens nicht die gleiche Schwärzung aufweisen, wie der zentrale Teil des Zeichens. Der Schwellenwert sollte so eingestellt

. sein, daß nur die ■ schw-ar-zen Zentralteile Signale erzeugen. Die grauen Ecken der Buchstaben sollen nur Signale hervorrufen, welche unter dem Schwellenwert liegen und keine Videoimpulse zur Folge haben.

Durch die USA.-Patentschrift 3 263216 wurden bereits Schaltungen bekannt, die eine Änderung des Schwellenwertes eines Zeichenerkennungsgerätes in festen Schritten vor der Wiederholung der Abtastung des zurückgewiesenen Buchstabens ermöglichen. Die Änderung des Schwellenwertes in festen Schritten hat den Nachteil zur Folge, daß häufig mehrere Abtastungen notwendig sind, bis der richtige Schwellenwert eingestellt ist.

Durch die deutsche Patentschrift 1105 914 ist ferner eine Regelungsschaltung in Zeichenerkennungsgeräten bekannt, die den Schwellenwert, abhängig '. von,dem integrierten Schwarzüngsgrad vorher abge-. tasteter zusammenhängender Zeichenbereiche, regelt.

Diese Regelschaltung regelt Unterschiede in der Helligkeit des Untergrundes oder der Farbe der Zeichen aus. Sie ist jedoch nicht geeignet, Verwaschungen von Zeichen unwirksam" zu machen, da sie gerade, wenn verwaschene graue Bereiche abgetastet werden, den Schwellenwert heraufregelt und somit diese Bereiche noch als schwarz erkennt.

Die britische Patentschrift 981 500 befaßt sich mit dem Problem, die Erkennung von Zeichen dadurch zu verbessern, daß Schwarzsignale, die von den äußeren Zeilen der Zeichen herrühren, unterdrückt werden. Diese Unterdrückung einzelner Schwarzsignale wird durch logische Schaltungen gesteuert, denen Videosignale von Flächenelementen zugeführt werden, die das zu untersuchende Flächenelement umgeben. Die logischen Schaltungen sind aus Und-, Oder-Schaltungen und Invertern aufgebaut. Diese bekannte Anordnung, die keine automatische Regelung des Schwellenwertes aufweist, liefert gute Ergebnisse, sie ist jedoch sehr aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schwellenwert in Zeichenerkennungsgeräten mit einfachen Mitteln, aber doch sehr wirkungsvoll zu regeln.

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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein diesen vier Eingangsleitungen gleichzeitig vom Schieberegister vorgesehen ist, durch das die Video- Schieberegister her Schwarz-Videoimpulse zugeführt impulse hindurchgeschoben werden, daß solche Stu- werden, liefert die Und-Schaltung einen Impuls an fen des Schieberegisters, die einem Block zusammen- einen Gruppenzähler 26. Ein weiterer Zähler, der hängender Flächenelemente entsprechen, mit den 5 Flächenzähler 28, ist mit der ersten Stelle des Schiebe-Eingängen einer Und-Schaltung verbunden sind, daß registers 16 verbunden und hat die Aufgabe, die Gean den Ausgang der Und-Schaltung ein Gruppen- samtzahl der Schwarz-Videoimpulse zu zählen, die zähler angeschaltet ist, der die Anzahl Q der Aus- in das Schieberegister 16 eingegeben werden,
gangssignale der Und-Schaltung zählt, daß ein Flä- Die aus den Zählern 26 und 28 stammenden Auschenzähler vorgesehen ist, der die Gesamtzahl A der io gangssignale werden einer Divisionsschaltung 30 zuvom Abtaster gelieferten Schwarz-Videoimpulse geleitet. Eine Torschaltung 32 läßt das der Divisionszählt, und daß an die Ausgänge von Gruppenzähler schaltung 30 entnommene Signal zum Diskriminator und Flächenzähler eine Divisionsschaltung ange- 34 durch, wenn an der Klemme 22 ein Zurückschaltet ist, die das Verhältnis QIA bildet, das zur weisungssignal vorliegt.

Einstellung des Schwellenwertes benutzt wird. 15 Der Diskriminator 34 überprüft die der Divisions-Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung schaltung 30 entstammenden Signale mit einem Minigehen aus der folgenden Beschreibung sowie aus den mal- und einem Maximalwert, die an einem Potentio-Figuren hervor. In den Figuren bedeutet meter 36 erzeugt werden. Liegt das dem Diskrimi-

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Zeichenerken- nator34 zugeleitete Signal oberhalb des Maximal-

nungsgerätes mit einer Zusatzvorrichtung nach der 20 wertes, so wird auf einer Leitung 38 ein Steuersignal

vorliegenden Erfindung, erzeugt und auf den Verstärker 14 gegeben, wodurch

Fig. 2a, 2b Darstellungen der vom Zeichen- sich ein Anstieg seines Schwellenwertes ergibt. Ist

erkennungsgerät nach Fig. 1 erzeugten Video- hingegen das vom Diskriminator 34 gelieferte Signal

impulse nach und vor der Einjustierung des Schwel- unterhalb des Minimalwertes gelegen, so wird über

lenwertes beim Abtastverstärker. 25 eine Leitung 40 dem Verstärker 14 ein anderes Signal

Ein Abtaster 10 nimmt eine geradlinige Abtastung zur Absenkung seines Schwellenwertes zugeleitet, über den Bereich des Musters, hier den Buchstaben e - Darauffolgende wiederholte-^Abtastungen des auf vor, der auf ein Dokument 12 gedruckt ist. Der Δ-b- """dem Dokument 12 befindlichen Buchstabens liefern taster 10 nimmt über fünfhundert Abtastpunkte auf, Daten, die mit dem neu eingestellten Schwellenwert die innerhalb eines Koordinatensystems angeordnet 30 des Verstärkers 14 weiterverarbeitet werden. Einzelsind. Wird ein Flächenelement auf dem Dokument 12 heiten des Verstärkers 14 sind bekannt und werden abgetastet, welches einer dunklen Stelle des Buch- hier nicht weiter erwähnt.

stabens entspricht, so wird ein Schwarz-Videoimpuls Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Abtasters 10

vom Abtaster 10 zu dem Verstärker 14 geliefert, der und des Verstärkers 14 mit variablem Schwellenwert

einen variablen Schwellenwert besitzt. Liegt die 35 dienen die Darstellungen 50 und 51 der Fig. 2a

Videoimpulshöhe über dem definierten Schwellen- und 2 b, von denen jede fünfhundertsechsundvierzig

wert, so wird ein Schwarz-Videoimpuls von dem quadratische Felder enthält. Jedes Feld repräsentiert

Verstärker 14 geliefert. Der Schwellenwert des Ver- ein abzutastendes Flächenelement des zu erkennen-

stärkers 14 kann in der später geschilderten Weise den Buchstabens, der von dem Abtaster 10 geliefert

verändert werden. 40 wurde und im vorliegenden Beispiel ein e ist. An der

Das Ausgangssignal des Verstärkers 14 gelangt linken unteren Ecke der Fig. 2a beginnend, wird

weiter zu einem Schieberegister 16, welches über von dem Abtaster 10 zunächst eine vertikale Spalte

fünfhundert Bitstellen enthält. Jedesmal, wenn der von neununddreißig Flächenelementen abgetastet.

Abtaster 10 ein Flächenelement abtastet, wird die Während dieses Abtastzyklus werden neun Schwarz-

im Schieberegister 16 enthaltene Information um eine 45 Videoimpulse erzeugt. Der Abtasterstrahl kehrt dar-

Stelle weitergeschoben. ,. - ' aufhin zur linken unteren Ecke des Abtastfeldes zu-

Eine logische Schaltung 18 ist zum Zweck der rück. und tastet weitere neununddreißig Flächen-Zeichenerkennung an verschiedene Stellen des elemente ab, wobei er beim vierzigsten Flächen-Schieberegisters 16 angeschlossen. Sind alle vom Ab- element am unteren Ende, .der-abzutastenden Gesamttaster 10 aufgenommenen, den einzelnen Flächen- 50 fläche beginnt. Die Videoimpulse werden serienweise elementen entsprechenden Videoimpulse durch das in das Schieberegister 16 eingespeist, welches jedes-Schieberegister 16 hindurchgelaufen, so versucht die mal dann um eine Stelle weiterbewegt wird, wenn ein logische Schaltung 18 die Identifikation des auf dem Flächenelement abgetastet wird, unabhängig davon, Dokument enthaltenen unbekannten Zeichens. War ob nun bei dem abgetasteten Element ein Schwarzdie Zeichenerkennung erfolgreich, so wird ein Signal 55 Videoimpuls an den Verstärker 14 geliefert wird oder auf einer der Ausgangsleitungen 20 α bis 20 ζ erzeugt. nicht. Der gesamte Satz von Videoimpulsen in der Kann ein auf dem Dokument 12 enthaltenes Zeichen Darstellung 50 wird durch das Schieberegister 16 hinnicht identifiziert werden, so erzeugt die logische durchgeschoben.

Schaltung 18 ein Zurückweisungssignal an der Zur Verdeutlichung der Arbeitsweise der Und-

Klemme 22. Die Details eines solchen Systems sind 60 Schaltung 24 wurden die Linienzüge an den Rändern

in der Technik der Zeichenerkennung weitgehend des ersten, zweiten, vierzigsten und einundvierzigsten

bekannt. Flächenelementes verstärkt gezeichnet. Diese Flächen-

Die übrigen Schaltungsteile in F i g. 1 sind hinzu- elemente sind mit Block 54 bezeichnet. Der erste und

gefügt, um automatisch den Schwellenwert des Ver- dritte sowie der zweite und vierte Eingang der Und-

stärkers 14 ändern zu können. Eine Und-Schaltung 65 Schaltung 24 sind gegeneinander jeweils um. neun-

24 besitzt vier Eingänge, welche mit der ersten, zwei- unddreißig Stellen des Schieberegisters 16 verscho-

ten, vierzigsten und einundvierzigsten Stelle des ben. In der gleichen Weise sind das erste und vier-

Schieberegisters 16 verbunden sind. Jedesmal, wenn zigste sowie das zweite und einundvierzigste Flächen-

element des Abtasters 10 gegeneinander um neununddreißig Flächenelemente verschoben. Wie aus dem Block54 in Fig. 2a hervorgeht, sind das erste, zweite, vierzigte und einundvierzigste Flächenelement auf dem Dokument 12 benachbart.

Die Und-Schaltung 25 liefert ein Ausgangssignal, wenn an allen vier Eingängen Schwarz-Videosimpulse vorliegen. Diese sind in der Darstellung 50 den zu dem Block 54 vereinigten vier Flächenelementen zugeordnet. Da der gesamte abgetastete Satz von Videoimpulsen durch das Schieberegister 16 hindurchgeschoben wird und hierbei die Eingänge der Und-Schaltung 24 passieren, kann man von einer Suche innerhalb der gesamten in F i g. 2 a dargestellten Videoimpulse nach den verschiedenen möglichen Lagen des Blocks 54 sprechen. Diese Suche entspricht dem Durchfahren des Blocks 54 über die gesamte abzutastende Fläche der graphischen Darstellung 50, wobei in jeder neuen Lage des Blocks 54 festgestellt wird, ob in ihm vier Schwarz-Videoimpulse vorhanden sind oder nicht. Es gibt 494 verschiedene Lagen des Blocks 54 innerhalb der gesamten in F i g. 2 a abzutastenden Fläche. Hierbei können grundsäztlich je nach der Art des auf dem Dokument vorhandenen Schriftzeichens bei jeder dieser Lagen gleichzeitig vier Schwarz-Videoimpulse innerhalb des BlocJ&54. auftreten. Die Zahl der diesem Ereignis entsprechenden Fälle wird, wenn der gesamte Satz der Videoimpulse durch das Schieberegister 16 hindurchgeschoben wird, in dem Gruppenzähler 26 aufsummiert und im folgenden mit Q bezeichnet.

Die gesamte Zahl der in der Darstellung F i g. 2 a enthaltenen schwarzen Punkte beträgt einhundertvierundneunzig. Dieser Wert, der der Gesamtheit der bei einem abzutastenden Zeichen erzeugten Schwarz-Videoimpulse entspricht, wird als Zeichenfläche A bezeichnet und legt den im Flächenzähler 28 aufgezählten Zahlenwert fest, nachdem alle durch die Abtastung erzeugten Videoimpulse durch das Schieberegister 16 hindurchgelaufen sind. Es wurde gefunden, daß das Verhältnis QIA ein gutes Maß dafür liefert, ob der Schwellenwert abgeändert werden sollte oder nicht. Die Fig. 2a zeigt, daß die obere' Schleife des Buchstabens e vollständig mit Punkten ausgefüllt ist und daß keine Öffnung zwischen dem mittleren und dem unteren rechten Teil des Buchstabens vorhanden ist. Eine wünschenswerte Konfiguration der Videoimpulse bzw. der diese darstellenden Punkte ist in der Darstellung51 (Fig. 2b) gezeigt, welche nach Anheben des Schwellenwertes des Verstärkers 14 geliefert wird. Man sieht, daß durch Anheben des Schwellenwertes die obere Schleife in der Mitte nunmehr eine Öffnung besitzt und daß im rechten unteren Teil des Buchstabens ein freier Raum entsteht. Ein Ausdruck mit dem obengenannten Verhältnis, welcher für den genannten Zweck erfolgreich benutzt werden kann, ist

2 (1 + Q)IA ,

(1)

wobei Q dem im Gruppenzähler 26 und A dem im Flächenzähler 28 aufgelaufenen Wert entsprechen.

Bei dem in F i g. 2 a dargestellten Beispiel beträgt der Wert Q 150 und der Wert A 194 und der Ausdruck (1) ergibt einen Wert von 1,58. In diesem Falle liefert die Divisionsschaltung 30 eine Analogspannung von 1,58 Volt. Wenn der logischen Schaltung 18 die Erkennung des in F i g. 2 a dargestellten Zeichens nicht gelingt, wird durch ein von der Klemme 22 geliefertes Zurückweisungssignal die Torschaltung 32 geöffnet und das Ausgangssignal der Divisionsschaltung 30 dem Diskriminator 34 zugeführt.
Ein günstiger Maximalwert für den Diskriminator 34 ergab sich bei 1,35 Volt. Da der mit dem Ausdruck (1) errechnete Wert von 1,58 Volt, der durch Abtastung des in F i g. 2 a dargestellten Buchstabens erzeugt wurde, diesen Maximalwert übersteigt, erzeugt der Diskriminator 34 auf der Leitung 38 ein Signal zur Anhebung des Schwellenwertes des Verstärkers 14.

Der Buchstabe e auf dem Dokument 12 wird nunmehr zum zweitenmal abgetastet, wobei sich eine Anordnung von Videoimpulsen ergibt, wie sie in der Darstellung 51 (Fig. 2b) gezeigt ist. Vor der wiederholten Abtastung werden die Zähler 26 und 28 auf Null zurückgestellt, so daß neue Werte Q und A gezählt werden können. Für die in Fig. 2b dargestellten Abtastpunkte erhält man für Q den Wert 117, für A den Wert 166. Aus dem Ausdruck (1) ergibt sich nunmehr der Wert 1,42. Obwohl dieser Wert immer noch über dem Maximalwert von 1,35 Volt der Spannung liegt, die vom Potentiometer 36 geliefert wird, dürfte es. nunmehr gelingen, das in der Darstellung 51 wiedergegebene Zeichen zu erkennen. Es wird daher auf einer der Ausgangsleitungen 20 ein Signal erzeugt, welches dem Zeichen e entspricht. Dieses Signal wird außerdem einer Oder-Schaltung 56 zugeführt, deren Ausgangssignale die Zähler 26 und 28 zur Vorbereitung der Abtastung eines neuen Zeichens rückstellt. ■ An der Klemme 22 wird kein Zurückweisungssignal erzeugt, wodurch die Torschaltung 32 geschlossen bleibt.

Für den Minimalwert des Potentiometers 36 wurden 1,1 Volt als geeignet gefunden. Die Minimal- und Maximalwerte können entsprechend der gewünschten effektiven Weite der Zeichenspur gewählt werden. Gleichfalls kann der durch den Ausdruck (1) gegebene Zusammenhang entsprechend spezieller AnWendungserfordernisse abgeändert werden. Zum Beispiel kann die Divisionsschaltung 30 vereinfacht werden, indem der Term IM des Ausdrucks (1) unterdrückt wird, so daß man den Ausdruck 2OM bekommt. Dieser modifizierte Ausdruck 2OM ermög-. licht eine einfachere Arbeitsweise der Divisionsschaltung 30, welche nunmehr lediglich den Quotient der im Gruppenzähler-26 und im Flächenzähler 28 auflaufenden Werte zu bilden und diesen mit dem Faktor 2 zu multiplizieren hat.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der Wert A aus dem Flächenzähler 28 durch den Wert Q aus dem Gruppenzähler 26 geteilt wird. Der Minimalund Maximalwert des Potentiometers 36 müssen dann entsprechend angepaßt werden.

Während das in Fig. 1 dargestellte Zeichenerkennungsgerät eine wiederholte Abtastung des nicht erkannten Zeichens durchführt, um neue Videoimpulse zu erzeugen, können auch die vom Abtaster 10 gelieferten Videoimpulse in zwei verschiedene Verstärker mit zwei verschiedenen Empfindlichkeiten eingespeist werden, deren Schwellenwert verschieden hoch eingeregelt wird. Auf diese Weise werden die in den Darstellungen 50 und 51 dargestellten Zeichen gleichzeitig erzeugt. Hierbei können die Videoimpulse der Darstellung 50 als erste durch das Schieberegister 16 hindurchgegeben werden. Die Videoimpulse der Dar-Stellung 51 können in einen nicht dargestellten Puffer-

speicher eingegeben werden, indem sie so lange gespeichert werden, bis die Erkennung der in der Darstellung 50 gezeichneten Konfiguration beginnt. Ist die Zeichenerkennung nicht erfolgreich, so können die im Pufferspeicher gespeicherten Videoimpulse durch das Schieberegister 16 hindurchgeschoben werden, wodurch die Notwendigkeit einer zweiten Abtastung entfällt.
Eine weitere Modifikation der erfindungsgemäßen

Vorrichtung kann dadurch erhalten werden, daß das Ausgangssignal der Divisionsschaltung 30 in jedem Falle an den Diskriminator 34 weitergegeben wird, unabhängig davon, ob die Zeichenerkennung erfolgreich war oder nicht. In diesem Falle wird der Schwellenwert kontinuierlich geregelt, wobei die erforderlichen Änderungen des Schwellenwertes bereits vor dem Auftreten eines Zurückweisungssignals durchgeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

209 510/205

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Zeichenerkennungsgerät, bei dem der Schwellenwert abhängig von zusammenhängenden Flächenelementen des jeweils abgetasteten Zeichens geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schieberegister (16) vorgesehen ist, durch das die Videoimpulse hindurchgeschoben werden, daß solche Stufen des Schieberegisters, die einem Block (54) zusammenhängender Flächenelemente entsprechen, mit den Eingängen einer Und-Schaltung (24) verbunden sind, daß an den Ausgang der Und-Schaltung (24) ein Gruppenzähler (26) angeschaltet ist, der die Anzahl Q der Ausgangssignale der Und-Schaltung (24) zählt, daß ein Flächenzähler vorgesehen ist, der die Gesamtzahl A der vom Abtaster (10) gelieferten Schwarz-Videoimpulse zählt und daß an die Ausgänge von Gruppenzähler (26) und Flächenzähler (28) eine Divisionsschaltung (30) angeschaltet ist, die das Verhältnis QIA bildet, das zur Einstellung des Schwellenwertes benutzt wird.

2. Zeichenerkennungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge der Und-Schaltung (24) mit solchen Stufen (1, 2, 40, 41) des Schieberegisters (16) verbunden sind, die einem quadratischen Block von vier Abtast-Flächenelementen zugeordnet sind.

3. Zeichenerkennungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert durch Einstellung des Schwellenwertes eines an den Ausgang des Abtasters (10) angeschalteten Verstärkers (14) geregelt wird.

4. Zeichenerkennungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Divisionsschaltung (30) ein Diskriminator (34) angeschaltet ist, daß dem Diskriminator (34) zwei von einem Spannungsteiler (36) abgegriffene Bezugsspannungen (Maximalwert, Minimalwert) zugeführt werden und daß auf einem ersten Ausgang (38) des Diskriminators (34) ein Signal zum Anheben des Schwellenwertes erzeugt wird, wenn das Ausgangssignal der Divisionsschaltung (30) größer als der-Maximalwert ist und daß auf einem zweiten Ausgang des Diskriminators (34) ein Signal zum Senken des Schwellenwertes erzeugt wird, wenn das Ausgangssignal der Divisionsschaltung (30) kleiner als der Minimalwert ist.

5. Zeichenerkennungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenzähler (28) an die erste Stufe des Schieberegisters (16) angeschaltet ist.

6. Zeichenerkennungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Divisionsschaltung (30) und den Diskriminator (34) eine Torschaltung (32) eingeschaltet ist, die durch ein Zurückweisungssignal geöffnet wird.

7. Zeichenerkennungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Divisionsschaltung den Ausdruck 2(1 + Q)IA bildet.

8. Zeichenerkennungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Divisionsschaltung (30) den Ausdruck 2 Q/A bildet.

9. Zeichenerkennungsgerät nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Divisionsschaltung (30) den Ausdruck AIQ bildet.